WO2018181588A1 - アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法 - Google Patents

アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018181588A1
WO2018181588A1 PCT/JP2018/012992 JP2018012992W WO2018181588A1 WO 2018181588 A1 WO2018181588 A1 WO 2018181588A1 JP 2018012992 W JP2018012992 W JP 2018012992W WO 2018181588 A1 WO2018181588 A1 WO 2018181588A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resin
eye
light source
cover
lid
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/012992
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
元久 上野
伊藤 晋
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Publication of WO2018181588A1 publication Critical patent/WO2018181588A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0239Combinations of electrical or optical elements

Definitions

  • the present invention relates to an eye-safe light source and a method for manufacturing an eye-safe light source, and more particularly to a light source device that can ensure the safety of human eyes.
  • Patent Document 1 discloses a “light source device that can ensure the safety of human eyes even when a high-power semiconductor laser is used as a light source element”, and discloses the following configuration, for example.
  • a semiconductor laser 1100 is disposed in a recess 1110 formed on a substrate, and a light scatterer is uniformly dispersed in the recess 1110.
  • the resin 1120 is filled and cured.
  • the highly coherent laser light is converted into harmless incoherent light that does not damage the human eyeball. Also, as shown in FIG.
  • an electrolyte solution 1210 containing a light scatterer is sealed in a container composed of a transparent glass 1220 and a cylindrical portion 1230, and a semiconductor laser is used.
  • the laser beam emitted from the semiconductor laser 1200 passes through the solution 1210 and is disposed above the semiconductor laser 1200 so as to be isolated from the 1200.
  • FIG. 21C when the mold portion 1310 or the resin 1320 is damaged, the wire 1330 is broken, and the driving of the semiconductor laser 1300 is stopped. Thereby, the eye-safe property of a light source device is securable.
  • the light source device becomes large in the direction in which the laser light is emitted, that is, in the direction perpendicular to the substrate. There is.
  • the laser light emitted from the semiconductor laser 1100 (1300) is reflected by the reflection mirror.
  • the reflection mirror slightly absorbs the laser light. Since the laser light is emitted from a small region of several ⁇ m 2 to several tens of ⁇ m 2 on the light emitting end face of the semiconductor laser 1100 (1300), the energy density is very high in the vicinity of the light emitting end face. Therefore, since the temperature of the reflection mirror locally increases, the deterioration of the reflection mirror is accelerated, and the light source device is functionally damaged. In order to avoid this problem, the reflecting mirror needs to be separated from the light emitting end face of the semiconductor laser 1100 (1300) by a certain distance or more.
  • the package of the light source device inevitably has a problem of becoming large in a direction parallel to the substrate. Furthermore, since the semiconductor laser 1100 (1300) emits laser light at a certain radiation angle (full angle at half maximum: 10 ° to 30 °), the semiconductor laser 1100 (1300) is disposed at a certain height from the substrate surface. It is necessary to For this reason, (ii) the light source device has a problem that it also becomes larger in the direction perpendicular to the substrate. The problem (ii) becomes more prominent due to the problem (i). Therefore, the light source device (eye-safe light source) shown in FIGS. 21A to 21C has a problem that it is difficult to reduce the size.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to downsize an eye-safe light source.
  • an eye-safe light source includes a semiconductor laser that emits laser light, a bottom surface on which the semiconductor laser is placed, and a container that has an opening through which the laser light is emitted, A lid that covers at least a portion of the opening; a sealing resin layer that is provided in the container, seals the semiconductor laser and the wire electrically connected to the semiconductor laser, and fixes the lid to the container;
  • the semiconductor laser is a surface emitting laser bonded to the bottom surface so as to emit the laser beam perpendicular to the bottom surface.
  • a method for manufacturing an eye-safe light source includes a semiconductor laser mounting in which a semiconductor laser that emits laser light is placed on a bottom surface of a container that includes an opening through which the laser light is emitted.
  • a step of electrically connecting the semiconductor laser and the electrode with a wire, and a lid having a first hole placed on the container so that the lid covers at least a part of the opening A placing step, a filling step of filling the first resin into the container through the first hole until at least the first resin comes into contact with the lid, a curing step of curing the filled first resin, And the cured first resin is a method of fixing the lid to the container.
  • another method for manufacturing an eye-safe light source includes a semiconductor laser that mounts a semiconductor laser that emits laser light on a bottom surface of a container that includes an opening through which the laser light is emitted.
  • the first resin is a method for fixing the lid to the container.
  • still another method of manufacturing an eye-safe light source according to the present invention is a semiconductor in which a semiconductor laser that emits laser light is placed on the bottom surface of a container having an opening through which the laser light is emitted.
  • the cured second resin becomes a lid that covers at least a part of the opening, and the cured first resin causes the lid to cover the container. It is a method of fixing.
  • the eye-safe light source can be downsized in the direction perpendicular to the bottom surface of the container. Furthermore, since the surface emitting laser emits laser light in a direction perpendicular to the bottom surface of the container, the eye-safe light source does not need to include a mirror for changing the direction of the optical axis of the laser light. Therefore, the eye-safe light source can be miniaturized also in the direction parallel to the bottom surface of the container.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows schematic structure of the eye safe light source which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the eye safe light source shown in FIG. 1 except a transparent resin layer and a cover. It is a figure which shows schematic structure of the cover with which the eye safe light source shown in FIG. 1 is provided. It is a figure explaining the manufacturing method of the eye safe light source shown in FIG. 1 in order. It is a figure explaining another manufacturing method of an eye safe light source shown in Drawing 1 in order. It is a figure which shows schematic structure of the cover which is a modification of the cover shown in FIG. It is a figure which shows schematic structure of the cover which is a modification of the cover shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an eye-safe light source 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the direction in which the surface-emitting laser 100 of the eye-safe light source 1 emits laser light (the direction of the optical axis 118) will be described as an upward direction, but the orientation of the eye-safe light source 1 during manufacture and use is not limited. .
  • the eye-safe light source 1 is a package having a surface-emitting laser 100 that emits laser light from a light-emitting part region 100a in which a plurality of light-emitting parts are formed, and a recess 120 on which the surface-emitting laser 100 is placed.
  • 108 (container), a wiring member 110 made of gold (Au) connected to the surface emitting laser 100, and a transparent resin layer 140 (sealing resin layer, made of liquid transparent resin filled and cured in the recess 120) A cured first resin) and a cover 150 (cover) covering the opening 124 of the recess 120.
  • the eye safe light source 1 is a surface mount type.
  • surface mounting is one of methods for mounting an electronic component (here, package 108) on a printed circuit board. There is an advantage that it does not take up space compared to a method (through-hole mounting) in which the lead of the electronic component is fixed to the hole of the printed circuit board.
  • the optical axis 118 indicates the direction in which the eye-safe incoherent light is emitted from the eye-safe light source 1.
  • the optical axis 118 is perpendicular to the upper surface of the heat sink 102 and the upper surface of the package 108.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing the eye-safe light source 1 excluding the transparent resin layer 140 and the cover 150.
  • FIG. 2A and 2B show a schematic configuration of the package 108 included in the eye-safe light source 1 shown in FIG. 1 and a schematic arrangement of the surface emitting laser 100 in the package 108.
  • FIG. 2A is a top view of the heat radiating plate 102 seen through the transparent resin layer 140 and the cover 150
  • FIG. 2B is a perspective view of the eye-safe light source 1.
  • the package 108 packages the eye-safe light source 1 by partially covering the periphery of the heat sink 102 with a resin portion 106.
  • the surface emitting laser 100 is accommodated in a recess 120 formed in the package 108.
  • the package 108 is provided with marks 112 indicating the positions of the anode electrode 104a and the cathode electrode 103a.
  • the recess 120 has a bottom surface 123 and an opening 124. As shown in FIGS. 2A and 2B, a part (exposed portion 122) of the upper surface of the cathode electrode 103a and the anode electrode 104a disposed on the heat sink 102 is exposed.
  • the surface emitting laser 100 is mounted on the exposed portion 122 of the cathode electrode 103a. It can also be said that the surface emitting laser 100 is placed on the bottom surface 123 of the recess 120.
  • the opening 124 of the recess 120 is provided above the bottom surface 123, and the laser light 114 emitted from the surface emitting laser 100 passes through the transparent resin layer 140 and the cover 150 (not shown) from the opening 124, thereby providing an eye-safe light source. 1 is emitted to the outside.
  • the heat sink 102 is made of ceramic and is excellent in insulation, heat conductivity, heat dissipation, and mechanical strength. Further, the surface emitting laser 100 is mounted on the heat sink 102 through the cathode electrode 103a. Therefore, the eye-safe light source 1 has an advantage that the surface-emitting laser 100 can be easily mounted and the lead terminal can be easily taken out from the electrode.
  • a cathode electrode 103a and an anode electrode 104a are formed on the upper surface of the heat sink 102, and a cathode electrode 103b (see FIG. 1) and an anode electrode 104b (see FIG. 1) are formed on the lower surface of the heat sink 102. ing.
  • the cathode electrodes 103a and 103b are electrically connected via a through hole (not shown) formed in the heat sink 102.
  • the anode electrodes 104a and 104b are also electrically connected. Electrical insulation is maintained between the cathode electrodes 103a and 103b and the anode electrodes 104a and 104b with the heat sink 102 interposed therebetween.
  • the cathode electrodes 103 a and 103 b and the anode electrodes 104 a and 104 b radiate heat through the heat radiating plate 102.
  • the surface emitting laser 100 is electrically and thermally connected to the exposed portion 122 of the cathode electrode 103a disposed on the upper surface of the heat sink 102.
  • the surface emitting laser 100 is disposed on the exposed portion 122. Since most of the lower surface of the heat sink 102 is exposed without being covered with the resin portion 106, the heat dissipation of the heat sink 102 is good.
  • the cathode electrode 103a and the anode electrode 104a disposed on the upper surface of the heat radiating plate 102 may be electrically connected to the outside via the cathode electrode 103b and the anode electrode 104b formed on the lower surface of the heat radiating plate 102.
  • the surface emitting laser 100 is bonded to the exposed portion 122 of the cathode electrode 103a using paste solder.
  • the area relationship between the exposed portions 122 of the cathode electrode 103a and the anode electrode 104a may be reversed, and the surface emitting laser 100 may be disposed on the exposed portion 122 of the anode electrode 104a. .
  • the surface emitting laser 100 is electrically joined to the cathode electrode 103a disposed on the heat sink 102 using paste solder. Further, the surface emitting laser 100 is electrically connected to the anode electrode 104 a on the heat sink 102 via the wiring member 110. Note that the size relationship between the exposed portions 122 of the cathode electrode 103a and the anode electrode 104a may be reversed. When the surface emitting laser 100 has the opposite polarity, the surface emitting laser 100 is disposed on the exposed portion 122 of the anode electrode 104a.
  • the heat sink 102 is preferably made of ceramics having high thermal conductivity. Typical examples of ceramics having high thermal conductivity include alumina and aluminum nitride (AlN). As long as the thermal conductivity between the electrodes arranged on the upper and lower surfaces of the heat sink 102 is good, an electrically insulating material such as a resin may be used as the material of the heat sink 102. Moreover, when using resin common to resin which forms the resin part 106 as a material of the heat sink 102, you may integrally form the heat sink 102 and the resin part 106. FIG.
  • the resin portion 106 is disposed on the heat sink 102 and partially covers the periphery of the surface emitting laser 100.
  • the resin forming the resin portion 106 is a white thermoplastic resin containing a light scatterer that scatters the laser beam 114, and is preferably a resin often used for LED (Light Emitting Diode) light sources.
  • the resin portion 106 may be formed of, for example, polycyclohexylene dimethylene terephthalate (PCT) resin or polyphthalamide (PPA) resin.
  • PCT polycyclohexylene dimethylene terephthalate
  • PPA polyphthalamide
  • a white resin is used as the material of the resin portion 106, but another color resin such as red may be used.
  • a thermoplastic resin is used as the material of the resin portion 106.
  • thermosetting resin having another property such as thermosetting or photo-curing property may be used depending on the manufacturing method of the package 108.
  • thermosetting resin that can be used as the material of the resin portion 106 include EMC (Epoxy Molding Compound), silicone resin, and the like.
  • a control element for controlling the light emission of the surface emitting laser 100 is bonded to the heat radiating plate 102 and sealed by the resin portion 106. May be. Further, other semiconductor elements may be sealed in the resin portion 106.
  • a mark 112 is a right-angled isosceles triangular depression formed at the upper end of the resin portion 106. Since the mark 112 can be formed simultaneously with the molding of the resin portion 106, it is possible to prevent the mark 112 from being forgotten to be attached or the position where the mark 112 is attached from being mistaken. Note that the mark 112 may be retrofitted to the resin portion 106 or may not be provided on the resin portion 106.
  • the shape of the recess 120 is a substantially rectangular parallelepiped.
  • the side connecting the bottom faces is slightly inclined.
  • the side connecting the upper surface and the bottom surface of the recess 120 has a tapered shape in which the width of the opening 124 becomes narrower toward the bottom surface side.
  • the heat sink 102 and the exposed portion 122 correspond to the bottom surface of the recess 120.
  • the surface emitting laser 100 is disposed at the center of the package 108, in other words, at the center of the bottom surface 123 of the recess 120. Further, the surface emitting laser 100 is bonded to the exposed portion 122 of the cathode electrode 103a disposed on the heat sink 102 using a solder material such as gold bell alloy (AuSn). The surface emitting laser 100 is electrically connected to the anode electrode 104 a disposed on the heat sink 102 via the wiring member 110. Furthermore, the surface emitting laser 100 is thermally connected to the heat sink 102 via the cathode electrode 103a.
  • the surface emitting laser 100 is an infrared semiconductor laser that emits laser light 114 (see FIG. 1) having a wavelength longer than 700 nm. As shown in FIG. 2A, the surface emitting laser 100 includes a plurality of light emitting units that generate laser light 114 and a light emitting unit region 100a in which the plurality of light emitting units are formed. The surface emitting laser 100 also includes an electrode pad 100b that is electrically connected to the plurality of light emitting units. Further, as shown in FIG. 1, the surface emitting laser 100 emits laser light 114 in a direction perpendicular to the upper surface of the heat sink 102 and the bottom surface 123 of the recess 120 of the package 108. The surface emitting laser 100 may be a visible light semiconductor laser (for example, a blue semiconductor laser, a green semiconductor laser, or a red semiconductor laser) that emits laser light 114 having a wavelength in the visible light region.
  • a visible light semiconductor laser for example, a blue semiconductor laser, a green semiconductor laser, or a
  • the wiring member (wire) 110 is made of gold (Au), and is a power line that supplies driving power to the surface emitting laser 100.
  • Au gold
  • the wiring member 110 is broken, the driving of the surface emitting laser 100 is stopped and the laser light 114 is not emitted from the surface emitting laser 100.
  • the wiring member 110 connects the electrode pad 100b of the surface emitting laser 100 and the anode electrode 104a disposed on the heat sink 102, as shown in FIG. In FIG. 2A, the wiring member 110 appears to be slightly inclined toward the bottom surface 123 of the recess 120, but actually, when viewed from the direction of the optical axis 118 of the laser beam 114, the wiring member 110 110 is orthogonal to the optical axis 118.
  • the wiring member 110 passes through the transparent resin layer 140. For this reason, when the transparent resin layer 140 is detached from the package 108, the wiring member 110 is broken. Further, the entire wiring member 110 is sealed in the transparent resin layer 140. For this reason, since the wiring member 110 does not straddle the boundary surface of the layers (that is, the transparent resin layer 140 and the cover 150) formed of different substances, the wiring member 110 is not strongly affected by thermal expansion / contraction. Therefore, when the transparent resin layer 140 is fixed to the package 108, the wiring member 110 is not easily broken due to a temperature change.
  • FIGS. 3A to 3D are diagrams showing a schematic configuration of the cover 150 included in the eye-safe light source 1 shown in FIG. 3A is a top view of the cover 150, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3A, and FIG. FIG. 3A is a bottom view of the cover 150, and FIG.
  • the cover 150 is filled with an exhaust hole 152 (second hole) for discharging air and a liquid transparent resin 142 (see FIG. 4C).
  • the cover 150 is made of a scattering resin in which a transparent resin (base material) through which the laser beam 114 is transmitted is mixed with a filler (light scatterer) that scatters the laser beam 114.
  • a transparent resin base material
  • a filler light scatterer
  • the resin forming the cover 150 contains a light scatterer having a higher concentration (second content weight ratio) than the transparent resin 142 forming the transparent resin layer 140.
  • the weight% concentration (second containing weight ratio) of the light scatterer contained in the base material of the scattering resin forming the cover 150 so that the laser beam 114 passing through the cover 150 can be transmitted through the cover 150 while being appropriately scattered. ) Is preferably in the numerical range shown below. Specifically, for example, when adding titanium oxide, which is a typical light scatterer, to dimethyl silicone, which is a typical silicone resin as a base material, 0.02% to 10% is preferable. 05% or more and 5% or less is more preferable, and 0.1% or more and 2% or less is more preferable.
  • the upper limit of the concentration of titanium oxide (light scatterer) contained in dimethylsilicone (base material) is determined by the fluidity of the liquid substance obtained when the base material and the light scatterer are mixed and stirred.
  • concentration by weight of titanium oxide is approximately 10% or more
  • the viscosity of the mixed resin (mixture) becomes high and the fluidity becomes extremely low.
  • the cover 150 obtained from the mixture containing the light scatterer at such a high concentration loses the inherent flexibility of the base material, and therefore becomes brittle when exposed to high and low temperatures and easily cracks. It tends to occur. Therefore, a mixture in which the concentration by weight of titanium oxide is approximately 10% or more is not suitable for manufacturing the cover 150.
  • the weight% concentration of titanium oxide (light scatterer) with respect to dimethyl silicone (base material) in consideration of the ease of manufacturing the cover 150 and the high reliability that the cover 150 is unlikely to crack Is preferably 5% or less, preferably 2% or less.
  • the lower limit of the concentration of titanium oxide which is a light scatterer
  • the lower limit of the amount of titanium oxide added is determined in consideration of the light distribution control necessary for the eye-safe light source.
  • the weight percent concentration of titanium oxide contained in dimethyl silicone is less than 0.02%, it is necessary to control the weight ratio of the two with high accuracy.
  • the concentration of titanium oxide is low, the cover 150 is thicker than the package 108 in order to ensure sufficient eye-safety of the eye-safe light source 1.
  • Titanium oxide is preferably mixed with dimethyl silicone at a concentration by weight of 0.05% or more, more preferably 0.1% or more.
  • the weight percent concentration of titanium oxide contained in dimethyl silicone is approximately 0.1% to 2%.
  • the weight% concentration of titanium oxide may be 0.2% or more and 5% or less.
  • the range of desirable light scatterer concentrations also depends strictly on the viscosity and specific gravity (density) of the matrix and on the specific gravity (density) and particle size of the light scatterer. It also depends on the oscillation wavelength of the surface emitting laser.
  • the upper and lower limits of the weight percent concentration of titanium oxide described above provide a good guideline for determining the upper and lower limits of the weight percent concentration of other light scatterers.
  • silica is generally used as a light scatterer in the same way as titanium oxide, but the specific gravity of silica is 1.8 to 2.2 g / cm, which is half that of titanium oxide, which is 4.2 g / cm 3. It is only cm 3 .
  • the concentration by weight of silica contained in dimethyl silicone is preferably 0.01% to 5%.
  • alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) which are known as typical light scatterers, can obtain a desirable light scatterer concentration range in consideration of the specific gravity, similarly to silica.
  • the particle size of the filler used as a light scatterer ranges from a very small number of nanometers to several tens of ⁇ m.
  • the viscosity of the mixture becomes higher than when a filler having the same weight and a large particle size is mixed with the base material.
  • the viscosity of the mixture further increases. Therefore, it is difficult to uniformly determine the range of the filler concentration that is desirable when the filler particle size is large and that when the filler particle size is small.
  • the upper and lower concentration examples mentioned for titanium oxide are useful as guidelines for determining the desired concentration range for fillers having various particle sizes.
  • the desirable concentration range of the filler is the same as that when the resin as the base material is dimethyl silicone.
  • the exhaust hole 152 of the cover 150 has a void in the recess 120 when the transparent resin 142 is filled into the recess 120 from the resin filling hole 154. In order not to remain, it is provided at a position as far as possible from the resin filling hole 154.
  • the exhaust hole 152 extends from the lower surface of the cover 150 to the side surface or upper surface of the cover 150. Further, the exhaust holes 152 are formed outside the optical path of the laser beam 114 so as not to affect the light distribution characteristics of the eye-safe light source 1.
