JPH09252166A

JPH09252166A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JPH09252166A
Application number: JP8749696A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Saito; 哲郎齋藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JP3999287B2

Abstract

(57)【要約】【課題】素子構成や作製工程等を複雑化させずに、ま
た、歪等を生じさせずに、発光駆動時のアレイ状の各発
光部の発光出力のバラツキや発光波長のバラツキを抑制
することの可能な半導体発光装置を提供する。【解決手段】基板１上に整列している発光部Ｅ₁乃至
Ｅ_nとその発光部が整列している面(基板表面)２とは反
対側の基板面(基板裏面)３との間の距離Ｌ_Cが、ｎ個の
発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nの隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距
離Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌ_n-1のうち一番短い距離をＬ_kとした
ときに、Ｌ_C≦Ｌ_k／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体アレイレー
ザ装置，半導体アレイＬＥＤ装置等の半導体発光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体アレイ発光装置，特に半導体アレ
イレーザ装置は、レーザプリンタのマルチビーム書き込
み系や大出力レーザ光源，光情報処理用光源等への利用
などから実用化が進められている。

【０００３】しかしながら、半導体アレイ発光装置で
は、複数の発光部が隣接して配列されているため、素子
駆動時の発熱で半導体アレイ発光装置内に不均一な温度
分布ができ、そのため、半導体アレイ発光装置の各発光
部の光出力にバラツキが生じ、また、光出力が低下した
り、各発光部の発光波長にバラツキが生じたりするとい
う問題がある。

【０００４】図１９は従来の一般的な半導体アレイ発光
装置の構成例を示す図であり、図１９の半導体アレイ発
光装置は、基板１０１上に５つの発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅がア
レイ状に整列しており、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅がビット
(ドット)１乃至５として機能するようになっている。図
１９の半導体アレイ発光装置の全ドット１〜５(発光部
Ｅ₁乃至Ｅ₅)を同時に点灯駆動すると、発光部Ｅ₁乃至Ｅ
₅付近の基板１０１の温度分布は図２０(ａ)に示すよう
になる。このように、一般に、半導体アレイ発光装置で
は、素子の中央付近(発光部Ｅ₃付近)の温度が素子周辺
部よりも高くなる傾向が大きい。このため、このような
半導体アレイ発光装置では、駆動時の光出力は図２０
(ｂ)に示すように、素子中央に近い素子の光出力(発光
部Ｅ₃の光出力)が素子周辺付近の素子の光出力よりも低
くなってしまう。また、発光スペクトルは、素子中央付
近の素子(発光部Ｅ₃)が素子周辺の素子(例えば発光部Ｅ
₁，Ｅ₅など)よりも波長が長い方にシフトしてしまう。

【０００５】このようなアレイ状発光素子の問題を解決
するために、従来、以下のようなものが提案されてい
る。

【０００６】図２１は特開平２−５６９８６号に示され
ている半導体発光装置の構成例を示す図である。図２１
の半導体発光装置は、活性層としての半導体層１０２を
内部に有する多数の半導体発光素子Ｄ₁，Ｄ₂，…が共通
の基板１０３上に並置されている。各発光素子は、半導
体発光素子形成チップ体１０４に基板体１０３側とは反
対側から、活性層としての半導体層１０２よりも深い位
置まで穿設されている素子分離溝１０５によって電気・
光学的に分離されている。

【０００７】ところで、この発光装置では、素子分離溝
１０５を熱伝導性材１１０で充填し、かつ活性層として
の半導体層１０２からヒートシンク用体１０６の主面
(基板裏面)１０７までの距離を６０μｍ以下としてい
る。このように、分離溝１０５を熱伝導率の良い物質で
埋めることにより、放熱性を改良することができ、ま
た、活性層から基板裏面までの距離を６０μｍ以下とす
ることにより、基板裏面への放熱を良好に行なうことが
可能となる。

【０００８】また、図２２は特開平４−１８８６８８号
に示されている半導体レーザ装置の構成図である。図２
２の半導体レ−ザ装置では、基板２０６上にレーザダイ
オード２０１〜２０４がアレイ状に形成されており、そ
の両端には発光に関与しない放熱用素子２０５，２０６
が形成されている。なお、この放熱用素子２０５，２０
６は、レーザダイオード２０１〜２０４と同様の構造を
有している。この半導体レーザ装置では、発光に関与し
ないダミーの素子を余分に設けることによって、その部
分から放熱させ、温度上昇を抑えることを意図してい
る。

