JP6822451B2 - Manufacturing method of light emitting device and light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置の製造方法及び発光装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device and a light emitting device.
複数の半導体レーザ素子が実装され、直列に接続された発光装置が知られている(例えば、特許文献1の図4参照。)。 A light emitting device in which a plurality of semiconductor laser elements are mounted and connected in series is known (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 1).
このような発光装置に含まれる半導体レーザ素子の駆動検査においては、半導体レーザ素子を実装する前に各半導体レーザ素子を検査する、又は、半導体レーザ素子を実装した後に直列に接続される複数の半導体レーザ素子をまとめて検査することになる。しかしながら、前者の場合は、半導体レーザ素子の実装状態を反映させた結果を得ることはできず、後者の場合は、半導体レーザ素子ごとの微細な変化を正確に検知することが難しい。 In the drive inspection of the semiconductor laser element included in such a light emitting device, each semiconductor laser element is inspected before the semiconductor laser element is mounted, or a plurality of semiconductors connected in series after the semiconductor laser element is mounted. The laser elements will be inspected together. However, in the former case, it is not possible to obtain a result that reflects the mounting state of the semiconductor laser element, and in the latter case, it is difficult to accurately detect minute changes in each semiconductor laser element.
本発明の一形態に係る発光装置の製造方法は、第1配線、第2配線及び第3配線を有する基体と、前記基体の上面側に前記第1配線及び第2配線に電気的に接続された第1半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第2配線及び前記第3配線に電気的に接続された第2半導体レーザ素子と、を備え、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子が直列に接続された発光装置を準備する工程と、前記第1配線と前記第2配線を介して前記第1半導体レーザ素子に電流を流して、前記第1半導体レーザ素子の電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、前記第2配線と前記第3配線を介して前記第2半導体レーザ素子に電流を流して、前記第2半導体レーザ素子の前記特性を測定する第1測定工程と、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子に一定以上の時間電流を流す工程と、前記第1配線と前記第2配線を介して前記第1半導体レーザ素子に電流を流して、前記第1半導体レーザ素子の前記特性を測定し、前記第2配線と前記第3配線を介して前記第2半導体レーザ素子に電流を流して、前記第2半導体レーザ素子の前記特性を測定する第2測定工程と、前記第1測定工程で得た第1半導体レーザ素子の前記特性及び前記第2測定工程で得た第1半導体レーザ素子の前記特性、並びに、前記第1測定工程で得た第2半導体レーザ素子の前記特性及び第2測定工程で得た第2半導体レーザ素子の前記特性に基づいて、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子それぞれを評価する工程と、をこの順に備える。 In the method for manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, a substrate having a first wiring, a second wiring, and a third wiring is electrically connected to the first wiring and the second wiring on the upper surface side of the substrate. The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element electrically connected to the second wiring and the third wiring are provided on the upper surface side of the substrate, and the first semiconductor laser element and the second semiconductor are provided. A step of preparing a light emitting device in which semiconductor laser elements are connected in series, and an electric current of the first semiconductor laser element is passed through the first wiring and the second wiring to electrically perform the first semiconductor laser element. A characteristic including at least one of a characteristic and an optical characteristic is measured, and a current is passed through the second wiring and the third wiring to the second semiconductor laser element to measure the characteristic of the second semiconductor laser element. A first measurement step, a step of passing a current through the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element for a certain period of time or longer, and a current flowing through the first wiring and the second wiring to the first semiconductor laser element. To measure the characteristics of the first semiconductor laser element, and pass a current through the second wiring and the third wiring to the second semiconductor laser element to flow the characteristics of the second semiconductor laser element. The second measurement step for measuring the current, the characteristics of the first semiconductor laser device obtained in the first measurement step, the characteristics of the first semiconductor laser device obtained in the second measurement step, and the first measurement step. Based on the characteristics of the second semiconductor laser element obtained in the above and the characteristics of the second semiconductor laser element obtained in the second measurement step, a step of evaluating each of the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element. , Are provided in this order.
本発明の一形態に係る発光装置は、第1配線、第2配線及び第3配線を有する基体と、前記基体の上面側に前記第1配線及び前記第2配線に電気的に接続された第1半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第2配線及び前記第3配線に電気的に接続された第2半導体レーザ素子と、前記基体と組み合わせて構成される空間内に、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子が配置されるように、前記基体に固定された蓋体と、を備え、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子は、直列に接続されており、前記第1配線の一部、前記第2配線の一部、及び前記第3配線の一部は、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出している。 The light emitting device according to one embodiment of the present invention has a substrate having a first wiring, a second wiring, and a third wiring, and a first wire electrically connected to the first wiring and the second wiring on the upper surface side of the substrate. In a space formed by combining the 1 semiconductor laser element, the second semiconductor laser element electrically connected to the second wiring and the third wiring on the upper surface side of the substrate, and the substrate, the first A lid fixed to the substrate is provided so that the semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are arranged, and the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are connected in series. A part of the first wiring, a part of the second wiring, and a part of the third wiring are exposed on the upper surface of the substrate outside the space formed by the substrate and the lid. doing.
上記の製造方法によれば、半導体レーザ素子ごとに特性を確認することができるため、信頼性の高い発光装置を得ることができる。また、上記の発光装置によれば信頼性の高い発光装置とすることができる。 According to the above manufacturing method, the characteristics of each semiconductor laser device can be confirmed, so that a highly reliable light emitting device can be obtained. Further, according to the above-mentioned light emitting device, a highly reliable light emitting device can be obtained.
本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。 A mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the forms shown below are for embodying the technical idea of the present invention and do not limit the present invention. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation.