  • the resin filling hole 154 of the cover 150 is used for filling the liquid transparent resin 142 into the recess 120 (see FIGS. 4B to 4E). As shown in FIGS. 3A to 3D, the resin filling hole 154 penetrates from the upper surface to the lower surface of the cover 150. The resin filling hole 154 is formed outside the optical path of the laser beam 114, specifically, at a position off the center of the cover 150 so as not to affect the light distribution characteristics of the eye-safe light source 1.
  • the cover 150 includes a step portion 156 formed in a shape complementary to the edge of the opening 124 so that the cover 150 can be fitted into the opening 124 of the recess 120.
  • the cover 150 fits into the opening 124 of the recess 120, and the stepped portion 156 of the cover 150 contacts the inner surface of the recess 120. Therefore, when the cover 150 is fitted into the opening 124, the cover 150 can be placed at an appropriate position in the package 108 without being displaced with respect to the recess 120. Further, when the eye-safe light source 1 is manufactured, the cover 150 is prevented from being displaced from the opening 124.
  • the flange portion 158 is formed in a shape that meshes with the transparent resin layer 140 in order to strengthen the engagement between the transparent resin layer 140 and the cover 150. Moreover, it is preferable that the collar part 158 is provided in the resin filling hole 154 or its vicinity so that a void does not arise around the collar part 158. Note that the flange portion 158 may only increase the contact area between the transparent resin layer 140 and the cover 150 without engaging with the transparent resin layer 140. The reason is that as the contact area between the cover 150 and the transparent resin layer 140 increases, the adhesion between the transparent resin layer 140 and the cover 150 becomes stronger. Note that the flange 158 is formed outside the optical path of the laser beam 114 so as not to affect the light distribution characteristics of the eye-safe light source 1.
  • the shape of the cover 150, the arrangement and number of the resin filling holes 154 for filling the resin forming the exhaust holes 152 and the transparent resin layer 140 for discharging air, and the shape and arrangement of the flange 158 are shown in the figure.
  • the present invention is not limited to the examples shown in (a) to (d) of 3.
  • the cover 150 has (i) a resin filling hole 154 and an exhaust hole 152 so that no void is generated in the transparent resin layer 140, and (ii) an opening so that the laser beam 114 can be made eye-safe. It is only necessary to cover at least the optical path of the laser beam 114 out of 124.
  • the transparent resin layer 140 is formed only from the transparent resin 142 (base material) through which the laser beam 114 is transmitted, or from a resin obtained by slightly mixing a light scatterer that scatters the laser beam 114 into the base material.
  • the transparent resin 142 forming the transparent resin layer 140 has a higher transmittance of the laser light 114 than the resin forming the cover 150.
  • a case where a light scatterer is mixed with the transparent resin 142 forming the transparent resin layer 140 is considered.
  • the concentration of the light scatterer contained in the transparent resin 142 is within a range that does not affect the flexibility of the cured transparent resin layer 140 and in the light emitting part region 100 a of the surface emitting laser 100. It should be within a range that does not cause local temperature rise. Therefore, the weight% concentration (first containing weight ratio) of the light scatterer contained in the transparent resin 142 is preferably 2% or less, more preferably 0.1% or less, and further preferably 0.02% or less. In these configurations, the transparent resin layer 140 is flexible because it contains no or almost no light scatterer.
  • the light scatterer contained in the transparent resin layer 140 may be titanium oxide, similar to the light scatter contained in the cover 150, and the base material of the transparent resin 142 is dimethyl silicone, which is a typical silicone resin. It's okay.
  • the laser beam 114 is concentrated in a minute region of several ⁇ m 2 to several tens ⁇ m 2 . Therefore, a slight absorption of the laser beam 114 by the light scatterer contained in the transparent resin layer 140 locally increases the temperature in the vicinity of the plurality of light emitting portions, and as a result, the light emitting portion region 100a of the surface emitting laser 100 is increased. Due to the high temperature, the surface emitting laser 100 is thermally deteriorated.
  • the weight percent concentration of titanium oxide contained in dimethyl silicone is required to be at least 2% or less, more preferably 0.1% or less. Further, if the concentration by weight of titanium oxide is 0.02% or less, such an adverse effect can be almost ignored.
  • the range of the desirable concentration of the light scatterer contained in the transparent resin layer 140 is, similarly to the light scatterer contained in the cover 150, the viscosity and specific gravity (density) of the base material and the specific gravity of the light scatterer ( Density) and particle size.
  • the range of the weight% concentration of titanium oxide included in the dimethyl silicone described above is the range of the weight% concentration of the light scatterer when the transparent resin layer 140 is formed of another base material and another light scatterer.
  • examples of the above-mentioned weight percent concentration range of titanium oxide include other light scatterers such as silica, alumina, or zirconia and other base materials such as epoxy resins or silicone resins such as methylphenyl silicone. Can be a guide for determining the range of weight percent concentration of light scatterers in various combinations.
  • the transparent resin layer 140 seals the surface emitting laser 100 and the wiring member 110.
  • the transparent resin layer 140 is fixed to the cover 150 more strongly than the resin portion 106 of the package 108 is fixed. As shown in FIG. 1, the transparent resin layer 140 is fixed to at least a part of a region inside the outer periphery 157 of the recess 120 in the entire lower surface of the cover 150, and preferably a step 156 of the cover 150. It adheres to the entire inner region. Further, the transparent resin layer 140 meshes with the flange portion 158 of the cover 150, and preferably fills the exhaust hole 152 and the resin filling hole 154 as shown in FIG. Thereby, the transparent resin layer 140 is strongly engaged with the cover 150 and integrated with the cover 150.
  • the transparent resin 142 forming the transparent resin layer 140 preferably has a high affinity with the scattering resin forming the cover 150.
  • the resin base material forming the transparent resin layer 140 is preferably the same type of resin as the scattering resin base material forming the cover 150. Thereby, the adhesion between the transparent resin layer 140 and the cover 150 becomes strong.
  • the semiconductor laser 1100 receives high stress from the resin 1120, and defects grow in the semiconductor laser 1100, so that the semiconductor laser 1100 is killed.
  • the resin 1120 Since the resin 1120 is cracked and the wire connected to the semiconductor laser 1100 is broken by the crack, it becomes impossible to supply power to the semiconductor laser 1100, and (iii) several ⁇ m near the light emitting end face of the semiconductor laser 1100.
  • the configuration in which the semiconductor laser 1100 is directly sealed with the resin 1120 mixed with the light scatterer at a high concentration as shown in FIG. 21A has the following problems. Specifically, in the above configuration, there is a problem that when the semiconductor laser 1100 is continuously driven, the semiconductor laser 1100 frequently fails during several tens to several hundred hours, and the life of the eye-safe light source is short. .
  • the transparent resin layer 140 of the eye-safe light source 1 according to the present embodiment is (i) flexible, the external force applied to the surface emitting laser 100 can be buffered, and (ii) the temperature is high. Even under severe conditions, cracks are difficult to occur and (iii) no or little light scatterer is contained, so that no local temperature rise occurs in the vicinity of the light emitting region 100a of the surface emitting laser 100. Therefore, the eye-safe light source 1 according to the present embodiment has a long life compared to the configuration as shown in FIG.
  • the solution 1210 containing the light scatterer is isolated from the semiconductor laser 1200 in the configuration as shown in FIG. 21B, the life of the light source device can be extended.
  • the solution 1210 containing the light scatterer is merely isolated from the semiconductor laser 1200 because the solution 1210 is an electrolyte, and the influence of the light scatterer on the semiconductor laser 1200 There is no suggestion about.
  • the configuration as shown in FIG. 21B is premised on gas-sealing the semiconductor laser.
  • a configuration in which the surface emitting laser 100 is sealed with a resin as in the eye-safe light source 1 according to the present embodiment, and a configuration in which the semiconductor laser is sealed in a gas as in the configuration illustrated in FIG. It belongs to a technically different lineage.
  • the semiconductor laser is sealed with air or an inert gas in a metal container (cylindrical portion 1230) provided with a glass window (transparent glass 1220).
  • the semiconductor laser 1200 is sealed with a gas in a package formed by the cylindrical portion 1230 and the transparent glass 1220, and a solution 1210 containing a light scatterer is sealed above the semiconductor laser 1200. To do.
  • the transparent glass 1220 is fixed only by the cylindrical portion 1230 and the outer peripheral portion 157, the fixing of the transparent glass 1220 is fragile.
  • the fixing of the cover 150 and the transparent resin layer 140 and the fixing of the package 108 and the transparent resin layer 140 both contribute to fixing the cover 150 to the package 108. is doing. More specifically, the transparent resin layer 140 is fixed to the outer peripheral portion 157 of the resin portion 106, and at least the region facing the opening 124 of the concave portion 120 (the region inside the step portion 156) in the entire lower surface of the cover 150. However, it is fixed to the transparent resin layer 140.
  • the surface of the cover 150 that contributes to fixing the cover 150 to the package 108 is wider than that of the conventional one, and the cover 150 is fixed to the package 108 via the transparent resin layer 140. It is hard to come off from 108.
  • This is beneficial for a small eye-safe light source 1, particularly a small eye-safe light source 1 having a size of 5 mm ⁇ 5 mm or less in top view.
  • the cover 150 can be reliably and easily fixed to the package 108, the productivity of the eye-safe light source 1 can be increased.
  • the eye 13 of the light source device is ensured by breaking the wire 1330 when the mold part 1310 or the resin 1320 is damaged.
  • the wire 1330 is not broken, and there is a possibility that laser light that is not made eye-safe may be emitted from the damaged or dropped portion. It was.
  • the wiring member 110 does not pass through the cover 150, but when the cover 150 is removed from the package 108, the wiring member 110 is broken. This is because the wiring member 110 passes through the transparent resin layer 140, and the transparent resin layer 140 is stronger than the package 108 and is engaged with the cover 150. If the cover 150 is removed from the package 108, the transparent resin layer 140 is detached from the package 108 together with the cover 150, so that the wiring member 110 passing through the transparent resin layer 140 is broken. Therefore, the eye-safe light source 1 according to the present embodiment is safe also from the safety concept of fail-safe.
  • void The presence of voids in the transparent resin layer 140 affects the life and light distribution characteristics of the eye-safe light source 1, and therefore it is preferable that there are no voids. The absence of voids makes it possible to extend the life of the eye-safe light source 1 and make the light distribution characteristics uniform.
  • the lower surface of the cover 150 has a shape that does not leave a void in the transparent resin layer 140 and increases an area in contact with the transparent resin layer 140.
  • FIG. 4 (a) to 4 (e) are diagrams for sequentially explaining a method of manufacturing the eye-safe light source 1 shown in FIG. In FIG. 4A to FIG. 4E, the wiring member 110 is not shown.
  • a surface emitting laser is used by using paste solder on a hot plate heated to 200 to 250 ° C. so that the light emitting region 100a is perpendicular to the optical axis 118.
  • 100 is bonded to the cathode electrode 103 a disposed on the upper surface of the heat sink 102.
  • the surface emitting laser 100 is bonded to the bottom surface 123 of the recess 120 (semiconductor laser mounting step).
  • the surface emitting laser 100 is positioned so as to be placed substantially at the center of the package 108.
  • the wiring member 110 connects the electrode pad 100b of the surface emitting laser 100 and the anode electrode 104a (bonding step).
  • an adhesive is applied to the outer peripheral portion 157 of the cover 150, and the cover 150 is fitted so that a portion inside the stepped portion 156 of the cover 150 fits into the opening 124 of the concave portion 120 as shown in FIG. 150 is placed on the resin part 106 of the package 108 (lid placing step). Then, the cover 150 is temporarily fixed to the package 108 with an adhesive.
  • the recess 120 is filled with a liquid transparent resin 142 that does not contain or slightly contains a light scatterer that scatters the laser light 114 through the resin filling hole 154. (Filling process, surface emitting laser sealing process, wiring member sealing process). While filling the recess 120 with the transparent resin 142, the air in the recess 120 is discharged to the outside of the package 108 through the exhaust hole 152. The transparent resin 142 filled in the recess 120 forms the subsequent transparent resin layer 140.
  • the liquid transparent resin 142 is in contact with the lower surface of the cover 150, and the liquid transparent resin 142 is placed in the recess 120 until the flange 158 of the cover 150 is immersed in the liquid transparent resin 142. Fill.
  • the transparent resin 142 may be filled into the recess 120 until the liquid transparent resin 142 fills the exhaust hole 152 almost completely.
  • the recess 120 is filled with the transparent resin 142 so that the liquid transparent resin 142 partially fills the exhaust holes 152. Also good.
  • the transparent resin layer 140 is formed by curing the transparent resin 142 filled in the recess 120 (curing step).
  • the method for curing the liquid transparent resin 142 may be any method such as thermal curing or photocuring.
  • the surface emitting laser 100 and the wiring member 110 are sealed in the transparent resin layer 140 by the manufacturing method described above. Further, the transparent resin layer 140 is fixed to the cover 150 and the package 108, and the cover 150 is fixed to the package 108 via the transparent resin layer 140.
  • FIGS. 5A to 5 (c) are diagrams for sequentially explaining another manufacturing method of the eye-safe light source 1 shown in FIG. In FIGS. 5A to 5C, the wiring member 110 is not shown.
  • a surface emitting laser is used by using paste solder on a hot plate heated to 200 to 250 ° C. so that the light emitting region 100a is perpendicular to the optical axis 118.
  • 100 is bonded to the cathode electrode 103 a disposed on the upper surface of the heat sink 102.
  • the surface emitting laser 100 is bonded to the bottom surface 123 of the recess 120 (surface emitting laser mounting step).
  • the surface emitting laser 100 is positioned so as to be placed substantially at the center of the package 108.
  • the wiring member 110 is connected to the electrode pad 100b and the anode electrode 104a of the surface emitting laser 100 (bonding step).
  • the liquid transparent resin 142 (first resin) for forming the transparent resin layer 140 is placed in the recess 120 of the package 108 up to the transparent resin reference position (reference position) P1.
  • the transparent resin reference position P ⁇ b> 1 is a reference position indicating how much the transparent resin layer 140 should be filled in the recess 120.
  • the transparent resin reference position P1 is such that, at a later step, when the cover 150 is placed on the package 108, at least the liquid transparent resin 142 is in contact with the lower surface of the cover 150, and the flange 158 of the cover 150 is liquid transparent. It is determined so as to be immersed in the resin 142 (see FIG.
  • the transparent resin reference position P1 may be determined in a subsequent process so that the liquid transparent resin 142 completely fills the exhaust hole 152 of the cover 150 when the cover 150 is placed on the package 108.
  • the transparent resin reference position P ⁇ b> 1 is preferably determined so that the liquid transparent resin 142 does not overflow from the package 108 when the cover 150 is placed on the package 108. This is because when the liquid transparent resin 142 overflows from the package 108, the liquid transparent resin 142 stains the outer surface of the package 108.
  • the portion inside 156 of the cover 150 fits into the opening 124 of the recess 120, and the outer peripheral portion 157 of the cover 150 contacts the upper end of the recess 120. As described above, the cover 150 is placed on the package 108 (lid placing step).
  • the cover 150 is placed on the package 108 after the liquid transparent resin 142 is filled in the recess 120. For this reason, the cover 150 does not require an exhaust hole for exhausting air or a resin filling hole for filling the liquid transparent resin.
  • the cover 150 has a hole (exhaust hole 152) connecting the inside of the recess 120 and the outside of the package 108 so that no void remains in the recess 120 of the package 108.
  • the resin filling hole 154) is preferably provided.
  • the liquid transparent resin 142 in contact with the cover 150 is cured (curing step) to form the transparent resin layer 140.
  • the method for curing the liquid transparent resin 142 may be any method such as thermal curing or photocuring.
  • the surface emitting laser 100 and the wiring member 110 are sealed in the transparent resin layer 140 by the manufacturing method described above. Further, the transparent resin layer 140 is fixed to the cover 150 and the package 108, and the cover 150 is fixed to the package 108 via the transparent resin layer 140.
  • 6 (a) to 6 (d) are diagrams showing a schematic configuration of a cover 150a which is a modified example 1 of the cover 150 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d).
  • 6A is a top view of the cover 150a
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6A
  • FIG. FIG. 6A is a bottom view of the cover 150a.
  • the cover 150a of the present modification 1 is similar to the cover 150 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d). 154, a step 156, and a flange 158a.
  • the structure of the flange portion 158a is different from the flange portion 158 of the cover 150 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d).
  • the flange portion 158a of the cover 150a of the present modification is discrete at the corner of the resin filling hole 154 and the center of the long side of the resin filling hole 154. A plurality of them are provided.
  • the flange portion 158a may have any shape and arrangement as long as the engagement between the cover 150 and the transparent resin layer 140 is strengthened and no void is left in the recess 120.
  • FIGS. 3 (a) to 7 (e) are diagrams showing a schematic configuration of a cover 150b which is a modified example 2 of the cover 150 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d).
  • 7A is a top view of the cover 150b
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7A
  • FIG. 7 (d) shows a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 7 (a)
  • FIG. 7 (e) shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7 (a).
  • DD sectional drawing is shown.
  • the cover 150b of the second modification is similar to the cover 150 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), with the resin filling hole 154b, the step portion 156, Part 158b. Further, the cover 150b of the second modification further includes an upper exhaust hole 152a, a lower exhaust hole 152b, and a main exhaust hole 152m. A flange portion 158b is formed in the main exhaust hole 152m.
  • the cover 150b which is the second modification is different from the cover 150 shown in FIGS. 3A to 3D in the following two points.
  • the first point is that there are two through holes penetrating from the lower surface to the upper surface of the cover 150b.
  • One through hole (resin filling hole 154b) is used as a hole for filling the transparent resin 142, and the other through hole (mainly The exhaust hole 152m) is used as a hole for discharging air.
  • the second point is a point where the flange portion 158b has an inclined surface as shown in FIG.
  • the configuration of Modification 2 includes a plurality of through holes, at least one of which is used as a resin filling hole 154b for filling the liquid transparent resin 142, and at least one of the other is for discharging air. Used as an exhaust hole. Therefore, the liquid transparent resin 142 can be smoothly filled in the recess 120 without being obstructed by the air in the recess 120. Therefore, the productivity of the eye safe light source 1 can be improved.
  • the opening area of the main exhaust hole 152m may be smaller than that of the resin filling hole 154b.
  • the main exhaust hole 152m and the resin filling hole 154b may have different shapes so that the polarity of the eye-safe light source 1 can be easily understood, and the main exhaust hole 152m and the resin filling hole 154b are connected to the cathode mark and the anode mark. It may be used as
  • FIGS. 8A to 8D are diagrams showing a schematic configuration of the eye-safe light source 1 including the package 108a which is the third modification.
  • FIGS. 8A and 8B are sectional views of the eye-safe light source 1 including the package 108a according to the third modification, and FIGS. 8C and 8D include the package 108a according to the third modification. The top view of the eye safe light source 1 is shown.
  • the package 108a of the third modification is partially around the heat radiating plate 102 in the same manner as the package 108 shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the resin part 106 is covered.
  • the package 108 a houses the surface emitting laser 100 in the recess 120.
  • the resin portion 106 of the package 108a extends to the same height as the upper surface of the cover 150c.
  • the package 108a of the third modification is different from the package 108 shown in FIG.
  • the cover 150c is housed inside the package 108a, and thus is protected from an external force applied from the side of the package 108a. For this reason, it is possible to prevent the cover 150c from being detached from the package 108a due to an external force applied from the side of the package 108a.
  • the cover 150c of the third modification includes a step portion 156 and a flange portion 158c in the same manner as the cover 150a shown in FIGS. 6A to 6D.
  • the cover 150c of the third modification includes a main resin filling hole 154m and exhaust holes 152c, 152d, and 152e.
  • a flange portion 158c is formed in each of the main resin filling hole 154m and the exhaust holes 152c, 152d, and 152e.
  • the flange portion 158c is continuously provided so as to make a round around the resin filling hole 154 and the exhaust holes 152c, 152d, and 152e.
  • the main resin filling hole 154m and the exhaust holes 152c, 152d, 152e of the cover 150c of the third modification are disposed at positions farther from the light emitting region 100a of the surface emitting laser 100 than the cover 150 shown in FIG.
  • the exhaust holes 152c, 152d, and 152e have the same shape and the same size as the main resin filling hole 154m, and are disposed at symmetrical positions with respect to the optical axis 118 shown in FIG. For this reason, since the eye-safe light source 1 can uniformly diffuse the laser light by the light scatterer contained in the cover 150c regardless of the shape of the cover 150c, the light distribution characteristics can be easily adjusted.