【０００９】また、図２３は特開平４−１９２４８３号
に示されている半導体アレイレーザ装置の構成図であ
る。図２３において、３０１はｐ型電極、３０２はｎ型
ＧａＡｓコンタクト層、３０３はｐ型ＡｌＧａ_1-yＡｓ
クラッド層、３０４はｎ型ＡｌｚＧａ_1-zＡｓ活性層、
３０５はｎ型ＡｌｙＧａ_1-yＡｓ下クラッド層、３０６
はｎ型ＧａＡｓ基板、３０７はｎ型基板、３０８はハン
ダ、３０９はヒートシンク、３１３はＺｎ拡散領域であ
る。

【００１０】ここで、この半導体アレイレーザ装置で
は、アレイレーザの基板３０６の面を凹状にし、基板３
０６面と対向するヒートシンク３０９の形状を凸状にし
ている。これにより、レーザチップの中央部分からの放
熱を良好なものとし、アレイ素子の中央と周辺の温度差
を抑制し、温度分布のために生じる発光波長のバラツキ
の発生を抑えることを意図している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２１
の例のように分離溝を熱伝導材で充填して放熱性を改良
する仕方は、発光部の分離に分離溝を用いない構造の発
光装置、例えば埋め込み型のアレイ素子等に対しては、
用いることができない。また、空間分離型のアレイ素子
の場合でも、埋め込む熱伝導性材料の熱膨張率と発光ア
レイ素子材料の熱膨張率の差から、素子の作成プロセス
中の温度履歴や、素子駆動中の温度上昇により素子へ外
力が加わり、素子の歪みの発生や、最悪の場合素子の破
壊が生じるという恐れがある。また、図２１の例では、
活性層から基板裏面までの距離を６０μｍ以下としてい
るが、これは分離部での基板の厚さが６０μｍ以下とい
うことであり、化合物半導体素子の場合には、その程度
の厚さのものにすると、劈開または分離が非常に起こり
やすくなる。特に、この例ではアレイ素子の長さや幅に
関わらずに厚さを一律に６０μｍ以下と規定している
が、実際、素子の長さに対する厚さの比が１０以上にな
ると、素子分離工程での歩留まりが著しく低下すること
が経験的にも知られており、発光部の個数の多いアレイ
素子や、発光部の間隔の広いアレイ素子では素子長が長
くなることから、この例のように厚さ６０μｍ以下のア
レイ素子を安定した歩留まりで作成することは困難であ
る。

【００１２】また、図２２の例では、ダミーの素子を設
けることで素子の発熱を抑制することを意図している
が、実際この手法で素子の発熱を効果的に抑制するため
には、素子の厚さ，長さ，発光素子間隔，発光素子数等
によっては相当の数のダミーの素子をアレイ上に形成し
なくてはならない。このため、実際にアレイ素子を装置
に組み込む場合には、アレイ素子上の発光部の数，発光
部の間隔等の制限が生じ、効果的に放熱を促進する程の
ダミーの素子をアレイ素子上に設けるのは困難であると
いう問題がある。

【００１３】また、図２３の例では、アレイレーザの基
板３０６の面を凹状にし、基板３０６面と対向するヒー
トシンク３０９の形状を凸状にすることで、レーザチッ
プの中央部分からの放熱を良好なものとし、アレイ素子
の中央と周辺の温度差を抑制し、温度分布のために生じ
る発光波長のバラツキの発生を抑えることを意図してい
るが、アレイレーザ素子の基板面を凹状に形成すること
は素子作成プロセス上、非常に困難であり、また、それ
が素子分離される前のウェハー状態での加工はほとんど
不可能であり、素子の量産には適しないという問題があ
る。