<第1実施形態>
図1に第1実施形態に係る発光装置200Cの斜視図を示し、図2に図1のII−II線における断面図を示す。また、図3に発光装置200Cにおいて蓋体30及びカバー100等を除いた発光装置200A(光源200A)の斜視図を示し、図4に図3の点線の枠内における拡大図を示す。また、図5に発光装置200Aの上面図を示し、図6に図5の点線の枠内における拡大図を示す。さらに、図7に発光装置200Aに蓋体30を固定した発光装置200B(蓋体付光源200B)の斜視図を示す。なお、本明細書においては、便宜上、基体10に半導体レーザ素子20(以下「LD素子」という。)が固定されているものを「発光装置」という。つまり、LD素子20が固定された光源200A、光源200Aに蓋体30を固定した蓋体付光源200B、及び蓋体付光源200Bにカバー100を固定した発光装置200Cは、それぞれ「発光装置」とすることができるため、統一して「発光装置200」と呼ぶ。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a perspective view of the light emitting device 200C according to the first embodiment, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. Further, FIG. 3 shows a perspective view of the
発光装置200の製造方法は、第1配線11a、第2配線11b及び第3配線11cを有する基体10と、基体10の上面側に第1配線11a及び第2配線11bに電気的に接続された第1LD素子20aと、基体10の上面側に第2配線11b及び第3配線11cに電気的に接続された第2LD素子20bと、を備え、第1LD素子20a及び第2LD素子20bが直列に接続された発光装置を準備する工程と、第1配線11aと第2配線11bを介して第1LD素子20aに電流を流して、第1LD素子20aの電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性(以下、電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を「特性X」という。)を測定し、第2配線11bと第3配線11cを介して第2LD素子20bに電流を流して、第2LD素子20bの特性Xを測定する第1測定工程と、第1LD素子20a及び第2LD素子20bに一定以上の時間電流を流す工程と、第1配線11aと第2配線11bを介して第1LD素子20aに電流を流して、第1LD素子20aの特性Xを測定し、第2配線11bと第3配線11cを介して第2LD素子20bに電流を流して、第2LD素子20bの特性Xを測定する第2測定工程と、第1測定工程で得た第1LD素子20aの特性X及び第2測定工程で得た第1LD素子20aの特性X、並びに、第1測定工程で得た第2LD素子20bの特性X及び第2測定工程で得た第2LD素子20bの特性Xに基づいて、第1LD素子20a及び第2LD素子20bそれぞれを評価する工程と、をこの順に備える。
The method of manufacturing the light emitting device 200 is that the
上記の製造方法によれば、発光装置として使用する状態(各LD素子20を基体10に実装した状態)の第1LD素子20a及び第2LD素子20bの特性をそれぞれ検査することができるため、信頼性の高い発光装置を得ることができる。以下、この点について説明する。
According to the above manufacturing method, the characteristics of the
2以上のLD素子を含む発光装置においては、各LD素子に均一に電流を流せることから、2以上のLD素子を直列に接続する場合がある。このような発光装置において、各LD素子の特性を検査しようとすると、各LD素子の実装前に各LD素子を検査するか、あるいは、各LD素子を実装した後に直列に接続される2以上のLD素子をまとめて検査することになる。しかしながら、前者の場合においてはLD素子の実装不良等によるLD素子の特性の悪化を検知することができず、後者の場合においては明らかに特性が変化しているものは検知することができるものの、LD素子ごとの微細な変化を検知することができない。後者の場合について具体例を以下で説明する。LD素子と基体との間に位置する接合材料の塗布不良等がないかどうか検査する場合には、比較的長い時間、実際の使用時よりも高い電流を流し続け、その前後の経時変化を見る試験(経時変化試験)が有効である。しかしながら、直列に接続されたLD素子のうちの一方からの熱引きが不十分で経時変化試験の前と比較して経時変化試験の後において順方向電圧(以下「Vf」という。)が低くても、もう一方のLD素子からの熱引きが十分で経時変化試験の前と比較して経時変化試験の後においてVfが高ければ、直列に接続されたLD素子をまとめて検査すると不良を検知できなくなる可能性がある。 In a light emitting device including two or more LD elements, two or more LD elements may be connected in series because a current can be uniformly passed through each LD element. In such a light emitting device, when trying to inspect the characteristics of each LD element, each LD element is inspected before each LD element is mounted, or two or more are connected in series after each LD element is mounted. The LD elements will be inspected together. However, in the former case, deterioration of the characteristics of the LD element due to improper mounting of the LD element cannot be detected, and in the latter case, it is possible to detect a device whose characteristics are clearly changed. It is not possible to detect minute changes in each LD element. A specific example of the latter case will be described below. When inspecting whether there is a coating defect of the bonding material located between the LD element and the substrate, continue to apply a higher current than in actual use for a relatively long time, and observe the change over time before and after that. The test (time change test) is effective. However, heat is insufficiently drawn from one of the LD elements connected in series, and the forward voltage (hereinafter referred to as "Vf") is lower after the time-dependent change test than before the time-dependent change test. However, if the heat drawn from the other LD element is sufficient and the Vf is high after the time change test compared to before the time change test, defects can be detected by collectively inspecting the LD elements connected in series. It may disappear.
そこで、本実施形態では、2以上のLD素子20が直列に接続された発光装置200において、第1配線11a、第2配線11b、及び第3配線11cを用いて、経時変化試験の前後で、第1LD素子20a及び第2LD素子20bの特性Xを個別に検査している。これにより、各LD素子20を個別に検査して、LD素子ごとの特性を確認することができるため、信頼性の高い発光装置を得ることができる。車両用灯具等に用いられる発光装置は、長時間特性変化が少ないことが求められる。したがって、本実施形態に係る発光装置は車両用灯具等での使用に特に適している。
Therefore, in the present embodiment, in the light emitting device 200 in which two or
以下、図8の工程フローを参照しながら、発光装置200の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method of manufacturing the light emitting device 200 will be described with reference to the process flow of FIG.