  • At least one of the through holes is used as the resin filling hole 154m for filling the liquid transparent resin 142 into the recess 120, and at least one of the other through holes is an exhaust hole (main The resin filling hole 154m and the exhaust holes 152c to 152e) are used. Therefore, the liquid transparent resin 142 can be filled smoothly from within the recess 120 without being obstructed by the air in the recess 120. Therefore, the productivity of the eye safe light source 1 can be improved. At least one of the exhaust holes 152c, 152d, and 152e may be used as a hole for filling the recess 120 with the transparent resin 142.
  • the cover 150c has four corners, so that the planar dimension of the cover 150c tends to increase, and accordingly, the package 108a also needs to be expanded. Therefore, the size of the package 108a in plan view is larger than that of the package 108 shown in FIG.
  • FIG. 9 are diagrams showing a schematic configuration of a package 108c which is a fourth modification.
  • 9A shows a top view of the package 108c
  • FIG. 9B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 9A.
  • the package 108c of the present modification 4 partially covers the periphery of the heat sink 102 with the resin portion 106 in the same manner as the package 108 shown in FIG.
  • the surface emitting laser 100 is housed in the recess 120 of the package 108c.
  • the package 108c of the fourth modification includes an anode electrode 104a and a cathode electrode 103a arranged on the upper surface of the heat sink 102.
  • the package 108c is used to electrically connect a plurality of wiring members 110a for electrically connecting the electrode pad 100b of the surface emitting laser 100 and the relay electrode 104e, and the anode electrode 104a and the relay electrode 104e. And a wiring member 110b.
  • the heat sink 102, the anode electrode 104a and the cathode electrode 103a, and the relay electrode 104e are electrically insulated from each other. Further, the cathode electrode 103a and the anode electrode 104a are electrically insulated. Further, the plurality of wiring members 110 a and the wiring members 110 b are sealed with a transparent resin layer 140.
  • the surface emitting laser 100 When the surface emitting laser 100 has a high output, the surface emitting laser 100 requires a plurality of wiring members 110a for supplying power to the surface emitting laser 100 as shown in FIG. In this configuration, when the cover 150 is detached from the package 108c, the wiring member 110b that electrically connects the anode electrode 104a and the relay electrode 104e is broken, and the driving of the surface emitting laser 100 is stopped.
  • the eye-safe light source 1 including the package 108c according to the fourth modification is safe because the eye-safe property is secured from the safety concept of fail-safe.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams showing a schematic configuration of a package 108d which is the fifth modification.
  • FIG. 10A shows a top view of the package 108d
  • FIG. 10B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the resin portion 106 covers the peripheral edge portion of the upper surface of the heat radiating plate 102 in the same manner as the package 108c described above, and the recess 120 Inside, the surface emitting laser 100c is accommodated.
  • the package 108d of Modification 5 includes the anode 104a and the cathode electrode 103a, the relay electrode 104d, and the anode of the surface emitting laser 100c via the relay electrode 104d. And a wiring member 110b for connecting the anode electrode 104a.
  • the surface emitting laser 100c used in the present modification 5 does not have an electrode pad unlike the surface emitting laser 100 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). .
  • the surface emitting laser 100c is electrically connected to the anode electrode 104a without using a wiring member.
  • both the anode portion and the cathode portion of the surface emitting laser 100c are formed on the surface facing the light emitting surface, that is, the surface where the surface emitting laser 100c is in contact with the cathode electrode 103a and the relay electrode 104d.
  • the heat sink 102, the anode electrode 104a, the cathode electrode 103a, and the relay electrode 104d are electrically insulated. Further, the cathode electrode 103a and the anode electrode 104a are electrically insulated. Also, as shown in FIG. 10B, the surface emitting laser 100c and the wiring member 110b are sealed in the transparent resin layer 140.
  • the package 108d of Modification 5 includes a wiring member 110b that electrically connects the anode electrode 104a and the relay electrode 104d disposed on the upper surface of the heat sink 102.
  • the wiring member 110b sealed in the transparent resin layer 140 is broken, so that power supply from the anode electrode 104a to the relay electrode 104d is stopped. Drive stops.
  • the eye-safe light source 1 including the package 108d which is the modified example 5 of the package 108c according to the first embodiment has an eye-safe property in the same manner as the eye-safe light source 1 according to the first embodiment. It is safe because it is secured.
  • FIGS. 11A and 11B Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 11A and 11B to FIGS. 14A and 14B.
  • members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the previously formed cover 150 is placed on the package 108 and fixed to the package 108 via the transparent resin layer 140 (first manufacturing method).
  • a liquid scattering resin 352 (second resin) for forming the cover 350 is directly filled on the temporarily cured transparent resin 141 for forming the transparent resin layer 140, and the temporarily cured transparent resin is filled.
  • the liquid scattering resin 352 is cured together with the resin 141 (second manufacturing method). Thereby, the cover 350 is formed integrally with the transparent resin layer 140 at the same time.
  • FIG. 11B shows a top view of the package 208
  • FIG. 11A shows a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 11B.
  • the package 208 according to the second embodiment includes a transparent resin corner 144 (first corner) and a scattering resin corner 354 (second corner) in the recess 220. ) Is different from the package 108 in the first embodiment described above.
  • the transparent resin corner portion 144 has a predetermined transparent resin reference position P1 (reference position) that serves as a guide for how much liquid transparent resin 142 is filled in the recess 120 of the package 208. ).
  • the transparent resin reference position P1 is a reference position of the boundary surface between the transparent resin layer 140 and the cover 350.
  • the scattering resin corner portion 354 is provided at a predetermined scattering resin reference position P ⁇ b> 2 (reference position) that serves as a guide for how much liquid scattering resin 352 is filled in the recess 120 of the package 208.
  • the scattering resin reference position P2 is a reference position of the boundary surface between the cover 350 and air.
  • FIG. 12B shows a top view of the eye-safe light source 2 in the middle of manufacture
  • FIG. 12A shows a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 13B shows a top view of the eye-safe light source 2
  • FIG. 13A shows a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 13B.
  • the light emitting region 100a is perpendicular to the optical axis 118 of the laser beam 114 using paste solder.
  • the surface emitting laser 100 is bonded onto the cathode electrode 103a.
  • the surface emitting laser 100 is bonded to the bottom surface 123 of the recess 120 (surface emitting laser mounting step).
  • the surface emitting laser 100 is positioned so as to be placed substantially at the center of the package 208.
  • the wiring member 110 is connected to the electrode pad 100b and the anode electrode 104a of the surface emitting laser 100 (bonding process).
  • the liquid transparent resin 142 is filled into the concave portion 220 of the package 208 up to the transparent resin reference position P1 (filling step, surface emitting laser sealing step, Wiring member sealing step). Thereby, the surface emitting laser 100 and the wiring member 110 are sealed in the transparent resin 142.
  • the liquid transparent resin 142 is temporarily cured to obtain a temporarily cured transparent resin 141 (temporary curing step). Thereby, it is possible to prevent the liquid scattering resin 352 and the liquid transparent resin 142 from being mixed when the liquid scattering resin 352 forming the cover 350 is filled in the recess 220 in the subsequent step.
  • the fixation between the transparent resin layer 140 and the cover 350 becomes weak in the completed eye-safe light source 2. Therefore, it is preferable that the liquid transparent resin 142 is not excessively cured at the stage of the temporary curing step.
  • the liquid scattering resin 352 is further filled in the concave portion 220 of the package 208 onto the temporarily cured transparent resin 141 up to the scattering resin reference position P2. (Refilling step).
  • the liquid scattering resin 352 is a resin in which a light scatterer that scatters the laser light 114 is mixed in a high concentration into a transparent resin (base material) through which the laser light 114 is transmitted.
  • the method for curing the liquid transparent resin 141 may be any method such as thermosetting or photocuring.
  • the cover 350 and the transparent resin layer 140 are integrated, it is possible to reduce the risk that the cover 350 and the transparent resin layer 140 are separated and only the cover 350 is dropped from the package 208.
  • the eye-safe light source 2 is completed.
  • the liquid transparent resin 142 is filled in the recesses 220 and then the scattering resin 352 is filled in the recesses 220.
  • the cover 350 does not need to include an exhaust hole for exhausting air or a resin filling hole for filling the recess 220 with the liquid transparent resin 142 forming the transparent resin layer 140.
  • the surface emitting laser 100 and the wiring member 110 are sealed in the transparent resin layer 140 by the above manufacturing method. Further, the transparent resin layer 140 is fixed to the cover 350 and the package 208, and the cover 350 is fixed to the package 208 via the transparent resin layer 140.
  • the liquid scattering resin 352 forming the cover 350 and the liquid transparent resin 142 forming the transparent resin layer 140 may have high affinity so that the cover 350 and the transparent resin layer 140 are sufficiently integrated. preferable. Therefore, the base material of the liquid scattering resin 352 that forms the cover 350 and the base material of the liquid transparent resin 142 that forms the transparent resin layer 140 (in the case where the transparent resin 142 does not contain a light scatterer, the transparent resin 142). It is preferable that it is the same kind of resin.
  • the base materials of the scattering resin 352 and the transparent resin 142 are both methyl silicone resins represented by dimethyl silicone resin.
  • the base materials of the scattering resin 352 and the transparent resin 142 are the same type of resin, the cover 350 and the transparent resin layer 140 are firmly fixed to each other and sufficiently integrated.
  • the base material of the scattering resin 352 is a phenyl silicone resin and the base material of the transparent resin 142 is a methyl silicone resin.
  • a phenyl silicone resin typified by a methylphenyl silicone resin has a higher gas barrier property than a methyl silicone resin typified by a dimethyl silicone resin.
  • methyl silicone resin is relatively soft after curing, while phenyl silicone resin has high hardness after curing. Therefore, the liquid transparent resin 142 is formed from a methyl silicone resin, while the scattering resin 352 is formed from a phenyl silicone resin, thereby realizing the eye-safe light source 2 having a long life and excellent gas barrier properties.
  • the phenyl silicone resin and the methyl silicone resin are both silicone resins, they are firmly and firmly fixed and integrated by curing.
  • the base materials of the scattering resin 352 and the transparent resin 142 are both phenyl silicone resins.
  • the cover 350 and the transparent resin layer 140 can be made flexible. Thereby, the eye-safe light source 2 having a long life and excellent gas barrier properties can be realized.
  • the base material of the scattering resin 352 and the base material of the transparent resin 142 are not limited to the examples described above. If curing inhibition does not occur between the base material of the scattering resin 352 and the base material of the transparent resin 142, different types of resins may be used as these base materials. In addition, it is important that the transparent resin layer 140 that directly seals the surface emitting laser 100 be more flexible than the cover 350. For this reason, when a light scatterer is mixed with the scattering resin 352 and the transparent resin 142, the light scatterer in the transparent resin 142 may be mixed at a lower concentration than the light scatterer in the scattering resin 352. preferable. In order not to cause a local temperature increase in the light emitting region 100a of the surface emitting laser 100, the concentration of the light scatterer mixed in the transparent resin 142 is preferably as low as possible. More preferably, it is not mixed.
  • the eye-safe light source 2 can suppress manufacturing errors caused by errors in the filling amount of the liquid transparent resin 142 and the scattering resin 352 into the recesses 220.
  • the liquid transparent resin 142 and the scattering resin 352 are filled up to the predetermined transparent resin reference position P1 and the scattering resin reference position P2 in the recess 220, respectively, using a product weighing type dispenser or the like. However, there is an error in the filling amount of the transparent resin 142 and the scattering resin 352 into the recess 220. When the eye-safe light source 2 is small, even a small error may affect the light distribution characteristics of the eye-safe light source 2.
  • FIG. 14 (a) and 14 (b) are enlarged views of the main part of FIG. 13 (a).
  • the filling amount of the transparent resin 142 and the scattering resin 352 is excessive. It is a figure which respectively shows ((a) of FIG. 14) and the case where it is insufficient ((b) of FIG. 14).
  • the transparent resin corner 144 has at least a surface tension due to the surface tension, even when the filling amount of the liquid transparent resin 142 into the recess 220 is excessive or too small.
  • the position of the transparent resin 142 in the vicinity of the transparent resin corner portion 144 is matched with the transparent resin reference position P1. That is, the transparent resin corner 144 has a role of maintaining the shape of the transparent resin layer 140.
  • the scattering resin corner portion 354 even when the filling amount of the liquid scattering resin 352 into the concave portion 220 is excessive or too small, the scattering resin 352 at least in the vicinity of the scattering resin corner portion 354 due to the surface tension. Is matched with the scattering resin reference position P2. That is, the scattering resin corner 354 has a role of maintaining the shape of the cover 350.
  • the eye-safe light source 2 can be extended in life like the eye-safe light source 1 according to the first embodiment described above, and is safe because the eye-safe property is ensured from the fail-safe safety philosophy. is there.
  • the package 108 of the eye-safe light source 2a according to Modification 6 is a transparent resin corner portion like the package 208 of the eye-safe light source 2 according to Embodiment 2 described above. And no scattering resin corners.
  • the concave resin 120 is filled with the transparent resin 142, and the filled transparent resin 142 is temporarily cured. Then, the liquid scattering resin 352 forming the cover 350a is directly filled on the temporarily cured transparent resin 141 (second manufacturing method).
  • FIGS. 15A to 15C are all cross-sectional views of the eye-safe light source 2a according to the sixth modification.
  • FIG. 15A shows an ideal cross-sectional shape of the eye-safe light source 2a.
  • FIGS. 15B and 15C show the features of the actual cross-sectional shape of the eye-safe light source 2a with emphasis.
  • FIG. 15B shows a state where the liquid transparent resin 142 crawls up the resin portion 106 due to surface tension
  • FIG. 15C shows a state where the liquid scattering resin 352 causes the resin portion due to surface tension.
  • a state in which 106 is climbed up is shown.
  • the liquid transparent resin 142 and the scattering resin 352 crawl up the resin portion 106 by surface tension as shown in FIGS. 15B and 15C when filled in the recess 120.
  • a liquid transparent resin 142 for forming the transparent resin layer 140 is filled in the recess 120 (filling step).
  • the liquid transparent resin 142 scoops up the resin portion 106, so that the liquid transparent resin 142 has a concave shape at the center of the package 108.
  • the transparent resin 142 filled in the recess 120 is temporarily cured (temporary curing step).
  • a liquid scattering resin 352 is filled from above the temporarily cured transparent resin 141 (scattering resin filling step).
  • the scattering resin 352 is thick at the center of the package 108 and thin at the periphery of the package 108 (near the resin portion 106) due to surface tension.
  • the liquid scattering resin 352 and the temporarily cured transparent resin 141 are completely cured together (main curing step). Thereby, the transparent resin layer 140 and the cover 350a are integrated.
  • the cover 350a has a sufficient thickness at the center of the package 108. Therefore, the cover 350a functions stably as a light diffusion layer of the laser light 114 emitted from the surface emitting laser 100 disposed in the center of the package 108.
  • the thickness of the cover 350a may be reduced at the center of the package 108.
  • the cover 350a can have a sufficient thickness at the center of the package 108. Therefore, in this case, the above-mentioned concern does not occur.
  • the eye-safe light source 2 (see FIGS. 11A and 11B) according to the second embodiment described above has the transparent resin 142 and the scattering resin 352 formed of the resin portion by the transparent resin corner portion 144 and the scattering resin corner portion 354. Climbing 106 can be prevented at the transparent resin reference position P1 and the scattering resin reference position P2, respectively.
  • the shapes of the transparent resin layer 140 and the cover 350 and the thickness of the cover 350 at the center of the package 208 are stable. Therefore, the eye-safe light source 2 according to the second embodiment can suppress manufacturing errors based on the shapes of the transparent resin layer 140 and the cover 350.
  • the eye-safe light source 2a according to Modification 6 is inferior to the eye-safe light source 2 according to Embodiment 2 in terms of manufacturing error, but has an advantage that the cover 150 can be formed in a predetermined shape. Therefore, from the viewpoint of manufacturing errors of the cover 150, the eye-safe light source 2a according to the sixth modification is more preferable than the eye-safe light source 2 according to the second embodiment.
  • the eye-safe light source 2a according to the sixth modification can also have a longer life, like the eye-safe light source 2 according to the second embodiment.
  • the cover 350a is directly or indirectly fixed to the package 108, and thus is not easily detached from the package 108. Therefore, the eye-safe light source 2a is safe because the eye-safe property is secured from the safety concept of fail-safe.
  • members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the cover 150 having the light scattering performance formed in advance is placed on the package 108 in which the recess 120 is formed in advance by the resin portion 106, and is fixed to the package 108 through the transparent resin layer 140 ( First manufacturing method) (see FIGS. 4A to 4E).
  • the concave portion 320 is formed by temporarily fixing the mold portion 306 with an adhesive or the like on the heat radiating plate 302, and the cover 350 prepared in advance is placed on the package 308. It fixes to the package 308 through a package through the transparent resin layer 140 (3rd manufacturing method). Thereby, the mold part 306, the transparent resin layer 140, and the cover 350 can be formed together on the heat sink 302 (see (a) to (c) of FIG. 20).
  • FIGS. 16A to 16C show a schematic configuration of the eye-safe light source 3 according to the third embodiment.
  • 16A shows a top view of the eye-safe light source 3 provided with the package 308 of the third embodiment
  • FIG. 16B shows a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG.
  • FIG. 16C is a cross-sectional view taken along the arrow BB in FIG.
  • the package 308 includes a cathode electrode 103a and an anode electrode 104a on the upper surface of the heat radiating plate 302.
  • a mold part 306 is joined with an adhesive or the like.
  • a stepped portion 307 and a first flange 309 are provided in the recess 320 of the package 308.
  • a cover 350 is disposed on the mold part 306.
  • the cover 350 includes a fitting part 356 and a second flange part 358.
  • FIG. 17A shows a top view of the above configuration
  • FIG. 17B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 17A
  • FIG. The BB arrow sectional drawing of a) is shown.
  • the surface emitting laser 300, the cathode electrode 103a, and the anode electrode 104a are disposed on the heat dissipation plate 302.
  • 18 (a) to 18 (c) show a configuration in which a formwork portion 306 is added to the configuration shown in FIGS. 17 (a) to 17 (c).
  • 18A shows a top view of the above configuration
  • FIG. 18B shows a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 18A
  • FIG. 18C shows FIG. The BB arrow sectional drawing of (a) is shown.
  • 19 (a) to 19 (c) show a configuration in which a cover 350 is added to the configuration shown in FIGS. 18 (a) to 18 (c).
  • 19A shows a top view of the above configuration
  • FIG. 19B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 19A
  • FIG. The BB arrow sectional drawing of a) is shown.
  • 20 (a) to 20 (c) show a configuration in which a transparent resin layer 140 is added to the configuration shown in FIGS. 19 (a) to 19 (c).
  • 20A shows a top view of the above configuration
  • FIG. 20B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 20A
  • FIG. The BB arrow sectional drawing of a) is shown.
  • the surface emitting laser 300 is joined to the cathode electrode 103a disposed on the heat sink 302 (surface emitting laser mounting step).
  • the optical axis 118 of the laser beam 114 emitted from the light emitting part region 100a of the surface emitting laser 300 using the paste solder on the hot plate heated to 200 to 250 ° C. is changed to the upper surface of the cathode electrode 103a.
  • the optical axis 118 is adjusted so as to be perpendicular to.
  • the electrode pad 100b of the surface emitting laser 100 and the anode electrode 104a disposed on the heat dissipation plate 302 are connected by the wiring member 110 (wiring member bonding step). Thereby, the configuration shown in FIGS. 17A to 17C is completed.
  • an adhesive is applied to the lower end of the mold part 306, and the mold part 306 is placed on the heat sink 302 so that the surface emitting laser 300 is at the center of the mold part 306 (mold mounting). Placing step). Then, the mold part 306 is temporarily fixed to the heat sink 302 using an adhesive. Thereby, the configuration shown in FIGS. 18A to 18C is completed.
  • the transparent resin 142 is filled into the recess 320 through the resin filling hole 355 of the cover 350 (filling process, surface emitting laser sealing process, wiring member sealing process), and the filled transparent resin 142 is cured. (Curing step), the transparent resin layer 140 is formed.
  • the method for curing the liquid transparent resin 142 may be any method such as thermal curing or photocuring.
  • the surface emitting laser 300 and the wiring member 110 are sealed in the transparent resin layer 140.
  • the transparent resin layer 140 and the cover 350 are fixed to each other by the second flange portion 358, and the transparent resin layer 140 and the cover 350 are further recessed by the first flange portion 309 of the mold portion 306.