【００１４】本発明は、素子構成や作製工程等を複雑化
させずに、また、歪等を生じさせずに、発光駆動時のア
レイ状の各発光部の発光出力のバラツキや発光波長のバ
ラツキを抑制することの可能な半導体発光装置を提供す
ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、複数個(ｎ個)の発光部が
基板上にアレイ状に整列している半導体発光装置におい
て、ｎ個の発光部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距
離Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌ_n-1のうち一番短い距離をＬ_kとした
ときに、基板上に整列している各発光部と各発光部が整
列している面とは反対側の基板面との間の距離Ｌ_Cが、
Ｌ_C≦Ｌ_k／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たしているこ
とを特徴としている。これにより、駆動時の発光部の発
熱のほとんどが基板の裏面へと流れ、基板裏面を通して
放熱されるようになり、１つの発光部で発生する熱が、
この発光部に隣接する発光部に与える影響を抑制するこ
とが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力
(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。

【００１６】また、請求項２記載の発明では、基板の長
手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離が少
なくともＬ_k／２であることを特徴としている。これに
より、特に面発光型のアレイ素子において、駆動時の発
光部の発熱のほとんどが、さらにより有効に、基板の裏
面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようにな
り、隣接する発光部への熱の影響をより一層抑制するこ
とが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力
(光量)や発光波長のバラツキをより一層抑えることがで
きる。

【００１７】また、請求項３記載の発明では、基板の短
手縁部から該短手縁部に最も近い発光部までの距離が少
なくともＬ_k／２であることを特徴としている。これに
より、アレイ状に整列された複数の発光部の端の発光部
の温度上昇を抑制し、アレイ状の端の発光部の光出力
(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。

【００１８】また、請求項４記載の発明では、基板の長
手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの間が、基
板の他の表面に対し０゜＜θ≦６０゜の角度θの斜面と
して形成されていることを特徴としている。これによ
り、特に端面発光型のアレイ素子において、さらに光出
力のバラツキ等を抑えることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明に係る半導体
発光装置の構成例を示す図である。なお、図１は断面
図、図２は平面図である。図１および図２を参照する
と、この半導体発光装置は、複数個(ｎ個)の発光部Ｅ₁
乃至Ｅ_nが基板１上にアレイ状に整列している。

【００２０】ここで、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nは、面発光型
の素子であっても良いし、あるいは、端面発光型の素子
であっても良い。各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nが面発光型の素子
である場合には、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nからは、矢印ｚの
方向(図２では紙面に垂直方向)に光が出射し、また、各
発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nが端面発光型の素子である場合には、
各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nからは、矢印ｙの方向(図１では紙
面に垂直方向)に光が出射するようになっている。

【００２１】ところで、図１，図２の半導体発光装置で
は、基板１上に整列している発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nとその発
光部が整列している面(基板表面)２とは反対側の基板面
(基板裏面)３との間の距離Ｌ_Cが、ｎ個の発光部Ｅ₁乃至
Ｅ_nの隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ₁，Ｌ₂，
…，Ｌ_n-1のうち一番短い距離をＬ_kとしたときに、次式
の条件を満たしている。

【００２２】

【数１】Ｌ_C≦Ｌ_k／(２×ｔａｎ３０゜)

【００２３】図３は図１，図２の半導体発光装置におい
て、駆動時に各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nから発生する熱の放熱
の様子を示す図である。なお、図３においては、図１，
図２の半導体発光装置をヒートシンク２０に実装し、半
導体発光装置の基板面３をヒートシンク２０に当ててい
る。図３を参照すると、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nを駆動する
ときに各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nから発生する熱は、基板１内
を熱伝導によって基板１の裏面３へと向かい、ヒートシ
ンク２０へ放熱される。このとき、各発光部Ｅ ₁乃至Ｅ_n
とヒートシンク２０との温度差は、一般に、１０℃以上
である。この場合、熱が伝わるパターンＰ₁乃至Ｐ_nは、
発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nとヒートシンク２０との温度差が１０
℃以上であるときには、図に示すように、主として、各
発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nから３０゜の角度拡がりの中に入って
いると考えられる。

【００２４】このことから、数１の条件を満たせば、１
つの発光部からの発熱は、隣接する発光部からの発熱と
ほとんど干渉することなく、基板１の裏面３に放熱され
ると考えられる。換言すれば、数１の条件を満たす半導
体発光装置では、駆動時の発光部の発熱のほとんどが基
板１の裏面３へと流れ、基板面３を通して放熱されるよ
うになり、１つの発光部で発生する熱が、この発光部に
隣接する発光部に与える影響を抑制することが可能とな
る。換言すれば、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nからの放熱の挙動
は、各々独立した個別素子からの放熱の挙動と極めて似
たものとなり(各々独立した個別素子からの放熱の挙動
と実質的に等価となり)、アレイ化することによって従
来問題となっている素子内の不均一な温度分布の発生を
抑え、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nを駆動時の各発光部Ｅ₁乃至
Ｅ_nの光出力(光量)のバラツキや発光波長のバラツキを
抑えることができる。