(発光装置を準備する工程)
まず、発光装置200を準備する。ここでは、まず、図3〜6に示す発光装置200Aを準備する。発光装置200Aは、第1配線11a、第2配線11b及び第3配線11cを有する基体10と、第1配線11aの上面に配置され、第1配線11a及び第2配線11bと電気的に接続された第1LD素子20aと、第2配線11bの上面に配置され、第2配線11b及び第3配線11cと電気的に接続された第2LD素子20bと、を備える。このとき、第1LD素子20a及び第2LD素子20bは、直列に接続されている。
(Process to prepare light emitting device)
First, the light emitting device 200 is prepared. Here, first, the
基体10は、少なくとも3つの配線11a〜11cを含み、ここでは7つの配線11a〜11gを含む。基体10は複数の絶縁層を含む積層構造である。第1配線11aは、第1枠部12の内側における基体10の上面の一部及び第1枠部12の外側における基体10の上面の一部を構成する。このとき、第1枠部12の内側における第1配線11aと第1枠部12の外側における第1配線11aとは、基体10の内部に設けられた第1配線11aにより電気的に接続されている。絶縁層を構成する材料としては、AlN,Si3N4,SiC,ZrO2,Al2O3、サファイア等が挙げられ、配線11を構成する材料としては、Cu,Au等が挙げられる。第2以降の配線11は、第1配線11aと同様の構成である。
The
第1配線11aは、第1LD素子20aの特性を測定する場合と、直列に接続される複数のLD素子20を駆動する場合と、のどちらにも使用される。つまり、第1配線11aは、第1LD素子20aを個別に駆動する場合と他のLD素子20と一括で駆動する場合との双方で使用される共通の配線である。これにより、配線の数を減らすことができるため、基体の構造を簡略にすることができる。ここでは、第7配線11gも同様に共通の配線としている。ここでは、第1配線11aは、第1枠部12の内側において2つの配線部を含む。このとき、一方の配線部に第1LD素子20aが載置された第1サブマウント50aが配置されており、他方の配線部が第1枠部12の外側の第1配線11aと直接接続している。そして、他方の配線部と第1サブマウント50aとがワイヤ81で接続されている。なお、第1配線11aは、第2配線11bと同様に1つの配線部からなってもよい。また、第4配線11dは、第1枠部12の内側において3つの配線部を含むが、第1配線と同様に1つの配線部からなってもよい。
The
基体10は、2以上のLD素子20を取り囲むように配置された第1枠部12を含む。第1枠部12は、溶接等により接続することができる。溶接により接続する場合は、第1枠部12は、主成分としてFeを含む材料により構成されることが好ましい。第1枠部12としては、このほかに、Cu、Al、Fe、Au、Agの単体または合金などがあげられる。
The
基体10は、第1枠部12を取り囲むように設けられた第2枠部13をさらに含む。第2枠部13は、ロウ材等により接続することができる。第2枠部13を構成する材料としては、Cu、Al、Fe、Au、Agの単体または合金などがあげられる。
The
第1枠部12の内側において、基体10の上面には、2以上のサブマウント50が配置されており、各サブマウント50にLD素子20がそれぞれ載置されている。具体的には、第1LD素子20aは第1サブマウント50aを介して第1配線11aの上面に配置されており、第2LD素子20bは第2サブマウント50bを介して第2配線11bの上面に配置されている。第3以降のLD素子20についても同様に、第3以降のサブマウント50に順に配置され、第3以降の配線11の上面に配置されている。ここでは、各LD素子20は、Au−Sn等の導電層60を介して各サブマウント50に固定されている。各LD素子20はワイヤ(金属細線)81により直列に接続されている。
Inside the
LD素子20は、蛍光部111に含まれる蛍光体を励起する励起光としてレーザ光を発振するものである。LD素子20が発するレーザ光のピーク波長は、320nm〜530nmの範囲が好ましく、430nm〜480nmの範囲がより好ましい。このようなLD素子20としては、窒化物半導体を用いたものが挙げられる。LD素子20としては、基体10に実装する前に特性Xを検査しているものを用いることが好ましい。これにより、基体10に実装する前に特性Xを検査していないものを用いる場合と比較して、LD素子20の歩留まりを向上させることができる。
The
本実施形態では第1枠部12の内側に配置されるすべてのLD素子20が、直列に接続されている。これにより各LD素子20に流れる電流を一定にすることができるため、各LD素子20の発光強度のばらつきを低減しやすくなる。なお、一部のLD素子20を直列に接続し、残りのLD素子20を直列に接続することにより、直列に接続された2つの以上のLD素子群としてもよい。
In the present embodiment, all the
サブマウント50としては、基体10の熱膨張率とLD素子20の熱膨張率との間の熱膨張率を有するものを用いることが好ましい。これにより、LD素子20の剥がれや、サブマウント50の剥がれを抑制することができる。LD素子20として窒化物半導体を含む材料を用いる場合は、サブマウント50として、例えば、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いる。ここでは第2以降のサブマウント50b〜50fは第1サブマウント50aと同様の構成としているが、異なる構成としてもよい。
As the
サブマウント50は以下の方法により基体10に固定されている。まず、第1サブマウント50aに第1LD素子20aが載置された第1レーザ装置及び第2サブマウント50bに第2LD素子20bが載置された第2レーザ装置のそれぞれを、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む接合材料を介して、基体10の上面に載置する。このとき、第1レーザ装置を第1配線11aに載置し、第2レーザ装置を第2配線11bに載置する。次に、接合材料を加熱することにより、第1レーザ装置及び第2レーザ装置を一括して基体10に接合する。このとき、各レーザ装置の高さのばらつき等の理由からすべてのレーザ装置を均等に加圧しにくいため、押圧せずに第1レーザ装置及び第2レーザ装置を基体10に接合している。この方法は、接合材料に過度に熱をかけることなく一括して複数のレーザ装置を基体10に固定することができるため、複数のレーザ装置を固定する方法としては適しているが、実装状態にばらつきが生じる可能性がある。例えば、レーザ装置と基体との間に隙間ができると、LD素子20で生じる熱を発散しにくくなるため、LD素子20が劣化しやすくなる可能性がある。本実施形態の製造方法によれば、レーザ装置を実装した状態で検査することができるため、レーザ装置の実装状態も加味して各LD素子20の特性を評価することができ、発光装置の初期不良を検知しやすくなる。
