WO2017183638A1 - 発光素子収納用部材、アレイ部材および発光装置 - Google Patents

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light emitting
light
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洋二 古久保
山元 泉太郎
征憲 岡本
克明 正木
西村 剛太
和也 柴田
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京セラ株式会社
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    • H01S5/4031Edge-emitting structures

Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting element housing member, an array member, and a light emitting device.
  • the light-emitting element housing member of the present disclosure is made of ceramics, and has a deep-bottom type space portion having at least one opening as an inside, and a base body on which the inner wall of the space portion becomes a light-emitting element mounting portion. It is what you have.
  • the light-emitting element housing member of the present disclosure has a mounting portion for mounting the light-emitting element, and the bottom portion base material having a rectangular shape when seen in a plan view, and the mounting portion is placed on the bottom base material. And a base member provided with a wall member provided so as to have at least one place as an opening, and the base member is integrally formed of ceramics.
  • the array member of the present disclosure is formed by connecting a plurality of the light emitting element housing members.
  • the light emitting device of the present disclosure includes a light emitting element on the mounting portion of the light emitting element housing member.
  • FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a light-emitting element housing member according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic view showing a structure in which a space portion penetrates between end faces as a modification of the light emitting element housing member of the first embodiment.
  • FIG. 1C is a schematic view showing a case where the base body has a truncated cone shape as a modification of the light emitting element housing member of the first embodiment.
  • FIG. 1D shows a modification of the light-emitting element housing member according to the first embodiment, in which the inner wall of the substrate forms an inclined surface, and the area of the opening on the opening side is larger than the area of the bottom located in the back. It is a schematic diagram shown.
  • FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a light-emitting element housing member according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic view showing a structure in which a space portion penetrates between end faces as a modification of the light emitting element housing member of
  • FIG. 1E is a schematic view showing a case where the frontage is wider than the back side due to a step near the opening as a modification of the light emitting element housing member of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a light emitting element housing member of the second embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view illustrating a light emitting element housing member according to a third embodiment. 3B is a plan view of FIG. 3A when viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 3A).
  • FIG. 4A is a schematic view showing the light emitting device of the first embodiment. 4B is a plan view of FIG. 4A when viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 4A).
  • FIG. 5A is a perspective view showing a light-emitting element housing member according to the fourth embodiment.
  • 5B is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating the light emitting device of the second embodiment. 6B is a plan view when FIG. 6A is viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 6A).
  • FIG. 7 is a perspective view showing a light emitting element housing member of the fifth embodiment.
  • FIG. 8A is a schematic diagram illustrating a light emitting device according to a third embodiment.
  • FIG. 8B is a plan view when FIG. 8A is viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 8A).
  • FIG. 8A is a schematic diagram illustrating a light emitting device according to a third embodiment.
  • FIG. 8B is a plan view when FIG. 8A is viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 8
  • FIG. 8C is a schematic view showing a light-emitting element housing member having a wall member that becomes thinner from the bottom base material side to the top surface side as a modification of the second to fourth embodiments.
  • FIG. 8D is a schematic diagram illustrating a light-emitting element housing member in which the mounting portion includes a first mounting portion for a laser diode and a second mounting portion for a photodiode.
  • FIG. 8E is a plan view showing the array member of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the light emitting element housing member of the first and second embodiments.
  • FIG. 10A is a schematic diagram (1) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the third embodiment.
  • FIG. 10B is a schematic diagram (2) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the third embodiment.
  • FIG. 10C is a schematic diagram (3) illustrating the method for manufacturing the light-emitting element housing member according to the third embodiment.
  • FIG. 10D is a schematic diagram (4) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the third embodiment.
  • FIG. 11A is a schematic diagram (1) illustrating a method for manufacturing the light emitting element housing member of the fourth embodiment.
  • FIG. 11B is a schematic diagram (2) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the fourth embodiment.
  • FIG. 11C is a schematic diagram (3) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the fourth embodiment.
  • FIG. 11A is a schematic diagram (1) illustrating a method for manufacturing the light emitting element housing member of the fourth embodiment.
  • FIG. 11B is a schematic diagram (2) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the fourth embodiment.
  • FIG. 11C is a schematic
  • FIG. 11D is a schematic diagram (4) illustrating the method for manufacturing the light emitting element housing member of the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view of the light-emitting element housing member according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13A is a plan view showing Example 1 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13B is a plan view showing Example 2 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13C is a plan view illustrating Example 3 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13D is a plan view illustrating Example 4 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13A is a plan view showing Example 1 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13B is a plan view showing Example 2 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13C is a plan view illustrating Example 3 regarding the
  • FIG. 13E is a plan view showing Example 5 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13F is a plan view illustrating Example 6 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13G is a plan view showing Example 7 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13H is a plan view illustrating Example 8 regarding the arrangement of positioning marks provided on the base according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view showing one manufacturing process of the light-emitting element housing member according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a plan view showing another manufacturing process of the light-emitting element housing member according to the sixth embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view showing another manufacturing process of the light-emitting element housing member according to the sixth embodiment.
  • FIG. 17 is a plan view showing another manufacturing process of the light-emitting element housing member according to the sixth embodiment.
  • FIG. 18A is a perspective view of a light-emitting element housing member according to the seventh embodiment.
  • FIG. 18B is an enlarged cross-sectional view of the light-emitting element housing member according to the seventh embodiment.
  • FIG. 19A is an enlarged cross-sectional view of a light-emitting element housing member according to Modification 1 of the seventh embodiment.
  • FIG. 19B is an enlarged cross-sectional view of a light-emitting element housing member according to Modification 2 of the seventh embodiment.
  • FIG. 19C is an enlarged cross-sectional view of a light-emitting element housing member according to Modification 3 of the seventh embodiment.
  • FIG. 19D is an enlarged cross-sectional view of a light-emitting element housing member according to Modification 4 of the seventh embodiment.
  • FIG. 19E is an enlarged cross-sectional view of a light-emitting element housing member according to Modification 5 of the seventh embodiment.
  • FIG. 19F is an enlarged cross-sectional view of a light-emitting element housing member according to Modification 6 of the seventh embodiment.
  • FIG. 19G is a perspective view of a light emitting element housing member according to Modification 7 of the seventh embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view showing another manufacturing process of the light-emitting element housing member according to the seventh embodiment.
  • FIG. 21A is a schematic plan view of a pattern sheet (1) used for manufacturing the light emitting element storage substrate of the fourth embodiment.
  • FIG. 21B is a schematic plan view of the pattern sheet (2) used for manufacturing the light emitting element storage substrate of the fourth embodiment.
  • FIG. 21C is a schematic plan view of a pattern sheet (3) used for manufacturing the light emitting element storage substrate of the fourth embodiment.
  • FIG. 21D is a schematic plan view of a pattern sheet (4) used for manufacturing the light emitting element storage substrate of the fourth embodiment.
  • FIG. 21E is a schematic plan view of a pattern sheet (5) used for manufacturing the light emitting element storage substrate of the fourth embodiment.
  • FIG. 21F is a schematic plan view of a laminate formed from a plurality of pattern sheets used for manufacturing the light emitting element storage substrate of the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram showing an evaluation apparatus for positioning accuracy of light emitting elements in the light emitting element housing members according to the sixth embodiment and the seventh embodiment.
  • FIG. 23 is a plan view showing a light emitting element positioning method in a conventional light emitting element housing member.
  • FIG. 24A is a schematic diagram showing an example of a conventional semiconductor laser device.
  • 24B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 24A.
  • FIG. 24A is a schematic view showing an example of a conventional semiconductor laser device
  • FIG. 24B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 24A.
  • the semiconductor laser device 50 shown in FIGS. 24A and 24B is generally called a can package type (TO-CAN).
  • reference numeral 50 denotes a semiconductor laser device
  • reference numeral 51 denotes a semiconductor laser
  • reference numeral 53 denotes a stem base
  • reference numeral 55 denotes a stem block
  • reference numeral 55a denotes a side surface of the stem block
  • reference numeral 57 denotes an insulating member
  • reference numeral 59 denotes a cap.
  • Reference numeral 61 denotes a glass plate (window)
  • reference numeral 63 denotes a lead pin.
  • a metal stem block 55 is also provided on a metal stem base 53, and the stem block 55 is made of a ceramic member having a high thermal conductivity. A structure in which an insulating member 57 is attached is employed.
  • the semiconductor laser 51 is arranged on the side surface 55 a on one side of the stem block 55, so that the semiconductor laser 51 is positioned at the center of the stem base 53.
  • an object of the present disclosure is to provide a light-emitting element housing member, an array member, and a light-emitting device that enable high heat dissipation and downsizing.
  • the light-emitting element housing member exemplified below is different from a flat plate shape in which a light-emitting element such as a semiconductor laser (also referred to as a laser diode) is bonded to one surface, in a space where the light-emitting element is provided inside. It covers the types to be placed. Therefore, the structures shown below are representative examples, and the present disclosure is not limited thereto.
  • FIG. 1A shows a light emitting element housing member A1 of the first embodiment whose outer shape is a cylindrical shape, but the outer shape is merely a basic shape of the cylindrical shape.
  • the shape of the surface may be a shape in which the outer shape is changed within a range that allows the deterioration of the characteristics.
  • the outer shape may be a rectangular parallelepiped shape or a polyhedral shape in which a plurality of planes having an arbitrary area are combined.
  • FIG. 1A shows a state where the light emitting element 9 is mounted so that the state where the light emitting element 9 is mounted can be easily understood.
  • reference numeral 9a is a light emitting surface.
  • the light-emitting element housing member A1 according to the first embodiment shown in FIG. 1A is obtained by forming the substrate 1 from ceramics. That is, the base 1 is composed of a sintered body of ceramic particles.
  • the substrate 1 has a deep space portion 7 having an opening 5 at least at one location inside, and the substrate 1 has an inner wall of the space portion 7 on which the light emitting element 9 is mounted. Yes.
  • the base body 1 has a shape in which the outer shape has two opposing end faces 3a and 3b and a side face 4 perpendicular to the end faces 3a and 3b. Further, the base 1 is provided with an opening 5 on one end surface 3 a thereof, and the opening 5 communicates with a space 7 provided inside the base 1.
  • the space portion 7 has a deep bottom shape.
  • the deep bottom type refers to those having a relationship of L2> L1 when the longest diameter L1 of the opening 5 and the distance L2 to the deepest portion of the space 7 are compared. The relationship of L2> L1 is similarly applied to the light-emitting element housing member A2 shown in FIG.
  • the base body 1 has a space portion 7 in which one end surface 3a of the two end surfaces 3a and 3b is the opening 5.
  • the space 7 extends in the direction from the one end face 3a where the opening 5 is provided to the other end face 3b.
  • the space portion 7 has a structure having a bottom portion 7a stopped inside the base 1, but the space portion 7 has an end face 3a, a structure of the light emitting element housing member A1a shown in FIG. 1B.
  • the structure which penetrated between 3b may be sufficient.
  • the space portion 7 has a structure penetrating between the end faces 3a and 3b, the light emitted from the light emitting element 9 can be emitted in both directions of the end face 3a and the end face 3b.
  • the installation surface 11 of the light emitting element 9 (hereinafter, the installation surface may be referred to as the mounting portion 11).
  • the structure in which the space portion 7 penetrates between the end faces 3a and 3b is similarly applied to the light-emitting element housing member A2 shown in FIG.
  • a conductor for supplying power to the light emitting element 9 is formed on the installation surface 11 (mounting part 11) of the light emitting element 9 in the space 7. This conductor is led out from the mounting portion 11 to the side surface 4 or the end surface 3b of the base body 1 through the inside of the base body 1, for example.
  • Various ceramics can be applied to the substrate 1, but aluminum nitride is preferable because it has a high thermal conductivity and a thermal expansion coefficient close to that of the light emitting element 9 (for example, a semiconductor laser). .
  • the metal materials in which tungsten (W), molybdenum (Mo) and their alloys, or a composite of copper and the like are combined from the viewpoint that simultaneous firing is possible when aluminum nitride is applied to the substrate 1 as the conductor. Either of these is suitable.
  • the conventional light emitting element housing member A1 shown in FIGS. 24A and 24B is used.
  • the semiconductor laser device 50 it is not necessary to provide an unnecessary space 65 on the side surface 55a side of the stem block 55 to which the semiconductor laser 51 is bonded. As a result, the semiconductor laser device can be miniaturized.
  • the light emitting element 9 is surrounded by being close to the base 1 except for the light emitting surface 9a side. Heat dissipation from other surfaces except 9a can be enhanced.
  • the space portion 7 is provided in the central portion C of the end surface 3a (3b) (the range of the cylinder B indicated by the broken line in FIG. 1A) when viewed from the direction perpendicular to the end surface 3a (or the end surface 3b). It is good to have.
  • the space portion 7 has a structure provided in the center portion C of the end surface 3a (3b), the distance is uniform in any direction from the space portion 7 to the side surface 4 of the base 1, so that the heat radiation balance is good.
  • the life of the substrate 1 can be extended.
  • the base 1 may have a shape in which the side surface 4 is uneven in terms of enhancing heat dissipation.
  • the space portion 7 provided in the base body 1 has a size such that the light emitting element 9 is in contact with the inner wall surface 7b of the base body 1 except for the light emitting surface 9a, or a little larger than this.
  • the size should be close to the wall surface 7b.
  • a method of fixing using a filler that also serves as a bonding material may be employed.
  • the thickness of the bonding material is preferably 50 ⁇ m or less because the thermal conductivity is not greatly reduced.
  • the base 1A2 is made of ceramics and is made of a sintered body of ceramic particles.
  • the substrate 1 A2 are those outer shape forms a roughly hexahedral shape, an end surface 3a A2, 3b A2 Again two opposed and perpendicular sides 4 A2 to the end surface 3a A2, 3b A2 It has the shape to have.
  • the substrate 1 A2 has an opening 5 A2 is provided on the end face 3a A2 one of its opening portion 5 A2 is communicated to the space portion 7 A2 provided inside the base body 1 A2 .
  • Space 7 A2 also in the substrate 1 A2 has a that extends from the end face 3a A2 on one side of the opening 5 A2 is provided in a direction facing the end face 3b A2 on the other side.
  • Space 7 A2 also has a structure having a bottom 7a A2 perching on the interior of the substrate 1 A2, space 7 A2 may be a structure that penetrates between end faces 3a A2, 3b A2. Also in this light emitting element housing member A2, the same effects as those of the above light emitting element housing member A1 can be obtained.
  • substrate 1 may comprise the shape of a truncated cone like the light emission element accommodation member A1b shown to FIG. 1C.
  • the stability when the light emitting element housing member A1b is allowed to stand still increases, and it becomes possible to reduce the fluctuation of the optical axis even during driving.
  • the base body 1 has an inner wall 7b that forms an inclined surface, and the area of the opening on the opening 5 side is larger than the area of the bottom 7a located in the back. It may be large.
  • the inner wall 7b of the space part 7 forms an inclined surface and the area of the opening on the opening part 5 side is larger than the area of the bottom part 7a located in the back, the light emitted from the light emitting element 9 is emitted. Since light can be emitted in a wide range, a light emitting device capable of covering a wide range can be obtained even if the number of light emitting elements 9 is small.
  • the structure where the area of the frontage on the side of the opening 5 is larger than the area of the bottom portion 7a located in the back is also applicable to the light emitting element housing member A2.
  • the base 1 may have a wider opening than the back side by a step 5a in the vicinity of the opening 5.
  • a step 5a in the case of a structure in which a step 5a is provided near the opening 5 of the base 1 and the frontage on the end surface 3a side is wider than the back side, a lens or the like can be fitted into the widened part. Therefore, problems such as damage to the lens are reduced as compared with the case where the lens is placed on the end surface 3a, and the reliability of the light emitting device can be improved.
  • a structure in which the step 5a is provided near the opening 5 of the base 1 and the opening on the end surface 3a side is wider than the back side can be similarly applied to the light emitting element housing member A2.
  • FIG. 4A is a schematic view showing the light emitting device B1 of the first embodiment
  • FIG. 4B is a plan view when FIG. 4A is viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 4A).
  • the light emitting device B1 of the first embodiment shown in FIGS. 4A and 4B is provided with a lid 28 on the light emitting element housing member A3 of the third embodiment shown in FIGS. 3A and 3B, and the light emitting element 9 inside. It is a perspective view which shows the state mounted.
  • symbol 9a is a light emission surface.
  • the base 21 is composed of a bottom base 22 having a rectangular shape when viewed in plan, and a wall member 23 disposed on the bottom base 22.
  • the wall member 23 has a configuration in which the mounting surface 25 is enclosed in a U-shape and is provided so as to have one opening 27 (a portion surrounded by a broken line in FIG. 3A).
  • a portion where the mounting surface 25 is raised from the bottom base material 22 in the thickness direction is referred to as a mounting portion 26.
  • the bottom base material 22, the wall member 23, and the mounting portion 26 are integrally formed of ceramics.
  • the light-emitting element 9 can be viewed from the bottom by disposing the lid 28 on the upper surface of the base 21. It will be in the state arrange
  • the light-emitting element housing member A3 of the third embodiment is also not formed on the side surface 55a side of the stem block 55 to which the semiconductor laser 51 is bonded, like the conventional semiconductor laser device 50 shown in FIGS. 24A and 24B. Since it is not necessary to provide the necessary space 65, the light emitting device B1 can be downsized.
  • the light-emitting element housing member A3 has a bottom base material 22, a wall member 23, and a mounting portion 26 that are integrally formed of ceramics, so that it is like the conventional semiconductor laser device 50 shown in FIGS. 24A and 24B.
  • the semiconductor laser 51 light emitting element 9
  • an insulating member 57 is disposed between the light emitting element 9 and the stem base 53 so as to keep them insulated. There is no need.
  • the insulating member 57 is also unnecessary. That is, in the case of the light emitting element housing member A3, it is only necessary to apply a bonding material between the light emitting element 9 and the ceramic mounting portion 26. Since the number of bonding materials that impair heat dissipation can be reduced, a light emitting device B1 that exhibits higher heat dissipation can be obtained.
  • the opening 27 is the tip of the light emitting element 9 extended in the longitudinal direction. Since the light-emitting element 9 is surrounded by the bottom base material 22 and the wall member 23 and the lid body 28 except for the light-emitting surface 9a, the light-emitting element 9 from other surfaces except the light-emitting surface 9a of the light-emitting element 9 Heat dissipation can be improved.
  • the mounting surface 25 of the light emitting element 9 is preferably provided in the central portion C of the space portion 24 (the range indicated by the dotted frame in FIG. 4B).
  • the mounting surface 25 is provided in the central portion C of the space portion 24, the distances from the space portion 24 to the outer surfaces of the bottom base material 22, the wall member 23, and the lid body 28 are the same in any direction. Because of the distance, the balance of heat dissipation is improved, and the temperature difference depending on the location of the light emitting element 9 is reduced. This makes it possible to perform stable light emission. Also in this case, the life of the light emitting device B1 including the light emitting element housing member A3 can be extended.
  • the central portion C of the space 24 where the mounting surface 25 is provided is the central position in the height direction of the wall member 23.
  • the end surface 26a on the opening 27 side of the mounting portion 26 is preferably perpendicular to the mounting surface 25. Furthermore, it is preferable that the mounting surface 25 and the end surface 26a are connected via a right-angled corner. When the angle formed by the mounting surface 25 and the end surface 26a is a right angle, it is easy to align the light emitting surface 9a of the light emitting element 9 with the end surface 26a of the mounting portion 26, and light emitted from the light emitting element 9 is emitted. Since it becomes difficult to reflect on the end surface 26a, the directivity and intensity
  • the light emitting element 9 is preferably in contact with the mounting surface 25 except for the light emitting surface 9a, but if the thickness is 50 ⁇ m or less, the bonding material is used. You may adhere
  • the cover 28 constituting the light emitting device B1 of the first embodiment ceramic (for example, aluminum nitride) or metal (for example, Kovar), or a composite member of ceramic and metal, from the viewpoint of high thermal conductivity. Is suitable. Also in this case, it is preferable that the light emitting element 9 is in contact with the lid body 28 except for the light emitting surface 9a in terms of enhancing the thermal conductivity.
  • the thickness of the filler is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of heat dissipation.
  • the bottom base material 22, the wall member 23, and the mounting portion 26 are integrally formed of ceramics as described above.
  • the conventional semiconductor laser device 50 shown in FIG. 24B includes a metal stem block 55 and a metal stem base 53.
  • the thermal expansion coefficients of the stem block 55 and the stem base 53 constituting the conventional semiconductor laser device 50 shown in FIG. 24B are 7 to 30 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the ceramic constituting the light emitting element housing member A3 of the third embodiment has a coefficient of thermal expansion of 4 to 6 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the bottom base material 22, the wall member 23, and the mounting portion 26 are integrally formed of ceramics having a low thermal expansion coefficient as compared with the conventional semiconductor laser device 50. Even if the bottom base material 22, the wall member 23, and the mounting portion 26 are subjected to a heat cycle of heat generation and cooling due to light emission of the light emitting element 9, variation in dimensions of the base material is reduced. Thereby, the fluctuation
  • the light emitting element housing member A3 of the third embodiment has a via conductor (not shown) that penetrates the mounting portion 26 in the thickness direction.
  • the direction penetrating the mounting portion 26 in the thickness direction is a direction parallel to the end surface 26 a of the opening 27.
  • the via conductor serves to supply power to the light emitting element 9 installed in the mounting portion 26.
  • the via conductor also has a function as a thermal via, the heat dissipation of the mounting portion 26 can be enhanced.
  • the via conductor is bent from the middle in the thickness direction of the mounting portion 26 and led out to the side opposite to the opening portion 27 of the wall member 23. good.
  • a heat dissipation member or the like is provided on the entire back surface side of the bottom base material 22. Since it can arrange
  • the mounting portion 26 only has a via conductor or a metal pad covering the via conductor. If the light-emitting element housing member A3 has a structure having via conductors, the conductor length of the bonding wire for electrical connection with the light-emitting element 9 can be shortened. As a result, the amount of metallic members having metallic luster such as bonding wires occupying the space 24 on the mounting portion 26 can be reduced.
  • the color tone of the bottom base material 22, the wall member 23, and the mounting portion 26 is preferably black.
  • the black color means that brown or amber is mixed. If the color tone of the bottom base member 22, the wall member 23 and the mounting portion 26 is black, diffuse reflection is further suppressed in combination with a small amount of metallic members having metallic luster such as bonding wires occupying the space on the mounting portion 26.
  • the light emitting element housing member A3 having high light emitting performance can be obtained.