【００２５】図１，図２の半導体発光装置では、さら
に、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近
い発光部までの距離Ｌ_Dが少なくともＬ_k／２(Ｌ_k／２以
上)となっている。これにより、特に面発光型のアレイ
素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、さ
らにより有効に基板１の裏面３へと流れ、基板１の裏面
３を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への
熱の影響をより一層抑制することが可能となり、各発光
部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツ
キをより一層抑えることができる。

【００２６】また、図１，図２の半導体発光装置では、
さらに、基板１の短手縁部４ｂから該短手縁部４ｂに最
も近い発光部までの距離Ｌ_Fが少なくともＬ_k／２(Ｌ_F≧
Ｌ_k／２)となっている。すなわち、半導体発光装置の両
端の発光部Ｅ₁，Ｅ_nに関して両端の発光部Ｅ₁，Ｅ_nと基
板１の短手縁部４ｂとの間の距離Ｌ_Fが少なくともＬ_k／
２(Ｌ_F≧Ｌ_k／２)となっている。これにより、両端の発
光部Ｅ₁，Ｅ_nにも、その他の発光部Ｅ₂乃至Ｅ_n-1と同様
の放熱環境をもたせることができ、これによって、基板
１内の温度特性をより一層そろえることができて、各発
光部Ｅ₁乃至Ｅ_nの光出力のバラツキをより一層有効に抑
えることができる。換言すれば、アレイ状に整列された
複数の発光部の端の発光部Ｅ₁，Ｅ_nの温度上昇を抑制
し、アレイ状の端の発光部Ｅ₁，Ｅ_nの光出力(光量)や発
光波長のバラツキを抑えることができる。

【００２７】また、図１，図２の半導体発光装置の各発
光部Ｅ₁乃至Ｅ_nが端面発光型の素子である場合には、さ
らに、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も
近い発光部までの間が基板表面に対し０゜＜θ≦６０゜
の角度θの斜面として形成されているのが良い。図４は
図１，図２の半導体発光装置において各発光部Ｅ₁乃至
Ｅ_nが端面発光型の素子であるとした場合の、図１，図
２の半導体発光装置のＡ−Ａ線における断面図，すなわ
ち側断面図である。図４を参照すると、各発光部Ｅ₁乃
至Ｅ_nが端面発光型の素子として構成されている場合に
は、各発光部（端面発光型素子)Ｅ₁乃至Ｅ_nからの光
は、基板面とほぼ平行に出射されるようになっている。

【００２８】従って、従来では、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nが
端面発光型の素子である場合には、端面発光型素子から
の光の出射経路を遮ぎらないようにするため、図５，図
６に示すように、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nを、基板１の長手
縁部４ａに合わせて、アレイ状に整列させていた。しか
しながら、図５，図６のように、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nを
基板１の長手縁部４ａに合わせて整列させるときには、
基板１の長手縁部４ａから各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nまでの距
離Ｌ_DがＬ_D≧Ｌ_k／２の条件を満たさなくなり、各発光
部Ｅ₁乃至Ｅ_nからの発熱による影響を良好に抑制するこ
とができなくなってしまう。

【００２９】これに対し、図２のように、各発光部Ｅ₁
乃至Ｅ_nを基板１の長手縁部４ａから所定の距離Ｌ_D(≧
Ｌ_k／２)だけ隔てて(引っ込めて)配置するときには、前
述のように各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nからの発熱による影響を
良好に抑制することが可能となる。しかしながら、この
場合、例えば図７のように、基板１の長手縁部４ａから
各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nまでの間が基板１の他の表面２と平
行であると、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nが端面発光型素子であ
るときには、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nからの光の出射経路の
一部が基板面によって遮ぎられてしまう。

【００３０】そこで、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nが端面発光型
の素子である場合には、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nからの発熱
による影響を良好に抑制し、かつ、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_n
からの光の出射経路が遮ぎられないようにするため、図
４に示したように、基板１の長手縁部４ａから該長手縁
部４ａに最も近い発光部までの間を基板１の他の表面２
に対し０゜＜θ≦６０゜の角度θの斜面として形成する
のが良い。