  • Fixed in 320 As described above, the mold part 306 of the package 308 is fixed to the heat sink 302 with an adhesive. As a result, the eye-safe light source 3 shown in FIGS. 20A to 20C is completed.
  • a control element for controlling the light emission of the surface emitting laser 300 and other semiconductor elements are used for heat dissipation. It may be joined to the plate 302 and resin-sealed in the recess 320 of the mold part 306.
  • a control element for controlling the light emission of the surface emitting laser 300 may be bonded to the heat radiating plate 302 and disposed outside the mold unit 306. Further, the heat radiating plate 302 may be sufficiently larger than the mold part 306.
  • the mold part 306 of the package 308 according to the third embodiment includes a stepped part 307 and a first flange part 309, like the resin part 106 of the package 108 in the first embodiment. However, unlike the resin part 106, the mold part 306 is not prepared on the heat sink 102 in advance. The package 308 is different from the package 108 in the first embodiment described above in this respect.
  • the step 307 is formed in the recess 320 of the mold part 306.
  • the cover 350 When the cover 350 is placed on the package 308, the stepped portion 307 comes into contact with the fitting portion 356 of the cover 350. As a result, the lower surface of the cover 350 is positioned, so that the cover 350 is placed at an appropriate position in the package 308.
  • the cover 350 As shown in FIGS. 20B and 20C, the cover 350 is fixed to the recess 320 of the mold part 306 by being sandwiched between the transparent resin layers 140. Further, the first flange 309 formed in the recess 320 of the mold part 306 comes into contact with the transparent resin layer 140, thereby firmly fixing the transparent resin layer 140 to the package 308.
  • the package 108 (208) has the transparent resin layer 140 and the cover 150 (250) fixed to the recess 120 by the resin portion 106.
  • the member forming the mold part 306 is desirably a metal that can sufficiently secure the strength than the resin.
  • the cover 350 and the transparent resin layer 140 can be more firmly fixed to the mold part 306. Therefore, the eye-safe property of the eye-safe light source 3 according to the third embodiment can be ensured.
  • the cover 350 is fixed to the package 308 by bonding the fitting portion 356 of the cover 350 to the stepped portion 307. Further, the cover 350 is indirectly fixed to the package 308 by being fixed to the transparent resin layer 140. Further, the second flange portion 358 of the cover 350 is sandwiched between the transparent resin layers 140, thereby strengthening the engagement between the cover 350 and the transparent resin layer 140. The second collar portion 358 is continuously provided so as to make a round around the outer periphery of the cover 350. Further, the fitting portion 356 and the second flange portion 358 are formed outside the optical path of the laser beam 114 so as not to affect the light distribution characteristics of the eye-safe light source 3.
  • the cover 350 is fixed to the package 308 by being fixed to the step portion 307 of the mold portion 306.
  • the transparent resin layer 140 is fixed to the package 308 by being sandwiched between the cover 350 and the heat sink 302.
  • the transparent resin layer 140 is fixed to the mold part 306 on a wide surface and has a structure that meshes with the first flange part 309 of the mold part 306, the transparent resin layer 140 is stronger than the mold part 306. Engage.
  • the cover 350 is removed from the package 308, the cover 350 is removed from the package 308 together with the mold part 306 and the transparent resin layer 140. At this time, since the wiring member 110 passing through the transparent resin layer 140 is broken, the driving of the surface emitting laser 300 is stopped.
  • the eye-safe light source 3 is safe because the cover 350 is not easily detached from the package 308 but also has an eye-safe property from the safety philosophy of fail-safe.
  • the eye-safe light source (1, 2, 2a, 3) includes a semiconductor laser (surface emitting laser 100, 100c, 300) that emits laser light and a bottom surface (123) on which the semiconductor laser is placed. ) And an opening (124) through which the laser light is emitted (packages 108, 108a, 108c, 108d, 208, 308), and a lid (cover 150, 150a, 150b, 150c) covering at least a part of the opening.
  • the surface emitting laser which is a semiconductor laser
  • the eye-safe light source can be downsized in the direction perpendicular to the bottom surface of the container.
  • the semiconductor laser emits laser light in a direction perpendicular to the bottom surface
  • the eye-safe light source does not need to include a mirror for changing the direction of the optical axis of the laser light. Therefore, the eye-safe light source can be miniaturized also in the direction parallel to the bottom surface of the container.
  • the wire may supply power to the semiconductor laser, and may be directly or indirectly joined to the semiconductor laser.
  • a semiconductor laser can be driven based on the electric power supplied to a semiconductor laser via a wire.
  • the lid may scatter the laser light, and may be provided at least on the optical path of the laser light in the opening.
  • a laser beam can be converted into an incoherent light by scattering the laser beam which permeate
  • an eye safe light source can obtain eye safe property.
  • the eye-safe light source according to Aspect 4 of the present invention is the eye-safe light source according to any one of Aspects 1 to 3, wherein the lid is provided with a meshing part (a collar part 158, 158b, a second collar part 358) that meshes with the sealing resin layer. May be. According to said structure, it can prevent that a cover remove
  • the eye-safe light source according to aspect 5 of the present invention is the eye safe light source according to aspect 4, wherein the lid includes at least one first hole (resin filling holes 154 and 154b), and the meshing portion is provided in the first hole. May be.
  • the first hole can be filled with the sealing resin for forming the sealing resin layer in the container, and the cured sealing resin is engaged with the meshing portion. be able to.
  • the eye-safe light source according to Aspect 6 of the present invention is the eye-safe light source according to any one of Aspects 1 to 5, wherein the lid has at least one second hole (exhaust hole 152, upper exhaust hole 152a, lower exhaust hole 152b, exhaust hole 152c ⁇ 152e, main exhaust hole 152m), and at least part of the air in the container may be discharged through the second hole.
  • the lid has at least one second hole (exhaust hole 152, upper exhaust hole 152a, lower exhaust hole 152b, exhaust hole 152c ⁇ 152e, main exhaust hole 152m), and at least part of the air in the container may be discharged through the second hole.
  • the lid may include a fitting portion (356) that fits into the opening.
  • cover can be fixed to a container because a fitting part fits in opening.
  • the eye-safe light source according to Aspect 8 of the present invention is the eye-safe light source according to any one of Aspects 1 to 3, wherein the lid is provided inside the container, and the container has a boundary surface on the opening side of the sealing resin layer.
  • a first corner transparent resin corner 144) corresponding to the reference position (transparent resin reference position P1) may be provided.
  • the position of the first corner is referred to determine how much resin should be filled into the container. be able to.
  • the eye-safe light source according to aspect 9 of the present invention is the eye safe light source according to aspect 8, wherein the container has a second corner portion (scattering resin) corresponding to a reference position (scattering resin reference position P2) of the boundary surface on the opening side of the lid. Corners 354) may be provided. According to said structure, when filling the resin for forming a lid
  • a semiconductor laser surface emitting laser 100, 100c, 300 that emits laser light is used as an opening through which the laser light is emitted.
  • a semiconductor laser mounting step of mounting on the bottom surface (124) of the container (packages 108, 108a, 108c, 108d, 208, 308), and the semiconductor laser and the electrode with wires (wiring members 110, 110a, 110b) and a lid (cover 150, 150a, 150b, 150c, 350, 350a) having first holes (resin filling holes 154, 154b), and the lid is at least one of the openings.
  • a semiconductor laser surface emitting laser 100, 100c, 300 that emits laser light is used as an opening through which the laser light is emitted.
  • a lid placing step for placing the lid so as to cover at least a part of the opening so that the lid contacts the first resin, and the first contact with the lid It includes a curing step of curing the resin, a cured first resin, to secure the lid to the container.
  • a semiconductor laser surface emitting laser 100, 100c, 300 that emits laser light is used as an aperture through which the laser light is emitted.
  • a semiconductor laser mounting step for mounting on a bottom surface (124) of a container (packages 108, 108a, 108c, 108d, 208, 308), and the semiconductor laser and electrodes (anode electrode 104a, relay electrode 104d, 104e) are electrically connected by wires (wiring members 110, 110a, 110b), a filling step of filling the first resin (transparent resin 142) in the container, and the filled first resin.
  • the hardened first resin becomes a covering lid and fixes the lid to the container.
  • the lid is fixed to the container via the sealing resin in the container or the cured first resin. For this reason, at least a part of the region facing the opening in the surface of the lid contributes to fixing the lid to the container. Thereby, a lid
  • Eye-safe light source 100, 100c, 300 Surface emitting laser (semiconductor laser) 104a Anode electrode (electrode) 104d, 104e Relay electrode (electrode) 108, 108a, 108c, 108d, 208, 308 Package (container) 110, 110a, 110b Wire (wiring member) 124 Bottom 140 Transparent resin layer (sealing resin layer) 142 Transparent resin (first resin) 144 Transparent resin corner (first corner) 150, 150a, 150b, 150c, 350, 350a Cover (lid) 154,154b Resin filling hole (first hole) 152, 152a to 152e, 152m Exhaust hole (second hole) 352 Scattering resin (second resin) 354 Scattering resin corner (second corner) 356 Fitting part

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

アイセーフ光源(1)のパッケージ(108)には、面発光レーザ(100)が載置される底面(123)およびレーザ光(114)が放射される開口(124)を有する凹部(120)が設けられており、カバー(150)は、開口(124)を覆い、透明樹脂層(140)は凹部(120)内に設けられている。

Description

アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法
 本発明は、アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法に関し、特に、人の目の安全を確保できる光源装置に関する。
 近年では、無線光通信モジュール、および光学センサモジュール等が、携帯電話やノートパソコン等の電子機器に広く実装されている。これらの電子機器に使用可能な、より小型で、かつ、人の目の安全を確保できる光源装置が必要とされている。
