JP6866843B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図1に第1実施形態に係る発光装置300の製造方法のフローチャートを示し、図2に本実施形態の製造方法により作製された発光装置300の上面図を示し、図3に光源100の上面図を示す。図3においては、光源100に含まれる基部110の凹部の内部をわかりやすくするために、蓋部150を透過して視た図を示している。また、図4〜図10に発光装置300の製造方法を説明するための図を示す。
まず、図3に示すように、1以上の半導体レーザ素子を含む光源100を準備する。なお、ここでは3つの半導体レーザ素子を含む光源100を準備しているが、1つの半導体レーザ素子を含む光源を準備してもよい。光源100としては、実装基板100Bの上面にパッケージ100Aが実装されたものを用いている。実装基板100Bへのパッケージ100Aの実装は、例えば、共晶半田等を用いて行うことが考えられるが、パッケージ100Aの実装時に共晶半田の厚みにばらつきが生じることから、光源ごとに、高さにばらつきが生じる場合がある。そこで、実装基板100Bと、実装基板100Bに実装されたパッケージ100Aと、を含む光源100をステージ710の上方に配置して光学素子200の高さ(Z方向)の調整を行うことにより、実装基板100Bの下面に対して光を所望の方向に出射するように光学素子200の調整を行うことができる。なお、実装基板100Bは省略してもよい。
次に、図4に示すように、光測定システム700に含まれるステージ710の上方に、光源100を配置する。光測定システム700は、ステージ710と、光源100の上方に配置する光学素子200の位置調整を行う支持部711と、レンズ部を通過した光の一部を遮光する遮光部材712と、遮光部材712の上方に配置された集光レンズ714と、集光レンズ714を通過した光であって遮光部材712で遮光されない光を検出する光検出器715と、光検出器715で検出した光の検出位置を測定する解析装置716と、を含む。ステージ710、支持部711、集光レンズ714、光検出器715、及び解析装置716を含むシステムとしては、例えば、オートコリメータを使うことができる。ここでは、光測定システム700は、支持部711と集光レンズ714との間に、1つのレンズ部を通過する光を通す開口部が設けられた第2遮光部材713を含む。後述するように半導体レーザ素子からの光にある程度広がりがある場合は迷光が出やすくなるため、レンズ部を通過した光以外の光の影響を受けやすくなるが、第2遮光部材713が配置されていることにより、1つのレンズ部を通る光を正確に測定しやすくなる。なお、この工程では遮光部材712は光源100の直上に位置しないように配置されている。
次に、図4に示すように、支持部711で光学素子200を支持しながら、光源100の上方に、1以上のレンズ部を含む光学素子200を配置する。光学素子200としては、例えば、コリメートレンズを用いる。ここでいうコリメートレンズは、各レンズ部を通過した光が完全に平行になるものだけでなく、平行に近づけるものも含まれることとする。光学素子200には、例えば、ショット製の「B270」や「BK7」(硼珪酸ガラス)などのガラス等を用いることができる。光学素子200は、光源100に含まれる半導体レーザ素子の数に対応する数のレンズ部を含むことが好ましい。ここでは、1以上のレンズ部を含む光学素子200として、第1半導体レーザ素子121からの光が通過する第1レンズ部211と、第2半導体レーザ素子122からの光が通過する第2レンズ部212と、第3半導体レーザ素子123からの光が通過する第3レンズ部213と、が一列に配置されたものを用いている。そして、図2に示すように各レンズ部は一方向に繋がって設けられている。
次に、半導体レーザ素子を発光させ、レンズ部を通過した後に集光レンズ714を通過した光を光検出器715で検出して、光検出器715における光の検出位置を基準検出位置として測定する。ここでは、図5に示すように、平面方向(X方向、Y方向)における光学素子200のレンズ部の位置を第1半導体レーザ素子121からの光が第1レンズ部211の中心を通るように調整し、調整後の位置で基準検出位置を測定している。これにより、レンズ部における光の進行方向のばらつきを低減することができるため、Z方向におけるレンズ部の位置の調整が容易となる。
次に、図6Aに示すように、光学素子200と集光レンズ714との間に、遮光部材712を配置する。つまり、光源100の一部を覆うように、光源100の直上に遮光部材712を配置する。このとき、図6Bに示すように、上面視において、遮光部材712が、レンズ部を通過した光の半分以上を遮光するように配置されることが好ましい。これにより、後述する工程S5において、所定の広がり角からのずれ量を検出しやすくなる。したがって、工程S6において、光学素子200におけるレンズ部の位置の補正の精度を高くすることができる。遮光部材712としては、例えば、アルミニウム、等の金属材料を用いることができる。遮光部材712の形状は、集光レンズ714を通過した後の光の一部を遮ることができる形状であればよい。なお、理解を容易にするため、図6Bでは第2遮光部材713及び支持部711を示していない。
次に、図6A及び図6Bに示すように、レンズ部を通過した光の一部を遮光部材712で遮光し、レンズ部及び集光レンズ714を通過した残りの一部の光を光検出器715で検出して、光検出器715における光の検出位置を遮光後検出位置として測定する。ここでは、遮光後検出位置は輝度分布における重心(以下「輝度重心」という。)の位置である。これにより、レンズ部の高さをより正確に調整しやすくできる。なお、遮光後検出位置は、輝度重心の位置のほかに、輝度検出面積における重心の位置であってもよい。
(a)…X=(Σ(Ki×xi)/ΣKi)
そして、求められたX方向の輝度重心をY方向で平均化し、輝度重心のX座標とする。同様に、Y方向の輝度重心を以下の式(b)で算出する。
(b)…Y=(Σ(Ki×yi)/ΣKi)