【００３１】これにより、端面発光型アレイ素子におい
て、基板１の短手方向(光出射方向)にも発光部の発熱を
基板１の裏面３に熱伝導させる良好な放熱経路を提供す
ることができて光出力のバラツキ等を抑えることができ
るとともに、光の出射経路を遮ぎらないようにすること
ができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３３】実施例１図８は実施例１の半導体発光装置の断面図である。図８
を参照すると、実施例１の半導体発光装置の発光部は、
５個のＬＥＤ(Ｅ₁乃至Ｅ₅)からなっている。各発光部Ｅ
₁乃至Ｅ₅は、互いに同一構造，形状のものであって、基
板長手方向(ｘ方向)の幅ｗが２０μｍ，厚さｒが１μｍ
以下の端面発光型ＬＥＤ素子として構成されており、各
発光部は基板表面２から深さｄが３μｍのところに設け
られている。また、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅は等間隔に整列
され(Ｌ_k＝Ｌ₁＝Ｌ₂＝Ｌ₃＝Ｌ₄)、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅
のピッチｐｔは２５０μｍである。また、基板１の厚さ
Ｌは２００μｍ、基板１の長手縁部４ａの長さｖは１２
５０μｍである。

【００３４】各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅は基板表面から３μｍ
のところに設けられ、厚さが１μｍ以下のものとなって
いるので、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から基板裏面３までの距
離Ｌ_Cは約１９７μｍとなる。また、発光部のピッチｐ
ｔが２５０μｍであり、発光部の幅ｗが２０μｍである
ので、発光部間の距離Ｌ_kは２３０μｍとなる。すなわ
ち、Ｌ_C＝１９７ｍｍ、Ｌ_k／(２×ｔａｎ３０°)＝２３
０ｍｍ／(２×１／３^1/2)＝１１５×３^1/2ｍｍ＝１９
９．７ｍｍであり、従って、この半導体発光装置は、数
１の条件Ｌ_C≦Ｌ_k／(２×ｔａｎ３０°)を満たしてい
る。

【００３５】また、図８の半導体発光装置は、基板１の
短手縁部４ｂからこれに最も近い端部の発光部Ｅ₁，Ｅ₅
までの距離Ｌ_Fが１１５μｍとなっている。これによ
り、基板の短手縁部４ｂから該短手縁部４ｂに最も近い
発光部までの距離Ｌ_Fが少なくともＬ_k／２(Ｌ_F≧Ｌ_k／
２)であるという条件を満たしている。

【００３６】図９は図８の半導体発光装置の概略図であ
り、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅がビット(ドット)１乃至５とし
て機能するようになっている。図１０には、図８，図９
の半導体発光装置(デバイス)を、図３に示したように、
放熱性の良いヒートシンク２０に実装し、各発光部Ｅ₁
乃至Ｅ₅の点灯駆動を行なった結果が示されている。す
なわち、図８，図９に示すように基板１の厚さＬが２０
０μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍ
Ａ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点
灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発
光部Ｅ₃))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力
分布が示されている。

【００３７】また、図１１，図１２，図１３，図１４に
は、比較のため、図８の半導体発光装置において、各発
光部Ｅ₁乃至Ｅ₅については図８と全く同様の構成にし、
また、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の配置についても、図８と全
く同様のものにし(ｄ＝３μｍ，ｐｔ＝２５０μｍ，Ｌ_D
＝１１５μｍ)、基板１の厚さＬを、それぞれ１５０μ
ｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３５０μｍにかえて、駆
動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ₁乃
至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビ
ット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を１で規格化した各ビ
ットの光出力分布を示した。

【００３８】図１０の結果から、本発明を適用した半導
体発光装置では(数１の条件を満たす半導体発光装置で
は)、駆動時の各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力をほぼ同じ
にすることができ、光出力のバラツキを有効に抑えるこ
とができることがわかる。