  • the ratio of ceramics is preferably 3/4 or more in volume ratio with respect to the total volume.
  • FIG. 5A is a perspective view showing a light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 5A
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing the light emitting device B2 of the second embodiment
  • FIG. 6B is a plan view when FIG. 6A is viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 6A).
  • the light emitting device B2 of the second embodiment shown in FIGS. 6A and 6B is provided with a lid 28 (see FIG. 4A) on the light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment shown in FIGS. 5A and 5B.
  • It is a perspective view which shows the state which mounted the light emitting element 9 in. 6A and 6B, reference numeral 9a denotes a light emitting surface.
  • the difference between the light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment shown in FIGS. 5A and 5B and the light emitting element housing member A3 of the third embodiment shown in FIGS. 3A and 3B is the wall member close to the opening 27. That is, a bridging member 29 is provided between 23.
  • the bridging member 29 is preferably in a state of being integrally formed without a joint surface or the like because the mechanical strength can be increased with the wall member 23.
  • the heat dissipation can be increased by the increase in the surface area of the bridging member 29. it can. That is, by providing the bridging member 29 on the opening 27 side, even when the light emitting element 9 is driven and the light emitting element accommodating member A4 generates heat, the light emitting element accommodating member A3 of the third embodiment. In this case, since the bridging member 29 is simply installed in the space, the heat from the wall member 23 at the position facing the opening 27 is diffused to the bridging member 29 side. The heat dissipation from can be improved.
  • the base body 21 when the bridging member 29 is provided at a position sandwiching the wall member 23 on the opening 27 side, the base body 21 is subjected to a change in temperature of heating and cooling, and the opening is opened. Even when the wall member 23 on the side of the portion 27 is easily bent due to thermal expansion and contraction, the bending of this portion of the wall member 23 can be reduced. Thereby, even if the base 21 generates heat, it is possible to reduce the dimensional change, and it is possible to reduce the deviation or vibration of the light emitting element 9 in the light emitting direction.
  • the end surface 26a of the mounting portion 26 is positioned on the side surface 29a on the mounting surface 25 side of the bridging member 29 (on the surface of the side surface 29a). (The position where a perpendicular line is dropped along the bottom base material 22) or the inner side of this.
  • the distance D between the end surface 26a of the mounting portion 26 and the side surface 29a of the bridging member 29 depends on the size of the base 21, but is 2 mm or less based on the size of a specific example described later. Is good.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a light emitting element housing member A5 of the fifth embodiment.
  • FIG. 8A is a schematic view showing the light emitting device B3 of the third embodiment
  • FIG. 8B is a plan view of FIG. 8A when viewed from the opening side (the direction of the arrow shown in FIG. 8A).
  • the bridging member 29 in the light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment shown in FIGS. 5A and 5B is directed toward the bottom substrate 22 side. It has a convexly curved structure.
  • reference numeral 9a denotes a light emitting surface.
  • the bridging member 29 in the light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment is a wall member.
  • the bridging member 29 in the light emitting element housing member A5 of the fifth embodiment has a convex shape with the bridging member 29 facing the bottom substrate 22 as described above. It is a curved shape.
  • the bridging member 29 is integrally formed with the wall member 23 as in FIGS. 5A, 5 ⁇ / b> B, 6 ⁇ / b> A, and 6 ⁇ / b> B. Is good.
  • the bridging member 29 is convex toward the bottom base material 22 side. It becomes longer than the bridging member 29 shown in FIG. 5A, FIG. 5B, FIG. 6A and FIG. For this reason, since the surface area of the bridging member 29 itself is increased, the heat dissipation of the bridging member 29 can be enhanced. Further, since the bridging member 29 is convexly curved toward the bottom base material 22 as described above, the convexly curved vertex can be used as a guide for the optical axis of the light emitting element 9. .
  • the base member 21 is heated when the bridging member 29 has a structure curved convexly toward the bottom base material 22 side.
  • the wall member 23 is easily bent with the most curved portion of the bridging member 29 as a fulcrum.
  • produces in the light emitting element accommodation member A5 which included the bridge
  • the thermal stress generated when the lid body 28 (shown in FIG. 8A) is brazed to the light emitting element housing member A5 is alleviated. be able to.
  • the light emitting element housing member A5 can be prevented from cracking. That is, in the light emitting device B3 of the third embodiment, since the thermal stress when brazing the lid body 28 can be reduced, the brazing material used when brazing the lid body 28 to the light emitting element housing member A5 is reduced. The thickness can be reduced, the amount of brazing material used can be reduced, and the light emitting device B3 can be reduced in height.
  • the wall member 23 constituting the light emitting element housing members A3 to A5 may have a shape in which the thickness is reduced from the bottom base material 22 side to the top surface side.
  • the wall member 23 has such a shape, the wall member 23 is easily bent, and thus it is possible to prevent the wall member 23 from being damaged even when a load is applied to the wall member 23 in a brazing process or the like.
  • the surface of the wall member 23 on the mounting portion 26 side is inclined with respect to the surface of the mounting portion 26, while the opposite surface is substantially perpendicular to the bottom base material 22 (or the mounting portion 26). It may be.
  • the diameter is about 1 to 2 mm
  • the height is 1 to 2 mm
  • the length of one side is preferably 1 to 2 mm.
  • the area of the bottom base material 22 is 1 to 10 mm 2
  • the height from the bottom surface of the bottom base material 22 to the top surface of the wall member 23 is 0.2 to 1 mm
  • the thickness of the wall member 23 is Is preferably 0.05 to 1 mm.
  • the light emitting element housing members A3 to A5 shown in FIGS. 3A to 8B may be referred to as light emitting element housing substrates.
  • the deformation amount of the bridging member 29 in the light emitting element housing member A5 shown in FIG. 7 and the light emitting device B3 shown in FIGS. 8A and 8B is 10 to 10 from the straight state of the bridging member 29 to the bottom substrate 22 side. It is good that it is 200 ⁇ m.
  • a ceramic material having a high thermal conductivity is suitable, but the thermal expansion coefficient is close to that of a laser diode. Therefore, among various ceramic materials, an aluminum nitride-based material is more suitable.
  • a conductor for supplying power to the light emitting element 9 is usually formed on the bases 1 and 21, but this conductor may serve as a heat radiating member as it is.
  • the width of the conductor is reduced from 1/4 to 1/2 of the width of the light emitting element 9. It is also advantageous to provide a plurality of dummy conductors that are equivalent or that do not supply power near the mounting portions 11 and 26.
  • the element housing members A1 to A5 themselves can replace the stem block and the stem base, and can form a light emitting device capable of high heat dissipation and miniaturization.
  • the mounting surface 25 on which the laser diode to be the light emitting element 9 is mounted is a first mounting portion 25a. It is also possible to adopt a structure in which a mounting surface 25 for installing a photodiode adjacent to is provided as the second mounting portion 25b. In this case, the second mounting portion 25b for installing the photodiode may be provided on the rear side of the first mounting portion 25a opposite to the openings 5 and 27 of the light emitting element housing members A1 to A5. For example, as shown in FIG.
  • the second mounting portion 25b for installing the photodiode is arranged in parallel with the first mounting portion 25a for mounting the laser diode in the direction of the opening 27. Then, the light emitting surface 9a of the laser diode can be provided on the opposite side as well as the openings 5 and 27, and a highly versatile light emitting device can be obtained.
  • the light-emitting element housing members A1 to A5 have a structure in which the second opening is provided in the wall member 23 located on the opposite side of the openings 5 and 27.
  • FIG. 8E is a plan view showing the array member of the present embodiment.
  • An array member C1 shown in FIG. 8E is formed by connecting a plurality of light emitting element housing members A3 among the above light emitting element housing members.
  • the bases 1 and 21 are ceramic-integrated, and are not of a pin structure like the conventional semiconductor laser device 50 shown in FIGS. 24A and 24B.
  • the height and size can be reduced.
  • These light-emitting element housing members A1 to A5 can be made into multichips while maintaining the thicknesses of the bases 1 and 21, even if they are connected to each other.
  • a small light emitting device in which a plurality of light emitting elements 9 are integrated can be obtained.
  • the bases 1 and 21 of the connected light emitting element housing members A1 to A5 are sintered and integrated.
  • the in-plane thermal conductivity is higher and higher than those in which the bases 1 and 21 of the light-emitting element housing members A1 to A5 are connected to each other by a material other than the material constituting the bases 1 and 21 such as a bonding material.
  • An array-type light-emitting device with heat dissipation and high strength can be obtained.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the light-emitting element housing members A1 and A2 according to the first and second embodiments.
  • the lower mold 31a when producing the molded body used for the light emitting element housing member A1 of the first embodiment, as the lower mold 31a, an inner portion of the mold 31a is hollowed out in a cylindrical shape. Use.
  • a lower mold 31a when producing a molded body used for the light emitting element housing member A2 of the second embodiment, a lower mold 31a having an inner portion hollowed out in a hexahedral shape is used.
  • the upper mold 31b only needs to have a convex portion 31c that can form the desired opening 5 and space 7.
  • aluminum nitride is a main component, and a rare earth element oxide (for example, yttria (Y 2 O 3 ), calcia (CaO), erbia (Er 2 O 3 ), etc. ) Is prepared.
  • a rare earth element oxide for example, yttria (Y 2 O 3 ), calcia (CaO), erbia (Er 2 O 3 ), etc.
  • “having aluminum nitride as a main component” means that the bases 1 and 21 contain 80% by mass or more of aluminum nitride.
  • the aluminum nitride content in the substrates 1 and 21 is preferably 90% by mass or more in that the thermal conductivity of the substrates 1 and 21 can be 150 W / mK or more. Since the bases 1 and 21 are thus formed by firing using a ceramic material such as aluminum nitride, the bases 1 and 21 are constituted by a sintered body of ceramic particles.
  • a molded body 33 for the base 1 applied to the light emitting element housing members A1 and A2 of the first and second embodiments is produced.
  • the molded body 33 to be the light emitting element housing members A1 and A2 of the first and second embodiments, as shown in FIG.
  • a cylindrical or hexahedral shaped body 33 is produced by press molding using the shaped molds 31a and 31b.
  • a solid molded body is used as a method of forming the space portion 7 in the substrate 1, as described above.
  • a solid molded body is used as a method of forming a molded body using a mold having a predetermined shape. It is also possible to adopt a method of cutting after producing and firing.
  • FIGS. 10A to 10D are schematic views showing a method for manufacturing the light emitting element housing member A3 of the third embodiment.
  • a laminated molded body When producing a molded body for the light emitting element housing member A3 of the third embodiment (hereinafter referred to as a laminated molded body), as shown in FIGS. 10A to 10D, for example, it is processed into a predetermined shape in advance. It is preferable to use a method of laminating a plurality of green sheets.
  • a green sheet is prepared by adding a predetermined organic vehicle to the above-mentioned mixed powder, and a through-hole that becomes the space portion 24 is formed in the green sheet (pattern sheet in FIGS. 10A and 10B).
  • the green sheet with the through holes formed thereon and the green sheet without the through holes are laminated to produce the laminated molded body 35 shown in FIG. 10D.
  • FIG. 11A to 11D are schematic views showing a method for manufacturing the light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment.
  • the laminated molded body for the light emitting element housing member A4 of the fourth embodiment is manufactured, as shown in FIG. 11A, it is preferable to use a green sheet in which a through hole is hollowed out into a square shape.
  • the base 21 in which the bottom base member 22 and the wall member 23, and in some cases the bridging member 29 are integrated can be formed.
  • the molded body 33 or the laminated molded body 35 has power to the light emitting element 9 in or near the portions to be the mounting portions 11 and 26 of the light emitting element 9.
  • the conductor passes through the inside and outside of the molded body 33 and the laminated molded body 35 so as to communicate with the conductor serving as the electrode terminal formed on the outer surface of the molded body 33 and the laminated molded body 35.
  • the conductor is a via hole, an internal wiring pattern, a surface wiring pattern, a seal ring connection pattern, an electrode terminal, or the like.
  • the molded body 33 and the laminated molded body 35 thus produced are fired under predetermined firing conditions, whereby the substrates 1 and 21 that become the light emitting element housing members A1 to A5 of the present embodiment can be obtained. .
  • the firing conditions for producing the substrates 1 and 21 are preferably 1700 to 2000 ° C. in a reducing atmosphere when a mixed powder containing aluminum nitride as a main component is used as the mixed powder.
  • FIG. 12 is a perspective view of the light emitting element housing member A6 according to the sixth embodiment.
  • the light emitting element housing member A6 includes a base 101.
  • the base 101 is composed of a bottom base 102 that is rectangular in plan view, and a wall member 103 disposed on the bottom base 102, and is a space that allows light from the light emitting element 130 to pass through, as indicated by a broken line. Has a box-like structure.
  • a pedestal part 102a is formed on the bottom base material 102, and a mounting part 120 on which the light emitting element 130 is mounted is provided on the mounting surface 107 which is the upper surface of the pedestal part 102a.
  • the light emitting element 130 is disposed so that the light emitting surface 130 a provided on one end surface faces the opening 104 of the base 101. The light emitted from the light emitting surface 130 a of the light emitting element 130 is emitted outside through the internal space and the opening 104.
  • a positioning mark 121 for determining the mounting position of the light emitting element 130 is provided around the mounting portion 120 on the base 101 constituting the light emitting element housing member A6 according to the sixth embodiment. Then, by positioning the light emitting element 130 using the positioning mark 121, the light emitting element 130 can be positioned in the mounting portion 120 with higher accuracy.
  • the optical axes of the light emitted from the light emitting surface 130a can be easily aligned.
  • the positioning mark 121 may be a concave shape or a convex shape formed integrally with the base body 101.
  • a three-dimensional mark such as a concave shape or a convex shape as the positioning mark 121
  • the edge of the positioning mark 121 can be clearly detected when the positioning mark 121 is read from above with a CCD camera or the like. . That is, since the position of the positioning mark 121 can be detected with higher accuracy, the position of the light emitting element 130 determined based on the position can be determined with higher accuracy.
  • the positioning mark 121 integrally with the base 101 and using the same material, the positioning mark 121 can be easily formed by press working performed in the manufacturing process of the base 101 described later. Therefore, an increase in manufacturing cost of the base body 101 can be suppressed.
  • the three-dimensional shape of the positioning mark 121 at least one of a cylinder, a cone, a prism, and a pyramid is suitable because the position is easily recognized. Furthermore, it is preferable that the shape of the positioning mark 121 is a cylindrical shape because it is easy to specify the location even when a part of the shape becomes unclear.
  • the positioning mark 121 is not limited to the case where the positioning mark 121 is formed integrally with the base body 101, and may be constituted by a member different from the base body 101. Furthermore, the positioning mark 121 is not limited to a three-dimensional shape, and may be a planar shape. The planar-shaped positioning mark 121 can be formed by, for example, a printing method.
  • the substrate 101 is made of ceramics.
  • various ceramics can be applied to the substrate 101, but aluminum nitride (AlN) is included as a main component because it has a high thermal conductivity and a thermal expansion coefficient close to that of the light emitting element 130. It is desirable that
  • containing aluminum nitride as a main component means that the substrate 101 contains 80% by mass or more of aluminum nitride.
  • the thermal conductivity of the substrate 101 is lowered, which may cause a problem in heat dissipation that dissipates heat generated from the light emitting element 130 to the outside. .
  • the substrate 101 preferably contains 90% by mass or more of aluminum nitride.
  • the thermal conductivity of the substrate 101 can be set to 150 W / mK or more. Therefore, the light emitting element housing member A6 having excellent heat dissipation can be realized. it can.
  • the base 101 is composed of the bottom base material 102 and the wall member 103 as described above.
  • a pedestal portion 102a is provided on the upper portion of the bottom base member 102, and a wall member 103 is disposed so as to surround three sides of the pedestal portion 102a in a U shape in plan view. Further, the above-described opening 104 is provided so as to face the remaining one of the pedestal 102a.
  • the bottom surface 105 provided on the bottom base material 102 in contact with the opening 104 is substantially parallel to the mounting surface 107 of the pedestal portion 102 a described above and is provided at a position one step lower than the mounting surface 107.
  • the bottom surface 105 is provided between the lower portion of the opening 104 and the lower portion of the LD mounting end surface 106 that is the side surface of the pedestal portion 102a.
  • the LD mounting end surface 106 in contact with the bottom surface 105 is provided substantially parallel to the side surface of the base 101 where the opening 104 is provided.
  • the LD mounting end face 106 is used for positioning the light emitting element 130. Specifically, when the base 101 is viewed in plan, the light emitting element 130 is positioned so that the position of the light emitting surface 130a of the light emitting element 130 and the position of the LD mounting end surface 106 coincide.
  • a first connection terminal 108 and a second connection terminal 109 are provided on the mounting surface 107 which is the upper surface of the pedestal portion 102a.
  • the 1st connection terminal 108 is arrange
  • the first connection terminal 108 is electrically connected to a first electrode (not shown) provided on the lower surface of the light emitting element 130 using solder or the like.
  • the second connection terminal 109 is electrically connected to, for example, a second electrode (not shown) provided on the upper surface of the light emitting element 130 using a bonding wire (not shown).
  • the wall member 103 on the bottom base member 102 is provided with a cavity wall surface 110 and a wall portion upper surface 111.
  • the cavity wall surface 110 is the inner side surface of the wall member 103
  • the wall portion upper surface 111 is the upper surface of the wall member 103.
  • the base 101 is provided with an upper surface opening 112 on the upper surface side so as to be surrounded by the wall member 103.
  • the mounting portion 120, the positioning mark 121, and the like can be read by the CCD camera or the like through the upper surface opening 112. Further, the light emitting element 130 can be transported to the mounting portion 120 through the upper surface opening 112.
  • the size of the substrate 101 may be about 2 to 5 mm in width and length, and about 0.2 to 1 mm in height.
  • width is a dimension of one side that is a direction that is horizontal and substantially perpendicular to the optical axis direction of light
  • length is a dimension that is substantially parallel to the horizontal direction and the optical axis direction of light. It is a dimension of one side which is a direction (the following description is also the same).
  • 13A to 13H show an embodiment in which one positioning mark 121 is first provided around the mounting portion 120, and then an embodiment in which the number of positioning marks 121 is gradually increased is shown.
  • FIG. 13A shows an embodiment in which one positioning mark 121 is provided around the mounting portion 120.
  • the positioning method of the light emitting element 130 (see FIG. 12) in this embodiment is as follows.
  • the positions of the mounting portion 120, the positioning mark 121, and the LD mounting end face 106 are read from above the base 101 with a CCD camera or the like.
  • the position of the origin 122a in the mounting part 120 is specified.
  • the origin 122a is a point that is parallel to the LD mounting end face 106 and is on a straight line that passes through the positioning mark 121 and is located at a predetermined distance from the positioning mark 121.
  • the position of the positioning shaft 123 is specified.
  • the positioning shaft 123 is a straight line that is perpendicular to the LD mounting end face 106 and passes through the origin 122a.
  • the central axis extending in the direction in which the light emitted from the light emitting element 130 is emitted is aligned with the positioning shaft 123, and the position of the light emitting surface 130a (see FIG. 12) of the light emitting element 130 and the position of the LD mounting end face 106 are set.
  • the light emitting element 130 is mounted on the mounting portion 120 so as to match.
  • the light emitting element 130 can be positioned in the mounting portion 120 with high accuracy.
  • FIGS. 13B to 13E shows an embodiment in which two positioning marks 121 are provided around the mounting portion 120.
  • FIG. 13B shows an embodiment in which two positioning marks 121a and 121b are provided at positions where the mounting portion 120 is sandwiched.
  • two or more positioning marks 121 are distinguished, they are described as reference numerals 121a and 121b, for example.
  • the midpoint of the positioning marks 121a and 121b is the origin 122a.
  • the positioning shaft 123 is specified from the position of the origin 122a and the LD mounting end surface 106, and the light emitting element 130 (FIG. 12) is matched to the positions of the positioning shaft 123 and the LD mounting end surface 106. Is mounted on the mounting unit 120.
  • positioning marks 121a and 121b are provided at positions where the mounting portion 120 is sandwiched. That is, the mounting part 120 is arranged in the middle, and two positioning marks 121 are arranged on both sides of the mounting part 120. Thereby, the light emitting element 130 can be easily disposed at the center of the base 101.
  • the positioning marks 121a and 121b are provided at positions sandwiching the mounting portion 120, the origin 122a in the mounting portion 120 can be specified with high accuracy. Thereby, positioning of the light emitting element 130 can be performed with high accuracy.
  • FIG. 13B shows an embodiment in which the positioning marks 121a and 121b are arranged so as to sandwich the LD mounting end face 106 side of the mounting portion 120
  • the positioning marks 121a and 121b are not limited to such an arrangement.
  • the positioning marks 121a and 121b may be arranged so as to be spaced apart from the LD mounting end face 106 to some extent and sandwich the center portion of the mounting portion 120.
  • the positioning shaft 123 is specified from the position of the origin 122a and the LD mounting end face 106 with the midpoint of the positioning marks 121a and 121b as the origin 122a. Then, the light emitting element 130 (see FIG. 12) may be mounted on the mounting portion 120 in accordance with the positions of the positioning shaft 123 and the LD mounting end face 106.
  • the positioning marks 121a and 121b are disposed so as to sandwich the LD mounting end face 106 side of the mounting portion 120 (see FIG. 13B) or disposed so as to sandwich the central portion of the mounting portion 120 (see FIG. 13C). However, the mounting portion 120 may be disposed so as to sandwich the opposite side of the mounting portion 120 from the LD mounting end face 106.
  • the positioning marks 121a and 121b are arranged on the side where the light emitting element 130 emits light (that is, the light emitting surface 130a (see FIG. 12) side of the light emitting element 130).
  • the origin 122a which serves as a positioning reference, can be set at a position close to the light emitting surface 130a.
  • the position of the light emitting surface 130a which is an important element in positioning the light emitting element 130, can be determined with higher accuracy, so that the positioning of the light emitting element 130 can be performed with higher accuracy.
  • a positioning mark 121a is provided on one side of the mounting portion 120 and in the vicinity of the LD mounting end surface 106, and another positioning mark 121b is provided on the other side of the mounting portion 120 and the LD mounting end surface. This is an embodiment provided to be separated from 106.
  • a straight line that is parallel to the LD mounting end face 106 and passes through the positioning mark 121a and a straight line that is perpendicular to the LD mounting end face 106 and passes through the positioning mark 121b are specified, and the intersection of the two straight lines is determined. Let it be auxiliary point 122b.
  • the midpoint between the auxiliary point 122b and the positioning mark 121a is set as the origin 122a.
