JP7656180B2 - 発光装置の製造方法、および発光装置 - Google Patents

Description

本開示は、発光装置の製造方法、および発光装置に関する。

半導体発光素子を含む発光装置は、加工、プロジェクタ、および照明器具などの様々な用途に利用される。このような発光装置の典型例は、半導体発光素子と、半導体発光素子を支持するサブマウントと、半導体発光素子から出射される光の広がり角を低減するコリメートレンズとを備える（例えば、特許文献１）。半導体発光素子とレンズとの少しの位置ずれにより、発光装置から外部に出射される光の光軸の向きが大きくずれる可能性があるため、レンズがずれないよう、短時間で効率的にレンズを取り付ける必要がある。

特開２０００－９８１９０号公報

レンズを効率的に取り付けることができる発光装置が求められている。

本開示の発光装置の製造方法は、一実施形態において、半導体発光素子とレンズ支持部とを支持する基板と、レンズと、を用意する工程と、前記レンズと前記レンズ支持部とを、接合材を介して接続する工程と、前記レンズ支持部にレーザ光を入射させて接合材を加熱することにより、前記レンズと前記レンズ支持部とを接合する工程と、を含む。

また本開示の発光装置は、上面を有する基板と、前記上面に直接的または間接的に設けられ、出射面を有する半導体発光素子と、前記上面に設けられ、前記出射面の近傍に位置し、端面を有する、透光性材料から形成されている１つ以上のレンズ支持部と、前記端面と接合材を介して接合されたレンズと、を備え、前記レンズ支持部は、前記端面に近づくにつれて、前記半導体発光素子の側に向けて幅が広くなる、幅広部分を有し、前記幅広部分は、前記半導体発光素子の側に位置する内側面と、前記内側面に設けられた反射部材と、前記半導体発光素子とは反対の側に位置する外側面と、前記外側面または前記内側面に設けられた光拡散部と、を有する。

また本開示の発光装置は、上面を有する基板と、前記上面に直接的または間接的に設けられ、出射面を有する半導体発光素子と、前記上面に設けられ、前記出射面の近傍に位置し、端面を有する、１つ以上のレンズ支持部と、前記端面と接合材を介して接合されたレンズと、を備え、前記レンズ支持部は、凹部を有し、前記凹部に、または前記端面と前記レンズとの間に光吸収部材を備える。

本開示によれば、レンズを効率的に取り付けることができる発光装置を実現することができる。

図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１による発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの発光装置の内部の平面構成を模式的に示す図である。 図２Ａは、図１Ａの発光装置からパッケージ、リード端子、およびワイヤを省略した構成のより詳細を示す分解斜視図である。 図２Ｂは、図１Ａの発光装置からパッケージ、リード端子、およびワイヤを省略した構成を模式的に示す上面図である。 図２Ｃは、図２Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＩＩＣ－ＩＩＣ線断面図である。 図３Ａは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｂは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｃは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｄは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｅは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｆは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｇは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｈは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図３Ｉは、実施形態１の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図４Ａは、本開示の例示的な実施形態２の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図４Ｂは、本開示の例示的な実施形態２の構成を模式的に示す上面図である。 図４Ｃは、図４Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＩＶＣ－ＩＶＣ線断面図である。 図５は、実施形態２の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図６Ａは、実施形態２の変形例１の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図６Ｂは、実施形態２の変形例２の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図６Ｃは、実施形態２の変形例３の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図７Ａは、本開示の例示的な実施形態３の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図７Ｂは、本開示の例示的な実施形態３の構成を模式的に示す上面図である。 図７Ｃは、図７Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線断面図である。 図８Ａは、実施形態３の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図８Ｂは、実施形態３の製造方法における工程の他の例を説明するための図である。 図９Ａは、実施形態３の変形例の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図９Ｂは、実施形態３の変形例の構成を模式的に示す上面図である。 図１０Ａは、本開示の例示的な実施形態４の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図１０Ｂは、実施形態４の構成を模式的に示す上面図である。 図１０Ｃは、図１０Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＸＣ－ＸＣ線断面図である。 図１１は、実施形態４の製造方法における工程の例を説明するための図である。 図１２は、本開示の例示的な実施形態５による発光装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態による発光装置の製造方法、および発光装置を説明する。複数の図面に表れる同一符号の部分は同一または同等の部分を示す。

さらに以下は、本発明の技術思想を具体化するために例示しているのであって、本発明を以下に限定しない。また、構成要素の寸法、材質、形状、その相対的配置などの記載は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図している。各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、理解を容易にするなどのために誇張している場合がある。

本明細書または特許請求の範囲において、三角形や四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取りなどの加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶ。また、隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶ。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書および特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれる。

また、本明細書または特許請求の範囲において、ある構成要素に関し、これに該当する構成要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、その構成要素の頭に“第１”、“第２”と付記して区別することがある。本明細書と特許請求の範囲とで区別する対象や観点が異なる場合、本明細書と特許請求の範囲との間で、同一の付記が、同一の対象を指さない場合がある。

（実施形態１）
まず、図１Ａから図２Ｃを参照して、本開示の実施形態１による発光装置の例を説明する。当該発光装置の製造方法については後述する。

図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１による発光装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。図１Ａに示す発光装置１００は、外観には表れない端面出射型のレーザダイオード、およびレンズなどの素子または部品と、それらを収容するパッケージ５０と、パッケージ５０を貫通し、レーザダイオードに電力を供給するリード端子６０とを備える。パッケージ５０は、蓋体５０Ｌ、基体５０ｂ、および透光窓５０ｗを含む。

図１Ｂは、図１Ａの発光装置１００の内部の平面構成を模式的に示す図である。図１Ｂでは、蓋体５０Ｌの記載が省略されている。発光装置１００は、図１Ｂに示すように、基体５０ｂに収容された、基板１０と、レーザダイオード２０と、サブマウント２２と、レンズ支持部３０と、レンズ４０と、ワイヤ６０ｗとを備える。基体５０ｂは、内側底面５０ｂｔを含む底板部分と、内側底面５０ｂｔに設けられた部材５０ｍとを含む。部材５０ｍは基板１０を支持する。レーザダイオード２０から出射され、レンズ４０を通過した光は、透光窓５０ｗから外部に取り出される。

図面では、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が模式的に示されている。各軸の矢印の方向を＋方向と称し、その反対の方向を－方向と称する。説明のわかりやすさのため、本開示では、＋Ｙ方向を「上方」、－Ｙ方向を「下方」、＋Ｚ方向を「前方」、－Ｚ方向を「後方」とも表現する。このことは、発光装置１００の使用時における向きを制限するわけではなく、発光装置１００の向きは任意である。

図２Ａは、図１Ａの発光装置１００からパッケージ５０、リード端子６０、およびワイヤ６０ｗを省略した構成のより詳細を示す分解斜視図である。図２Ａに示す発光装置１００Ａは、基板１０と、レーザダイオード２０と、サブマウント２２と、レンズ支持部３０と、レンズ４０と、を備える。図２Ａでは、レンズ支持部３０とレンズ４０とが分離された状態で記載されているが、実際にはこれらは接合されている。図２Ｂは、図２Ａの発光装置１００Ａを模式的に示す上面図である。図２Ｃは、図２Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＩＩＣ－ＩＩＣ線断面図である。