【００３９】また、図１０と図１１とを比べると、図１
０，図１１はいずれも、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力の
バラツキが小さくなっており、基板１の厚さＬ(≒Ｌ_C)
による差はほとんど見られない。これは、基板の厚さ
(≒Ｌ_C)が、数１の条件を満たしてさえいれば、これを
十分に小さなものにする必要がないことを意味してい
る。すなわち、図１１では、基板１の厚さＬ(≒Ｌ_C)を
１５０μｍとしたが、基板１の厚さＬ(≒Ｌ_C)を１５０
μｍよりも厚い２００μｍとしても、数１の条件を満た
しているので、基板１の厚さＬを非常に薄いものとしな
くとも、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力のバラツキを有効
に抑えることができる。

【００４０】これに対して、基板１の厚さＬ(≒Ｌ_C)を
２００μｍよりもさらに大きいものにすると、図１２，
図１３，図１４に示すように、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光
出力のバラツキが大きくなる。すなわち、２００μｍ以
上では、基板１の厚さＬ(≒Ｌ_C)が厚くなる程、各発光
部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力のバラツキが大きくなる。

【００４１】図１５は図８，図９の半導体発光装置にお
いて、駆動時に各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から発生する熱の放
熱の様子を示す図である。各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅を駆動す
るときに各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から発生する熱は、基板１
内を熱伝導によって基板１の裏面３へと向かい、ヒート
シンク２０へ放熱される。このとき、各発光部Ｅ₁乃至
Ｅ₅とヒートシンク２０との温度差は、一般に、１０℃
以上である。この場合、熱が伝わるパターンＰ₁乃至Ｐ₅
は、発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅とヒートシンク２０との温度差が
１０℃以上であるときには、図に示すように、主とし
て、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から３０゜の角度拡がりの中に
入っていると考えられる。

【００４２】このことから、数１の条件を満たせば、１
つの発光部からの発熱を、隣接する発光部からの発熱と
ほとんど干渉させることなく、基板１の裏面３に放熱さ
せることができ、アレイ化することによって従来問題と
なっている素子内の不均一な温度分布の発生を抑え、各
発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅を駆動時の各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出
力(光量)のバラツキや発光波長のバラツキを抑えること
ができることがわかる。

【００４３】換言すれば、図１２，図１３，図１４で
は、基板１の厚さ(≒Ｌ_C)が厚くなり、数１の条件を満
たさなくなるため、各発光部からの発熱を各々独立に放
熱することができなくなり放熱経路の重なりができるた
めに、基板１内に顕著な温度分布(不均一な温度分布)が
できてしまい、これによって、各発光部の光出力特性に
バラツキが生じると考えられる。

【００４４】このように、本発明では、数１の条件を満
たすように、基板１の厚さ，各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nの配置
等を設定することで、アレイ化することによって従来問
題となっている素子内の不均一な温度分布の発生を抑
え、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_nを駆動時の各発光部Ｅ₁乃至Ｅ_n
の光出力(光量)のバラツキや発光波長のバラツキを抑え
ることができる。

【００４５】また、図８の半導体発光装置では、半導体
発光装置の両端の発光部Ｅ₁，Ｅ₅と基板１の短手縁部４
ｂとの間の距離Ｌ_Fが少なくともＬ_k／２(Ｌ_F≧Ｌ_k／２)
であるという条件をさらに満たしていることにより、両
端の発光部Ｅ₁，Ｅ₅にも、その他の発光部Ｅ₂，Ｅ₃，Ｅ
₄と同様の放熱環境をもたせることができる。これによ
り、基板１内の温度特性をそろえることができ、各発光
部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力のバラツキをより一層有効に抑え
ることができる。

【００４６】実施例２図１６は実施例２の半導体発光装置の平面図である。図
１６を参照すると、実施例２の半導体発光装置の発光部
は、５個のＬＥＤ(Ｅ₁乃至Ｅ₅)からなっている。なお、
図１６には、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅を駆動するための引出
し電極Ａ₁乃至Ａ₅とボンディングパットＢ₁乃至Ｂ₅も示
されている。

【００４７】ここで、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅は、発光部形
状２０μｍ角の面発光型ＬＥＤ素子として構成されてお
り、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅のピッチｐｔは、２５０μｍで
ある。また、基板１の厚さＬは２００μｍ、基板の長手
方向の長さｖは１２５０μｍ、基板１の幅(短手方向の
長さ)ｑは５００μｍである。また、基板１の短手縁部
４ｂから該短手縁部４ｂに最も近い発光部までの距離Ｌ
_Fは１１５μｍとなっている。また、基板１の長手縁部
４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部までの距離Ｌ
_Dは、１１５μｍとなっている。なお、基板１の一方の
長手縁部４ａからの距離Ｌ_Dは、１１５μｍであるが、
図１６の例では、他方の長手縁部４ａからの距離は、３
６５μｍとなっている。

