JP7417045B2

JP7417045B2 - light source device

Info

Publication number: JP7417045B2
Application number: JP2019192604A
Authority: JP
Inventors: 忠明宮田
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: JP2021068794A; JP2023184626A

Description

本開示は複数のレーザダイオードを備える光源装置に関する。 The present disclosure relates to a light source device including a plurality of laser diodes.

複数のレーザダイオードを備える光源装置が様々な用途において開発されている。先行文献１はマルチビーム半導体レーザアレイを開示している。このマルチビーム半導体レーザアレイは、各発光素子の間の熱干渉を抑制するために、一対の高熱伝導基板のうちの一方に実装した複数の発光素子と、他方に実装した複数の発光素子とを一対の高熱伝導基板の間に交互に配置する構成を有している。 Light source devices including multiple laser diodes have been developed for various uses. Prior document 1 discloses a multi-beam semiconductor laser array. This multi-beam semiconductor laser array uses a pair of high thermal conductivity substrates, with a plurality of light emitting elements mounted on one side and a plurality of light emitting elements mounted on the other side in order to suppress thermal interference between each light emitting element. It has a configuration in which the substrates are alternately arranged between a pair of high heat conductive substrates.

特開２００５－３５３６１４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-353614

光源装置の放熱性を改善することを目的とする。 The purpose is to improve the heat dissipation of light source devices.

本開示の光源装置は、非限定的で例示的な実施形態において、第１実装面を有する第１サブマウントと、前記第１実装面に対向する第２実装面を有する第２サブマウントと、前記第１サブマウントと前記第２サブマウントとの間に位置する第１レーザダイオードであって、ｐ側電極面、および前記ｐ側電極面の反対側に位置するｎ側電極面を有する第１レーザダイオードと、前記第１サブマウントと前記第２サブマウントとの間に位置する第２レーザダイオードであって、ｐ側電極面、および前記ｐ側電極面の反対側に位置するｎ側電極面を有する第２レーザダイオードと、を備え、前記第１レーザダイオードの前記ｐ側電極面または前記ｎ側電極面の一方は、前記第１実装面に接触し、前記第２レーザダイオードの前記ｐ側電極面または前記ｎ側電極面の一方は、前記第２実装面に接触し、前記第１レーザダイオードの前記ｐ側電極面または前記ｎ側電極面の他方は、第１導電部材を介して前記第２実装面に接触し、前記第２レーザダイオードの前記ｐ側電極面または前記ｎ側電極面の他方は、第２導電部材を介して前記第１実装面に接触している。 In a non-limiting exemplary embodiment, the light source device of the present disclosure includes: a first submount having a first mounting surface; a second submount having a second mounting surface opposite to the first mounting surface; A first laser diode located between the first submount and the second submount, the first laser diode having a p-side electrode surface and an n-side electrode surface located on the opposite side of the p-side electrode surface. a laser diode, a second laser diode located between the first submount and the second submount, a p-side electrode surface, and an n-side electrode surface located on the opposite side of the p-side electrode surface. a second laser diode, wherein one of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the first laser diode is in contact with the first mounting surface, and the p-side electrode surface of the second laser diode is in contact with the first mounting surface. One of the electrode surface or the n-side electrode surface is in contact with the second mounting surface, and the other of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the first laser diode is in contact with the second mounting surface through the first conductive member. The other of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the second laser diode is in contact with the first mounting surface via a second conductive member.

本開示の例示的な実施形態によれば、放熱性を向上させた光源装置を提供することが可能になる。 According to the exemplary embodiments of the present disclosure, it is possible to provide a light source device with improved heat dissipation.

図１は、本開示の実施形態に係る光源装置の構成例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of a light source device according to an embodiment of the present disclosure. 図２は、図１における光源装置のＸＹ平面に平行な断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the light source device in FIG. 1 parallel to the XY plane. 図３は、隣り合う２個のレーザダイオードが第１サブマウントの第１実装面上に配置された様子を拡大して示す模式図である。FIG. 3 is an enlarged schematic diagram showing how two adjacent laser diodes are arranged on the first mounting surface of the first submount. 図４は、それぞれに３個のダイオードが配置された第１および第２サブマウントを貼り合わせる途中の様子を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in the process of bonding the first and second submounts each having three diodes arranged thereon. 図５Ａは、第１サブマウントの第１実装面上に形成される電極パッドのレイアウト例を示す模式図である。FIG. 5A is a schematic diagram showing an example of the layout of electrode pads formed on the first mounting surface of the first submount. 図５Ｂは、第２サブマウントの第２実装面上に形成される電極パッドのレイアウト例を示す模式図である。FIG. 5B is a schematic diagram showing an example of the layout of electrode pads formed on the second mounting surface of the second submount. 図６は、本開示の実施形態に係る光源装置が備え得るレンズ光学系の構成を例示する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lens optical system that may be included in a light source device according to an embodiment of the present disclosure. 図７は、レンズアレイを例示する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a lens array. 図８は、本開示の実施形態に係る光源装置の変形例の構成を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a modified example of the light source device according to the embodiment of the present disclosure. 図９は、本開示の実施形態に係る光源装置の変形例の他の構成を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing another configuration of a modification of the light source device according to the embodiment of the present disclosure.

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による光源装置は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序等は、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。また、以下に説明する様々な態様は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. The following embodiments are illustrative, and the light source device according to the present disclosure is not limited to the following embodiments. For example, the numerical values, shapes, materials, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are merely examples, and various modifications can be made as long as there is no technical contradiction. Further, the various aspects described below are merely examples, and various combinations are possible as long as there is no technical contradiction.

図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の光源装置における寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。 The dimensions, shapes, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated for the sake of clarity, and may not reflect the dimensions, shapes, and size relationships between the components in the actual light source device. In addition, some elements may be omitted to avoid overly complicating the drawings.

以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。 In the following description, components having substantially the same functions are indicated by common reference numerals, and the description thereof may be omitted. Terms may be used to indicate particular directions or positions (eg, "top," "bottom," "right," "left," and other terms including those terms). However, these terms are used only for clarity of relative orientation or position in the referenced drawings. If the relative directions or positional relationships using terms such as "upper" and "lower" in the referenced drawings are the same, the drawings other than this disclosure, actual products, manufacturing equipment, etc., are the same as the referenced drawings. It doesn't have to be the placement.

先ず、図１および図２を参照して、本開示の実施形態に係る光源装置の概略構成を説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置１００の構成例を模式的に示す斜視図である。図２は、光源装置１００のＸＹ平面に平行な断面図である。図２に示される断面は、図１に示されるＩＩ－ＩＩ線に沿って切断した場合におけるＩＩ－ＩＩ線断面に相当する。添付の図面には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。なお、図１または図２においてレーザダイオードの配線は省略されている。これについては後述する。 First, with reference to FIGS. 1 and 2, a schematic configuration of a light source device according to an embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of a light source device 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the light source device 100 parallel to the XY plane. The cross section shown in FIG. 2 corresponds to the II-II line cross section when cut along the II-II line shown in FIG. In the accompanying drawings, mutually orthogonal X, Y, and Z axes are shown for reference. Note that the wiring of the laser diode is omitted in FIG. 1 or 2. This will be discussed later.

光源装置１００は、一対のパッケージ基板１０、１１と、第１サブマウント２０と、第２サブマウント２１と、一対のサブマウントの間に位置する複数のレーザダイオード３０と、複数のレーザダイオード３０を囲む枠体５０と、を備える。図１では、説明の便宜上、パッケージ基板１１を破線で示し透過させている。レーザダイオード３０から出射されるレーザ光１４の中心軸が破線で示されている。 The light source device 100 includes a pair of package substrates 10 and 11, a first submount 20, a second submount 21, a plurality of laser diodes 30 located between the pair of submounts, and a plurality of laser diodes 30. A surrounding frame body 50 is provided. In FIG. 1, for convenience of explanation, the package substrate 11 is shown by a broken line and transparent. The central axis of the laser beam 14 emitted from the laser diode 30 is indicated by a broken line.

光源装置１００の形状の例は、略直方体である。例えば、光源装置１００のＸ方向におけるサイズは３．０ｍｍ程度であり、Ｚ方向におけるサイズは３．０ｍｍ程度であり、Ｙ方向における厚さは１．５ｍｍ程度であり得る。光源装置１００は、高出力のレーザ光を放射することが可能であり、例えばプロジェクタまたはレーザ加工装置の光源として好適に利用され得る。図示はされていないが、放熱性を高めるために、光源装置１００の外側からパッケージ基板を覆う放熱部材が設けられ得る。 An example of the shape of the light source device 100 is a substantially rectangular parallelepiped. For example, the size of the light source device 100 in the X direction may be approximately 3.0 mm, the size in the Z direction may be approximately 3.0 mm, and the thickness in the Y direction may be approximately 1.5 mm. The light source device 100 is capable of emitting high-power laser light, and can be suitably used as a light source for a projector or a laser processing device, for example. Although not shown, a heat dissipation member may be provided to cover the package substrate from the outside of the light source device 100 in order to improve heat dissipation.

一対のパッケージ基板１０、１１は、それぞれ、板状の部材である。以降、パッケージ基板を単に「基板」と表記する。基板１０、１１は、セラミックを主材料として形成することができる。なお、セラミックに限らず金属で形成されていてもよい。例えば、セラミックでは窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素等を、金属では銅、アルミニウム、鉄、複合物として銅モリブデン、銅－ダイヤモンド複合材料、銅タングステン等を基板の主材料に用いることができる。 The pair of package substrates 10 and 11 are each plate-shaped members. Hereinafter, the package substrate will be simply referred to as a "substrate." The substrates 10 and 11 can be formed using ceramic as a main material. Note that the material is not limited to ceramic, and may be made of metal. For example, for ceramics, aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, silicon carbide, etc. can be used, for metals, copper, aluminum, iron, and for composites, copper molybdenum, copper-diamond composites, copper tungsten, etc. can be used as the main material of the substrate. can.

枠体５０は、複数のレーザダイオード３０を囲うように基板１０の主面１０ａ上に固定されている。図２において、枠体５０の下端面５０ｂが基板１０の主面１０ａに接合されている。このような接合は、金属などの無機材料、また有機材料の層を介して実現され得る。ただし、青色または緑色の光を発するレーザダイオードを用いる場合、レーザ光による集塵の影響を考慮すると有機材料の使用は避けた方が好ましい。 The frame body 50 is fixed on the main surface 10a of the substrate 10 so as to surround the plurality of laser diodes 30. In FIG. 2, the lower end surface 50b of the frame 50 is joined to the main surface 10a of the substrate 10. Such bonding can be achieved through layers of inorganic materials, such as metals, as well as organic materials. However, when using a laser diode that emits blue or green light, it is preferable to avoid using organic materials in consideration of the influence of dust collection caused by the laser light.

基板１１は枠体５０の上端面５０ａに固定されている。枠体５０は、複数のレーザダイオード３０を収容する空間を規定するスペーサとして機能する。枠体５０の上端面５０ａが、基板１０と同様に、基板１１の主面１１ｂに接合されている。基板１１は、複数のレーザダイオード３０をその空間内に気密に封止するキャップとして機能する。気密封止することにより、レーザ光による集塵の影響を抑制することができる。 The substrate 11 is fixed to the upper end surface 50a of the frame 50. The frame 50 functions as a spacer that defines a space that accommodates the plurality of laser diodes 30. The upper end surface 50a of the frame 50 is joined to the main surface 11b of the substrate 11, similarly to the substrate 10. The substrate 11 functions as a cap that hermetically seals the plurality of laser diodes 30 within the space. By airtightly sealing, the influence of dust collection caused by laser light can be suppressed.

枠体５０は、複数のレーザダイオード３０からそれぞれ出射されるレーザ光１４を透過する正面ガラス壁５０Ｆを有する。正面ガラス壁５０Ｆは、基板１０上においてレーザ光１４を横切る位置に配置されている。正面ガラス壁５０Ｆは、アルカリガラスおよび／または無アルカリガラスから形成され得る。「アルカリガラス」は、Ｎａ^＋、Ｋａ^＋、Ｌｉ^＋などのアルカリ金属元素の可動イオンを含有するケイ酸化合物ガラスである。アルカリ酸化物の濃度が０．１質量％以下であるケイ酸化合物ガラスを「無アルカリガラス」と称する。なお、ケイ酸化合物ガラスの例は、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、および石英ガラスを含む。または、正面ガラス壁５０Ｆは、サファイアや蛍光体を含有するガラス、透明セラミック材料から形成され得る。枠体５０の正面ガラス壁５０Ｆ以外の部分は、ガラス、またはガラスとは異なる材料、例えば基板と同じ材料から形成され得る。 The frame body 50 has a front glass wall 50F that transmits the laser beams 14 emitted from the plurality of laser diodes 30, respectively. The front glass wall 50F is arranged on the substrate 10 at a position that crosses the laser beam 14. The front glass wall 50F may be formed from alkali glass and/or alkali-free glass. "Alkali glass" is a silicate compound glass containing mobile ions of alkali metal elements such as Na ⁺ , Ka ⁺ , Li ^{+ ,} etc. A silicate compound glass in which the concentration of alkali oxide is 0.1% by mass or less is referred to as "alkali-free glass." Note that examples of silicate glass include silicate glass, borosilicate glass, and quartz glass. Alternatively, the front glass wall 50F may be formed from sapphire, phosphor-containing glass, or a transparent ceramic material. The portion of the frame 50 other than the front glass wall 50F may be formed of glass or a material different from glass, for example, the same material as the substrate.

第１サブマウント２０は、基板１０の主面１０ａに接合（または固定）され、第２サブマウント２１は、基板１１の主面１１ｂに接合されている。このような接合は、金属などの無機材料、また有機材料の層を介して実現され得る。ただし、上述したとおり青色または緑色の光を発するレーザダイオードを用いる場合、レーザ光による集塵の影響を考慮すると有機材料の使用は避けた方が好ましい。一対のサブマウント２０、２１は、第１実装面２０ａと第２実装面２１ｂとが対向するように配置されている。第１サブマウント２０は、レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅが配置される第１実装面２０ａを有している。レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅは、第１サブマウント２０に固定された状態で基板１０の主面１０ａ上に実装されている。第２サブマウント２１は、レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆが配置される第２実装面２１ｂを有している。レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆは、第２サブマウント２１に固定された状態で基板１１の主面１１ｂ上に実装されている。 The first submount 20 is joined (or fixed) to the main surface 10a of the substrate 10, and the second submount 21 is joined to the main surface 11b of the substrate 11. Such bonding can be achieved through layers of inorganic materials, such as metals, as well as organic materials. However, as described above, when using a laser diode that emits blue or green light, it is preferable to avoid using organic materials in consideration of the influence of dust collection caused by the laser light. The pair of submounts 20 and 21 are arranged such that the first mounting surface 20a and the second mounting surface 21b face each other. The first submount 20 has a first mounting surface 20a on which laser diodes 30a, 30c, and 30e are arranged. The laser diodes 30a, 30c, and 30e are mounted on the main surface 10a of the substrate 10 while being fixed to the first submount 20. The second submount 21 has a second mounting surface 21b on which laser diodes 30b, 30d, and 30f are arranged. The laser diodes 30b, 30d, and 30f are mounted on the main surface 11b of the substrate 11 while being fixed to the second submount 21.

第１サブマウント２０および第２サブマウント２１のそれぞれは放熱部材であり、典型的には、直方体の形状を有しているが、これに限定されない。各サブマウントは、レーザダイオードから発生した熱を逃がす役割を果たす。放熱性をより向上させる観点から、各サブマウントは、レーザダイオード３０よりも熱伝導率の高い材料から形成されることが好ましい。当該材料は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＮなどのセラミック材料や、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗ、およびＣｕＭｏからなる群から選択される少なくとも１つを含む金属である。 Each of the first submount 20 and the second submount 21 is a heat radiating member, and typically has a rectangular parallelepiped shape, but is not limited to this. Each submount serves to dissipate heat generated from the laser diode. From the viewpoint of further improving heat dissipation, each submount is preferably formed of a material with higher thermal conductivity than the laser diode 30. The material is, for example, a ceramic material such as AlN, SiC, Si, or SiN, or a metal containing at least one selected from the group consisting of Cu, Al, Ag, Fe, Ni, Mo, Cu, W, and CuMo. It is.

複数のレーザダイオード３０は、第１サブマウント２０と第２サブマウント２１との間に位置している。換言すると、複数のレーザダイオード３０は第１サブマウント２０と第２サブマウント２１との間に挟みこまれている。図２に示される例において、６個のレーザダイオード３０ａ～３０ｆが一対のサブマウント２０、２１の間に位置しているが、本開示はこれに限定されない。レーザダイオードの個数は、２個以上であればよく、３個、４個、５個または７個以上でもあり得る。第１サブマウント２０および第２サブマウント２１のそれぞれは３個に限定されず、１個、２個または４個以上のレーザダイオードを支持し得る。 The plurality of laser diodes 30 are located between the first submount 20 and the second submount 21. In other words, the plurality of laser diodes 30 are sandwiched between the first submount 20 and the second submount 21. In the example shown in FIG. 2, six laser diodes 30a-30f are located between the pair of submounts 20, 21, but the present disclosure is not limited thereto. The number of laser diodes may be 2 or more, and may be 3, 4, 5, or 7 or more. Each of the first submount 20 and the second submount 21 is not limited to three, but may support one, two, or four or more laser diodes.

複数のレーザダイオード３０のそれぞれは、ｐ側電極３１、ｎ側電極３２および半導体積層構造体３３を有する。ｎ側電極３２は、半導体積層構造体３３のｐ側電極３１とは反対側に位置する。ｐ側電極３１およびｎ側電極３２に電圧を印加して内部に電流を流すことによって、レーザダイオードからレーザ光が出射される。半導体積層構造体３３の構成例については後述する。複数のレーザダイオード３０は、複数の第１レーザダイオード３０Ａおよび複数の第２レーザダイオード３０Ｂを含む。図２に示される例において、複数の第１レーザダイオード３０Ａは、レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅから構成され、複数の第２レーザダイオード３０Ｂは、レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆから構成されている。以降、レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅのそれぞれを第１レーザダイオードと呼び、レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆのそれぞれを第２レーザダイオードと呼ぶこととする。 Each of the plurality of laser diodes 30 has a p-side electrode 31, an n-side electrode 32, and a semiconductor stacked structure 33. The n-side electrode 32 is located on the opposite side of the semiconductor stacked structure 33 from the p-side electrode 31 . Laser light is emitted from the laser diode by applying a voltage to the p-side electrode 31 and the n-side electrode 32 and causing a current to flow inside. A configuration example of the semiconductor stacked structure 33 will be described later. The multiple laser diodes 30 include multiple first laser diodes 30A and multiple second laser diodes 30B. In the example shown in FIG. 2, the plurality of first laser diodes 30A are composed of laser diodes 30a, 30c and 30e, and the plurality of second laser diodes 30B are composed of laser diodes 30b, 30d and 30f. Hereinafter, each of the laser diodes 30a, 30c, and 30e will be referred to as a first laser diode, and each of the laser diodes 30b, 30d, and 30f will be referred to as a second laser diode.

第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅのそれぞれのｐ側電極３１の表面に位置するｐ側電極面３１ｂは、第１サブマウント２０の第１実装面２０ａに熱的に接触し、かつ、ｎ側電極３２の表面に位置するｎ側電極面３２ａは、第１導電部材４０を介して第２サブマウント２１の第２実装面２１ｂに熱的に接触している。第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆのｐ側電極面３１ｂは、第２サブマウント２１の第２実装面２１ｂに熱的に接触し、かつ、ｎ側電極面３２ａは、第２導電部材４１を介して第１サブマウント２０の第１実装面２０ａに熱的に接触している。本明細書に用いられる「熱的に接触」という用語は、電極面がサブマウントに直接的に接触することだけでなく、電極面が固体の導電部材を介してサブマウントに間接的に接触することも意味する。 The p-side electrode surface 31b located on the surface of each p-side electrode 31 of the first laser diodes 30a, 30c, and 30e is in thermal contact with the first mounting surface 20a of the first submount 20, and The n-side electrode surface 32a located on the surface of the electrode 32 is in thermal contact with the second mounting surface 21b of the second submount 21 via the first conductive member 40. The p-side electrode surfaces 31b of the second laser diodes 30b, 30d, and 30f are in thermal contact with the second mounting surface 21b of the second submount 21, and the n-side electrode surfaces 32a are in contact with the second conductive member 41. It is in thermal contact with the first mounting surface 20a of the first submount 20 via the first mounting surface 20a of the first submount 20. As used herein, the term "thermally in contact" refers to not only direct contact of an electrode surface to a submount, but also indirect contact of an electrode surface to a submount through a solid conductive member. It also means.

第１導電部材４０および第２導電部材４１の例は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属、または、はんだバンプである。光源装置１００の製造時に枠体５０のＹ方向の高さを調整することで、レーザダイオード３０と、第１サブマウント２０または第２サブマウント２１との間に隙間が生じないようにすることは可能である。しかし、実際は、その隙間を完全になくすことは非常に困難である。本実施形態では、第１導電部材４０および第２導電部材４１は、その隙間を埋めるように配置される。レーザダイオード３０のｎ側電極面３２ａ上にバンプを配置することにより、ｎ側電極面３２ａと、第１実装面２０ａまたは第２実装面２１ｂとを熱的に接触させることができる。 Examples of the first conductive member 40 and the second conductive member 41 are metals such as Au, Ag, Cu, and Al, or solder bumps. It is possible to prevent a gap from forming between the laser diode 30 and the first submount 20 or the second submount 21 by adjusting the height of the frame 50 in the Y direction when manufacturing the light source device 100. It is possible. However, in reality, it is extremely difficult to completely eliminate this gap. In this embodiment, the first conductive member 40 and the second conductive member 41 are arranged to fill the gap therebetween. By arranging a bump on the n-side electrode surface 32a of the laser diode 30, the n-side electrode surface 32a can be brought into thermal contact with the first mounting surface 20a or the second mounting surface 21b.

このように、第１サブマウント２０と第２サブマウント２１とに複数のレーザダイオード３０を導電部材を介して挟みこむ構造を採用することにより、レーザダイオード３０で発生する熱を第１サブマウント２０および第２サブマウント２１に効率よく伝えることが可能となる。その結果、光源装置１００の放熱性を向上させることができる。 In this way, by adopting a structure in which a plurality of laser diodes 30 are sandwiched between the first submount 20 and the second submount 21 via a conductive member, the heat generated by the laser diodes 30 is transferred to the first submount 20. And it becomes possible to efficiently transmit the information to the second submount 21. As a result, the heat dissipation of the light source device 100 can be improved.

複数の第１レーザダイオード３０Ａおよび複数の第２レーザダイオード３０Ｂは、Ｘ方向に沿って交互に並ぶ。図２に示される例において、第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃ、３０ｅ、第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆはこの順番で一つ置きに並んでいる。例えば、第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅは、０．８ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の間隔で第１サブマウント２０上に配置され、第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆは、０．８ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の間隔で第２サブマウント２１上に配置され得る。ここで、間隔は、同じサブマウント上の隣り合う２個のレーザダイオードのレーザ光の中心軸間の距離を表す。このような間隔で、第１レーザダイオード３０Ａおよび第２レーザダイオード３０Ｂを各サブマウント上に配置し、第１レーザダイオード３０Ａおよび第２レーザダイオード３０Ｂが交互に並ぶように一対のサブマウントを貼り合わせることによって、隣り合う２個のレーザダイオード３０の間隔をレーザダイオード３０の幅よりも小さくすることができる。このため、光源装置を小型化することが可能となる。 The plurality of first laser diodes 30A and the plurality of second laser diodes 30B are arranged alternately along the X direction. In the example shown in FIG. 2, the first laser diodes 30a, 30c, 30e and the second laser diodes 30b, 30d and 30f are arranged in this order every other place. For example, the first laser diodes 30a, 30c, and 30e are arranged on the first submount 20 at intervals of 0.8 mm or more and 5.0 mm or less, and the second laser diodes 30b, 30d, and 30f are arranged at intervals of 0.8 mm or more and 5.0 mm or less. They may be arranged on the second submount 21 at intervals of .0 mm or less. Here, the interval represents the distance between the central axes of laser beams of two adjacent laser diodes on the same submount. The first laser diode 30A and the second laser diode 30B are arranged on each submount at such intervals, and the pair of submounts are bonded together so that the first laser diode 30A and the second laser diode 30B are arranged alternately. By doing so, the interval between two adjacent laser diodes 30 can be made smaller than the width of the laser diodes 30. Therefore, it is possible to downsize the light source device.

レーザダイオード３０には、例えば、青色の光を放射するレーザダイオード、緑色の光を放射するレーザダイオード、または、赤色の光を放射するレーザダイオードなどを採用することができる。また、これら以外の光、例えば近赤外線や紫外線を放射するレーザダイオードを採用してもよい。複数のレーザダイオード３０のそれぞれが、同一の発光ピーク波長を有するレーザ光を放射するようにしてもよく、それぞれが、異なる発光ピーク波長を有するレーザ光を放射するようにしてもよい。 As the laser diode 30, for example, a laser diode that emits blue light, a laser diode that emits green light, a laser diode that emits red light, or the like can be adopted. Further, a laser diode that emits light other than these, such as near-infrared rays or ultraviolet rays, may be employed. Each of the plurality of laser diodes 30 may emit laser light having the same peak emission wavelength, or each of the plurality of laser diodes 30 may emit laser light having a different peak emission wavelength.

本明細書において、青色の光は、発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光である。緑色の光は、発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光である。赤色の光は、発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光である。 In this specification, blue light is light whose emission peak wavelength is within the range of 420 nm to 494 nm. Green light is light whose emission peak wavelength is within the range of 495 nm to 570 nm. Red light is light whose emission peak wavelength is within the range of 605 nm to 750 nm.

青色の光を発するレーザダイオード、または、緑色の光を発するレーザダイオードとして、例えば、窒化物半導体を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色の光を発するレーザダイオードとして、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むもの等が挙げられる。 A laser diode that emits blue light or a laser diode that emits green light includes, for example, a laser diode containing a nitride semiconductor. As the nitride semiconductor, for example, GaN, InGaN, and AlGaN can be used. Examples of laser diodes that emit red light include those containing InAlGaP-based, GaInP-based, GaAs-based, and AlGaAs-based semiconductors.

レーザダイオード３０から放射されるレーザ光１４は、拡がりを有し、レーザ光１４の出射端面に平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン（以下「ＦＦＰ」という。）を形成する。ＦＦＰは、出射端面から離れた位置におけるレーザ光１４の光強度分布によって規定される。この光強度分布において、ピーク強度値に対して１／ｅ^２以上の強度を有する部分をビーム断面と呼んでもよい。 The laser beam 14 emitted from the laser diode 30 has a spread and forms an elliptical far field pattern (hereinafter referred to as "FFP") in a plane parallel to the emission end surface of the laser beam 14. FFP is defined by the light intensity distribution of the laser beam 14 at a position away from the output end face. In this light intensity distribution, a portion having an intensity of 1/e ² or more relative to the peak intensity value may be referred to as a beam cross section.

本実施形態において、レーザダイオード３０は、レーザ光１４を出射する端面を有する端面出射型である。簡単のため、図１では、レーザ光１４の中心軸が破線で示されている。実際のレーザ光１４は、上述したように、レーザダイオード３０の端面から出射された後、発散して拡がる。このため、レーザ光１４は、不図示のレンズを含む光学系によって、コリメートまたは収束され得る。そのような光学系は、光源装置１００の内部または外部に設けられ得る。光学系については後述する。 In this embodiment, the laser diode 30 is an end-emitting type having an end face that emits the laser beam 14. For simplicity, in FIG. 1, the central axis of the laser beam 14 is shown by a broken line. As described above, the actual laser beam 14 is emitted from the end face of the laser diode 30 and then diverges and spreads. Therefore, the laser beam 14 can be collimated or focused by an optical system including a lens (not shown). Such an optical system may be provided inside or outside the light source device 100. The optical system will be described later.

次に、図３、図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、複数のレーザダイオードを直列に接続するための配線の例を説明する。図３は、隣り合う２個のレーザダイオード３０ａ、３０ｃが第１サブマウント２０の第１実装面２０ａ上に配置された様子を拡大して示す模式図である。図４は、それぞれに３個のダイオードが配置された第１および第２サブマウント２０、２１を貼り合わせる途中の様子を示す模式図である。図５Ａは、第１サブマウント２０の第１実装面２０ａ上に形成される電極パッドのレイアウト例を示す模式図である。図５Ｂは、第２サブマウント２１の第２実装面２１ｂ上に形成される電極パッドのレイアウト例を示す模式図である。 Next, an example of wiring for connecting a plurality of laser diodes in series will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5A, and 5B. FIG. 3 is an enlarged schematic diagram showing how two adjacent laser diodes 30a and 30c are arranged on the first mounting surface 20a of the first submount 20. FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in the process of bonding the first and second submounts 20 and 21, each having three diodes arranged thereon. FIG. 5A is a schematic diagram showing an example of the layout of electrode pads formed on the first mounting surface 20a of the first submount 20. FIG. 5B is a schematic diagram showing an example of the layout of electrode pads formed on the second mounting surface 21b of the second submount 21.

本実施形態においては、複数のレーザダイオードを直列に接続する例を説明するが、本開示はこれに限定されない。複数のレーザダイオードは並列に接続されてもよいし、または、複数のレーザダイオードのそれぞれを個別に駆動するための電気的な配線を採用してもよい。 In this embodiment, an example in which a plurality of laser diodes are connected in series will be described, but the present disclosure is not limited thereto. The plurality of laser diodes may be connected in parallel, or electrical wiring may be employed to drive each of the plurality of laser diodes individually.

図３に例示されるように、各レーザダイオード３０は、ｐ側半導体層３３ａ、ｎ側半導体層３３ｂ、およびｐ側半導体層３３ａとｎ側半導体層３３ｂとの間に位置する活性層３３ｃを含む半導体積層構造体３３と、半導体積層構造体３３を支持する基板３３ｄとを有する。半導体積層構造体３３は、これらの層以外の複数の層をさらに含み得る。活性層３３ｃの一方の端面は、レーザ光１４を出射する出射端面（または発光領域）３３ｅである。ｐ側半導体層３３ａの表面にはｐ側電極３１がストライプ状に形成されている。 As illustrated in FIG. 3, each laser diode 30 includes a p-side semiconductor layer 33a, an n-side semiconductor layer 33b, and an active layer 33c located between the p-side semiconductor layer 33a and the n-side semiconductor layer 33b. It has a semiconductor stacked structure 33 and a substrate 33d that supports the semiconductor stacked structure 33. The semiconductor stacked structure 33 may further include multiple layers other than these layers. One end surface of the active layer 33c is an emission end surface (or light emitting region) 33e that emits the laser beam 14. P-side electrodes 31 are formed in stripes on the surface of the p-side semiconductor layer 33a.

第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅのそれぞれは、活性層３３ｃが基板３３ｄに比べて第１サブマウント２０により近くなるように第１実装面２０ａ上に配置されている。第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆのそれぞれは、活性層３３ｃが基板３３ｄに比べて第２サブマウント２１により近くなるように第２実装面２１ｂ上に配置されている。 Each of the first laser diodes 30a, 30c, and 30e is arranged on the first mounting surface 20a such that the active layer 33c is closer to the first submount 20 than the substrate 33d. Each of the second laser diodes 30b, 30d, and 30f is arranged on the second mounting surface 21b such that the active layer 33c is closer to the second submount 21 than the substrate 33d.

複数の第１レーザダイオード３０Ａのそれぞれの発光領域の、第１実装面２０ａからの高さは、複数の第２レーザダイオード３０Ｂのそれぞれの発光領域の、第１実装面２０ａからの高さとは異なる。具体的には、第１実装面２０ａを基準として、第１サブマウント２０に配置された第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃおよび３０ｅのそれぞれの発光領域は、第２サブマウント２１に配置された第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆの発光領域よりも低く位置する。このような配置によれば、各レーザダイオードの発光領域から生じる熱を各レーザダイオードが実装されたサブマウント側に効率よく逃がすことが可能となる。 The height of each light emitting region of the plurality of first laser diodes 30A from the first mounting surface 20a is different from the height of each light emitting region of the plurality of second laser diodes 30B from the first mounting surface 20a. . Specifically, with the first mounting surface 20a as a reference, the light emitting regions of the first laser diodes 30a, 30c, and 30e arranged on the first submount 20 are different from those of the second laser diodes 30a, 30c, and 30e arranged on the second submount 21. It is located lower than the light emitting regions of laser diodes 30b, 30d and 30f. According to such an arrangement, it becomes possible to efficiently release heat generated from the light emitting region of each laser diode to the submount side on which each laser diode is mounted.

レーザダイオード３０のｐ側電極面３１ｂは、例えばＡｕバンプを介してサブマウントの実装面上の電極パッドに電気的に接続され得る。その場合において、例えばＡｕＳｎを用いてｐ側電極面３１ｂと電極パッドとを溶融接合することによって、接合強度を向上させたり、放熱性を高めたりすることが可能となる。 The p-side electrode surface 31b of the laser diode 30 may be electrically connected to an electrode pad on the mounting surface of the submount via, for example, an Au bump. In that case, by melt-bonding the p-side electrode surface 31b and the electrode pad using AuSn, for example, it becomes possible to improve the bonding strength and heat dissipation.

第１サブマウント２０は、複数の第１レーザダイオード３０Ａのそれぞれのｐ側電極面３１ｂと、複数の第２レーザダイオード３０Ｂのそれぞれのｎ側電極面３２ａと、に電気的に接続される第１配線層を有する。第１配線層は導体配線層であり、例えばタングステン、モリブデン、ニッケル、金、銀、白金、チタン、銅、アルミ、ルテニウムなどの金属材料から形成され得る。第１配線層は、各層がビアを介して電気的に接続された多層構造を有し得る。図５Ａに示されるように、第１配線層は、レーザダイオード３０のｐ側電極面３１ｂまたはｎ側電極面３２ａに接合する電極パッド７１を第１サブマウント２０の第１実装面２０ａ上に有する。 The first submount 20 includes a first submount 20 that is electrically connected to a p-side electrode surface 31b of each of the plurality of first laser diodes 30A and an n-side electrode surface 32a of each of the plurality of second laser diodes 30B. It has a wiring layer. The first wiring layer is a conductive wiring layer, and may be formed from a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, gold, silver, platinum, titanium, copper, aluminum, or ruthenium. The first wiring layer may have a multilayer structure in which each layer is electrically connected via vias. As shown in FIG. 5A, the first wiring layer has an electrode pad 71 on the first mounting surface 20a of the first submount 20 that is connected to the p-side electrode surface 31b or the n-side electrode surface 32a of the laser diode 30. .

電極パッド７１は、第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃ、３０ｅを第１配線層に電気的に接続するための電極パッド７１ａ、７１ｃ、７１ｅと、第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆを第２導電部材４１を介して第１配線層に電気的に接続するための電極パッド７１ｂ、７１ｄおよび７１ｆと、を含む。第１実装面２０ａにおいて、電極パッド７１ａ、７１ｃ、７１ｅと、電極パッド７１ｂ、７１ｄ、７１ｆとは交互に並んでいる。第１実装面２０ａ上の電極パッド７１以外の領域は、絶縁層で覆われていることが好ましい。 The electrode pads 71 include electrode pads 71a, 71c, and 71e for electrically connecting the first laser diodes 30a, 30c, and 30e to the first wiring layer, and electrode pads 71a, 71c, and 71e for electrically connecting the first laser diodes 30a, 30c, and 30e, and connecting the second laser diodes 30b, 30d, and 30f to a second conductive member. electrode pads 71b, 71d, and 71f for electrical connection to the first wiring layer via 41. On the first mounting surface 20a, the electrode pads 71a, 71c, and 71e and the electrode pads 71b, 71d, and 71f are arranged alternately. It is preferable that the area other than the electrode pad 71 on the first mounting surface 20a be covered with an insulating layer.

電極パッド７１ｂと電極パッド７１ｃとが電気的に接続され、電極パッド７１ｄと電極パッド７１ｅとが電気的に接続されている。説明を分かり易くするために、図５Ａには２つの電極パットを接続する配線が示されているが、その配線は絶縁層で覆われ得る。 Electrode pad 71b and electrode pad 71c are electrically connected, and electrode pad 71d and electrode pad 71e are electrically connected. For clarity, FIG. 5A shows wiring connecting two electrode pads, but the wiring may be covered with an insulating layer.

第１レーザダイオード３０ａのｐ側電極面３１ｂは、第１実装面２０ａ上の電極パッド７１ａに電気的に接続される。第２レーザダイオード３０ｂのｎ側電極面３２ａは第２導電部材４１を介して電極パッド７１ｂに電気的に接続される。第１レーザダイオード３０ｃのｐ側電極面３１ｂは電極パッド７１ｃに電気的に接続される。第２レーザダイオード３０ｄのｎ側電極面３２ａは第２導電部材４１を介して電極パッド７１ｄに電気的に接続される。第１レーザダイオード３０ｅのｐ側電極面３１ｂは電極パッド７１ｅに電気的に接続される。第２レーザダイオード３０ｆのｎ側電極面３２ａは第２導電部材４１を介して電極パッド７１ｆに電気的に接続される。 The p-side electrode surface 31b of the first laser diode 30a is electrically connected to the electrode pad 71a on the first mounting surface 20a. The n-side electrode surface 32a of the second laser diode 30b is electrically connected to the electrode pad 71b via the second conductive member 41. The p-side electrode surface 31b of the first laser diode 30c is electrically connected to the electrode pad 71c. The n-side electrode surface 32a of the second laser diode 30d is electrically connected to the electrode pad 71d via the second conductive member 41. The p-side electrode surface 31b of the first laser diode 30e is electrically connected to the electrode pad 71e. The n-side electrode surface 32a of the second laser diode 30f is electrically connected to the electrode pad 71f via the second conductive member 41.

第２サブマウント２１は、複数の第１レーザダイオード３０Ａのそれぞれのｎ側電極面３２ａと、複数の第２レーザダイオード３０Ｂのそれぞれのｐ側電極面３１ｂと、に電気的に接続される第２配線層を有する。第２配線層は導体配線層であり、第１配線層と同じ材料から形成され得る。第２配線層は、各層がビアを介して電気的に接続された多層構造を有し得る。図５Ｂに示されるように、第２配線層は、レーザダイオード３０のｐ側電極面３１ｂまたはｎ側電極面３２ａに接合する電極パッド７２を第２サブマウント２１の第２実装面２１ｂ上に有する。 The second submount 21 has a second submount electrically connected to the n-side electrode surface 32a of each of the plurality of first laser diodes 30A and the p-side electrode surface 31b of each of the plurality of second laser diodes 30B. It has a wiring layer. The second wiring layer is a conductor wiring layer and may be formed from the same material as the first wiring layer. The second wiring layer may have a multilayer structure in which each layer is electrically connected via vias. As shown in FIG. 5B, the second wiring layer has an electrode pad 72 on the second mounting surface 21b of the second submount 21, which is connected to the p-side electrode surface 31b or the n-side electrode surface 32a of the laser diode 30. .

電極パッド７２は、第１レーザダイオード３０ａ、３０ｃ、３０ｅを第１導電部材４０を介して第２配線層に電気的に接続するための電極パッド７２ａ、７２ｃ、７２ｅと、第２レーザダイオード３０ｂ、３０ｄおよび３０ｆを第２配線層に電気的に接続するための電極パッド７２ｂ、７２ｄおよび７２ｆと、を含む。第２実装面２１ｂにおいて、電極パッド７２ａ、７２ｃ、７２ｅと、電極パッド７２ｂ、７２ｄ、７２ｆとは交互に並んでいる。第２実装面２１ｂ上の電極パッド７２以外の領域は、絶縁層で覆われていることが好ましい。 The electrode pads 72 include electrode pads 72a, 72c, 72e for electrically connecting the first laser diodes 30a, 30c, 30e to the second wiring layer via the first conductive member 40, the second laser diode 30b, It includes electrode pads 72b, 72d and 72f for electrically connecting 30d and 30f to the second wiring layer. On the second mounting surface 21b, the electrode pads 72a, 72c, 72e and the electrode pads 72b, 72d, 72f are arranged alternately. It is preferable that the area other than the electrode pad 72 on the second mounting surface 21b be covered with an insulating layer.

電極パッド７２ａと電極パッド７２ｂとが電気的に接続され、電極パッド７２ｃと電極パッド７２ｄとが電気的に接続され、電極パッド７２ｅと電極パッド７２ｆとが電気的に接続されている。説明を分かり易くするために、図５Ｂには２つの電極パットを接続する配線が示されているが、その配線は絶縁層で覆われ得る。 Electrode pads 72a and 72b are electrically connected, electrode pads 72c and 72d are electrically connected, and electrode pads 72e and 72f are electrically connected. For clarity, FIG. 5B shows wiring connecting two electrode pads, but the wiring may be covered with an insulating layer.

第１レーザダイオード３０ａのｎ側電極面３２ａは、第１導電部材４０を介して第２実装面２１ｂ上の電極パッド７２ａに電気的に接続される。第２レーザダイオード３０ｂのｐ側電極面３１ｂは電極パッド７２ｂに電気的に接続される。第１レーザダイオード３０ｃのｎ側電極面３２ａは第１導電部材４０を介して電極パッド７２ｃに電気的に接続される。第２レーザダイオード３０ｄのｐ側電極面３１ｂは電極パッド７２ｄに電気的に接続される。第１レーザダイオード３０ｅのｎ側電極面３２ａは第１導電部材４０を介して電極パッド７２ｅに電気的に接続される。第２レーザダイオード３０ｆのｐ側電極面３１ｂは電極パッド７２ｆに電気的に接続される。 The n-side electrode surface 32a of the first laser diode 30a is electrically connected to the electrode pad 72a on the second mounting surface 21b via the first conductive member 40. The p-side electrode surface 31b of the second laser diode 30b is electrically connected to the electrode pad 72b. The n-side electrode surface 32a of the first laser diode 30c is electrically connected to the electrode pad 72c via the first conductive member 40. The p-side electrode surface 31b of the second laser diode 30d is electrically connected to the electrode pad 72d. The n-side electrode surface 32a of the first laser diode 30e is electrically connected to the electrode pad 72e via the first conductive member 40. The p-side electrode surface 31b of the second laser diode 30f is electrically connected to the electrode pad 72f.

上述した電気的な接続によれば、電極パッド７１ａ、７２ａ、７２ｂ、７１ｂ、７１ｃ、７２ｃ、７２ｄ、７１ｄ、７１ｅ，７２ｅ、７２ｆ、７１ｆがこの順番で電気的に接続される。６個のレーザダイオード３０ａ～３０ｆを直列に接続することができる。基板１０、１１も、それぞれ、導電配線層を有し得る。図２に示されるように、その導電配線層は、レーザダイオードに電力を供給する外部の駆動回路（不図示）に電気的に接続するための中継部材６０を有し得る。中継部材６０は導電材料から形成され、例えば枠体５０の外側の基板１０および／または基板１１上に配置され得る。サブマウントに設けられた導電配線層と、基板に設けられた導電配線層とは、例えばワイヤＷによって電気的に接続され、あるいは、サブマウントを貫通するビアによって電気的に接続され得る。 According to the electrical connection described above, the electrode pads 71a, 72a, 72b, 71b, 71c, 72c, 72d, 71d, 71e, 72e, 72f, and 71f are electrically connected in this order. Six laser diodes 30a-30f can be connected in series. Substrates 10 and 11 may also each have a conductive wiring layer. As shown in FIG. 2, the conductive wiring layer may have a relay member 60 for electrical connection to an external drive circuit (not shown) that supplies power to the laser diode. The relay member 60 is made of a conductive material and can be placed, for example, on the substrate 10 and/or the substrate 11 outside the frame 50. The conductive wiring layer provided on the submount and the conductive wiring layer provided on the substrate may be electrically connected, for example, by a wire W, or by a via penetrating the submount.

本実施形態の構成によれば、第１に、複数のレーザダイオード３０を第１および第２サブマウント２０、２１で挟み込むことによって、ｐ側電極面３１ｂまたはｎ側電極面３２ａの一方を第１サブマウント２０または第２サブマウント２１の一方に熱的に接触させ、かつ、ｐ側電極面３１ｂまたはｎ側電極面３２ａの他方を第１サブマウント２０または第２サブマウント２１の他方に熱的に接触させることができるので、光源装置１００の放熱性が向上し得る。さらに、放熱性を向上させることにより、各レーザダイオード３０の間隔を小さく（例えば２．５ｍｍ以下）できるために、光源装置１００を小型化することが可能となる。 According to the configuration of this embodiment, firstly, by sandwiching the plurality of laser diodes 30 between the first and second submounts 20 and 21, one of the p-side electrode surface 31b and the n-side electrode surface 32a is connected to the first Thermal contact is made with one of the submount 20 or the second submount 21, and the other of the p-side electrode surface 31b or the n-side electrode surface 32a is brought into thermal contact with the other of the first submount 20 or the second submount 21. Since the heat dissipation property of the light source device 100 can be improved. Furthermore, by improving heat dissipation, the distance between the laser diodes 30 can be reduced (for example, to 2.5 mm or less), so the light source device 100 can be downsized.