The
第1サブマウント50a及び基体10、並びに第2サブマウント50b及び基体10は、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子により接合されている。ここでは、金サブミクロン粒子により接合されている。ここで、金属ナノ粒子とは、平均粒径が1nm〜100nmである金属粒子のことをいい、金属サブミクロン粒子とは、平均粒径が101nm〜1μmである金属粒子のことをいう。平均粒径は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)により撮影した投影写真を用いて、無造作に100個の金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子の投影面積円相当径を計測し、その平均値から算出することができる。
The
サブマウント50には、LD素子20の破壊を防ぐために、ツェナーダイオードなどの保護素子70を設けてもよい。保護素子70はLD素子20とワイヤにより電気的に接続されている。
The
第2配線11bと第2サブマウント50bとはワイヤ82(以下では、直列接続に用いられるワイヤを「ワイヤ81」といい、それ以外のワイヤを「ワイヤ82」という。)により接続されている。これにより、第1LD素子20a及び第2LD素子20bを個別駆動させることで、例えば、第1LD素子20a及び第2LD素子20bの特性Xをそれぞれ個別に測定することができる。
The
第2サブマウント50bと第2配線11bとは、複数のワイヤ82により接続されている。ワイヤ81の数はワイヤ82の数よりも多いことが好ましく、ワイヤ82の長さはワイヤ81の長さよりも短いことが好ましい。例えば、一つのワイヤ82の長さは、一つのワイヤ81の長さより短いことが好ましい。ワイヤ82は、実際の発光装置の駆動においては使用されない可能性が高いため、第1測定工程及び第2測定工程で電流を流すことができれば良いためである。第3以降のサブマウント50と第3以降の配線11c〜11gとを接続しているワイヤ82についても同様である。
The
光反射部40は、基体10の上面側に、配線11を介して配置されている。光反射部40は、LD素子20からの光を上方に向けて反射する。光反射部40としては、表面の少なくとも一部が誘電体多層膜等の反射膜により構成されるミラー等を用いることができる。図3及び図4に示すように、1つのLD素子20に対して1つの光反射部40が設けられる。
The
本実施形態では、図7に示すような発光装置200Bの状態で第1測定工程を行う。つまり、基体10に蓋体30を固定することにより、第1LD素子20a及び第2LD素子20bが配置される空間(以下「空間S」という。)を気密空間とした発光装置200Bを準備している。なお、蓋体30を固定する前の発光装置200Aを準備して、第1測定工程を行ってもよい。発光装置200Bは、空間Sよりも外側において、第1配線11aの一部、第2配線11bの一部、及び第3配線11cの一部が基体10の上面に露出している。窒化物半導体を含むLD素子20は、LD素子20の出射端面においてエネルギー密度が高くなりやすく、LD素子20の出射端面に有機物等の集塵が生じやすい。空間Sを気密空間とすることにより、LD素子20の出射端面への集塵を抑制しやすくなる。
In the present embodiment, the first measurement step is performed in the state of the
蓋体30は、支持部31と、支持部31の下面で支持された第1透光部33と、支持部31と第1透光部33とを接着する接着剤32と、を含む。支持部31は溶接等により第1枠部12に接続されている。支持部31において、LD光が通過する部分は貫通している。そして、支持部31の貫通している部分を塞ぐように第1透光部33が固定されている。支持部31を構成する材料としては、主成分としてFeを含む材料により構成されることが好ましい。支持部31としては、このほかに、Cu、Al、Fe、Au、Agの単体または合金などがあげられる。第1透光部33を構成する材料としては、ガラス又はサファイア等が挙げられる。第1透光部33の厚みは、例えば、0.1mm以上2mm以下とすることができる。
The
なお、本実施形態では、基体10と、第1枠部12と、蓋体30とにより空間Sを構成しているが、板状の基体と下方に凹部が設けられた蓋体30とにより空間Sを構成してもよい。つまり、凹部の内側に複数のLD素子が配置されるように基体の上面に蓋体を配置してもよい。
In the present embodiment, the space S is formed by the
(第1測定工程)
次に、第1配線11aと第2配線11bを介して第1LD素子20aに電流を流して、第1LD素子20aの特性Xを測定し、第2配線11bと第3配線11cを介して第2LD素子20bに電流を流して、第2LD素子20bの特性Xを測定する。ここで、第1LD素子20aと第2LD素子20bとは同じ特性Xを測定する。第1測定工程では、比較的短い時間、実際に発光装置として駆動する際の電流値よりも高い電流を流す。第3以降のLD素子20c〜20fについても同様に電流を流して特性Xを測定する。
(First measurement step)
Next, a current is passed through the
各LD素子20の特性Xの測定方法を図5を参照しながら説明する。第1LD素子20aの特性Xの測定は、第1枠部12の外側における第1配線11a及び第1枠部12の外側における第2配線11bに電流を流すことにより行う。このとき、第1配線11aからの電流は、配線部、ワイヤ81、第1サブマウント50aに設けられた導電層60、第1LD素子20a、ワイヤ81、第2サブマウント50bに設けられた導電層60、ワイヤ82、第2配線11bの順で通って流れる。これにより、第1LD素子20aのみが発光する。この工程では、例えば、4秒間で0A〜4Aまで徐々に電流値を上げ、その間ずっと特性Xを測定することにより行う。次に、第2LD素子20bの特性Xを測定する。第2LD素子20bの特性Xの測定は、2配線11b及び第3配線11cに電流を流して同様の方法により行う。第3以降のLD素子20についても同様の方法により行う。
A method of measuring the characteristic X of each