以下に、各構成要素を説明する。各構成要素の材料およびサイズなどの詳細については後述する。

基板１０は、図２Ａに示すように、ＸＺ平面に対して平行である上面１０ｓを有する。上面１０ｓの法線方向は＋Ｙ方向である。本明細書では、上面１０ｓの法線方向から見ることを「上面視」と称する。レーザダイオード２０は、基板１０の上面１０ｓにサブマウント２２を介して間接的に設けられている。レーザダイオード２０は、基板１０の上面１０ｓに直接的に設けられていてもよい。図２Ａに示す例において、レーザダイオード２０は、Ｚ方向に延びる直方体である。レーザダイオード２０は、Ｚ方向に交差する２つの端面のうち、前方端面の一部に出射面２０ｅを有する。レーザダイオード２０は、出射面２０ｅから＋Ｚ方向に向けてレーザ光を出射する。レーザ光は、＋Ｚ方向に進行するにつれてＹＺ平面およびＸＺ平面において異なる速さで広がる。レーザ光は、ＹＺ平面において相対的に速く広がり、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる。レーザ光のスポットは、コリメートしない場合、ファーフィールドで、ＸＹ平面においてＹ方向が長軸でありＸ方向が短軸である楕円形状を有する。なお、レーザダイオード２０ではなく、インコヒーレントな光を出射する発光ダイオードを用いてもよい。本明細書では、レーザダイオードおよび発光ダイオードのような半導体材料から形成された発光素子を「半導体発光素子」と称する。

レンズ支持部３０は、図２Ａに示すように、基板１０の上面１０ｓに設けられている。レンズ支持部３０は、２つの矩形形状の端面３０ｓによってレンズ４０を支持する。Ｘ方向において、レンズ支持部３０は、レーザダイオード２０の両側に位置する。Ｙ方向において、レーザダイオード２０の下面はレンズ支持部３０の下面よりも高い位置または同じ位置にあり、レーザダイオード２０の上面はレンズ支持部３０の上面よりも低い位置にある。レーザダイオード２０の出射面２０ｅは、Ｚ方向から見て、Ｙ方向において、レンズ支持部３０の端面３０ｓの下辺よりも高い位置にあり、上辺よりも低い位置にある。

レンズ支持部３０は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、直線部分３０Ｌと、その前方に位置する幅広部分３０ｗとを有する。直線部分３０Ｌは、Ｚ方向に沿って延びる直方体である。幅広部分３０ｗは端面３０ｓを含み、幅広部分３０ｗのＸ方向における幅は、端面３０ｓに近づくにつれてレーザダイオード２０の側に広くなる。幅広部分３０ｗは、図２Ｂに示すように、レーザダイオード２０の側に位置する内側面３０ｗｓ１と、レーザダイオード２０とは反対の側に位置する外側面３０ｗｓ２とを有する。内側面３０ｗｓ１には反射部材３０ｒが設けられ、外側面３０ｗｓ２には、光拡散部３０ｄが設けられている。幅広部分３０ｗに設けられた反射部材３０ｒおよび光拡散部３０ｄは、発光装置１００Ａの製造時においてレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合する際に機能する。

なお、レンズ支持部３０は、レーザダイオード２０の出射面２０ｅの近傍に位置する部分だけを有していてもよい。近傍とは、レーザダイオード２０の出射面２０ｅの中心から半径５ｍｍ以内の球体の範囲に位置することを意味する。図２Ａに示すように複数のレンズ支持部３０がレンズ４０を支持してもよいし、１つのレンズ支持部がレンズ４０を支持してもよい。

レンズ４０は、図２Ａに示すように、凸レンズ部４０ａと、平板部４０ｂとを含む。凸レンズ部４０ａは、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光をコリメートする。平板部４０ｂはＸ方向に沿って延び、凸レンズ部４０ａを支持する。凸レンズ部４０ａと平板部４０ｂとは一体的に形成されていてもよい。あるいは、別々に形成された凸レンズ部４０ａと平板部４０ｂとを接着してレンズ４０を形成してもよい。本明細書において、「コリメートする」とは、レーザ光を平行光にすることだけではなく、レーザ光の広がり角を低減することも含む。図２Ｃに示すように、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光の光軸（破線）は、凸レンズ部４０ａの光軸に一致する。

凸レンズ部４０ａは、ＹＺ平面およびＸＺ平面において異なる曲率を有する。ＹＺ平面における曲率は相対的に大きく、ＸＺ平面における曲率は相対的に小さい。そのような曲率を有する凸レンズ部４０ａにより、レーザ光のうち、進行するにつれてＹＺ平面において相対的に速く広がる部分と、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる部分とをコリメートすることができる。レンズ４０は、その後方の光軸上に焦点を有する。焦点で発せられ、レンズ４０に入射した光は、コリメートされて前方に向けて出射される。レーザダイオード２０の出射面２０ｅの中心は、レンズ４０の焦点にほぼ一致する。実施形態１では、レーザダイオード２０の出射面２０ｅと、レンズ４０のうち、出射面２０ｅに対向する面との距離が短いことから、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光が大きく広がる前に、レンズ４０によってその広がりを低減することができる。その結果、小型の発光装置１００Ａを実現することができる。

あるいは、レンズ４０は、ＹＺ平面において曲率を有し、Ｘ方向に沿って一様に延びるシリンドリカルレンズであってもよい。当該シリンドリカルレンズにより、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光のうち、ＹＺ平面において相対的に速く広がる部分をコリメートすることができる。当該シリンドリカルレンズはＦＡＣ（Ｆａｓｔ Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズと呼ばれている。ＸＺ平面において曲率を有し、Ｙ方向に沿って一様に延びる他のシリンドリカルレンズを、パッケージ５０の外側であり、レーザ光の光軸上である位置に設けてもよい。当該他のシリンドリカルレンズにより、レーザ光のうち、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる部分をコリメートすることができる。当該他のシリンドリカルレンズは、ＳＡＣ（Ｓｌｏｗ Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズと呼ばれている。

なお、用途によっては、レンズ４０は、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光を集光してもよい。

レンズ支持部３０の端面３０ｓと、レンズ４０とは、接合材３２を介して接合される。レンズ支持部３０の端面３０ｓには、第１金属膜３０ｍが設けられ得る。同様に、レンズ４０の平板部４０ｂのうち、レンズ支持部３０の端面３０ｓに対向する面４０ｓには、第２金属膜４０ｍが設けられ得る。Ｚ方向において、第１金属膜３０ｍ、接合材３２、および第２金属膜４０ｍはこの順に並び、これらはレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との間に位置する。第１金属膜３０ｍおよび第２金属膜４０ｍにより、接合材３２を介したレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との接合において、両者の接合強度を向上させることができる。さらに、レンズ支持部３０が幅広部分３０ｗを有する実施形態１では、幅広部分３０ｗを有さない構成と比較して、レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との接合面の面積を増加させることができる。その結果、両者の接合強度を向上させることができる。

レンズ４０の重心は、Ｚ方向から見て、Ｘ方向において、一対のレンズ支持部３０の端面３０ｓの間に位置する。具体的には、レンズ４０の重心は、Ｚ方向から見て、Ｙ方向において、レンズ支持部３０の端面３０ｓの上辺および下辺のうち、下辺よりも高い位置にあり、上辺よりも低い位置にある。レンズ４０の重心をこのような位置とすることにより、レンズ４０をレンズ支持部３０の端面３０ｓに安定的に設けることができる。

レンズ支持部３０およびレンズ４０は、例えば、同じ透光性材料から形成され得る。当該透光性材料は、発光装置１００Ａの製造時に接合材３２を加熱するレーザ光に対して透光性を有する。透光性材料の光透過率は、例えば、加熱用のレーザ光に対して６０％以上であり得、好ましくは７０％以上であり得、より好ましくは８０％以上であり得る。レンズ支持部３０およびレンズ４０が同じ透光性材料から形成される場合、両者は同じ熱膨張係数を有する。したがって、発光装置１００Ａの駆動中にレーザダイオード２０から発せられた熱によって両者は同程度に熱膨張するので、熱膨張によって両者の接合が外れることを抑制できる。

パッケージ５０のうち、基体５０ｂは、図１Ｂに示すように、基板１０、レーザダイオード２０、サブマウント２２、レンズ支持部３０、およびレンズ４０を収容する。パッケージ５０はこれらの構成要素を気密封止してもよい。レーザダイオード２０が例えば３５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のレーザ光を出射する場合、雰囲気に含まれる有機ガス成分などがレーザ光によって分解され、分解物がレーザダイオード２０の出射面２０ｅに付着することがある。さらに、レーザダイオード２０の出射面２０ｅが外気に接していると、例えば集塵により、駆動中に出射面の劣化が進行していく可能性もある。これらの要因により、レーザダイオード２０の光出力が低下し得る。レーザダイオード２０の信頼性を高めて寿命を延ばすため、パッケージ５０は、レーザダイオード２０を気密に封止していることが望ましい。パッケージ５０による気密封止は、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光の波長にかかわらず行われてもよい。