  • the positioning shaft 123 is specified from the position of the origin 122a and the LD mounting end face 106, and the light emitting element 130 (see FIG. 13) is aligned with the positions of the positioning shaft 123 and the LD mounting end face 106. 12) is mounted on the mounting portion 120.
  • the positioning shaft 123 is specified so as to be perpendicular to the detected LD mounting end surface 106, but the positioning shaft 123 is not necessarily perpendicular to the LD mounting end surface 106.
  • a straight line that is parallel to the straight line connecting the positioning marks 121a and 121b and passes through the origin 122a can be used as the positioning shaft 123.
  • the position of the origin 122a may be specified by the same method as in the embodiment shown in FIG. 13A based on the position of the positioning mark 121a.
  • the positioning marks 121a and 121b are arranged so that the straight line connecting the positioning marks 121a and 121b is parallel to one side of the rectangular substrate 101 in plan view. Also good. Thereby, the positioning shaft 123 can be made parallel to one side of the base 101. Therefore, the direction of light emitted from the mounted light emitting element 130 (see FIG. 12) can be easily specified based on the one side of the base 101.
  • FIGS. 13F and 13G an embodiment in which three positioning marks 121 are provided around the mounting portion 120 is shown in FIGS. 13F and 13G.
  • FIG. 13F is an embodiment in which positioning marks 121 a are provided on one side of the mounting portion 120 and positioning marks 121 b and 121 c are provided on the other side of the mounting portion 120.
  • the midpoint of the positioning marks 121a and 121b is the origin 122a.
  • a straight line passing through the origin 122a and parallel to the straight line connecting the positioning marks 121b and 121c is defined as the positioning shaft 123.
  • the light emitting element 130 is mounted on the mounting portion 120 in accordance with the positions of the positioning shaft 123 and the LD mounting end face 106.
  • the positioning marks 121b and 121c are formed by connecting the straight lines connecting the positioning marks 121b and 121c and the rectangular base body 101 in plan view. You may arrange
  • FIG. 13G shows that the positioning marks 121a and 121b are provided so as to sandwich the LD mounting end face 106 side of the mounting part 120, and the positioning mark 121c faces the end part of the mounting part 120 opposite to the LD mounting end face 106. It is the Example provided. In other words, the positioning mark 121c is disposed on the side opposite to the side from which the light emitting element 130 emits light when the light emitting element 130 is mounted (see FIG. 12).
  • the midpoint of the positioning marks 121a and 121b is the origin 122a
  • the straight line passing through the origin 122a and the positioning mark 121c is the positioning shaft 123.
  • the positioning axis 123 can be specified with high accuracy. . Therefore, the direction of light emitted from the mounted light emitting element 130 can be determined with high accuracy.
  • the positioning shaft 123 may be specified directly from the positioning mark 121c, not from the auxiliary point.
  • the positioning mark 121c may be disposed on the central axis of the light emitting element 130 in a state where the light emitting element 130 is mounted.
  • FIG. 13H shows an embodiment in which four positioning marks 121 are provided around the mounting portion 120 at the end of the embodiment.
  • the positioning marks 121a and 121b are arranged so as to sandwich the LD mounting end face 106 side of the mounting part 120, and the positioning marks 121c and 121d are arranged around the mounting part 120 on the opposite side to the LD mounting end face 106. This is an embodiment.
  • the midpoint of the positioning marks 121a and 121b is the origin 122a
  • the midpoint of the positioning marks 121c and 121d is the auxiliary point 122b.
  • a straight line passing through the origin 122 a and the auxiliary point 122 b is set as the positioning shaft 123.
  • the light emitting element 130 (see FIG. 12) is mounted on the mounting portion 120 in accordance with the positions of the positioning shaft 123 and the LD mounting end face 106.
  • one to four positioning marks 121 are provided around the mounting portion 120. Further, it is preferable that two to four positioning marks 121 are provided around the mounting portion 120. By providing two or more positioning marks 121 on the base body 101, the positioning accuracy of the light emitting element 130 is improved. On the other hand, when the positioning mark 121 is provided on the base 101 more than necessary, the cost of the base 101 is increased.
  • the arrangement of the positioning marks 121 is not limited to the embodiments shown in FIGS. 13A to 13H.
  • the two positioning marks 121 may be arranged so that the straight line connecting the two positioning marks 121 and the radiation direction of the light emitted from the light emitting element 130 are perpendicular to each other. Thereby, the direction of the light radiated
  • FIG. 12 the direction of the light radiated
  • all the positioning marks 121 are provided on the mounting surface 107, but the positioning marks 121 are not necessarily provided on the mounting surface 107.
  • the positioning mark 121 may be provided on the bottom surface 105 instead of the mounting surface 107.
  • the positioning mark 121 has a shape protruding or buried from the mounting surface 107. Thereby, the position of the mounting portion 120 and the position of the positioning mark 121 can be read simultaneously with the mounting surface 107 focused on the CCD camera or the like, so that the positioning of the light emitting element 130 can be performed in a shorter time. .
  • FIGS. 14 to 17 are plan views of each process as viewed from above (only (e) in FIG. 16 is below).
  • the base 101 is formed by performing predetermined processing on each of the three green sheets, then laminating the green sheets in a predetermined order, performing press processing, and finally firing the laminated molded body.
  • the manufacturing process of the upper green sheet 140 will be described with reference to FIG. 14, the manufacturing process of the intermediate green sheet 150 will be described with reference to FIG.
  • the manufacturing process 160 will be described with reference to FIG.
  • a manufacturing process at a stage where the green sheets 140, 150, 160 are combined will be described with reference to FIG.
  • a green sheet 140 processed in advance to a predetermined shape is prepared.
  • a conductor pattern 141 is printed on the edge of the upper surface of the green sheet 140 (see FIG. 14B).
  • the inside of the green sheet 140 is punched to form a rectangular opening 142 in plan view (see FIG. 14C).
  • a green sheet 150 processed in advance into a predetermined shape is prepared.
  • the inside of the green sheet 150 is punched in two places to form circular holes 151a and 151b in plan view (see FIG. 15B).
  • the hole 151a is filled with the via conductor 152a
  • the hole 151b is filled with the via conductor 152b (see FIG. 15C).
  • the conductor pattern 153a is printed on the upper surface of the green sheet 150 so as to be connected to the via conductor 152a
  • the conductor pattern 153b is printed so as to be connected to the via conductor 152b (see FIG. 15D).
  • a green sheet 160 processed in advance to a predetermined shape is prepared.
  • two insides of the green sheet 160 are punched out to form circular holes 161a and 161b in plan view (see FIG. 16B).
  • the holes 161a and 161b are formed at positions corresponding to the holes 151a and 151b of the green sheet 150, respectively.
  • the hole 161a is filled with the via conductor 162a, and the hole 161b is filled with the via conductor 162b (see FIG. 16C).
  • the conductor pattern 163a is printed on the upper surface of the green sheet 160 so as to be connected to the via conductor 162a, and the conductor pattern 163b is printed so as to be connected to the via conductor 162b (see FIG. 16D).
  • the conductor pattern 164a is printed on the lower surface of the green sheet 160 so as to be connected to the via conductor 162a, and the conductor pattern 164b is printed so as to be connected to the via conductor 162b (see FIG. 16E).
  • the green sheets 150 and 160 processed as described above are laminated so that the green sheet 150 is on the upper side and heated and pressed to form a partial laminate 170 (see FIG. 17A).
  • a press mold having a predetermined shape pressing is performed from above to below the partial laminated body 170 to protrude from the concave portion 171, the concave portion 172 having a bottom surface lower than the concave portion 171, and the bottom surface of the concave portion 171.
  • the convex part 173 to be formed is formed (see FIG. 17B).
  • the concave portion 171 is a portion corresponding to the mounting surface 107 (see FIG. 12) of the base 101
  • the concave portion 172 is a portion corresponding to the bottom surface 105 (see FIG. 12) of the base 101
  • the convex portion 173 is the base 101. This is a part corresponding to the positioning mark 121 (see FIG. 12).
  • the green sheet 140 processed as described above is laminated on the upper surface of the pressed partial laminated body 170 and heated under pressure to form the laminated body 180 (see FIG. 17C).
  • the laminated body 180 is cut
  • the laminated molded body 190 formed as shown in FIG. 17D is fired at a high temperature (about 1800 ° C.) to complete the substrate 101.
  • the conductor pattern 153a provided in the multilayer molded body 190 is a portion corresponding to the first connection terminal 108 (see FIG. 12) of the base 101, and the conductor pattern 153b is the second connection terminal 109 ( This is a part corresponding to FIG.
  • the conductor pattern 153a includes a via conductor 152a (see FIG. 15C), a conductor pattern 163a (see FIG. 16D), and a via conductor 162a (see FIG. c)), and is connected to a conductor pattern 164a (see FIG. 16E) provided on the lower surface.
  • the conductor pattern 164a becomes a first external terminal (not shown) of the base 101 that is electrically connected to the first connection terminal 108 after firing.
  • the conductor pattern 153b includes a via conductor 152b (see FIG. 15C), a conductor pattern 163b (see FIG. 16D), and a via conductor 162b (see FIG. c)) to the conductor pattern 164b (see FIG. 16E) provided on the lower surface.
  • the conductor pattern 164b becomes a second external terminal (not shown) of the base 101 that is electrically connected to the second connection terminal 109 after firing.
  • the green sheets 140, 150, and 160 described above are made of, for example, powder made of yttria (Y 2 O 3 ), calcia (CaO), erbia (Er 2 O 3 ), or the like, on the powder of aluminum nitride that is a main raw material.
  • the inorganic powder mixed as a sintering aid is used as a basic configuration.
  • an organic binder, a solvent, and a solvent are added to and mixed with the inorganic powder to form a slurry, and the green sheets 140, 150, 160 are formed by using a conventionally known doctor blade method or calendar roll method. Is done.
  • the conductor patterns 141, 153a, 153b, 163a, 163b, 164a, 164b and the via conductors 152a, 152b, 162a, 162b are made of, for example, tungsten, which is a main material, with aluminum nitride, an organic binder, a solvent, or the like. Formed with paste mixed as coagent.
  • the light-emitting element housing member A7 includes a base body 201 and a mounting portion 202.
  • the base 201 is composed of a bottom base material 201a that is rectangular in plan view and a wall member 201b that is disposed on the bottom base material 201a, and passes light emitted from the light emitting element 230 indicated by a broken line. It has a box-shaped structure with a space to be inside.
  • the mounting portion 202 is provided so as to have a step projecting upward from the bottom base material 201a of the base body 201.
  • the protruding surface protruding from the bottom base material 201 a is a mounting surface 207 for mounting the light emitting element 230, and the side surface of the protruding portion is the LD mounting end surface 206.
  • the light emitting element 230 is mounted such that a light emitting surface 230 a provided on one end surface is adjacent to the edge of the mounting surface 207 facing the opening 204 and the LD mounting end surface 206. The light emitted from the light emitting surface 230 a of the light emitting element 230 is emitted to the outside through the internal space and the opening 204.
  • the light emitting element housing member A7 has a chamfered portion 220 at the edge of the mounting surface 207 adjacent to the light emitting surface 230a.
  • the chamfered portion 220 removes a portion of the mounting surface 207 adjacent to the light emitting surface 230 a, so that it is possible to suppress the emitted light from being reflected by the mounting surface 207. . Therefore, the light emission efficiency of the light emitted from the light emitting element housing member A7 to the outside can be improved.
  • a place where the chamfered portion 220 is provided is an edge where the mounting surface 207 and the LD mounting end surface 206 facing the opening 204 intersect.
  • the chamfered portion 220 even if the light emitting surface 230a is aligned with respect to the LD mounting end surface 206 (for example, alignment is performed so that the LD mounting end surface 206 and the light emitting surface 230a are flush with each other). The reflection of light on the mounting surface 207 can be suppressed. Therefore, since the alignment of the light emitting surface 230a can be performed with reference to the LD mounting end surface 206, the alignment accuracy of the light emitting element 230 can be improved, and the optical axis accuracy of the light emitted to the outside can be improved. .
  • Both the base 201 and the mounting portion 202 are made of ceramic.
  • various ceramics can be applied to the base 201 and the mounting portion 202, but aluminum nitride (AlN) is used because it has a high thermal conductivity and a thermal expansion coefficient close to that of the light emitting element 230. It is desirable to include as a main component.
  • the heat conductivity of the base body 201 and the mounting part 202 is lowered. May cause problems.
  • the base 201 and the mounting portion 202 preferably contain 90% by mass or more of aluminum nitride.
  • the thermal conductivity of the base 201 and the mounting portion 202 can be set to 150 W / mK or more. Therefore, the light-emitting element housing member A7 having excellent heat dissipation is obtained. Can be realized.
  • the base body 201 and the mounting portion 202 are integrally formed of ceramic.
  • a bonding material for joining the base body 201 and the mounting portion 202 becomes unnecessary.
  • the light-emitting element housing member A7 can be formed without providing an interface between the base body 201 and the mounting portion 202 that is made of different materials and generates a large thermal resistance.
  • the thermal resistance between the base 201 and the mounting portion 202 can be reduced, and heat can be efficiently transferred from the mounting portion 202 to the base 201, thereby realizing the light emitting element housing member A7 with high heat dissipation. can do.
  • the mounting portion 202 is not limited to being formed integrally with the base body 201, and may be configured by a member different from the base body 201.
  • the base 201 is composed of the bottom base material 201a and the wall member 201b as described above.
  • the mounting part 202 is provided in the upper part of the flat bottom base material 201a, and the wall member 201b is arrange
  • the bottom surface 205 provided on the bottom base material 201 a in contact with the opening 204 is substantially parallel to the mounting surface 207 of the mounting unit 202 described above, and is provided at a position one step lower than the mounting surface 207.
  • the bottom surface 205 is provided between the lower portion of the opening 204 and the lower portion of the LD mounting end surface 206 that is the side surface of the mounting portion 202.
  • the LD mounting end face 206 in contact with the bottom face 205 is provided substantially parallel to the side face of the light emitting element housing member A7 in which the opening 204 is provided. Further, the LD mounting end face 206 can be used for positioning the light emitting element 230 as described above.
  • a conductive layer 208 and a conductive layer 209 are provided on the mounting surface 207 which is the upper surface of the mounting portion 202.
  • the conductive layer 208 is electrically connected to the first electrode (not shown) provided on the lower surface of the light emitting element 230 using solder or the like.
  • the conductive layer 209 is electrically connected to, for example, a second electrode (not shown) provided on the upper surface of the light emitting element 230 using a bonding wire (not shown).
  • the conductive layers 208 and 209 function as connection terminals that are electrically connected to the first electrode and the second electrode of the light-emitting element 230.
  • the conductive layer 208 may be formed of at least one of a metallized layer and a plating layer.
  • the conductive layer 208 is formed of at least one of a metallized layer and a plating layer, bonding to the light emitting element 230 by solder or the like can be more reliably performed.
  • the conductive layer 209 is also preferably formed of at least one of a metallized layer and a plating layer. Thereby, since the conductive layer 208 and the conductive layer 209 can be formed at the same time in the same process, the light-emitting element housing member A7 with low manufacturing cost can be realized.
  • a chamfered portion 220 is provided between the mounting surface 207 and the LD mounting end surface 206.
  • the entire side located between the mounting surface 207 and the LD mounting end surface 206 is chamfered in a planar shape.
  • 18A and 18B show an example in which the chamfered portion 220 is provided in a planar shape over the entire side, the chamfered portion 220 is not limited to such a configuration. Other configuration examples such as the chamfered portion 220 will be described later.
  • the conductive layer 208 may be provided at least at the boundary between the mounting surface 207 and the chamfered portion 220.
  • the light emitting element 230 can be mounted as close to the opening 204 as possible. Accordingly, the light emitted from the light emitting element 230 is emitted to the outside without hitting the base wall 201 or the inner wall of the mounting portion 202, and thus the light emitting element housing member A7 having high luminous efficiency of the light emitted to the outside. Can be realized.
  • the conductive layer 208 is provided only on the mounting surface 207 and is not provided on the chamfered portion 220.
  • the wall member 201b on the bottom base member 201a is provided with a cavity wall surface 210 and a wall portion upper surface 211.
  • the cavity wall surface 210 is the inner side surface of the wall member 201b
  • the wall portion upper surface 211 is the upper surface of the wall member 201b.
  • the light emitting element housing member A7 is provided with an upper surface opening 212 on the upper surface side so as to be surrounded by the wall member 201b.
  • the light emitting element 230 can be transferred to the mounting surface 207 through the upper surface opening 212.
  • the light-emitting element housing member A7 may have a width and length of about 2 to 5 mm and a height of about 0.2 to 1 mm.
  • FIGS. 19A to 19G are cross-sectional views corresponding to FIG. 18B described above, and FIG. 19G is a perspective view corresponding to FIG. 18A described above.
  • FIG. 19A is an enlarged cross-sectional view of the light-emitting element housing member A8 according to the first modification.
  • the shape of the chamfered portion 220 is not a flat surface but a curved surface.
  • a so-called R process is performed on the edge of the mounting surface 207 adjacent to the light emitting surface 230a of the light emitting element 230.
  • the corner of the mounting portion 202 is made smaller by making the chamfered portion 220 curved in the light emitting element housing member A8. Therefore, by forming the chamfered portion 220 into a curved surface, the light emitting element housing member A8 having high heat dissipation can be realized.
  • 19B is different from the above-described light emitting element housing member A8 in that the conductive layer 208 is provided from the mounting surface 207 to the chamfered portion 220.
  • the conductive layer 208 When the conductive layer 208 is configured as described above, when both the metallized layer and the plated layer are used as the conductive layer 208, the plated layer can be formed with a uniform thickness. This is because if the electroplating is performed on the metallized layer formed on the curved chamfered portion 220, it is possible to avoid local electric field concentration that is likely to occur at the corners. Thereby, since the flatness of the mounting surface 207 can be improved, the light emitting element 230 can be mounted on the mounting surface 207 without being inclined. Therefore, deviation of the optical axis of light emitted from the light emitting element 230 to the outside can be suppressed.
  • the conductive layer 208 provided from the mounting surface 207 to the chamfered portion 220 has the same thickness from the mounting surface 207 to the chamfered portion 220. It is different from the member A9.
  • a meniscus can be formed between the light-emitting element 230 and the conductive layer 208 when the light-emitting element 230 is bonded to the conductive layer 208. Therefore, the mounting reliability of the light emitting element 230 can be improved.
  • “same thickness” means that the difference in thickness is within 0.01 ⁇ m.
  • the conductive layer 208 provided from the mounting surface 207 to the chamfered portion 220 is gradually thinner from the mounting surface 207 toward the chamfered portion 220 as described above. It is different from the light emitting element housing member A10.
  • the conductive layer 208 By forming the conductive layer 208 in this way, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the conductive layer 208 on the chamfered portion 220 side. This is because the difference in thermal expansion coefficient between the metal conductive layer 208 and the ceramic mounting portion 202 is large, so that when the conductive layer 208 is thick, the mounting portion at the end of the conductive layer 208 on the chamfered portion 220 side during thermal cycling. This is because cracks may occur on the 202 side, but by reducing the thickness of the conductive layer 208 on the chamfered portion 220 where cracks are likely to occur, the difference in thermal expansion coefficient is reduced.
  • the conductive layer 208 is not necessarily provided on the mounting surface 207.
  • the conductive layer 208 (see FIG. 18A) is not provided on the mounting surface 207 of the mounting part 202, and the light emitting element 230 is directly attached to the mounting part 202. May be installed.
  • the light emitted from the light emitting surface 230a of the light emitting element 230 is provided by providing the planar chamfered portion 220 (FIG. 19E) or the curved chamfered portion 220 (FIG. 19F) at the edge of the mounting surface 207. Reflection on the mounting surface 207 can be suppressed. Therefore, the light emission efficiency of light emitted to the outside can be improved. Furthermore, in the light-emitting element housing member A13 shown in FIG. 19F, the heat dissipation can be improved by forming the chamfered portion 220 into a curved surface.
  • the light emitting element housing members A12 and A13 it is not necessary to use a conductive bonding material such as solder for bonding the mounting surface 207 and the light emitting element 230, and an insulating adhesive or the like may be used.
  • the chamfered portion 220 is provided on the entire side located between the mounting surface 207 and the LD mounting end surface 206 so far, but in the seventh embodiment, the chamfered portion 220 is not necessarily provided on the entire side. Need not be provided.
  • the chamfered portion 220 may be formed only in a region where the light emitting element 230 and the edge of the mounting surface 207 are adjacent to each other. Also in this case, since the chamfered portion 220 is provided in the vicinity of the light emitting surface 230a, the light emission efficiency of the light emitted to the outside can be improved. Further, since the corner portion 221 formed at the side end of the chamfered portion 220 is used as a positioning mark for the light emitting element 230, the alignment accuracy of the light emitting element 230 can be improved. Accuracy can be improved.
  • the shape and arrangement of the chamfered portion 220 and the conductive layer 208 are not limited to the above-described embodiments.
  • the chamfered portion 220 is not limited to a planar shape or a curved surface shape, and may be a polyhedral shape, for example. As long as the light emitted from the light emitting surface 230a is chamfered so as not to be reflected, the chamfered portion 220 may have any shape.
  • FIG. 20 is a plan view of each process as viewed from above.
  • the light-emitting element housing member A7 is formed by performing predetermined processing on each of the three green sheets, then laminating the green sheets in a predetermined order, performing press processing, and finally firing the laminated molded body. Is done.
  • the manufacturing processes of the green sheets 140, 150, 160 are the same as the manufacturing processes in the sixth embodiment shown in FIGS. Therefore, the description is omitted.
  • the green sheets 150 and 160 processed as shown in FIGS. 14 to 16 are laminated so that the green sheets 150 are on the upper side and heated and pressed to form a partial laminate 170 (FIG. 20). (See (a)).
  • pressing is performed from above to below the partial laminate 170 to form a recess 171, a recess 172 having a bottom surface lower than the recess 171, and an edge of the bottom surface of the recess 171.
  • An inclined portion 174 that is inclined from the portion toward the concave portion 172 is formed (see FIG. 20B).
  • the concave portion 171 is a portion corresponding to the mounting surface 207 (see FIG. 18A) of the light emitting element housing member A7
  • the concave portion 172 is a portion corresponding to the bottom surface 205 (see FIG. 18A) of the light emitting element housing member A7.
  • the inclined portion 174 is a portion corresponding to the chamfered portion 220 (see FIG. 18A) of the light emitting element housing member A7, and the shape of the chamfered portion 220 can be appropriately changed by changing the shape of the press mold. it can.