電気的特性とは例えばVfであり、光学特性とは例えばLD素子20のファーフィールドパターン(Far Field Pattern、以下「FFP」という。)、波長、及び出力の少なくともいずれか1つである。この工程においては、少なくともVfを測定することが好ましく、少なくともVf及びFFPを測定することがさらに好ましい。直列に接続されている複数のLD素子をまとめて発光して測定すると各LD素子20の特性を確認できないが、本実施形態のように個別に測定することで個々のLD素子20の特性を確認できるため、各LD素子を評価しやすくなる。
The electrical characteristic is, for example, Vf, and the optical characteristic is, for example, at least one of the far field pattern (Far Field Pattern, hereinafter referred to as “FFP”), wavelength, and output of the
第1測定工程においては、LD素子20への集塵等を考慮して発光装置200Bを用いることが好ましい。なお、第1測定工程において発光装置200Aを用いる場合は、第1測定工程と一定以上の時間電流を流す工程との間で、基体に蓋体を固定して発光装置200Bとする。
In the first measurement step, it is preferable to use the
(一定以上の時間電流を流す工程)
次に、各LD素子20に一定以上の時間電流を流す。ここでは、基体10に実装されたすべてのLD素子20に所定時間閾値電流よりも大きな電流を流す。このように、一定以上の時間ある程度高い電流を流すことにより、LD素子20の経時変化を比較的短い時間で検査しやすくなる。電流を流す時間は、流す電流値によって変えることができる。例えば、1時間以上20時間以下であることが好ましく、5時間以上15時間以下であることがさらに好ましい。前述の下限値以上の時間電流を流すことにより、LD素子の初期不良を検知しやすくなり、前述の上限値以下の時間電流を流すことによりLD素子の劣化を低減することができる。例えば、発光装置が配置される空間の温度を20℃にした状態で14Aのパルス電流を9.5時間程度流す。
(Process of passing current for a certain period of time)
Next, a current is passed through each
ここでは、第1LD素子20a及び第2LD素子20bに直列に電流を流している。つまり、ワイヤ81を用いてすべてのLD素子20に電流を流している。これにより、複数のLD素子20にまとめて電流を流すことができるため、1つ1つのLD素子20に電流を流す場合に比べて、短い時間ですべてのLD素子20の経時変化を確認することができる。なお、この工程において、サブマウント50と配線11とに接続されたワイヤ82を用いて、各LD素子20に個別に電流を流すこともできる。
Here, a current is passed in series with the
(第2測定工程)
次に、第1測定の測定と同様に各LD素子20の特性Xを測定する。具体的には、第1配線11aと第2配線11bを介して第1LD素子20aに電流を流して、第1LD素子20aの特性Xを測定し、第2配線11bと第3配線11cを介して第2LD素子20bに電流を流して、第2LD素子20bの特性Xを測定する。
(Second measurement step)
Next, the characteristic X of each
(半導体レーザ素子を評価する工程)
次に、第1測定で得た特性Xと第2測定で得た特性Xとに基づいて、各LD素子20のそれぞれを評価する。具体的には、第1測定工程で得た第1LD素子20aの特性Xおよび第2測定工程で得た第1LD素子20aの特性X、並びに、第1測定工程で得た第2LD素子20bの特性X及び第2測定工程で得た第2LD素子20bの特性Xに基づいて、各LD素子20を評価する。
(Process for evaluating semiconductor laser devices)
Next, each of the
例えば、LD素子20と配線11とに接合不良がある場合は、第2測定工程で得たVfが第1測定工程で得たVfよりも低くなる。これは、接合不良により、LD素子20で生じる熱を基体10に発散させにくくなり、LD素子20が高温になりやすくなるために生じると考えられる。この状態で実際に駆動すると、電流が増加してさらにLD素子20の発熱量が多くなり、LD素子20の劣化が早くなる。このため、第2測定で得られるVfが過度に低くなっている場合は不良と判定する。例えば、Vfが3.6以下又は4.1以上である場合は不良と判定する。また、LD素子20として窒化物半導体を用いるときに空間Sが十分に気密封止されていない場合は、一定以上の時間電流を流す工程でLD素子20に集塵することにより、第1測定で得られるFFPと第2測定で得られるFFPとが異なる場合がある。例えば、第2測定で得られるFFPのピークが第1測定で得られるFFPのピークとずれる。また、出力を測定している場合は、例えば、出力が2.2W以下又は2.75W以上である場合は不良と判定する。さらに、波長を測定している場合においてLD素子20の所望のピーク波長が450nmである場合は、445nm以下の場合又は455nm以上である場合に不良と判定する。これらの場合は実際に発光装置を駆動すると光学特性が変わる可能性があるため、不良と判定する。
本実施形態では、特性Xは、第1測定工程及び第2測定工程それぞれで測定されている。しかし、LD素子20の不良を判定するために用いられる、第2測定工程における特性Xの測定値と比較するための特性Xの基準値があらかじめわかっている場合、第1測定工程を行わなくてもよい。つまり、特性Xの基準値と、第2測定工程における特性Xの測定値とを比較することで、LD素子20の不良を判定することができる。
また、LD素子20の不良を判定するために用いられる、第1測定工程における特性Xの測定値と比較するための特性Xの基準値があらかじめわかっている場合、一定以上の時間電気を流す工程及び第2測定工程を行わなくてもよい。つまり、第1測定工程における特性Xが、経時変化を確認しなくても評価できる場合、一定以上の時間電気を流す工程及び第2測定工程を行わなくてもよい。この場合、特性Xの基準値と、第1測定工程における特性Xの測定値とを比較することで、LD素子20の不良を判定することができる。
For example, when the