【００４８】この実施例２の半導体発光装置において
も、基板１の厚さは、２００μｍであり、基板１の厚さ
(≒Ｌ_C)に関しては実施例１と同様に、数１の条件を満
たしている。

【００４９】また、基板１の短手縁部４ｂから該短手縁
部４ｂに最も近い発光部までの距離Ｌ_Fは、１１５μｍ
であり、従って、実施例１と同様に、この距離数Ｌ_Fが
少なくともＬ_k／２であるという条件をも満たしてい
る。

【００５０】さらに、図１６の半導体発光装置では、基
板１の一方の長手縁部４ａから発光部までの距離Ｌ_Dは
１１５μｍであり、従って、この距離Ｌ_Dが少なくとも
Ｌ_k／２であるという条件をも満たしている。

【００５１】図１７には、図１６に示す半導体発光装置
において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ビット(５個
の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５ビット
中の中央のビット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を１で規
格化した各ビットの光出力分布が示されている。なお、
図１７において、白丸が本発明の実施例２の半導体発光
装置の光出力特性を示す図であり、黒丸は、実施例２と
の比較のために、発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の位置以外について
は実施例１と同一の構成にし、発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の位置
については、発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から基板１の一方の長手
縁部４ａまでの距離Ｌ_Dを１０μｍにした比較用の半導
体発光装置(距離Ｌ_Dが少なくともＬ_k／２であるという
条件の範囲からはずれた位置に各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅を形
成した比較用の半導体発光装置)の測定結果である。

【００５２】実施例２の半導体発光装置での測定結果
(白丸)と比較用の半導体発光装置(黒丸)での測定結果と
を比べればわかるように、実施例２の半導体発光装置で
は、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力の低下が小さいことが
わかる。

【００５３】これは、比較用の半導体発光装置では、各
発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の発熱が基板１の裏面３側に放熱され
るとき、各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から基板１の一方の長手縁
部４ａまでの距離Ｌ_Dが１０μｍと短かいため、主たる
熱伝導の一部が基板１の側面に達し、そこで熱抵抗の高
い空気に放熱を妨げられるために十分な放熱ができなく
なるからであると考えられる。これに対して、実施例２
の半導体発光装置では、発光部の発熱による主たる熱伝
導による放熱は、基板１の側面に達することなく、基板
裏面３に全て伝わることになるので、良好な放熱効果が
得られる。これにより、上記測定結果が示すように、各
発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅の光出力の低下を防止できる。

【００５４】実施例３図１８は実施例３の半導体発光装置の側断面図である。
図１８を参照すると、実施例３の半導体発光装置は、各
発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅が端面発光型ＬＥＤとして構成されて
おり、各発光部（端面発光型ＬＥＤ)Ｅ₁乃至Ｅ₅からの
光は、基板面とほぼ平行に出射されるようになってい
る。

【００５５】ところで、この実施例３の構成では、基板
１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部
までの間が、基板１の他の表面２に対し０゜＜θ≦６０
゜の角度θの斜面として形成されている。これにより、
端面発光型アレイ素子においても、基板１の短手方向
(光出射方向)に発光部の発熱を基板１の裏面３に熱伝導
させる良好な放熱経路を提供することができて光出力の
バラツキ等を抑えることができるとともに、光の出射経
路を遮ぎらないようにすることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ
状に整列している半導体発光装置において、ｎ個の発光
部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ₁，Ｌ₂，
…，Ｌ_n-1のうち一番短い距離をＬ_kとしたときに、基板
上に整列している各発光部と各発光部が整列している面
とは反対側の基板面との間の距離Ｌ_Cが、Ｌ_C≦Ｌ_k／(２
×ｔａｎ３０゜)の条件を満たしているので、駆動時の
発光部の発熱のほとんどが基板の裏面へと流れ、基板裏
面を通して放熱されるようになり、１つの発光部で発生
する熱が、この発光部に隣接する発光部に与える影響を
抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部
の光出力(光量)や発光波長のバラツキを抑えることがで
きる。