  • the green sheet 140 processed as described above is stacked on the upper surface of the pressed partial stacked body 170 and heated under pressure to form the stacked body 180 (see FIG. 20C).
  • the laminated body 180 is cut
  • the laminated molded body 190 formed as shown in FIG. 20 (d) is fired at a high temperature (about 1800 ° C.) to complete the light emitting element housing member A7.
  • a light-emitting element housing substrate having a basic structure as the base for the light-emitting element housing member A4 of the fourth embodiment shown in FIGS. 5A and 5B is specifically manufactured, and then the light emission of the fourth embodiment is performed.
  • the light emitting device shown in FIGS. 6A and 6B was manufactured by applying the element housing substrate.
  • a mixed powder for forming a green sheet a mixed powder was prepared by mixing 5% by mass of Y 2 O 3 powder and 1% by mass of CaO powder with respect to 94% by mass of aluminum nitride powder.
  • a via hole conductor or a through hole to be a space portion was formed at a predetermined location later using an NC punch.
  • FIGS. 21A to 21E show pattern sheets that are sequentially laminated from the lower layer side to the upper layer side of the laminated molded body.
  • reference numeral 40 denotes a green sheet
  • reference numeral 41 denotes a conductor (via hole conductor)
  • reference numeral 42 denotes a conductor (internal wiring pattern)
  • reference numeral 43 denotes a conductor (surface wiring pattern).
  • reference numeral 44 is a conductor (seal ring connection pattern)
  • reference numeral 45 is a conductor (electrode terminal)
  • reference numeral 46 is a portion serving as a through hole.
  • FIG. 21E is a through hole for forming a space portion in the substrate.
  • FIG. 21F is a plan view of a laminate formed by laminating the pattern sheets of FIGS. 21A to 21E as viewed from the pattern sheet side shown in FIG. 21E.
  • 21A to 21E show only a pattern sheet for producing one laminated molded body. However, after a plurality of pattern sheets each having a plurality of pattern sheets arranged vertically and horizontally are prepared and laminated, Even if a method of cutting into individual pieces is employed, a laminated molded body having a similar structure can be produced.
  • the produced laminated molded body was baked for 2 hours in a reducing atmosphere under the condition that the maximum temperature was 1800 ° C.
  • the shape after firing was 2.5 mm wide ⁇ 4.2 mm long ⁇ 1.08 mm thick.
  • the fired light emitting element storage substrate was diced along the cutting line c shown in FIG. 21F to form 1.4 mm ⁇ 0.43 mm openings on the end face of the substrate. Further, the punched portion formed in the pattern sheet of FIG. 21E was connected to the opening, and a space (area when viewed in plan: 1.8 mm ⁇ 1.8 mm) could be formed in the base together with the opening. .
  • a Ni plating film having a thickness of about 5 ⁇ m was formed on the exposed conductor for sealing ring connection formed on the upper surface of the light emitting element storage substrate after firing.
  • a Kovar seal ring (thickness: 0.1 mm) was joined to the Ni plating film via Ag—Cu solder.
  • a glass plate was adhered with a low melting point glass paste around the opening (opening area: 1.4 mm ⁇ 0.43 mm) on the end face of the substrate to close the opening.
  • a glass plate having an antireflection coating layer was used.
  • a light-emitting element is bonded to the mounting portion of the obtained light-emitting element storage substrate using Au—Sn solder, and then a Kovar lid is bonded to the seal ring using a seam weld method.
  • a device was made.
  • As the light emitting element a 1.5 kW class laser diode having the same size as that used in the can package type of ⁇ 9 mm (length 10 mm) was applied. Further, a sample in which a sintered body made of aluminum nitride made of the same material as that of the base was applied to the lid was produced in the same manner.
  • the size of the light-emitting element storage substrate (in this case, the outer size) was 2.5 mm ⁇ 4.2 mm ⁇ 1.33 mm (volume: 13.97 mm 3 ).
  • the apparent area when viewed in plan is 83.5% and the apparent volume is 97.8% compared to the can package type volume (635 mm 3 ). It was possible to make it smaller.
  • the light-emitting device produced in this way was combined with a heat sink member similar to that of the can package type, thereby obtaining a light-emitting device having a fluctuation range of emission intensity within 3% over a long period of time.
  • a light-emitting element housing member A6 according to the sixth embodiment having a basic structure of the base body 101 shown in FIGS. 12 and 13A to 13H is specifically manufactured, and then the light-emitting element housing member A6 is manufactured.
  • a light emitting device to which was applied was manufactured.
  • a mixed powder for forming a green sheet a mixed powder was prepared by mixing 5% by mass of yttria powder and 1% by mass of calcia powder with respect to 94% by mass of aluminum nitride powder.
  • a slurry is prepared by adding 20 parts by mass of an acrylic binder and 50 parts by mass of toluene as an organic binder to 100 parts by mass of the mixed powder (solid content), and then using a doctor blade method.
  • a green sheet having an average thickness of 500 ⁇ m was prepared.
  • conductor paste in which 20 parts by mass of aluminum nitride powder, 8 parts by mass of an acrylic binder, and terpineol were appropriately added to 100 parts by mass of tungsten powder was used. .
  • a laminated molded body 190 (see FIG. 17D) was manufactured by the manufacturing method shown in FIGS.
  • the produced laminated molded body 190 was baked for 2 hours in a reducing atmosphere under the condition that the maximum temperature was 1800 ° C. to produce the substrate 101.
  • the size of the produced base 101 was 2.5 mm in width, 4.2 mm in length, and 1.08 mm in height in the shape after firing.
  • Ni plating film having a thickness of about 5 ⁇ m is formed on the conductor pattern 141 (see FIG. 17D) formed on the wall portion upper surface 111 of the base 101 (see FIG. 12).
  • a Kovar seal ring (thickness 0.1 mm) was joined via Ag-Cu solder.
  • a glass plate (width 1.7 mm ⁇ height 0.8 mm) is bonded to the periphery of the opening 104 (see FIG. 12) (width 1.4 mm ⁇ height 0.43 mm) of the base 101 with a low melting point glass paste.
  • the opening 104 was closed.
  • a glass plate having an antireflection coating layer was used.
  • the light emitting element 130 was mounted on the mounting portion 120 of the base 101 to obtain a light emitting element housing member A6.
  • a semiconductor laser element (width 0.3 mm ⁇ length 1.2 mm ⁇ height 0.15 mm) having an oscillation wavelength of 462 nm is used as the light emitting element 130, and Au— is used for bonding the light emitting element 130 to the mounting portion 120. Sn solder was used.
  • the positioning accuracy of the light emitting element 130 (see FIG. 12) inside the light emitting element housing member A6 was evaluated. Specifically, the light emitting element housing member A6 was mounted on the printed wiring board 300, and the positioning accuracy was evaluated based on the radiated light 302 radiated to the plane 301 50 mm away from the light source.
  • the printed wiring board 300 used for the evaluation has a width of 10 mm, a length of 10 mm, and a height of 3 mm, and the flatness of the mounting surface on which the light emitting element housing member A6 is mounted is 5 ⁇ m or less.
  • the perpendicularity was 90 ⁇ 0.3 ° or less. Table 1 shows the evaluation results of positioning accuracy in each structure.
  • the light-emitting element housing member A6 according to the sixth embodiment is It can be seen that the positioning accuracy of the light emitting element 130 is excellent.
  • the positioning accuracy of the light emitting element 130 is further improved by providing two or more positioning marks 121. It turns out that it improves.
  • the light emitting element 130 is provided by providing the stereoscopic positioning mark 121. It can be seen that the positioning accuracy is further improved.
  • a cover made of Kovar is joined to the above-described seal ring by using the seam weld method on the light-emitting element housing member A6 for which the positioning accuracy of the light-emitting element 130 has been evaluated.
  • a light emitting device was manufactured.
  • the light emitting device thus fabricated had an area of the light emitting element housing member A6 in a plan view of 10.5 mm 2 and a volume of 13.97 mm 3 . This value was significantly smaller than that of a conventional TO-CAN package (area 63.6 mm 2 and volume 635 mm 3 in plan view) on which the light emitting element 130 having the same specifications was mounted. That is, the light emitting device according to the sixth embodiment can be significantly downsized as compared with the conventional package.
  • an intersection point between the LD mounting end surface 106 and the cavity wall surface 110a is defined as an auxiliary point 122b
  • an intersection point between the LD mounting end surface 106 and the cavity wall surface 110b is defined as an auxiliary point 122c
  • a midpoint between the auxiliary points 122b and 122c is defined as an origin 122a.
  • Example of the seventh embodiment Subsequently, the light emitting element housing member A7 and the like according to the seventh embodiment were specifically produced, and then a light emitting device to which the light emitting element housing member A7 and the like were applied was produced.
  • a mixed powder for forming a green sheet a mixed powder was prepared by mixing 5% by mass of yttria powder and 1% by mass of calcia powder with respect to 94% by mass of aluminum nitride powder.
  • a slurry is prepared by adding 20 parts by mass of an acrylic binder and 50 parts by mass of toluene as an organic binder to 100 parts by mass of the mixed powder (solid content), and then using a doctor blade method.
  • a green sheet having an average thickness of 500 ⁇ m was prepared.
  • a conductor paste in which 20 parts by mass of aluminum nitride powder, 8 parts by mass of an acrylic binder, and terpineol were appropriately added to 100 parts by mass of tungsten powder was used. .
  • a conductor paste obtained by adding 0.5% by mass of a thixotropic agent to this conductor paste and a conductor paste obtained by adding 1.0% by mass of a thixotropic agent to this conductor paste were also used.
  • a laminated molded body 190 (see FIG. 20 (d)) was manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 14 to 16 and FIG.
  • the produced laminated molded body 190 was baked for 2 hours in a reducing atmosphere under the condition that the maximum temperature was 1800 ° C., thereby producing a light emitting element housing member A7 and the like.
  • the size of the produced light-emitting element housing member A7 and the like was 2.5 mm in width, 4.2 mm in length, and 1.08 mm in height in a shape after firing.
  • a Ni plating film is formed with a thickness of about 5 ⁇ m on the conductor pattern 141 (see FIG. 20D) formed on the wall upper surface 211 (see FIG. 18A) of the light emitting element housing member A7 and the like.
  • a Kovar seal ring (thickness: 0.1 mm) was joined to the Ni plating film at 800 ° C. via Ag—Cu solder.
  • a glass plate (width 1.7 mm ⁇ height 0) is formed around the opening 204 (see FIG. 18A) (width 1.4 mm ⁇ height 0.43 mm) such as the light-emitting element housing member A7 with a low melting point glass paste. .8 mm) was adhered at 430 ° C. to close the opening 204.
  • a glass plate having an antireflection coating layer was used.
  • the light emitting element 230 was mounted on the mounting surface 207 such as the light emitting element housing member A7.
  • a semiconductor laser element (width 0.3 mm ⁇ length 1.2 mm ⁇ height 0.15 mm) having an oscillation wavelength of 462 nm is used as the light emitting element 230, and Au— is used for bonding the light emitting element 230 to the mounting surface 207. Sn solder was used.
  • the luminance of light emitted from the light emitting element housing member A7 or the like was evaluated using a luminance meter in a dark room.
  • the value of the evaluation result was a relative value when the luminance measured with a sample to which a conventional light-emitting element housing member without the chamfered portion 220 was applied was 1.0.
  • the amount of heat generated when the light emitting element 230 reaches 80 ° C. was obtained by simulation analysis.
  • a model in which a heat dissipation member was joined to the light emitting element housing member A7 and the like was used.
  • the joined heat dissipation member was set to a size (width 2 mm ⁇ length 3 mm ⁇ thickness 2 mm) to be attached to the entire back surface of the light-emitting element housing member A7 or the like.
  • the accuracy of the optical axis which is the third characteristic evaluation, was evaluated using an evaluation apparatus as shown in FIG. Since the details of the evaluation method are the same as those of the sixth embodiment described above, the details are omitted.
  • the light emitting element housing member A7 according to the seventh embodiment has improved luminous efficiency. I understand.
  • the heat dissipation is improved by making the chamfered portion 220 into a curved shape.
  • the accuracy of the optical axis is improved by making the chamfered portion 220 a curved shape. Recognize.
  • the sample 16 is configured such that the thickness of the metallized layer is substantially equal between the center portion and the edge portion (see Table 2). That is, since the sample 16 has a structure in which a meniscus can be formed between the light emitting element 230 and the conductive layer 208 as shown in FIG. 19C, the reliability is improved.
  • the sample 17 is configured such that the thickness of the metallized layer is reduced on the edge side (that is, the chamfered portion 220 side) by adding more thixotropic agent (see Table 2). That is, since the sample 17 has a structure that relaxes the difference in thermal expansion coefficient between the mounting portion 202 and the conductive layer 208 as shown in FIG. 19D, the reliability is improved.
  • the light emitting device thus manufactured had an area of 10.5 mm 2 and a volume of 13.97 mm 3 in plan view of the light emitting element housing member A7 and the like. This value was significantly smaller than that of a conventional TO-CAN package (area 63.6 mm 2 in plan view, volume 635 mm 3 ) on which the light emitting element 230 having the same specifications was mounted. That is, the light emitting device according to the seventh embodiment can be significantly reduced in size as compared with the conventional package.
  • this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and various changes are possible unless it deviates from the meaning.
  • the case where a semiconductor laser is used as the light emitting element has been described, but the light emitting element is not limited to the semiconductor laser.
  • the light-emitting element housing member A1 (A1a to A1d) according to the embodiment is made of ceramics, and has the deep space portion 7 having at least one opening 5 therein.
  • the inner wall (inner wall surface 7 b) of the space portion 7 has a base 1 that becomes the mounting portion 11 of the light emitting element 9. Thereby, high heat dissipation and downsizing are possible.
  • the base 1 has two opposing end surfaces 3a, 3b and a side surface 4 perpendicular to the end surfaces 3a, 3b. is there. Thereby, high heat dissipation and downsizing are possible.
  • the mounting portion 11 is provided in the central portion C of the end surfaces 3a and 3b when viewed from the direction perpendicular to the end surfaces 3a and 3b. Thereby, stable light emission can be performed.
  • the base body 1 has a truncated cone shape. This makes it possible to reduce the fluctuation of the optical axis even during driving.
  • the base 1 has a bottom portion in which at least a part of the inner wall (inner wall surface 7b) forms an inclined surface, and the area of the frontage on the opening 5 side is located in the back. It is larger than the area of 7a.
  • the base 1 has a wider opening than the back side due to the step 5a in the vicinity of the opening 5. Thereby, it becomes possible to improve the reliability of the light-emitting device.
  • the light-emitting element housing member A2 (A3 to A14) according to the embodiment has a rectangular shape when viewed in plan, and is formed on the bottom substrate 22 (102, 201a) and the bottom substrate 22 (102, 201a).
  • the mounting portion 26 (120, 202) for mounting the light emitting element 9 (130, 230) is surrounded by a U-shape, and at least one portion is provided as an opening 27 (104, 204). It has the base
  • the mounting portion 26 is disposed so as to be positioned at the center in the height direction of the wall member 23 when viewed from the opening 27 side. Thereby, stable light emission can be performed.
  • a bridging member 29 is provided in the opening 27 between the wall members 23. Thereby, the heat dissipation from the whole base
  • substrate 21 can be improved.
  • the bridging member 29 is curved. Thereby, the heat dissipation of the bridging member 29 can be enhanced.
  • the wall member 23 is thinner from the bottom base material 22 side toward the upper surface side. Therefore, even when a load is applied to the wall member 23 in a brazing process or the like, it is possible to prevent the wall member 23 from being damaged.
  • the mounting portion 11 (26) includes the first mounting portion 25a for the laser diode and the photodiode for the photodiode adjacent to the first mounting portion 25a.
  • the second mounting portion 25b is included.
  • a positioning mark 121 for determining the mounting position of the light emitting element 130 is provided around the mounting portion 120.
  • the positioning mark 121 has a concave shape or a convex shape formed integrally with the base body 101. Thereby, the position of the light emitting element 130 can be determined with higher accuracy, and an increase in the manufacturing cost of the substrate 101 can be suppressed.
  • the positioning mark 121 has at least one shape of a cylinder, a cone, a prism, and a pyramid. Thereby, the position of the positioning mark 121 can be easily recognized.
  • the mounting portion 202 has a chamfered portion 220 at the edge facing the opening 204. Thereby, the luminous efficiency of the light radiate
  • the array member C1 includes a plurality of light emitting element housing members A1 (A2 to A5) connected to each other. Thereby, an array type light emitting device can be obtained.
  • the array member C1 according to the embodiment is obtained by integrally sintering the light emitting element housing members A1 (A2 to A5). Thereby, an array-type light emitting device having high heat dissipation and high strength can be obtained.
  • the light emitting device includes the light emitting element 9 (130, 230) on the mounting portion 11 (26, 120, 202) of the light emitting element housing member A1 (A1a to A1d, A2 to A14). .
  • the light emitting element 9 130, 230
  • the mounting portion 11 26, 120, 202
  • the light emitting element housing member A1 A1a to A1d, A2 to A14.
  • the light emitting device includes an array member C1 and a light emitting element 9 mounted on the mounting portion 11 (26) of the array member C1. Thereby, an array-type light emitting device having high heat dissipation and high strength can be obtained.