第２に、第１および第２サブマウント２０、２１のそれぞれに、ｐ側電極用の電極パッドとｎ側電極用の電極パッドとを交互に配置することで、片方に全ての電極パッドを配置する場合と比べ、各サブマウントにおけるレーザダイオードの実装ピッチが広がる。そのため、光源装置１００の放熱性が一層向上し得る。第３に、従来のように、レーザダイオードのｎ側電極面３２ａからｐ側電極面３１ｂの側にワイヤを引き出す必要がなくなる。代わりに、ｎ側電極面３２ａは、それに対向する第１サブマウント２０または第２サブマウント２１の実装面上の電極パットに導電部材を介して電気的に接続すればよい。このように、複数のレーザダイオードを電気的に接続するための配線が容易となり製造工程が簡素化され得る。 Second, by alternately arranging electrode pads for the p-side electrode and electrode pads for the n-side electrode on each of the first and second submounts 20 and 21, all the electrode pads are arranged on one side. Compared to the case where the laser diodes are mounted on each submount, the mounting pitch of the laser diodes on each submount is increased. Therefore, the heat dissipation performance of the light source device 100 can be further improved. Thirdly, there is no need to draw out the wire from the n-side electrode surface 32a of the laser diode to the p-side electrode surface 31b as in the conventional case. Instead, the n-side electrode surface 32a may be electrically connected to an electrode pad on the mounting surface of the first submount 20 or the second submount 21 opposite thereto via a conductive member. In this way, wiring for electrically connecting a plurality of laser diodes becomes easy, and the manufacturing process can be simplified.

ただし、ｎ側電極面と配線層との電気的な接続は、必ずしも導電部材を介して行う必要はない。従来のように、レーザダイオードのｎ側電極面からｐ側電極面の側にワイヤを引き出すことによって、電気的な接続を確保することもできる。その場合でもｎ側電極面を導電部材を介してサブマウントの実装面に熱的に接触させた状態は維持されるので、放熱性を向上させることができる。 However, the electrical connection between the n-side electrode surface and the wiring layer does not necessarily need to be made through a conductive member. Electrical connection can also be ensured by drawing out a wire from the n-side electrode surface of the laser diode to the p-side electrode surface, as in the conventional manner. Even in this case, the state in which the n-side electrode surface is in thermal contact with the mounting surface of the submount via the conductive member is maintained, so that heat dissipation can be improved.

図６は、本実施形態に係る光源装置１００が備え得るレンズ光学系の構成を例示する模式図である。図７はレンズアレイ８１を例示する模式図である。図１とは異なり、図６では４個のレーザダイオード３０ａ～３０ｄを備える光源装置１００の構成例が示されている。図示されるように、光源装置１００は、レンズアレイ８１と、集光レンズ８２とを備え得る。レンズアレイ８１は、レーザダイオード３０と集光レンズ８２との間の光路上に配置される。レンズアレイ８１は、複数の第１レーザダイオード３０Ａおよび複数の第２レーザダイオード３０Ｂからそれぞれ出射されるレーザ光をコリメートする複数のレンズを含む。集光レンズ８２はレンズアレイ８１によってコリメートされたレーザ光を焦点に集める。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of a lens optical system that may be included in the light source device 100 according to the present embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the lens array 81. Unlike FIG. 1, FIG. 6 shows a configuration example of a light source device 100 including four laser diodes 30a to 30d. As illustrated, the light source device 100 may include a lens array 81 and a condensing lens 82. Lens array 81 is arranged on the optical path between laser diode 30 and condenser lens 82 . The lens array 81 includes a plurality of lenses that collimate laser beams emitted from the plurality of first laser diodes 30A and the plurality of second laser diodes 30B, respectively. The condensing lens 82 focuses the laser beam collimated by the lens array 81.

図７に示される例において、レンズアレイ８１はレンズ８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄを有する。レンズ８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄのレンズ曲面の中心は、それぞれ、レーザダイオード３０ａ、３０ｂ、３０ｃおよび３０ｄから出射されるレーザ光１４の中心軸上に位置している。レンズ８１ａ、８１ｃは、第１サブマウント２０の第１実装面２０ａに配置されたレーザダイオード３０ａ、３０ｃからそれぞれ出射されるレーザ光をコリメートする。レンズ８１ｂ、８１ｄは、第２サブマウント２１の第２実装面２１ｂに配置されたレーザダイオード３０ｂ、３０ｄからそれぞれ出射されるレーザ光をコリメートする。例えば、第１実装面２０ａを基準として、レンズ８１ａ、８１ｃのレンズ曲面の中心の位置ｃ１は、レンズ８１ｂ、８１ｄのレンズ曲面の中心の位置ｃ２よりも低い。図７においては、８１ａと８１ｃのレンズ曲面の中心が第１実装面２０ａから同じ高さにあり、８１ｂと８１ｄのレンズ曲面の中心が第１実装面２０ａから同じ高さにある例を示しているが、これに限定されない。各レンズのレンズ曲面の中心の第１実装面２０ａからの高さは相互に異なっていてもよい。 In the example shown in FIG. 7, lens array 81 has lenses 81a, 81b, 81c and 81d. The centers of the lens curved surfaces of the lenses 81a, 81b, 81c and 81d are located on the central axis of the laser beam 14 emitted from the laser diodes 30a, 30b, 30c and 30d, respectively. The lenses 81a and 81c collimate the laser beams emitted from the laser diodes 30a and 30c, respectively, arranged on the first mounting surface 20a of the first submount 20. The lenses 81b and 81d collimate the laser beams emitted from the laser diodes 30b and 30d, respectively, arranged on the second mounting surface 21b of the second submount 21. For example, with respect to the first mounting surface 20a, the center position c1 of the lens curved surfaces of the lenses 81a and 81c is lower than the center position c2 of the lens curved surfaces of the lenses 81b and 81d. FIG. 7 shows an example in which the centers of the lens curved surfaces 81a and 81c are at the same height from the first mounting surface 20a, and the centers of the lens curved surfaces 81b and 81d are at the same height from the first mounting surface 20a. However, it is not limited to this. The height of the center of the lens curved surface of each lens from the first mounting surface 20a may be different from each other.

レンズアレイ８１を配置することにより、複数のレーザダイオード３０からそれぞれ出射されるレーザ光１４をコリメートすることができる。１個のレーザダイオードに対し１個のレンズを個別に配置する場合に比べ、レンズアレイを採用することで光源装置が小型化される。また、集光レンズ８２を配置することにより、コリメート光を集光でき、レーザ光１４の出力強度を高めることが可能となる。 By arranging the lens array 81, the laser beams 14 emitted from the plurality of laser diodes 30 can be collimated. Compared to the case where one lens is individually arranged for one laser diode, by employing a lens array, the light source device can be made smaller. Moreover, by arranging the condensing lens 82, the collimated light can be condensed and the output intensity of the laser beam 14 can be increased.

図８は、本実施形態に係る光源装置１００の変形例の構成を示す断面図である。本変形例による光源装置１００は、第１サブマウント２０および第２サブマウント２１に凹凸構造を設けている点において、上述した光源装置１００とは異なる。以下、その差異点を主に説明する。 FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of a modified example of the light source device 100 according to the present embodiment. The light source device 100 according to this modification differs from the light source device 100 described above in that the first submount 20 and the second submount 21 are provided with an uneven structure. The differences will be mainly explained below.