そして、求められたY方向の輝度重心をX方向で平均化し、輝度重心のY座標とする。
以上の方法により、輝度重心の位置を測定することができる。
次に、図7に示すように、基準検出位置と遮光後検出位置とに基づいて、光検出器715における遮光部材712で遮光された後の光の検出位置が基準検出位置に近づくように光源100と光学素子200との距離を調整する。具体的には、基準検出位置と遮光後検出位置との差に基づいて、レンズ部を通って光検出器715で検出される光の位置が基準検出位置と同じ位置となるように、光学素子200のレンズ部の高さを調整する。
次に、調整後の位置で光学素子200を光源100に固定する。ここでは、光源100の4角において、光硬化性の接着剤160により光学素子200を透光部材に固定している。
図17に第2実施形態に係る製造方法により作製された発光装置600の斜視図を示し、図18に発光装置600の上面図を示す。また、図19に光源400の上面図を示し、図20に基部410の凹部の内部を説明するための図を示す。発光装置600の製造方法は、以下で説明する事項以外は、第1実施形態で説明した事項と実質的に同一である。
100A…パッケージ
110…基部
121…第1半導体レーザ素子
122…第2半導体レーザ素子
123…第3半導体レーザ素子
130…光反射部
140…ワイヤ
150…蓋部
160…接着剤
100B…実装基板
200…光学素子
211…第1レンズ部
212…第2レンズ部
213…第3レンズ部
215…第5レンズ部
230…第20レンズ部
240…非レンズ部
300…発光装置
400…光源
410…基部
411…リードピン
420…蓋部
421…支持部
422…透光部
600…発光装置
700…光測定システム
710…ステージ
711…支持部
712…遮光部材
713…第2遮光部材
714…集光レンズ
715…光検出器
716…解析装置
Claims (7)
- 光源と前記光源の上方に固定された光学素子とを有する発光装置の製造方法であって、
1以上の半導体レーザ素子を含む前記光源と、1以上のレンズ部を含む前記光学素子と、集光レンズと、光検出器と、が下方から上方に向かって順に位置するように、それぞれを配置する工程と、
前記半導体レーザ素子を発光させ、前記レンズ部を通過した後に集光レンズを通過した光を光検出器で検出して、前記光検出器における光の検出位置を基準検出位置として測定する工程と、
前記光学素子と前記集光レンズとの間に、遮光部材を配置する工程と、
前記レンズ部を通過した光の一部を前記遮光部材で遮光し、前記レンズ部及び前記集光レンズを通過した残りの一部の光を前記光検出器で検出して、前記光検出器における光の検出位置を遮光後検出位置として測定する工程と、
前記基準検出位置と前記遮光後検出位置とに基づいて、前記光検出器における前記遮光部材で遮光された後の光の検出位置が前記基準検出位置に近づくように前記光源と前記光学素子との距離を調整する工程と、
前記光源に前記光学素子を固定する工程と、を順に含み、
前記光の検出位置を基準検出位置として測定する工程において、前記基準検出位置は、平面方向(X方向、Y方向)における前記光学素子の前記レンズ部の位置を前記半導体レーザ素子からの光が前記レンズ部の中心を通るように調整された、調整後の位置であり、
前記光の検出位置を遮光後検出位置として測定する工程において、前記遮光後検出位置は、輝度分布における重心の位置である、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記光の検出位置を遮光後検出位置として測定する工程において、
前記レンズ部を通過した光のファーフィールドパターンは一方向に長い形状であり、
前記遮光部材で、前記レンズ部を通過した光のうちの、前記一方向に長い形状の長手方向の一部を遮光することを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記遮光部材は、前記レンズ部を通過した光の半分以上を遮光するように配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記光の検出位置を基準検出位置として測定する工程において、
前記光検出器における光の検出位置が所定の位置になるように、前記光学素子の平面方向における位置を調整するとともに前記光の検出位置を基準検出位置として測定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記1以上の半導体レーザ素子として、一列に配置された2以上の半導体レーザ素子を用い、
前記1以上のレンズ部を含む光学素子として、一列に配置された2以上のレンズ部を含む光学素子を用い、
前記一列に配置された2以上のレンズ部のうちの一端及び他端の2つのレンズ部において、前記光の検出位置を基準検出位置として測定する工程及び前記光の検出位置を遮光後検出位置として測定する工程を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記1以上の半導体レーザ素子として、2行以上及び2列以上に配置された4以上の半導体レーザ素子を用い、
前記1以上のレンズ部を含む光学素子として、2行以上及び2列以上に配置された4以上のレンズ部を含む光学素子を用い、
前記4以上のレンズ部のうちの角に位置する4つのレンズ部のうちの少なくとも3つのレンズ部で、前記基準検出位置として測定する工程及び前記遮光後検出位置として測定する工程を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記光の検出位置を基準検出位置として測定する工程及び前記光の検出位置を遮光後検出位置として測定する工程において、前記光学素子の上方に、1つの前記レンズ部を通過する光を通す開口部が設けられた第2遮光部材が配置され、前記開口部を通過した光の検出位置を測定することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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