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Abstract

発光素子収納用部材(A1)は、セラミックスによって構成され、少なくとも1箇所を開口部(5)とする深底型の空間部(7)を内部に有し、空間部(7)の内壁が発光素子(9)の搭載部(11)となる基体(1)を有している。発光素子収納用部材(A1)は、発光素子(9)を搭載するための搭載部(26)を有し、平面視したときの形状が矩形状の底部基材(22)と、底部基材(22)上に、搭載部(26)をコの字状に囲み、少なくとも1箇所を開口部(27)とするように設けられた壁部材(23)とを備えた基体(21)を有しており、基体(21)がセラミックスにより一体的に形成されている。

Description

発光素子収納用部材、アレイ部材および発光装置
 本開示は、発光素子収納用部材、アレイ部材および発光装置に関する。
 近年、画像を投影するのに用いられるプロジェクタやヘッドマウントディスプレイに用いる光源として半導体レーザが用いられるようになってきている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2008-28273号公報
 本開示の発光素子収納用部材は、セラミックスによって構成され、少なくとも1箇所を開口部とする深底型の空間部を内部に有し、該空間部の内壁が発光素子の搭載部となる基体を有しているものである。
 本開示の発光素子収納用部材は、発光素子を搭載するための搭載部を有し、平面視したときの形状が矩形状の底部基材と、該底部基材上に、前記搭載部をコの字状に囲み、少なくとも1箇所を開口部とするように設けられた壁部材とを備えた基体を有しており、該基体がセラミックスにより一体的に形成されているものである。
 本開示のアレイ部材は、上記の発光素子収納用部材が複数個連結されているものである。
 本開示の発光装置は、上記の発光素子収納用部材の搭載部上に発光素子を備えているものである。
図1Aは、第1実施形態の発光素子収納用部材を示す模式図である。 図1Bは、第1実施形態の発光素子収納用部材の変形例として、空間部が端面間を貫通した構造を示す模式図である。 図1Cは、第1実施形態の発光素子収納用部材の変形例として、基体が円錐台の形状である場合を示す模式図である。 図1Dは、第1実施形態の発光素子収納用部材の変形例として、基体の内壁が傾斜面を成し、開口部側の間口の面積がその奥に位置する底部の面積よりも大きい場合を示す模式図である。 図1Eは、第1実施形態の発光素子収納用部材の変形例として、開口部付近の段差によって間口が奥側よりも広くなっている場合を示す模式図である。 図2は、第2実施形態の発光素子収納用部材を示す模式図である。 図3Aは、第3実施形態の発光素子収納用部材を示す斜視図である。 図3Bは、図3Aを開口部側(図3Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。 図4Aは、第1実施形態の発光装置を示す模式図である。 図4Bは、図4Aを開口部側(図4Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。 図5Aは、第4実施形態の発光素子収納用部材を示す斜視図である。 図5Bは、図5AのY-Y線断面図である。 図6Aは、第2実施形態の発光装置を示す模式図である。 図6Bは、図6Aを開口部側(図6Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。 図7は、第5実施形態の発光素子収納用部材を示す斜視図である。 図8Aは、第3実施形態の発光装置を示す模式図である。 図8Bは、図8Aを開口部側(図8Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。 図8Cは、第2~第4実施形態の変形例として、底部基材側から上面側に向けて薄くなっている壁部材を有する発光素子収納用部材を示す模式図である。 図8Dは、搭載部が、レーザダイオード用の第1搭載部とフォトダイオード用の第2搭載部とで構成されている発光素子収納用部材を示す模式図である。 図8Eは、本実施形態のアレイ部材を示す平面図である。 図9は、第1、2実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す断面模式図である。 図10Aは、第3実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(1)である。 図10Bは、第3実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(2)である。 図10Cは、第3実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(3)である。 図10Dは、第3実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(4)である。 図11Aは、第4実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(1)である。 図11Bは、第4実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(2)である。 図11Cは、第4実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(3)である。 図11Dは、第4実施形態の発光素子収納用部材の製造方法を示す模式図(4)である。 図12は、第6実施形態に係る発光素子収納用部材の斜視図である。 図13Aは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例1を示す平面図である。 図13Bは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例2を示す平面図である。 図13Cは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例3を示す平面図である。 図13Dは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例4を示す平面図である。 図13Eは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例5を示す平面図である。 図13Fは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例6を示す平面図である。 図13Gは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例7を示す平面図である。 図13Hは、第6実施形態に係る基体に設けられる位置決めマークの配置についての実施例8を示す平面図である。 図14は、第6実施形態に係る発光素子収納用部材の一製造工程を示す平面図である。 図15は、第6実施形態に係る発光素子収納用部材の別の一製造工程を示す平面図である。 図16は、第6実施形態に係る発光素子収納用部材の別の一製造工程を示す平面図である。 図17は、第6実施形態に係る発光素子収納用部材の別の一製造工程を示す平面図である。 図18Aは、第7実施形態に係る発光素子収納用部材の斜視図である。 図18Bは、第7実施形態に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Aは、第7実施形態の変形例1に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Bは、第7実施形態の変形例2に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Cは、第7実施形態の変形例3に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Dは、第7実施形態の変形例4に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Eは、第7実施形態の変形例5に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Fは、第7実施形態の変形例6に係る発光素子収納用部材の拡大断面図である。 図19Gは、第7実施形態の変形例7に係る発光素子収納用部材の斜視図である。 図20は、第7実施形態に係る発光素子収納用部材の別の一製造工程を示す平面図である。 図21Aは、第4実施形態の発光素子収納用基板の製造に用いるパターンシート(1)の平面模式図である。 図21Bは、第4実施形態の発光素子収納用基板の製造に用いるパターンシート(2)の平面模式図である。 図21Cは、第4実施形態の発光素子収納用基板の製造に用いるパターンシート(3)の平面模式図である。 図21Dは、第4実施形態の発光素子収納用基板の製造に用いるパターンシート(4)の平面模式図である。 図21Eは、第4実施形態の発光素子収納用基板の製造に用いるパターンシート(5)の平面模式図である。 図21Fは、第4実施形態の発光素子収納用基板の製造に用いる複数のパターンシートから形成した積層体の平面模式図である。 図22は、第6実施形態および第7実施形態に係る発光素子収納用部材における発光素子の位置決め精度の評価装置を示す概念図である。 図23は、従来の発光素子収納用部材における発光素子の位置決め方法を示す平面図である。 図24Aは、従来の半導体レーザ装置の例を示す模式図である。 図24Bは、図24AのA-A線断面図である。
 図24Aは、従来の半導体レーザ装置の例を示す模式図であり、図24Bは、図24AのA-A線断面図である。図24Aおよび図24Bに示す半導体レーザ装置50は、通常、キャンパッケージタイプ(TO-CAN)と称するものである。図24Aおよび図24Bにおいて、符号50は半導体レーザ装置、符号51は半導体レーザ、符号53はステムベース、符号55はステムブロック、符号55aはステムブロックの側面、符号57は絶縁部材、符号59はキャップ、符号61はガラス板(窓)、符号63はリードピンを表している。
 半導体レーザ装置50では、半導体レーザ51が駆動するときに高温になることから、装置全体で放熱性を高める構造が必要になってくる。このためキャンパッケージタイプでは、図24Aおよび図24Bに示すように、金属製のステムベース53上に、これも金属製のステムブロック55を設け、ステムブロック55には熱伝導率の高いセラミック部材からなる絶縁部材57を貼り付けた構造を採用している。
 ところが、図24Aおよび図24Bに示した半導体レーザ装置50の場合、ステムブロック55の一方側の側面55aに半導体レーザ51を配置させる構造であるため、半導体レーザ51の位置をステムベース53の中央に配置させようとすると、半導体レーザ51が接着されているステムブロック55の側面55a側は、空間65を設ける必要があり、不必要にサイズの大きい構造となっている。
 従って、本開示は、高放熱性かつ小型化を可能にする発光素子収納用部材、アレイ部材および発光装置を提供することを目的とする。
<第1実施形態および第2実施形態>
 以下に例示する発光素子収納用部材は、半導体レーザ(レーザダイオードとも言う。)を例とする発光素子を一方の面に接着する平板型の形状とは異なり、発光素子を内部に設けた空間に配置するタイプを網羅するものである。従って、以下に示す構造は代表例であり、本開示はこれらに限定されるものではない。つまり、図1Aには、第1実施形態の発光素子収納用部材A1として、外形が円柱型の形状であるものを示しているが、その外形は、円柱型を基本的な形状とするだけで、表面の形状は適用される半導体レーザ装置の仕様によっては、特性の低下を許容する範囲で外形を変化させた形状であっても良い。例えば、図2に、第2実施形態の発光素子収納用部材A2として示しているように、外形が直方体状や任意の面積を持つ平面が複数組み合わさった多面体状であっても良い。図1Aでは、発光素子9を搭載した状態がわかりやすいように、発光素子9を搭載した状態を示している。図1Aに示した発光素子9の場合、符号9aが発光面となる。
 図1Aに示した第1実施形態の発光素子収納用部材A1は、基体1がセラミックスによって形成されたものである。つまり、当該基体1は、セラミック粒子の焼結体によって構成されている。また、この基体1は、少なくとも1箇所を開口部5とする深底型の空間部7を内部に有し、その空間部7の内壁が発光素子9の搭載部となる基体1を有している。
 詳細には、この基体1は、その外形が、2つの対向する端面3a、3bと、端面3a、3bに垂直な側面4とを有する形状を成すものである。また、この基体1には、その一方の端面3aに開口部5が設けられており、この開口部5は、基体1の内部に設けられた空間部7に通じている。この場合、空間部7は深底型の形状を成している。ここで、深底型とは、開口部5の最長径L1と空間部7の最深部までの距離L2とを対比させたときに、L2>L1の関係を有するものを言う。L2>L1の関係は、図2に示す発光素子収納用部材A2にも同様に適用される。
 言い換えると、基体1は、2つの端面3a、3bのうちの一つの端面3aを開口部5とする空間部7を有する。空間部7は、開口部5が設けられている一方側の端面3aから他方側の端面3bに向く方向に延伸したものとなっている。この場合、空間部7は、基体1の内部に止まった底部7aを有する構造となっているが、図1Bに示した発光素子収納用部材A1aの構造のように、空間部7は端面3a、3b間を貫通した構造でもよい。空間部7が端面3a、3b間を貫通した構造である場合には、発光素子9から発した光を端面3aおよび端面3bの両方向に向けて放射させることができる。ここでは、空間部7の側面4に平行な内壁面7bの一部が発光素子9の設置面11(以下、設置面のことを搭載部11という場合がある。)となる。空間部7が端面3a、3b間を貫通した構造は図2に示す発光素子収納用部材A2にも同様に適用される。
 なお、図1Aには示していないが、空間部7内の発光素子9の設置面11(搭載部11)には、発光素子9に電力を供給するための導体が形成される。この導体は、例えば、搭載部11から基体1の内部を経て、基体1の側面4もしくは端面3bに導出される。
 基体1には、種々のセラミックスを適用することが可能であるが、熱伝導率が高くかつ熱膨張率が発光素子9(例えば、半導体レーザ)に近いという点から窒化アルミニウムが好適なものとなる。導体には、基体1に窒化アルミニウムを適用した場合に、同時焼成が可能であるという点からタングステン(W)、モリブデン(Mo)およびこれらの合金あるいはこれに銅などを複合化した金属材料のうちのいずれかが適したものとなる。
 第1実施形態の発光素子収納用部材A1によれば、当該発光素子収納用部材A1を構成する基体1の中央に発光素子9を配置した場合には、図24Aおよび図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50のように、半導体レーザ51が接着されているステムブロック55の側面55a側に不必要な空間65を設ける必要が無くなる。これにより半導体レーザ装置の小型化を図ることができる。
 また、第1実施形態の発光素子収納用部材A1の場合には、発光素子9が発光面9a側を除き、基体1に近接されて囲まれた状態であることから、発光素子9の発光面9aを除く他の面からの放熱を高めることができる。このため、空間部7は、端面3a(または端面3b)に垂直な方向から見たときに、端面3a(3b)の中央部C(図1Aにおいて破線で示した円柱Bの範囲)に設けられているのが良い。空間部7が端面3a(3b)の中央部Cに設けられた構造であると、空間部7から基体1の側面4までのいずれの方向へも距離が均等になるため、放熱のバランスが良くなり、発光素子9の場所による温度差が小さくなり、安定した発光を行うことが可能になる。また、基体1の長寿命化を図ることもできる。
 この場合、基体1は、放熱性を高めるという点から、その側面4が凹凸を成す形状であっても良い。
 また、この基体1内に設けられた空間部7は、発光素子9が発光面9aを除いて基体1の内壁面7bに一部でも接するほどのサイズか、または、これよりも少し大きく、内壁面7bに近接するようなサイズであるのが良い。ここで、発光素子9を基体1の内壁面7bに近接させる場合には、接合材を兼ねた充填材を用いて固定する方法を採用しても良い。この場合、接合材の厚みとしては、熱伝導性を大きく低下させないという理由から、50μm以下であるのが良い。
 図2に示した発光素子収納用部材A2も、基体1A2はセラミックスによって形成されたものであり、セラミック粒子の焼結体によって構成されている。また、基体1A2は、その外形がおおよそ6面体の形状を成すものであり、この場合も2つの対向する端面3aA2、3bA2と、端面3aA2、3bA2に垂直な側面4A2とを有する形状を有している。また、この基体1A2においても、その一方の端面3aA2に開口部5A2が設けられており、この開口部5A2は、基体1A2の内部に設けられた空間部7A2に通じている。基体1A2においても空間部7A2は、開口部5A2が設けられている一方側の端面3aA2から他方側の端面3bA2に向く方向に延伸したものとなっている。空間部7A2も、基体1A2の内部に止まった底7aA2を有する構造となっているが、空間部7A2は端面3aA2、3bA2間を貫通した構造でもよい。この発光素子収納用部材A2においても上記した発光素子収納用部材A1と同様の効果を得ることができる。
 なお、上記した発光素子収納用部材A1aについては、図1Cに示す発光素子収納用部材A1bのように、基体1が円錐台の形状を成していても良い。基体1が円錐台の形状を成している場合には、発光素子収納用部材A1bを静置させたときの安定性が高まり、駆動時にも光軸のぶれを小さくすることが可能になる。
 また、図1Dに示すように、発光素子収納用部材A1cでは、基体1は、内壁7bが傾斜面を成し、開口部5側の間口の面積がその奥に位置する底部7aの面積よりも大きくても良い。空間部7の内壁7bの少なくとも一部が傾斜面を成し、開口部5側の間口の面積がその奥に位置する底部7aの面積よりも大きい場合には、発光素子9から発せられる光を広範囲に放射できるようになるため、発光素子9の数が少なくても広い範囲をカバーできる発光装置を得ることができる。なお、開口部5側の間口の面積がその奥に位置する底部7aの面積よりも大きい構造は、発光素子収納用部材A2にも同様に適用できる。
 また、図1Eに示すように、発光素子収納用部材A1dでは、基体1は、開口部5付近の段差5aによって間口が奥側よりも広くなっていても良い。基体1の開口部5付近に段差5aが設けられて、端面3a側の間口が奥側よりも広くなっている構造の場合には、この間口が広くなった部分にレンズなどをはめ込むことができるため、レンズが端面3a上に置かれる場合に比べてレンズが傷つくなどの不具合が減り、発光装置の信頼性を高めることが可能になる。なお、基体1の開口部5付近に段差5aが設けられて、端面3a側の間口が奥側よりも広くなった構造も発光素子収納用部材A2にも同様に適用できる。
<第3実施形態>
 図3Aは、第3実施形態の発光素子収納用部材A3を示す斜視図であり、図3Bは、図3Aを開口部側(図3Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。図4Aは、第1実施形態の発光装置B1を示す模式図であり、図4Bは、図4Aを開口部側(図4Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。図4Aおよび図4Bに示した第1実施形態の発光装置B1は、図3Aおよび図3Bに示した第3実施形態の発光素子収納用部材A3に蓋体28を設け、内部に発光素子9を搭載した状態を示す斜視図である。図4Aおよび図4Bにおいて、符号9aが発光面である。
 図3Aおよび図3Bに示す発光素子収納用部材A3は、以下の構成を成す基体21を有する。この基体21は、平面視したときの形状が矩形状の底部基材22と、底部基材22上に配置された壁部材23とから構成されている。この中で、壁部材23は、搭載面25をコの字状に囲み、1箇所を開口部27(図3Aにおいて破線で囲った部分)とするように設けられた構成となっている。ここで、搭載面25を底部基材22から厚み方向にかさ上げしている部位を搭載部26とする。これら底部基材22、壁部材23および搭載部26はセラミックスによって一体的に形成されている。
 この第3実施形態の発光素子収納用部材A3の場合も、図4Aおよび図4Bからわかるように、基体21の上面に蓋体28を配置することによって、外観的に、発光素子9が底部基材22および壁部材23で囲まれる内側の空間部24内に配置された状態となる。この第3実施形態の発光素子収納用部材A3についても、図24Aおよび図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50のように、半導体レーザ51が接着されているステムブロック55の側面55a側に不必要な空間65を設ける必要が無くなるため、発光装置B1の小型化を図ることができる。
 また、発光素子収納用部材A3は、底部基材22、壁部材23および搭載部26がセラミックスによって一体的に形成されているため、図24Aおよび図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50のように、金属製のステムベース53に半導体レーザ51(発光素子9)を実装する場合に、発光素子9とステムベース53の間にこれらの間を絶縁状態にしておくための絶縁部材57を配置させる必要が無い。図24Aおよび図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50の場合には、ステムベース53と絶縁部材57との間および半導体レーザ51と絶縁部材57との間の2箇所に接合材を設ける必要があるが、発光素子収納用部材A3では、ステムベース53に代わる部分が元々高絶縁性のセラミックスであるため絶縁部材57も不要となる。つまり、発光素子収納用部材A3の場合には、発光素子9とセラミックス製の搭載部26との間に接合材を付与するだけで済む。放熱性を損なう接合材数を減らせるため、より高い放熱性を示す発光装置B1を得ることができる。
 また、図3Aおよび図3Bに示す第3実施形態の発光素子収納用部材A3の場合、発光素子9を長手方向に延長した先が開口部27となっている。発光素子9が、発光面9aを除いて、底部基材22および壁部材23と、蓋体28とで囲まれた状態となることから、発光素子9の発光面9aを除く他の面からの放熱性を高めることができる。
 このため、発光素子9の搭載面25は、空間部24の中央部C(図4Bにおいて点線枠で示した範囲)に設けられているのが良い。搭載面25が空間部24の中央部Cに設けられた構造であると、空間部24から底部基材22、壁部材23および蓋体28の外表面までの距離がどの方向へも同じような距離になるため、放熱のバランスが良くなり、発光素子9の場所による温度差が小さくなる。これにより安定した発光を行うことが可能になる。また、この場合も発光素子収納用部材A3を含めた発光装置B1の長寿命化を図ることができる。搭載面25が設けられている空間部24の中央部Cは開口部27側から見たときには壁部材23の高さ方向の中央の位置になる。
 また、第3実施形態の発光素子収納用部材A3では、搭載部26における開口部27側の端面26aが、搭載面25に対して垂直となっているのが良い。さらに、搭載面25と端面26aとは直角な角部を介してつながった状態であるのが良い。搭載面25と端面26aとの成す角度が直角であると、発光素子9の発光面9aを搭載部26の端面26aに位置を合わせることが容易であり、また、発光素子9から発せられる光が端面26aに反射し難くなることから、光の指向性および強度を高めることができる。
 また、この第1実施形態の発光装置B1の場合も、発光素子9は、発光面9aを除いて、搭載面25に接しているのが良いが、厚みが50μm以下であれば、接合材を兼ねた充填材を介して接着されていても良い。
 また、この第1実施形態の発光装置B1を構成する蓋体28としては、高熱伝導性という点から、セラミックス(例えば、窒化アルミニウム)または金属(例えば、コバール)、あるいはセラミックスと金属との複合部材が好適なものとなる。この場合も、発光素子9は、熱伝導性を高めるという点において、発光面9aを除いて蓋体28に接している方が良い。なお、発光素子9を、接合材を兼ねた充填材を介して接着させる場合には、放熱性の点から充填材の厚みを50μm以下とするのが良い。
 第3実施形態の発光素子収納用部材A3は、上記のように、底部基材22、壁部材23および搭載部26がセラミックスによって一体的に形成されている。
 図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50は金属製のステムブロック55および金属製のステムベース53によって構成されている。図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50を構成しているステムブロック55およびステムベース53の熱膨張率は7~30×10-6/℃である。
 第3実施形態の発光素子収納用部材A3を構成するセラミックスは熱膨張率が4~6×10-6/℃である。
 第3実施形態の発光素子収納用部材A3は、従来の半導体レーザ装置50に比べて底部基材22、壁部材23および搭載部26が熱膨張率の小さいセラミックスによって一体的に形成されているため、発光素子9の発光等によって、底部基材22、壁部材23および搭載部26が発熱、冷却の熱サイクルを受けても当該基材等の寸法の変動が小さくなる。これにより発光素子9の光軸の変動を小さくすることができる。
 また、この第3実施形態の発光素子収納用部材A3は、搭載部26を厚み方向に貫通するビア導体(図示せず)を有している。この場合、搭載部26を厚み方向に貫通する方向というのは、開口部27の端面26aに平行な方向である。ビア導体は搭載部26に設置される発光素子9に電力を供給するためのものとなる。また、ビア導体はサーマルビアとしての機能も有するため搭載部26の放熱性を高めることもできる。
 なお、底部基材22の裏面側に放熱部材を設ける場合には、ビア導体は搭載部26の厚み方向の途中から折り曲げられて壁部材23の開口部27とは反対側に導出されるのが良い。ビア導体が搭載部26の厚み方向の途中から折り曲げられて壁部材23の開口部27とは反対側に導出される構造の場合には、底部基材22の裏面側の全体に放熱部材などを配置できるため放熱性をさらに高めることができる。
 また、第3実施形態の発光素子収納用部材A3では、搭載部26にはビア導体またはこれを覆う金属パッドが存在するだけである。発光素子収納用部材A3がビア導体を有する構造であると、発光素子9との電気的接続を行うためのボンディングワイヤの導体長を短くすることができる。これにより搭載部26上の空間部24に占めるボンディングワイヤなど金属光沢を有する金属部材の量を少なくすることができる。
 この場合、底部基材22、壁部材23および搭載部26の色調は黒色系であるのがよい。ここで、黒色系とは茶色または紺色などが混ざっているものまで含む意味である。底部基材22、壁部材23および搭載部26の色調が黒色系であると、搭載部26上の空間に占めるボンディングワイヤなど金属光沢を有する金属部材の量が少ないこととも相まって乱反射がさらに抑えられ、これにより発光性能の高い発光素子収納用部材A3を得ることができる。この場合、第3実施形態の発光素子収納用部材A3は、セラミックスの割合が全体積に対して体積比で3/4以上であるのが良い。
<第4実施形態>