In the present embodiment, the characteristic X is measured in each of the first measurement step and the second measurement step. However, if the reference value of the characteristic X for comparison with the measured value of the characteristic X in the second measurement step, which is used for determining the defect of the
Further, when the reference value of the characteristic X for comparison with the measured value of the characteristic X in the first measurement step, which is used for determining the defect of the
ここでは、得られる特性のばらつきによって複数のランクに分類している。これにより、LD素子20の特性の均一化を図ることができる。例えば、LD素子20のVfを予めランク付けして分類している。そして、特定ランク以外のランクのLD素子20を備える発光装置を不良と判断している。なお、ランク付けせずに良否のみを判定してもよい。
Here, it is classified into a plurality of ranks according to the variation in the obtained characteristics. As a result, the characteristics of the
(第2透光部90及びカバー100を固定する工程)
次に、蓋体30の上面に、支持部31の貫通している部分を上側で塞ぐように第2透光部90を設ける。第2透光部90は、レンズとしての機能を有し、各LD素子20からのレーザ光が蛍光部111の下面に照射されるように各LD素子20からのレーザ光を屈折させる。第2透光部90を構成する材料としては、BK7等の光学ガラス、又は透過性の樹脂等が挙げられる。第2透光部90の厚みは、例えば、1mm以上5mm以下とすることができる。
(Step of fixing the second
Next, a second
次に、第2枠部13の上面に、開口部が設けられたカバー100を固定する。カバー100には、カバー100の開口部を塞ぐように光学部品110が設けられている。そして、光学部品110からの光を遮光するように光学部品110の側面とカバー100との間に第2遮光部120が設けられている。カバー100は下方に向かって広がる側部を有している。これにより、放熱に寄与する体積が増えるので光学部品110で生じた熱を効率よく放散させることができる。
Next, the
光学部品110は、蛍光部111と、蛍光部111の側面に設けられた第1遮光部112と、蛍光部111の下面に設けられた誘電体多層膜113と、誘電体多層膜113の下面に設けられた熱伝導部114と、熱伝導部114の下面に設けられた反射防止フィルタ115と、を備える。蛍光部111の直下に、蛍光を反射する誘電体多層膜113を介して熱伝導部114を配置することにより、蛍光部111で生じる熱を発散させながら蛍光を取り出しやすくすることができる。蛍光部111は蛍光体を含み、例えば、YAG蛍光体、LAG蛍光体、Ca−αサイアロン蛍光体の少なくとも1種を含むものを用いることができる。第1遮光部としては、アルミナ等の遮光性のセラミックスを用いることができる。熱伝導部114としては、例えばサファイア、SiC等を用いることができる。
The
上面視において、光学部品110を取り囲むように第2遮光部120が配置されている。第2遮光部120は、図2に示すように、熱伝導部114の側面の全体を覆うように設けられることが好ましい。これにより熱伝導部114から光が側方に抜けることを抑制することができる。第2遮光部120としては、例えば、酸化チタン等の光散乱粒子が添加された樹脂を用いることができる。
In the top view, the second light-shielding
本実施形態では、第1測定工程及び第2測定工程において光学特性を測定しているため、第2測定工程の後に第2透光部90及びカバー100を蓋体30及び基体10に固定している。これにより、各LD素子20の特性Xを正確に評価しやすい。また、評価を行った後にカバー100等を固定することにより、カバー100等の部材が無駄になることを抑制できる。なお、第1測定工程及び第2測定工程において電気的特性のみを測定する場合は、第1測定工程の前に本工程を行ってもよい。つまり発光装置を準備する工程において発光装置200Cを準備し、第1測定工程を行っても良い。
In the present embodiment, since the optical characteristics are measured in the first measurement step and the second measurement step, the second
第2測定工程よりも後に、一定以上の電流をワイヤ82に流すことによりワイヤ82を破断してもよい。直列に電流を流す場合は第1配線に外部端子を接続するが、外部端子の位置ずれ等により第1配線及び第2配線に外部端子が接続されると、第1LD素子及び第2LD素子に均等に電流が流れなくなるため、直列に接続されたすべてのLD素子が均等に発光しにくくなる可能性がある。これに対して、ワイヤ82を破断することにより、第2配線に外部端子が意図せずに接続されても、第2LD素子に電流が流れることがないため、均一に電流を流しやすい。例えば、ワイヤ82としてAuからなる直径60μmのものを用いる場合には、1本のワイヤ82に対して7.8A程度の電流を流すことによりワイヤ82を破断することができる。
After the second measurement step, the
実施形態に記載の発光装置は、車両用灯具等に用いることができる。 The light emitting device according to the embodiment can be used for a vehicle lamp or the like.
10…基体
11…配線
12…第1枠部
13…第2枠部
20…半導体レーザ素子
30…蓋体
31…支持部
32…接着剤
33…第1透光部
40…光反射部
50…サブマウント
60…導電層
70…保護素子
81、82…ワイヤ
90…第2透光部
100…カバー
110…光学部品
111…蛍光部
112…第1遮光部
113…誘電体多層膜
114…熱伝導部
115…反射防止フィルタ
120…第2遮光部
200、200A、200B、200C…発光装置
10 ...