リード端子６０は、図１Ｂに示すように、ワイヤ６０ｗおよびサブマウント２２を介してレーザダイオード２０に電気的に接続されている。リード端子６０によってレーザダイオード２０に電流が注入される。リード端子６０は、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光の出射タイミングおよび出力を調整する外部回路に電気的に接続されている。

以下に、図３Ａから図３Ｉを参照して、実施形態１による発光装置１００の製造方法を説明する。図３Ａから図３Ｉは、実施形態１による発光装置１００の製造方法における工程の例を説明するための図である。図３Ａから図３Ｄ、および図３Ｉは構成要素の斜視図であり、図３Ｅから図３Ｈは構成要素の上面図である。

最初の工程において、図３Ａに示すように、上面１０ｓを有する基板１０が用意される。基板１０は、例えば直方体であり得る。基板１０の一部または全体は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、およびアルミナからなる群から選択される少なくとも１つを含むセラミック、またはＣｕＷのような合金から形成され得る。セラミックの熱伝導率は、例えば１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上５００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下であり得る。そのような熱伝導率により、基板１０は、駆動中にレーザダイオード２０から発せられた熱を効率的にパッケージ５０に伝えることができる。セラミックの熱膨張率は、例えば２×１０^－６［１／Ｋ］以上１×１０^－５［１／Ｋ］以下であり得る。そのような熱膨張率により、基板１０の上にサブマウント２２を接合させる場合に加えられる熱によって基板１０が変形することを抑制できる。基板１０のＸ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上６ｍｍ以下である。

次の工程において、図３Ｂに示すように、基板１０の上面１０ｓにレンズ支持部３０が配置される。レンズ支持部３０は、例えば、ガラス、シリコン、石英、合成石英、サファイア、透明セラミック、およびプラスチックからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。

レンズ支持部３０のうち、直線部分３０ＬのＸ方向における寸法は、例えば０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上６ｍｍ以下である。レンズ支持部３０のうち、幅広部分３０ｗのＸ方向における最大の寸法は、例えば０．０６ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。直線部分３０Ｌおよび幅広部分３０ｗを含むレンズ支持部３０のＺ方向における寸法は、基板１０のＺ方向における寸法にほぼ等しくてもよいし、基板１０のＺ方向における寸法よりも小さくてもよい。

幅広部分３０ｗの内側面３０ｗｓ１と端面３０ｓとがなす角度は、例えば３０°以上６０°以下であり得る。レンズ支持部３０の端面３０ｓには、例えば、めっき加工を施すことにより、第１金属膜３０ｍが形成される。第１金属膜３０ｍは、単層で設けられてもよく、複数層で設けられてもよい。第１金属膜３０ｍの最表面に、例えばＣｒまたはＡｕなどの層が設けられていればよい。第１金属膜３０ｍが複数層で形成される場合、下地層として、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉなどを、中間層として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｔなどの層を設けてもよい。レンズ支持部３０の幅広部分３０ｗは、内側面３０ｗｓ１に設けられた反射部材３０ｒ、および外側面３０ｗｓ２に設けられた光拡散部３０ｄを含む。反射部材３０ｒは、例えばＡｇもしくはＡｌのような金属、または、Ｔａ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２，もしくはＮｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２のような誘電体多層膜から形成され得る。反射部材３０ｒにＡｇまたはＡｌのような金属を用いる場合、レンズ支持部３０と反射部材３０ｒとの間に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉなどの下地層を設けてもよい。光拡散部３０ｄは、例えば、レンズ支持部３０の外側面の一部を粗面にした部分であり得る。当該粗面は、例えばサンドブラストによって形成してもよいし、凹凸を有する金型を押し当てることによって形成してもよい。レンズ支持部３０の外側面の一部ではなく全体を粗面にしてもよい。レンズ支持部３０をダイシングによって形成して用意する場合、レンズ支持部３０の外側面の全体が粗面になり得る。ダイシングで使用するダイシングブレードの砥粒の粒径は、２００番手～８００番手のダイシングブレードを使用することが、粗面を形成しやすいため好ましい。反射部材３０ｒおよび光拡散部３０ｄの役割については後述する。

次の工程において、図３Ｃに示すように、基板１０の上面１０ｓにサブマウント２２を介してレーザダイオード２０が配置される。レーザダイオード２０の出射面２０ｅおよびサブマウント２２の前方端面２２ｆｓは、ＸＹ平面に対して平行である同じ平面上に位置する。サブマウント２２の前方端面２２ｆｓは基板１０の前方端面１０ｆｓよりも後方に位置する。その結果、サブマウント２２に設けられたレーザダイオード２０は、幅広部分３０ｗとは所定の距離だけ離れて位置する。所定の距離として、上面視におけるレーザダイオード２０と幅広部分３０ｗとの隙間の最短距離は、例えば０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。このような構成により、後述の工程において接合材３２に加えられる熱が幅広部分３０ｗを介してレーザダイオード２０に伝わることを抑制できる。その結果、加熱によってレーザダイオード２０が破損したり、その動作特性が劣化したりすることを抑制できる。

レーザダイオード２０の上面およびサブマウント２２の上面には、例えば、めっき加工を施すことにより、金属膜が形成される。両者の上面に設けられた金属膜は、後述する工程においてリード端子６０とレーザダイオード２０とをワイヤ６０ｗを介して電気的に接続するために形成される。

サブマウント２２は、例えば直方体であり得る。サブマウント２２の熱伝導率が、基板１０の熱伝導率よりも高ければ、駆動中にレーザダイオード２０から発せられた熱を基板１０に効率的に伝えることができる。サブマウント２２は、例えばＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、およびＡｌ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。サブマウント２２のＸ方向における寸法は例えば０．３ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は例えば０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であり得る。

レーザダイオード２０は、例えば直方体であり得る。レーザダイオード２０のＸ方向における寸法は例えば５０μｍ以上５００μｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は例えば２０μｍ以上１５０μｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は例えば５０μｍ以上４ｍｍ以下であり得る。

レーザダイオード２０は、可視領域における紫色、青色、緑色もしくは赤色のレーザ光、または不可視領域における赤外もしくは紫外のレーザ光を出射し得る。紫色の発光ピーク波長は、３５０ｎｍ以上４１９ｎｍ以下の範囲内にあることが望ましく、４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲内にあることがより望ましい。青色光の発光ピーク波長は、４２０ｎｍ以上４９４ｎｍ以下の範囲内にあることが望ましく、４４０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の範囲内にあることがより望ましい。紫色または青色のレーザ光を出射するレーザダイオードとしては、窒化物半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体材料としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。緑色光の発光ピーク波長は、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にあることが望ましく、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にあることがより望ましい。緑色のレーザ光を出射するレーザダイオードとしては、窒化物半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体材料としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色光の発光ピーク波長は、６０５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲内にあることが望ましく、６１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にあることがより望ましい。赤色のレーザ光を出射するレーザダイオードとしては、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系およびＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。赤色光のレーザダイオードとして、２以上の導波路領域を備えるレーザダイオードが用いられ得る。これらの半導体材料を含むレーザダイオードは、窒化物半導体を含むレーザダイオードと比べて、熱により出力が低下しやすい。導波路領域の面積を増加させることによって熱を分散させてレーザダイオードの出力低下を低減できる。