 図5Aは、第4実施形態の発光素子収納用部材A4を示す斜視図であり、図5Bは、図5AのY-Y線断面図である。図6Aは、第2実施形態の発光装置B2を示す模式図であり、図6Bは、図6Aを開口部側(図6Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。図6Aおよび図6Bに示した第2実施形態の発光装置B2は、図5Aおよび図5Bに示した第4実施形態の発光素子収納用部材A4に蓋体28(図4A参照)を設け、内部に発光素子9を搭載した状態を示す斜視図である。図6Aおよび図6Bにおいて符号9aは発光面である。
 図5Aおよび図5Bに示す第4実施形態の発光素子収納用部材A4と図3Aおよび図3Bに示した第3実施形態の発光素子収納用部材A3との違いは、開口部27に近い壁部材23間に架橋部材29が設けられていることである。この場合、架橋部材29は、壁部材23との間で機械的強度を高められるという理由から、接合面などを介さずに一体的に形成された状態であるのが良い。
 第4実施形態の発光素子収納用部材A4によれば、上記した第3実施形態の発光素子収納用部材A3による効果に加えて、架橋部材29の表面積が増加した分だけ放熱性を高めることができる。つまり、開口部27側に架橋部材29が設けられていることにより、発光素子9が駆動して、発光素子収納用部材A4が発熱した場合にも、第3実施形態の発光素子収納用部材A3において、単に、空間であった部分に、架橋部材29を設置したことにより、開口部27を挟んで向き合った位置にある壁部材23からの熱が架橋部材29側へ拡散するため、基体21全体からの放熱性を向上させることができる。
 また、図5Aおよび図5Bに示すように、架橋部材29が開口部27側の壁部材23を挟んだ位置に設けられていると、基体21が、加熱、冷却の温度変化を受けて、開口部27側の壁部材23が熱膨張および熱収縮により撓みやすくなる場合にも、壁部材23の、この部分の撓みを小さくすることができる。これにより、基体21が発熱しても寸法変化を小さくすることが可能になり、発光素子9の発光方向の軸のずれや振動を小さくすることが可能になる。
 また、図5Aおよび図5Bに示す第4実施形態の発光素子収納用部材A4の場合、搭載部26の端面26aは、架橋部材29の搭載面25側の側面29aの位置(側面29aの面に沿って底部基材22に垂線を落とした位置)か、これよりも内側であるのが良い。この場合、搭載部26の端面26aと架橋部材29の側面29aとの間の間隔Dとしては、基体21のサイズにも因るが、後述する具体例のサイズに基づくならば、2mm以下であるのが良い。
<第5実施形態>
 図7は、第5実施形態の発光素子収納用部材A5を示す斜視図である。図8Aは、第3実施形態の発光装置B3を示す模式図であり、図8Bは、図8Aを開口部側(図8Aに示した矢印の方向)から見たときの平面図である。図8Aおよび図8Bに示した第3実施形態の発光装置B3は、図5Aおよび図5Bに示した第4実施形態の発光素子収納用部材A4における架橋部材29が底部基材22側に向けて凸状に湾曲した構造を有している。なお、図8Aおよび図8Bにおいて符号9aは発光面である。
 図7に示す第5実施形態の発光素子収納用部材A5と第4実施形態の発光素子収納用部材A4との違いは、第4実施形態の発光素子収納用部材A4における架橋部材29が壁部材23間でほぼ真っ直ぐした形状であるのに対し、第5実施形態の発光素子収納用部材A5における架橋部材29は、上述のように、架橋部材29が底部基材22側に向けて凸状に湾曲している形状である。
 なお、図7、図8Aおよび図8Bにおいても、図5A、図5B、図6Aおよび図6Bの場合と同様、架橋部材29は壁部材23との間で一体的に形成された状態であるのが良い。
 第5実施形態の発光素子収納用部材A5によれば、上記した第4実施形態の発光素子収納用部材A4による効果に加えて、架橋部材29が、底部基材22側に向けて凸状に湾曲している長さの分だけ、図5A、図5B、図6Aおよび図6Bに示した架橋部材29よりも長くなる。このため、架橋部材29自体の表面積が大きくなることから、架橋部材29の放熱性を高めることができる。また、架橋部材29が、上記のように、底部基材22側に向けて凸状に湾曲していることから、凸状に湾曲した頂点を発光素子9の光軸の目安にすることができる。
 また、更なる効果としては、架橋部材29の材料の弾性率にも因るが、架橋部材29が、底部基材22側に向けて凸状に湾曲した構造であると、基体21が加熱されて、壁部材23が、例えば、空間部24側に向けて変形する場合にも、架橋部材29の中で最も湾曲した箇所を支点にして曲がりやすくなる。これにより、基体21(底部基材22および壁部材23)に架橋部材29を含めた発光素子収納用部材A5に発生する熱応力を小さくすることができる。
 基体21が上記のような効果を有すると、例えば、発光素子収納用部材A5に蓋体28(図8Aでは省略した状態を示している。)をロウ付けした際に発生する熱応力を緩和することができる。これにより発光素子収納用部材A5が割れるのを防止することができる。つまり、第3実施形態の発光装置B3では、蓋体28をロウ付けする際の熱応力を小さくすることができることから、発光素子収納用部材A5に蓋体28をロウ付けする際のロウ材の厚みを薄くすることが可能となり、ロウ材の使用量の削減とともに、発光装置B3の低背化を図ることが可能となる。
 発光素子収納用部材A3~A5を構成している壁部材23は、図8Cに示すように、その厚みが底部基材22側から上面側に向けて薄くなっている形状であるのが良い。壁部材23がこのような形状であると、壁部材23が撓みやすくなり、これによりロウ付け工程等において壁部材23に荷重がかかる場合でも壁部材23が破損したりするのを抑えることができる。この場合、壁部材23の搭載部26側の面は当該搭載部26の表面に対して傾斜し、一方、その反対側の表面は底部基材22(または搭載部26)に対して、ほぼ垂直であっても良い。
 ここで、上記した基体1、21を構成する各部材のサイズとしては、図1A~図1Eに示す形態では、直径がおよそ1~2mm、高さが1~2mm、図2に示す形態では、1辺の長さが1~2mmであるのが良い。
 図3A~図8Bに示す形態では、底部基材22の面積が1~10mm、底部基材22の底面から壁部材23の上面までの高さが0.2~1mm、壁部材23の厚みは0.05~1mmであるのが良い。以下、図3A~図8Bに示した発光素子収納用部材A3~A5のことを、以下、発光素子収納用基板という場合がある。
 また、図7に示した発光素子収納用部材A5および図8Aおよび図8Bに示した発光装置B3における架橋部材29の変形量は、架橋部材29が真っ直ぐした状態から底部基材22側へ10~200μmであるのが良い。
 上記した第1~第5実施形態の発光素子収納用部材A1~A5を構成するセラミックスとしては、熱伝導率の高いセラミック材料が好適な物となるが、熱膨張係数がレーザーダイオードに近いという点から、種々のセラミック材料の中で、窒化アルミニウム系材料がより好適なものとなる。
 また、基体1、21には、通常、発光素子9に給電するための導体が形成されるが、この導体がそのまま放熱部材としての役割を担うようにしてもよい。この場合には、例えば、基体21を構成する底部基材22に、これを貫通する導体を形成したときに、その導体の幅が発光素子9の幅に対して1/4から1/2に相当するほどであるか、あるいは、給電しないダミーの導体を搭載部11、26の近くに複数設けることも有利となる。
 そして、第1~第5実施形態の発光素子収納用部材A1~A5のいずれかに導体を形成し、当該発光素子収納用部材A1~A5の開口部5、27にガラス窓を装着すると、発光素子収納用部材A1~A5自体が、ステムブロックおよびステムベースの代わりとなり、高放熱性かつ小型化を可能にする発光装置を形成することができる。
 また、これら第1~第5実施形態の発光素子収納用部材A1~A5では、図8Dに示すように、発光素子9となるレーザダイオードを実装する搭載面25を第1搭載部25aとし、これに隣接させてフォトダイオードを設置するための搭載面25を第2搭載部25bとして設けた構造とすることもできる。この場合、フォトダイオードを設置するための第2搭載部25bは、発光素子収納用部材A1~A5の開口部5、27とは反対側となる第1搭載部25aの後部側に設けても良いが、例えば、図8Dに示すように、フォトダイオードを設置するための第2搭載部25bをレーザダイオードを実装するための第1搭載部25aとともに開口部27の方向に向けて平行に配置した構造にすると、レーザーダイオードの発光面9aを開口部5、27側とともにその反対側にも設けることが可能になり、汎用性の高い発光装置を得ることができる。この場合、発光素子収納用部材A1~A5は、開口部5、27の反対側に位置する壁部材23に第2の開口部が設けられた構造となる。
 図8Eは、本実施形態のアレイ部材を示す平面図である。図8Eに示すアレイ部材C1は、上記した発光素子収納用部材のうち発光素子収納用部材A3が複数個連結されたものである。
 以上説明した発光素子収納用部材A1~A5によれば、基体1、21がセラミック一体型であり、図24Aおよび図24Bに示した従来の半導体レーザ装置50のようにピン構造ではないことから低背化および小型化が可能になる。
 これらの発光素子収納用部材A1~A5は、これらが連結された構造となっても基体1、21の厚みを維持したままでマルチチップ化が可能となる。複数の発光素子9を集積させた小型の発光装置を得ることができる。この場合、連結されている発光素子収納用部材A1~A5の基体1、21は焼結されて一体化した状態である。発光素子収納用部材A1~A5の基体1、21同士が接合材などの基体1、21を構成する材料以外の材料によって連結されたものに比べて面内での熱伝導性が高くなり、高放熱性かつ高強度のアレイ型の発光装置を得ることができる。
 次に、上記した発光素子収納用部材A1~A5および発光装置B1~B3を作製する方法について説明する。図9は、第1、2実施形態の発光素子収納用部材A1、A2の製造方法を示す断面模式図である。この場合、第1実施形態の発光素子収納用部材A1に用いる成形体を作製する場合には、下側の金型31aとして、金型31aの内側の部分が円柱状にくり抜かれているものを用いる。一方、第2実施形態の発光素子収納用部材A2に用いる成形体を作製する場合には、下側の金型31aとして、その内側の部分が6面体の形状にくり抜かれているものを用いる。上側の金型31bについては、所望とする開口部5および空間部7を形成できる凸部31cを有するものであれば良い。
 まず、基体1、21となるセラミック材料として、窒化アルミニウムを主成分として、これに希土類元素の酸化物(例えば、イットリア(Y)、カルシア(CaO)、エルビア(Er)など)を含んだ混合粉末を調製する。ここで、窒化アルミニウムを主成分とするとは、基体1、21中に窒化アルミニウムが80質量%以上含まれるものを言う。なお、基体1、21の熱伝導率を150W/mK以上にできるという点で、基体1、21に含まれる窒化アルミニウムの含有量は90質量%以上とするのが良い。基体1、21が、このように、窒化アルミニウムなどのセラミック材料を用いて焼成することによって形作られるものであるため、セラミック粒子の焼結体によって構成されるものとなる。
 次に、この混合粉末を用いて、第1、2実施形態の発光素子収納用部材A1、A2に適用する基体1用の成形体33を作製する。第1、第2実施形態の発光素子収納用部材A1、A2となる成形体33を作製する場合には、図9に示すように、上記した混合粉末にプレス成型用のワックスを練り込み、所定形状の金型31a、31bを用いてプレス成型により円柱形状あるいは六面体形状の成形体33を作製する。なお、基体1に空間部7を形成する方法としては、上述のように、所定の形状をした金型を用いて一体的に成形体を作製する上記の方法の他に、無垢の成形体を作製し、焼成した後、切削加工する方法を採用することもできる。
 図10A~図10Dは、第3実施形態の発光素子収納用部材A3の製造方法を示す模式図である。
 第3実施形態の発光素子収納用部材A3用の成形体(以下、積層成形体という。)を作製する場合には、図10A~図10Dに示すように、例えば、予め所定の形状に加工した複数のグリーンシートを積層する方法を用いるのが良い。この場合、上記した混合粉末に所定の有機ビヒクルを添加してグリーンシートを作製し、このグリーンシートの中で空間部24となる貫通孔を形成したもの(図10Aおよび図10Bのパターンシート)を作製し、これら貫通孔を形成したグリーンシートと貫通孔を形成しなかったグリーンシート(図10Cのパターンシート)とを積層し、図10Dに示す積層成形体35を作製するようにする。
 図11A~図11Dは、第4実施形態の発光素子収納用部材A4の製造方法を示す模式図である。第4実施形態の発光素子収納用部材A4用の積層成形体を作製する場合には、図11Aに示すように、貫通孔をロの字型にくり抜いたグリーンシートを用いると良い。
 なお、第5実施形態の発光素子収納用部材A5用の積層成形体を作製する場合には、図11Dに示した積層成形体を作製した後に、架橋部材29となる部分を加熱して下側に向けて可塑変形させておけば良い。図9および図10A~図10Dに示した方法によっても、底部基材22および壁部材23、場合によっては架橋部材29が一体化された基体21を形成することができる。
 なお、図9~図11Dには図示していないが、これらの成形体33あるいは積層成形体35には、発光素子9の搭載部11、26となる部分あるいはその近傍に、発光素子9に電力を供給するための導体を形成するとともに、その導体が成形体33、積層成形体35の内外を通って成形体33、積層成形体35の外表面に形成した電極端子となる導体まで連通するようにする。導体は、後述するように、ビアホール、内部配線パターン、表層配線パターン、シールリング接続用パターンおよび電極端子等である。
 次に、こうして作製した成形体33、積層成形体35を、所定の焼成条件にて焼成することにより、本実施形態の発光素子収納用部材A1~A5となる基体1、21を得ることができる。
 なお、基体1、21を作製する際の焼成条件としては、混合粉末に窒化アルミニウムを主成分とする混合粉末を用いた場合、還元雰囲気中、1700~2000℃とするのが良い。
<第6実施形態>
 図12は、第6実施形態に係る発光素子収納用部材A6の斜視図である。
 第6実施形態に係る発光素子収納用部材A6は、基体101を有する。基体101は、平面視で矩形状である底部基材102と、底部基材102上に配置されている壁部材103とで構成されており、破線で示す発光素子130からの光を通過させる空間を内部に有する箱型の構造となっている。
 底部基材102には、その上部に台座部102aが形成されており、かかる台座部102aの上面である搭載面107には、発光素子130が搭載される搭載部120が設けられている。
 また、発光素子130は、一端面に設けられる発光面130aが、基体101の開口部104に向かうように配置される。そして、発光素子130の発光面130aから放射された光は、内部の空間および開口部104を通じて外部に放射される。
 ここで、第6実施形態に係る発光素子収納用部材A6を構成する基体101には、搭載部120の周囲に、発光素子130の搭載位置を決めるための位置決めマーク121が設けられている。そして、かかる位置決めマーク121を用いて発光素子130を位置決めすることにより、搭載部120における発光素子130の位置決めをより高精度に行うことができる。
 したがって、半導体レーザなどの細長い形状を有する発光素子130を基体101に搭載する場合においても、発光面130aから放射される光の光軸を容易に揃えることができる。
 ここで、位置決めマーク121は、基体101と一体に形成される凹形状または凸形状であるとよい。凹形状または凸形状のように立体的な形状のマークを位置決めマーク121として用いることにより、位置決めマーク121を上方からCCDカメラ等で読み取る際に、位置決めマーク121のエッジを鮮明に検出することができる。すなわち、位置決めマーク121の位置をより高精度に検出することができることから、それに基づいて決定される発光素子130の位置をより高精度に決定することができる。
 また、位置決めマーク121を基体101と一体的かつ同じ材料によって形成することにより、後述する基体101の製造工程において実施されるプレス加工により、位置決めマーク121を簡便に形成することができる。したがって、基体101の製造コストの上昇を抑制することができる。
 ここで、位置決めマーク121の立体的な形状としては、位置を認識しやすいという点から、円柱、円錐、角柱または角錐のうち少なくとも1つの形状が適している。さらに、形状の一部が不鮮明になった場合も容易に場所を特定しやすいという理由から、位置決めマーク121の形状は円柱状であることが好ましい。
 一方で、第6実施形態において、位置決めマーク121は基体101と一体に形成されている場合に限られず、基体101とは別部材により構成してもよい。さらに、位置決めマーク121は立体的な形状に限られず、平面的な形状であってもよい。平面的な形状の位置決めマーク121は、例えば印刷法などにより形成可能である。
 引き続き、図12を参照しながら、基体101のさらなる詳細な構成について説明する。
 基体101は、セラミックスにより形成されている。ここで、基体101には種々のセラミックスを適用することが可能であるが、熱伝導率が高く、かつ熱膨張率が発光素子130に近いという点から、窒化アルミニウム(AlN)を主成分として含んでいることが望ましい。
 ここで、「窒化アルミニウムを主成分として含んでいる」とは、基体101が窒化アルミニウムを80質量%以上含んでいることをいう。基体101に含まれる窒化アルミニウムが80質量%未満の場合、基体101の熱伝導率が低下することから、発光素子130から発生する熱を外部に放散する熱放散性に支障が生じる可能性がある。
 さらに、基体101は、窒化アルミニウムを90質量%以上含んでいることが好ましい。窒化アルミニウムの含有量を90質量%以上とすることにより、基体101の熱伝導率を150W/mK以上にすることができることから、熱放散性に優れた発光素子収納用部材A6を実現することができる。
 基体101は、上述のように底部基材102と壁部材103とで構成されている。そして、底部基材102の上部には台座部102aが設けられており、かかる台座部102aの三方を平面視でコの字状に囲むように壁部材103が配置されている。さらに、台座部102aの残りの一方に向かい合うように、上述の開口部104が設けられている。
 開口部104と接し底部基材102に設けられる底面105は、上述した台座部102aの搭載面107とは略平行であり、かつ搭載面107から一段低い位置に設けられている。また底面105は、開口部104の下部と、台座部102aの側面であるLD搭載端面106の下部との間に設けられている。
 底面105と接するLD搭載端面106は、開口部104が設けられる基体101の側面に対して略平行に設けられている。また、LD搭載端面106は、発光素子130の位置決めに用いられる。具体的には、基体101を平面視した場合に、発光素子130の発光面130aの位置と、LD搭載端面106の位置とが一致するように、発光素子130が位置決めされる。
 台座部102aの上面である搭載面107には、上述した搭載部120と位置決めマーク121との他に、第1接続端子108と第2接続端子109とが設けられている。このうち、第1接続端子108は、搭載部120の少なくとも一部と重なるように配置されている。
 そして、発光素子130が搭載部120に搭載された場合に、第1接続端子108は、発光素子130の下面に設けられる第1電極(不図示)とはんだなどを用いて電気的に接続される。また、第2接続端子109は、例えば、発光素子130の上面に設けられる第2電極(不図示)と、ボンディングワイヤ(不図示)などを用いて電気的に接続される。
 底部基材102上の壁部材103には、キャビティ壁面110と壁部上面111とが設けられている。ここで、キャビティ壁面110は壁部材103の内側の側面であり、壁部上面111は壁部材103の上面である。
 さらに、基体101には、その上面側に壁部材103に囲まれるように上面開口部112が設けられている。基体101に上面開口部112を設けることにより、上面開口部112を介して、搭載部120や位置決めマーク121等をCCDカメラ等で読み取ることが可能である。さらに、上面開口部112を介して、搭載部120に発光素子130を搬送することが可能である。
 なお、基体101のサイズは、幅および長さが2~5mm程度であればよく、高さが0.2~1mm程度であればよい。ここで「幅」とは、水平方向かつ光の光軸方向とは略垂直な方向である一辺の寸法であり、「長さ」とは、水平方向かつ光の光軸方向とは略平行な方向である一辺の寸法である(なお、以下の記載も同様とする)。
<位置決めマークの配置例>
 次に、図13A~図13Hを参照しながら、第6実施形態に係る基体101における位置決めマーク121のさまざまな配置についての実施例と、それぞれの実施例における発光素子130の位置決め方法の詳細について説明する。
 なお、図13A~図13Hにおいては、最初に位置決めマーク121を搭載部120の周囲に1個設ける実施例について示し、続けて位置決めマーク121の数を徐々に増やした実施例について示していく。
 図13Aは、位置決めマーク121を搭載部120の周囲に1個設ける実施例である。この実施例における発光素子130(図12参照)の位置決め方法は、以下の通りである。
 まずはCCDカメラ等で、基体101の上方から搭載部120、位置決めマーク121およびLD搭載端面106の位置を読み取る。次に、位置決めマーク121の位置をもとにして、搭載部120内の原点122aの位置を特定する。ここで、原点122aは、LD搭載端面106とは平行で位置決めマーク121を通過する直線上にあり、位置決めマーク121からは所定の距離離れた位置にある一点である。
 次に、位置決め軸123の位置を特定する。ここで、位置決め軸123は、LD搭載端面106とは垂直で、原点122aを通過する直線である。最後に、この位置決め軸123に、発光素子130の光が放射される方向に延びる中心軸を合わせると共に、発光素子130の発光面130a(図12参照)の位置とLD搭載端面106との位置を合わせるように、発光素子130を搭載部120に実装する。
 このように、搭載部120の周囲に設けられる位置決めマーク121を用いて発光素子130の位置決めを行うことにより、搭載部120における発光素子130の位置決めを高精度に行うことができる。
 続いて、位置決めマーク121を搭載部120の周囲に2個設ける実施例を図13B~図13Eに示す。図13Bは、2個の位置決めマーク121a、121bが搭載部120を挟む位置に設けられている実施例である。なお、以下の説明において、2個以上の位置決めマーク121を区別する場合には、たとえば、符号121a、121bのように記載する。
 この実施例では、位置決めマーク121a、121bの中点を原点122aとする。その後は図13Aに示した実施例と同様に、原点122aおよびLD搭載端面106の位置から位置決め軸123を特定して、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装する。
 図13Bに示す実施例では、位置決めマーク121a、121bが搭載部120を挟む位置に設けられている。すなわち、搭載部120を真ん中に配置し、かかる搭載部120の両側に2個の位置決めマーク121を配置している。これにより、発光素子130を容易に基体101の中央部に配置することができる。
 さらに、位置決めマーク121a、121bが搭載部120を挟む位置に設けられることにより、搭載部120内の原点122aを高精度に特定することができる。これにより、発光素子130の位置決めを高精度に行うことができる。
 図13Bでは、位置決めマーク121a、121bが搭載部120のLD搭載端面106側を挟むように配置される実施例について示したが、位置決めマーク121a、121bの配置はかかる場合に限られない。例えば、図13Cに示すように、位置決めマーク121a、121bをLD搭載端面106からある程度離間させて、搭載部120の中央部を挟むように配置してもよい。
 図13Cに示す実施例においても、図13Bに示す実施例と同様に、位置決めマーク121a、121bの中点を原点122aとして、かかる原点122aおよびLD搭載端面106の位置から位置決め軸123を特定する。そして、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装すればよい。
 なお、位置決めマーク121a、121bは、搭載部120のLD搭載端面106側を挟むように配置する場合(図13B参照)や、搭載部120の中央部を挟むように配置する場合(図13C参照)に限られず、搭載部120のLD搭載端面106とは反対側を挟むように配置してもよい。
 一方で、図13Bに示す実施例のように、位置決めマーク121a、121bを発光素子130が光を放射する側(すなわち、発光素子130の発光面130a(図12参照)側)に配置することにより、位置決めの基準となる原点122aを発光面130aに近い位置に設定することができる。これにより、発光素子130の位置決めの際の重要な要素である発光面130aの位置を、より高精度に決定することができることから、発光素子130の位置決めをより高精度に行うことができる。
 図13Dは、位置決めマーク121aを搭載部120の一方の側方でかつLD搭載端面106の近傍に設けると共に、もう1個の位置決めマーク121bを搭載部120のもう一方の側方でかつLD搭載端面106から離間させて設ける実施例である。
 この実施例では、LD搭載端面106とは平行で位置決めマーク121aを通過する直線と、LD搭載端面106とは垂直で位置決めマーク121bを通過する直線とを特定し、かかる2本の直線の交点を補助点122bとする。
 次に、補助点122bと位置決めマーク121aとの中点を原点122aとする。その後は、図13Aに示した実施例と同様に、原点122aおよびLD搭載端面106の位置から位置決め軸123を特定して、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装する。
 ここまで示した各実施例においては、いずれも検出されたLD搭載端面106と垂直になるように位置決め軸123を特定していたが、位置決め軸123は必ずしもLD搭載端面106と垂直でなくともよい。例えば、図13Eに示すように、位置決めマーク121a、121bを結ぶ直線と平行で、原点122aを通過する直線を位置決め軸123とすることもできる。
 なお、この実施例において原点122aの位置は、位置決めマーク121aの位置をもとに、図13Aに示した実施例と同様の手法で特定すればよい。
 さらに、この図13Eに示した実施例において、位置決めマーク121a、121bは、かかる位置決めマーク121a、121bを結ぶ直線と、平面視で矩形状の基体101の一辺とが平行になるように配置してもよい。これにより、位置決め軸123を基体101の一辺と平行にすることができる。したがって、実装された発光素子130(図12参照)から放射される光の方向を、基体101のかかる一辺に基づいて容易に特定することができる。
 続いて、位置決めマーク121を搭載部120の周囲に3個設ける実施例を図13F、図13Gに示す。図13Fは、搭載部120の一方の側方に位置決めマーク121aを設けると共に、搭載部120のもう一方の側方に位置決めマーク121b、121cを設ける実施例である。