Claims (11)
前記第1配線と前記第2配線を介して前記第1半導体レーザ素子に電流を流して、前記第1半導体レーザ素子の電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、前記第2配線と前記第3配線を介して前記第2半導体レーザ素子に電流を流して、前記第2半導体レーザ素子の前記特性を測定する第1測定工程と、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子に一定以上の時間電流を流す工程と、
前記第1配線と前記第2配線を介して前記第1半導体レーザ素子に電流を流して、前記第1半導体レーザ素子の前記特性を測定し、前記第2配線と前記第3配線を介して前記第2半導体レーザ素子に電流を流して、前記第2半導体レーザ素子の前記特性を測定する第2測定工程と、
前記第1測定工程で得た第1半導体レーザ素子の前記特性及び前記第2測定工程で得た第1半導体レーザ素子の前記特性、並びに、前記第1測定工程で得た第2半導体レーザ素子の前記特性及び前記第2測定工程で得た第2半導体レーザ素子の前記特性に基づいて、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子それぞれを評価する工程と、をこの順に備え、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子はそれぞれ窒化物半導体を含み、
前記発光装置を準備する工程と前記第1測定工程との間において、蓋体を前記基体に固定することにより、前記第1半導体レーザ素子、前記第2半導体レーザ素子、前記第2サブマウント、前記導電層及び前記ワイヤが配置される空間を気密空間とし、
前記第1配線の一部、前記第2配線の一部、及び前記第3配線の一部が、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出するように、前記蓋体が前記基体に固定されることを特徴とする発光装置の製造方法。 A substrate having the first wiring, the second wiring, and the third wiring, a first semiconductor laser element electrically connected to the first wiring and the second wiring on the upper surface side of the substrate, and an upper surface side of the substrate. A second semiconductor laser element electrically connected to the second wiring and the third wiring, and a second submount arranged between the second semiconductor laser element and the second wiring. The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are electrically connected to the conductive layer provided on the second submount, and the second wiring and the conductive layer are connected by a wire. The step of preparing a light emitting device in which the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are connected in series, and
A current is passed through the first semiconductor laser element via the first wiring and the second wiring to measure the characteristics including at least one of the electrical characteristics and the optical characteristics of the first semiconductor laser element, and the second. A first measurement step of measuring the characteristics of the second semiconductor laser element by passing a current through the wiring and the third wiring to the second semiconductor laser element.
A step of passing a current over a certain period of time through the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element, and
A current is passed through the first semiconductor laser element via the first wiring and the second wiring to measure the characteristics of the first semiconductor laser element, and the second wiring and the third wiring are used to measure the characteristics. A second measurement step in which a current is passed through the second semiconductor laser element to measure the characteristics of the second semiconductor laser element, and
The characteristics of the first semiconductor laser device obtained in the first measurement step, the characteristics of the first semiconductor laser device obtained in the second measurement step, and the second semiconductor laser device obtained in the first measurement step. A step of evaluating each of the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element based on the characteristics and the characteristics of the second semiconductor laser element obtained in the second measurement step is provided in this order.
The first semiconductor laser device and the second semiconductor laser device each include a nitride semiconductor.
By fixing the lid to the substrate between the step of preparing the light emitting device and the step of the first measurement, the first semiconductor laser element , the second semiconductor laser element , the second submount, and the above. The space in which the conductive layer and the wire are arranged is defined as an airtight space .
A part of the first wiring, a part of the second wiring, and a part of the third wiring are exposed on the upper surface of the substrate outside the space formed by the substrate and the lid. a method of manufacturing a light emitting device wherein the lid is characterized Rukoto fixed to the base body.
前記第1配線と前記第2配線を介して前記第1半導体レーザ素子に電流を流して、前記第1半導体レーザ素子の電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、前記第2配線と前記第3配線を介して前記第2半導体レーザ素子に電流を流して、前記第2半導体レーザ素子の前記特性を測定する第1測定工程と、
前記第1測定工程で得た第1半導体レーザ素子の前記特性及び前記第1測定工程で得た第2半導体レーザ素子の前記特性に基づいて、前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子それぞれを評価する工程と、をこの順に備え、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子はそれぞれ窒化物半導体を含み、
前記発光装置を準備する工程と前記第1測定工程との間において、蓋体を前記基体に固定することにより、前記第1半導体レーザ素子、前記第2半導体レーザ素子、前記第2サブマウント、前記導電層及び前記ワイヤが配置される空間を気密空間とし、
前記第1配線の一部、前記第2配線の一部、及び前記第3配線の一部が、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出するように、前記蓋体が前記基体に固定されることを特徴とする発光装置の製造方法。 A substrate having the first wiring, the second wiring, and the third wiring, a first semiconductor laser element electrically connected to the first wiring and the second wiring on the upper surface side of the substrate, and an upper surface side of the substrate. A second semiconductor laser element electrically connected to the second wiring and the third wiring, and a second submount arranged between the second semiconductor laser element and the second wiring. The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are electrically connected to the conductive layer provided on the second submount, and the second wiring and the conductive layer are connected by a wire. The step of preparing a light emitting device in which the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are connected in series, and
A current is passed through the first semiconductor laser element via the first wiring and the second wiring to measure the characteristics including at least one of the electrical characteristics and the optical characteristics of the first semiconductor laser element, and the second. A first measurement step of measuring the characteristics of the second semiconductor laser element by passing a current through the wiring and the third wiring to the second semiconductor laser element.