 特許文献1は、「高出力半導体レーザを光源素子として用いても人の目の安全を確保できる光源装置」を開示しており、例えば、次のような構成を開示している。1つは、図21の(a)のように、基板上に形成した凹部1110内に、半導体レーザ1100を配置して、さらに、凹部1110内に、光散乱体を高濃度かつ均一に分散した樹脂1120を充填および硬化する構成である。上記の構成では、樹脂1120をレーザ光が通過する間に、高コヒーレントなレーザ光を、人間の眼球に損傷を与えない無害なインコヒーレントな光に変換させる。また1つは、図21の(b)のように、光散乱体を含む電解質の溶液1210が、透明ガラス1220と円筒部1230とによって構成される容器内に封入されており、また、半導体レーザ1200から隔離されて、半導体レーザ1200の上方に配置されており、半導体レーザ1200から放射されたレーザ光が、溶液1210を通過する構成である。また1つは、図21の(c)のように、モールド部1310および樹脂1320内に、半導体レーザ1300に接続されるワイヤ1330を通す構成である。図21の(c)に示す構成では、モールド部1310または樹脂1320が破損した場合、ワイヤ1330が破断されることによって、半導体レーザ1300の駆動が停止する。これにより、光源装置のアイセーフ性を確保することができる。
日本国特許公報「特許第4014425号公報」
 図21の(b)に示す構成では、半導体レーザ1200から溶液1210を隔離する必要があるため、光源装置は、レーザ光が出射される方向、すなわち基板に対して垂直方向に、大きくなるという問題がある。
 図21の(a)および図21の(c)に示す構成では、半導体レーザ1100(1300)から放射されるレーザ光を、反射ミラーで反射する。反射ミラーは、レーザ光を僅かに吸収する。レーザ光は、半導体レーザ1100(1300)の発光端面の数μm~数十μmという微小領域から放射されるため、発光端面近傍では、エネルギー密度が非常に高い。そのため、反射ミラーは局所的に温度が上昇するため、反射ミラーの劣化が早まり、光源装置に機能的な損傷が発生する。この問題を回避するため、反射ミラーは、半導体レーザ1100(1300)の発光端面から一定距離以上、離間される必要がある。したがって、(i)光源装置のパッケージは、必然的に、基板に対して平行な方向に大きくなるという問題がある。さらに、半導体レーザ1100(1300)は、ある程度の放射角(半値全角で10°~30°)でレーザ光を放射するので、半導体レーザ1100(1300)は、基板面からある程度の高さに配置される必要がある。このため、(ii)光源装置は、基板に対して垂直方向にも大きくなるという問題がある。(ii)の問題は、(i)の問題を原因として、さらに顕著となる。したがって、図21の(a)~(c)に示す光源装置(アイセーフ光源)には、小型化が困難であるという問題がある。
 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アイセーフ光源を小型化することにある。
 上記の課題を解決するために、本発明に係るアイセーフ光源は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが載置される底面および前記レーザ光が放射される開口を有する容器と、前記開口の少なくとも一部を覆う蓋と、前記容器内に設けられ、前記半導体レーザおよび前記半導体レーザに電気的に接続されたワイヤを封止し、前記蓋を前記容器に固定する封止樹脂層と、を備え、前記半導体レーザは、前記レーザ光を前記底面に対して垂直に出射するように、前記底面に接合された面発光レーザである。
 上記の課題を解決するために、本発明に係るアイセーフ光源の製造方法は、レーザ光を出射する半導体レーザを、前記レーザ光が放射される開口を備える容器の底面に載置する半導体レーザ載置工程と、前記半導体レーザと電極をワイヤで電気的に接続する接合工程と、第1孔を有する蓋を、当該蓋が前記開口の少なくとも一部を覆うように、前記容器に載置する蓋載置工程と、前記第1孔を通じて前記容器内に第1樹脂を、少なくとも当該第1樹脂が前記蓋に接触するまで充填する充填工程と、充填された前記第1樹脂を硬化する硬化工程と、を含み、硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定する方法である。
 上記の課題を解決するために、本発明に係るアイセーフ光源の別の製造方法は、レーザ光を出射する半導体レーザを、前記レーザ光が放射される開口を備える容器の底面に載置する半導体レーザ載置工程と、前記半導体レーザと電極をワイヤで電気的に接続する接合工程と、前記容器内に第1樹脂を充填する充填工程と、前記容器の蓋を、当該蓋が前記第1樹脂に接触するように、当該蓋が前記開口の少なくとも一部を覆うように載置する蓋載置工程と、前記蓋と接触する前記第1樹脂を硬化する硬化工程と、を含み、硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定する方法である。
 上記の課題を解決するために、本発明に係るアイセーフ光源のさらに別の製造方法は、レーザ光を出射する半導体レーザを、前記レーザ光が放射される開口を備える容器の底面に載置する半導体レーザ載置工程と、前記半導体レーザと電極をワイヤで電気的に接続する接合工程と、前記容器内に第1樹脂を充填する充填工程と、充填された前記第1樹脂を、仮硬化する仮硬化工程と、前記容器内に、仮硬化された前記第1樹脂の上に、第2樹脂をさらに充填する再充填工程と、仮硬化された前記第1樹脂と、充填された前記第2樹脂とを、同時に硬化する本硬化工程と、を含み、硬化された前記第2樹脂は、前記開口の少なくとも一部を覆う蓋になり、硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定する方法である。
 本発明によれば、半導体レーザである面発光レーザを、容器の底面に載置することができるため、アイセーフ光源を、容器の底面と垂直方向に、小型化することができる。さらに、面発光レーザは、容器の底面と垂直方向に、レーザ光を放射するため、アイセーフ光源は、レーザ光の光軸の向きを変えるためのミラーを備えている必要がない。したがって、アイセーフ光源を、容器の底面と平行方向にも、小型化することができる。
本発明の実施形態1に係るアイセーフ光源の概略構成を示す断面図である。 透明樹脂層とカバーとを除いて、図1に示したアイセーフ光源を示す図である。 図1に示したアイセーフ光源が備えるカバーの概略構成を示す図である。 図1に示したアイセーフ光源の製造方法を順に説明する図である。 図1に示したアイセーフ光源の別の製造方法を順に説明する図である。 図3に示したカバーの変形例であるカバーの概略構成を示す図である。 図3に示したカバーの変形例であるカバーの概略構成を示す図である。 図2に示したパッケージの変形例であるパッケージを用いたアイセーフ光源の概略構成を示す図である。 図2に示したパッケージの変形例であるパッケージを用いたアイセーフ光源の概略構成を示す図である。 図9に示したパッケージの変形例であるパッケージを用いたアイセーフ光源の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態2に係るアイセーフ光源の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態2に係るアイセーフ光源の概略構成を示す他の図である。 本発明の実施形態2に係るアイセーフ光源の概略構成を示すさらに他の図である。 図11に示したアイセーフ光源の製造方法において、透明樹脂層を形成する液状の透明樹脂およびカバーを形成する液状の散乱樹脂の充填量が(a)過大または(b)過少である場合を説明する拡大図である。 図11に示したパッケージの変形例であるパッケージを用いたアイセーフ光源の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態3に係るアイセーフ光源3の概略構成を示す図である。 図16に示したアイセーフ光源のある製造段階における概略構成を示す図である。 図16に示したアイセーフ光源の他の製造段階における概略構成を示す図である。 図16に示したアイセーフ光源のさらに他の製造段階における概略構成を示す図である。 図16に示したアイセーフ光源のさらに他の製造段階における概略構成を示す図である。 従来のアイセーフ光源を示す図である。
 図1は、本発明の実施形態1に係るアイセーフ光源1の概略構成を示す断面図である。以下、アイセーフ光源1の面発光レーザ100がレーザ光を放射する方向(光軸118の方向)を上方向として説明するが、アイセーフ光源1の製造時および使用時などの向きを限定するものではない。
 図1に示すように、アイセーフ光源1は、複数の発光部が形成されている発光部領域100aからレーザ光を出射する面発光レーザ100と、面発光レーザ100を載置する凹部120を有するパッケージ108(容器)と、面発光レーザ100に接続された金(Au)からなる配線部材110と、凹部120内に充填および硬化された液状の透明樹脂からなる透明樹脂層140(封止樹脂層,硬化された第1樹脂)と、凹部120の開口124を覆うカバー150(蓋)とを備える。アイセーフ光源1は表面実装型である。ここで、表面実装とは、電子部品(ここでは、パッケージ108)をプリント基板に実装する方法の一つである。電子部品のリードをプリント基板の穴に固定する方法(スルーホール実装)に比べて、スペースを取らないといった利点がある。
 光軸118は、アイセーフ光源1から、アイセーフ化されたインコヒーレントな光が出射される方向を示す。光軸118は、放熱板102の上面およびパッケージ108の上面に垂直である。
 (パッケージ)
 以下に、パッケージ108について、図2の(a)(b)に基づき説明する。
 図2の(a)(b)は、透明樹脂層140とカバー150とを除いたアイセーフ光源1を示す図である。図2の(a)(b)は、図1に示したアイセーフ光源1が備えるパッケージ108の概略構成と、当該パッケージ108内における面発光レーザ100の概略配置と、を示す。図2の(a)は、透明樹脂層140およびカバー150を透視して見た放熱板102の上面図であり、図2の(b)は、アイセーフ光源1の斜視図である。
 図2の(a)(b)に示すように、パッケージ108は、放熱板102の周囲を部分的に樹脂部106により覆うことによって、アイセーフ光源1をパッケージ化している。パッケージ108に形成された凹部120内に、面発光レーザ100が収納されている。パッケージ108には、アノード電極104aおよびカソード電極103aの位置を示す印112が設けられている。
 凹部120は、底面123と開口124とを有する。図2の(a)(b)に示すように、放熱板102上に配置されたカソード電極103aおよびアノード電極104aの上面の一部(露出部122)が露出している。カソード電極103aの露出部122には、面発光レーザ100が載置されている。また、面発光レーザ100は、凹部120の底面123上に載置されているということもできる。凹部120の開口124は、底面123の上方に設けられており、面発光レーザ100から放射されたレーザ光114は、開口124から、図示しない透明樹脂層140およびカバー150を透過して、アイセーフ光源1の外へ出射される。
 放熱板102は、セラミックで形成されており、絶縁性、熱伝導性、放熱性、および機械的強度に優れている。また、放熱板102上に、カソード電極103aを介して、面発光レーザ100が平面実装されている。そのため、アイセーフ光源1は、面発光レーザ100の実装が容易であり、また電極からのリード端子の取り出しも容易であるという利点を有する。放熱板102の上面には、カソード電極103aとアノード電極104aが形成されており、放熱板102の下面には、カソード電極103b(図1参照)とアノード電極104b(図1参照)とが形成されている。カソード電極103aと103bとは、放熱板102に形成された貫通孔(図示せず)を介して電気的に接続されている。また、アノード電極104aと104bも、同様に電気的に接続されている。カソード電極103a、103bとアノード電極104a、104bとの間は、放熱板102が介在することで電気的な絶縁性が保たれている。カソード電極103a、103bおよびアノード電極104a、104bは、放熱板102を介して放熱する。
 面発光レーザ100は、放熱板102の上面に配置されたカソード電極103aの露出部122と、電気的および熱的に接続される。面発光レーザ100は、露出部122上に配置されている。放熱板102の下面の大部分は、樹脂部106に覆われずに露出しているため、放熱板102の放熱性は良好である。
 放熱板102の上面に配置されたカソード電極103aおよびアノード電極104aは、放熱板102の下面に形成されたカソード電極103bおよびアノード電極104bを経て、外部に電気的に接続されてもよい。
 面発光レーザ100は、ペースト状のはんだを用いて、カソード電極103aの露出部122と接合されている。なお、カソード電極103aおよびアノード電極104aの露出部122同士の面積の大小関係は逆であってもよく、また、アノード電極104aの露出部122上に、面発光レーザ100が配置されていてもよい。
 面発光レーザ100は、放熱板102上に配置されているカソード電極103aに、ペースト状のはんだを用いて、電気的に接合されている。また面発光レーザ100は、配線部材110を介して、放熱板102上のアノード電極104aに電気的に接続されている。なお、カソード電極103aおよびアノード電極104aの露出部122同士の面積の大小関係は逆であってもよい。また、面発光レーザ100の極性が反対である場合、アノード電極104aの露出部122上に、面発光レーザ100が配置される。
 放熱板102は、熱伝導率の高いセラミックスであることが望ましい。熱伝導率の高いセラミックスの代表的な例としては、アルミナ、窒化アルミニウム(AlN)などが挙げられる。放熱板102の上面および下面に配置された電極間の熱的な伝導性が良好であれば、放熱板102の材料として、樹脂などの電気的絶縁材料を用いても構わない。また、樹脂部106を形成する樹脂と共通の樹脂を放熱板102の材料として用いる場合、放熱板102と樹脂部106とを一体形成してもよい。
 樹脂部106は、放熱板102上に配置されており、面発光レーザ100の周囲を部分的に蔽っている。樹脂部106を形成する樹脂は、レーザ光114を散乱する光散乱体を含有する白色の熱可塑性樹脂であり、LED(Light Emitting diode)光源によく用いられる樹脂であることが望ましい。樹脂部106は、例えば、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタラート(PCT)樹脂または、ポリフタルアミド(PPA)樹脂により形成されてもよい。なお、本実施形態では、樹脂部106の材料として、白色の樹脂を用いたが、赤色などの別色の樹脂を用いてもよい。また、本実施形態では、樹脂部106の材料として、熱可塑性樹脂を用いたが、パッケージ108の製造方法に応じて、熱硬化性や光硬化性などの別の性質の樹脂を用いてもよい。樹脂部106の材料に用いることが出来る熱硬化性樹脂の具体例としては、EMC(Epoxy Molding Compound)、シリコーン樹脂などが挙げられる。
 図1および図2の(a)(b)には示されていないが、面発光レーザ100の発光を制御するための制御素子が、放熱板102に接合されるとともに、樹脂部106により封止されてよい。また、その他の半導体素子も、樹脂部106内に封止されていてよい。
 印112は、樹脂部106の上端部に形成された直角二等辺三角形の窪みである。印112は、樹脂部106の成形と同時に形成できるため、印112を付け忘れたり、印112を付ける位置を間違えたりすることを防止することができる。なお、印112は樹脂部106に後付けされてもよいし、樹脂部106に設けられなくてもよい。
 (凹部の形状)
 図2の(b)に示すように、本実施形態において、凹部120の形状は、略直方体であるが、凹部120の製造時に、金型から凹部120を抜き取り易くするため、凹部120の上面と底面を結ぶ辺は微傾斜している。具体的には、凹部120の断面視において、凹部120の上面と底面を結ぶ辺は、開口124の幅が上記底面側に向けて狭くなるテーパー形状である。放熱板102および露出部122は、凹部120の底面に対応する。
 (面発光レーザ)
 図2の(a)に示すように、面発光レーザ100は、パッケージ108の中心、言い換えれば凹部120の底面123の中心に配置されている。また、面発光レーザ100は、放熱板102上に配置されたカソード電極103aの露出部122に、金鈴合金(AuSn)等のはんだ材を用いて接合されている。また、面発光レーザ100は、配線部材110を介して放熱板102上に配置されたアノード電極104aに電気的に接続されている。さらに、面発光レーザ100は、カソード電極103aを介して、放熱板102と熱的に接続されている。
 面発光レーザ100は、700nmよりも長波長のレーザ光114(図1参照)を出射する赤外線半導体レーザである。図2の(a)に示すように、面発光レーザ100は、レーザ光114を発生する複数の発光部、および、該複数の発光部が形成されている発光部領域100aを有する。また、面発光レーザ100は、前記の複数の発光部と電気的に接続されている電極パッド100bも有する。また、面発光レーザ100は、図1に示すように、放熱板102の上面およびパッケージ108の凹部120の底面123に対して垂直方向に、レーザ光114を放射する。なお、面発光レーザ100は、可視光領域の波長のレーザ光114を出射する可視光半導体レーザ(例えば、青色半導体レーザ、緑色半導体レーザ、または赤色半導体レーザ)であってもよい。
 (配線部材)
 配線部材(ワイヤ)110は金(Au)からなり、面発光レーザ100に駆動電力を供給する電力線である。配線部材110が破断した場合、面発光レーザ100の駆動が停止して、面発光レーザ100からレーザ光114は放射されなくなる。
 配線部材110は、図2の(a)に示すように、面発光レーザ100の電極パッド100bと、放熱板102上に配置されたアノード電極104aとを接続している。図2の(a)では、配線部材110は凹部120の底面123に向かってやや傾斜しているように見えるが、実際には、レーザ光114の光軸118の方向から見た場合、配線部材110は、光軸118に対して直交している。
 図1に示すように、配線部材110は、透明樹脂層140を通る。このため、透明樹脂層140がパッケージ108から外れるとき、配線部材110は破断される。さらに、配線部材110の全体が、透明樹脂層140内に封止されている。このため、配線部材110は、異なる物質で形成された層(すなわち、透明樹脂層140とカバー150)の境界面を跨がないので、熱膨張・熱収縮の影響を強く受けない。そのため、透明樹脂層140がパッケージ108に固着しているとき、温度変化に起因する配線部材110の破断が生じ難い。
 (カバー150)
 以下に、カバー150について、図3の(a)~(d)に基づき説明する。図3の(a)~(d)は、図1に示したアイセーフ光源1が備えるカバー150の概略構成を示す図である。図3の(a)は、カバー150の上面図を示し、図3の(b)は、図3の(a)のAA矢視断面図を示し、図3の(c)は図3の(a)のBB矢視断面図を示し、図3の(d)は、カバー150の下面図を示す。
 図3の(a)に示すように、カバー150は、空気を排出するための排気孔152(第2孔)と、液状の透明樹脂142(図4の(c)参照)を充填するための樹脂充填孔154(第1孔)と、凹部120の開口124の縁に接触する段差部156(嵌合部)と、透明樹脂層140と噛み合うことによって透明樹脂層140に固定される鉤部158(噛合部)と、を備える。
 カバー150は、レーザ光114が透過する透明樹脂(母材)に、レーザ光114を散乱するフィラー(光散乱体)を混入した、散乱樹脂から形成されている。レーザ光114がカバー150中のフィラーによって散乱されることにより、レーザ光114のスポット径が拡大し、スポット内部での光エネルギー密度が低下する。これにより、アイセーフ光源1のアイセーフ性が得られる。
 カバー150を形成する樹脂は、透明樹脂層140を形成する透明樹脂142よりも、高濃度(第2含有重量比)の光散乱体を含有する。カバー150を通過するレーザ光114が、適度に散乱されながらカバー150を透過できるように、カバー150を形成する散乱樹脂の母材に含有される光散乱体の重量%濃度(第2含有重量比)は、以下に示す数値範囲が好ましい。具体的には、例えば、母材として代表的なシリコーン系樹脂であるジメチルシリコーンに、代表的な光散乱体である酸化チタンを添加する場合、0.02%以上10%以下が好ましく、0.05%以上5%以下がより好ましく、0.1%以上2%以下がさらに好ましい。
 ジメチルシリコーン(母材)に含有される酸化チタン(光散乱体)の濃度の上限は、母材と光散乱体とを混合撹拌した場合に得られる液状物質の流動性の有無で決まる。酸化チタンの重量%濃度がおおむね10%以上になると、混合した樹脂(混合物)の粘性が高くなり、流動性が極めて低くなる。また、このように高濃度の光散乱体を含有する混合物から得られたカバー150は、母材が本来持つ柔軟性を失うため、高温や低温に暴露された場合に脆くなり、容易に亀裂が発生しやすくなる。そのため、酸化チタンの重量%濃度がおおむね10%以上である混合物は、カバー150の製作には適当ではない。この為、カバー150の製作の容易さ、および、カバー150に亀裂が発生しにくいという信頼性の高さを考慮して、ジメチルシリコーン(母材)に対する酸化チタン(光散乱体)の重量%濃度は、5%以下、可能であれば2%以下であることが望ましい。
 光散乱体である酸化チタンの濃度の下限を決定する場合、上述のような混合物の流動性の低下および信頼性の低下による制限は考慮しなくてよい。酸化チタンの添加量の下限は、アイセーフ光源に必要な配光制御を考慮して決定される。ただし、ジメチルシリコーンに含有される酸化チタンの重量%濃度が0.02%を下回る場合、両者の重量比率を高い精度で制御する必要がある。加えて、少量の酸化チタンを多量のジメチルシリコーンに混合撹拌する必要があるため、材料の利用効率の観点において経済的ではない。さらに、酸化チタンの濃度が低い場合、アイセーフ光源1の充分なアイセーフ性を確保するためには、カバー150の厚みがパッケージ108よりも厚くなる。しかしながら、カバー150が厚い構成を、小型化および薄型化が必要とされる光源装置において実現することは現実的でない。したがって、酸化チタンの重量%濃度の下限は、アイセーフ光源1の大きさによって自然と制限を受ける。酸化チタンは、0.05%以上、さらに好ましくは、0.1%以上の重量%濃度で、ジメチルシリコーンに混合されることが好ましい。例えば、ジメチルシリコーンに酸化チタンを混合して、厚さ1.0mmのカバー150を製作する場合、ジメチルシリコーンに含有される酸化チタンの重量%濃度はおおむね0.1%以上2%以下であればよい。また、例えば、ジメチルシリコーンに酸化チタンを混合して、厚さ0.5mmのカバー150を製作する場合、酸化チタンの重量%濃度は0.2%以上5%以下であればよい。
 望ましい光散乱体の濃度の範囲は、厳密には、母材の粘性および比重(密度)ならびに光散乱体の比重(密度)および粒径にも依存する。また、面発光レーザの発振波長にも依存する。しかしながら、前述した酸化チタンの重量%濃度の上限および下限の値は、他の光散乱体の重量%濃度の上限および下限を決定するための良い指針を与える。例えば、シリカは、光散乱体として、酸化チタン同様に一般的に使用されているが、酸化チタンの比重4.2g/cmに対し、シリカの比重は半分の1.8~2.2g/cmに過ぎない。これを考慮すると、ジメチルシリコーンに含有されるシリカの重量%濃度は0.01%~5%であることが望ましい。同様に代表的な光散乱体として知られるアルミナ(Al)およびジルコニア(ZrO)も、シリカと同様に、比重を考慮すれば、望ましい光散乱体の濃度の範囲を得られる。
 光散乱体として使用されるフィラーの粒径は数nmと非常に小さいものから数十μmまで広範にわたる。一般的な傾向として、粒径が小さいフィラーを母材に混ぜた場合、同じ重量で粒径が大きいフィラーを母材に混ぜた場合に比べ、混合物の粘性は高くなる。フィラーが多孔質粒子である場合、更に混合物の粘性が上がる。そのため、フィラーの粒径が大きい場合に望ましいフィラーの濃度の範囲と、フィラーの粒径が小さい場合のそれとを統一的に決めることは困難である。しかしながら、酸化チタンに関して述べた濃度の上限および下限の例は、様々な粒径を有するフィラーの望ましい濃度の範囲を決定するための指針として有効である。また、母材となる樹脂がエポキシ系樹脂等の他の樹脂であっても、フィラーの望ましい濃度の範囲は、母材となる樹脂がジメチルシリコーンである場合のそれと同様である。
 図3の(a)~(d)に示すように、カバー150の排気孔152は、樹脂充填孔154から凹部120内に透明樹脂142を充填した際に、凹部120内に空胞(ボイド)が残らないようにするために、樹脂充填孔154からできるだけ離れた位置に設けられている。排気孔152は、カバー150の下面から、カバー150の側面または上面へ延びている。また、排気孔152は、アイセーフ光源1の配光特性に影響しないように、レーザ光114の光路の外側に形成されている。
 カバー150の樹脂充填孔154は、凹部120内へ液状の透明樹脂142を充填するために使用される(図4の(b)~(e)参照)。図3の(a)~(d)に示すように、樹脂充填孔154は、カバー150の上面から下面までを貫通している。樹脂充填孔154は、アイセーフ光源1の配光特性に影響しないように、レーザ光114の光路の外側、具体的には、カバー150の中央から外れた位置に形成されている。