 この実施例では、位置決めマーク121a、121bの中点を原点122aとする。そして、位置決めマーク121b、121cを結ぶ直線と平行で、原点122aを通過する直線を位置決め軸123とする。その後は、図13Aに示した実施例と同様に、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて、発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装する。
 なお、図13Fに示した実施例においても、図13Eに示した実施例と同様に、位置決めマーク121b、121cは、かかる位置決めマーク121b、121cを結ぶ直線と、平面視で矩形状の基体101の一辺とが平行になるように配置してもよい。
 図13Gは、位置決めマーク121a、121bが搭載部120のLD搭載端面106側を挟むように設けられると共に、位置決めマーク121cがLD搭載端面106とは反対側の搭載部120の端部に向かい合うように設けられる実施例である。換言すると、位置決めマーク121cは、発光素子130が搭載された状態において(図12参照)、発光素子130が光を放射する側とは反対側に配置されている。
 この実施例では、位置決めマーク121a、121bの中点を原点122aとして、かかる原点122aと位置決めマーク121cとを通過する直線を位置決め軸123とする。その後は、図13Aに示した実施例と同様に、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて、発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装する。
 図13Gに示すように、複数の位置決めマーク121のうち少なくとも1個を、発光素子130が光を放射する側とは反対側に配置することにより、位置決め軸123を高精度に特定することができる。したがって、実装された発光素子130から放射される光の方向を、高精度に決定することができる。
 さらに、図13Gに示すように、補助点からではなく、位置決めマーク121cから直接位置決め軸123を特定するとよい。換言すると、発光素子130が搭載された状態において、発光素子130の中心軸上に位置決めマーク121cを配置するとよい。これにより、位置決め軸123をより高精度に特定することができることから、実装された発光素子130から放射される光の方向を、より高精度に決定することができる。
 実施例の最後に、位置決めマーク121を搭載部120の周囲に4個設ける実施例を図13Hに示す。図13Hは、位置決めマーク121a、121bが搭載部120のLD搭載端面106側を挟むように配置されると共に、位置決めマーク121c、121dがLD搭載端面106とは反対側の搭載部120の周囲に配置される実施例である。
 この実施例では、位置決めマーク121a、121bの中点を原点122aとし、位置決めマーク121c、121dの中点を補助点122bとする。次に、かかる原点122aと補助点122bとを通過する直線を位置決め軸123とする。その後は、図13Aに示した実施例と同様に、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて、発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装する。
 ここまで、図13A~図13Hの各実施例に示したように、位置決めマーク121は、搭載部120の周囲に1~4個設けられているのがよい。さらに、位置決めマーク121は、搭載部120の周囲に2~4個設けられているのが好ましい。位置決めマーク121を2個以上基体101に設けることにより、発光素子130の位置決め精度が向上する。一方で、位置決めマーク121を必要以上に多く基体101に設けた場合は、基体101のコストの上昇につながる。
 なお、位置決めマーク121の配置は、図13A~図13Hに示した各実施例に限られない。例えば、2個の位置決めマーク121が、かかる2個の位置決めマーク121を結ぶ直線と、発光素子130から放射される光の放射方向とが垂直になるように配置されていてもよい。これにより、実装された発光素子130(図12参照)から放射される光の方向を、2個の位置決めマーク121の位置に基づいて容易に特定することができる。
 また、図13A~図13Hの各実施例において、位置決めマーク121はすべて搭載面107に設けられていたが、位置決めマーク121は必ずしも搭載面107に設けなくともよい。例えば、位置決めマーク121を搭載面107ではなく底面105に設けてもよい。
 一方で、位置決めマーク121は、搭載面107から突出あるいは埋没する形状であることが好ましい。これにより、搭載部120の位置と位置決めマーク121の位置とを、搭載面107にCCDカメラ等の焦点を合わせて同時に読み取ることができることから、発光素子130の位置決めをさらに短時間で行うことができる。
<第6実施形態に係る製造方法>
 次に、第6実施形態に係る発光素子収納用部材A6を構成する基体101の製造方法について、図14~図17に基づいて説明する。なお、図14~図17は、各工程を上方(図16の(e)のみ下方)から見た平面図である。
 基体101は、3枚のグリーンシートにそれぞれ所定の加工を施し、次に各グリーンシートを所定の順序で積層してプレス加工等を行い、最後に積層成形体を焼成して形成される。
 以下において、3枚のグリーンシートのうち、上層のグリーンシート140の製造工程を図14に基づいて説明し、中間層のグリーンシート150の製造工程を図15に基づいて説明し、下層のグリーンシート160の製造工程を図16に基づいて説明する。最後に、各グリーンシート140、150、160を組み合わせた段階の製造工程を図17に基づいて説明する。
 図14の(a)に示すように、あらかじめ所定の形状に加工したグリーンシート140を用意する。次に、グリーンシート140の上面の縁部に導体パターン141を印刷する(図14の(b)参照)。最後に、グリーンシート140の内側を打ち抜いて、平面視で矩形状の開口部142を形成する(図14の(c)参照)。
 また、図15の(a)に示すように、あらかじめ所定の形状に加工したグリーンシート150を用意する。次に、グリーンシート150の内側を2カ所打ち抜いて、平面視で円状の孔部151a、151bを形成する(図15の(b)参照)。次に、孔部151aをビア導体152aで埋め、孔部151bをビア導体152bで埋める(図15の(c)参照)。最後に、グリーンシート150の上面に、ビア導体152aとつながるように導体パターン153aを印刷し、ビア導体152bとつながるように導体パターン153bを印刷する(図15の(d)参照)。
 さらに、図16の(a)に示すように、あらかじめ所定の形状に加工したグリーンシート160を用意する。次に、グリーンシート160の内側を2カ所打ち抜いて、平面視で円状の孔部161a、161bを形成する(図16の(b)参照)。なお、孔部161a、161bは、それぞれグリーンシート150の孔部151a、151bに対応する位置に形成される。
 次に、孔部161aをビア導体162aで埋め、孔部161bをビア導体162bで埋める(図16の(c)参照)。次に、グリーンシート160の上面に、ビア導体162aとつながるように導体パターン163aを印刷し、ビア導体162bとつながるように導体パターン163bを印刷する(図16の(d)参照)。最後に、グリーンシート160の下面に、ビア導体162aとつながるように導体パターン164aを印刷し、ビア導体162bとつながるように導体パターン164bを印刷する(図16の(e)参照)。
 続いて、上述のように加工したグリーンシート150および160を、グリーンシート150が上側になるように積層して加熱加圧を行い、部分積層体170を形成する(図17の(a)参照)。次に、所定の形状のプレス金型を用いて、部分積層体170の上方から下方に向けてプレス加工を行い、凹部171と、凹部171より底面が低い凹部172と、凹部171の底面から突出する凸部173とを形成する(図17の(b)参照)。
 ここで、凹部171は基体101の搭載面107(図12参照)に対応する部位であり、凹部172は基体101の底面105(図12参照)に対応する部位であり、凸部173は基体101の位置決めマーク121(図12参照)に対応する部位である。
 次に、プレス加工された部分積層体170の上面に、上述のように加工したグリーンシート140を積層して加圧加熱を行い、積層体180を形成する(図17の(c)参照)。次に、凹部172が設けられた側の端面から少し内側に入った位置の切断面Eに沿って、積層体180を上下方向に切断する(図17の(d)参照)。かかる切断により、基体101の開口部104(図12参照)に対応する開口部が形成される。最後に、図17の(d)のように形成された積層成形体190を高温(約1800℃)で焼成して、基体101が完成する。
 ここで、積層成形体190に設けられた導体パターン153aは、基体101の第1接続端子108(図12参照)に対応する部位であり、導体パターン153bは、基体101の第2接続端子109(図12参照)に対応する部位である。
 また、積層成形体190において、導体パターン153aは、上側から順にビア導体152a(図15の(c)参照)、導体パターン163a(図16の(d)参照)、ビア導体162a(図16の(c)参照)を経由して、下面に設けられる導体パターン164a(図16の(e)参照)とつながっている。そして、導体パターン164aは、焼成後に、第1接続端子108と電気的に接続される基体101の第1外部端子(図示せず)となる。
 さらに、積層成形体190において、導体パターン153bは、上側から順にビア導体152b(図15の(c)参照)、導体パターン163b(図16の(d)参照)、ビア導体162b(図16の(c)参照)を経由して、下面に設けられる導体パターン164b(図16の(e)参照)につながっている。そして、導体パターン164bは、焼成後に、第2接続端子109と電気的に接続される基体101の第2外部端子(図示せず)となる。
 上述のグリーンシート140、150、160は、例えば、主原料である窒化アルミニウムの粉体に、イットリア(Y)、カルシア(CaO)、エルビア(Er)などからなる粉体を焼結助剤として混合した無機粉体を基本構成とする。そして、かかる無機粉体に有機バインダー、溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすと共に、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法を用いることにより、グリーンシート140、150、160が形成される。
 また、上述の導体パターン141、153a、153b、163a、163b、164a、164bや、ビア導体152a、152b、162a、162bは、例えば、主原料であるタングステンに、窒化アルミニウム、有機バインダー、溶剤などを共剤として混合したペーストで形成される。
<第7実施形態>
 つづいて、第7実施形態に係る発光素子収納用部材A7の概要について、図18Aおよび図18Bを用いて説明する。
 第7実施形態に係る発光素子収納用部材A7は、基体201と、搭載部202とを有する。基体201は、平面視で矩形状である底部基材201aと、底部基材201a上に配置されている壁部材201bとで構成されており、破線で示す発光素子230から放射される光を通過させる空間を内部に有する箱型の構造となっている。
 搭載部202は、基体201の底部基材201aから上方に突出する段差を有するように設けられている。そして、底部基材201aから突出する突出面が発光素子230を搭載する搭載面207であり、突出部分の側面がLD搭載端面206である。
 また、発光素子230は、一端面に設けられる発光面230aが、開口部204に向かい合う搭載面207の縁部およびLD搭載端面206に隣接するように搭載される。そして、発光素子230の発光面230aから放射された光は、内部の空間および開口部204を通じて外部に出射される。
 ここで、第7実施形態に係る発光素子収納用部材A7は、発光面230aが隣接する搭載面207の縁部に、面取り部220を有する。図18Bに示すように、かかる面取り部220により、搭載面207の発光面230aに隣接する部分が除かれていることから、放射される光が搭載面207で反射することを抑制することができる。したがって、発光素子収納用部材A7から外部に出射される光の発光効率を向上させることができる。面取り部220の設けられる場所は、搭載面207と開口部204に面したLD搭載端面206とが交わる縁部である。
 また、面取り部220を設けることにより、LD搭載端面206を基準にして発光面230aの位置合わせを行ったとしても(例えば、LD搭載端面206と発光面230aとが面一になるように位置合わせを実施)、搭載面207での光の反射を抑制することができる。したがって、LD搭載端面206を基準にして発光面230aの位置合わせを行うことができることから、発光素子230の位置合わせ精度が向上し、外部に出射される光の光軸精度を向上させることができる。
 引き続き、図18Aおよび図18Bを参照しながら、発光素子収納用部材A7のさらなる詳細な構成について説明する。
 基体201および搭載部202は、いずれもセラミックにより形成されている。ここで、基体201および搭載部202には種々のセラミックを適用することが可能であるが、熱伝導率が高く、かつ熱膨張率が発光素子230に近いという点から、窒化アルミニウム(AlN)を主成分として含んでいることが望ましい。
 基体201および搭載部202に含まれる窒化アルミニウムが80質量%未満の場合、基体201および搭載部202の熱伝導率が低下することから、発光素子230から発生する熱を外部に放散する熱放散性に支障が生じる可能性がある。
 さらに、基体201および搭載部202は、窒化アルミニウムを90質量%以上含んでいることが好ましい。窒化アルミニウムの含有量を90質量%以上とすることにより、基体201および搭載部202の熱伝導率を150W/mK以上にすることができることから、熱放散性に優れた発光素子収納用部材A7を実現することができる。
 ここで、基体201と搭載部202とは、セラミックで一体的に形成されているとよい。基体201と搭載部202とを一体的に形成することにより、基体201と搭載部202とを接合する接合材が不要となる。これにより、基体201と搭載部202との間に、異種材料同士で構成され大きな熱抵抗を生じさせる界面を設けることなく、発光素子収納用部材A7が形成できる。
 したがって、基体201と搭載部202との間の熱抵抗を小さくすることができ、搭載部202から基体201に効率よく熱を伝えることができることから、放熱性の高い発光素子収納用部材A7を実現することができる。
 また、基体201と搭載部202とを一体的に形成することにより、基体201と搭載部202との間を接合する工程が不要となるとともに、ハンダなどの接合材も不要となる。したがって、製造コストの低い発光素子収納用部材A7を実現することができる。一方で、第7実施形態において、搭載部202は基体201と一体に形成されている場合に限られず、基体201とは別部材により構成してもよい。
 基体201は、上述のように底部基材201aと壁部材201bとで構成されている。そして、平板形状の底部基材201aの上部には搭載部202が設けられており、かかる搭載部202の三方を平面視でコの字状に囲むように壁部材201bが配置されている。さらに、搭載部202の残りの一方に向かい合うように、上述の開口部204が設けられている。
 開口部204と接し底部基材201a上に設けられる底面205は、上述した搭載部202の搭載面207とは略平行であり、かつ搭載面207から一段低い位置に設けられている。また底面205は、開口部204の下部と、搭載部202の側面であるLD搭載端面206の下部との間に設けられている。
 底面205と接するLD搭載端面206は、開口部204が設けられる発光素子収納用部材A7の側面に対して略平行に設けられている。また、LD搭載端面206は、上述のように、発光素子230の位置決めに用いることができる。
 搭載部202の上面である搭載面207には、導電層208と導電層209とが設けられている。そして、発光素子230が搭載面207に搭載された場合に、導電層208は、発光素子230の下面に設けられる第1電極(不図示)とハンダなどを用いて電気的に接続される。また、導電層209は、例えば、発光素子230の上面に設けられる第2電極(不図示)と、ボンディングワイヤ(不図示)などを用いて電気的に接続される。
 すなわち、導電層208、209は、発光素子230の第1電極および第2電極と電気的に接続される接続端子として機能する。
 ここで、発光素子収納用部材A7は、導電層208がメタライズ層およびめっき層の少なくとも1つで形成されているとよい。導電層208がメタライズ層およびめっき層の少なくとも1つで形成されることにより、ハンダなどによる発光素子230との接合をより確実に実施することができる。
 なお、導電層209も同様に、メタライズ層およびめっき層の少なくとも1つで形成されているとよい。これにより、導電層208と導電層209とを同じ工程で同時に形成することができることから、製造コストの低い発光素子収納用部材A7を実現することができる。
 ここで、発光素子収納用部材A7は、搭載面207とLD搭載端面206との間に面取り部220が設けられている。面取り部220は、搭載面207とLD搭載端面206との間に位置する辺全体が平面状に面取りされている。図18Aおよび図18Bでは、面取り部220が辺全体に平面状に設けられた例について示しているが、面取り部220はかかる構成に限られない。面取り部220等のその他の構成例については後述する。
 また、図18B等に示すように、少なくとも搭載面207と面取り部220との境界部分にまで、導電層208を設けるとよい。導電層208を面取り部220との境界部分にまで設けることにより、発光素子230を開口部204に極力近づけて実装することができる。したがって、発光素子230から放射される光が、基体201や搭載部202の内壁に当たって欠損することなく外部に出射されることから、外部に出射される光の発光効率が高い発光素子収納用部材A7を実現することができる。
 なお、発光素子収納用部材A7では、導電層208は搭載面207にのみ設けられ、面取り部220には設けられていない。
 発光素子収納用部材A7の残りの部位について、底部基材201a上の壁部材201bには、キャビティ壁面210と壁部上面211とが設けられている。ここで、キャビティ壁面210は壁部材201bの内側の側面であり、壁部上面211は壁部材201bの上面である。
 さらに、発光素子収納用部材A7には、その上面側に壁部材201bに囲まれるように上面開口部212が設けられている。かかる上面開口部212を設けることにより、上面開口部212を介して、搭載面207に発光素子230を搬送することが可能である。
 なお、発光素子収納用部材A7のサイズは、幅および長さが2~5mm程度であればよく、高さが0.2~1mm程度であればよい。
<第7実施形態の変形例>
 次に、図19A~図19Gを参照しながら、第7実施形態に係る発光素子収納用部材の変形例について説明する。なお、図19A~図19Fは、上述の図18Bに対応する断面図であり、図19Gは、上述の図18Aに対応する斜視図である。
 図19Aは、変形例1にかかる発光素子収納用部材A8の拡大断面図である。発光素子収納用部材A8は、面取り部220の形状が平面状ではなく曲面状である。換言すると、発光素子230の発光面230aが隣接する搭載面207の縁部に、いわゆるR加工がなされている。
 これにより、発光素子230で発生する熱が、搭載部202で蓄積されることを抑制することができる。なぜなら、熱は角部でより蓄積されやすいが、発光素子収納用部材A8では面取り部220を曲面状にすることにより、搭載部202の角部を小さくしているからである。したがって、面取り部220を曲面状にすることにより、放熱性の高い発光素子収納用部材A8を実現することができる。
 図19Bに示す発光素子収納用部材A9は、導電層208が搭載面207から面取り部220にかけて設けられている点が、上述の発光素子収納用部材A8とは異なっている。
 導電層208をかかる構成にすることにより、導電層208としてメタライズ層とめっき層を両方用いた場合に、均一な厚みでめっき層を形成することができる。なぜなら、曲面状の面取り部220に形成されたメタライズ層上に電解めっきを行えば、角部で発生しやすい局所的な電界集中をさけることができるからである。これにより、搭載面207の平坦性を向上させることができることから、発光素子230が傾くことなく搭載面207に搭載することができる。したがって、発光素子230から外部に出射される光の光軸のズレを抑制することができる。
 図19Cに示す発光素子収納用部材A10は、搭載面207から面取り部220にかけて設けられている導電層208が、搭載面207から面取り部220にかけて同じ厚みである点が、上述の発光素子収納用部材A9とは異なっている。
 導電層208をかかる構成にすることにより、発光素子230を導電層208上に接合する際に、発光素子230と導電層208との間にメニスカスを形成することができる。したがって、発光素子230の実装信頼性を向上させることができる。なお、ここで「同じ厚み」とは、厚みの差が0.01μm以内のことをいう。
 図19Dに示す発光素子収納用部材A11は、搭載面207から面取り部220にかけて設けられている導電層208が、搭載面207から面取り部220に向かって徐々に薄くなっている点が、上述の発光素子収納用部材A10とは異なっている。
 導電層208をかかる構成にすることにより、面取り部220側の導電層208にクラックが発生することを抑制することができる。なぜなら、金属製の導電層208と、セラミック製の搭載部202とでは熱膨張係数差が大きいことから、導電層208が厚い場合、熱サイクル時に面取り部220側の導電層208端部の搭載部202側にクラックが発生する場合があるが、クラックが発生しやすい面取り部220側の導電層208を薄くすることにより、熱膨張係数差を緩和する構造となるからである。
 したがって、搭載面207から面取り部220に向かって導電層208を徐々に薄くすることにより、信頼性の高い発光素子収納用部材A11を実現することができる。
 ここまでは、搭載面207に導電層208を設けた場合について示したが、第7実施形態では必ずしも搭載面207に導電層208を設けなくともよい。例えば、図19Eおよび図19Fに示す発光素子収納用部材A12およびA13のように、搭載部202の搭載面207に導電層208(図18A参照)を設けず、搭載部202に直接発光素子230を搭載してもよい。
 この場合も、平面状の面取り部220(図19E)や曲面状の面取り部220(図19F)を搭載面207の縁部に設けることにより、発光素子230の発光面230aから放射される光が搭載面207で反射することを抑制することができる。したがって、外部に出射される光の発光効率を向上させることができる。さらに、図19Fに示す発光素子収納用部材A13では、面取り部220を曲面状にすることにより、放熱性を向上させることができる。
 なお、発光素子収納用部材A12およびA13において、搭載面207と発光素子230との接合にはハンダなどの導電接合材を用いる必要はなく、絶縁性の接着剤などを用いてもよい。
 また、ここまでは、搭載面207とLD搭載端面206との間に位置する辺の全体に面取り部220を設けた場合について示したが、第7実施形態では必ずしもかかる辺の全体に面取り部220を設けなくともよい。
 例えば、図19Gに示す発光素子収納用部材A14のように、面取り部220を、発光素子230と搭載面207の縁部とが隣接する領域にのみ形成してもよい。この場合も、発光面230aの近傍には面取り部220が設けられているため、外部に出射される光の発光効率を向上させることができる。さらに、面取り部220の側端に形成される角部221を、発光素子230の位置決めマークとして用いることにより、発光素子230の位置合わせ精度を向上させることができることから、出射される光の光軸精度を向上させることができる。
 なお、面取り部220や導電層208の形状や配置は、上述した各実施例に限られない。例えば、面取り部220は平面状や曲面状に限られず、例えば多面状であってもよい。発光面230aから放射された光が反射しないように面取りされていれば、面取り部220はどのような形状であってもよい。
<第7実施形態に係る製造方法>
 次に、第7実施形態に係る発光素子収納用部材A7の製造方法について、図20に基づいて説明する。なお、図20は、各工程を上方から見た平面図である。
 発光素子収納用部材A7は、3枚のグリーンシートにそれぞれ所定の加工を施し、次に各グリーンシートを所定の順序で積層してプレス加工等を行い、最後に積層成形体を焼成して形成される。
 そして、第7実施形態にかかる発光素子収納用部材A7の製造工程において、グリーンシート140、150、160の製造工程は、図14~図16に示した第6実施形態における製造工程と同様であることから、説明を省略する。
 続いて、図14~図16に示したように加工したグリーンシート150および160を、グリーンシート150が上側になるように積層して加熱加圧を行い、部分積層体170を形成する(図20の(a)参照)。次に、所定の形状のプレス金型を用いて、部分積層体170の上方から下方に向けてプレス加工を行い、凹部171と、凹部171より底面が低い凹部172と、凹部171の底面の縁部から凹部172に向かって傾斜する傾斜部174とを形成する(図20の(b)参照)。
 ここで、凹部171は発光素子収納用部材A7の搭載面207(図18A参照)に対応する部位であり、凹部172は発光素子収納用部材A7の底面205(図18A参照)に対応する部位である。また、傾斜部174は発光素子収納用部材A7の面取り部220(図18A参照)に対応する部位であり、プレス金型の形状を変更することにより、面取り部220の形状を適宜変更することができる。
 次に、プレス加工された部分積層体170の上面に、上述のように加工したグリーンシート140を積層して加圧加熱を行い、積層体180を形成する(図20の(c)参照)。次に、凹部172が設けられた側の端面から少し内側に入った位置の切断面Fに沿って、積層体180を上下方向に切断する(図20の(d)参照)。かかる切断により、発光素子収納用部材A7の開口部204(図18A参照)に対応する開口部が形成される。最後に、図20の(d)のように形成された積層成形体190を高温(約1800℃)で焼成して、発光素子収納用部材A7が完成する。
 なお、上述の導体パターン141、153a、153b、163a、163b、164a、164bや、ビア導体152a、152b、162a、162bの接続状態や、グリーンシート140、150、160の構成部材などについては、第6実施形態と同様である。
<第4実施形態の実施例>
 以下、図5Aおよび図5Bに示した第4実施形態の発光素子収納用部材A4用の基体を基本構造とした発光素子収納用基板を具体的に作製し、次いで、この第4実施形態の発光素子収納用基板を適用して、図6Aおよび図6Bに示した発光装置を作製した。
 まず、グリーンシートを形成するための混合粉末として、窒化アルミニウム粉末94質量%に対して、Y粉末を5質量%、CaO粉末を1質量%の割合で混合した混合粉末を調製した。
 次に、この混合粉末(固形分)100質量部に対して、有機バインダーとしてアクリル系バインダーを20質量部、トルエンを50質量部添加してスラリーを調製し、次いで、ドクターブレード法を用いて、平均厚みが260μmのグリーンシートを作製した。