The first semiconductor laser device and the second semiconductor laser device are based on the characteristics of the first semiconductor laser device obtained in the first measurement step and the characteristics of the second semiconductor laser device obtained in the first measurement step. The process of evaluating each is prepared in this order,
The first semiconductor laser device and the second semiconductor laser device each include a nitride semiconductor.
By fixing the lid to the substrate between the step of preparing the light emitting device and the step of the first measurement, the first semiconductor laser element , the second semiconductor laser element , the second submount, and the above. The space in which the conductive layer and the wire are arranged is defined as an airtight space.
A part of the first wiring, a part of the second wiring, and a part of the third wiring are exposed on the upper surface of the substrate outside the space formed by the substrate and the lid. a method of manufacturing a light emitting device wherein the lid is characterized Rukoto fixed to the base body.
半導体レーザ素子に直列に電流を流すことを特徴とする請求項1又は請求項1を引用する請求項3又は4に記載の発光装置の製造方法。 In the step of passing a current for a certain period of time or longer, the first semiconductor laser device and the second
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1 or claim 3 or 4, wherein a current is passed through the semiconductor laser device in series.
第1サブマウントに前記第1半導体レーザ素子が載置された第1レーザ装置及び前記第2サブマウントに前記第2半導体レーザ素子が載置された第2レーザ装置のそれぞれを、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む接合材料を介して、前記基体の上面に載置し、
前記第1レーザ装置及び前記第2レーザ装置を押圧せずに、前記接合材料を加熱することにより、前記第1レーザ装置及び前記第2レーザ装置を一括して基体に接合することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 In the process of preparing the light emitting device,
The first laser device in which the first semiconductor laser device is mounted on the first submount and the second laser device in which the second semiconductor laser device is mounted on the second submount are each formed of metal nanoparticles or metal nanoparticles. It is placed on the upper surface of the substrate via a bonding material containing metal submicron particles and an organic solvent.
By heating the bonding material without pressing the first laser device and the second laser device, the first laser device and the second laser device are collectively bonded to the substrate. The method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1 to 5.
前記基体の上面側に前記第1配線及び前記第2配線に電気的に接続された第1半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第2配線及び前記第3配線に電気的に接続された第2半導体レーザ素子と、
前記第2半導体レーザ素子と前記第2配線との間に配置された第2サブマウントをさらに有し、
前記第2配線と前記第2サブマウントに設けられた導電層とがワイヤで接続されており、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子は、前記導電層と電気的に接続されており、
前記基体と組み合わせて構成される空間内に、前記第1半導体レーザ素子、前記第2半導体レーザ素子、前記第2サブマウント、前記導電層及び前記ワイヤが配置されるように、前記基体に固定された蓋体と、を備え、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子は、直列に接続されており、
前記第1配線の一部、前記第2配線の一部、及び前記第3配線の一部は、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出していることを特徴とする発光装置。 A substrate having the first wiring, the second wiring, and the third wiring,
A first semiconductor laser device electrically connected to the first wiring and the second wiring on the upper surface side of the substrate, and electrically connected to the second wiring and the third wiring on the upper surface side of the substrate. 2nd semiconductor laser element and
It further has a second submount arranged between the second semiconductor laser device and the second wiring.
The second wiring and the conductive layer provided on the second submount are connected by a wire.
The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are electrically connected to the conductive layer.
The first semiconductor laser element , the second semiconductor laser element , the second submount, the conductive layer, and the wire are fixed to the substrate so as to be arranged in the space formed in combination with the substrate. With a lid and
The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are connected in series.
A part of the first wiring, a part of the second wiring, and a part of the third wiring are exposed on the upper surface of the substrate outside the space formed by the substrate and the lid. A light emitting device characterized by being present.
前記基体の上面側に前記第1配線及び前記第3配線に電気的に接続された第1半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第1配線及び前記第3配線に電気的に接続された第2半導体レーザ素子と、
前記第2半導体レーザ素子と前記第2配線との間に配置された第2サブマウントをさらに有し、
前記第2配線から前記第2サブマウントに向かう方向に伸び、かつ、途中で破断されたワイヤと、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子は、前記第2サブマウントに設けられた導電層と電気的に接続されており、
前記基体と組み合わせて構成される空間内に、前記第1半導体レーザ素子、前記第2半導体レーザ素子、前記第2サブマウント、前記導電層及び前記ワイヤが配置されるように、前記基体に固定された蓋体と、を備え、
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子は、直列に接続されており、
前記第1配線の一部、前記第2配線の一部、及び前記第3配線の一部は、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出していることを特徴とする発光装置。 A substrate having the first wiring, the second wiring, and the third wiring,
A first semiconductor laser device electrically connected to the first wiring and the third wiring on the upper surface side of the substrate, and electrically connected to the first wiring and the third wiring on the upper surface side of the substrate. 2nd semiconductor laser element and
It further has a second submount arranged between the second semiconductor laser device and the second wiring.
A wire extending from the second wiring toward the second submount and being broken in the middle,
The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are electrically connected to the conductive layer provided on the second submount.
The first semiconductor laser element , the second semiconductor laser element , the second submount, the conductive layer, and the wire are fixed to the substrate so as to be arranged in the space formed in combination with the substrate. With a lid and
The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element are connected in series.
A part of the first wiring, a part of the second wiring, and a part of the third wiring are exposed on the upper surface of the substrate outside the space formed by the substrate and the lid. A light emitting device characterized by being present.
前記基体と蓋体とにより構成される空間は気密空間であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の発光装置。 The first semiconductor laser device and the second semiconductor laser device each include a nitride semiconductor.
The light emitting device according to claim 8 or 9, wherein the space formed by the substrate and the lid is an airtight space.
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