 カバー150は、凹部120の開口124に嵌ることが可能であるように、開口124の縁と相補的な形状に形成された段差部156を備えている。カバー150がパッケージ108に載置されるとき、カバー150は、凹部120の開口124に嵌り、カバー150の段差部156は、凹部120の内側面と接触する。したがって、カバー150が開口124に嵌ることにより、カバー150は、凹部120に対してずれることなく、パッケージ108内の適正な位置に載置されることができる。また、アイセーフ光源1の製造時、開口124からカバー150の位置ずれも防止される。
 鉤部158は、透明樹脂層140とカバー150との係合を強固にするために、透明樹脂層140と噛み合う形状に形成されている。また、鉤部158は、鉤部158の周囲にボイドが生じないように、樹脂充填孔154またはその近傍に設けられることが好ましい。なお、鉤部158は、透明樹脂層140と噛み合わずに、透明樹脂層140とカバー150との接触面積を増やすだけであってもよい。その理由は、カバー150と透明樹脂層140との接触面積が増えることによって、透明樹脂層140とカバー150との固着はより強固になるからである。なお、鉤部158は、アイセーフ光源1の配光特性に影響しないように、レーザ光114の光路の外側に形成されている。
 カバー150の形状と、空気を排出するための排気孔152および透明樹脂層140を形成する樹脂を充填するための樹脂充填孔154の配置および数と、鉤部158の形状および配置とは、図3の(a)~(d)に示す例に限らない。カバー150は、(i)透明樹脂層140内にボイドが生じないように、樹脂充填孔154および排気孔152を有しており、かつ、(ii)レーザ光114をアイセーフ化できるように、開口124のうち少なくともレーザ光114の光路を覆うことができればよい。
 (透明樹脂層140)
 以下、透明樹脂層140について説明する。透明樹脂層140は、レーザ光114が透過する透明樹脂142(母材)のみから、または母材にレーザ光114を散乱する光散乱体を僅かに混合した樹脂から、形成される。透明樹脂層140を形成する透明樹脂142は、カバー150を形成する樹脂よりも、レーザ光114の透過率が高い。ここで、透明樹脂層140を形成する透明樹脂142に光散乱体が混合されている場合を考える。この場合、透明樹脂142に含有されている光散乱体の濃度は、硬化後の透明樹脂層140の柔軟性に影響しない範囲内であり、かつ、面発光レーザ100の発光部領域100a内での局所的な温度上昇を引き起こさない範囲内であるべきである。したがって、透明樹脂142に含有される光散乱体の重量%濃度(第1含有重量比)は、2%以下が好ましく、0.1%以下がより好ましく、0.02%以下がさらに好ましい。これらの構成では、透明樹脂層140は、光散乱体を全く、またはほとんど含有しないため、柔軟である。
 透明樹脂層140が含有する光散乱体は、カバー150が含有する光散乱と同様に、酸化チタンであってよく、透明樹脂142の母材は、代表的なシリコーン系樹脂であるジメチルシリコーンであってよい。
 重量%濃度で5%以上の酸化チタンをジメチルシリコーンに混合した場合、硬化後の混合物の硬度が高くなる。このため、このような混合物からなる透明樹脂層140で面発光レーザ100が直接覆われている場合、面発光レーザ100は混合物から応力を受けるため、レーザ結晶内に欠陥が増殖する。その結果、面発光レーザ100の頓死が発生する。また、硬化後の混合樹脂の硬度が高いことは、配線部材110が破断する要因にもなるので、面発光レーザ100の寿命は低下する。この為、透明樹脂層140の母材に含有される光散乱体の重量%濃度は5%以下であることが望まれる。
 更に、面発光レーザ100の発光部領域100a内に形成されている複数の発光部近傍においては、数μm~数十μmという微小領域にレーザ光114が集中している。そのため、透明樹脂層140に含有された光散乱体によるレーザ光114の僅かな吸収によって、複数の発光部近傍において局所的に温度が上昇し、その結果、面発光レーザ100の発光部領域100aが高温になるため、面発光レーザ100に熱劣化が発生する。この問題を回避するには、ジメチルシリコーンに含有される酸化チタンの重量%濃度は、少なくとも2%以下、より好ましくは0.1%以下であることが求められる。更に、酸化チタンの重量%濃度が0.02%以下であれば、ほぼこのような悪影響は無視することが出来る。
 透明樹脂層140が含有する光散乱体の望ましい濃度の範囲は、カバー150が含有する光散乱体と同様に、厳密には、母材の粘性や比重(密度)、および光散乱体の比重(密度)や粒径に依存する。しかしながら、前述したジメチルシリコーンに包含される酸化チタンの重量%濃度の範囲は、透明樹脂層140が他の母材および他の光散乱体で形成される場合における光散乱体の重量%濃度の範囲についての良い指針を与える。母材と光散乱体とのすべての組み合わせについて、光散乱体の望ましい重量%濃度の範囲を統一的または網羅的に決めることは困難である。しかしながら、上述した酸化チタンの重量%濃度の範囲の例は、他の光散乱体、例えばシリカ、アルミナ、またはジルコニアと、他の母材、例えばエポキシ系樹脂、またはメチルフェニルシリコーン等のシリコーン系樹脂との種々の組み合わせにおける光散乱体の重量%濃度の範囲を決定するための指針となり得る。
 透明樹脂層140は、面発光レーザ100と配線部材110とを封止している。透明樹脂層140は、パッケージ108の樹脂部106と固着するよりも強力に、カバー150と固着している。図1に示すように、透明樹脂層140は、カバー150の下面全体のうち、凹部120の外周部157よりも内側の領域の少なくとも一部と固着しており、好ましくはカバー150の段差部156よりも内側の領域全体と固着している。さらに、透明樹脂層140は、カバー150の鉤部158と噛み合っており、好ましくは、図1に示すように、排気孔152および樹脂充填孔154を埋めている。これにより、透明樹脂層140は、カバー150と強く係合し、カバー150と一体となっている。
 透明樹脂層140を形成する透明樹脂142は、カバー150を形成する散乱樹脂との親和性が高いことが好ましい。例えば、透明樹脂層140を形成する樹脂の母材は、カバー150を形成する散乱樹脂の母材と、同種の樹脂であることが好ましい。これにより、透明樹脂層140とカバー150との固着が強力になる。
 (寿命)
 液状の樹脂(母材)に光散乱体が混入された散乱樹脂を用いて作製されたアイセーフ光源は、散乱樹脂が母材よりも粘性が高く、硬化後の硬度も高くなる傾向にあるため、硬化後の散乱樹脂に亀裂が入りやすい問題がある。前記の問題は、光散乱体を混入する濃度が高くなるほど顕著になる。このため、図21の(a)のような、高濃度に光散乱体が混入された樹脂1120によって、半導体レーザ1100を直接封止している構成においては、次の(i)~(iii)の問題がある。具体的には、前記の構成においては、(i)樹脂1120から半導体レーザ1100が高い応力を受け、半導体レーザ1100に欠陥が増殖するため、半導体レーザ1100の頓死が発生するという問題、(ii)樹脂1120に亀裂が入り、半導体レーザ1100に接続されるワイヤが亀裂によって破断するため、半導体レーザ1100に電力を供給できなくなるという問題、および(iii)半導体レーザ1100の発光端面近傍においては、数μm~数十μmという微小領域にレーザ光が集中しているため、樹脂1120に含有される光散乱体によるレーザ光の僅かな吸収によって、樹脂1120は局所的に温度が上昇し、半導体レーザ1100の発光端面が高温になり、その結果、アイセーフ光源に致死的光学損傷(COD;Catastrophic Optical Damage)が発生しやすいという問題、がある。そのため、図21の(a)のような、高濃度に光散乱体が混入された樹脂1120によって、半導体レーザ1100を直接封止している構成においては、次の問題がある。具体的には、前記の構成においては、半導体レーザ1100を連続して駆動すると数十時間から数百時間の間に半導体レーザ1100の頓死が多発し、アイセーフ光源の寿命が短いという問題があった。
 これに対し、本実施形態に係るアイセーフ光源1の透明樹脂層140は、(i)柔軟であるため、面発光レーザ100に向けて加わった外力を緩衝することができ、(ii)高温のような過酷条件でも亀裂が入りにくく、かつ(iii)光散乱体を全く、またはほとんど含有しないため、面発光レーザ100の発光部領域100a近傍において局所的な温度上昇を起こさない。したがって、図21の(a)のような構成と比較して、本実施形態に係るアイセーフ光源1は、長寿命である。
 一方、図21の(b)のような構成も、光散乱体を含有する溶液1210が半導体レーザ1200から隔離されているため、光源装置の長寿命化が可能である。しかしながら、特許文献2によれば、光散乱体を含有する溶液1210は、当該溶液1210が電解質であるために、半導体レーザ1200から隔離されているにすぎず、半導体レーザ1200に対する光散乱体の影響については、何ら示唆されていない。
 さらに、半導体レーザに関する歴史的背景を考慮すると、図21の(b)のような構成は、半導体レーザを気体封止することを前提としている。本実施形態に係るアイセーフ光源1のように、面発光レーザ100を樹脂で封止する構成と、図21の(b)に示す構成のように、半導体レーザを気体で封止する構成とは、技術的に異なる系譜に属する。半導体レーザの開発初期においては、レーザ光114のような高密度の光に耐えうる樹脂も、半導体レーザを保護するのに適した樹脂も未だ存在していなかった。このため、半導体レーザは、ガラス窓(透明ガラス1220)が設けられた金属容器(円筒部1230)内に、空気または不活性気体によって封止されていた。金属容器は、堅牢性および気密性に優れているため、半導体レーザをあえて樹脂で封止する必要はない。一方、青色LEDを用いた照明技術の発展に伴い、耐光性、耐熱性、および耐候性に優れ、かつ、発光素子に応力による機械的負荷を与えにくい柔軟な樹脂が開発されている。
 (カバー150の外れにくさ)
 図21の(b)に示す構成では、円筒部1230と透明ガラス1220とが形成するパッケージ内に半導体レーザ1200を気体で封止し、その上方に、光散乱体を含有する溶液1210を封止する。この構成では、透明ガラス1220が円筒部1230と外周部157のみで固着されているため、透明ガラス1220の固定が脆弱である。
 これに対し、本実施形態に係るアイセーフ光源1においては、カバー150と透明樹脂層140との固着およびパッケージ108と透明樹脂層140との固着が、どちらも、カバー150のパッケージ108に対する固定に寄与している。より詳しく述べると、透明樹脂層140が樹脂部106の外周部157と固着しており、カバー150の下面全体のうち、少なくとも凹部120の開口124に面する領域(段差部156の内側の領域)が、透明樹脂層140と固着している。
 したがって、カバー150のパッケージ108に対する固定に寄与するカバー150の面が従来よりも広く、さらに、透明樹脂層140を介して、カバー150がパッケージ108に対して固定されているため、カバー150はパッケージ108から外れにくい。このことは、小型のアイセーフ光源1、特に上面視で5mm×5mm以下のサイズである小型のアイセーフ光源1にとって、有益である。また、カバー150をパッケージ108に対して確実かつ容易に固定することができるため、アイセーフ光源1の生産性を高めることができる。
 (アイセーフ性の確保)
 図21の(c)に示す構成では、モールド部1310または樹脂1320の破損時にワイヤ1330が破断することで、光源装置のアイセーフ性が確保される。しかしながら、ワイヤ1330が通っていない部分が破損または脱落などした場合、ワイヤ1330が破断しないため、破損または脱落した部分から、アイセーフ化されていないレーザ光が出射される可能性があるという問題があった。
 また、図21の(b)に示す構成にも問題があった。具体的には、溶液1210の封止が外力または経年劣化により損なわれたときに、光源装置のアイセーフ性が失われる。さらに、図21の(b)に示す構成では、光散乱体を含有する溶液1210が漏出した場合、光源装置はアイセーフ性を確保することができない。また、光散乱体を含有する溶液1210が、半導体レーザ1200の光軸から外れた場合、半導体レーザ1200から出射されたレーザ光114が、アイセーフ化されることなく外部へ放射される。したがって、従来の構成は、仮にワイヤが配設されていた場合であっても、溶液1210が漏出した場合等には、アイセーフ性を確保できない可能性がある。
 これに対し、本実施形態に係るアイセーフ光源1においては、配線部材110は、カバー150内を通らないが、カバー150がパッケージ108から外れたときに、配線部材110が破断する。なぜならば、透明樹脂層140内を配線部材110が通っており、かつ、透明樹脂層140がパッケージ108とよりも強く、カバー150と係合しているからである。万一、カバー150がパッケージ108から外れた場合、透明樹脂層140は、カバー150と共に、パッケージ108から外れるため、透明樹脂層140内を通る配線部材110が破断する。したがって、フェイルセーフの安全思想からも、本実施形態に係るアイセーフ光源1は安全である。
 (ボイド)
 空胞(ボイド)が透明樹脂層140内に存在すると、アイセーフ光源1の寿命および配光特性に影響するため、ボイドは無いことが好ましい。ボイドが無いことにより、アイセーフ光源1の長寿命化および配光特性の均質化が可能になる。
 特に、透明樹脂層140とカバー150との境界面近傍に、ボイドが無いことが好ましい。なぜならば、境界面近傍にボイドが存在すると、ボイドによって実質的に、透明樹脂層140とカバー150とが接触して固着する面積が減るからである。したがって、カバー150の下面は、透明樹脂層140内にボイドを残さず、かつ、透明樹脂層140と接触する面積を増やすような形状であることが好ましい。
 (製造方法)
 以下に、アイセーフ光源1の製造方法(第1の製造方法)について、図4の(a)~(e)に基づき説明する。
 図4の(a)~(e)は、図1に示したアイセーフ光源1の製造方法を順に説明する図である。なお、図4の(a)~(e)においては、配線部材110の図示を省略している。
 図4の(a)のように、200~250℃に加熱したホットプレート上で、ペースト状のはんだを用いて、発光部領域100aが光軸118に対して垂直になるように、面発光レーザ100を、放熱板102の上面に配置されたカソード電極103aに接合する。あるいは、面発光レーザ100を、凹部120の底面123に接合するということもできる(半導体レーザ載置工程)。このとき、面発光レーザ100は、パッケージ108のほぼ中央に載置されるように位置決めされる。次に、配線部材110で、面発光レーザ100の電極パッド100bとアノード電極104aとの間を接続する(接合工程)。
 次に、カバー150の外周部157に接着剤を塗布し、図4の(b)のように、凹部120の開口124に、カバー150の段差部156よりも内側の部分が嵌るように、カバー150をパッケージ108の樹脂部106上に載置する(蓋載置工程)。そして、接着剤により、カバー150をパッケージ108に仮に固定する。
 次に、図4の(c)のように、樹脂充填孔154を通じて、レーザ光114を散乱する光散乱体を含有しない、または僅かに含有する液状の透明樹脂142を、凹部120内に充填する(充填工程,面発光レーザ封止工程,配線部材封止工程)。透明樹脂142を凹部120内に充填する間に、凹部120内の空気は、排気孔152を通って、パッケージ108の外部へ排出される。凹部120内に充填された透明樹脂142は、後の透明樹脂層140を形成する。
 図4の(d)のように、少なくとも液状の透明樹脂142がカバー150の下面に接し、カバー150の鉤部158が液状の透明樹脂142に浸るまで、液状の透明樹脂142を凹部120内に充填する。図4の(e)のように、液状の透明樹脂142が排気孔152をほぼ完全に満たすまで、透明樹脂142を凹部120内に充填してもよい。また、図4の(d)と図4の(e)との中間のように、液状の透明樹脂142が排気孔152を部分的に満たすように、透明樹脂142を凹部120内に充填してもよい。
 次に、凹部120内に充填した透明樹脂142を硬化することによって(硬化工程)、透明樹脂層140を形成する。液状の透明樹脂142を硬化する方法は、熱硬化であっても、光硬化であっても、どのような方法であってもよい。
 上述の製造方法により、面発光レーザ100および配線部材110は、透明樹脂層140内に封止される。また、透明樹脂層140が、カバー150とパッケージ108とに固着し、さらに、カバー150は、透明樹脂層140を介して、パッケージ108に固定される。
 (製造方法2)
 以下に、アイセーフ光源1の別の製造方法(第2の製造方法)について、図5の(a)~(c)に基づき説明する。
 図5の(a)~(c)は、図1に示したアイセーフ光源1の別の製造方法を順に説明する図である。なお、図5の(a)~(c)においては、配線部材110の図示を省略している。
 図5の(a)のように、200~250℃に加熱したホットプレート上で、ペースト状のはんだを用いて、発光部領域100aが光軸118に対して垂直になるように、面発光レーザ100を、放熱板102の上面に配置されたカソード電極103aに接合する。あるいは、面発光レーザ100を、凹部120の底面123に接合するということもできる(面発光レーザ載置工程)。このとき、面発光レーザ100は、パッケージ108のほぼ中央に載置されるように位置決めされる。その後、配線部材110を、面発光レーザ100の電極パッド100bとアノード電極104aとに接続する(接合工程)。
 次に、図5の(b)のように、パッケージ108の凹部120内に、透明樹脂層140を形成する液状の透明樹脂142(第1樹脂)を、透明樹脂基準位置(基準位置)P1まで充填する(充填工程、面発光レーザ封止工程,配線部材封止工程)。透明樹脂基準位置P1は、透明樹脂層140を凹部120内にどれだけ充填すべきかを示す基準位置である。透明樹脂基準位置P1は、後工程において、カバー150がパッケージ108上に載置されたとき、少なくとも液状の透明樹脂142がカバー150の下面に接し、かつ、カバー150の鉤部158が液状の透明樹脂142に浸るように、決定される(図5の(c)参照)。さらに、透明樹脂基準位置P1は、後工程において、カバー150がパッケージ108上に載置されたとき、液状の透明樹脂142がカバー150の排気孔152を完全に満たすように、決定されてもよい。また、透明樹脂基準位置P1は、カバー150がパッケージ108上に載置されたとき、液状の透明樹脂142がパッケージ108から溢れないように、決定されることが好ましい。液状の透明樹脂142がパッケージ108から溢れた場合、液状の透明樹脂142がパッケージ108の外面を汚すからである。
 次に、図5の(c)のように、凹部120の開口124にカバー150の段差部156よりも内側の部分が嵌り、かつ、凹部120の上端部にカバー150の外周部157が接触するように、カバー150をパッケージ108上に載置する(蓋載置工程)。
 このように、本製造方法においては、液状の透明樹脂142を凹部120内に充填した後に、カバー150をパッケージ108上に載置する。このため、カバー150は、空気を排出するための排気孔も、液状の透明樹脂を充填するための樹脂充填孔も、不要である。しかしながら、カバー150がパッケージ108上に載置されたとき、パッケージ108の凹部120内にボイドが残らないように、カバー150は、凹部120の内部とパッケージ108の外部とを繋ぐ孔(排気孔152、樹脂充填孔154)を備えていることが好ましい。
 次に、カバー150と接している液状の透明樹脂142を硬化し(硬化工程)、透明樹脂層140を形成する。液状の透明樹脂142を硬化する方法は、熱硬化であっても、光硬化であっても、どのような方法であってもよい。
 上述の製造方法により、面発光レーザ100および配線部材110は、透明樹脂層140内に封止される。また、透明樹脂層140が、カバー150とパッケージ108とに固着し、カバー150は、透明樹脂層140を介して、パッケージ108に固定される。
 (変形例1)
 以下、本実施形態1に係るアイセーフ光源1が備えるカバー150の変形例1であるカバー150aについて、図6の(a)~(d)に基づき説明する。
 図6の(a)~(d)は、図3の(a)~(d)に示したカバー150の変形例1であるカバー150aの概略構成を示す図である。図6の(a)は、カバー150aの上面図を示し、図6の(b)は、図6の(a)のAA矢視断面図を示し、図6の(c)は図6の(a)のBB矢視断面図を示し、図6の(d)はカバー150aの下面図を示す。
 図6の(a)~(d)に示すように、本変形例1のカバー150aは、図3の(a)~(d)に示すカバー150と同様に、排気孔152と、樹脂充填孔154と、段差部156と、鉤部158aとを備える。本変形例1であるカバー150aでは、鉤部158aの構造が、図3の(a)~(d)に示すカバー150の鉤部158とは異なる。
 図3の(a)~(d)に示すカバー150の鉤部158は、樹脂充填孔154を一周するように連続的に設けられている。一方、図6の(a)~(d)に示すように、本変形例のカバー150aの鉤部158aは、樹脂充填孔154の角と、樹脂充填孔154の長辺の中央とに、離散的に複数設けられている。しかしながら、鉤部158aは、カバー150と透明樹脂層140との係合を強化し、かつ凹部120内にボイドを残さなければ、どのような形状および配置であってもよい。
 (変形例2)
 以下、図7の(a)~(e)に基づき、カバー150の変形例を説明する。
 図7の(a)~(e)は、図3の(a)~(d)に示したカバー150の変形例2であるカバー150bの概略構成を示す図である。図7の(a)は、カバー150bの上面図を示し、図7の(b)は、図7の(a)のAA矢視断面図を示し、図7の(c)は、図7の(a)のBB矢視断面図を示し、図7の(d)は、図7の(a)のCC矢視断面図を示し、図7の(e)は、図7の(a)のDD矢視断面図を示す。
 図7の(a)に示すように、本変形例2のカバー150bは、図3の(a)~(d)に示すカバー150と同様に、樹脂充填孔154bと、段差部156と、鉤部158bとを備える。また、本変形例2のカバー150bは、上排気孔152aおよび下排気孔152bと、主排気孔152mとをさらに備える。主排気孔152mには、鉤部158bが形成されている。
 本変形例2であるカバー150bは、次の2点において、図3の(a)~(d)に示すカバー150と異なる。1点目は、カバー150bの下面から上面へ貫通する貫通孔を2つ備えており、一方の貫通孔(樹脂充填孔154b)を透明樹脂142を充填するため孔として、他方の貫通孔(主排気孔152m)を空気を排出するための孔として用いる点である。2点目は、図7の(c)に示されるように、鉤部158bが傾斜面を有する点である。
 本変形例2の構成は、貫通孔を複数備え、そのうちの少なくとも1つを、液状の透明樹脂142を充填するための樹脂充填孔154bとして用い、他の少なくとも1つを、空気を排出するための排気孔として用いる。そのため、液状の透明樹脂142を、凹部120内の空気に妨げられることなく、凹部120内に円滑に充填できる。そのため、アイセーフ光源1の生産性を向上することができる。
 液状の透明樹脂142よりも、空気は流動性が高いので、主排気孔152mの開口面積は、樹脂充填孔154bよりも小さくて良い。また、アイセーフ光源1の極性が分かりやすくなるように、主排気孔152mと樹脂充填孔154bとの形状を異ならせてもよいし、主排気孔152mと樹脂充填孔154bとをカソードマークとアノードマークとして用いてもよい。
 (変形例3)
 以下、図8の(a)~(d)に基づき、パッケージ108の他の変形例について説明する。
 (パッケージ)
 図8の(a)~(d)は、変形例3であるパッケージ108aを備えたアイセーフ光源1の概略構成を示す図である。図8の(a)(b)は、本変形例3のパッケージ108aを備えたアイセーフ光源1の断面図を示し、図8の(c)(d)は、本変形例3のパッケージ108aを備えたアイセーフ光源1の上面図を示す。
 図8の(a)~(d)に示すように、本変形例3のパッケージ108aは、図2の(a)(b)に示したパッケージ108と同様に、放熱板102の周囲を部分的に樹脂部106により覆っている。また、パッケージ108aは、凹部120内に、面発光レーザ100を収納している。
 図8の(a)(b)に示すように、本変形例3のパッケージ108aでは、カバー150cの上面と同じ高さまで、パッケージ108aの樹脂部106が伸長している。この点で、本変形例3のパッケージ108aは、図1に示すパッケージ108とは異なる。
 図8の(a)(b)に示すように、カバー150cは、パッケージ108a内部に収納されているので、パッケージ108aの横側から加わる外力から保護される。このため、パッケージ108aの横側から加わる外力により、パッケージ108aからカバー150cが外れることを防止することができる。
 図8の(a)に示すように、本変形例3のカバー150cは、図6の(a)~(d)に示すカバー150aと同様に、段差部156と、鉤部158cとを備える。さらに、図8の(c)に示すように、本変形例3のカバー150cは、主樹脂充填孔154mと、排気孔152c、152d、152eとを備える。主樹脂充填孔154mおよび排気孔152c、152d、152eには、それぞれ、鉤部158cが形成されている。鉤部158cは、樹脂充填孔154および排気孔152c、152d、152eの周囲を一周するように、連続的に設けられている。これにより、透明樹脂層140とカバー150との係合をより強固することができるので、アイセーフ光源1のアイセーフ性を向上することができる。