 また、導体の形成には、タングステン(W)粉末100重量部に20重量部の窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダーを8重量部、テルピネオールで適宜添加した導体ペーストを用いた。
 作製したグリーンシートには、NCパンチを用いて、後に、ビアホール導体あるいは空間部となる貫通孔を、それぞれ所定の箇所に形成した。
 次に、貫通孔を形成したグリーンシートに、スクリーン印刷により導体ペースト充填し、次いで、内部配線パターンおよび表層配線パターンとなる導体パターンを形成して、図21A~図21Eに示すパターンシートとなるようにそれぞれ加工した。なお、図21A~図21Eは、積層成形体の下層側から上層側に順に積層されるパターンシートを表している。また、図21A~図21Fにおいて、符号40はグリーンシートであり、符号41は導体(ビアホール導体)であり、符号42は導体(内部配線パターン)であり、符号43は導体(表層配線パターン)であり、符号44は導体(シールリング接続用パターン)であり、符号45は導体(電極端子)であり、符号46は貫通孔となる部分である。
 この中で、図21Eのパターンシートに形成した打ち抜き箇所が、基体に空間部を形成するための貫通孔である。図21Fは、図21A~図21Eのパターンシートを積層して形成した積層体を図21Eに示すパターンシート側から見た平面図である。
 次に、これらのパターンシートを下層側から順に積層し、加圧加熱を行って積層成形体を作製した。なお、図21A~図21Eには、積層成形体を1個作製するパターンシートしか示していないが、各パターンシートが縦横に複数並んだ多連型のパターンシートを作製しておき、積層した後に、個片に切断する方法を採用しても、同様の構造の積層成形体を作製することができる。
 次に、作製した積層成形体を還元雰囲気中、最高温度が1800℃となる条件にて2時間の焼成を行った。作製した発光素子収納用部材A4のサイズは、焼成後の形状が幅2.5mm×長さ4.2mm×厚さ1.08mmであった。
 そして、焼成後の発光素子収納用基板を図21Fに示した切断線cにてダイシング加工することにより、基体の端面に1.4mm×0.43mmの開口部を形成した。また、図21Eのパターンシートに形成した打ち抜き箇所と開口部とがつながり、基体に、開口部とともに空間部(平面視したときの面積:1.8mm×1.8mm)を形成することができた。
 次に、焼成後の発光素子収納用基板において、上面に形成したシールリング接続用となる露出した導体上にNiめっき膜を約5μmの厚みで形成した。次いで、このNiめっき膜にAg-Cuロウを介してコバール製のシールリング(厚さ0.1mm)を接合した。
 次に、基体の端面の開口部(開口面積:1.4mm×0.43mm)の周囲に低融点ガラスペーストによってガラス板を接着させて開口部を塞いだ。ガラス板には反射防止コート層を有するものを用いた。
 次に、得られた発光素子収納用基板の搭載部にAu-Snはんだを用いて発光素子を接着し、次いで、シールリングにシームウェルド法を用いて、コバール製の蓋体を接合して発光装置を作製した。なお、発光素子には、φ9mm(長さ10mm)のキャンパッケージタイプに用いられているものと同じサイズである1.5kW級のレーザーダイオードを適用した。また、蓋体に、基体と同じ材質の窒化アルミニウム製の焼結体を適用した試料も同様に作製した。
 こうして作製した発光装置は、発光素子収納用基板のサイズ(この場合、外形サイズ)が2.5mm×4.2mm×1.33mm(体積:13.97mm)であった。その結果、同じサイズのレーザーダイオードを用いた場合でも、キャンパッケージタイプの体積(635mm)に比較して、平面視したときの見かけの面積を83.5%、見かけの体積を97.8%ほど小さくすることができた。
 こうして作製した発光装置は、キャンパッケージタイプの場合と同じようなヒートシンク部材と組み合わせることによって、長期間に亘り、発光強度の変動幅が3%以内となる発光装置を得ることができた。
<第6実施形態の実施例>
 つづいて、図12および図13A~図13Hに示した基体101を基本構造とした、第6実施形態に係る発光素子収納用部材A6を具体的に作製し、次いで、かかる発光素子収納用部材A6を適用した発光装置を作製した。
 まず、グリーンシートを形成するための混合粉末として、窒化アルミニウム粉末94質量%に対して、イットリア粉末を5質量%、カルシア粉末を1質量%の割合で混合した混合粉末を調製した。
 次に、この混合粉末(固形分)100質量部に対して、有機バインダーとしてアクリル系バインダーを20質量部、トルエンを50質量部添加してスラリーを調製し、次に、ドクターブレード法を用いて、平均厚みが500μmのグリーンシートを作製した。
 また、導体パターンやビア導体などの導体の形成には、タングステン粉末100質量部に対して、窒化アルミニウム粉末を20質量部、アクリル系バインダーを8質量部、テルピネオールを適宜添加した導体ペーストを用いた。
 そして、上述の成分を有するグリーンシートおよび導体を用いて、図14~図17に示した製造方法で積層成形体190(図17の(d)参照)を作製した。
 次に、作製した積層成形体190を還元雰囲気中、最高温度が1800℃となる条件にて2時間の焼成を行って基体101を作製した。なお、作製された基体101のサイズは、焼成後の形状で幅2.5mm×長さ4.2mm×高さ1.08mmであった。
 次に、基体101の壁部上面111(図12参照)に形成された導体パターン141(図17の(d)参照)に、Niめっき膜を約5μmの厚みで形成し、かかるNiめっき膜にAg-Cuロウを介してコバール製のシールリング(厚さ0.1mm)を接合した。
 次に、基体101の開口部104(図12参照)(幅1.4mm×高さ0.43mm)の周囲に低融点ガラスペーストによってガラス板(幅1.7mm×高さ0.8mm)を接着させて、開口部104を塞いだ。ここで、ガラス板には反射防止コート層を有するものを用いた。
 次に、図13A~図13Hに示したそれぞれの位置決め方法を用いて、基体101の搭載部120に発光素子130を実装し、発光素子収納用部材A6を得た。ここで、発光素子130としては発振波長462nmの半導体レーザ素子(幅0.3mm×長さ1.2mm×高さ0.15mm)を用い、搭載部120への発光素子130の接合にはAu-Snはんだを用いた。
 次に、図22に示した評価装置を用いて、発光素子収納用部材A6内部での発光素子130(図12参照)の位置決め精度を評価した。具体的には、発光素子収納用部材A6をプリント配線基板300に実装し、光源から50mm離れた平面301に放射された放射光302に基づいて位置決め精度を評価した。
 ここで、試料数は各構造に対してn=20とし、図22に示したX、Y、Z各方向における放射光302の位置の標準偏差を求めた。さらに、発光素子収納用部材A6と所定の中心点303とを結んだ直線303aに対する、放射光302の光軸302aの相対的な角度θの標準偏差を求めた。
 また、評価に用いたプリント配線基板300は幅10mm×長さ10mm×高さ3mmの大きさで、発光素子収納用部材A6を実装する実装面の平坦度は5μm以下であり、また角コーナの直角度は90±0.3°以下であった。各構造における位置決め精度の評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 位置決めマーク121を設けなかった試料1と、図13A~図13Hに示したように位置決めマーク121を設けた試料2~12との比較より、第6実施形態にかかる発光素子収納用部材A6は、発光素子130の位置決め精度に優れていることがわかる。
 また、位置決めマーク121を1個設けた試料2と、位置決めマーク121を2個以上設けた試料3~12との比較より、位置決めマーク121を2個以上設けることによって発光素子130の位置決め精度がさらに向上することがわかる。
 さらに、平面的な形状の位置決めマーク121を設けた試料11と、立体的な形状の位置決めマーク121を設けた試料10との比較より、立体的な形状の位置決めマーク121を設けることによって発光素子130の位置決め精度がさらに向上することがわかる。
 製造工程の最後に、発光素子130の位置決め精度を評価した発光素子収納用部材A6に対して、シームウェルド法を用いて、上述のシールリングにコバール製の蓋体を接合して上面開口部112を塞ぎ、発光装置を作製した。
 こうして作製された発光装置は、発光素子収納用部材A6の平面視での面積が10.5mmであり、体積が13.97mmであった。この値は、同じ仕様の発光素子130を搭載した従来のTO-CANパッケージ(平面視での面積63.6mm、体積635mm)に比べて大幅に小さかった。すなわち、第6実施形態に係る発光装置は、従来のパッケージに比べて大幅に小型化することができた。
 ここで、位置決めマーク121を設けなかった試料1における発光素子130の位置決め方法について、図23に基づいて説明する。まずはCCDカメラ等でLD搭載端面106と、キャビティ壁面110のうちLD搭載端面106と接するキャビティ壁面110a、110bとの位置を読み取った。
 次に、LD搭載端面106とキャビティ壁面110aとの交点を補助点122bとし、LD搭載端面106とキャビティ壁面110bとの交点を補助点122cとして、かかる補助点122b、122cの中点を原点122aとした。その後は図13Aに示した実施例と同様に、原点122aおよびLD搭載端面106の位置から位置決め軸123を特定して、位置決め軸123およびLD搭載端面106の位置に合わせて発光素子130(図12参照)を搭載部120に実装した。
<第7実施形態の実施例>
 つづいて、第7実施形態に係る発光素子収納用部材A7等を具体的に作製し、次いで、かかる発光素子収納用部材A7等を適用した発光装置を作製した。
 まず、グリーンシートを形成するための混合粉末として、窒化アルミニウム粉末94質量%に対して、イットリア粉末を5質量%、カルシア粉末を1質量%の割合で混合した混合粉末を調製した。
 次に、この混合粉末(固形分)100質量部に対して、有機バインダーとしてアクリル系バインダーを20質量部、トルエンを50質量部添加してスラリーを調製し、次に、ドクターブレード法を用いて、平均厚みが500μmのグリーンシートを作製した。
 また、導体パターンやビア導体などの導体の形成には、タングステン粉末100質量部に対して、窒化アルミニウム粉末を20質量部、アクリル系バインダーを8質量部、テルピネオールを適宜添加した導体ペーストを用いた。また、この導体ペーストの他に、この導体ペーストにさらにチキソ剤を0.5質量%添加した導体ペーストと、この導体ペーストにさらにチキソ剤を1.0質量%添加した導体ペーストも用いた。
 そして、上述の成分を有するグリーンシートおよび導体ペーストを用いて、図14~図16および図20に示した製造方法で積層成形体190(図20の(d)参照)を作製した。
 次に、作製した積層成形体190を還元雰囲気中、最高温度が1800℃となる条件にて2時間の焼成を行って発光素子収納用部材A7等を作製した。なお、作製された発光素子収納用部材A7等のサイズは、焼成後の形状で幅2.5mm×長さ4.2mm×高さ1.08mmであった。
 次に、発光素子収納用部材A7等の壁部上面211(図18A参照)に形成された導体パターン141(図20の(d)参照)に、Niめっき膜を約5μmの厚みで形成し、かかるNiめっき膜にAg-Cuロウを介してコバール製のシールリング(厚さ0.1mm)を800℃で接合した。
 次に、発光素子収納用部材A7等の開口部204(図18A参照)(幅1.4mm×高さ0.43mm)の周囲に低融点ガラスペーストによってガラス板(幅1.7mm×高さ0.8mm)を430℃で接着させて、開口部204を塞いだ。ここで、ガラス板には反射防止コート層を有するものを用いた。
 次に、発光素子収納用部材A7等の搭載面207に発光素子230を実装した。ここで、発光素子230としては発振波長462nmの半導体レーザ素子(幅0.3mm×長さ1.2mm×高さ0.15mm)を用い、搭載面207への発光素子230の接合にはAu-Snハンダを用いた。
 次に、発光素子収納用部材A7等の各種特性について評価した。この際、面取り部220を設けていない従来の発光素子収納用部材を適用した試料や、チキソ剤を添加した導体ペーストを用いて作成した試料についても同時に評価した。
 また、評価した特性は、発光効率、放熱性、光軸の精度、信頼性の4つとし、試料数は各構造に対してn=20とした。
 第1の特性評価である発光効率については、発光素子収納用部材A7等から出射される光の輝度を、暗室内で輝度計を用いて評価した。また、かかる評価結果の値は、面取り部220を設けていない従来の発光素子収納用部材を適用した試料で測定された輝度を1.0とした場合の相対的な値とした。
 第2の特性評価である放熱性については、発光素子230が80℃に到達する時の発熱量を、シミュレーション解析により求めた。この際、発光素子収納用部材A7等に対して、放熱部材を接合したモデルを用いた。ここで、接合した放熱部材は、発光素子収納用部材A7等の裏面の全面に貼り付けられるサイズ(幅2mm×長さ3mm×厚み2mm)とした。
 第3の特性評価である光軸の精度については、図22に示したような評価装置を用いて評価した。評価方法の詳細について上述した第6実施形態と同様であるので、詳細は省略する。
 第4の特性評価である信頼性については、-65℃から150℃まで温度範囲の熱サイクル試験を100サイクル実施した。また、熱サイクル試験後の試料のクラックの有無は蛍光浸透探傷検査にて評価し、20個片中に発生したクラック発生数をカウントした。各種特性評価の結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 面取り部220を設けなかった試料13と、面取り部220を設けた試料14、15との比較より、第7実施形態にかかる発光素子収納用部材A7等は、発光効率が向上していることとがわかる。
 また、面取り部220が平面状である試料14と、面取り部220が曲面状である試料15との比較より、面取り部220を曲面状にすることによって放熱性が向上していることがわかる。
 さらに、面取り部220が平面状である試料14と、面取り部220が曲面状である試料15との比較より、面取り部220を曲面状にすることによって光軸の精度が向上していることがわかる。
 さらに、導体ペーストにチキソ剤を添加しなかった試料15と、導体ペーストにチキソ剤を添加した試料16、17との比較より、導体ペーストにチキソ剤を添加することにより、信頼性が向上していることがわかる。
 導体ペーストにチキソ剤を添加することにより、導体ペーストのレベリング性が向上する。これにより、試料16は、メタライズ層の厚みが中央部と縁部とで略均等になるように構成されている(表2参照)。すなわち、試料16は、図19Cのように発光素子230と導電層208との間にメニスカスを形成することができる構造になっていることから、信頼性が向上する。
 また、試料17は、さらに多くのチキソ剤を添加することにより、メタライズ層の厚みが縁部側(すなわち面取り部220側)で薄くなるように構成されている(表2参照)。すなわち、試料17は、図19Dのように搭載部202と導電層208との熱膨張係数差を緩和する構造になっていることから、信頼性が向上する。
 製造工程の最後に、各種特性評価を行った発光素子収納用部材A7等に対して、シームウェルド法を用いて、上述のシールリングにコバール製の蓋体を接合して上面開口部212を塞ぎ、発光装置を作製した。
 こうして作製された発光装置は、発光素子収納用部材A7等の平面視での面積が10.5mmであり、体積が13.97mmであった。この値は、同じ仕様の発光素子230を搭載した従来のTO-CANパッケージ(平面視での面積63.6mm、体積635mm)に比べて大幅に小さかった。すなわち、第7実施形態に係る発光装置は、従来のパッケージに比べて大幅に小型化することができた。
 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態においては、発光素子として半導体レーザを用いた場合について示したが、発光素子は半導体レーザに限られない。
 以上のように、実施形態に係る発光素子収納用部材A1(A1a~A1d)は、セラミックスによって構成され、少なくとも1箇所を開口部5とする深底型の空間部7を内部に有し、かかる空間部7の内壁(内壁面7b)が発光素子9の搭載部11となる基体1を有している。これにより、高放熱性かつ小型化が可能となる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A1(A1a、A1c、A1d)において、基体1は、2つの対向する端面3a、3bと、かかる端面3a、3bに垂直な側面4とを有するものである。これにより、高放熱性かつ小型化が可能となる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A1において、搭載部11は、端面3a、3bに垂直な方向から見たときに、かかる端面3a、3bの中央部Cに設けられている。これにより、安定した発光を行うことが可能になる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A1bにおいて、基体1が円錐台の形状を成している。これにより、駆動時にも光軸のぶれを小さくすることが可能になる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A1cにおいて、基体1は、内壁(内壁面7b)の少なくとも一部が傾斜面を成し、開口部5側の間口の面積がその奥に位置する底部7aの面積よりも大きい。これにより、発光素子9の数が少なくても広い範囲をカバーできる発光装置を得ることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A1dにおいて、基体1は、開口部5付近の段差5aによって間口が奥側よりも広くなっている。これにより、発光装置の信頼性を高めることが可能になる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A2(A3~A14)は、平面視したときの形状が矩形状の底部基材22(102、201a)と、底部基材22(102、201a)上に、発光素子9(130、230)を搭載するための搭載部26(120、202)をUの字状に囲み、少なくとも1箇所を開口部27(104、204)とするように設けられた壁部材23(103、201b)と、かかる壁部材23(103、201b)の内側の領域に設けられた搭載部26(120、202)とを備えた基体21を有しており、基体21がセラミックスにより一体的に形成されている。これにより、高放熱性かつ小型化が可能となる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A3において、搭載部26は、開口部27側から見たときに、壁部材23の高さ方向の中央に位置するように配置されている。これにより、安定した発光を行うことが可能になる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A4(A5)において、壁部材23間の開口部27に架橋部材29が設けられている。これにより、基体21全体からの放熱性を向上させることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A5において、架橋部材29が、湾曲している。これにより、架橋部材29の放熱性を高めることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A3(A4、A5)において、壁部材23は、底部基材22側から上面側に向けて厚みが薄くなっている。これにより、ロウ付け工程等において壁部材23に荷重がかかる場合でも壁部材23が破損したりするのを抑えることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A1(A2~A5)において、搭載部11(26)が、レーザダイオード用の第1搭載部25aと、第1搭載部25aに隣接したフォトダイオード用の第2搭載部25bとを含んで構成されている。これにより、汎用性の高い発光装置を得ることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A6において、搭載部120の周囲に発光素子130の搭載位置を決める位置決めマーク121が設けられる。これにより、半導体レーザなどの細長い形状を有する発光素子130を基体101に搭載する場合においても、発光面130aから放射される光の光軸を容易に揃えることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A6において、位置決めマーク121は、基体101と一体に形成される凹形状または凸形状である。これにより、発光素子130の位置をより高精度に決定することができると共に、基体101の製造コストの上昇を抑制することができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A6において、位置決めマーク121は、円柱、円錐、角柱および角錐のうち少なくとも1つの形状を有する。これにより、位置決めマーク121の位置を認識しやすくすることができる。
 また、実施形態に係る発光素子収納用部材A7(A8~A14)において、搭載部202は、開口部204に面した縁部に面取り部220を有する。これにより、外部に出射される光の発光効率を向上させることができる。
 また、実施形態に係るアレイ部材C1は、発光素子収納用部材A1(A2~A5)が複数個連結されている。これにより、アレイ型の発光装置を得ることができる。
 また、実施形態に係るアレイ部材C1は、発光素子収納用部材A1(A2~A5)同士が一体焼結したものである。これにより、高放熱性かつ高強度のアレイ型の発光装置を得ることができる。
 また、実施形態に係る発光装置は、発光素子収納用部材A1(A1a~A1d、A2~A14)の搭載部11(26、120、202)上に発光素子9(130、230)を備えている。これにより、高放熱性かつ小型化が可能な発光装置を得ることができる。
 また、実施形態に係る発光装置は、アレイ部材C1と、アレイ部材C1の搭載部11(26)に搭載される発光素子9と、を備える。これにより、高放熱性かつ高強度のアレイ型の発光装置を得ることができる。
 さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
 A1、A1a~A1d、A2~A14 発光素子収納用部材
 1、21、101、201 基体
 3a、3b 端面
 4     側面
 5、27、104、204 開口部
 7、24  空間部
 7b    内壁面
 9、130、230 発光素子
 9a、130a、230a 発光面
 11、26、120、202 搭載部
 22、102、201a 底部基材
 23、103、201b 壁部材
 28    蓋体
 29    架橋部材
 50    半導体レーザ装置
 51    半導体レーザ
 53    ステムベース
 55    ステムブロック
 57    絶縁部材
 61    ガラス板
 63    リードピン
 C1    アレイ部材
 121、121a~121d 位置決めマーク
 220 面取り部

Claims (20)

  1.  セラミックスによって構成され、少なくとも1箇所を開口部とする深底型の空間部を内部に有し、該空間部の内壁が発光素子の搭載部となる基体を有している、発光素子収納用部材。
  2.  前記基体は、2つの対向する端面と、該端面に垂直な側面とを有するものである、請求項1に記載の発光素子収納用部材。
  3.  前記搭載部は、前記端面に垂直な方向から見たときに、該端面の中央部に設けられている、請求項2に記載の発光素子収納用部材。
  4.  前記基体が円錐台の形状を成している、請求項1~3のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  5.  前記基体は、前記内壁の少なくとも一部が傾斜面を成し、前記開口部側の間口の面積がその奥に位置する底部の面積よりも大きい、請求項1~4のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  6.  前記基体は、前記開口部付近の段差によって間口が奥側よりも広くなっている、請求項1~5のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  7.  平面視したときの形状が矩形状の底部基材と、該底部基材上に、発光素子を搭載するための搭載部をUの字状に囲み、少なくとも1箇所を開口部とするように設けられた壁部材と、該壁部材の内側の領域に設けられた前記搭載部とを備えた基体を有しており、該基体がセラミックスにより一体的に形成されている、発光素子収納用部材。
  8.  前記搭載部は、前記開口部側から見たときに、前記壁部材の高さ方向の中央に位置するように配置されている、請求項7に記載の発光素子収納用部材。
  9.  前記壁部材間の前記開口部に架橋部材が設けられている、請求項7または8に記載の発光素子収納用部材。
  10.  前記架橋部材が、湾曲している、請求項9に記載の発光素子収納用部材。
  11.  前記壁部材は、前記底部基材側から上面側に向けて厚みが薄くなっている、請求項7~10のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  12.  前記搭載部が、レーザダイオード用の第1搭載部と、該第1搭載部に隣接したフォトダイオード用の第2搭載部とを含んで構成されている、請求項1~8のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  13.  前記搭載部の周囲に前記発光素子の搭載位置を決める位置決めマークが設けられている請求項1~12のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  14.  前記位置決めマークは、
     前記基体と一体に形成される凹形状または凸形状である請求項13に記載の発光素子収納用部材。
  15.  前記位置決めマークは、
     円柱、円錐、角柱および角錐のうち少なくとも1つの形状を有する、請求項13または14に記載の発光素子収納用部材。
  16.  前記搭載部は、
     前記開口部に面した縁部に面取り部を有する、請求項1~15のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材。
  17.  請求項1~6のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材が複数個連結されている、アレイ部材。
  18.  発光素子収納用部材同士が一体焼結したものである、請求項17に記載のアレイ部材。
  19.  請求項1~16のいずれか一つに記載の発光素子収納用部材の搭載部上に発光素子を備えていることを特徴とする発光装置。
  20.  請求項17または18に記載のアレイ部材と、前記アレイ部材の前記搭載部に搭載される発光素子と、を備えることを特徴とする発光装置。
PCT/JP2017/015601 2016-04-18 2017-04-18 発光素子収納用部材、アレイ部材および発光装置 WO2017183638A1 (ja)

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