凹凸構造は複数の凸部９１および凹部９２を有する。凸部９１の上面には、レーザダイオード３０のｐ側電極面に電気的に接続する電極パッドが形成され、凹部９２の底面には、ｎ側電極面に電気的に接続する電極パッドが形成される。このように、隣り合う２個のレーザダイオードを第１サブマウント２０および第２サブマウント２１の間に段差を付けて配置することで、第１実装面２０ａを基準として、複数のレーザダイオード３０のそれぞれの発光領域３３ｅが位置する高さを揃えることが可能となる。 The uneven structure has a plurality of convex portions 91 and concave portions 92. An electrode pad electrically connected to the p-side electrode surface of the laser diode 30 is formed on the top surface of the convex portion 91, and an electrode pad electrically connected to the n-side electrode surface is formed on the bottom surface of the concave portion 92. Ru. In this way, by arranging two adjacent laser diodes with a step between the first submount 20 and the second submount 21, a plurality of laser diodes 30 can be arranged with the first mounting surface 20a as a reference. It becomes possible to align the heights at which the respective light emitting regions 33e are located.

図９は、実施形態に係る光源装置１００の変形例の他の構成を示す断面図である。図示されるように、第１レーザダイオード３０Ａおよび第２レーザダイオード３０Ｂは、二つ置きに交互に並んでいてもよいし、例えば三つまたは四つ置きに交互に並んでいてもよい。または、第１レーザダイオード３０Ａおよび第２レーザダイオード３０Ｂは不規則に交互に並んでいてもよい。例として、２個の第１レーザダイオード３０Ａ、１個の第２レーザダイオード３０Ｂ、１個の第１レーザダイオード３０Ａ、２個の第２レーザダイオード３０Ｂが、この順番で交互に並んでいてもよい。 FIG. 9 is a sectional view showing another configuration of a modification of the light source device 100 according to the embodiment. As shown in the figure, the first laser diodes 30A and the second laser diodes 30B may be arranged alternately every two or, for example, every third or fourth. Alternatively, the first laser diodes 30A and the second laser diodes 30B may be arranged alternately and irregularly. For example, two first laser diodes 30A, one second laser diode 30B, one first laser diode 30A, and two second laser diodes 30B may be arranged alternately in this order. .

上述した実施形態では、レーザダイオードのｐ側電極面をサブマウントの導電配線層に直接接続し、ｎ側電極面をサブマウントの導電配線層に導電部材を介して電気的に接続する例を説明したが、本開示はこれに限定されない。レーザダイオードのｐ側電極面およびｎ側電極面を上下反転させ、ｎ側電極面をサブマウントの導電配線層に直接接続し、ｐ側電極面をサブマウントの導電配線層に導電部材を介して電気的に接続することも可能である。 In the embodiment described above, an example is described in which the p-side electrode surface of the laser diode is directly connected to the conductive wiring layer of the submount, and the n-side electrode surface is electrically connected to the conductive wiring layer of the submount via a conductive member. However, the present disclosure is not limited thereto. Turn the p-side electrode surface and n-side electrode surface of the laser diode upside down, connect the n-side electrode surface directly to the conductive wiring layer of the submount, and connect the p-side electrode surface to the conductive wiring layer of the submount via a conductive member. An electrical connection is also possible.

ある一態様において、第１レーザダイオード３０Ａのｎ側電極面３２ａは、第１実装面２０ａに接触し、第２レーザダイオード３０Ｂのｎ側電極面３２ａは、第２実装面２１ｂに接触し得る。第１レーザダイオード３０Ａのｐ側電極面３１ｂは、第１導電部材４０を介して第２実装面２１ｂに接触し、第２レーザダイオード３０Ｂのｐ側電極面３１ｂは、第２導電部材４１を介して第１実装面２０ａに接触し得る。 In one embodiment, the n-side electrode surface 32a of the first laser diode 30A may contact the first mounting surface 20a, and the n-side electrode surface 32a of the second laser diode 30B may contact the second mounting surface 21b. The p-side electrode surface 31b of the first laser diode 30A contacts the second mounting surface 21b via the first conductive member 40, and the p-side electrode surface 31b of the second laser diode 30B contacts the second mounting surface 21b via the second conductive member 41. and can contact the first mounting surface 20a.

本開示の光源装置は、高出力のレーザ光を出力することが可能であり、また小型化に適しているため、プロジェクタやレーザ加工装置などの光源として好適に利用され得る。 The light source device of the present disclosure is capable of outputting high-power laser light and is suitable for miniaturization, so it can be suitably used as a light source for projectors, laser processing devices, and the like.

１０、１１・・・基板（パッケージ基板）、２０・・・第１サブマウント、２１・・・第２サブバウント、３０・・・レーザダイオード、３０Ａ・・・第１レーザダイオード、３０Ｂ・・・第２レーザダイオード、３１・・・ｐ側電極、３２・・・ｎ側電極、４０・・・第１導電部材、４１・・・第２導電部材、５０・・・枠体、５０Ｆ・・・正面ガラス壁、６０・・・中継部材、１００・・・光源装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 11... Substrate (package board), 20... First submount, 21... Second submount, 30... Laser diode, 30A... First laser diode, 30B... First 2 laser diode, 31... p-side electrode, 32... n-side electrode, 40... first conductive member, 41... second conductive member, 50... frame, 50F... front Glass wall, 60... Relay member, 100... Light source device

Claims

a first substrate having a first main surface;
a second substrate having a second main surface opposite to the first main surface;
a first submount having a first mounting surface and joined to the first main surface;
a second submount having a second mounting surface opposite to the first mounting surface and bonded to the second main surface;
A first laser diode located between the first submount and the second submount, the first laser diode having a p-side electrode surface and an n-side electrode surface located on the opposite side of the p-side electrode surface. laser diode and
a second laser diode located between the first submount and the second submount, the second laser diode having a p-side electrode surface and an n-side electrode surface located on the opposite side of the p-side electrode surface; laser diode and
a frame joined to the first main surface and the second main surface and surrounding the first laser diode and the second laser diode;
Equipped with
One of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the first laser diode is in contact with the first mounting surface, and one of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the second laser diode is in contact with the first mounting surface. , in contact with the second mounting surface;
The other of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the first laser diode contacts the second mounting surface via a first conductive member, and the other of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the second laser diode the other of the n-side electrode surfaces contacts the first mounting surface via a second conductive member ;
In the light source device, the first laser diode and the second laser diode are hermetically sealed in a space defined by the first substrate, the second substrate, and the frame .

The first submount has a first wiring layer electrically connected to the one of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the first laser diode, and the second submount has a The light source device according to claim 1, further comprising a second wiring layer electrically connected to the one of the p-side electrode surface and the n-side electrode surface of the second laser diode.

The other of the p-side electrode surface or the n-side electrode surface of the first laser diode is electrically connected to the second wiring layer via the first conductive member, and the p-side electrode surface of the second laser diode The light source device according to claim 2, wherein the other of the side electrode surface or the n-side electrode surface is electrically connected to the first wiring layer via the second conductive member.

4. The laser diode according to claim 1, wherein a plurality of the first laser diodes and a plurality of the second laser diodes are located between the first submount and the second submount. Light source device.

The light source device according to claim 4, wherein the plurality of first laser diodes and the plurality of second laser diodes are arranged alternately.

The height of each light emitting region of the plurality of first laser diodes from the first mounting surface is the same as the height of each light emitting region of the plurality of second laser diodes from the first mounting surface. The light source device according to claim 5, wherein: are different.

The light source device according to claim 5 or 6, further comprising a lens array having a plurality of lenses that respectively collimate the laser beams emitted from the plurality of first laser diodes and the plurality of second laser diodes.

The light source device according to claim 7, further comprising a condenser lens that collects the laser light collimated by the lens array.