 本変形例3のカバー150cの主樹脂充填孔154mおよび排気孔152c、152d、152eは、図1に示すカバー150と比較して、面発光レーザ100の発光部領域100aから離れた位置に配置される。また、排気孔152c、152d、152eは、主樹脂充填孔154mと同じ形状かつ同じ大きさであり、図8の(b)に示す光軸118に対して対称の位置に配置されている。このため、アイセーフ光源1は、カバー150cの形状によらず、カバー150cが含有する光散乱体によって、レーザ光を均一に拡散することができるので、配光特性を容易に整えることができる。
 本変形例3の構成によれば、貫通孔の少なくとも1つを、液状の透明樹脂142を凹部120内に充填するための樹脂充填孔154mとして用い、他の少なくとも1つを、排気孔(主樹脂充填孔154mおよび排気孔152c~152e)として用いる。そのため、液状の透明樹脂142を、凹部120内の空気に妨げられることなく、凹部120内から円滑に充填できる。そのため、アイセーフ光源1の生産性を向上することができる。なお、排気孔152c、152d、152eのうち少なくとも1つは、透明樹脂142を凹部120内に充填するための孔として用いられてもよい。
 ただし、本変形例3のパッケージ108aでは、カバー150cが四隅を備えるため、カバー150cの平面寸法が拡がる傾向にあり、またそれに伴って、パッケージ108aも拡げる必要が生じる。したがって、平面視したパッケージ108aの寸法は、図1に示すパッケージ108よりも大きくなる。
 (変形例4)
 以下、図9の(a)(b)に基づき、パッケージ108の他の変形例について説明する。
 図9の(a)(b)は、変形例4であるパッケージ108cの概略構成を示す図である。図9の(a)は、パッケージ108cの上面図を示し、図9の(b)は、図9の(a)のAA矢視断面図を示す。
 図9の(a)(b)に示すように、本変形例4のパッケージ108cは、図1に示すパッケージ108と同様に、放熱板102の周囲を部分的に樹脂部106により覆っている。また、パッケージ108cの凹部120内には、面発光レーザ100が収納されている。
 本変形例4のパッケージ108cは、放熱板102の上面に配置されたアノード電極104aとカソード電極103aとを備えている。また、パッケージ108cは、面発光レーザ100の電極パッド100bと中継電極104eとを電気的に接続するための複数の配線部材110aと、アノード電極104aと中継電極104eとを電気的に接続するための配線部材110bとをさらに備えている。
 放熱板102と、アノード電極104aおよびカソード電極103aと、中継電極104eとは互いに電気的に絶縁されている。また、カソード電極103aとアノード電極104aとは、電気的に絶縁されている。また、複数の配線部材110aと配線部材110bとは、透明樹脂層140により封止されている。
 面発光レーザ100が高出力である場合、図9の(a)に示すように、面発光レーザ100は、電力を面発光レーザ100に供給するための複数の配線部材110aを必要とする。この構成では、カバー150がパッケージ108cから外れた場合、アノード電極104aと中継電極104eとを電気的に接続する配線部材110bが破断することにより、面発光レーザ100の駆動が停止する。
 したがって、本変形例4であるパッケージ108cを備えたアイセーフ光源1は、フェイルセーフの安全思想から、アイセーフ性を確保しているので、安全である。
 (変形例5)
 以下、図10の(a)(b)に基づきに基づき、パッケージ108の他の変形例について説明する。
 図10の(a)(b)は、変形例5であるパッケージ108dの概略構成を示す図である。図10の(a)は、パッケージ108dの上面図を示し、図10の(b)は、図10の(a)のAA矢視断面図を示す。
 図10の(a)(b)に示すように、本変形例5のパッケージ108dでは、上述のパッケージ108cと同様に、放熱板102の上面の周縁部を樹脂部106が覆っており、凹部120内に、面発光レーザ100cを収納している。
 図10の(a)(b)に示すように、本変形例5のパッケージ108dは、アノード電極104aおよびカソード電極103aに加え、中継電極104dと、中継電極104dを介して面発光レーザ100cのアノード部とアノード電極104aとを接続するための配線部材110bとを備える。
 図10の(a)に示すように、本変形例5に用いる面発光レーザ100cは、図2の(a)(b)に示す面発光レーザ100のようには、電極パッドを有していない。また、面発光レーザ100cは、配線部材を介さずに、アノード電極104aに対して電気的に接続されている。図示しないが、面発光レーザ100cのアノード部とカソード部はどちらも、発光面の対向面、すなわち面発光レーザ100cがカソード電極103aおよび中継電極104dと接触する面に形成されている。
 放熱板102と、アノード電極104aと、カソード電極103aと、中継電極104dとは電気的に絶縁されている。また、カソード電極103aとアノード電極104aとは、電気的に絶縁されている。また、図10の(b)に示すように、面発光レーザ100cおよび配線部材110bは、透明樹脂層140内に封止されている。
 本変形例5のパッケージ108dは、放熱板102の上面に配置されたアノード電極104aと中継電極104dとを電気的に接続する配線部材110bを備えている。カバー150がパッケージ108から外れた場合、透明樹脂層140内に封止された配線部材110bが破断することにより、アノード電極104aから中継電極104dへの電力供給が停止するため、面発光レーザ100の駆動が停止する。
 したがって、本実施形態1に係るパッケージ108cの変形例5であるパッケージ108dを備えたアイセーフ光源1は、本実施形態1に係るアイセーフ光源1と同様に、フェイルセーフの安全思想からも、アイセーフ性を確保しているので、安全である。
 〔実施形態2〕
 本発明の他の実施形態について、図11の(a)(b)~図14の(a)(b)に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 上述の実施形態1においては、予め形成したカバー150をパッケージ108に載置し、透明樹脂層140を介してパッケージ108に固定した(第1製造方法)。一方、本実施形態2においては、透明樹脂層140を形成する仮硬化した透明樹脂141の上に、カバー350を形成する液状の散乱樹脂352(第2樹脂)を直接充填し、仮硬化した透明樹脂141と共に液状の散乱樹脂352を硬化する(第2の製造方法)。これにより、透明樹脂層140と一体かつ同時にカバー350を形成する。
 (パッケージ)
 図11の(b)はパッケージ208の上面図を示し、図11の(a)は、図11の(b)に示すAA矢視断面図を示す。
 図11の(a)(b)に示すように、本実施形態2におけるパッケージ208は、凹部220内に、透明樹脂角部144(第1角部)と散乱樹脂角部354(第2角部)とを備える点で、上述の実施形態1におけるパッケージ108とは異なる。
 図11の(a)に示すように、透明樹脂角部144は、液状の透明樹脂142をパッケージ208の凹部120内にどれだけ充填するかの目安となる所定の透明樹脂基準位置P1(基準位置)に設けられている。透明樹脂基準位置P1は、透明樹脂層140とカバー350との境界面の基準位置である。散乱樹脂角部354は、液状の散乱樹脂352をパッケージ208の凹部120内にどれだけ充填するかの目安となる所定の散乱樹脂基準位置P2(基準位置)に設けられている。散乱樹脂基準位置P2は、カバー350と空気との境界面の基準位置である。
 (製造方法)
 以下に、本実施形態2に係るアイセーフ光源2の製造方法(第2の製造方法)について、図11の(a)(b)~図14の(a)(b)に基づき説明する。
 図12の(a)(b)~図13の(a)(b)は、本実施形態2に係るアイセーフ光源2の製造方法を説明する図である。図12の(b)は製造途中のアイセーフ光源2の上面図を示し、図12の(a)は、図12の(b)に示すAA矢視断面図を示す。図13の(b)はアイセーフ光源2の上面図を示し、図13の(a)は、図13の(b)のAA矢視断面図を示す。
 図11の(a)(b)のように、200~250℃に加熱したホットプレート上で、ペースト状のはんだを用いて、発光部領域100aがレーザ光114の光軸118に対して垂直になるように、面発光レーザ100を、カソード電極103a上に接合する。あるいは、面発光レーザ100を、凹部120の底面123に接合するということもできる(面発光レーザ載置工程)。このとき、面発光レーザ100は、パッケージ208のほぼ中央に載置されるように位置決めされる。そして、配線部材110を、面発光レーザ100の電極パッド100bとアノード電極104aとに接続する(接合工程)。
 次に、図12の(a)(b)のように、パッケージ208の凹部220内に、透明樹脂基準位置P1まで、液状の透明樹脂142を充填する(充填工程、面発光レーザ封止工程,配線部材封止工程)。これにより、面発光レーザ100および配線部材110は、透明樹脂142内に封止される。
 そして、液状の透明樹脂142を仮硬化することによって、仮硬化した透明樹脂141にする(仮硬化工程)。これにより、後工程において、カバー350を形成する液状の散乱樹脂352を凹部220内に充填したときに、液状の散乱樹脂352と液状の透明樹脂142とが混合することを防止できる。なお、この段階で、液状の透明樹脂142を完全に硬化してしまうと、完成したアイセーフ光源2において、透明樹脂層140とカバー350との固着が脆弱になる。したがって、仮硬化工程の段階では、液状の透明樹脂142を硬化しすぎないことが好ましい。
 次に、図13の(a)(b)のように、パッケージ208の凹部220内に、仮硬化した透明樹脂141の上に、散乱樹脂基準位置P2まで、液状の散乱樹脂352をさらに充填する(再充填工程)。液状の散乱樹脂352は、レーザ光114が透過する透明樹脂(母材)にレーザ光114を散乱する光散乱体を高濃度に混入した樹脂である。
 その後、液状の散乱樹脂352と仮硬化された透明樹脂141とを、一緒に、完全に、同時に硬化する(本硬化工程)。液状の透明樹脂141を硬化する方法は、熱硬化であっても、光硬化であっても、どのような方法であってもよい。
 これにより、硬化したカバー350と透明樹脂層140とが一体になるため、カバー350と透明樹脂層140とが分離して、パッケージ208からカバー350だけが脱落する危険性を低減することができる。以上で、アイセーフ光源2は完成する。本製造方法によれば、液状の透明樹脂142を凹部220内に充填した後、散乱樹脂352を凹部220内に充填する。このため、カバー350は、空気を排出するための排気孔も透明樹脂層140を形成する液状の透明樹脂142を凹部220内に充填するための樹脂充填孔も備えている必要がない。
 以上の製造方法により、面発光レーザ100および配線部材110は、透明樹脂層140内に封止される。また、透明樹脂層140が、カバー350とパッケージ208とに固着し、カバー350は、透明樹脂層140を介して、パッケージ208に固定される。
 (母材と散乱体)
 カバー350と透明樹脂層140とが十分に一体化するように、カバー350を形成する液状の散乱樹脂352と、透明樹脂層140を形成する液状の透明樹脂142とは、親和性が高いことが好ましい。そのために、カバー350を形成する液状の散乱樹脂352の母材と、透明樹脂層140を形成する液状の透明樹脂142の母材(透明樹脂142が光散乱体を含有しない場合は、透明樹脂142それ自体)とは同種の樹脂であることが好ましい。
 例えば、散乱樹脂352と透明樹脂142との母材は共に、ジメチルシリコーン樹脂に代表されるメチル系シリコーン樹脂であることが好ましい。この場合、散乱樹脂352と透明樹脂142との母材が同種の樹脂であるため、カバー350と透明樹脂層140とは、互いに強固に固着し、十分に一体化する。
 あるいは、例えば、散乱樹脂352の母材がフェニル系シリコーン樹脂であり、透明樹脂142の母材がメチル系シリコーン樹脂であることも好ましい。一般にメチルフェニルシリコーン樹脂に代表されるフェニル系シリコーン樹脂は、ジメチルシリコーン樹脂に代表されるメチル系シリコーン樹脂に比べガス遮断性が高くい。また、メチル系シリコーン樹脂は、硬化後も比較的軟らかい一方、フェニル系シリコーン樹脂は、硬化後の硬さが高い。そのため、液状な透明樹脂142はメチル系シリコーン樹脂から形成する一方、散乱樹脂352は、フェニル系シリコーン樹脂から形成することで、長寿命でガス遮断性に優れたアイセーフ光源2を実現できる。加えて、フェニル系シリコーン樹脂とメチル系シリコーン樹脂とは、共にシリコーン系樹脂であるため、硬化によって、十分に強固に固着し、一体化する。
 あるいは、例えば、散乱樹脂352および透明樹脂142の母材が共に、フェニル系シリコーン樹脂であることも好ましい。しかしながら、この場合、本硬化工程後のカバー350および透明樹脂層140の硬度に注意が必要である。本硬化工程において、散乱樹脂352と透明樹脂141とを硬化しすぎなければ、カバー350と透明樹脂層140とが柔軟であるようにすることができる。これにより、長寿命でガス遮断性に優れたアイセーフ光源2を実現できる。
 散乱樹脂352の母材および透明樹脂142の母材は、上述した例に限られない。散乱樹脂352の母材と透明樹脂142の母材との間で、硬化阻害が発生しなければ、これらの母材として異種の樹脂を用いてもよい。また、面発光レーザ100を直接封止する透明樹脂層140は、カバー350よりも、柔軟性を保つことが重要である。このため、散乱樹脂352と透明樹脂142とにそれぞれに光散乱体を混合する場合、透明樹脂142中の光散乱体は、散乱樹脂352中の光散乱体よりも低濃度に混入されることが好ましい。また、面発光レーザ100の発光部領域100aで局所的な温度上昇を引き起こさないために、透明樹脂142に混入される光散乱体の濃度は極力低いことが好ましく、透明樹脂142には光散乱体を混入されないことがさらに好ましい。
 (充填量の誤差)
 以下に説明するように、本実施形態2に係るアイセーフ光源2は、液状の透明樹脂142および散乱樹脂352の凹部220内への充填量の誤差に起因する製造誤差を抑制できる。
 液状の透明樹脂142および散乱樹脂352は、それぞれ、積計量型のディスペンサーなどを用いて、凹部220内の所定の透明樹脂基準位置P1および散乱樹脂基準位置P2まで充填される。しかしながら、透明樹脂142および散乱樹脂352の凹部220内への充填量には誤差がある。アイセーフ光源2が小型である場合、微小な誤差であっても、アイセーフ光源2の配光特性等に影響する可能性がある。
 図14の(a)(b)は、図13の(a)の要部拡大図であり、前述したアイセーフ光源2の製造方法において、透明樹脂142および散乱樹脂352の充填量が過大である場合(図14の(a))および過少である場合(図14の(b))をそれぞれ示す図である。
 図14の(a)(b)に示すように、液状の透明樹脂142の凹部220内への充填量が過大な場合も、過少な場合も、透明樹脂角部144は、表面張力により、少なくとも透明樹脂角部144の近傍における透明樹脂142の位置を、透明樹脂基準位置P1に一致させる。すなわち、透明樹脂角部144は、透明樹脂層140の形状を維持する役割を持つ。同様に、散乱樹脂角部354も、液状の散乱樹脂352の凹部220内への充填量が過大な場合も、過少な場合も、表面張力により、少なくとも散乱樹脂角部354の近傍における散乱樹脂352の位置を、散乱樹脂基準位置P2に一致させる。すなわち、散乱樹脂角部354は、カバー350の形状を維持する役割を持つ。
 これにより、透明樹脂142および散乱樹脂352の充填量の誤差に起因する透明樹脂層140およびカバー350の形状の歪みおよび位置ずれが抑制される。その結果、アイセーフ光源2の配光特性の製造誤差が抑制される。
 したがって、アイセーフ光源2は、上述した実施形態1に係るアイセーフ光源1と同様に、長寿命化が可能であり、かつ、フェイルセーフの安全思想からも、アイセーフ性を確保しているため、安全である。
 (変形例6)
 以下、変形例6に係るカバー350aを備えたアイセーフ光源2aについて、図15の(a)~(c)に基づき説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 図15の(a)~(c)に示すように、変形例6に係るアイセーフ光源2aのパッケージ108は、上述した実施形態2に係るアイセーフ光源2のパッケージ208のようには、透明樹脂角部と散乱樹脂角部とを備えていない。以下で説明するように、本変形例6においては、凹部120内に透明樹脂142を充填し、充填した透明樹脂142を仮硬化する。そして、仮硬化した透明樹脂141の上に、カバー350aを形成する液状の散乱樹脂352を直接充填する(第2の製造方法)。
 (這い上がり)
 図15の(a)~(c)は、いずれも、本変形例6に係るアイセーフ光源2aの断面図である。図15の(a)は、アイセーフ光源2aの理想的な断面形状を示す。一方、図15の(b)(c)は、アイセーフ光源2aの実際の断面形状の特徴を強調して示す。図15の(b)は、液状の透明樹脂142が、表面張力により、樹脂部106を這い上がる様子を示し、図15の(c)は、液状の散乱樹脂352が、表面張力により、樹脂部106を這い上がる様子を示す。
 透明樹脂層140およびカバー350aをパッケージ108に対して十分に追よく固着するために、液状の透明樹脂142および液状の散乱樹脂352には、樹脂部106と親和性の高い樹脂が用いられる。そのため、液状の透明樹脂142および散乱樹脂352は、凹部120内に充填される際、図15の(b)(c)に示すように、表面張力により、樹脂部106を這い上がる。
 図15の(b)に示すように、凹部120内に、透明樹脂層140を形成する液状の透明樹脂142を充填する(充填工程)。このとき、図15の(b)のように、液状の透明樹脂142が樹脂部106を這い上がることにより、液状の透明樹脂142は、パッケージ108の中央で凹に窪んだ形状になる。凹部120内に充填した透明樹脂142は仮硬化される(仮硬化工程)。
 次に、図15の(c)に示すように、仮硬化した透明樹脂141の上から、液状の散乱樹脂352を充填する(散乱樹脂充填工程)。散乱樹脂352は、表面張力により、パッケージ108の中央で厚く、パッケージ108の周縁(樹脂部106の近傍)で薄くなる。その後、液状の散乱樹脂352と仮硬化された透明樹脂141とを、一緒に、完全に硬化する(本硬化工程)。これにより、透明樹脂層140とカバー350aとが一体化する。
 図15の(c)に示すように、カバー350aは、パッケージ108の中央で十分な厚みを持っている。そのため、カバー350aは、パッケージ108の中央に配置された面発光レーザ100から放射されるレーザ光114の光拡散層として、安定的に機能する。
 表面張力は、小さなスケールで顕著に働く力であるため、アイセーフ光源2aが小型であるほど、液状の透明樹脂142は、表面張力によって、樹脂部106をより高く這い上がる。その結果、パッケージ108の中央で、カバー350aの厚みが薄くなる可能性があることに注意しなければならない。
 特に注意しなければならないのは、面発光レーザ100の寸法が大きいために、パッケージ108の凹部120の内周縁部に、面発光レーザ100が接近している場合である。あるいは、パッケージ108の寸法が小さいために、パッケージ108の凹部120の内周縁部が面発光レーザ100に近接している場合である。これらの場合には、レーザ光114の一部が、カバー350aの厚さが薄い部分を透過する可能性がある。
 一方、面発光レーザ100の寸法に対してパッケージ108の凹部120の寸法が十分に大きい場合、表面張力の影響は小さく、カバー350aは、パッケージ108の中央で充分な厚みを持つことができる。したがって、この場合には、上記のような懸念は生じない。
 一方、前述した実施形態2に係るアイセーフ光源2(図11の(a)(b)参照)は、透明樹脂角部144および散乱樹脂角部354により、透明樹脂142および散乱樹脂352が、樹脂部106を這い上ることを、透明樹脂基準位置P1および散乱樹脂基準位置P2でそれぞれ阻止できる。このため、アイセーフ光源2においては、透明樹脂層140およびカバー350の各形状と、パッケージ208の中央におけるカバー350の厚さとが安定している。したがって、本実施形態2に係るアイセーフ光源2は、透明樹脂層140およびカバー350の各形状に基づく製造誤差を抑制できる。
 一方、本変形例6に係るアイセーフ光源2aは、製造誤差という観点では、本実施形態2に係るアイセーフ光源2に劣るが、カバー150を所定の形状に形成することができるという利点を有する。したがって、カバー150の製造誤差という観点では、本変形例6に係るアイセーフ光源2aは、実施形態2に係るアイセーフ光源2よりも好ましい。
 なお、本変形例6に係るアイセーフ光源2aも、本実施形態2に係るアイセーフ光源2と同様に、長寿命化が可能である。また、アイセーフ光源2aでは、カバー350aが、パッケージ108と直接的または間接的に固着しているため、パッケージ108から外れにくい。したがって、アイセーフ光源2aは、フェイルセーフの安全思想から、アイセーフ性を確保しているので、安全である。
 〔実施形態3〕
 本発明の他の実施形態について、図16の(a)(b)~図20の(a)~(c)に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 上述の実施形態1においては、予め樹脂部106により凹部120を形成したパッケージ108に、予め形成した光散乱性能を有するカバー150を載置し、透明樹脂層140を介してパッケージ108に固定した(第1製造方法)(図4の(a)~(e)参照)。一方、本実施形態3においては、放熱板302上に型枠部306を接着剤等で仮に固定することで凹部320を形成し、予め作製しておいたカバー350をパッケージ308に載置し、透明樹脂層140を介してパッケージを介してパッケージ308に固定する(第3の製造方法)。これにより、放熱板302上に型枠部306と透明樹脂層140とカバー350とを一緒に形成することができる(図20の(a)~(c)参照)。
 (パッケージ)
 図16の(a)~(c)は、本実施形態3に係るアイセーフ光源3の概略構成を示す。図16の(a)は、本実施形態3のパッケージ308を備えたアイセーフ光源3の上面図を示し、図16の(b)は、図16の(a)のAA矢視断面図を示し、図16の(c)は図16の(a)のBB矢視断面図を示す。
 図16の(a)~(c)に示すように、本実施形態3におけるパッケージ308は、放熱板302の上面に、カソード電極103aおよびアノード電極104aを備える。放熱板302上には、型枠部306が接着剤等で接合されている。パッケージ308の凹部320内には、段差部307および第一鉤部309が設けられている。この型枠部306上にカバー350を配置する。カバー350は嵌合部356および第二鉤部358を備える。
 (製造方法)
 以下に、本実施形態3に係るアイセーフ光源3の製造方法(第3の製造方法)について、図17の(a)~(c)~図20の(a)~(c)に基づき説明する。
 以下に、アイセーフ光源3の製造方法(第3の製造方法)について、図17の(a)~(c)~図20の(a)~(c)を参照しながら説明する。
 図17の(a)は、上記構成の上面図を示し、図17の(b)は、図17の(a)のAA矢視断面図を示し、図17の(c)は図17の(a)のBB矢視断面図を示す。図17の(a)~(c)に示すように、放熱板302上に、面発光レーザ300、カソード電極103a、およびアノード電極104aが配置されている。
 図18の(a)~(c)は、図17の(a)~(c)に示す構成に、型枠部306が追加された構成を示す。図18の(a)は、上記構成の上面図を示し、図18の(b)は、図18の(a)のAA矢視断面図を示し、図18の(c)は、図18の(a)のBB矢視断面図を示す。
 図19の(a)~(c)は、図18の(a)~(c)に示す構成に、カバー350が追加された構成を示す。図19の(a)は、上記構成の上面図を示し、図19の(b)は、図19の(a)のAA矢視断面図を示し、図19の(c)は図19の(a)のBB矢視断面図を示す。
 図20の(a)~(c)は、図19の(a)~(c)に示す構成に、透明樹脂層140が追加された構成を示す。図20の(a)は、上記構成の上面図を示し、図20の(b)は、図20の(a)のAA矢視断面図を示し、図20の(c)は図20の(a)のBB矢視断面図を示す。
 アイセーフ光源3の製造方法では、まず、面発光レーザ300を、放熱板302上に配置されたカソード電極103aに接合する(面発光レーザ載置工程)。このとき、200~250℃に加熱したホットプレート上で、ペースト状のはんだを用いて、面発光レーザ300の発光部領域100aから放射されるレーザ光114の光軸118が、カソード電極103aの上面に対して垂直になるように、光軸118を調整する。さらに、面発光レーザ100の電極パッド100bと放熱板302上に配置されたアノード電極104aとを、配線部材110で接続する(配線部材接合工程)。これにより、図17の(a)~(c)に示す構成が完成する。
 次に、型枠部306の下端部に接着剤を塗布し、面発光レーザ300が型枠部306の中心にくるように、放熱板302上に型枠部306を載置する(型枠載置工程)。そして、接着剤を用いて、型枠部306を放熱板302に仮に固定する。これにより、図18の(a)~(c)に示す構成が完成する。
 次に、カバー350の嵌合部356に接着剤を塗布し、凹部320の段差部307に嵌合部356が接触するように、カバー350をパッケージ308上に載置する(蓋載置工程)。そして、接着剤により、カバー350をパッケージ308に仮固定する。これにより、図19の(a)~(c)に示す構成が完成する。