【００５７】また、請求項２記載の発明によれば、基板
の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離
が少なくともＬ_k／２であるので、特に面発光型のアレ
イ素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、
さらにより有効に、基板の裏面へと流れ、基板の裏面を
通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の
影響をより一層抑制することが可能となり、各発光部駆
動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキを
より一層抑えることができる。

【００５８】また、請求項３記載の発明によれば、基板
の短手縁部から該短手縁部に最も近い発光部までの距離
が少なくともＬ_k／２であるので、アレイ状に整列され
た複数の発光部の端の発光部の温度上昇を抑制し、アレ
イ状の端の発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキ
を抑えることができる。

【００５９】また、請求項４記載の発明によれば、基板
の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの間
が、基板の他の表面に対し０゜＜θ≦６０゜の角度θの
斜面として形成されているので、特に端面発光型のアレ
イ素子において、さらに光出力のバラツキ等を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図
(断面図)である。

【図２】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図
(平面図)である。

【図３】図１，図２の半導体発光装置において、駆動時
に各発光部から発生する放熱の様子を示す図である。

【図４】図１，図２の半導体発光装置の側断面図であ
る。

【図５】発光部に端面発光型素子を用いた従来の半導体
発光装置を示す図である。

【図６】発光部に端面発光型素子を用いた従来の半導体
発光装置を示す図である。

【図７】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図
(側断面図)である。

【図８】実施例１の半導体発光装置の断面図である。

【図９】図８の半導体発光装置の概略図である。

【図１０】基板１の厚さＬが２００μｍである半導体発
光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ
(５個の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５
ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を
１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。

【図１１】基板の厚さＬが１５０μｍである半導体発光
装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ
(５個の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５
ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を
１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。

【図１２】基板の厚さＬが２５０μｍである半導体発光
装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ
(５個の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５
ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を
１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。

【図１３】基板の厚さＬが３００μｍである半導体発光
装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ
(５個の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５
ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を
１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。

【図１４】基板の厚さＬが３５０μｍである半導体発光
装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ
(５個の発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５
ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を
１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。

【図１５】図８，図９の半導体発光装置において、駆動
時に各発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅から発生する熱の放熱の様子を
示す図である。

【図１６】実施例２の半導体発光装置の平面図である。

【図１７】図１６に示す半導体発光装置において、駆動
電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ビット(５個の発光部Ｅ₁乃至
Ｅ₅)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビッ
ト(中央の発光部Ｅ₃))の光出力を１で規格化した各ビッ
トの光出力分布を示す図である。

【図１８】実施例３の半導体発光装置の側断面図であ
る。

【図１９】従来の一般的な半導体アレイ発光装置の構成
例を示す図である。

【図２０】図１９の半導体アレイ発光装置の全ドット１
〜５(発光部Ｅ₁乃至Ｅ₅)を同時に点灯駆動すると、発光
部Ｅ₁乃至Ｅ₅付近の基板の温度分布および光出力を示す
図である。

【図２１】従来の半導体発光装置の構成例を示す図であ
る。

【図２２】従来の半導体発光装置の構成例を示す図であ
る。

【図２３】従来の半導体発光装置の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１基板２基板表面３基板裏面４ａ基板の長手縁部４ｂ基板の短手縁部２０ヒートシンクＥ₁乃至Ｅ_n 発光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ
状に整列している半導体発光装置において、ｎ個の発光
部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ₁，Ｌ₂，
…，Ｌ_n-1のうち一番短い距離をＬ_kとしたときに、基板
上に整列している各発光部と各発光部が整列している面
とは反対側の基板面との間の距離Ｌ_Cが、Ｌ_C≦Ｌ_k／(２
×ｔａｎ３０゜)の条件を満たしていることを特徴とす
る半導体発光装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体発光装置におい
て、基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部ま
での距離が少なくともＬ_k／２であることを特徴とする
半導体発光装置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の半導体発
光装置において、基板の短手縁部から該短手縁部に最も
近い発光部までの距離が少なくともＬ_k／２であること
を特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】請求項２記載の半導体発光装置におい
て、基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部ま
での間が、基板の他の表面に対し０゜＜θ≦６０゜の角
度θの斜面として形成されていることを特徴とする半導
体発光装置。