レーザダイオード２０は、＋Ｙ方向または－Ｙ方向に沿って、ｎ型基板、ｎ型クラッド層、発光層、およびｐ型クラッド層がこの順に積層された半導体積層構造を含む。ｎ型およびｐ型は逆であってもよい。発光層のＺ方向に交差する２つの端面のうち、前方端面、すなわち出射面２０ｅからレーザ光が出射される。出射面２０ｅはＸ方向に沿って延びる矩形形状を有する。レーザダイオード２０は、半導体積層構造において基板が発光層よりもサブマウント２２に近い、いわゆるフェイスアップの状態で実装されてもよい。あるいは、レーザダイオード２０は、半導体積層構造において発光層が基板よりもサブマウント２２に近い、いわゆるフェイスダウンの状態で実装されてもよい。フェイスダウン実装では、駆動時に発光層で発する熱を効率的にサブマウント２２に伝えることができる。一方、フェイスダウン実装では、レーザダイオード２０とサブマウント２２との接合に用いられる接合材が出射面２０ｅに這い上がり、出射面２０ｅを塞ぐ可能性がある。フェイスダウン実装では、レーザダイオード２０の出射面２０ｅをサブマウント２２の前方端面２２ｆｓよりも突出させることにより、接合材が出射面２０ｅに這い上がることを抑制できる。

レーザダイオード２０の上面および下面の各々には、電極が設けられている。レーザダイオード２０のｐ型クラッド層に電気的に接続された電極を「ｐ側電極」と称し、ｎ型基板に電気的に接続された電極を「ｎ側電極」と称する。ｐ側電極とｎ側電極とに電圧を印加して閾値以上の電流を流すことにより、レーザダイオード２０は、出射面２０ｅからレーザ光を出射する。レーザ光は広がりを有し、出射面２０ｅと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とは、出射面２０ｅから離れた位置における出射光の形状や光強度分布である。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光を、主要部分の光とする。ｅは自然対数の底である。

レーザダイオード２０から出射されるレーザ光のＦＦＰの形状は楕円形状である。当該楕円形状のうち、長軸は、半導体積層構造の積層方向に対して平行であり、短軸は、出射面２０ｅが延びる方向に対して平行である。出射面２０ｅが延びる方向をＦＦＰの水平方向、積層方向をＦＦＰの垂直方向とする。

また、ＦＦＰの光強度分布に基づいて、光強度分布の半値全幅に相当する角度を、そのレーザダイオード２０から出射されるレーザ光の広がり角とする。ＦＦＰのうち、垂直方向および水平方向の軸は、それぞれ速軸および遅軸と呼ばれている。

次の工程において、図３Ｄに示すように、レンズ４０が用意される。レンズ４０の材料は、レンズ支持部３０の材料と同じであり得る。レンズ４０の表面のうち、レンズ支持部３０の端面３０ｓに対向させる面４０ｓには、例えば、めっき加工を施すことにより、第２金属膜４０ｍが形成される。第２金属膜４０ｍの材料は、例えば第１金属膜３０ｍの材料と同じであり得る。

レンズ４０のうち、平板部４０ｂのＸ方向における寸法は、基板１０のＸ方向における寸法に等しくてもよいし、基板１０のＸ方向における寸法よりも大きくてもよいし小さくてもよい。ただし、平板部４０ｂのＸ方向における寸法は、端面３０ｓの中心と出射面２０ｅの中心とのＸ方向における距離の２倍よりも大きい。平板部４０ｂのＹ方向における寸法は、レンズ支持部３０のＹ方向における寸法に等しくてもよいし、レンズ支持部３０のＹ方向における寸法によりも大きくてもよいし小さくてもよい。平板部４０ｂのＺ方向における寸法は、例えば０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。平板部４０ｂのＹ方向における寸法がレンズ支持部３０のＹ方向における寸法に等しいかそれよりも大きい構成では、そうでない構成と比較して、レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との接合面の面積を増加させることができる。その結果、両者の接合強度を向上させることができる。

上記のようにして、基板１０、レーザダイオード２０、レンズ支持部３０、およびレンズ４０が用意される。

次の工程において、図３Ｅに示すように、レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とが接合材３２を介して接続される。当該接続において、レンズ支持部３０の端面３０ｓと、レンズ４０のうち、端面３０ｓに対向する面４０ｓとはほぼ平行である。これらの面がなす角度は、例えば０°以上１０°以下であり得る。接合材３２は、例えば、はんだ付けが可能な材料から形成され得る。はんだ付けでは、はんだを昇温によって溶融し、降温によって固化させることにより、部材同士が接合される。あるいは、接合材３２は、例えば焼結が可能な材料から形成され得る。焼結では、金属の粒子を含む金属ペースト、または金属の粉末を、当該金属の融点よりも低い温度で加熱して焼き固めることにより、部材同士が接合される。

はんだ付けの場合、接合材３２は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＳｎＡｇＣｕからなる群から選択される少なくとも１つの合金から形成され得る。合金がＡｕＳｎ系の共晶組成（Ａｕ１：Ｓｎ９）を有する場合、その融点は低く、２１７℃である。合金がＡｕＳｎ系の共晶組成（Ａｕ７８：Ｓｎ２２）を有する場合、その融点は高く、２７８℃である。合金がＳｎＣｕ系またはＳｎＡｇ系の組成を有する場合、その融点は低く、２１０℃から２３０℃である。合金の融点が接合材３２の接合温度に相当する。なお、接合材３２の表面が溶融すれば接合できるため、実際の接合温度は、合金の融点より低くなり得る。接合材３２は、上記の合金以外に、上記の合金および有機バインダを含む合金ペーストから形成されてもよい。有機バインダは、加熱の際に気化される。

焼結の場合、接合材３２は、例えばＡｇ粒子、Ｃｕ粒子、およびＡｕ粒子からなる群から選択される少なくとも１種類の粒子を含む金属ペーストから形成され得る。焼結温度は、粒子を組成する金属の融点よりも低く、例えば１２０℃以上３００℃以下であり得る。焼結温度が接合材３２の接合温度に相当する。

接合材３２が薄すぎると、レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との十分な接合強度が得られない。接合材３２が厚すぎると、加熱に時間を要する。接合強度および加熱時間の観点から、接合材３２の厚さは、例えば１μｍ以上３０μｍ以下であり得る。

次の工程において、図３Ｆに示すように、加熱用のレーザ光が、レンズ支持部３０の側方から、幅広部分３０ｗの光拡散部３０ｄに向けて入射される。レンズ支持部３０の側方からレーザ光を入射することにより、レンズ支持部３０の後方からレーザ光を入射する場合と比較し、レーザ光がレンズ支持部３０の内部を通過する距離が短いため、効率的にレーザ光を入射させることができる。レーザ光のパワー密度は、例えば１０ｋＷ／ｃｍ^２以上１００００ｋＷ／ｃｍ^２以下であり得る。レーザ光の照射時間は、例えば１ｍｓ以上５０ｍｓ以下であり得る。図３Ｆに示す白抜きの矢印は、レーザ光の進行の様子を模式的に表す。矢印の折れ曲がった部分はレーザ光の屈折を表す。以下の図に示す白抜きの矢印についても同様である。幅広部分３０ｗを含むレンズ支持部３０は透光性材料から形成されているので、レーザ光はその内部を進行することができる。光拡散部３０ｄによって拡散されたレーザ光は、幅広部分３０ｗの内部を介して、内側面３０ｗｓ１に、より具体的にはその上に設けられた反射部材３０ｒに入射する。矢印の広がる部分はレーザ光の拡散を表す。レーザ光のパワー密度が高くても、光拡散部３０ｄによってレーザ光を拡散させることにより、反射部材３０ｒの一部にレーザ光が集中して反射部材３０ｒが破損することを抑制できる。反射部材３０ｒは、入射したレーザ光を端面３０ｓに向けて反射させる。反射部材３０ｒで反射されたレーザ光によって、レンズ支持部３０の端面３０ｓが照射される。その結果、接合材３２を加熱してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。以上のように、レンズ支持部３０の前方部分にレーザ光を入射させてレーザ光で端面３０ｓを照射することにより、接合材３２が加熱される。そのようにして加熱された接合材３２を介して、レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との間に位置する第１金属膜３０ｍは光吸収部材としても機能する。第１金属膜３０ｍは、入射したレーザ光を吸収して熱に変換する。この熱も接合材３２の加熱に寄与する。加熱用のレーザ光を出射する光源としてＹＡＧレーザ光源を用いる場合、当該レーザ光は近赤外の波長を有する。ＹＡＧレーザ光源以外のレーザ光源を用いる場合、加熱用のレーザ光は、例えば、青色もしくは緑色などの可視光の波長、または紫外線などの不可視光の波長を有し得る。

加熱中に、レンズ４０は、図３Ｆに示す太線の矢印によって表されるように、端面３０ｓに対して垂直な方向に荷重される。レンズ４０の平板部４０ｂのうち、荷重される面は平坦であるので、レンズ４０を端面３０ｓに対して垂直な方向に荷重しやすい。レンズ４０は、荷重の方向に例えば２μｍ以上３μｍ以下だけシフトする。レーザダイオード２０からレーザ光を出射させた状態で、レンズ４０を荷重してもよい。荷重によるシフトによってレンズ４０の位置を微調整することができ、レーザ光を正確にコリメートすることができる位置にレンズ４０を取り付けることができる。

実施形態１では、接合材３２の厚さにばらつきがあっても、レーザダイオード２０とレンズ４０とのＹ方向における位置ずれが生じにくく、発光装置１００から外部に出射されるレーザ光の光軸を設計通りの方向に向けることができる。接合材３２の厚さに多少のばらつきがあっても、レンズ４０の位置はレーザ光の光軸に沿って多少変化するだけなので、そのばらつきがレーザ光の光軸の向きに及ぼす影響は小さい。

なお、図３Ｅに示すような幅広部分３０ｗの外側面３０ｗｓ２ではなく、内側面３０ｗｓ１を粗面とすることで光拡散部３０ｄとし、その上に反射部材３０ｒを設けてもよい。そのような構成でも、レーザ光を拡散させて反射部材３０ｒに入射させることができる。加熱用のレーザ光のパワー密度が低く、反射部材３０ｒを破損させるおそれがない場合、光拡散部３０ｄを必ずしも設ける必要はない。さらに、幅広部分３０ｗの内側面３０ｗｓ１に入射するレーザ光の入射角が臨界角（例えば４０°以上４５°以下）よりも大きい場合、当該レーザ光は幅広部分３０ｗの内側面３０ｗｓ１で全反射される。したがって、反射部材３０ｒを必ずしも設ける必要はない。

次の工程において、図３Ｇに示すように、図３Ｆに示す構成が、基体５０ｂの内側に位置する部材５０ｍの上に設けられる。基体５０ｂの内側底面５０ｂｔに設けられた部材５０ｍにより、レーザダイオード２０の出射面２０ｅと透光窓５０ｗとの高さを合わせることができる。部材５０ｍは、基体５０ｂの内側底面５０ｂｔを含む底板部分と同じ材料から形成され得る。あるいは、部材５０ｍは、基体５０ｂの内側底面５０ｂｔの少なくとも一部が突出した部分であり得る。基体５０ｂのうち、内側底面５０ｂｔを含む底板部分は、例えば、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つを含む金属から形成され得る。当該金属は高い熱伝導率を有し、そのような金属から形成された底板部分は、駆動時にレーザダイオード２０から発せられた熱を外部に効率的に伝えることができる。基体５０ｂのうち、側壁部分は、基板１０、レーザダイオード２０、サブマウント２２、レンズ支持部３０、およびレンズ４０を囲む。当該側壁部分は、例えばコバール（ｋｏｖａｒ）から形成され得る。コバールは、主成分である鉄にニッケルおよびコバルトを加えた合金である。

次の工程において、図３Ｈに示すように、リード端子６０とレーザダイオード２０とがワイヤ６０ｗおよびサブマウント２２を介して電気的に接続される。具体的には、リード端子６０のうち、一方がレーザダイオード２０の上面に形成された金属膜に３本のワイヤ６０ｗを介して電気的に接続され、他方が、サブマウント２２の上面に形成された金属膜に３本のワイヤ６０ｗを介して電気的に接続されている。ワイヤ６０ｗの本数は３本である必要はなく、１本または２本でもよいし、４本以上でもよい。リード端子６０は、例えばＦｅ－Ｎｉ合金、またはＣｕ合金のような導電性材料から形成され得る。ワイヤ６０ｗは、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。

次の工程において、図３Ｉに示すように、基体５０ｂの内部が蓋体５０Ｌによって気密封止される。蓋体５０Ｌは、基体５０ｂと同じ材料から形成されてもよいし、異なる材料から形成されてもよい。透光窓５０ｗは、基体５０ｂに取り付けられ、レーザダイオード２０から出射され、レンズ４０を通過したレーザ光を透過させる。パッケージ５０における透光窓５０ｗの材料は、例えば、レンズ４０の材料と同じであり得る。

図３Ａから図３Ｉを参照して説明した上記の工程により、実施形態１による発光装置１００を製造することができる。

（実施形態２）
実施形態２によれば、レンズ支持部３０が幅広部分３０ｗを有していなくても、加熱用のレーザ光でレンズ支持部３０の端面３０ｓを照射することができる。以下に、図４Ａから図４Ｃを参照して、本開示の実施形態２による発光装置の例を、実施形態２が実施形態１とは異なる点を中心に説明する。図４Ａは、本開示の例示的な実施形態２による発光装置１００Ｂの構成を模式的に示す分解斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの発光装置１００Ｂを模式的に示す上面図である。図４Ｃは、図４Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＩＶＣ－ＩＶＣ線断面図である。

図４Ａに示す発光装置１００Ｂが図２Ａに示す発光装置１００Ａとは異なる点は、レンズ支持部３０の構成、および基板１０の上面１０ｓにおけるサブマウント２２の位置である。レンズ支持部３０は、外側面に凹部３０ｃを有する。レンズ支持部３０は、外側面の一部が切り取られた柱状形状を有する。当該一部は立方体である。凹部３０ｃは、図４Ｂに示すように、端面３０ｓの反対側に位置する第１表面３０ｃｓ１と、第１表面３０ｃｓ１に対して垂直である第２表面３０ｃｓ２と、第２表面３０ｃｓ２に対して垂直であり、第１表面３０ｃｓ１に対向する第３表面３０ｃｓ３とを有する。第２表面３０ｃｓ２および第３表面３０ｃｓ３は、第１表面３０ｃｓ１よりも端面３０ｓから離れて位置する。第１表面３０ｃｓ１または第３表面３０ｃｓ３と端面３０ｓとはほぼ平行である。第１表面３０ｃｓ１または第３表面３０ｃｓ３と端面３０ｓとがなす角度は、例えば０°以上１０°以下であり得る。第２表面３０ｃｓ２は、第１表面３０ｃｓ１および第３表面３０ｃｓ３に対して必ずしも垂直である必要はない。第２表面３０ｃｓ２と第１表面３０ｃｓ１または第３表面３０ｃｓ３とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。第１表面３０ｃｓ１は、端面３０ｓと第３表面３０ｃｓ３との間に位置する。第１表面３０ｃｓ１または第３表面３０ｃｓ３のうち、上面１０ｓに対して平行な辺の寸法は、例えば、端面３０ｓのＸ方向における寸法の０．５倍以上０．８倍以下であり得る。凹部３０ｃは、発光装置１００Ｂの製造時においてレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合する際に機能する。レンズ支持部３０およびレンズ４０は、前述したように、例えば、同じ透光性材料から形成され得る。

図４Ａに示すように、サブマウント２２の前方端面２２ｆｓと、基板１０の前方端面１０ｆｓとは、ＸＹ平面に対して平行である同じ平面上に位置してもよい。実施形態２におけるレンズ支持部３０は実施形態１における幅広部分３０ｗを有さない。したがって、図４Ｃに示すように、レーザダイオード２０の出射面２０ｅと、レンズ４０のうち、出射面２０ｅに対向する面との距離を実施形態１より短くしても、レーザダイオード２０とレンズ支持部３０との距離が短くなることがない。その結果、製造時において接合材３２に加えられる熱がレンズ支持部３０を介してレーザダイオード２０に伝わることを抑制できる。

実施形態２では、実施形態１と比較して、レーザダイオード２０から出射されたレーザ光をより早い段階でレンズ４０によってコリメートすることができ、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光が広がることをさらに抑制できる。レンズ４０に入射するレーザ光の広がりは小さいので、実施形態２における凸レンズ部４０ａは、実施形態１における凸レンズ部４０ａよりも小型にすることができる。

以下に、図５を参照して、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法を説明する。図５は、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法における工程の例を説明するための図である。基板１０、レーザダイオード２０、レンズ支持部３０、およびレンズ４０を用意する工程と、接合材３２を介してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接続する工程とについては、図３Ａから図３Ｅを参照して説明した通りである。両者を接続した次の工程において、図５に示すように、加熱用のレーザ光が、側方から、凹部３０ｃの第１表面３０ｃｓ１に向けて入射される。第１表面３０ｃｓ１は、入射したレーザ光を端面３０ｓに向けて屈折させる。第１表面３０ｃｓ１で屈折されたレーザ光でレンズ支持部３０の端面３０ｓが照射される。その結果、接合材３２が加熱されることでレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０との間に位置する第１金属膜３０ｍが光吸収部材として機能すること、およびレンズ４０を荷重することについては、図３Ｆを参照して説明した通りである。

次に、図６Ａから図６Ｃを参照して、実施形態２による発光装置１００Ｂの変形例１から３をそれぞれ説明する。図６Ａは、実施形態２の変形例１による発光装置１１０Ｂの構成を模式的に示す分解斜視図である。図６Ａに示す発光装置１１０Ｂが図４Ａに示す発光装置１００Ｂとは異なる点は、レンズ支持部３０が図４Ａに示す凹部３０ｃを上面に有することである。レンズ支持部３０は、上面の一部が切り取られた柱状形状を有する。当該一部は立方体である。

実施形態２の変形例による発光装置１１０Ｂの製造方法は、加熱用のレーザを、側方ではなく、上方から、凹部３０ｃに向けて入射させる点を除き、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法と同じである。実施形態２の変形例１による発光装置１１０Ｂでも、接合材３２を介してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。

図６Ｂは、実施形態２の変形例２による発光装置１２０Ｂの構成を模式的に示す分解斜視図である。図６Ｂに示す発光装置１２０Ｂが図４Ａに示す発光装置１００Ｂとは異なる点は、レンズ支持部３０の外側面に設けられた凹部３１ｃが上面および下面から離れて位置することである。図６Ｂに示す凹部３１ｃは、レンズ支持部３０の外側面の窪みである。図６Ｃは、実施形態２の変形例３による発光装置１３０Ｂの構成を模式的に示す分解斜視図である。図６Ｃに示す発光装置１３０Ｂが図６Ｂに示す発光装置１２０Ｂとは異なる点は、レンズ支持部３０の上面に凹部３１ｃが設けられ、凹部３１ｃが内側面および外側面から離れて位置することである。図６Ｃに示す凹部３１ｃは、レンズ支持部３０の上面の窪みである。図６Ｂおよび図６Ｃに示す凹部３１ｃは、図４Ｂに示す凹部３０ｃと同様に、第１表面３０ｃｓ１から第３表面３０ｃｓ３を有する。

実施形態２の変形例２による発光装置１２０Ｂの製造方法は、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法と同じである。実施形態２の変形例３による発光装置１３０Ｂの製造方法は、加熱用のレーザを、側方ではなく、上方から、凹部３１ｃに向けて入射させる点を除き、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法と同じである。発光装置１２０Ｂおよび１３０Ｂでも、接合材３２を介してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。

（実施形態３）
実施形態３によれば、レンズ支持部３０に設けられた凹部が曲面を有していても、加熱用のレーザ光でレンズ支持部３０の端面３０ｓを照射することができる。以下に、図７Ａから図７Ｃを参照して、本開示の実施形態３による発光装置の例を、実施形態３が実施形態１および２とは異なる点を中心に説明する。図７Ａは、本開示の例示的な実施形態３による発光装置１００Ｃの構成を模式的に示す分解斜視図である。図７Ｂは、図７Ａの発光装置１００Ｃを模式的に示す上面図である。図７Ｃは、図７Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線断面図である。

図７Ａに示す発光装置１００Ｃが図４Ａに示す発光装置１００Ｂとは異なる点は、レンズ支持部３０が、凹部３０ｃとは異なる形状の凹部３０ｃｃを有することである。レンズ支持部３０は、外側面の一部が切り取られた柱状形状を有する。当該一部は半円筒の形状を有する。凹部３０ｃｃは曲面を有し、当該曲面は、図７Ｂに示すように上面視で半円弧の形状を有する。当該曲面は、上面視で端面３０ｓに近い１／４円弧の形状を有する第４表面３０ｃｓ４と、上面視で端面３０ｓから離れた１／４円弧の形状を有する第５表面３０ｃｓ５とを含む。第５表面３０ｃｓ５は、第４表面３０ｃｓ４よりも端面３０ｓから離れて位置する。第４表面３０ｃｓ４は端面３０ｓの反対側に位置し、かつ、端面３０ｓと第５表面３０ｃｓ５との間に位置し、第５表面３０ｃｓ５は第４表面３０ｃｓ４に対向する。凹部３０ｃｃのＸ方向における深さは、例えば、端面３０ｓのＸ方向における寸法の０．５倍以上０．８倍以下であり得る。なお、凹部３０ｃｃの曲面は、上面視で半円弧の形状を有する必要はない。当該曲面は、例えば上面視で半円弧の一部の形状を有していてもよいし、半楕円弧または半楕円弧の一部の形状を有していてもよい。

実施形態３では、実施形態１と比較して、図７Ｃに示すように、レーザダイオード２０の出射面２０ｅと、レンズ４０のうち、出射面２０ｅに対向する面との距離をより短くしてもよい。当該距離をより短くすることによって得られる効果については、実施形態２において説明した通りである。

以下に、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、実施形態３による発光装置１００Ｃの製造方法を説明する。図８Ａは、実施形態３による発光装置１００Ｂの製造方法における工程の例を説明するための図である。実施形態３による発光装置１００Ｃの製造方法は、加熱する用のレーザ光を入射させる凹部３０ｃｃの第４表面３０ｃｓ４が平面ではなく曲面である点を除き、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法と同じである。第４表面３０ｃｓ４を曲面とした場合、第４表面３０ｃｓ４が平面である場合と比較し、レンズ支持部３０の製造が容易である。曲面を有する第４表面３０ｃｓ４であっても、入射したレーザ光を端面３０ｓに向けて屈折させることができる。第４表面３０ｃｓ４で屈折したレーザ光によってレンズ支持部３０の端面３０ｓが照射される。その結果、接合材３２が加熱されることでレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。第１金属膜３０ｍが光吸収部材として機能すること、およびレンズ４０を荷重することについては、図３Ｆを参照して説明した通りである。

図８Ｂは、実施形態３による発光装置１００Ｃの製造方法における工程の他の例を説明するための図である。図８Ｂに示す凹部３０ｃｃの第５表面３０ｃｓ５には、反射部材３０ｒが設けられている。図８Ｂに示すように、加熱用のレーザ光が、側方から、第５表面３０ｃｓ５に、より具体的にはその上に設けられた反射部材３０ｒに向けて入射される。反射部材３０ｒは入射したレーザ光を第４表面３０ｃｓ４に向けて反射させ、第４表面３０ｃｓ４は入射したレーザ光を端面３０ｓに向けて屈折させる。反射部材３０ｒで反射され、第４表面３０ｃｓ４で屈折したレーザ光でレンズ支持部３０の端面３０ｓが照射される。その結果、接合材３２が加熱されることでレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。第１金属膜３０ｍが光吸収部材として機能すること、およびレンズ４０を荷重することについては、図３Ｆを参照して説明した通りである。

次に、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、実施形態３による発光装置１００Ｃの変形例を説明する。図９Ａは、実施形態３の変形例による発光装置１１０Ｃの構成を模式的に示す分解斜視図である。図９Ｂは、図９Ａの発光装置を模式的に示す上面図である。図９Ａに示す発光装置１１０Ｃが図７Ａに示す発光装置１００Ｃとは異なる点は、レンズ支持部３０が、凹部３０ｃｃとは異なる形状の凹部３１ｃｃを有することである。レンズ支持部３０は、外側面の一部が切り取られた柱状形状を有する。当該一部は三角柱である。凹部３１ｃｃは、図９Ｂに示すように、端面３０ｓの反対側に位置する第６表面３０ｃｓ６と、第６表面３０ｃｓ６と鋭角をなす第７表面３０ｃｓ７とを有する。第７表面３０ｃｓ７は、第６表面３０ｃｓ６よりも端面３０ｓから離れて位置する。第６表面３０ｃｓ６と端面３０ｓとはほぼ平行である。第６表面３０ｃｓ６と端面３０ｓとがなす角度は、例えば０°以上１０°以下であり得る。第６表面３０ｃｓ６と第７表面３０ｃｓ７とがなす角度は、例えば、３０°以上６０°以下であり得る。第７表面３０ｃｓ７の法線方向は、上面１０ｓに対して平行である。第６表面３０ｃｓ６は、端面３０ｓと第７表面３０ｃｓ７との間に位置する。第６表面３０ｃｓ６のうち、上面１０ｓに対して平行な辺の寸法は、例えば、端面３０ｓのＸ方向における寸法の０．５倍以上０．８倍以下であり得る。

実施形態３の変形例による発光装置１１０Ｃの製造方法は、実施形態３による発光装置１００Ｃの製造方法と同じである。すなわち、図８Ａに示す例と同様に、加熱用のレーザ光を、側方から凹部３１ｃｃの第６表面３０ｃｓ６に入射させてもよい。あるいは、図８Ｂに示す例と同様に、凹部３１ｃｃの第７表面３０ｃｓ７に反射部材３０ｒを設け、加熱用のレーザ光を、側方から、反射部材３０ｒに向けて入射してもよい。実施形態３の変形例による発光装置１１０Ｃでも、接合材３２を介してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。

なお、図７Ａに示す凹部３０ｃｃまたは図９Ａに示す凹部３１ｃｃをレンズ支持部３０の外側面ではなく上面に設けてもよい。

（実施形態４）
実施形態４によれば、加熱用のレーザ光でレンズ支持部３０の端面３０ｓを照射しなくても、接合材３２を加熱してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。以下に、図１０Ａから図１０Ｃを参照して、本開示の実施形態４による発光装置の例を、実施形態４が実施形態１から３とは異なる点を中心に説明する。図１０Ａは、本開示の例示的な実施形態４による発光装置１００Ｄの構成を模式的に示す分解斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａの発光装置１００Ｄを模式的に示す上面図である。図１０Ｃは、図１０Ｂの構成のＹＺ平面に平行なＸＣ－ＸＣ線断面図である。

図１０Ａに示す発光装置１００Ｄが図４Ａに示す発光装置１００Ｂとは異なる点は、レンズ支持部３０が凹部３０ｃに光吸収部材３０ａを有することである。図１０Ｂに示すように、凹部３０ｃの第１表面３０ｃｓ１から第３表面３０ｃｓ３には、光吸収部材３０ａが設けられている。光吸収部材３０ａは、例えばＴｉ、Ｎｉ、およびＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。なお光吸収部材３０ａは、凹部３０ｃの第１表面３０ｃｓ１から第３表面３０ｃｓ３だけではなく、凹部３０ｃを埋めるように設けてもよい。凹部３０ｃに設けられた光吸収部材３０ａは、発光装置１００Ｃの製造時においてレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合する際に機能する。実施形態４におけるレンズ支持部３０は、後述する理由により、必ずしも透光性材料から形成される必要はない。

実施形態４では、実施形態１と比較して、図１０Ｃに示すように、レーザダイオード２０の出射面２０ｅと、レンズ４０のうち、出射面２０ｅに対向する面との距離をより短くしてもよい。当該距離をより短くすることによって得られる効果については、実施形態２において説明した通りである。

以下に、図１１を参照して、実施形態４による発光装置１００Ｄの製造方法を説明する。図１１は、実施形態４による発光装置１００Ｄの製造方法における工程の例を説明するための図である。基板１０、レーザダイオード２０、レンズ支持部３０、およびレンズ４０を用意する工程と、接合材３２を介してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接続する工程とについては、図３Ａから図３Ｅを参照して説明した通りである。両者を接続した次の工程において、図１１に示すように、加熱用のレーザ光が、側方から、光吸収部材３０ａのうち、凹部３０ｃの第１表面３０ｃｓ１に設けられた部分に向けて入射される。当該部分はレーザ光を吸収して熱に変換する。このようにして発生した熱は、レンズ支持部３０のうち、第１表面３０ｃｓ１と端面３０ｓとの間の部分を介して端面３０ｓに伝わる。その結果、接合材３２が加熱されることでレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。以上のように、レンズ支持部３０の前方部分に光吸収部材３０ａを設け、レーザ光を光吸収部材３０ａに入射し、光吸収部材３０ａにおいて発生した熱を端面３０ｓに伝えることにより、接合材３２は加熱される。そのようにして加熱された接合材３２を介して、レンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。レンズ４０の荷重については、図３Ｆを参照して説明した通りである。

レンズ支持部３０が透光性材料から形成される場合、光吸収部材３０ａのうち、凹部３０ｃの第２表面３０ｃｓ２および第３表面３０ｃｓ３に設けられた部分は、加熱用のレーザ光がレンズ支持部３０を通過してレーザダイオード２０に到達することを抑制できる。その結果、加熱によってレーザダイオード２０が破損したり、その動作特性が劣化したりすることを抑制できる。

実施形態４において、レンズ支持部３０は、光吸収部材３０ａで発生した熱を端面３０ｓに伝える機能を有していればよい。したがって、レンズ支持部３０は、必ずしも加熱用のレーザ光を透過させる透光性材料から形成される必要はない。レンズ支持部３０の材料は、熱伝導率が１Ｗ/ｍ・Ｋ以上５００Ｗ/ｍ・Ｋ以下であることが、効率的に熱を伝えることができるため好ましい。例えば基板１０と同じ材料から形成されてもよい。

なお、光吸収部材３０ａが設けられる凹部は、図１０Ａに示す凹部３０ｃではなく、前述した他のいずれかの凹部であってもよい。図８Ｂに示す例において、第４表面３０ｃｓ４に光吸収部材を設けてもよい。さらに、光吸収部材３０ａが設けられる凹部は、レンズ支持部３０の外側面ではなく上面に設けられてもよい。

（実施形態５）
実施形態５によれば、レンズ支持部３０がレーザダイオード２０を跨ぐような構成を有していても、接合材３２を加熱してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。以下に、図１２を参照して、本開示の実施形態５による発光装置の例を、実施形態５が実施形態１から４とは異なる点を中心に説明する。図１２は、本開示の例示的な実施形態５による発光装置１００Ｅの構成を模式的に示す分解斜視図である。

図１２に示す発光装置１００Ｅが図４Ａに示す発光装置１００Ｂとは異なる点は、レンズ支持部３０の構造である。図１２に示すレンズ支持部３０は後方部分を有さず、レーザダイオード２０の両側に位置する両側部分３０оと、レーザダイオード２０の上方に位置し、両側部分３０оを連結する連結部分３０ＬＫとを有する。レンズ支持部３０は、レーザダイオード２０を跨ぐように基板１０の上面１０ｓに設けられていればよく、実施形態１から４のレンズ支持部３０に追加して、レーザダイオード２０を跨ぐように連結部分３０ＬＫを設けてもよい。レンズ支持部３０はＵ字型であり、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光がレンズ４０に入射することを妨げない。レンズ支持部３０の端面３０ｓは、両側部分３０оの端面、および連結部分３０ＬＫの端面を含む。両側部分３０оの端面の一部には第１金属膜３０ｍが設けられている。レンズ支持部３０は、両側部分３０оの外側面に凹部３３ｃを有する。凹部３３ｃの形状は、実施形態２または実施形態３と同様であり得る。

実施形態５による発光装置１００Ｅの製造方法は、実施形態２による発光装置１００Ｂの製造方法と同じである。発光装置１００Ｅでも、接合材３２を介してレンズ支持部３０の端面３０ｓとレンズ４０とを接合することができる。

レンズ支持部３０は、図１２に示す両側部分３０оの代わりに、図２Ａに示すような幅広部分３０ｗを含む両側部分を有していてもよい。そのようなレンズ支持部３０を備える発光装置の材料、製造方法、および効果については、実施形態１において説明した通りである。あるいは、レンズ支持部３０は、図１２に示す両側部分３０оの凹部３３ｃに、図１０Ａに示すような光吸収部材３０ａをさらに有していてもよい。そのようなレンズ支持部３０を備える発光装置の材料、製造方法、および効果については、実施形態４において説明した通りである。

本開示の半導体装置の製造方法は、例えば、加工、プロジェクタ、および照明器具に用いられる発光装置に適用され得る。

１０ 基板
１０ｆｓ 基板の前方端面
１０ｓ 上面
２０ レーザダイオード
２０ｅ 出射面
２２ サブマウント
２２ｆｓ サブマウントの前方端面
３０ レンズ支持部
３０ａ 光吸収部材
３０ｃ、３０ｃｃ 凹部
３０ｃｓ１ 第１表面
３０ｃｓ２ 第２表面
３０ｃｓ３ 第３表面
３０ｃｓ４ 第４表面
３０ｃｓ５ 第５表面
３０ｃｓ６ 第６表面
３０ｃｓ７ 第７表面
３０ｄ 光拡散部
３０Ｌ 直線部分
３０ＬＫ 連結部分
３０ｍ 第１金属膜
３０о 両側部分
３０ｒ 反射部材
３０ｓ 端面
３０ｗ 幅広部分
３１ｃ、３１ｃｃ 凹部
３２ 接合材
３３ｃ 凹部
４０ レンズ
４０ａ 凸レンズ部
４０ｂ 平板部
４０ｍ 第２金属膜
４０ｓ レンズ支持部の端面に対向する面
５０ パッケージ
５０ｂ 基体
５０ｂｔ 基体の内側底面
５０ｍ 部材
５０Ｌ 蓋体
５０ｗ 透光窓
６０ リード端子
６０ｗ ワイヤ
１００ 発光装置
１００Ａ 発光装置
１００Ｂ、１１０Ｂ、１２０Ｂ、１３０Ｂ 発光装置
１００Ｃ、１１０Ｃ 発光装置
１００Ｄ 発光装置
１００Ｅ 発光装置

Claims (13)

1. 半導体発光素子とレンズ支持部とを支持する基板と、レンズと、を用意する工程と、
   前記レンズと前記レンズ支持部とを、接合材を介して接続する工程と、
   前記レンズ支持部にレーザ光を入射させて接合材を加熱することにより、前記レンズと前記レンズ支持部とを接合する工程と、
   を含み、
   前記レンズ支持部は、透光性材料から形成されており、
   前記レンズ支持部は、前記レンズが接合される端面および前記端面に近づくにつれて前記半導体発光素子の側に向けて幅が広くなる幅広部分を有し、
   前記幅広部分は、前記半導体発光素子の側に位置する内側面を有し、
   前記レーザ光を前記幅広部分の内部を介して前記内側面に入射させて前記レーザ光を前記端面に向けて反射させることにより、前記レーザ光で前記端面を照射し、接合材を加熱する、発光装置の製造方法。
2. 前記幅広部分は、前記内側面に反射部材を有し、
   前記レーザ光を前記反射部材によって前記端面に向けて反射させることにより、前記レーザ光で前記端面を照射する、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記幅広部分は、前記半導体発光素子とは反対の側に位置する外側面と、前記外側面または前記内側面に設けられた光拡散部とを有し、
   前記レーザ光を前記光拡散部で拡散させることにより、前記レーザ光で前記端面を照射する、請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
4. 半導体発光素子とレンズ支持部とを支持する基板と、レンズと、を用意する工程と、
   前記レンズと前記レンズ支持部とを、接合材を介して接続する工程と、
   前記レンズ支持部にレーザ光を入射させて接合材を加熱することにより、前記レンズと前記レンズ支持部とを接合する工程と、
   を含み、
   前記レンズ支持部は、透光性材料から形成されており、端面および凹部を有し、
   前記レーザ光を前記凹部に入射させて前記レーザ光を前記端面に向けて屈折させること、または前記レーザ光を前記凹部に入射させて前記レーザ光を前記端面に向けて反射させることにより、前記レーザ光で前記端面を照射する、発光装置の製造方法。
5. 前記レンズ支持部は、前記凹部に、または前記端面と前記レンズとの間に光吸収部材を備え、前記レーザ光を前記光吸収部材に入射し、前記光吸収部材において発生した熱を前記端面に伝える、請求項４に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記凹部の一部に反射部材が設けられており、
   前記レーザ光を前記反射部材に入射させ、前記反射部材で前記レーザ光を前記端面に向けて反射させることにより、前記レーザ光で前記端面を照射する、請求項４または５に記載の発光装置の製造方法。
7. 半導体発光素子とレンズ支持部とを支持する基板と、レンズと、を用意する工程と、
   前記レンズと前記レンズ支持部とを、接合材を介して接続する工程と、
   前記レンズ支持部にレーザ光を入射させて接合材を加熱することにより、前記レンズと前記レンズ支持部とを接合する工程と、
   を含み、
   前記レンズ支持部は、端面および凹部を有し、
   前記凹部に、または前記端面と前記レンズとの間に光吸収部材を備え、前記レーザ光を前記光吸収部材に入射し、前記光吸収部材において発生した熱を前記端面に伝える、発光装置の製造方法。
8. 前記レンズ支持部および前記レンズは、ガラスから形成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記半導体発光素子は、サブマウントを介して前記基板の上面に設けられる、請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
10. 上面を有する基板と、
    前記上面に直接的または間接的に設けられ、出射面を有する半導体発光素子と、
    前記上面に設けられ、前記出射面の近傍に位置し、端面を有する、透光性材料から形成されている１つ以上のレンズ支持部であって、前記近傍は、前記出射面の中心から半径５ｍｍ以内の球体の範囲を意味する、１つ以上のレンズ支持部と、
    前記端面と接合材を介して接合されたレンズと、
    を備え、
    前記レンズ支持部は、前記端面に近づくにつれて、前記半導体発光素子の側に向けて幅が広くなる、幅広部分を有し、
    前記幅広部分は、前記半導体発光素子の側に位置する内側面と、前記内側面に設けられた反射部材と、前記半導体発光素子とは反対の側に位置する外側面と、前記外側面または前記内側面に設けられた光拡散部と、を有する、発光装置。
11. 前記光拡散部は、前記外側面または前記内側面を粗面とした部分である、請求項１０に記載の発光装置。
12. 上面を有する基板と、
    前記上面に直接的または間接的に設けられ、出射面を有する半導体発光素子と、
    前記上面に設けられ、前記出射面の近傍に位置し、端面を有する、１つ以上のレンズ支持部であって、前記近傍は、前記出射面の中心から半径５ｍｍ以内の球体の範囲を意味する、１つ以上のレンズ支持部と、
    前記端面と接合材を介して接合されたレンズと、
    を備え、
    前記レンズ支持部は、凹部を有し、
    前記凹部に、または前記端面と前記レンズとの間に光吸収部材を備える、発光装置。
13. 前記レンズ支持部は、透光性材料から形成されている、請求項１２に記載の発光装置。

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