 次に、カバー350の樹脂充填孔355を通じて、透明樹脂142を凹部320内に充填し(充填工程,面発光レーザ封止工程,配線部材封止工程)、充填した透明樹脂142を硬化することによって(硬化工程)、透明樹脂層140を形成する。液状の透明樹脂142を硬化する方法は、熱硬化であっても、光硬化であっても、どのような方法であってもよい。
 硬化工程により、面発光レーザ300および配線部材110は、透明樹脂層140内に封止される。また、透明樹脂層140とカバー350とは、第二鉤部358により互いに固定され、さらに、透明樹脂層140とカバー350とは、型枠部306の第一鉤部309により、パッケージ308の凹部320内に固定される。また、前述したように、パッケージ308の型枠部306は、接着剤で、放熱板302に固定されている。これにより、図20の(a)~(c)に示すアイセーフ光源3が完成する。
 (放熱板)
 図17の(a)~(c)~図20の(a)~(c)には示されていないが、面発光レーザ300の発光を制御するための制御素子およびその他の半導体素子が、放熱板302に接合され、型枠部306の凹部320内で樹脂封止されてよい。また、面発光レーザ300の発光を制御するための制御素子が、放熱板302に接合され、型枠部306外部に配置されてよい。さらに、放熱板302は、型枠部306よりも十分に大きいものでもよい。
 (型枠部)
 本実施形態3に係るパッケージ308の型枠部306は、前述の実施形態1におけるパッケージ108の樹脂部106と同様に、段差部307と第一鉤部309とを備える。しかしながら、型枠部306は、樹脂部106とは異なり、放熱板102上に予め準備されているものではない。パッケージ308は、この点で、上述の実施形態1におけるパッケージ108とは異なる。
 段差部307は、型枠部306の凹部320内に形成されている。カバー350がパッケージ308上に載置されるときに、段差部307は、カバー350の嵌合部356と接触する。これにより、カバー350の下面が位置決められるので、カバー350は、パッケージ308内の適正な位置に載置される。また、図20の(b)(c)に示すように、カバー350は、透明樹脂層140の間に挟みこまれることによって、型枠部306の凹部320に固定される。また、型枠部306の凹部320に形成された第一鉤部309は、透明樹脂層140と接触することによって、透明樹脂層140をパッケージ308に強固に固定する。
 前述の実施形態1および実施形態2においては、パッケージ108(208)は、樹脂部106によって、透明樹脂層140およびカバー150(250)を凹部120に固定した。一方、本実施形態3では、パッケージ308に堅牢性を持たせるために、型枠部306を形成する部材は、樹脂よりも強度が十分に確保できる金属であることが望ましい。これにより、カバー350および透明樹脂層140を型枠部306に対してより強固に固定することができる。したがって、本実施形態3に係るアイセーフ光源3のアイセーフ性を確保することができる。
 (カバー)
 カバー350の嵌合部356が、段差部307と接着されることによって、カバー350は、パッケージ308に固定される。さらに、カバー350は、透明樹脂層140と固着することによって、間接的に、パッケージ308に固定される。また、カバー350の第二鉤部358は、透明樹脂層140に挟み込まれることによって、カバー350と透明樹脂層140との係合を強固にする。第二鉤部358は、カバー350の外周を一周するように連続的に設けられている。また、嵌合部356および第二鉤部358は、アイセーフ光源3の配光特性に影響しないように、レーザ光114の光路の外側に形成されている。
 カバー350は、型枠部306の段差部307と固着することで、パッケージ308に固定されている。透明樹脂層140は、カバー350と放熱板302との間に挟まれることによって、パッケージ308に固定されている。加えて、透明樹脂層140は、広い面で型枠部306と固着しており、かつ、型枠部306の第一鉤部309と噛み合う構造を有しているので、型枠部306と強く係合する。
 これにより、本実施形態に係るアイセーフ光源3においては、万一、カバー350がパッケージ308から外れた場合、カバー350は、型枠部306および透明樹脂層140と共に、パッケージ308から外れる。また、このとき、透明樹脂層140内を通る配線部材110は破断するため、面発光レーザ300の駆動が停止する。
 したがって、アイセーフ光源3は、アイセーフ光源1と同様に、カバー350がパッケージ308から外れにくいだけでなく、フェイルセーフの安全思想からも、アイセーフ性を確保しているので、安全である。
 〔まとめ〕
 本発明の態様1に係るアイセーフ光源(1,2,2a,3)は、レーザ光を出射する半導体レーザ(面発光レーザ100,100c,300)と、前記半導体レーザが載置される底面(123)および前記レーザ光が放射される開口(124)を有する容器(パッケージ108,108a,108c,108d,208,308)と、前記開口の少なくとも一部を覆う蓋(カバー150,150a,150b,150c,350,350a)と、前記容器内に設けられ、前記半導体レーザおよび前記半導体レーザに電気的に接続されたワイヤ(配線部材110,110a,110b)を封止し、前記蓋を前記容器に固定する封止樹脂層(透明樹脂層140)と、を備え、前記半導体レーザは、前記レーザ光を前記底面に対して垂直に出射するように、前記底面に接合された面発光レーザである。
 上記の構成によれば、半導体レーザである面発光レーザを、容器の底面に載置することができるため、アイセーフ光源を、容器の底面と垂直方向に、小型化することができる。さらに、半導体レーザは、底面と垂直方向に、レーザ光を放射するため、アイセーフ光源は、レーザ光の光軸の向きを変えるためのミラーを備えている必要がない。したがって、アイセーフ光源を、容器の底面と平行方向にも、小型化することができる。
 本発明の態様2に係るアイセーフ光源は、上記態様1において、前記ワイヤは、前記半導体レーザに電力を供給し、かつ、直接、または間接的に前記半導体レーザに接合されていてもよい。上記の構成によれば、ワイヤを介して半導体レーザに供給される電力に基づいて、半導体レーザを駆動することができる。
 本発明の態様3に係るアイセーフ光源は、上記態様1または2において、前記蓋は、前記レーザ光を散乱し、前記開口のうち、少なくとも前記レーザ光の光路上に設けられていてもよい。上記の構成によれば、蓋を透過するレーザ光を散乱することによって、レーザ光をインコヒーレントな光に変換することができる。これにより、アイセーフ光源はアイセーフ性を得ることができる。
 本発明の態様4に係るアイセーフ光源は、上記態様1から3のいずれかにおいて、前記蓋は、前記封止樹脂層と噛み合う噛合部(鉤部158,158b,第二鉤部358)を備えていてもよい。上記の構成によれば、蓋が容器から外れることを防止することができる。
 本発明の態様5に係るアイセーフ光源は、上記態様4において、前記蓋は、少なくとも1つの第1孔(樹脂充填孔154,154b)を備え、前記噛合部は、前記第1孔に設けられていてもよい。上記の構成によれば、第1孔に、封止樹脂層を形成するための封止樹脂を容器内に充填することができ、また、硬化された封止樹脂と噛合部とを係合させることができる。
 本発明の態様6に係るアイセーフ光源は、上記態様1から5のいずれかにおいて、前記蓋は、少なくとも1つの第2孔(排気孔152,上排気孔152a,下排気孔152b,排気孔152c~152e,主排気孔152m)を備え、前記容器内の空気の少なくとも一部が、前記第2孔を通じて排出されてもよい。上記の構成によれば、封止樹脂層を形成するための封止樹脂を容器内に充填した際に、第2孔から空気が排出されるため、封止樹脂内にボイドが残ることを防止することができる。
 本発明の態様7に係るアイセーフ光源は、上記態様1から6のいずれかにおいて、前記蓋は、前記開口に嵌る嵌合部(356)を備えていてもよい。上記の構成によれば、嵌合部が開口にはまることによって、蓋を容器に固定することができる。
 本発明の態様8に係るアイセーフ光源は、上記態様1から3のいずれかにおいて、前記蓋は、前記容器の内部に設けられ、前記容器には、前記封止樹脂層の前記開口側の境界面の基準位置(透明樹脂基準位置P1)に対応する第1角部(透明樹脂角部144)が設けられていてもよい。上記の構成によれば、封止樹脂層を形成するための樹脂を容器に充填する際、第1角部の位置を参照して、どれだけの樹脂を容器に充填すればよいかを判断することができる。
 本発明の態様9に係るアイセーフ光源は、上記態様8において、前記容器には、前記蓋の前記開口側の境界面の基準位置(散乱樹脂基準位置P2)に対応する第2角部(散乱樹脂角部354)が設けられていてもよい。上記の構成によれば、蓋を形成するための樹脂を容器に充填する際、第2角部の位置を参照して、どれだけの樹脂を容器に充填すればよいかを判断することができる。
 本発明の態様10に係るアイセーフ光源(1,2,2a,3)の製造方法は、レーザ光を出射する半導体レーザ(面発光レーザ100,100c,300)を、前記レーザ光が放射される開口(124)を備える容器(パッケージ108,108a,108c,108d,208,308)の底面(124)に載置する半導体レーザ載置工程と、前記半導体レーザと電極をワイヤ(配線部材110,110a,110b)で電気的に接続する接合工程と、第1孔(樹脂充填孔154,154b)を有する蓋(カバー150,150a,150b,150c,350,350a)を、当該蓋が前記開口の少なくとも一部を覆うように、前記容器に載置する蓋載置工程と、前記第1孔を通じて前記容器内に第1樹脂(透明樹脂142)を、少なくとも当該第1樹脂が前記蓋に接触するまで充填する充填工程と、充填された前記第1樹脂を硬化する硬化工程と、を含み、硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定する。上記の構成によれば、上記態様1に係るアイセーフ光源と同様の効果を奏する。
 本発明の態様11に係るアイセーフ光源(1,2,2a,3)の製造方法は、レーザ光を出射する半導体レーザ(面発光レーザ100,100c,300)を、前記レーザ光が放射される開口(124)を備える容器(パッケージ108,108a,108c,108d,208,308)の底面(124)に載置する半導体レーザ載置工程と、前記半導体レーザと電極をワイヤ(配線部材110,110a,110b)で電気的に接続する接合工程と、前記容器内に第1樹脂(透明樹脂142)を充填する充填工程と、蓋(カバー150,150a,150b,150c,350,350a)を、当該蓋が前記第1樹脂に接触するように、当該蓋が前記開口の少なくとも一部を覆うように載置する蓋載置工程と、前記蓋と接触する前記第1樹脂を硬化する硬化工程と、を含み、硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定する。上記の構成によれば、上記態様1に係るアイセーフ光源と同様の効果を奏する。
 本発明の態様12に係るアイセーフ光源(1,2,2a,3)の製造方法は、レーザ光を出射する半導体レーザ(面発光レーザ100,100c,300)を、前記レーザ光が放射される開口(124)を備える容器(パッケージ108,108a,108c,108d,208,308)の底面(124)に載置する半導体レーザ載置工程と、前記半導体レーザと電極(アノード電極104a、中継電極104d,104e)をワイヤ(配線部材110,110a,110b)で電気的に接続する接合工程と、前記容器内に第1樹脂(透明樹脂142)を充填する充填工程と、充填された前記第1樹脂を、仮硬化する仮硬化工程と、前記容器内に、仮硬化された前記第1樹脂の上に、第2樹脂(散乱樹脂352)をさらに充填する再充填工程と、仮硬化された前記第1樹脂と、充填された前記第2樹脂とを、同時に硬化する本硬化工程と、を含み、硬化された前記第2樹脂は、前記開口の少なくとも一部を覆う蓋になり、硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定する。上記の構成によれば、上記態様1に係るアイセーフ光源と同様の効果を奏する。
 上記構成または上記製造方法によれば、蓋は、容器内の封止樹脂または硬化された第1樹脂を介して容器に固定される。このため、蓋の表面のうち開口に面する領域の少なくとも一部が、蓋の容器に対する固定に寄与する。これにより、蓋は容器から外れにくくなり、アイセーフ光源から蓋が外れることに起因するアイセーフ性の喪失が防止される。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 1,2,2a,3 アイセーフ光源
 100,100c,300 面発光レーザ(半導体レーザ)
 104a アノード電極(電極)
 104d,104e 中継電極(電極)
 108,108a,108c,108d,208,308 パッケージ(容器)
 110,110a,110b ワイヤ(配線部材)
 124 底面
 140 透明樹脂層(封止樹脂層)
 142 透明樹脂(第1樹脂)
 144 透明樹脂角部(第1角部)
 150,150a,150b,150c,350,350a カバー(蓋)
 154,154b 樹脂充填孔(第1孔)
 152,152a~152e,152m 排気孔(第2孔)
 352 散乱樹脂(第2樹脂)
 354 散乱樹脂角部(第2角部)
 356 嵌合部

Claims (12)

  1.  レーザ光を出射する半導体レーザと、
     前記半導体レーザが載置される底面および前記レーザ光が放射される開口を有する容器と、
     前記開口の少なくとも一部を覆う蓋と、
     前記容器内に設けられ、前記半導体レーザおよび前記半導体レーザに電気的に接続されたワイヤを封止し、前記蓋を前記容器に固定する封止樹脂層と、を備え、
     前記半導体レーザは、前記レーザ光を前記底面に対して垂直に出射するように、前記底面に接合された面発光レーザであることを特徴とするアイセーフ光源。
  2.  前記ワイヤは、前記半導体レーザに電力を供給し、かつ、直接、または間接的に前記半導体レーザに接合されていることを特徴とする請求項1に記載のアイセーフ光源。
  3.  前記蓋は、前記レーザ光を散乱し、前記開口のうち、少なくとも前記レーザ光の光路上に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のアイセーフ光源。
  4.  前記蓋は、前記封止樹脂層と噛み合う噛合部を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアイセーフ光源。
  5.  前記蓋は、少なくとも1つの第1孔を備え、
     前記噛合部は、前記第1孔に設けられていることを特徴とする請求項4に記載のアイセーフ光源。
  6.  前記蓋は、少なくとも1つの第2孔を備え、
     前記容器内の空気の少なくとも一部が、前記第2孔を通じて排出されることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載のアイセーフ光源。
  7.  前記蓋は、前記開口に嵌る嵌合部を備えることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載のアイセーフ光源。
  8.  前記蓋は、前記容器の内部に設けられ、
     前記容器には、前記封止樹脂層の前記開口側の境界面の基準位置に対応する第1角部が設けられていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のアイセーフ光源。
  9.  前記容器には、前記蓋の前記開口側の境界面の基準位置に対応する第2角部が設けられていることを特徴とする請求項8に記載のアイセーフ光源。
  10.  レーザ光を出射する半導体レーザを、前記レーザ光が放射される開口を備える容器の底面に載置する半導体レーザ載置工程と、
     前記半導体レーザと電極をワイヤで電気的に接続する接合工程と、
     第1孔を有する蓋を、当該蓋が前記開口の少なくとも一部を覆うように、前記容器に載置する蓋載置工程と、
     前記第1孔を通じて前記容器内に第1樹脂を、少なくとも当該第1樹脂が前記蓋に接触するまで充填する充填工程と、
     充填された前記第1樹脂を硬化する硬化工程と、を含み、
     硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定することを特徴とするアイセーフ光源の製造方法。
  11.  レーザ光を出射する半導体レーザを、前記レーザ光が放射される開口を備える容器の底面に載置する半導体レーザ載置工程と、
     前記半導体レーザと電極をワイヤで電気的に接続する接合工程と、
     前記容器内に第1樹脂を充填する充填工程と、
     前記容器の蓋を、当該蓋が前記第1樹脂に接触するように、当該蓋が前記開口の少なくとも一部を覆うように載置する蓋載置工程と、
     前記蓋と接触する前記第1樹脂を硬化する硬化工程と、を含み、
     硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定することを特徴とするアイセーフ光源の製造方法。
  12.  レーザ光を出射する半導体レーザを、前記レーザ光が放射される開口を備える容器の底面に載置する半導体レーザ載置工程と、
     前記半導体レーザと電極をワイヤで電気的に接続する接合工程と、
     前記容器内に第1樹脂を充填する充填工程と、
     充填された前記第1樹脂を、仮硬化する仮硬化工程と、
     前記容器内に、仮硬化された前記第1樹脂の上に、第2樹脂をさらに充填する再充填工程と、
     仮硬化された前記第1樹脂と、充填された前記第2樹脂とを、同時に硬化する本硬化工程と、を含み、
     硬化された前記第2樹脂は、前記開口の少なくとも一部を覆う蓋になり、
     硬化された前記第1樹脂は、前記蓋を前記容器に固定することを特徴とするアイセーフ光源の製造方法。
PCT/JP2018/012992 2017-03-31 2018-03-28 アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法 WO2018181588A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-071777 2017-03-31
JP2017071777 2017-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018181588A1 true WO2018181588A1 (ja) 2018-10-04

Family

ID=63676017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/012992 WO2018181588A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-28 アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018181588A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021123531A1 (de) 2021-09-10 2023-03-16 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zur herstellung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09307174A (ja) * 1996-05-15 1997-11-28 Ricoh Co Ltd 分散光源装置
JP2005038956A (ja) * 2003-07-17 2005-02-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光部品とその製造方法
JP2007184310A (ja) * 2005-12-29 2007-07-19 Citizen Electronics Co Ltd 発光装置
WO2007105647A1 (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Nichia Corporation 発光装置
JP2007335798A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
WO2008107823A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-12 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh System for providing a laser light output
JP2013251504A (ja) * 2012-06-04 2013-12-12 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09307174A (ja) * 1996-05-15 1997-11-28 Ricoh Co Ltd 分散光源装置
JP2005038956A (ja) * 2003-07-17 2005-02-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光部品とその製造方法
JP2007184310A (ja) * 2005-12-29 2007-07-19 Citizen Electronics Co Ltd 発光装置
WO2007105647A1 (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Nichia Corporation 発光装置
JP2007335798A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
WO2008107823A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-12 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh System for providing a laser light output
JP2013251504A (ja) * 2012-06-04 2013-12-12 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021123531A1 (de) 2021-09-10 2023-03-16 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zur herstellung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11876153B2 (en) Light emitting apparatus and production method thereof
US10141491B2 (en) Method of manufacturing light emitting device
US7939842B2 (en) Light emitting device packages, light emitting diode (LED) packages and related methods
JP5482378B2 (ja) 発光装置
JP6387954B2 (ja) 波長変換部材を用いた発光装置の製造方法
KR101010229B1 (ko) 발광 장치
KR101010230B1 (ko) 발광 장치
KR20080027355A (ko) 발광 장치
JP2010272847A5 (ja)
JP2007116095A (ja) 発光装置
JP2016019000A (ja) 発光素子パッケージ
JP2012069645A (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
WO2017169773A1 (ja) アイセーフ光源、およびその製造方法
JP2022179778A (ja) 発光装置
JP5347681B2 (ja) 発光装置
JP5237539B2 (ja) 発光装置
JP6485503B2 (ja) 発光装置の製造方法
WO2018181588A1 (ja) アイセーフ光源およびアイセーフ光源の製造方法
JP5155638B2 (ja) 発光装置
JP5237540B2 (ja) 発光装置
JP5155539B2 (ja) 発光装置
JP2004214478A (ja) 半導体発光装置
JP2013232656A (ja) 発光装置及びその製造方法
US11996502B2 (en) Method of manufacturing light-emitting device including step of curing sealing member while applying centrifugal force
JP7494017B2 (ja) 発光モジュール及び発光モジュールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18777192

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18777192

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP