WO2022044865A1 - 半導体発光装置及び光源装置 - Google Patents

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Definitions

  • This disclosure relates to a semiconductor light emitting device and a light source device.
  • a semiconductor light emitting device in which a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser element is mounted on a substrate and the semiconductor light emitting element is covered with a cap has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Documents 1 and 2 propose a structure in which a semiconductor laser element is mounted on a substrate via a submount and a cap for covering the semiconductor laser element is arranged on the substrate. A transparent plate for extracting laser light is arranged on the side surface of the cap.
  • the present disclosure has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having a simplified configuration and capable of realizing high light output and reliability improvement of a semiconductor light emitting device. And.
  • one aspect of the semiconductor light emitting device is a wiring board, a semiconductor light emitting element arranged on the upper surface of the wiring board, and the semiconductor light emitting device arranged on the upper surface of the wiring board.
  • a cap unit for covering the element is provided, and the wiring board is arranged on the first board, a first metal layer and a second metal layer arranged apart from each other on the first board, and the first board.
  • the bonding surface of the cap unit to be joined to the wiring board intersects the first metal layer and the second metal layer in the top view of the wiring board, and the spacer layer is formed by the spacer layer. It is arranged at a position different from that of the first metal layer and the second metal layer between the joint surface and the first substrate.
  • the wiring board further has a first insulating layer arranged on the upper surface of the first board, and the first metal layer, the second metal layer, and the like. And the spacer layer may be arranged on the first insulating layer.
  • the first substrate may be a metal substrate.
  • the metal substrate may be made of a metal flat plate.
  • an opening may be formed in the first insulating layer, and the semiconductor light emitting device may be arranged in the opening.
  • the spacer layer may be arranged along the bonding surface.
  • the wiring board may have the first metal layer, the second metal layer, and the second insulating layer covering at least a part of the spacer layer. good.
  • the spacer layer may be made of a metal material.
  • the spacer layer is made of the same material as the first metal layer or the second metal layer, and is the same as the first metal layer or the second metal layer. It may be electrically connected.
  • the cap unit has a rectangular top plate and four side walls connected to four sides of the peripheral edge of the top plate, respectively, and the four side walls of the four side walls.
  • One of them is a translucent window having an inorganic translucent plate and an antireflection film arranged on the inorganic translucent plate, and light emitted from the semiconductor light emitting device is transmitted through the translucent window. You may.
  • the top plate may be transparent.
  • the distance between the translucent window and the emission surface of the semiconductor light emitting device may be larger than zero and less than the thickness of the translucent window.
  • the thickness of the side wall other than the translucent window among the four side walls may be larger than the thickness of the transmissive window.
  • the cap unit has a rectangular top plate and four side walls connected to four sides of the peripheral edge of the top plate, and the top plate has four side walls. It is a translucent window having an inorganic translucent plate and an antireflection film formed on the inorganic translucent plate, and light emitted from the semiconductor light emitting device may pass through the translucent window.
  • the semiconductor light emitting device includes a reflective optical element, and light emitted from the semiconductor light emitting element is reflected by the reflected optical element and is applied to the upper surface of the wiring substrate. It may propagate in the vertical direction.
  • one aspect of the semiconductor light emitting device may include a functional element arranged on the wiring board.
  • the functional element may be covered with the cap unit.
  • the functional element may be a temperature detecting element.
  • the temperature detecting element may be arranged at a position that does not intersect with the optical axis of the semiconductor light emitting device.
  • one aspect of the semiconductor light emitting device may further include a shielding member arranged between the temperature detecting element and the semiconductor light emitting device.
  • an oblique cut surface may be provided at the end of the first substrate.
  • one aspect of the light source device is a semiconductor light emitting device, a heat sink in which the semiconductor light emitting device is arranged, and a fixing screw for fixing the semiconductor light emitting device to the heat sink.
  • the wiring board is formed with a through hole, and the fixing screw penetrates the through hole and is fixed to the heat sink.
  • one aspect of the light source device includes a cable having terminals and a terminal fixing screw, and the wiring board has a take-out electrode electrically connected to the first metal layer.
  • An electrode through hole is formed in the center of the take-out electrode, the terminal fixing screw penetrates the electrode through hole, and the terminal is arranged between the terminal fixing screw and the take-out electrode to form a take-out electrode.
  • the terminal may be electrically connected.
  • FIG. 1A is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic top view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal configuration of the cap unit of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic exploded perspective view illustrating the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is an equivalent circuit for explaining the circuit configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic top view showing the positional relationship between the semiconductor light emitting device, each metal layer, and each spacer layer of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment and the joint surface of the cap unit.
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing a bonding state between the wiring board according to the comparative example and the cap unit.
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing a bonding state between the wiring board according to the first embodiment and the cap unit.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating each dimension of the first metal layer according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the applied current of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment, the operating voltage, and the optical output.
  • FIG. 10A is a schematic cross-sectional view illustrating the first step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view illustrating a second step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 10C is a schematic cross-sectional view illustrating a third step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 10D is a schematic cross-sectional view illustrating a fourth step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 10E is a schematic cross-sectional view illustrating a fifth step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 10F is a schematic cross-sectional view illustrating a sixth step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 10G is a schematic cross-sectional view illustrating a seventh step of the method for manufacturing a wiring board according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating a method of manufacturing a cap unit according to the first embodiment.
  • FIG. 12A is a schematic cross-sectional view illustrating a method of attaching the cap unit according to the first embodiment to the wiring board.
  • FIG. 12B is a schematic cross-sectional view of a light source device using the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic top view showing the configuration of each spacer layer of the semiconductor light emitting device according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic top view showing the configuration of each spacer layer of the semiconductor light emitting device according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 14A is a schematic top view showing the positional relationship between the semiconductor light emitting device, the temperature detecting element, and the shielding member of the semiconductor light emitting device according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 14B is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the semiconductor light emitting device, the temperature detecting element, and the shielding member of the semiconductor light emitting device according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 14A is a schematic top view showing the positional relationship between the semiconductor light emitting device, the temperature detecting element, and the shielding member of the semiconductor light emitting device according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a top view showing the arrangement of the temperature detecting element according to the second embodiment.
  • FIG. 19A is a schematic first cross-sectional view illustrating a method of joining the cap unit of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment to the wiring board.
  • FIG. 19B is a schematic second sectional view illustrating a method of joining the cap unit of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment to the wiring board.
  • FIG. 19C is a schematic third sectional view illustrating a method of joining the cap unit of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment to the wiring board.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view showing the configuration of the light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of the light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 22A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the terminal fixing screw according to the first modification of the second embodiment is fixed to the heat sink.
  • FIG. 22B is an exploded cross-sectional view showing a method of fixing the terminal fixing screw to the heat sink according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the third embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic exploded perspective view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the third embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the third embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic top view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the modified example of the third embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic top view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic perspective view showing the configuration of the semiconductor light emitting device according to the reference example.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, the scales and the like do not always match in each figure.
  • the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and duplicate explanations will be omitted or simplified.
  • the terms “upper” and “lower” do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are based on the stacking order in the laminated configuration. It is used as a term defined by the relative positional relationship. Also, the terms “upper” and “lower” are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components are present. It also applies when they are placed in contact with each other.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic perspective views and top views showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment, respectively.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal configuration of the cap unit 50 of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 shows a semiconductor light emitting device 10 in a state where a part of the cap unit 50 is removed.
  • FIG. 3A is a schematic exploded perspective view illustrating the overall configuration of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 3B is an equivalent circuit for explaining the circuit configuration of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the overall configuration of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 shows a semiconductor light emitting device 10 in a cross section along the IV-IV line shown in FIG. 1B.
  • the semiconductor light emitting device 10 is a device that emits light, and includes a wiring substrate 20, a semiconductor light emitting element 41, and a cap unit 50, as shown in FIG. 3A.
  • the semiconductor light emitting device 10 further includes a submount 45, a temperature detecting element 60, a connector 70, and joining members 26, 42, 55, and 62, as shown in FIG.
  • each component of the semiconductor light emitting device 10 will be described.
  • the wiring board 20 is a plate-shaped member that serves as a base for the semiconductor light emitting device 10 and is provided with wiring.
  • the upper surface 20a of the wiring board 20 is a component mounting surface, and the lower surface facing the upper surface 20a (that is, the surface on the back side of the upper surface 20a) is the heat dissipation surface 20b.
  • the wiring board 20 includes a metal substrate 28, a first insulating layer 21, a second insulating layer 22, spacer layers 30a and 30b, a third metal layer 33, and a fourth metal layer. It has 34 and protective films 25 and 35. Further, as shown in FIGS.
  • the wiring board 20 further includes a first metal layer 31, a second metal layer 32, a first pad electrode 31p, and a second pad electrode 32p.
  • the first metal layer 31, the second metal layer 32, the third metal layer 33, the fourth metal layer 34, and each spacer layer are the second insulating layer. Since it is covered with 22, it does not appear on the surface. However, since the portion of the second insulating layer 22 on each layer projects upward, the position of the edge of each layer is shown as the position of the step of the second insulating layer 22. Further, since each of the above layers is covered with the second insulating layer 22, a broken line leader line is attached to the reference numeral indicating these metal layers. The same applies to each metal layer and each spacer layer shown in the top view and the perspective view described below.
  • the wiring board 20 is formed with through holes 28a and 28b and positioning holes 29a and 29b.
  • the through holes 28a and 28b are holes for inserting a fixing member such as a screw when fixing the wiring board 20 in close contact with a heat sink or the like.
  • the through holes 28a and 28b are arranged on one side and the other side on the opposite side of the region where the semiconductor light emitting element 41 of the wiring board 20 is arranged, respectively.
  • the upward direction and the downward direction of FIG. 1B will be referred to as one and the other, respectively.
  • the semiconductor light emitting device 41 is arranged between the through hole 28a and the through hole 28b.
  • the positioning holes 29a and 29b are holes for positioning with respect to the heat sink or the like when the wiring board 20 is fixed to the heat sink or the like.
  • positioning pins provided at positions such as heat sinks where positioning holes 29a and 29b should be arranged are fitted into the positioning holes 29a and 29b, respectively.
  • the wiring board 20 can be positioned at a predetermined position such as a heat sink.
  • the positioning hole 29a is a first positioning hole, and is a hole having a circular shape in the top view of the wiring board 20.
  • the positioning hole 29b is a second positioning hole, and is a hole having an elongated hole shape (that is, an oval shape) in the top view of the wiring board 20.
  • the metal substrate 28 is an example of the first substrate of the wiring board 20.
  • the metal substrate 28 is composed of a flat plate of a metal such as oxygen-free copper or a copper alloy.
  • the flat plate is a plate having a depth or height larger than the surface roughness and having no patterned uneven shape formed on the surface of a surface other than the peripheral portion.
  • a flat first insulating layer 21 can be formed on the metal substrate 28. This facilitates the formation of a thick metal layer on the first insulating layer 21.
  • the metal substrate 28 is, for example, a flat plate made of oxygen-free copper having a thickness of 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the shape of the metal substrate 28 (that is, the shape in the top view) is, for example, a rectangle, and the length of one side of the metal substrate 28 is, for example, about 5 mm or more and 30 mm or less.
  • an oblique cut surface 28c which is an inclined surface inclined with respect to the main surface of the metal substrate 28, is formed on the edge portion of the metal substrate 28.
  • the first insulating layer 21 is formed on the upper surface of the metal substrate 28, and the insulating layer is not formed on the lower surface of the metal substrate 28 (that is, the surface on the back side of the upper surface).
  • the entire area of the lower surface of the metal substrate 28 can be used as the heat dissipation surface 20b of the wiring board 20, so that heat can be dissipated in a large area. Therefore, it is possible to use a high light output semiconductor light emitting device 41 having a large calorific value.
  • the first insulating layer 21 is an insulating layer arranged on the upper surface of the metal substrate 28.
  • the first insulating layer 21 is made of an insulating material such as epoxy glass or ceramic having a thickness of 0.05 mm or more and 0.3 mm or less, for example.
  • an opening 21a is formed in the first insulating layer 21.
  • a part of the first insulating layer 21 is removed to form a rectangular opening 21a.
  • the opening 21a is formed at a position closer to the edge than the central portion in the top view of the metal substrate 28.
  • a protective film 25 made of Ni, Au, etc. is formed in the region of the metal substrate 28 corresponding to the opening 21a, and a mounting surface for mounting the semiconductor light emitting element 41 is formed. ..
  • the semiconductor light emitting element 41 is arranged in the opening 21a via the submount 45.
  • the first metal layer 31, the second metal layer 32, the third metal layer 33, and the fourth metal layer 34 are metal layers arranged apart from each other on the first substrate, and in the present embodiment, the first metal layer 31 and the fourth metal layer 34 are arranged apart from each other. 1 Arranged on the insulating layer 21.
  • the first metal layer 31 and the second metal layer 32 are wirings for supplying power to the semiconductor light emitting device 41.
  • the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34 are wirings connected to the temperature detecting element 60.
  • Each metal layer forms a convex portion on the first insulating layer 21.
  • the first metal layer 31, the second metal layer 32, the third metal layer 33, and the fourth metal layer 34 are, for example, metal layers composed of copper having a thickness of 0.02 mm or more and 0.15 mm or less. ..
  • the spacer layers 30a and 30b are layers arranged at positions different from those of the first metal layer 31 and the second metal layer 32 on the first substrate, and are arranged on the first insulating layer 21 in the present embodiment. .. As shown in FIG. 4, the spacer layers 30a and 30b are arranged between the joint surface 50b of the cap unit 50 with the wiring board 20 and the first insulating layer 21. The spacer layers 30a and 30b form convex portions on the first insulating layer 21 in the same manner as the metal layers.
  • the materials constituting the spacer layers 30a and 30b are not particularly limited. In this embodiment, the spacer layers 30a and 30b are made of a metal material.
  • the spacer layers 30a and 30b are, for example, metal layers made of copper having a thickness of 0.02 mm or more and 0.15 mm or less, similar to the first metal layer 31 and the like.
  • the second insulating layer 22 is an insulating layer arranged on the first insulating layer 21.
  • the second insulating layer 22 has a function of covering at least a part of the first metal layer 31, the second metal layer 32, the third metal layer 33, the fourth metal layer 34, the spacer layers 30a and 30b, and protecting each of these layers. Also has.
  • the second insulating layer 22 is, for example, an insulating layer made of a resin such as polyimide or epoxy having a thickness of 0.05 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the protective film 25 is a metal film arranged at a position or the like where the submount 45 or the like is joined on the wiring board 20.
  • the protective film 25 is arranged in the region corresponding to the opening 21a of the first insulating layer 21 of the metal substrate 28.
  • the protective film 35 is a metal film in which a metal layer such as the first metal layer 31 is arranged on a surface exposed from the second insulating layer 22.
  • the protective film 35 is arranged on a part of the upper surface of the first metal layer 31, the second metal layer 32, the third metal layer 33, and the fourth metal layer 34.
  • the protective films 25 and 35 also have a role of a rust preventive film that protects exposed surfaces such as the metal substrate 28 and the first metal layer 31 from oxidation and the like.
  • the protective films 25 and 35 are made of, for example, Ni, Au and the like.
  • the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p are pad-shaped electrodes arranged on the portions of the first metal layer 31 and the second metal layer 32 adjacent to the semiconductor light emitting device 41, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3A, the metal wires W2 and W3 are bonded to the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p, respectively.
  • the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p are also a part of the protective film 35, and are composed of, for example, Ni, Au, and the like.
  • the semiconductor light emitting element 41 is a light emitting element arranged on the upper surface 20a of the wiring board 20.
  • the semiconductor light emitting device 41 is arranged in the opening 21a of the first insulating layer 21.
  • the semiconductor light emitting device 41 is, for example, a light emitting device made of a compound semiconductor such as gallium nitride based or gallium arsenide based.
  • the semiconductor light emitting device 41 is a semiconductor laser device having an optical waveguide extending in a direction parallel to the main surface of the metal substrate 28.
  • the semiconductor light emitting device 41 is mounted on the submount 45.
  • the semiconductor light emitting device 41 has a substrate and a semiconductor laminate laminated on the substrate.
  • An optical waveguide is formed on the semiconductor laminate.
  • the semiconductor laminate of the semiconductor light emitting device 41 is arranged so as to face the submount 45. That is, the semiconductor light emitting device 41 is junction-down mounted on the submount 45. Electrodes (not shown) are provided on the upper surface (that is, the upper surface of the semiconductor light emitting device 41 in FIG. 4) and the lower surface (that is, the lower surface of the semiconductor light emitting device 41 in FIG. 4) of the semiconductor light emitting device 41, respectively. It is formed.
  • the lower surface of the semiconductor light emitting device 41 faces the upper surface of the submount 45.
  • the electrode formed on the lower surface of the semiconductor light emitting device 41 facing the submount 45 is electrically connected to the first electrode 47 formed on the upper surface of the submount 45. More specifically, the electrode formed on the lower surface of the semiconductor light emitting device 41 is electrically connected to the first electrode 47 formed on the upper surface of the submount 45 via a joining member 42 (see FIG. 4) made of AuSn solder or the like. Be connected.
  • the electrode formed on the upper surface of the semiconductor light emitting device 41 is electrically connected to the second electrode 48 formed on the upper surface of the submount 45 via the metal wire W1.
  • the first electrode 47 and the second electrode 48 formed on the upper surface of the submount 45 are electrically connected to the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p, respectively, via the metal wires W2 and W3.
  • the current can be supplied to the semiconductor light emitting device 41 by using the first metal layer 31 and the second metal layer 32 connected to the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p, respectively.
  • the semiconductor light emitting device 41 has a light emitting point 41e that emits the emitted light L1.
  • the emitted light L1 is a laser beam.
  • the emitted light L1 is laser light having a peak wavelength in the range of, for example, a wavelength of 270 nm or more and 600 nm or less when the semiconductor light emitting device 41 contains a gallium nitride compound semiconductor, and the semiconductor light emitting device 41 is a gallium phosphate indium type.
  • a compound semiconductor or a gallium arsenide compound semiconductor is included, it is, for example, a laser beam having a peak wavelength in the range of 600 nm or more and 10.4 ⁇ m or less.
  • the light emitting point 41e is an end portion of the optical waveguide of the semiconductor light emitting device 41 located on the left side of FIG.
  • the semiconductor light emitting device 41 is arranged so that the emission surface, which is the end surface on which the light emitting point 41e is arranged, protrudes from the end surface of the submount 45 (the left end surface of the submount 45 shown in FIG. 4). As a result, it is possible to prevent the emitted light L1 emitted from the light emitting point 41e from being blocked by the submount 45.
  • the semiconductor light emitting device 41 has, for example, a rectangular parallelepiped shape having a width of 0.2 mm or more and 2 mm or less, a length of 1 mm or more and 9 mm or less, and a thickness of 0.08 mm or more and 0.2 mm or less. ..
  • the submount 45 is a member arranged between the wiring board 20 and the semiconductor light emitting element 41.
  • the submount 45 is mounted on the upper surface 20a of the wiring board 20. More specifically, as shown in FIG. 4, the submount 45 is arranged inside the opening 21a of the first insulating layer 21 and mounted on the metal substrate 28 via the joining member 26 and the protective film 25. ..
  • the joining member 26 is made of, for example, AuSn solder or the like.
  • a semiconductor light emitting device 41 is mounted on the upper surface of the submount 45.
  • the submount 45 includes an insulating block which is a rectangular parallelepiped block made of an insulating material, a first electrode 47 and a second electrode 48 which are metal films arranged on the upper surface of the insulating block, and the like. It has a metal film (not shown) arranged on the lower surface of the insulating block.
  • the insulating block is made of an insulating material having high thermal conductivity such as AlN, SiC, and diamond.
  • the insulating block has, for example, a rectangular parallelepiped shape having a width of 1 mm or more and 5 mm or less, a length of 2 mm or more and 10 mm or less, and a thickness of 0.2 mm or more and 4 mm or less.
  • the first electrode 47 and the second electrode 48 are arranged apart from each other and are electrically insulated. Further, the first electrode 47 and the second electrode 48 are electrically insulated from the metal film arranged on the lower surface of the insulating block.
  • the metal film arranged on the lower surface of the first electrode 47, the second electrode 48, and the insulating block is a metal film made of Ni, Cu, Ti, Pt, Au, or the like.
  • the semiconductor light emitting element 41 is mounted on the metal substrate 28 via the submount 45 as described above. With such a configuration, as shown by the arrow in FIG. 4, the heat generated by the semiconductor light emitting device 41 can be efficiently dissipated to the metal substrate 28 via the submount 45.
  • the lower surface of the metal substrate 28 is in close contact with, for example, a heat sink (not shown).
  • the heat generated by the semiconductor light emitting device 41 can be efficiently conducted from the metal substrate 28 to the heat sink.
  • the metal substrate 28 according to the present embodiment is a flat plate, it is easy to manufacture and the cost can be reduced. Therefore, it is possible to realize the semiconductor light emitting device 10 which has a simplified configuration and can be manufactured at low cost.
  • the cap unit 50 is a cover member arranged on the upper surface 20a of the wiring board 20 and covering the semiconductor light emitting element 41. As shown in FIG. 4, the cap unit 50 has a joint surface 50b facing the wiring board 20.
  • the joining surface 50b has an annular shape, and the joining surface 50b and the upper surface 20a of the wiring board 20 are joined by a joining member 55 made of an epoxy adhesive, a silicon adhesive, AuSn solder, or the like. As a result, the space between the cap unit 50 and the wiring board 20 can be sealed.
  • a joining member 55 made of an epoxy adhesive, a silicon adhesive, AuSn solder, or the like.
  • the cap unit 50 includes an opening 21a of the first insulating layer 21, a semiconductor light emitting element 41 and a submount 45 arranged in the opening 21a, and a first pad. It covers the electrode 31p and the second pad electrode 32p, and a part of each of the first metal layer 31 and the second metal layer 32.
  • the cap unit 50 has a rectangular top plate 52d (see FIG. 4) and four side walls 51, 52a, 52b, and 52c (see FIG. 2) connected to the four sides of the peripheral edge of the top plate 52d, respectively. Have.
  • one of the four side walls 51, 52a, 52b, and 52c is a translucent window, and as shown in FIG. 4, the inorganic translucent plate 51a and the inorganic translucent translucent plate 51a.
  • the side wall 51 has antireflection films 51b and 51c arranged on the plate 51a.
  • the side wall 51 has antireflection films 51b and 51c arranged on each main surface of the inorganic translucent plate 51a.
  • the antireflection film 51b is arranged on the main surface of the inorganic light transmitting plate 51a facing the semiconductor light emitting device 41, and the antireflection film 51c is arranged on the main surface on the back side of the main surface.
  • the three side walls 52a, 52b, and 52c and the top plate 52d are integrally formed to form the holder 52.
  • the side wall 51 is arranged at a position facing the light emitting point 41e of the semiconductor light emitting element 41. As a result, the light L1 emitted from the semiconductor light emitting device 41 passes through the side wall 51 which is a translucent window.
  • the holder 52 is made of glass, for example.
  • the holder 52 is manufactured, for example, by forming a recess in a rectangular parallelepiped glass block with a sandblaster or the like and dividing the holder 52.
  • the side wall 51 and the holder 52 which are translucent windows, are joined by optical contact or laser welding to form a box-shaped cap unit.
  • the cap unit 50 has the above configuration, the emitted light L1 from the semiconductor light emitting element can be easily taken out from the side wall 51 of the cap unit 50.
  • the thickness Dg of the side wall 51 which is the translucent window shown in FIG. 4, is about 0.01 mm or more and 0.2 mm or less. Further, the distance Dgap between the side wall 51 which is a translucent window and the exit surface of the semiconductor light emitting element 41 (that is, the end surface including the light emitting point 41e) is larger than zero and less than the thickness Dg of the side wall 51. As a result, the distance (Dg + Dgap) from the light emitting point 41e of the semiconductor light emitting element 41 to the outside of the cap unit 50 can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the beam cross-sectional area SL1 of the emitted light L1 on the outer surface of the cap unit 50.
  • the size of the optical element can be reduced by reducing the beam cross-sectional area SL1 of the emitted light L1 , and the optical element can be reduced.
  • the emitted light L1 can be easily coupled to the lens.
  • the thickness of the side walls 52a, 52b, and 52c is larger than the thickness of the side wall 51, which is a translucent window. This makes it possible to increase the structural strength of the holder and the cap unit 50 while reducing the distance (Dg + Dgap) from the light emitting point 41e of the semiconductor light emitting element 41 to the outside of the cap unit 50.
  • the semiconductor light emitting device 10 may include a functional element other than the semiconductor light emitting element 41.
  • the semiconductor light emitting device 10 includes a temperature detecting element 60 as an example of a functional element.
  • the temperature detection element 60 which is an example of the functional element, will be described.
  • the temperature detecting element 60 is a temperature sensor arranged on the wiring board 20. As shown in FIG. 4, the temperature detecting element 60 is electrically connected to the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34 via the joining member 62 and the protective film 35.
  • the protective film 35 is also a pad electrode arranged on the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34.
  • the temperature detection element 60 is mounted on the surface of the wiring board 20 by a joining member 62 such as SnAgCu cream solder.
  • the temperature of the wiring board 20 can be detected by the temperature detecting element 60.
  • the temperature of the semiconductor light emitting element 41 mounted on the wiring board 20 via the submount 45 can be estimated. Therefore, the temperature of the semiconductor light emitting element 41 can be estimated by the temperature detecting element 60 and used for controlling the semiconductor light emitting element 41. For example, when the temperature detecting element 60 detects that the temperature of the semiconductor light emitting element 41 is higher than a predetermined threshold value, the current supplied to the semiconductor light emitting element 41 can be reduced or stopped.
  • a thermistor can be used as the temperature detecting element 60.
  • a predetermined voltage is applied to the temperature detecting element 60, and the current flowing through the temperature detecting element 60 is detected to detect the resistance value of the temperature detecting element 60.
  • the temperature of the wiring board 20 can be detected from the correlation between the resistance value and the temperature.
  • a voltage is applied to the temperature detecting element 60 via the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34.
  • the temperature detecting element 60 is arranged outside the cap unit 50. As a result, the cap unit 50 can be miniaturized. Therefore, the space between the cap unit 50 and the wiring board 20 can be easily sealed.
  • the connector 70 is a connecting component having terminals connected to each of the first metal layer 31 and the second metal layer 32.
  • the connector 70 connects the wiring board 20 and an external electric circuit (not shown).
  • the connector 70 is a receptacle further having terminals connected to each of the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34, as shown in FIG. 3B and the like.
  • a protective film 35 is formed at the ends of the first metal layer 31, the second metal layer 32, the third metal layer 33, and the fourth metal layer 34 on the side farther from the place where the semiconductor light emitting element 41 is arranged.
  • the pad electrodes 31q, 32q, 33q, and 34q are formed and connected to the connector 70.
  • the connector 70 is mounted on the surface of the wiring board 20 by a joining member (not shown) such as SnAgCu cream solder, and is connected to the pad electrodes 31q, 32q, 33q, and 34q.
  • FIG. 5 is a schematic top view showing the positional relationship between the semiconductor light emitting element 41, each metal layer, and each spacer layer of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment and the joint surface 50b of the cap unit 50. ..
  • FIG. 5 shows the configuration of the semiconductor light emitting device 41 of the semiconductor light emitting device 10 in a state where the cap unit 50 and the second insulating layer 22 are removed, and the periphery thereof. Further, in FIG. 5, the position of the end edge of the joint surface 50b of the cap unit 50 is shown by a broken line.
  • FIG. 6A and 6B are schematic cross-sectional views showing a bonding state between each wiring board according to a comparative example and the present embodiment and a cap unit 50, respectively.
  • FIG. 6B shows a wiring board 20 and the like in the cross section of the VI-VI line of FIG.
  • FIG. 6A shows a cross section of the wiring board and the cap unit 50 of the comparative example at the same positions as in FIG. 6B.
  • 6A and 6B are cross-sectional views (a) before joining the cap unit 50 and each wiring board, and each cross-sectional view (b) shows a cross-sectional view after joining.
  • the first pad electrode 31p, the second pad electrode 32p, the first metal layer 31, and the second metal layer 32 extend in the optical axis direction of the semiconductor light emitting device 41 (that is, the optical waveguide extends. It extends in the direction, in other words, in the resonance direction).
  • the first pad electrode 31p and the first metal layer 31 are arranged on one side of the semiconductor light emitting device 41 (and the opening 21a).
  • the second pad electrode 32p and the second metal layer 32 are arranged on the side of the other side (direction opposite to one side) of the semiconductor light emitting element 41.
  • the first metal layer 31 and the second metal layer 32 extend from the inside of the cap unit 50 toward the rear of the semiconductor light emitting device 41 (that is, in the direction opposite to the propagation direction of the emitted light L1) to the outside of the cap unit 50. Stretch. Therefore, the joint surface 50b joined to the wiring board 20 of the cap unit 50 intersects the first metal layer 31 and the second metal layer 32 in the top view of the wiring board 20.
  • the portion of the first metal layer 31 where the first pad electrode 31p and the pad electrode 31q are not provided is covered with the second insulating layer 22.
  • the portion of the second metal layer 32 to which the second pad electrode 32p and the pad electrode 32q are not provided is covered with the second insulating layer 22.
  • the spacer layers 30a and 30b are arranged between the joint surface 50b and the first insulating layer 21.
  • the spacer layer 30a is lateral to the other side of the first metal layer 31 (the side closer to the second metal layer 32) on the side of the rear end surface 41R opposite to the emission surface 41F including the light emitting point 41e of the semiconductor light emitting element 41. Therefore, it is arranged so as to extend to one side of the second metal layer 32 (the side closer to the first metal layer 31).
  • the spacer layer 30b is composed of five parts.
  • the first portion of the spacer layer 30b is laterally (on the main surface of the wiring board 20) from the side of one of the first metal layers 31 (the side far from the second metal layer 32) on the side of the rear end surface 41R. In the plane, it is arranged so as to extend in the direction perpendicular to the optical axis direction).
  • the second portion of the spacer layer 30b is connected to the first portion, and the optical axis is on the side of one of the first pad electrode 31p and the first metal layer 31 (the side far from the second metal layer 32). Arranged to extend in the direction.
  • the third portion of the spacer layer 30b is connected to the second portion and is arranged so as to extend laterally on the side of the exit surface 41F.
  • the fourth portion of the spacer layer 30b is connected to the third portion, and the optical axis is on the side of the second pad electrode 32p and the other side of the second metal layer 32 (the side far from the first metal layer 31). Arranged to extend in the direction.
  • the fifth portion of the spacer layer 30b is connected to the fourth portion, and on the side of the rear end surface 41R, from the side of the other side of the second metal layer 32 (the side far from the first metal layer 31). Arranged so as to extend laterally.
  • the wiring board of the comparative example shown in FIG. 6A is a wiring board in which the spacer layers 30a and 30b are removed from the wiring board 20 according to the present embodiment.
  • the first metal layer 31 and the second metal layer 32 according to the comparative example and the present embodiment have a large cross-sectional area so that a large current can be supplied to the semiconductor light emitting device 41. Therefore, the thickness of the first metal layer 31 and the second metal layer 32 is about 0.02 mm or more and 0.15 mm or less.
  • the second insulating layer 22 on each such metal layer is formed by applying a liquid insulating material on the first metal layer 31 and the second metal layer 32 and curing the second metal layer 32, and the thickness is 0. It is about 02 mm or more and 0.1 mm or less.
  • the shape of the upper surface of the second insulating layer 22 is an uneven shape along the upper surface of the first insulating layer 21 and each metal layer, as shown in the cross-sectional view (a) of FIG. 6A. That is, on the upper surface of the wiring board, a recess having a depth similar to the thickness of the first metal layer 31 and the second metal layer 32 is formed in the region between the first metal layer 31 and the second metal layer 32. Will be done.
  • the joining member layer is crushed, the unnecessary joining member may protrude from the joint surface between the wiring board and the cap unit and spread on the wiring board toward the opening 21a and the connector 70. Therefore, the functions of the functional parts arranged inside and outside the cap unit are changed.
  • the hole shape may change.
  • the bonding member spreads from the bonding surface facing the light emitting point 41e toward the semiconductor light emitting device 41 the characteristics of the emitted light L1 may change significantly. In order to reduce the influence of the protruding joint member, it is difficult to reduce the size of the semiconductor light emitting device when the distance between the joint surface and the functional component is widened.
  • the wiring board 20 and the cap unit 50 are to be bonded with a small amount of joining members, as shown in the cross-sectional view (b) of FIG. 6A, the upper surface of the wiring board and the joining surface 50b of the cap unit 50 A gap 55v in which the joining member 55 does not exist is formed between the two. Therefore, when the wiring board of the comparative example is used, it is not possible to seal between the upper surface of the wiring board and the joint surface 50b of the cap unit 50.
  • the first metal layer 31 and the first metal layer 31 are between the joint surface 50b and the first insulating layer 21.
  • the spacer layers 30a and 30b are arranged at positions different from those of the second metal layer 32. Since such spacer layers 30a and 30b are arranged between the first metal layer 31 and the second metal layer 32, the first metal layer 31 and the second metal layer 32 on the upper surface 20a of the wiring board 20 The dimensions and depth of the recesses formed between them in the direction parallel to the main surface of the metal substrate 28 can be reduced. Therefore, as shown in the cross-sectional view (b) of FIG.
  • the recess of the upper surface 20a of the wiring board 20 can be filled with a small amount of the joining member 55. Therefore, the upper surface 20a of the wiring board 20 and the joining surface 50b of the cap unit 50 can be sealed with a small amount of joining members. Therefore, it is possible to prevent foreign matter and the like from entering the cap unit 50 and to prevent the joint member from affecting the functional parts around the joint surface. That is, a highly reliable semiconductor light emitting device 10 can be realized. Further, since the first metal layer 31 and the second metal layer 32 having a large cross-sectional area are used, a large current can be applied to the semiconductor light emitting device 10 to realize high light output.
  • the spacer layers 30a and 30b are a portion of the joint surface 50b facing the first metal layer 31 and a portion facing the second metal layer 32. It is placed along the part between. As a result, it is possible to increase the portion where either the metal layer or the spacer layer is arranged between the joint surface 50b and the wiring board 20. Therefore, it is possible to reduce the formation of a gap between the joint surface 50b and the wiring board 20.
  • the spacer layer 30a has a linear shape when viewed from above the wiring board 20, and is located between the portion on the first metal layer 31 and the portion on the second metal layer 32 in the joint surface 50b. Arranged along a straight line.
  • the spacer layer 30b has a C-shaped shape when viewed from above the wiring board 20, and is C between the portion on the first metal layer 31 and the portion on the second metal layer 32 in the joint surface 50b. It is arranged along the character-shaped part. As a result, most of the space between the joint surface 50b and the metal substrate 28 where the first metal layer 31 and the second metal layer 32 are not arranged can be filled with the spacer layers 30a and 30b. Therefore, it is possible to further reduce the formation of a gap between the joint surface 50b and the wiring board 20.
  • the thicknesses of the spacer layers 30a and 30b are equal to the thicknesses of the first metal layer 31 and the second metal layer 32. Further, the first metal layer 31, the second metal layer 32, the spacer layers 30a and 30b are covered with the second insulating layer 22 having the same thickness. As a result, the upper surface 20a of the wiring board 20 can be made even flatter, so that the formation of a gap between the joint surface 50b and the wiring board 20 can be further reduced. Further, by covering each metal layer and each spacer layer with the second insulating layer 22, it is possible to reduce the disconnection of each metal layer due to the contact of an object from the outside.
  • the distance (that is, the gap) between each of the spacer layers 30a and 30b and the first metal layer 31 is the width of the first metal layer 31 (that is, the stretching direction and the thickness direction of the first metal layer 31). It is smaller than the vertical dimension). Further, the distance between each of the spacer layers 30a and 30b and the second metal layer 32 is smaller than the width of the second metal layer 32. As a result, the size of the recess formed on the upper surface 20a of the wiring board 20 can be further reduced. Further, the distance between each of the first metal layer 31 and the second metal layer 32 and the spacer layer 30a may be smaller than the width of the spacer layer 30a.
  • the distance between each of the first metal layer 31 and the second metal layer 32 and the spacer layer 30b may be smaller than the width of the spacer layer 30b.
  • the size of the recess formed on the upper surface 20a of the wiring board 20 can be further reduced. Therefore, it is possible to further reduce the formation of a gap between the joint surface 50b and the wiring board 20.
  • the distance between each of the spacer layers 30a and 30b and the first metal layer 31 may be larger than the thickness of the first metal layer 31.
  • the distance between each of the spacer layers 30a and 30b and the second metal layer 32 may be larger than the thickness of the second metal layer 32.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating each dimension of the first metal layer 31 according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the applied current of the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment, the operating voltage, and the optical output.
  • FIG. 9 is a table showing a design example of the metal layer.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of the first metal layer 31 as an example of each metal layer. As shown in FIG. 7, the width of the cross section perpendicular to the stretching direction of the metal layer is W, the thickness is T, and the length in the stretching direction is L. In addition, FIG. 7 also shows the first insulating layer 21 in which the first metal layer 31 is arranged. The dimensions of the metal layers other than the first metal layer 31 are also defined in the same manner as the first metal layer 31.
  • the electrical wiring composed of a metal layer has a slight (electrical) resistance.
  • a current of 1 ampere or more and 50 amperes or less and a voltage of 2 volts or more and 6 volts or less are applied to the semiconductor light emitting device 41 having a high optical output of 1 watt or more and 100 watts or less.
  • the voltage drop in the electrical wiring is 0.2 V even if the wiring resistance is 0.1 ⁇ . That is, the operating voltage increases by 0.2V. Therefore, the wiring resistance cannot be ignored as a factor for increasing the operating voltage of the semiconductor light emitting device 10.
  • the Wall-Plug-Efficiency which is the input power-optical conversion efficiency of the semiconductor light emitting device 10
  • the Wall-Plug-Efficiency is when the resistance of the electric wiring is high with respect to the value Po / (Va ⁇ If) when the resistance of the electric wiring is low. Decreases with Po / (Vb ⁇ If).
  • the effect of this decrease in conversion efficiency on power consumption becomes remarkable.
  • a metal layer is formed using a conductive paste containing tungsten as a main component, which is a material suitable for integral sintering. ing.
  • tungsten the volume resistivity of tungsten is relatively large, about 5.7 ⁇ 10-8 ⁇ ⁇ m, and tends to be a factor of increasing wiring resistance.
  • the metal layer is composed of copper having a volume resistivity of about 1.8 ⁇ 10-8 ⁇ ⁇ m, which is relatively small, or a material containing copper as a main component.
  • the metal layer is formed inside the ceramic, it is necessary to improve the adhesion between the metal layer and the ceramic. Therefore, it is necessary to make the thickness T of the metal layer smaller than, for example, 50 ⁇ m. Further, the thickness T of the metal layer may be made smaller than, for example, 20 ⁇ m. As a result, it is possible to reduce the occurrence of irregularities on the surface of the ceramic layer. In such a case, the design conditions of the metal layer for reducing the wiring resistance are limited. For example, when tungsten is used as the material of the metal layer, as shown in FIG. 9, in Design Example 1, since the thickness T and the width W of the metal layer are small, the wiring resistance becomes large. Therefore, the operating voltage increases by 0.228V due to the wiring resistance. Therefore, when the applied current amount is large, it is necessary to increase the thickness T and the width W as in Design Example 2.
  • the dimensions of the metal layer are set to the same level as Design Example 2 of the prior art, and the material is changed from tungsten in Design Example 2 to copper.
  • the wiring resistance can be reduced to about 1/3 as compared with the design example 2. Therefore, the voltage increase due to the wiring resistance can be reduced to 1% or less of the operating voltage.
  • the thickness T of the metal layers constituting the first metal layer 31 and the second metal layer 32 may be 0.05 mm or more. Thereby, the resistance in the first metal layer 31 and the second metal layer 32 can be reduced. Therefore, a convex portion having a height of 0.05 mm or more is formed on the upper surface 20a of the wiring board 20. Further, even when the metal layer and the first insulating layer 21 are covered with a resin such as a resist as the second insulating layer 22, the thickness of the second insulating layer 22 is 0.02 mm or more and 0.1 mm. Since it is about the following, it is difficult to flatten the upper surface 20a of the wiring board 20. Further, the width of each metal layer may be 1 mm or more.
  • the wiring resistance of each metal layer can be reduced. Further, in order to reduce the wiring resistance, it is necessary to make the length of each metal layer as short as possible. Therefore, the first metal layer 31 and the second metal layer 32 are connected between the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p and the connector 70 at the shortest distance, for example, in a straight line. Therefore, the distance between the first metal layer 31 and the second metal layer 32 is, for example, 1 mm or more. In this case, even if the cap unit 50 and the wiring board 20 are joined by the joining member 55, the space between the cap unit 50 and the wiring board 20 is, for example, about 0.01 mm or more in the thickness direction and 0. A gap having a space of about 1 mm or more is generated. Therefore, the space between the cap unit 50 and the wiring board 20 cannot be sealed.
  • the spacer layers 30a and 30b can narrow the width of the recess formed between each metal layer and each spacer layer to, for example, 0.3 mm or less. As a result, the space between the cap unit 50 and the wiring board 20 can be filled with the joining member 55. Therefore, the space between the cap unit 50 and the wiring board 20 can be sealed.
  • the wiring board 20 of the present embodiment has a simplified configuration because it is not necessary to provide wiring in the board.
  • each metal layer is used as the material constituting each spacer layer, but the material that can form each spacer layer is not limited to this.
  • a resin film such as a polyimide film having the same thickness as each metal layer is formed. , May be used as a spacer layer. As a result, it is possible to prevent each metal layer from being short-circuited with another metal layer via the spacer layer.
  • FIGS. 10A to 10G are schematic cross-sectional views illustrating each step of the manufacturing method of the wiring board 20 according to the present embodiment, respectively.
  • an oxygen-free copper flat plate having a thickness of 2 mm is prepared.
  • an insulating substrate 21M made of a prepreg of epoxy glass is arranged as a material for forming the first insulating layer 21.
  • a metal foil 30M made of a copper foil having a thickness of 0.08 mm is arranged on the insulating substrate 21M.
  • the metal substrate 28, the insulating substrate 21M, and the metal foil 30M are superposed and heated under pressure to form an integrated substrate as shown in FIG. 10A.
  • the metal foil 30M is patterned by etching to form the first metal layer 31, the second metal layer 32, and the spacer layers 30a and 30b.
  • the first metal layer 31 and the second metal layer 32 are not shown, but the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34 are shown.
  • the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34 may be formed from the metal foil 30M.
  • a resist 22M is formed on the insulating substrate 21M, each metal layer, and each spacer layer.
  • the second insulating layer 22 is formed by patterning the resist 22M by a photographic method.
  • the second insulating layer 22 is formed with an opening 21a of the first insulating layer 21 and openings 22a to 22d for forming each pad electrode.
  • the first insulating layer 21 having the opening 21a is formed by removing the portion of the insulating substrate 21M exposed from the opening 22a by using laser trimming. Form.
  • a protective film 25 such as Au is formed on the opening 21a and each metal surface exposed from the openings 22b to 22d by using an electroless plating method.
  • the wiring board 20 is formed by separating the metal substrate 28 on which the first insulating layer 21 and the like are formed by using a cutter CT or the like.
  • a cutter CT or the like.
  • an oblique cut surface 28c having an arbitrary shape can be formed on the wiring board 20.
  • the oblique cut surface 28c can be easily formed.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating a method of manufacturing the cap unit 50 according to the present embodiment.
  • the cap unit 50 is composed of a side wall 51 which is a translucent window and a holder 52.
  • the side wall 51 is formed of, for example, a dielectric material such as SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 on both sides of an inorganic translucent plate 51a made of a thin rectangular glass substrate having a thickness Dg of 0.01 mm or more and 0.2 mm or less. It is a translucent window in which antireflection films 51b and 51c made of a multilayer film are formed.
  • the holder 52 is a component having a box-like shape lacking one side wall, in which three side walls 52a, 52b, and 52c are connected to three sides of the peripheral edge of a transparent rectangular top plate 52d.
  • the holder 52 is manufactured, for example, by forming a recess in a rectangular parallelepiped glass block with a sandblaster or the like and dividing the holder 52.
  • the side wall 51 and the holder 52 are joined by optical contact or laser welding to form a box-shaped cap unit 50.
  • each side wall of the holder 52 is, for example, 0.3 mm or more and 2 mm or less, which is thicker than the side wall 51. Therefore, even if the side wall 51 thinner than the side walls 52a, 52b, and 52c is used, the side wall 51 is damaged because the side wall 51 is held by the structurally strong holder 52 having the relatively thick side walls 52a, 52b, and 52c. Can be suppressed. Further, by forming the side wall 51 and the holder 52 with the same material, it is possible to prevent damage due to expansion and contraction due to temperature.
  • FIG. 12A is a schematic cross-sectional view illustrating a method of attaching the cap unit 50 to the wiring board 20 according to the present embodiment.
  • the semiconductor light emitting element 41 and the submount 45 are mounted on the wiring board 20 manufactured by the above-mentioned manufacturing method, and a metal wire (not shown) is attached in advance.
  • FIG. 12A shows a cross section perpendicular to the wiring board 20 through the optical axis of the semiconductor light emitting device 41.
  • FIG. 12B is a schematic cross-sectional view of a light source device using the semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • the cap unit 50 since the top plate 52d of the cap unit 50 is transparent, as shown in FIG. 12A, the cap is not brought into contact with the side wall 51 which is a translucent window and the emission surface of the semiconductor light emitting element 41.
  • the position of the unit 50 can be adjusted with high accuracy. For example, as shown in FIG. 12A, the position of the cap unit 50 is adjusted while observing an enlarged image of the cap unit 50 and the semiconductor light emitting element 41 from above the cap unit 50 using the image observation system 91. You may. This makes it possible to adjust the position of the cap unit 50 so that the distance between the side wall 51 and the exit surface of the semiconductor light emitting element 41 is less than the thickness of the side wall 51.
  • the distance between the semiconductor light emitting element 41 and the outside of the cap unit 50 can be reduced.
  • the wiring board 20 includes a spacer, and the wiring board 20 and the side wall 51 of the cap unit 50 are joined on the spacer.
  • the amount of the bonding member between the wiring board 20 and the side wall 51 can be reduced, so that the excess bonding member reaches the vicinity of the adjacent semiconductor light emitting element 41 and changes the characteristics of the emitted light L1. It can be suppressed.
  • a light source device including the semiconductor light emitting device 10 and the lens optical element 92 which is a fast-axis collimating lens.
  • the distance DL between the emission surface of the semiconductor light emitting device 41 and the lens optical element 92 can be reduced.
  • the beam width of the laser beam (emitted light L1) emitted from the semiconductor light emitting device 10 in the fast axis direction can be reduced.
  • the distance obtained by adding the thickness Dg of the side wall 51 and the distance Dgap from the side wall 51 to the exit surface should be short.
  • the lens optical element 92 can be brought closer to the emission surface of the semiconductor light emitting element 41 while maintaining the strength of the side wall 51.
  • the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment can apply a large current to the semiconductor light emitting element 41 with a small wiring resistance to emit emitted light L1 having a large optical output. Since the semiconductor light emitting element 41 on the wiring board 20 is sealed by the cap unit 50, the reliability of the semiconductor light emitting element 41 can be improved. Further, the distance between the light emitting point 41e of the semiconductor light emitting element 41 and the outside of the cap unit 50 is reduced. Therefore, it is possible to more freely design an external optical element such as a lens optical element that is arranged outside the semiconductor light emitting device 10 and is optically coupled to the light emitting point 41e. Further, as shown in FIG.
  • an oblique cut surface 28c is formed at the end portion of the metal substrate 28 of the wiring board on the upper surface 20a side.
  • a part of the emitted light L1 can be suppressed from being kicked outside the semiconductor light emitting device, and the external optical element can be arranged more freely.
  • the Joule heat generated in the semiconductor light emitting element 41 spreads on the metal substrate 28 and is radiated from the heat radiating surface 20b to the external heat sink. At this time, since the semiconductor light emitting device 41 is mounted on the metal substrate 28 without passing through the first insulating layer 21 and the second insulating layer 22, Joule heat is efficiently transferred to the metal substrate 28.
  • the area of the lower surface of the metal substrate 28 is larger than the area of the upper surface due to the diagonally cut surface 28c at the end. Therefore, the Joule heat generated is transferred from the submount 45 to the metal substrate 28 as in the heat flows TP1 and TP5 shown in FIG. 4, and then spreads in a direction parallel to the upper surface of the metal substrate 28, resulting in efficiency. It is well dissipated to the outside. Therefore, the emitted light L1 having a higher light output can be emitted from the semiconductor light emitting element 41.
  • the semiconductor light emitting device according to the first modification of the present embodiment will be described.
  • the semiconductor light emitting device according to this modification is different from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment in the configuration of the spacer layer, and is the same in other configurations.
  • the semiconductor light emitting device according to the present modification will be described with reference to FIG. 13A, focusing on the differences from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic top view showing the configurations of the spacer layers 130a and 130b of the semiconductor light emitting device 110 according to this modification.
  • FIG. 13A shows the configuration of the semiconductor light emitting device 41 of the semiconductor light emitting device 110 in a state where the cap unit 50 and the second insulating layer 22 are removed, and the periphery thereof.
  • the spacer layers 130a and 130b according to this modification are made of the same material as the second metal layer 32, and are electrically connected to the second metal layer 32. More specifically, the spacer layers 130a and 130b and the second metal layer 32 have the same thickness, and the upper surfaces of the spacer layers and the second metal layer 32 are connected flat.
  • each spacer layer and the second metal layer 32 are connected flush with each other.
  • the boundary between the second metal layer 32 and each spacer layer may be appropriately set.
  • the second metal layer 32 is defined as a rectangular portion extending in the optical axis direction.
  • the spacer layer 130a is an edge of one of the second metal layers 32 (the side closer to the first metal layer 31) on the side of the rear end surface 41R on the side opposite to the emission surface 41F including the light emitting point 41e of the semiconductor light emitting element 41. Therefore, it is arranged so as to extend to the other side of the first metal layer 31 (the side closer to the second metal layer 32).
  • the spacer layer 130a is a portion that protrudes from the second metal layer 32 in one direction (in the direction approaching the first metal layer 31).
  • the spacer layer 130b is composed of five parts.
  • the first portion of the spacer layer 130b is laterally (on the main surface of the wiring board 20) from the side of one of the first metal layers 31 (the side far from the second metal layer 32) on the side of the rear end surface 41R. In the plane, it is arranged so as to extend in the direction perpendicular to the optical axis direction).
  • the second portion of the spacer layer 130b is connected to the first portion, and the optical axis is on the side of one of the first pad electrode 31p and the first metal layer 31 (the side far from the second metal layer 32).
  • the third portion of the spacer layer 130b is connected to the second portion and is arranged so as to extend laterally on the side of the exit surface 41F.
  • the fourth portion of the spacer layer 130b is connected to the third portion, and the optical axis is on the side of the second pad electrode 32p and the other side of the second metal layer 32 (the side far from the first metal layer 31).
  • the fifth portion of the spacer layer 130b is connected to the fourth portion, and on the side of the rear end surface 41R, from the other end edge of the second metal layer 32 (the side far from the first metal layer 31). Arranged so as to extend laterally.
  • Such spacer layers 130a and 130b can be formed at the same time as the second metal layer 32 in the step of forming each metal layer, similarly to the spacer layers according to the first embodiment. Even when each spacer layer is in contact with the second metal layer 32 as in this modification, each spacer layer is arranged at a position different from that of the second metal layer 32.
  • the distance between the second metal layer 32 and each spacer layer is zero. Therefore, among the upper surfaces of the wiring board, the second metal layer 32 and each spacer layer No recess is formed at the corresponding position between and. Therefore, it is possible to reduce the formation of a gap between the joint surface 50b of the cap unit 50 and the upper surface of the wiring board. That is, the joint surface 50b of the cap unit 50 and the upper surface of the wiring board can be more reliably sealed.
  • each spacer layer is connected to the second metal layer 32, but each spacer layer may be connected to the first metal layer 31.
  • the spacer layers 130a and 130b may be made of the same material as the first metal layer 31. That is, the spacer layers 130a and 130b may be made of the same material as the first metal layer 31 or the second metal layer 32, and may be electrically connected to the first metal layer 31 or the second metal layer 32.
  • the semiconductor light emitting device according to the second modification of the present embodiment will be described.
  • the semiconductor light emitting device according to this modification is different from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment in the configuration of the spacer layer, and is the same in other configurations.
  • the semiconductor light emitting device according to the present modification will be described with reference to FIG. 13B, focusing on the differences from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic top view showing the configurations of the spacer layers 30a, 30b, and 30c of the semiconductor light emitting device 110a according to this modification.
  • FIG. 13B shows the configuration of the semiconductor light emitting device 41 of the semiconductor light emitting device 110a in a state where the cap unit 50 and the second insulating layer 22 are removed, and the periphery thereof.
  • the semiconductor light emitting device 110a according to the present modification includes four spacer layers 30c in addition to the spacer layers 30a and 30b similar to those in the first embodiment.
  • the spacer layer 30c is an insulating film arranged between each metal layer and the spacer layers 30a and 30b.
  • the spacer layer 30c for example, an inorganic material such as a resin or low melting point glass can be used.
  • the spacer layers 30a and 30b are made of an insulating material
  • the spacer layer 30c may be made of a metal material.
  • the gap between each metal layer and the spacer layers 30a and 30b can be filled with the spacer layer 30c. Therefore, from the wiring board 20 according to the first embodiment, the wiring board The size of the recess formed on the upper surface can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the formation of a gap between the joint surface 50b of the cap unit 50 and the upper surface of the wiring board. That is, the joint surface 50b of the cap unit 50 and the upper surface of the wiring board can be more reliably sealed.
  • the thickness of the spacer layer 30c may be the same as that of each metal layer and the spacer layers 30a and 30b. As a result, the size of the recess formed on the upper surface of the wiring board can be further reduced.
  • the semiconductor light emitting device according to the present modification is different from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment in that it includes a shielding member arranged between the temperature detecting element 60 and the semiconductor light emitting element 41, and other points. Matches in.
  • the semiconductor light emitting device according to the present modification will be described with reference to FIGS. 14A and 14B, focusing on the differences from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • 14A and 14B are schematic top views and sectional views showing the positional relationship between the semiconductor light emitting element 41, the temperature detecting element 60, and the shielding member 60s of the semiconductor light emitting device 110b according to this modification, respectively.
  • 14B is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device 41 of FIG. 14A on the optical axis LA1.
  • the semiconductor light emitting device 110b according to this modification includes a shielding member 60s arranged between the temperature detecting element 60 and the semiconductor light emitting element 41.
  • the semiconductor light emitting device 41 also emits the emitted light L1B from the rear end surface 41R, which is the end surface opposite to the emission surface on which the light emitting point 41e is arranged.
  • the intensity of the emitted light L1B is significantly smaller than that of the emitted light L1.
  • the semiconductor light emitting device 41 is an element having a high light output, the intensity of the emitted light L1B is also relatively high. Therefore, when the emitted light L1B is applied to the temperature detecting element 60, the temperature of the temperature detecting element 60 rises, so that the temperature of the wiring board 20 cannot be accurately detected.
  • the shielding member 60s is arranged between the temperature detecting element 60 and the rear end surface 41R of the semiconductor light emitting element 41.
  • the semiconductor light emitting element 41, the shielding member 60s, and the temperature detecting element 60 are arranged in this order on the optical axis LA1.
  • the shielding member 60s is not particularly limited as long as it can shield the emitted light L1B, but may be, for example, the same element as the temperature detecting element 60. When such an element is used as the shielding member 60s, no wiring is connected to the element.
  • the dimension of the shielding member 60s may be larger than that of the temperature detecting element 60. As a result, it is possible to more reliably reduce the incident light L1B on the temperature detecting element 60.
  • the shielding member 60s may be arranged outside the cap unit 50 or may be arranged inside.
  • the semiconductor light emitting device according to the present embodiment is different from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment mainly in the configuration of the first metal layer and the second metal layer.
  • the semiconductor light emitting device according to the present embodiment will be described focusing on the differences from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • FIGS. 15 to 17 are a schematic perspective view and an exploded perspective view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device 210 according to the present embodiment, respectively.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device 210 according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a cross section along the XVII-XVII line of FIG. 16 and shows a cross section perpendicular to the upper surface 220a of the wiring board 220.
  • the semiconductor light emitting device 210 includes a wiring board 220, a cap unit 50, and a connector 270. Further, as shown in FIGS. 16 and 17, the semiconductor light emitting device 210 further includes a semiconductor light emitting element 41, a submount 45, and a temperature detecting element 60. Further, as shown in FIG. 17, the semiconductor light emitting device 210 further includes joining members 226, 42, and 62, and a joining layer 255. Hereinafter, each component of the semiconductor light emitting device 210 will be described.
  • the wiring board 220 includes a metal substrate 228, a first insulating layer 221, a second insulating layer 222, a third metal layer 233, and a fourth metal layer 234. And a protective film 225.
  • the wiring board 20 includes a first metal layer 231 and a second metal layer 232, spacer layers 230a, 230b, and 230c, a first pad electrode 231p, and a second pad electrode. It further has 232p, a first take-out electrode 237, and a second take-out electrode 238.
  • the wiring board 220 is formed with through holes 228a and 228b and positioning holes 229a and 229b.
  • the through holes 228a and 228b and the positioning holes 229a and 229b according to the present embodiment are different from the through holes 28a and 28b and the positioning holes 29a and 29b according to the first embodiment in the arrangement on the wiring board 220.
  • the positioning holes 229a and 229b are arranged near the rear end of the wiring board 220.
  • the rear end of the wiring board 220 is the end of the wiring board 220 on the side farther from the light emitting point 41e among the two ends in the propagation direction of the emitted light L1.
  • the side on which the emitted light L1 propagates with respect to the semiconductor light emitting device 41 is referred to as a front, and the opposite direction of the front is also referred to as a rear.
  • the through holes 228a and 228b are arranged near the center of the wiring board 220 in the propagation direction of the emitted light L1.
  • the metal substrate 228 is different from the metal substrate 28 according to the first embodiment in the number and arrangement of the holes provided, and is the same in terms of the points at the ends thereof.
  • the first insulating layer 221 is an insulating layer having the same structure as the first insulating layer 21 according to the first embodiment, and an opening 221a is formed.
  • the first metal layer 231 and the second metal layer 232, the third metal layer 233, and the fourth metal layer 234 are metal layers arranged apart from each other on the first insulating layer 221.
  • the first metal layer 231 extends in a direction perpendicular to the propagation direction of the emitted light L1 from the first pad electrode 231p and parallel to the main surface of the metal substrate 228. , Is connected to the first take-out electrode 237.
  • the first metal layer 231 extends from between the first pad electrode 231p and the first insulating layer 221 to between the first extraction electrode 237 and the first insulating layer 221. As shown in FIG.
  • the second metal layer 232 extends in a direction perpendicular to the propagation direction of the emitted light L1 from the second pad electrode 232p and parallel to the main surface of the metal substrate 228, and the second extraction electrode 238. Connected to. Specifically, the second metal layer 232 extends from between the second pad electrode 232p and the first insulating layer 221 to between the second extraction electrode 238 and the first insulating layer 221. The second metal layer 232 is stretched in the direction opposite to the stretching direction of the first metal layer 231. As described above, in the present embodiment, the first metal layer 231 and the second metal layer 232 are not connected to the connector 270.
  • the first metal layer 231 and the second metal layer 232 have a structure as shown in Design Example 6 of FIG. That is, the first metal layer 231 and the second metal layer 232 are copper films having a thickness T of 0.070 mm, a width W of 7.0 mm, and a length L of 5 mm. As a result, the resistance of the first metal layer 231 and the second metal layer 232 can be set to 0.0002 ⁇ . Therefore, even when a large current of about 30 A is supplied to the semiconductor light emitting device 41, the increase in the operating voltage due to the resistance of each metal layer can be suppressed to about 0.006 V.
  • the third metal layer 233 and the fourth metal layer 234 are wirings connected to the temperature detecting element 60, similarly to the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34 according to the first embodiment.
  • the temperature detecting element 60 is arranged inside the cap unit 50, so that the wiring board 220 of the third metal layer 233 and the fourth metal layer 234 is used.
  • the arrangement is different from the third metal layer 33 and the fourth metal layer 34 according to the first embodiment.
  • the third metal layer 233 and the fourth metal layer 234 are in the optical axis direction on the side of the rear end surface 41R opposite to the emission surface 41F of the semiconductor light emitting device 41. Arranged to stretch to.
  • the joint surface 50b joined to the wiring board 220 of the cap unit 50 intersects the third metal layer 233 and the fourth metal layer 234 in the top view of the wiring board 220.
  • the first pad electrode 231p and the second pad electrode 232p have the same configurations as the first pad electrode 31p and the second pad electrode 32p according to the first embodiment, respectively.
  • the spacer layers 230a, 230b, and 230c are layers arranged at different positions from the first metal layer 231 and the second metal layer 232 on the first insulating layer 221.
  • the spacer layers 230a, 230b, and 230c are arranged between the joint surface 50b of the cap unit 50 with the wiring board 220 and the first insulating layer 221 in the same manner as in each spacer layer according to the first embodiment.
  • Each spacer layer forms a convex portion on the first insulating layer 221 in the same manner as each metal layer.
  • the spacer layer 230a has an L-shaped shape when viewed from above the wiring board 220, and is composed of two parts.
  • the first portion of the spacer layer 230a is light from the rear end surface 41R side of the first metal layer 231 on the side of one of the semiconductor light emitting devices 41 (the side on which the first metal layer 231 of the semiconductor light emitting element 41 is arranged). Arranged so as to extend in the axial direction.
  • the second portion of the spacer layer 230a is connected to the first portion and is arranged so as to extend laterally from one side of the third metal layer 233 on the side of the rear end surface 41R.
  • the spacer layer 230b has an L-shape when viewed from above the wiring board 220, and is composed of two parts.
  • the first portion of the spacer layer 230b is light from the rear end surface 41R side of the second metal layer 232 on the side of the other side of the semiconductor light emitting device 41 (the side where the second metal layer 232 of the semiconductor light emitting element 41 is arranged). Arranged so as to extend in the axial direction.
  • the second portion of the spacer layer 230b is connected to the first portion and is arranged laterally extending laterally from the other side of the fourth metal layer 234 on the side of the rear end surface 41R.
  • the spacer layer 230c is composed of three parts.
  • the first portion of the spacer layer 230c is arranged so as to extend in the optical axis direction from the exit surface 41F side of the first metal layer 231 on one side of the semiconductor light emitting device 41.
  • the second portion of the spacer layer 230c is connected to the first portion and is arranged so as to extend laterally on the side of the exit surface 41F.
  • the third portion of the spacer layer 230c is connected to the second portion and extends in the optical axis direction from the exit surface 41F side of the second metal layer 232 on the other side of the semiconductor light emitting device 41. Be placed.
  • the second insulating layer 222 is an insulating layer arranged on the first insulating layer 221 as shown in FIG.
  • the second insulating layer 22 has the same as the second insulating layer 22 according to the first embodiment, that is, the first metal layer 231 and the second metal layer 232, the third metal layer 233, the fourth metal layer 234, and the spacer layer 230a. Covers 230b, and at least a portion of 230c.
  • the protective film 225 is a metal film arranged at a position where the submount 45 is joined or the like on the wiring board 220.
  • the protective film 225 is arranged in the region corresponding to the opening 221a of the first insulating layer 221 of the metal substrate 228, similarly to the protective film 25 according to the first embodiment.
  • the protective film 235 is arranged on a part of the upper surface of the first metal layer 231, the second metal layer 232, the third metal layer 233, the fourth metal layer 234, and the like, similarly to the protective film 35 according to the first embodiment. Will be done.
  • the submount 45 is arranged inside the opening 221a of the first insulating layer 221 and is mounted on the metal substrate 228 via the joining member 226 and the protective film 225.
  • the joining member 226 is made of, for example, AuSn solder or the like.
  • the first take-out electrode 237 and the second take-out electrode 238 are examples of take-out electrodes electrically connected to the first metal layer 231 and the second metal layer 232, respectively.
  • the first take-out electrode 237 and the second take-out electrode 238 are arranged on the first metal layer 231 and the second metal layer 232, respectively.
  • the first take-out electrode 237 and the second take-out electrode 238 are arranged in the vicinity of the first pad electrode 231p and the second pad electrode 232p, respectively.
  • Each of the first take-out electrode 237 and the second take-out electrode 238 has an annular shape, and electrode through holes 237a and 238a penetrating the wiring board 220 are formed in the central portion, respectively.
  • the through holes 228a and 228b are holes for inserting a fixing member such as a screw when the wiring board 220 is brought into close contact with the heat sink or the like and fixed.
  • the electrode through holes 237a and 238a are arranged on one side and the other side on the opposite side of the region where the semiconductor light emitting element 41 of the wiring board 220 is arranged, respectively. In other words, the semiconductor light emitting device 41 is arranged between the electrode through holes 237a and the electrode through holes 238a.
  • the joining layer 255 is a member that joins the joining surface 50b of the cap unit 50 and the upper surface 220a of the wiring board 220.
  • the bonding layer 255 has a first bonding preliminary film 255a, a bonding member 255b, and a second bonding preliminary film 255c.
  • the first bonding preliminary film 255a and the second bonding preliminary film 255c are metal films arranged on the bonding surface 50b and the upper surface of the second insulating layer 222, respectively, and are composed of Ni, Au, and the like. With these bonding preliminary films, the cap unit 50 and the second insulating layer 222 can be easily bonded by the bonding member 255b.
  • the joining member 255b is an alloy member made of AuSn solder or the like.
  • the temperature detection element 60 is the same element as the temperature detection element 60 according to the first embodiment.
  • the temperature detecting element 60 is covered with the cap unit 50 as shown in FIGS. 16 and 17.
  • the temperature detecting element 60 is not exposed to the outside air, and the influence of the outside air on the temperature detection is suppressed, so that the temperature can be detected with high accuracy.
  • FIG. 18 is a top view showing the arrangement of the temperature detecting element 60 according to the present embodiment.
  • the temperature detecting element 60 is arranged at a position that does not intersect with the optical axis LA1 of the semiconductor light emitting element 41. As a result, it is possible to prevent the temperature detecting element 60 from being irradiated with the emitted light L1B emitted from the rear end surface 41R of the semiconductor light emitting element 41 without arranging the shielding member. Therefore, the temperature of the wiring board 220 can be accurately detected by the temperature detecting element 60.
  • the connector 270 is a connecting component having terminals connected to each of the third metal layer 233 and the fourth metal layer 234. In the present embodiment, unlike the connector 70 according to the first embodiment, the connector 270 does not have a terminal connected to the first metal layer 231 and the second metal layer 232.
  • FIGS. 19A to 19C are schematic cross-sectional views illustrating a method of joining the cap unit 50 of the semiconductor light emitting device 210 according to the present embodiment to the wiring board 220.
  • FIG. 19A shows a cross section similar to that in FIG. 17, but omits parts other than the wiring board 220 and the cap unit 50.
  • 19B and 19C show the semiconductor light emitting device 210 in the cross section of the XIX-XIX line of FIG. 16 and perpendicular to the upper surface 220a of the wiring board 220.
  • 19A and 19B show a state before joining the cap unit 50 and the wiring board 220
  • FIG. 19C shows a state after joining the cap unit 50 and the wiring board 220.
  • the first bonding preliminary film 255a and the bonding member 255b are formed on the bonding surface 50b of the cap unit 50 in this order.
  • the second bonding preliminary film 255c is formed in the region of the upper surface 220a of the wiring board 220 facing the bonding surface 50b of the cap unit 50.
  • the size of the recess formed on the upper surface 220a of the wiring board 220 can be reduced by each spacer layer, as in the first embodiment.
  • the cap unit 50 is arranged on the upper surface 220a of the wiring board 220.
  • the wiring board 220 is heated to melt the bonding member 255b between the first bonding preliminary film 255a and the second bonding preliminary film 255c.
  • the joining member 255b is solidified by cooling the wiring board 220.
  • the first bonding preliminary film 255a and the second bonding preliminary film 255c can be bonded by the bonding member 255b.
  • the semiconductor light emitting device 210 having high light output and high reliability can be realized as in the first embodiment.
  • FIGS. 20 and 21 are a schematic perspective view and an exploded perspective view showing the configuration of the light source device 201 according to the present embodiment, respectively.
  • the light source device 201 includes a semiconductor light emitting device 210, a heat sink 219, terminal fixing screws S1 and S2, and fixing screws S3 and S4.
  • the light source device 201 further comprises a cable 272 having a connector 271 and cables 211 and 212 having terminals 213 and 214, respectively.
  • the heat sink 219 is a heat dissipation component made of a material having high thermal conductivity such as metal.
  • the heat sink 219 is composed of, for example, iron, an iron alloy, aluminum, an aluminum alloy, copper, or the like. Further, a surface-treated aluminum alloy having an alumite-treated surface or copper having a Ni-plated surface may be used.
  • the heat sink 219 is formed with positioning pins P1 and P2 and screw holes T1 to T4. The positioning pins P1 and P2 are inserted into the positioning holes 229a and 229b of the semiconductor light emitting device 210, respectively.
  • the semiconductor light emitting device 210 is fixed in close contact with the heat sink 219 by using the terminal fixing screws S1 and S2 and the fixing screws S3 and S4. Specifically, the fixing screws S3 and S4 penetrate the through holes 228a and 228b of the wiring board, respectively, and are fixed to the screw holes T3 and T4 of the heat sink 219, respectively.
  • the terminal fixing screw S1 penetrates the hole formed in the terminal 213 and the electrode through hole 237a of the wiring board 220, and is fixed to the screw hole T1 of the heat sink 219.
  • the terminal fixing screw S1 penetrates the electrode through hole 237a, and the terminal 213 is arranged between the terminal fixing screw S1 and the first take-out electrode 237. As a result, the first extraction electrode 237 and the terminal 213 are electrically connected.
  • the terminal fixing screw S2 is fixed to the screw hole T2 of the heat sink 219 via the hole formed in the terminal 214 and the electrode through hole 238a of the wiring board 220.
  • the terminal fixing screw S2 penetrates the electrode through hole 238a, and the terminal 214 is arranged between the terminal fixing screw S2 and the second take-out electrode 238. As a result, the second extraction electrode 238 and the terminal 214 are electrically connected.
  • the semiconductor light emitting device 210 can be fixed to the heat sink 219.
  • the semiconductor light emitting device 210 can be firmly fixed to the heat sink 219 by using the terminal fixing screws S1 and S2, and the fixing screws S3 and S4, so that the heat generated by the semiconductor light emitting element 41 of the semiconductor light emitting device 210 can be generated. It can be effectively dissipated from the metal substrate 228 to the heat sink 219.
  • the terminals 213 and 214 and the first take-out electrode 237 and the second take-out electrode 238 can be electrically connected, respectively. Therefore, a large current can be supplied to the semiconductor light emitting device 210 via the cables 211 and 212.
  • the fixing screws S3 and S4 are made of, for example, a metal material.
  • those made of an insulating material such as plastic or ceramic or those having an insulating coating are used in order to suppress a short circuit between each terminal and the metal substrate 228 and the heat sink.
  • the connector 271 is connected to the connector 270. As a result, the signal from the temperature detecting element 60 can be acquired via the cable 272.
  • FIG. 22A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the terminal fixing screw Sc1 according to this modification is fixed to the heat sink 219.
  • FIG. 22B is an exploded cross-sectional view showing a method of fixing the terminal fixing screw Sc1 according to the present modification to the heat sink 219.
  • the surface of the heat sink 219 is conductive, for example, an aluminum alloy that has not been surface-treated.
  • the terminal 213 and the wiring board 220 are fixed to the screw hole T1 of the heat sink 219 by using the terminal fixing screw Sc1 made of a conductive material such as iron or stainless steel.
  • a ring-shaped washer Wi that is, a spacer
  • an insulating material is inserted between the terminal fixing screw Sc1 and the terminal 213.
  • the washer Wi is a washer with a brim with a brim WiC.
  • a part of the washer Wi can be arranged inside the through hole of the terminal 213 or inside the electrode through hole 237a of the wiring board.
  • the possibility that the terminal fixing screw Sc1 and the first take-out electrode 237 are short-circuited inside the hole can be reduced.
  • the terminal 214 and the wiring board 220 can be fixed to the heat sink 219 made of a metal material with a terminal fixing screw made of a metal material.
  • the semiconductor light emitting device 210 and the heat sink 219 can be fixed more firmly, and the semiconductor light emitting device 210 and the heat sink 219 can be brought into close contact with each other. Therefore, heat can be dissipated more efficiently from the semiconductor light emitting element 41 of the semiconductor light emitting device 210 to the heat sink 219.
  • FIG. 25 shows the semiconductor light emitting device 310 in a part of the cross section in the XXV-XXV line of FIG. 23. Further, FIG. 25 shows a semiconductor light emitting device 310 in a state before the cap unit 350 is joined to the wiring board 220.
  • the semiconductor light emitting device 310 includes a wiring board 220, a cap unit 350, and a connector 270. As shown in FIG. 24, the semiconductor light emitting device 310 further includes a semiconductor light emitting element 41, a submount 45, a reflection optical element 358, and a temperature detecting element 60. As shown in FIGS. 23 and 25, the semiconductor light emitting device 310 according to the present embodiment emits the emitted light L1 emitted by the semiconductor light emitting element 41 in a direction perpendicular to the upper surface 220a of the wiring board 220. Specifically, as shown in FIG.
  • the semiconductor light emitting device 310 includes a reflecting optical element 358, and the light L1 emitted from the semiconductor light emitting element 41 is reflected by the reflecting optical element 358, and the upper surface of the wiring substrate 220 is formed. It propagates in the direction perpendicular to 220a.
  • the reflective surface 358r of the reflective optical element 358 is arranged at a position facing the emission surface of the semiconductor light emitting element 41.
  • the reflective surface 358r is inclined by 45 degrees with respect to the optical axis of the semiconductor light emitting device 41.
  • the emitted light L1 is reflected by the reflecting surface 358r and propagates in the direction perpendicular to the upper surface 220a of the wiring board 220 and in the direction away from the wiring board 220.
  • the reflective optical element 358 is bonded to the protective film 225 of the opening 221a via the bonding preliminary film 359 having the same configuration as the first bonding preliminary film 255a and the bonding member 226. ..
  • the cap unit 350 has a transparent rectangular top plate 351 and a holder 352.
  • the top plate 351 is a translucent window having the same configuration as the side wall 51 of the cap unit 50 according to the second embodiment. That is, the top plate 351 is a translucent window having an inorganic translucent plate and an antireflection film formed on the inorganic translucent plate. As a result, the light L1 emitted from the semiconductor light emitting device 41 passes through the top plate 351 which is a translucent window.
  • the holder 352 is a frame-shaped member having four side walls connected to the four sides of the peripheral edge of the top plate 351.
  • the emitted light L1 from the semiconductor light emitting device 41 can be easily taken out from the upper surface of the cap unit 350.
  • the cap unit 350 is formed, for example, by joining the top plate 351 to the frame-shaped holder 352 by optical contact or laser welding. Therefore, the top plate 351 and the peripheral portion of the holder 352 are in close contact with each other. Further, a first bonding preliminary film (not shown) is arranged on the surface of the holder 352 facing the top plate 351.
  • each spacer layer is arranged between the bonding surface of the wiring board 220 of the cap unit 350 with the upper surface 220a and the first insulating layer 221. Then, the second bonding preliminary film 255c is arranged on each spacer layer. Then, by adhering the holder 352 and the wiring board 220 with an adhesive, the space between the cap unit 350 and the wiring board 220 can be sealed. As a result, the semiconductor light emitting device 310 according to the present embodiment also has the same effect as the semiconductor light emitting device 210 according to the second embodiment.
  • the same configuration as in the first embodiment may be adopted.
  • the semiconductor light emitting device 310 includes one semiconductor light emitting device 41, but the semiconductor light emitting device 310 may include a plurality of semiconductor light emitting elements 41 (see a figure to be described later). 26).
  • the reflective optical element may be arranged at a position facing each emission surface of the plurality of semiconductor light emitting elements 41.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 41 may be arranged in an array or in a matrix.
  • the reflective optical element having the reflecting surface inclined by 45 degrees with respect to the optical axis is arranged at the position facing the emission surface of the semiconductor light emitting element 41, but other optical elements are arranged. It is also good.
  • a reflection optical element in which a wavelength conversion member made of a phosphor layer or the like is arranged on a reflection mirror surface inclined at any angle of 10 degrees or more and 80 degrees or less with respect to the optical axis may be arranged.
  • the semiconductor light emitting device 41 for example, a semiconductor laser device using a nitride semiconductor material having a peak wavelength in a wavelength range in which the emitted light L1 is 380 nm or more and 490 nm or less may be used.
  • a part of the emitted light L1 emitted from the semiconductor light emitting element 41 is wavelength-converted by the reflecting optical element, so that the light including a part of the emitted light L1 and the wavelength conversion light is converted into the semiconductor light emitting device 310. It can be emitted from the top plate 351 of the above. More specifically, the emitted light L1 may be light having a wavelength in the blue region, and the wavelength conversion light may be light having a wavelength in the yellow region. As a result, it is possible to realize a highly reliable semiconductor light emitting device that emits white light having high brightness and high light output from the top plate 351.
  • the reflection optical element a diffraction optical element or a diffusion optical element may be used.
  • the light L1 emitted from the semiconductor light emitting element 41 can be emitted from the top plate 351 in an arbitrary direction by the reflecting optical element in a predetermined emission pattern.
  • the emitted light L1 having a wavelength in the 900 nm band it is possible to realize a semiconductor light emitting device 310 that emits high-output infrared light and has high reliability.
  • Such a semiconductor light emitting device 310 can be used, for example, in a Lidar (light detection and ranking) device or the like.
  • the semiconductor light emitting device includes a plurality of semiconductor light emitting elements. Then, the reflective optical element is arranged at a position facing each emission surface of the plurality of semiconductor light emitting elements 41. The plurality of semiconductor light emitting elements 41 and the reflecting optical elements are arranged in a matrix.
  • the configuration of the semiconductor light emitting device according to this modification will be described with reference to FIG. 26.
  • FIG. 26 is a schematic top view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device 310b according to this modification. Note that FIG. 26 shows a state before the cap unit is attached to the wiring board 320b in order to show the inside of the cap unit. Therefore, the second bonding preliminary film 355c arranged along the bonding surface of the cap unit is shown. In this modification, the plurality of semiconductor light emitting elements 41 and the reflecting optical elements 358 are arranged in a matrix of 3 rows and 3 columns.
  • the semiconductor light emitting device 310b includes a wiring substrate 320b, a plurality of semiconductor light emitting elements 41, a plurality of submounts 45, a cap unit (not shown in FIG. 26), a temperature detecting element 60, and a connector. 371 and 372 are provided.
  • the wiring board 320b includes a metal substrate (not shown in FIG. 26), a first insulating layer 321, first metal layers 331a to 331c, second metal layers 332a to 332c, a third metal layer 333, and a third metal layer. It has four metal layers 334, spacer layers 530a to 530i, a plurality of first pad electrodes 331p, a plurality of second pad electrodes 332p, and a second insulating layer 322.
  • the wiring board 320b is formed with positioning holes 229a and 229b and through holes 228a to 228d.
  • the first insulating layer 321 is arranged on a metal substrate, and an opening 321a is formed.
  • the first metal layers 331a to 331c are arranged on the first insulating layer 321 and are connected to the first pad electrode 331p and the connector 371.
  • the second metal layers 332a to 332c are arranged on the first insulating layer 321 and are connected to the second pad electrode 332p and the connector 372.
  • the third metal layer 333 is arranged on the first insulating layer 321 and is connected to the temperature detecting element 60 and the connector 371.
  • the fourth metal layer 334 is arranged on the first insulating layer 321 and is connected to the temperature detecting element 60 and the connector 372.
  • the second insulating layer 322 is arranged on the first insulating layer 321 and covers at least a part of each first metal layer, each second metal layer, and each spacer layer.
  • the spacer layers 530a to 530i are arranged at different positions from the first metal layer and the second metal layer between the joint surface of the cap unit and the top of the first insulating layer 321. Also in this modification, each spacer layer is arranged along the joint surface of the cap unit.
  • the semiconductor light emitting element 41 is mounted on the submount 45.
  • the three semiconductor light emitting devices arranged in the same row (that is, arranged in the left-right direction in FIG. 26) are electrically connected in series by the metal wire W1.
  • the first pad electrode 331p and the second pad electrode 332p are arranged in the lateral direction (horizontal direction in FIG. 26) of the semiconductor light emitting elements 41 arranged in the three row directions. That is, a plurality of semiconductor light emitting elements 41 electrically directly connected are arranged side by side between the first pad electrode 331p and the second pad electrode 332p.
  • three semiconductor light emitting elements 41 are arranged in the row direction.
  • Three first pad electrodes 331p and three second pad electrodes 332p are arranged in the row direction, and are provided so as to correspond to a plurality of semiconductor light emitting element groups in the three rows.
  • Each first pad electrode 331p is connected to the semiconductor light emitting device 41 by a metal wire W2.
  • Each second pad electrode 332p is connected to the semiconductor light emitting device 41 by a metal wire W3.
  • the plurality of first pad electrodes 331p and the second pad electrodes 332p are provided at opposite positions on the wiring board 320b by the corresponding plurality of first metal layers 331a to 331c and the second metal layers 332a to 332c, respectively. It is connected to the two connectors 371 and 372.
  • the light output of the emitted light emitted from the semiconductor light emitting device 310b can be increased as compared with the case where a single semiconductor light emitting element 41 is used. Further, as the light output increases, the heat generated by the semiconductor light emitting device 410 also increases, but according to the semiconductor light emitting device 310b according to this modification, heat can be efficiently exhausted by using a heat sink or the like. Deterioration of the semiconductor light emitting device can be suppressed. Therefore, it is possible to realize a semiconductor light emitting device 310b having high light output and high reliability.
  • Such a semiconductor light emitting device 310b can be used as a light source for a projector or the like by using, for example, a semiconductor laser element or the like that emits emitted light having a wavelength in the visible light region such as blue, green, or red as the semiconductor light emitting element 41. Can be used.
  • the semiconductor light emitting device according to the present embodiment is different from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment in that it includes a plurality of semiconductor light emitting elements.
  • the semiconductor light emitting device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 27, focusing on the differences from the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic top view showing the overall configuration of the semiconductor light emitting device 410 according to the present embodiment. Note that FIG. 27 shows a state before the cap unit is attached to the wiring board 420 in order to show the inside of the cap unit 450. Therefore, the second bonding preliminary film 455c arranged along the bonding surface of the cap unit is shown.
  • the semiconductor light emitting device 410 includes a wiring substrate 420, a cap unit 450, semiconductor light emitting elements 441a to 441c, a submount 445, a temperature detecting element 60, a shielding member 60s, and a connector 70. Be prepared.
  • the cap unit 450, the temperature detection element 60, and the connector 70 have the same configurations as the cap unit 50, the temperature detection element 60, and the connector 70 according to the first embodiment, respectively.
  • the cap unit 450 has a side wall 451 which is a translucent window.
  • the shielding member 60s has the same configuration as the shielding member 60s according to the third modification of the first embodiment.
  • the temperature detecting element 60 and the shielding member 60s are arranged inside the cap unit 450.
  • the wiring board 420 includes a metal substrate 428, a first insulating layer 421, a second insulating layer 422, spacer layers 430a, 430b, 430c, and 430d.
  • the spacer layers 430a, 430b, 430c, and 430d, the first metal layer 431, the second metal layer 432, the third metal layer 433, and the fourth metal layer 434 are the second insulating layer 422. Since it is hidden underneath, it is shown by a broken line.
  • the wiring board 420 is formed with through holes 428a and 428b and positioning holes 429a and 429b, similarly to the wiring board 20 according to the first embodiment.
  • An opening 421a is formed in the first insulating layer as in the first insulating layer 21 according to the first embodiment.
  • a protective film made of Ni, Au, or the like is formed in the opening 421a, and a mounting surface for mounting each semiconductor light emitting device is formed.
  • the semiconductor light emitting elements 441a to 441c are arranged in the opening via the submount 445.
  • the first metal layer 431, the second metal layer 432, the third metal layer 433, and the fourth metal layer 434, the first pad electrode 431p, and the second pad electrode 432p are the first metal according to the first embodiment, respectively. It has the same configuration as the layer 431, the second metal layer 432, the third metal layer 433, the fourth metal layer 434, the first pad electrode 31p, and the second pad electrode 32p.
  • the spacer layers 430a, 430b, 430c, and 430d according to the present embodiment have the joint surface of the cap unit 450 with the wiring board 420 and the first wiring board 420, similarly to the spacer layers according to the first embodiment. It is placed between the insulating layer. In the present embodiment, the spacer layer is arranged at a position different from each metal layer on the first insulating layer. As a result, the semiconductor light emitting device 410 according to the present embodiment also has the same effect as the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • the submount 445 includes an insulating block which is a rectangular parallelepiped block made of an insulating material, first electrodes 447a to 447c which are metal films arranged on the upper surface of the insulating block, and second electrodes 448, and the insulating block. It has a metal film (not shown) arranged on the lower surface.
  • the first electrodes 447a to 447c and the second electrode 448 are arranged apart from each other and are electrically insulated. Further, the first electrodes 447a to 447c and the second electrode 448 are electrically insulated from the metal film arranged on the lower surface of the insulating block.
  • the metal film arranged on the lower surfaces of the first electrodes 447a to 447c, the second electrode 448, and the insulating block is a metal film made of Ni, Cu, Pi, Au, or the like.
  • Each of the semiconductor light emitting devices 441a to 441c has the same configuration as the semiconductor light emitting device 41 according to the first embodiment.
  • the semiconductor light emitting devices 441a to 441c are junction-down mounted on the first electrodes 447a to 447c, respectively.
  • first pad electrode 431p and the first electrode 447a are connected by a metal wire W2.
  • the upper surface of the semiconductor light emitting device 441a and the first electrode 447b are connected by a metal wire W1.
  • the upper surface of the semiconductor light emitting device 441b and the first electrode 447c are connected by a metal wire W1.
  • the upper surface of the semiconductor light emitting device 441c and the second electrode 448 are connected by a metal wire W1.
  • the second electrode 448 and the second pad electrode 432p are connected by a metal wire W3.
  • the optical output of the emitted light emitted from the semiconductor light emitting device 410 can be increased as compared with the case where a single semiconductor light emitting element 41 is used. Further, as the light output increases, the heat generated by the semiconductor light emitting device 410 also increases, but according to the semiconductor light emitting device 410 according to the present embodiment, heat can be efficiently exhausted by using a heat sink or the like. Deterioration of each semiconductor light emitting device can be suppressed.
  • the semiconductor light emitting device is a semiconductor light emitting device
  • the semiconductor light emitting device is not limited to the semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device may be a superluminescent diode or a quantum cascade laser.
  • the first substrate may be an insulating substrate.
  • the wiring board does not have to have the first insulating layer.
  • the temperature detection element is used as an example of the functional element, but other functional elements may be used.
  • functional elements for example, light-receiving elements, switching elements such as transistors, various passive elements such as capacitors, inductors, and resistors can also be used.
  • the shape of the metal layer or the pad electrode connected to the functional element can be arbitrarily selected according to the type of the functional element and the like.
  • the semiconductor light emitting element and the functional element may be electrically connected on the wiring board.
  • the semiconductor light emitting device includes the shielding member 60s, but when the temperature detecting element 60 is arranged outside the cap unit 50, the cap unit 50 is a shielding member. May function as. That is, among the four side walls of the cap unit 50, the cap unit 50 functions as a shielding member by reducing the transmittance of light from the semiconductor light emitting element 41 on the side wall facing the rear end surface 41R of the semiconductor light emitting element 41. be able to.
  • the semiconductor light emitting device is mounted on the metal substrate via the submount, but may be directly mounted without the submount.
  • the semiconductor light emitting device may be mounted on a metal substrate at a junction up.
  • FIG. 28 is a schematic perspective view showing the configuration of the semiconductor light emitting device 910 according to the reference example.
  • the semiconductor light emitting device 910 includes a wiring board 920, a semiconductor light emitting element 41, a submount 45, a temperature detecting element 60, and a connector 70.
  • the semiconductor light emitting device 41, the submount 45, the temperature detecting element 60, and the connector 70 have the same configurations as the semiconductor light emitting element 41, the submount 45, the temperature detecting element 60, and the connector 70 according to the first embodiment.
  • the wiring board 920 is different from the wiring board 20 according to the first embodiment in that the configuration of the first insulating layer 921, the configuration of the third metal layer 933 and the fourth metal layer 934, and the spacer layer are not provided. , Other configurations match.
  • the opening 921a of the first insulating layer 921 extends to the edge of the wiring board 920. That is, the opening 921a has an opening shape in the first insulating layer 921 that is open on the side surface side in the emission direction of the emission light L1 of the semiconductor light emitting element 41.
  • the third metal layer 933 and the fourth metal layer 934 have the same configurations as the third metal layer 233 and the fourth metal layer 234 according to the second embodiment, respectively.
  • the second insulating layer 922 has the same configuration as the second insulating layer 222 according to the second embodiment.
  • a semiconductor light emitting device having a high light output can also be realized by a semiconductor light emitting device 910 having a configuration that does not have such a cap unit. Further, since the semiconductor light emitting device 910 does not include the cap unit and the spacer layer, the semiconductor light emitting device 910 has a simpler configuration than the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment, and has a high degree of freedom in design.
  • the semiconductor light emitting device and the like of the present disclosure include, for example, a laser processing machine, a vehicle lighting device such as a vehicle headlight, a distance measuring device such as a lighting device and a lidar device, and a light source for a projector as a light source having high light output and high reliability. It can be applied to devices, medical light source devices, inspection light source devices, sterilization light source devices, and the like.

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Abstract

半導体発光装置（１０）は、配線基板（２０）と、配線基板（２０）の上面（２０ａ）に配置される半導体発光素子（４１）と、半導体発光素子（４１）を覆うキャップユニット（５０）とを備え、配線基板（２０）は、第１基板と、第１基板上において互いに離間して配置される第１金属層（３１）及び第２金属層（３２）と、第１基板上に配置されるスペーサ層（３０ａ）及び（３０ｂ）とを有し、キャップユニット（５０）の配線基板（２０）と接合される接合面（５０ｂ）は、配線基板（２０）の上面視において第１金属層（３１）及び第２金属層（３２）と交差し、スペーサ層（３０ａ）及び（３０ｂ）は、接合面（５０ｂ）と、第１基板との間において、第１金属層（３１）及び第２金属層（３２）と異なる位置に配置される。

Description

半導体発光装置及び光源装置
　本開示は、半導体発光装置、及び光源装置に関する。
　半導体レーザ素子などの半導体発光素子を基板上に実装し、キャップで半導体発光素子を覆う半導体発光装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２等参照）。
　特許文献１及び２には、基板上にサブマウントを介して半導体レーザ素子を実装し、かつ、基板上に半導体レーザ素子をカバーするキャップを配置する構造が提案されている。キャップの側面にはレーザ光を取り出すための透明板が配置されている。
　特許文献１及び２では、サブマウント及び基板により半導体レーザ素子の放熱性を高め、かつ、キャップにより半導体レーザ素子を気密封止することで半導体レーザ素子の信頼性を高めようとしている。
特許第６３０５６６８号公報 特開２０１９－７１３３１号公報
　特許文献１及び２に記載されたような構造において、キャップの内部に配置される半導体発光素子の高光出力化に伴い、半導体発光素子への大電流の供給が必要となる。このため、半導体発光素子への電流供給用の配線として、大電流の供給に適した断面積の大きい、つまり、抵抗が低い配線を用いる必要がある。このような断面積の大きい配線を基板上に配置する場合、キャップと基板との間に断面積の大きい配線が配置されるため、キャップと基板との間に隙間ができる。このため、キャップと基板との間を密封するのが困難となる。このような問題を回避するために、配線を基板の内部に配置することも可能であるが、基板の構造が複雑になり、コストも増大する。
　本開示は、このような課題を解決するものであり、簡素化された構成を有し、かつ、半導体発光素子の高光出力化及び信頼性向上を実現できる半導体発光装置などを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る半導体発光装置の一態様は、配線基板と、前記配線基板の上面に配置される半導体発光素子と、前記配線基板の上面に配置され、前記半導体発光素子を覆うキャップユニットとを備え、前記配線基板は、第１基板と、前記第１基板上において互いに離間して配置される第１金属層及び第２金属層と、前記第１基板に配置されるスペーサ層とを有し、前記キャップユニットの前記配線基板と接合される接合面は、前記配線基板の上面視において前記第１金属層及び前記第２金属層と交差し、前記スペーサ層は、前記接合面と前記第１基板との間において、前記第１金属層及び前記第２金属層と異なる位置に配置される。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記配線基板は、前記第１基板の上面に配置された第１絶縁層をさらに有し、前記第１金属層、前記第２金属層、及び前記スペーサ層は、前記第１絶縁層上に配置されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記第１基板は、金属基板であってもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記金属基板が、金属の平面板で構成されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記第１絶縁層に、開口部が形成され、前記半導体発光素子は、前記開口部内に配置されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記スペーサ層は、前記接合面に沿って配置されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記配線基板は、前記第１金属層、前記第２金属層、及び前記スペーサ層の少なくとも一部を覆う第２絶縁層を有してもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記スペーサ層は、金属材料で構成されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記スペーサ層は、前記第１金属層又は前記第２金属層と同一の材料で構成され、前記第１金属層又は前記第２金属層と電気的に接続されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記キャップユニットは、矩形の天板と、前記天板の周縁の四辺にそれぞれ接続される四つの側壁とを有し、前記四つの側壁のうちの一つは、無機透光板と、前記無機透光板に配置される反射防止膜とを有する透光窓であり、前記半導体発光素子からの出射光は、前記透光窓を透過してもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記天板は、透明であってもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記透光窓と前記半導体発光素子の出射面との間隔は、ゼロより大きく、前記透光窓の厚さ未満であってもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記四つの側壁のうち、前記透光窓以外の側壁の厚さは、前記透光窓の厚さより大きくてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記キャップユニットは、矩形の天板と、前記天板の周縁の四辺にそれぞれ接続される四つの側壁とを有し、前記天板は、無機透光板と、前記無機透光板に形成される反射防止膜とを有する透光窓であり、前記半導体発光素子からの出射光は、前記透光窓を透過してもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記半導体発光装置は、反射光学素子を備え、前記半導体発光素子からの出射光は、前記反射光学素子で反射し、前記配線基板の上面に垂直な方向に伝搬してもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様は、前記配線基板上に配置される機能素子を備えてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記機能素子は、前記キャップユニットに覆われてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記機能素子は、温度検知素子であってもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記温度検知素子は、前記半導体発光素子の光軸と交差しない位置に配置されてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様は、前記温度検知素子と前記半導体発光素子との間に配置される遮蔽部材をさらに備えてもよい。
　また、本開示に係る半導体発光素子の一態様において、前記第１基板の端部に斜めカット面を有してもよい。
　また、上記課題を解決するために、本開示に係る光源装置の一態様は、前記半導体発光装置と、前記半導体発光装置が配置されるヒートシンクと、前記半導体発光装置を前記ヒートシンクに固定する固定ネジとを備え、前記配線基板には、貫通穴が形成されており、前記固定ネジは、前記貫通穴を貫通して前記ヒートシンクに固定される。
　また、本開示に係る光源装置の一態様は、端子を有するケーブルと、端子固定ネジとを備え、前記配線基板は、前記第１金属層と電気的に接続される取り出し電極を有し、前記取り出し電極の中央部に電極貫通穴が形成され、前記端子固定ネジは、前記電極貫通穴を貫通し、前記端子は、前記端子固定ネジと前記取り出し電極との間に配置され、前記取り出し電極と、前記端子が、電気的に接続されてもよい。
　本開示によれば、簡素化された構成を有し、かつ、半導体発光素子の高光出力化及び信頼性向上を実現できる半導体発光装置などを提供できる。
図１Ａは、実施の形態１に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。 図１Ｂは、実施の形態１に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な上面図である。 図２は、実施の形態１に係る半導体発光装置のキャップユニットの内部の構成を示す模式的な斜視図である。 図３Ａは、実施の形態１に係る半導体発光装置の全体構成を説明する模式的な分解斜視図である。 図３Ｂは、実施の形態１に係る半導体発光装置の回路構成を説明する等価回路である。 図４は、実施の形態１に係る半導体発光装置の全体構成を説明する模式的な断面図である。 図５は、実施の形態１に係る半導体発光装置の半導体発光素子、各金属層、及び各スペーサ層と、キャップユニットの接合面との位置関係を示す模式的な上面図である。 図６Ａは、比較例に係る配線基板と、キャップユニットとの間の接合状態を示す模式的な断面図である。 図６Ｂは、実施の形態１に係る配線基板と、キャップユニットとの間の接合状態を示す模式的な断面図である。 図７は、実施の形態１に係る第１金属層の各寸法を説明する模式図である。 図８は、実施の形態１に係る半導体発光装置の印加電流と、動作電圧及び光出力との関係を示すグラフである。 図９は、金属層の設計例を示す表である。 図１０Ａは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第１工程を説明する模式的な断面図である。 図１０Ｂは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第２工程を説明する模式的な断面図である。 図１０Ｃは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第３工程を説明する模式的な断面図である。 図１０Ｄは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第４工程を説明する模式的な断面図である。 図１０Ｅは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第５工程を説明する模式的な断面図である。 図１０Ｆは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第６工程を説明する模式的な断面図である。 図１０Ｇは、実施の形態１に係る配線基板の製造方法の第７工程を説明する模式的な断面図である。 図１１は、実施の形態１に係るキャップユニットの製造方法を説明する模式的な斜視図である。 図１２Ａは、実施の形態１に係るキャップユニットの配線基板への取付方法を説明する模式的な断面図である。 図１２Ｂは、実施の形態１に係る半導体発光装置を用いた光源装置の模式的な断面図である。 図１３Ａは、実施の形態１の変形例１に係る半導体発光装置の各スペーサ層の構成を示す模式的な上面図である。 図１３Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る半導体発光装置の各スペーサ層の構成を示す模式的な上面図である。 図１４Ａは、実施の形態１の変形例３に係る半導体発光装置の半導体発光素子、温度検知素子及び遮蔽部材の位置関係を示す模式的な上面図である。 図１４Ｂは、実施の形態１の変形例３に係る半導体発光装置の半導体発光素子、温度検知素子及び遮蔽部材の位置関係を示す模式的な断面図である。 図１５は、実施の形態２に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。 図１６は、実施の形態２に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。 図１７は、実施の形態２に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な断面図である。 図１８は、実施の形態２に係る温度検知素子の配置を示す上面図である。 図１９Ａは、実施の形態２に係る半導体発光装置のキャップユニットの配線基板への接合方法を説明する模式的な第１の断面図である。 図１９Ｂは、実施の形態２に係る半導体発光装置のキャップユニットの配線基板への接合方法を説明する模式的な第２の断面図である。 図１９Ｃは、実施の形態２に係る半導体発光装置のキャップユニットの配線基板への接合方法を説明する模式的な第３の断面図である。 図２０は、実施の形態２に係る光源装置の構成を示す模式的な斜視図である。 図２１は、実施の形態２に係る光源装置の構成を示す模式的な分解斜視図である。 図２２Ａは、実施の形態２の変形例１に係る端子固定ネジがヒートシンクに固定された状態を示す模式的な断面図である。 図２２Ｂは、実施の形態２の変形例１に係る端子固定ネジのヒートシンクへの固定方法を示す分解断面図である。 図２３は、実施の形態３に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。 図２４は、実施の形態３に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な分解斜視図である。 図２５は、実施の形態３に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な断面図である。 図２６は、実施の形態３の変形例に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な上面図である。 図２７は、実施の形態４に係る半導体発光装置の全体構成を示す模式的な上面図である。 図２８は、参考例に係る半導体発光装置の構成を示す模式的な斜視図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。
　また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。
　（実施の形態１）
　実施の形態に係る半導体発光装置について説明する。
　［１－１．全体構成］
　まず、本実施の形態に係る半導体発光装置の全体構成について図１Ａ～図４を用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の全体構成を示す模式的な斜視図及び上面図である。図２は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０のキャップユニット５０の内部の構成を示す模式的な斜視図である。図２においては、キャップユニット５０の一部が除去された状態の半導体発光装置１０が示されている。図３Ａは、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の全体構成を説明する模式的な分解斜視図である。図３Ｂは、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の回路構成を説明する等価回路である。図４は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の全体構成を説明する模式的な断面図である。図４には、図１Ｂに示されるＩＶ－ＩＶ線に沿った断面における半導体発光装置１０が示されている。
　本実施の形態に係る半導体発光装置１０は、光を出射する装置であり、図３Ａに示されるように、配線基板２０と、半導体発光素子４１と、キャップユニット５０とを備える。本実施の形態では、半導体発光装置１０は、図４に示されるように、サブマウント４５と、温度検知素子６０と、コネクタ７０と、接合部材２６、４２、５５及び６２とをさらに備える。以下、半導体発光装置１０の各構成要素について説明する。
　［１－１－１．配線基板］
　配線基板２０は、半導体発光装置１０の基台となり、かつ、配線が設けられた板状部材である。配線基板２０の上面２０ａは、部品実装面であり、上面２０ａに背向する下面（つまり、上面２０ａの裏側の面）は、放熱面２０ｂとなる。図４に示されるように、配線基板２０は、金属基板２８と、第１絶縁層２１と、第２絶縁層２２と、スペーサ層３０ａ及び３０ｂと、第３金属層３３と、第４金属層３４と、保護膜２５、及び３５とを有する。また、配線基板２０は、図２及び図３Ａに示されるように、第１金属層３１と、第２金属層３２と、第１パッド電極３１ｐと、第２パッド電極３２ｐとをさらに有する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図３Ａにおいて、第１金属層３１、第２金属層３２、第３金属層３３、第４金属層３４、及び各スペーサ層は、第２絶縁層２２に覆われているため表面には現れない。しかしながら、第２絶縁層２２のうち、上記各層上の部分は、上方に突出するため、上記各層の端縁の位置は、第２絶縁層２２の段差の位置として示されている。また、上記各層は、第２絶縁層２２によって覆われているため、これらの金属層を示す符号には、破線の引き出し線が付されている。以下で説明する上面図及び斜視図に示される各金属層及び各スペーサ層についても同様である。
　本実施の形態では、配線基板２０には、貫通穴２８ａ及び２８ｂと、位置決め穴２９ａ及び２９ｂとが形成されている。貫通穴２８ａ及び２８ｂは、配線基板２０をヒートシンクなどに密着させて固定する際に、ネジなど固定部材を挿入するための穴である。貫通穴２８ａ及び２８ｂは、配線基板２０の半導体発光素子４１が配置される領域に対して一方側とその反対側の他方側とにそれぞれ配置される。なお、以下では、図１Ｂの上方向、及び下方向を、それぞれ、一方、及び他方と称する。言い換えると、貫通穴２８ａと貫通穴２８ｂとの間に半導体発光素子４１が配置される。
　位置決め穴２９ａ及び２９ｂは、配線基板２０をヒートシンクなどに固定する際に、ヒートシンクなどに対して位置決めを行うための穴である。例えば、ヒートシンクなどの位置決め穴２９ａ及び２９ｂが配置されるべき位置にそれぞれ設けられた位置決めピンが、位置決め穴２９ａ及び２９ｂに嵌められる。これにより、配線基板２０をヒートシンクなどの所定の位置に位置決めできる。本実施の形態では、位置決め穴２９ａは、第１位置決め穴であり、配線基板２０の上面視において、円状の形状を有する穴である。位置決め穴２９ｂは、第２位置決め穴であり、配線基板２０の上面視において長穴状（つまり長円状）の形状を有する穴である。
　金属基板２８は、配線基板２０が有する第１基板の一例である。金属基板２８は、無酸素銅、銅合金などの金属の平面板で構成される。ここで、平面板とは、周辺部以外の面の表面に、表面粗さより深さ又は高さが大きく、かつ、パターン化された凹凸形状が形成されていない板である。金属基板２８の上面を平坦とすることで、金属基板２８上に平坦な第１絶縁層２１を形成できる。これにより、第１絶縁層２１上に厚い金属層を形成しやすくなる。金属基板２８は、例えば、厚さ０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下程度の無酸素銅から構成される平面板である。金属基板２８の形状（つまり上面視における形状）は、例えば矩形であり、金属基板２８の一辺の長さは、例えば、５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下程度である。本実施の形態では、金属基板２８の縁部分には、金属基板２８の主面に対して傾斜した傾斜面である斜めカット面２８ｃが形成されている。金属基板２８の上面には、第１絶縁層２１が形成され、金属基板２８の下面（つまり上面の裏側の面）には、絶縁層は形成されない。これにより、配線基板２０の放熱面２０ｂとして、金属基板２８の下面の全面積を利用できるため、大面積において放熱することができる。したがって、発熱量の大きい高光出力の半導体発光素子４１を用いることが可能となる。
　第１絶縁層２１は、図４に示されるように、金属基板２８の上面に配置される絶縁層である。第１絶縁層２１は、例えば厚さ０．０５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下程度のエポキシガラス、セラミックなどの絶縁材料から構成される。
　第１絶縁層２１には、図２、図３Ａ、及び図４に示されるように、開口部２１ａが形成される。本実施の形態では、第１絶縁層２１の一部が除去され、矩形状の開口部２１ａが形成される。開口部２１ａは、金属基板２８の上面視における中央部より端寄りの位置に形成される。金属基板２８における開口部２１ａに対応する領域には、図４に示されるように、Ｎｉ、Ａｕなどからなる保護膜２５が形成され、半導体発光素子４１を搭載するための搭載面が形成される。本実施の形態では、開口部２１ａには、サブマウント４５を介して半導体発光素子４１が配置される。
　第１金属層３１、第２金属層３２、第３金属層３３、及び第４金属層３４は、第１基板上において互いに離間して配置される金属層であり、本実施の形態では、第１絶縁層２１上に配置される。第１金属層３１及び第２金属層３２は、半導体発光素子４１に給電するための配線である。第３金属層３３及び第４金属層３４は、温度検知素子６０に接続される配線である。各金属層は、第１絶縁層２１上に凸部を形成する。第１金属層３１、第２金属層３２、第３金属層３３、及び第４金属層３４は、例えば、厚さ０．０２ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下程度の銅から構成される金属層である。
　スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、第１基板上の第１金属層３１及び第２金属層３２と異なる位置に配置される層であり、本実施の形態では、第１絶縁層２１上に配置される。スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、図４に示されるように、キャップユニット５０の配線基板２０との接合面５０ｂと、第１絶縁層２１との間に配置される。スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、各金属層と同様に、第１絶縁層２１上に凸部を形成する。スペーサ層３０ａ及び３０ｂを構成する材料は特に限定されない。本実施の形態では、スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、金属材料で構成される。スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、例えば、第１金属層３１などと同様の厚さ０．０２ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下程度の銅から構成される金属層である。
　第２絶縁層２２は、第１絶縁層２１上に配置される絶縁層である。第２絶縁層２２は、第１金属層３１、第２金属層３２、第３金属層３３、第４金属層３４、スペーサ層３０ａ及び３０ｂの少なくとも一部を覆い、これらの各層を保護する機能も有する。第２絶縁層２２は、例えば、厚さ０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度のポリイミド、エポキシなどの樹脂などから構成される絶縁層である。
　保護膜２５は、配線基板２０において、サブマウント４５などが接合される位置などに配置される金属膜である。本実施の形態では、保護膜２５は、金属基板２８の第１絶縁層２１の開口部２１ａに対応する領域に配置される。保護膜３５は、第１金属層３１などの金属層が第２絶縁層２２から露出した面に配置される金属膜である。保護膜３５は、第１金属層３１、第２金属層３２、第３金属層３３、及び第４金属層３４の上面の一部などに配置される。保護膜２５及び３５は、金属基板２８及び第１金属層３１などの露出面などを酸化などから保護する防錆膜の役割も有する。保護膜２５及び３５は、例えば、Ｎｉ、Ａｕなどから構成される。
　第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐは、それぞれ、第１金属層３１及び第２金属層３２のうち、半導体発光素子４１と隣り合う部分の上に配置されるパッド状の電極である。図２及び図３Ａに示されるように、第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐには、金属ワイヤＷ２、Ｗ３がそれぞれ接合される。本実施の形態では、第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐは、保護膜３５の一部でもあり、例えば、Ｎｉ、Ａｕなどから構成される。
　［１－１－２．半導体発光素子］
　半導体発光素子４１は、配線基板２０の上面２０ａに配置される発光素子である。半導体発光素子４１は、第１絶縁層２１の開口部２１ａ内に配置される。半導体発光素子４１は、例えば、窒化ガリウム系、砒化ガリウム系などの化合物半導体からなる発光素子である。本実施の形態では、半導体発光素子４１は、金属基板２８の主面に平行な方向に延伸する光導波路を有する半導体レーザ素子である。
　図４に示されるように、半導体発光素子４１は、サブマウント４５上に実装される。半導体発光素子４１は、基板と基板上に積層される半導体積層体とを有する。半導体積層体に光導波路が形成されている。本実施の形態では、半導体発光素子４１の半導体積層体がサブマウント４５に対向して配置される。つまり、半導体発光素子４１は、サブマウント４５にジャンクションダウン実装される。半導体発光素子４１の上面（つまり、図４における半導体発光素子４１の上側の面）及び下面（つまり、図４における半導体発光素子４１の下側の面）には、それぞれ電極（図示せず）が形成されている。半導体発光素子４１の下面は、サブマウント４５の上面と対向する。図５に示されるように半導体発光素子４１のサブマウント４５と対向する下面に形成された電極は、サブマウント４５の上面に形成された第１電極４７と電気的に接続される。より詳しくは、半導体発光素子４１の下面に形成された電極は、ＡｕＳｎ半田などからなる接合部材４２（図４参照）を介してサブマウント４５の上面に形成された第１電極４７と電気的に接続される。半導体発光素子４１の上面に形成された電極は、金属ワイヤＷ１を介してサブマウント４５の上面に形成された第２電極４８と電気的に接続される。サブマウント４５の上面に形成された第１電極４７及び第２電極４８は、それぞれ、第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐと金属ワイヤＷ２及びＷ３を介して電気的に接続される。このような構成により、第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐにそれぞれ接続される第１金属層３１及び第２金属層３２を用いて半導体発光素子４１に電流を供給できる。
　図４に示されるように、半導体発光素子４１は、出射光Ｌ１を出射する発光点４１ｅを有する。本実施の形態では、出射光Ｌ１は、レーザ光である。出射光Ｌ１は、半導体発光素子４１が窒化ガリウム系化合物半導体を含む場合には、例えば波長２７０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有するレーザ光であり、半導体発光素子４１が燐化ガリウムインジウム系化合物半導体又は砒化ガリウム系化合物半導体を含む場合には、例えば波長６００ｎｍ以上１０．４μｍ以下の範囲内にピーク波長を有するレーザ光である。発光点４１ｅは、半導体発光素子４１が有する光導波路の図４の左側に位置する端部である。半導体発光素子４１は、発光点４１ｅが配置される端面である出射面が、サブマウント４５の端面（図４に示されるサブマウント４５の左側の端面）から突出するように配置される。これにより、発光点４１ｅから出射した出射光Ｌ１がサブマウント４５によって遮られることを抑制できる。
　半導体発光素子４１は、例えば、幅が０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度、長さが１ｍｍ以上、９ｍｍ以下程度、厚さが０．０８ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である直方体状の形状を有する。
　［１－１－３．サブマウント］
　サブマウント４５は、配線基板２０と半導体発光素子４１との間に配置される部材である。サブマウント４５は、配線基板２０の上面２０ａに実装される。より詳しくは、図４に示されるように、サブマウント４５は、第１絶縁層２１の開口部２１ａの内部に配置され、接合部材２６及び保護膜２５を介して、金属基板２８に実装される。接合部材２６は、例えば、ＡｕＳｎ半田などからなる。サブマウント４５の上面には、半導体発光素子４１が実装される。本実施の形態では、サブマウント４５は、絶縁材料で構成される直方体状のブロックである絶縁ブロックと、絶縁ブロックの上面に配置される金属膜である第１電極４７及び第２電極４８と、絶縁ブロックの下面に配置される金属膜（図示せず）とを有する。絶縁ブロックは、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンドなどの熱伝導率が高い絶縁材料で構成される。絶縁ブロックは、例えば、幅が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下程度、長さが２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度、厚さが０．２ｍｍ以上、４ｍｍ以下程度である直方体状の形状を有する。第１電極４７及び第２電極４８は、互いに離間して配置され、電気的に絶縁されている。また、第１電極４７及び第２電極４８は、絶縁ブロックの下面に配置される金属膜と電気的に絶縁されている。第１電極４７、第２電極４８及び絶縁ブロックの下面に配置される金属膜は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどからなる金属膜である。
　本実施の形態に係る半導体発光装置１０では、以上のように、半導体発光素子４１が、サブマウント４５を介して金属基板２８に実装される。このような構成を備えることにより、図４の矢印で示されるように半導体発光素子４１で発生する熱を、サブマウント４５を介して、金属基板２８へ効率良く放散できる。金属基板２８の下面は、例えば、図示しないヒートシンクに密着される。これにより、半導体発光素子４１で発生した熱を、金属基板２８からヒートシンクへ効率よく伝導させることができる。また、本実施の形態に係る金属基板２８は、平面板であるため、製造が容易で、コストも低減できる。したがって、簡素化された構成を有し、低コストで製造可能な半導体発光装置１０を実現できる。
　［１－１－４．キャップユニット］
　キャップユニット５０は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図４に示されるように、配線基板２０の上面２０ａに配置され、半導体発光素子４１を覆うカバー部材である。キャップユニット５０は、図４に示されるように配線基板２０と対向する接合面５０ｂを有する。接合面５０ｂは、環状の形状を有し、接合面５０ｂと配線基板２０の上面２０ａとの間が、エポキシ接着剤、シリコン接着剤、ＡｕＳｎ半田などからなる接合部材５５で接合される。これにより、キャップユニット５０と配線基板２０との間をシールすることができる。本実施の形態では、キャップユニット５０は、図２に示されるように、第１絶縁層２１の開口部２１ａと、開口部２１ａに配置される半導体発光素子４１及びサブマウント４５と、第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐと、第１金属層３１及び第２金属層３２の各々の一部とを覆う。キャップユニット５０は、矩形の天板５２ｄ（図４参照）と、天板５２ｄの天板の周縁の四辺にそれぞれ接続される四つの側壁５１、５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃ（図２参照）とを有する。本実施の形態では、四つの側壁５１、５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃのうち、一つの側壁５１は、透光窓であり、図４に示されるように、無機透光板５１ａと、無機透光板５１ａに配置される反射防止膜５１ｂ及び５１ｃを有する。本実施の形態では、側壁５１は、無機透光板５１ａの各主面に配置される反射防止膜５１ｂ及び５１ｃを有する。反射防止膜５１ｂは、無機透光板５１ａの半導体発光素子４１と対向する主面に配置され、反射防止膜５１ｃは、当該主面の裏側の主面に配置される。三つの側壁５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃと、天板５２ｄとは一体的に形成されており、ホルダ５２を構成する。側壁５１は、半導体発光素子４１の発光点４１ｅと対向する位置に配置される。これにより、半導体発光素子４１からの出射光Ｌ１は、透光窓である側壁５１を透過する。
　ホルダ５２は、例えば、ガラスからなる。ホルダ５２は、例えば、直方体状のガラスブロックに、サンドブラスタなどによって凹部を形成し分割することによって製造される。
　透光窓である側壁５１とホルダ５２とは、オプティカルコンタクト又はレーザ溶接で接合され、箱型のキャップユニットが形成される。
　キャップユニット５０が以上の構成を有することにより、半導体発光素子からの出射光Ｌ１をキャップユニット５０の側壁５１から容易に外部に取り出すことができる。
　図４に示される透光窓である側壁５１の厚さＤｇは、０．０１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。また、透光窓である側壁５１と半導体発光素子４１の出射面（つまり、発光点４１ｅを含む端面）との間隔Ｄｇａｐは、ゼロより大きく側壁５１の厚さＤｇ未満である。これにより、半導体発光素子４１の発光点４１ｅからキャップユニット５０の外部までの距離（Ｄｇ＋Ｄｇａｐ）を小さくすることができる。したがって、キャップユニット５０の外表面での出射光Ｌ１のビーム断面積ＳＬ１を低減することができる。例えば、キャップユニット５０の外部に配置されるレンズなどの光学素子に出射光Ｌ１を入射する場合、出射光Ｌ１のビーム断面積ＳＬ１を低減することで、光学素子の寸法を低減でき、光学素子に出射光Ｌ１を容易に結合させることができる。
　側壁５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃの厚さは、透光窓である側壁５１の厚さより大きい。これにより、半導体発光素子４１の発光点４１ｅからキャップユニット５０の外部までの距離（Ｄｇ＋Ｄｇａｐ）を低減しつつ、ホルダ及びキャップユニット５０の構造的な強度を高めることが可能となる。
　［１－１－５．機能素子］
　半導体発光装置１０は、半導体発光素子４１以外の機能素子を備えてもよい。本実施の形態においては、半導体発光装置１０は、機能素子の一例として温度検知素子６０を備える。以下、機能素子の一例である温度検知素子６０について説明する。温度検知素子６０は、配線基板２０上に配置される温度センサである。図４に示されるように、温度検知素子６０は、接合部材６２及び保護膜３５を介して、第３金属層３３及び第４金属層３４と電気的に接続される。保護膜３５は、第３金属層３３及び第４金属層３４上に配置されるパッド電極でもある。温度検知素子６０は、例えばＳｎＡｇＣｕクリーム半田などである接合部材６２により、配線基板２０上の表面に実装される。温度検知素子６０によって配線基板２０の温度を検知できる。配線基板２０の温度を検知することで、配線基板２０にサブマウント４５を介して実装された半導体発光素子４１の温度を推測することができる。したがって、温度検知素子６０によって半導体発光素子４１の温度を推測し、半導体発光素子４１の制御に用いることができる。例えば、半導体発光素子４１の温度が所定の閾値より高いことを温度検知素子６０によって検知した場合に、半導体発光素子４１へ供給する電流を低減すること、又は、停止することができる。温度検知素子６０として、例えば、サーミスタを用いることができる。この場合、温度検知素子６０に所定の電圧を印加し、温度検知素子６０に流れる電流を検出することで、温度検知素子６０の抵抗値を検出する。この抵抗値と温度との相関から配線基板２０の温度を検知できる。温度検知素子６０には、第３金属層３３及び第４金属層３４を介して電圧が印加される。本実施の形態では、温度検知素子６０は、キャップユニット５０の外部に配置される。これにより、キャップユニット５０を小型化することができる。したがって、キャップユニット５０と配線基板２０との間を容易に密封できる。
　［１－１－６．コネクタ］
　コネクタ７０は、第１金属層３１及び第２金属層３２の各々と接続される端子を有する接続部品である。コネクタ７０は、配線基板２０と外部電気回路（図示せず）とを接続する。本実施の形態では、コネクタ７０は、図３Ｂなどに示されるように、第３金属層３３及び第４金属層３４の各々と接続される端子をさらに有するレセプタクルである。第１金属層３１、第２金属層３２、第３金属層３３、及び第４金属層３４の、半導体発光素子４１が配置される場所より遠い側の端部には、保護膜３５で構成されたパッド電極３１ｑ、３２ｑ、３３ｑ、及び３４ｑが形成され、コネクタ７０と接続される。コネクタ７０はＳｎＡｇＣｕクリーム半田などの接合部材（図示せず）により配線基板２０の表面に実装され、パッド電極３１ｑ、３２ｑ、３３ｑ、及び３４ｑと接続される。
　［１－２．作用及び効果］
　次に、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の作用及び効果について、上述した図４及び図５～図６Ｂを用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の半導体発光素子４１、各金属層、及び各スペーサ層と、キャップユニット５０の接合面５０ｂとの位置関係を示す模式的な上面図である。図５には、キャップユニット５０及び第２絶縁層２２が除去された状態の半導体発光装置１０の半導体発光素子４１及びその周辺の構成が示されている。また、図５にはキャップユニット５０の接合面５０ｂの端縁の位置が破線で示されている。図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、比較例及び本実施の形態に係る各配線基板と、キャップユニット５０との間の接合状態を示す模式的な断面図である。図６Ｂは、図５のＶＩ－ＶＩ線の断面における配線基板２０などを示す。図６Ａは、比較例の配線基板及びキャップユニット５０の図６Ｂと同様の位置における断面を示す。図６Ａ及び図６Ｂの各断面図（ａ）は、キャップユニット５０と各配線基板との接合前の断面図を示し、各断面図（ｂ）は、接合後の断面図を示す。
　図５に示されるように、第１パッド電極３１ｐ、第２パッド電極３２ｐ、第１金属層３１、及び第２金属層３２は、半導体発光素子４１の光軸方向（つまり、光導波路の延伸する方向、さらに言い換えると共振方向）に延伸する。第１パッド電極３１ｐと第１金属層３１は、半導体発光素子４１（及び開口部２１ａ）の一方の側方に配置される。第２パッド電極３２ｐと第２金属層３２は、半導体発光素子４１の他方（一方と反対側の方向）の側方に配置される。
　第１金属層３１及び第２金属層３２は、キャップユニット５０の内部から半導体発光素子４１の後方に向かって（つまり、出射光Ｌ１の伝搬の向きと逆向きに）キャップユニット５０の外部にまで延伸する。このためキャップユニット５０の配線基板２０と接合される接合面５０ｂは、配線基板２０の上面視において第１金属層３１及び第２金属層３２と交差する。なお、第１金属層３１のうち第１パッド電極３１ｐ及びパッド電極３１ｑが設けられていない部分は、第２絶縁層２２で覆われる。第２金属層３２のうち第２パッド電極３２ｐ及びパッド電極３２ｑが設けられていない部分は、第２絶縁層２２で覆われる。
　また、図４及び図５に示されるように、また、スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、接合面５０ｂと、第１絶縁層２１との間に配置される。スペーサ層３０ａは、半導体発光素子４１の発光点４１ｅを含む出射面４１Ｆと反対側の後端面４１Ｒの側方において、第１金属層３１の他方（第２金属層３２から近い側）の側方から、第２金属層３２の一方（第１金属層３１から近い側）の側方に、延伸するように配置される。スペーサ層３０ｂは、５つの部分からなる。スペーサ層３０ｂの第１の部分は、後端面４１Ｒの側方において、第１金属層３１の一方（第２金属層３２から遠い側）の側方から、横方向（配線基板２０の主面の面内で、光軸方向と垂直な方向）に延伸するように配置される。スペーサ層３０ｂの第２の部分は、第１の部分と接続され、かつ、第１パッド電極３１ｐと第１金属層３１の一方（第２金属層３２から遠い側）の側方において、光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層３０ｂの第３の部分は、第２の部分と接続され、かつ、出射面４１Ｆの側方において、横方向に延伸するように配置される。スペーサ層３０ｂの第４の部分は、第３の部分と接続されるとともに、第２パッド電極３２ｐと第２金属層３２の他方（第１金属層３１から遠い側）の側方において、光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層３０ｂの第５の部分は、第４の部分と接続され、かつ、後端面４１Ｒの側方において、第２金属層３２の他方（第１金属層３１から遠い側）の側方から、横方向に延伸するように配置される。
　この構成による効果について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａに示される比較例の配線基板は、本実施の形態に係る配線基板２０からスペーサ層３０ａ及び３０ｂを除去した配線基板である。
　比較例及び本実施の形態に係る第１金属層３１及び第２金属層３２は、半導体発光素子４１に大電流を供給できるように大きい断面積を有する。このため、第１金属層３１及び第２金属層３２の厚さは０．０２ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下程度である。このような各金属層上の第２絶縁層２２は、液体状の絶縁材料を第１金属層３１及び第２金属層３２の上に塗布し硬化させることで形成され、厚さは、０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下程度である。このため、第２絶縁層２２の上面の形状は、図６Ａの断面図（ａ）に示されるように、第１絶縁層２１及び各金属層の上面に沿った凹凸形状となる。つまり、配線基板の上面において、第１金属層３１と第２金属層３２との間の領域には、第１金属層３１及び第２金属層３２の厚さと同程度の深さの凹部が形成される。
　図６Ａに示されるようなスペーサを配置しない比較例の配線基板を用いる場合、配線基板の上面の凹部とキャップユニット５０との間に間隔の大きな間隙が形成される。そこで配線基板とキャップユニットとの間を接合部材で充填させるため、接合部材を配線基板上に所定の厚みで塗布し、キャップユニットで接合部材を押し潰して間隙を充填させる方法が考えられる。この場合、大量の接合部材を用いて配線基板表面の凹凸の高さよりも十分に厚い接合部材層を接合面５０ｂの位置に沿って予め形成する。したがって、接合部材層を押し潰す際、不要な接合部材は、配線基板とキャップユニットとの接合面との間からはみ出して、配線基板上を開口部２１ａ及びコネクタ７０に向かって拡がり得る。このため、キャップユニットの内側及び外側に配置されている機能部品の機能を変化させてしまう。特に接合部材が貫通穴２８ａ、２８ｂ、及び、位置決め穴２９ａ、２９ｂ側へ拡がった場合は穴形状が変化する場合がある。また接合部材が、発光点４１ｅに対向する接合面から半導体発光素子４１に向かって拡がった場合は、出射光Ｌ１の特性が大幅に変化する可能性がある。はみ出した接合部材の影響を小さくするため、接合面と機能部品との距離を広くする場合は、半導体発光装置の小型化が難しくなる。また、配線基板２０とキャップユニット５０とを少量の接合部材で接着させようとした場合、図６Ａの断面図（ｂ）に示されるように、配線基板の上面とキャップユニット５０の接合面５０ｂとの間に、接合部材５５が存在しない隙間５５ｖが形成される。したがって、比較例の配線基板を用いる場合には、配線基板の上面とキャップユニット５０の接合面５０ｂとの間を密封することができない。
　一方、本実施の形態に係る配線基板２０では、図６Ｂの断面図（ａ）に示されるように、接合面５０ｂと、第１絶縁層２１との間であって、第１金属層３１及び第２金属層３２と異なる位置にスペーサ層３０ａ及び３０ｂが配置される。このようなスペーサ層３０ａ及び３０ｂが第１金属層３１と第２金属層３２との間などに配置されるため、配線基板２０の上面２０ａの第１金属層３１と第２金属層３２との間に形成される凹部の金属基板２８の主面に平行な方向の寸法及び深さを低減できる。したがって、図６Ｂの断面図（ｂ）に示されるように、配線基板２０の上面２０ａの凹部を少量の接合部材５５で埋めることができる。このため、配線基板２０の上面２０ａと、キャップユニット５０の接合面５０ｂとの間を少量の接合部材で密封することができる。よって、キャップユニット５０内に異物などが進入することを抑制するとともに、接合部材が接合面周辺の機能部品に影響を及ぼすことを抑制できる。つまり、信頼性の高い半導体発光装置１０を実現できる。また、断面積の大きい第１金属層３１及び第２金属層３２を用いているため、半導体発光装置１０に大電流を印加し高光出力化を実現できる。
　また、本実施の形態では、図５に示されるように、スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、接合面５０ｂのうち、第１金属層３１と対向する部分と、第２金属層３２と対向する部分との間の部分に沿って配置される。これにより、接合面５０ｂと配線基板２０との間に、各金属層、又は、各スペーサ層のいずれかが配置される部分を増大させることができる。したがって、接合面５０ｂと配線基板２０との間に隙間が形成されることを低減できる。また、スペーサ層３０ａは、配線基板２０の上面視において直線状の形状を有し、接合面５０ｂのうち、第１金属層３１上の部分と、第２金属層３２上の部分との間の直線状の部分に沿って配置される。スペーサ層３０ｂは、配線基板２０の上面視においてＣ字状の形状を有し、接合面５０ｂのうち、第１金属層３１上の部分と、第２金属層３２上の部分との間のＣ字状の部分に沿って配置される。これにより、接合面５０ｂと金属基板２８との間の空間のうち、第１金属層３１及び第２金属層３２が配置されない部分の多くをスペーサ層３０ａ及び３０ｂによって埋めることができる。したがって、接合面５０ｂと配線基板２０との間に隙間が形成されることをより一層低減できる。
　本実施の形態では、スペーサ層３０ａ及び３０ｂの厚さは、第１金属層３１及び第２金属層３２の厚さと等しい。また、第１金属層３１、第２金属層３２、スペーサ層３０ａ及び３０ｂは、同一の厚さの第２絶縁層２２で覆われている。これにより、配線基板２０の上面２０ａをより一層平坦にすることができるため、接合面５０ｂと配線基板２０との間に隙間が形成されることをより一層低減できる。また、第２絶縁層２２で、各金属層と各スペーサ層とを覆うことにより、外部からの物体の接触により各金属層が断線することを低減できる。
　また、スペーサ層３０ａ及び３０ｂの各々と、第１金属層３１との間の距離（つまり隙間）は、第１金属層３１の幅（つまり、第１金属層３１の延伸方向及び厚さ方向に垂直な方向の寸法）よりも小さい。また、スペーサ層３０ａ及び３０ｂの各々と、第２金属層３２との間の距離は、第２金属層３２の幅よりも小さい。これにより、配線基板２０の上面２０ａに形成される凹部の寸法をより一層低減できる。さらに、第１金属層３１及び第２金属層３２の各々と、スペーサ層３０ａとの間の距離を、スペーサ層３０ａの幅よりも小さくしてもよい。さらに、第１金属層３１及び第２金属層３２の各々と、スペーサ層３０ｂとの間の距離を、スペーサ層３０ｂの幅よりも小さくしても良い。これにより、配線基板２０の上面２０ａに形成される凹部の寸法をより一層低減できる。したがって、接合面５０ｂと配線基板２０との間に隙間が形成されることをより一層低減できる。なお、スペーサ層３０ａ及び３０ｂの各々と、第１金属層３１との間の距離は、第１金属層３１の厚さより大きくてもよい。また、スペーサ層３０ａ及び３０ｂの各々と、第２金属層３２との間の距離は、第２金属層３２の厚さより大きくてもよい。これにより、スペーサ層３０ａ及び３０ｂが、金属である場合に、第１金属層３１と第２金属層とが短絡することを抑制できる。
　続いて、図７～図９を用いて、各金属層の設計例について説明する。図７は、本実施の形態に係る第１金属層３１の各寸法を説明する模式図である。図８は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の印加電流と、動作電圧及び光出力との関係を示すグラフである。図９は、金属層の設計例を示す表である。
　図７には、各金属層の一例として第１金属層３１の模式図が示されている。図７に示されるように、金属層の延伸方向に垂直な断面の幅をＷ、厚さをＴとし、延伸方向の長さをＬとする。なお、図７には、第１金属層３１が配置される第１絶縁層２１も併せて示されている。なお、第１金属層３１以外の他の金属層の寸法についても、第１金属層３１と同様に定義される。
　金属層で構成された電気配線は、わずかであるが（電気）抵抗を有する。しかしながら、光出力の大きい半導体発光素子４１に電力を供給する場合、供給電流量が大きいため、電気配線のわずかな抵抗も無視できない。光出力が１ワット以上、１００ワット以下程度の高光出力の半導体発光素子４１には、例えば、１アンペア以上、５０アンペア以下程度の電流、及び、２ボルト以上、６ボルト以下程度の電圧が印加される。例えば、印加電流２アンペア、動作電圧２ボルトの半導体発光素子４１を用いた場合、配線抵抗が０．１Ωであっても、電気配線における電圧降下が０．２Ｖとなる。つまり、動作電圧が０．２Ｖ上昇する。このため、配線抵抗は、半導体発光装置１０の動作電圧の上昇要因としては無視できない。
　図８に示されるように、印加電流Ｉｆに対して、電気配線の抵抗が低い場合には、動作電圧がＶａであるのに対して（図８の細い実線参照）、電気配線の抵抗が高い場合には、動作電圧は、Ｖａより高いＶｂとなる（図８の破線参照）。電気配線の抵抗が高い場合には、抵抗が低い場合より、電気配線における発熱量が増大する。この発熱量の増大に起因する半導体発光素子４１の光出力低下は、ヒートシンクなどによる排熱によって防ぐことができるかもしれない。しかしながら、半導体発光装置１０の投入電力－光変換効率であるＷａｌｌ－Ｐｌｕｇ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙは、電気配線の抵抗が低い場合の値Ｐｏ／（Ｖａ・Ｉｆ）に対して、電気配線の抵抗が高い場合にはＰｏ／（Ｖｂ・Ｉｆ）と低下する。特に、半導体発光装置１０を複数個用いる光源装置などでは、この変換効率の低下が電力消費量に与える影響が顕著になる。
　このような金属層で構成された電気配線の抵抗を低減する方法を以下で具体的に説明する。
　従来技術においては、セラミックと金属層とを一体焼結することで、電気配線を形成するため、一体焼結に適した材料であるタングステンを主成分とした導電ペーストを用いて金属層を形成している。しかしながら、タングステンの体積抵抗率はおよそ５．７×１０－８Ω・ｍと比較的大きく、配線抵抗の増加の要因となりやすい。
　本実施の形態において金属層は、体積抵抗率がおよそ１．８×１０－８Ω・ｍと比較的小さい銅、又は、銅を主成分とする材料で構成される。
　また、従来技術では、セラミックの内部に金属層を形成するため、金属層とセラミックとの密着性を高くする必要がある。したがって、金属層の厚さＴを例えば５０μｍより小さくする必要がある。また、金属層の厚さＴを例えば２０μｍより小さくしてもよい。これにより、セラミック層の表面に凹凸が発生することを低減できる。このような場合、配線抵抗を小さくするための金属層の設計条件に制限が加わる。例えば、金属層の材料としてタングステンを用いる場合には、図９に示されるように、設計例１では、金属層の厚さＴ及び幅Ｗが小さいため、配線抵抗が大きくなる。このため、配線抵抗に起因して、動作電圧が０．２２８Ｖ上昇する。このため、印加電流量が大きい場合には、設計例２のように厚さＴ及び幅Ｗを大きくする必要がある。
　本実施の形態においては、図９の設計例４に示されるように、金属層の寸法を従来技術の設計例２と同程度とし、材料を設計例２のタングステンから銅に変更する。これにより、設計例２と比べて、配線抵抗をおよそ１／３に低減させることができる。したがって、配線抵抗による電圧上昇分を動作電圧の１％以下にすることができる。
　なお、金属層の材料として銅を用いることで、設計例３に示されるように、設計例１と同様の厚さＴ及び幅Ｗであっても、設計例１の場合と比べて、配線抵抗をおよそ１／３に低減させることができる。
　また、図９の設計例５及び設計例６に示されるように印加電流がより大きい場合、例えば、厚さＴ及び幅Ｗの少なくとも一方を大きくすることで、配線抵抗による動作電圧の上昇を抑制することができる。
　図９の設計例４～設計例６に示されるように、第１金属層３１及び第２金属層３２を構成する金属層の厚さＴを０．０５ｍｍ以上としてもよい。これにより、第１金属層３１及び第２金属層３２における抵抗を小さくすることができる。このため、配線基板２０の上面２０ａには、高さ０．０５ｍｍ以上の凸部が形成される。また、第２絶縁層２２としてレジストなどの樹脂などを用いて、各金属層及び第１絶縁層２１を覆う場合においても、第２絶縁層２２は、厚さが０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下程度であるため、配線基板２０の上面２０ａを平坦にすることは難しい。また、各金属層の幅は１ｍｍ以上としてもよい。これにより、各金属層の配線抵抗を低減できる。また配線抵抗を低減するため、各金属層の長さを可能な限り短くする必要がある。このため、第１金属層３１及び第２金属層３２は、それぞれ第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐとコネクタ７０との間を、最短距離で、例えば、直線状に接続する。このため、第１金属層３１と第２金属層３２の間隔は、例えば１ｍｍ以上となる。この場合、接合部材５５で、キャップユニット５０と配線基板２０とを接合しても、キャップユニット５０と配線基板２０と間に、例えば、厚さ方向に０．０１ｍｍ程度以上、幅方向に０．１ｍｍ程度以上の空間を有する隙間が生じてしまう。このため、キャップユニット５０と配線基板２０との間を密封できない。
　本実施の形態においては、スペーサ層３０ａ及び３０ｂにより、各金属層及び各スペーサ層の間に生じる凹部の幅を、例えば０．３ｍｍ以下と狭くすることができる。これにより、キャップユニット５０と配線基板２０との間を接合部材５５で充填することができる。したがって、キャップユニット５０と配線基板２０との間を密封することができる。
　また、本実施の形態の配線基板２０では、基板内に配線を設ける必要がないため、簡素化された構成を有する。
　なお、本実施の形態では、各スペーサ層を構成する材料として、各金属層と同じ材料を用いたが、各スペーサ層を構成し得る材料は、これに限定されない。例えば、図１０Ｂに示される工程において、各スペーサ層を形成せずに、各金属層だけを形成した後に、例えば、各金属層と同程度の厚さを有するポリイミド膜などの樹脂膜を形成し、スペーサ層として用いてもよい。これにより、各金属層が他の金属層とスペーサ層を介して短絡することを抑制できる。
　［１－３．製造方法］
　次に、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の製造方法について説明する。最初に、配線基板２０の製造方法について、図１０Ａ～図１０Ｇを用いて説明する。図１０Ａ～図１０Ｇは、それぞれ、本実施の形態に係る配線基板２０の製造方法の各工程を説明する模式的な断面図である。
　まず、図１０Ａに示されるように、金属基板２８として、例えば、厚さ２ｍｍの無酸素銅の平面板を準備する。続いて、金属基板２８上に、第１絶縁層２１を形成する素材として例えば、エポキシガラスのプリプレグからなる絶縁性基板２１Ｍを配置する。次に、各金属層及び各スペーサ層を形成する素材として、例えば、厚さ０．０８ｍｍの銅箔からなる金属箔３０Ｍを絶縁性基板２１Ｍ上に配置する。続いて、金属基板２８と、絶縁性基板２１Ｍと、金属箔３０Ｍとを重ねて、加圧加熱することで、図１０Ａに示されるような一体基板を形成する。
　続いて、図１０Ｂに示されるように、金属箔３０Ｍをエッチングによりパターニングし、第１金属層３１、第２金属層３２、スペーサ層３０ａ及び３０ｂを形成する。なお、図１０Ｂに示される断面においては、第１金属層３１及び第２金属層３２は示されず、第３金属層３３及び第４金属層３４が示されている。このように、この工程において、金属箔３０Ｍから第３金属層３３及び第４金属層３４が形成されてもよい。
　続いて、図１０Ｃに示されるように、絶縁性基板２１Ｍ、各金属層、及び各スペーサ層の上に、レジスト２２Ｍを形成する。
　続いて、図１０Ｄに示されるように、写真法によりレジスト２２Ｍをパターニングすることで第２絶縁層２２を形成する。第２絶縁層２２には、第１絶縁層２１の開口部２１ａ、及び各パッド電極を形成するための開口部２２ａ～２２ｄが形成されている。
　続いて、図１０Ｅに示されるように、レーザトリミングを用いて、絶縁性基板２１Ｍのうち、開口部２２ａから露出している部分を除去することで、開口部２１ａを有する第１絶縁層２１を形成する。
　続いて、図１０Ｆに示されるように、無電解メッキ法を用いて、開口部２１ａ及び、開口部２２ｂ～２２ｄから露出する各金属面に、例えばＡｕなどの保護膜２５を形成する。
　続いて、図１０Ｇに示されるように、カッターＣＴなどを用いて、第１絶縁層２１などが形成された金属基板２８を個片化することで配線基板２０を形成する。なお、このとき、カッターＣＴの刃形状を調整することにより、配線基板２０に任意の形状の斜めカット面２８ｃを形成することができる。例えば、テーパー刃の回転ブレードを用いることで、斜めカット面２８ｃを容易に形成できる。
　次に、キャップユニット５０の製造方法について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係るキャップユニット５０の製造方法を説明する模式的な斜視図である。図１１に示されるように、キャップユニット５０は、透光窓である側壁５１と、ホルダ５２から構成される。側壁５１は、例えば、厚さＤｇが０．０１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度の薄い矩形のガラス基板からなる無機透光板５１ａの両面にＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２などの誘電体多層膜からなる反射防止膜５１ｂ及び５１ｃが形成された透光窓である。ホルダ５２は、透明な矩形の天板５２ｄの周縁の三辺に、３つの側壁５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃが接続された、一つの側壁を欠いた箱状の形状を有する部品である。ホルダ５２は、例えば、直方体状のガラスブロックに、サンドブラスタなどによって凹部を形成し、分割することによって製造される。
　側壁５１と、ホルダ５２とは、オプティカルコンタクト又はレーザ溶接で接合され、箱型のキャップユニット５０が形成される。
　ホルダ５２の各側壁の厚さＤｓは、例えば０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度であり、側壁５１より厚い。このため、側壁５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃより薄い側壁５１を用いても、比較的厚い側壁５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃを有する構造的に強いホルダ５２で、側壁５１を保持するため、側壁５１が破損するのを抑制することができる。また、側壁５１とホルダ５２を同一の材料で構成することにより温度による膨張収縮で破損するのを抑制することができる。
　次に、本実施の形態に係るキャップユニット５０の配線基板２０への取付方法について図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａは、本実施の形態に係るキャップユニット５０の配線基板２０への取付方法を説明する模式的な断面図である。前述の製造方法で製造された配線基板２０には、キャップユニット５０を取り付ける前に、半導体発光素子４１とサブマウント４５が実装され、図示しない金属ワイヤが予め取り付けられている。図１２Ａには、半導体発光素子４１の光軸を通り、配線基板２０に垂直な断面が示されている。図１２Ｂは、本実施の形態に係る半導体発光装置１０を用いた光源装置の模式的な断面図である。
　本実施の形態では、キャップユニット５０の天板５２ｄが透明であるため、図１２Ａに示されるように、透光窓である側壁５１と半導体発光素子４１の出射面とを接触させることなく、キャップユニット５０の位置を高精度で調整することができる。例えば、図１２Ａに示されるように、画像観測システム９１を用いて、キャップユニット５０の上方からキャップユニット５０及び半導体発光素子４１の拡大された画像を観測しながら、キャップユニット５０の位置調整を行ってもよい。これにより側壁５１と、半導体発光素子４１の出射面との距離が側壁５１の厚さ未満となるように、キャップユニット５０の位置を調整することが可能となる。
　さらに、薄い側壁５１を用いることで、半導体発光素子４１とキャップユニット５０の外部との距離を低減できる。
　さらに、配線基板２０は、スペーサを含み、スペーサ上で配線基板２０とキャップユニット５０の側壁５１を接合する。これにより配線基板２０と側壁５１との間の接合部材の少量とすることができるため、余剰な接合部材が、近接する半導体発光素子４１の近傍に達し、出射光Ｌ１の特性を変化させるのを抑制することができる。
　半導体発光素子４１とキャップユニット５０の外部との距離を低減することで、例えば、図１２Ｂに示されるように、半導体発光装置１０と、ファスト軸コリメートレンズであるレンズ光学素子９２とを備える光源装置において、半導体発光素子４１の出射面とレンズ光学素子９２との距離ＤＬを小さくすることができる。これにより、半導体発光装置１０から出射されるレーザ光（出射光Ｌ１）のファスト軸方向のビーム幅を低減することができる。
　このとき、側壁５１の厚さＤｇと、側壁５１から出射面までの間隔Ｄｇａｐとを加算した距離は短い方が良い。側壁５１の厚さＤｇよりも間隔Ｄｇａｐを小さくすることで、側壁５１の強度を保持しつつ、レンズ光学素子９２を半導体発光素子４１の出射面に近づけることができる。
　上記の構成により本実施の形態の半導体発光装置１０は、小さい配線抵抗で半導体発光素子４１に大電流を印加して光出力の大きい出射光Ｌ１を出射させることができる。そして配線基板２０上の半導体発光素子４１をキャップユニット５０で密封するため、半導体発光素子４１の信頼性を向上させることができる。また、半導体発光素子４１の発光点４１ｅと、キャップユニット５０の外部との距離が低減される。このため半導体発光装置１０の外部に配置され、発光点４１ｅと光学的に結合されるレンズ光学素子などの外部光学素子を、より自由に設計することができる。さらに、図４に示すように配線基板の金属基板２８の上面２０ａ側の端部には斜めカット面２８ｃが形成されている。これにより半導体発光装置外部で出射光Ｌ１の一部が蹴られるのを抑制するとともに、外部光学素子をより自由に配置することができる。また、半導体発光素子４１で発生したジュール熱は金属基板２８で拡がり、放熱面２０ｂから外部のヒートシンクに放熱される。このとき、半導体発光素子４１は第１絶縁層２１及び第２絶縁層２２を介さずに金属基板２８上に実装されるため、ジュール熱は効率良く金属基板２８に伝熱される。さらに金属基板２８は、端部の斜めカット面２８ｃにより上面の面積より下面の面積の方が大きい。このため発生したジュール熱は、図４に示される熱流ＴＰ１やＴＰ５のように、サブマウント４５から金属基板２８に伝熱された後、金属基板２８の上面に対して平行な方向に拡がり、効率良く外部に放熱される。したがって、半導体発光素子４１からより光出力が高い出射光Ｌ１を出射させることができる。
　［変形例１］
　次に、本実施の形態の変形例１に係る半導体発光装置について説明する。本変形例に係る半導体発光装置は、スペーサ層の構成において、実施の形態１に係る半導体発光装置１０と相違し、その他の構成において一致する。以下、本変形例に係る半導体発光装置について、実施の形態１に係る半導体発光装置１０との相違点を中心に図１３Ａを用いて説明する。
　図１３Ａは、本変形例に係る半導体発光装置１１０のスペーサ層１３０ａ及び１３０ｂの構成を示す模式的な上面図である。図１３Ａには、キャップユニット５０及び第２絶縁層２２が除去された状態の半導体発光装置１１０の半導体発光素子４１及びその周辺の構成が示されている。図１３Ａに示されるように、本変形例に係るスペーサ層１３０ａ及び１３０ｂは、第２金属層３２と同一の材料で構成され、第２金属層３２と電気的に接続される。より詳しくは、スペーサ層１３０ａ及び１３０ｂ、並びに、第２金属層３２は、同一の厚さを有し、各スペーサ層及び第２金属層３２の上面は平坦につながっている。言い換えると、各スペーサ層及び第２金属層３２の上面は、面一で接続されている。第２金属層３２と、各スペーサ層との境界は、適宜設定されればよい。本実施の形態では、第２金属層３２を光軸方向に延伸する長方形状の部分と定める。スペーサ層１３０ａは、半導体発光素子４１の発光点４１ｅを含む出射面４１Ｆと反対側の後端面４１Ｒの側方において、第２金属層３２の一方（第１金属層３１から近い側）の端縁から、第１金属層３１の他方（第２金属層３２から近い側）の側方に、延伸するように配置される。言い換えると、スペーサ層１３０ａは、第２金属層３２から、一方（第１金属層３１に近づく方向）に突出する部分である。スペーサ層１３０ｂは、５つの部分からなる。スペーサ層１３０ｂの第１の部分は、後端面４１Ｒの側方において、第１金属層３１の一方（第２金属層３２から遠い側）の側方から、横方向（配線基板２０の主面の面内で、光軸方向と垂直な方向）に延伸するように配置される。スペーサ層１３０ｂの第２の部分は、第１の部分と接続され、かつ、第１パッド電極３１ｐと第１金属層３１の一方（第２金属層３２から遠い側）の側方において、光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層１３０ｂの第３の部分は、第２の部分と接続され、かつ、出射面４１Ｆの側方において、横方向に延伸するように配置される。スペーサ層１３０ｂの第４の部分は、第３の部分と接続されるとともに、第２パッド電極３２ｐと第２金属層３２の他方（第１金属層３１から遠い側）の側方において、光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層１３０ｂの第５の部分は、第４の部分と接続され、かつ、後端面４１Ｒの側方において、第２金属層３２の他方（第１金属層３１から遠い側）の端縁から、横方向に延伸するように配置される。このようなスペーサ層１３０ａ及び１３０ｂは、実施の形態１に係る各スペーサ層と同様に、各金属層の形成工程において、第２金属層３２と同時に形成することができる。なお、本変形例のように各スペーサ層が第２金属層３２と接する場合においても、各スペーサ層は、第２金属層３２と異なる位置に配置される。
　本変形例に係るスペーサ層１３０ａ及び１３０ｂによれば、第２金属層３２と、各スペーサ層との間隔がゼロとなるため、配線基板の上面のうち、第２金属層３２と、各スペーサ層との間に対応する位置に凹部が形成されない。したがって、キャップユニット５０の接合面５０ｂと、配線基板の上面との間に隙間ができることを低減できる。つまり、キャップユニット５０の接合面５０ｂと、配線基板の上面とをより確実に密封することができる。
　なお、本変形例では、各スペーサ層は、第２金属層３２と接続されたが、各スペーサ層は、第１金属層３１と接続されてもよい。この場合、スペーサ層１３０ａ及び１３０ｂは、第１金属層３１と同一の材料で構成されてもよい。つまり、スペーサ層１３０ａ及び１３０ｂは、第１金属層３１又は第２金属層３２と同一の材料で構成され、第１金属層３１又は第２金属層３２と電気的に接続されてもよい。
　［変形例２］
　次に、本実施の形態の変形例２に係る半導体発光装置について説明する。本変形例に係る半導体発光装置は、スペーサ層の構成において、実施の形態１に係る半導体発光装置１０と相違し、その他の構成において一致する。以下、本変形例に係る半導体発光装置について、実施の形態１に係る半導体発光装置１０との相違点を中心に図１３Ｂを用いて説明する。
　図１３Ｂは、本変形例に係る半導体発光装置１１０ａのスペーサ層３０ａ、３０ｂ、及び３０ｃの構成を示す模式的な上面図である。図１３Ｂには、キャップユニット５０及び第２絶縁層２２が除去された状態の半導体発光装置１１０ａの半導体発光素子４１及びその周辺の構成が示されている。図１３Ｂに示されるように、本変形例に係る半導体発光装置１１０ａは、実施の形態１と同様のスペーサ層３０ａ及び３０ｂに加えて、四つのスペーサ層３０ｃを備える。スペーサ層３０ｃは、各金属層と、スペーサ層３０ａ及び３０ｂとの間に配置される絶縁膜である。スペーサ層３０ｃを構成する材料として、例えば樹脂、低融点ガラスなどの無機材料を用いることができる。なお、スペーサ層３０ａ及び３０ｂが絶縁材料で構成される場合には、スペーサ層３０ｃは、金属材料で構成されてもよい。
　本変形例に係る配線基板では、各金属層と、スペーサ層３０ａ及び３０ｂとの間の隙間を、スペーサ層３０ｃで埋めることができるため、実施の形態１に係る配線基板２０より、配線基板の上面に形成される凹部の寸法を縮小できる。したがって、キャップユニット５０の接合面５０ｂと、配線基板の上面との間に隙間ができることを低減できる。つまり、キャップユニット５０の接合面５０ｂと、配線基板の上面とをより確実に密封することができる。
　また、スペーサ層３０ｃの厚さは、各金属層及びスペーサ層３０ａ及び３０ｂと同一であってもよい。これにより、配線基板の上面に形成される凹部の寸法をより一層縮小できる。
　［変形例３］
　次に、本実施の形態の変形例３に係る半導体発光装置について説明する。本変形例に係る半導体発光装置は、温度検知素子６０と半導体発光素子４１との間に配置される遮蔽部材を備える点において、実施の形態１に係る半導体発光装置１０と相違し、その他の点において一致する。以下、本変形例に係る半導体発光装置について、実施の形態１に係る半導体発光装置１０との相違点を中心に図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。
　図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ、本変形例に係る半導体発光装置１１０ｂの半導体発光素子４１、温度検知素子６０及び遮蔽部材６０ｓの位置関係を示す模式的な上面図及び断面図である。図１４Ｂは図１４Ａの半導体発光素子４１の光軸ＬＡ１における断面図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示されるように、本変形例に係る半導体発光装置１１０ｂは、温度検知素子６０と半導体発光素子４１との間に配置される遮蔽部材６０ｓを備える。
　図１４Ｂに示されるように、半導体発光素子４１は、発光点４１ｅが配置される出射面と反対側の端面である後端面４１Ｒからも出射光Ｌ１Ｂを出射する。この出射光Ｌ１Ｂの強度は、出射光Ｌ１より大幅に小さい。しかしながら、半導体発光素子４１が、高光出力の素子である場合には、出射光Ｌ１Ｂの強度も比較的大きくなる。このため、この出射光Ｌ１Ｂが温度検知素子６０に照射されると、温度検知素子６０の温度が上昇するため、配線基板２０の温度を正確に検知できなくなる。本変形例では、温度検知素子６０と半導体発光素子４１の後端面４１Ｒとの間に遮蔽部材６０ｓが配置される。言い換えると、半導体発光素子４１と遮蔽部材６０ｓと温度検知素子６０は、光軸ＬＡ１上にこの順に配置されている。これにより、出射光Ｌ１Ｂを遮蔽部材６０ｓによって遮蔽することができる。また、遮蔽部材６０ｓは、出射光Ｌ１Ｂを遮蔽できれば特に限定されないが、例えば、温度検知素子６０と同じ素子であってもよい。遮蔽部材６０ｓとしてこのような素子を用いる場合には、素子に配線は接続されない。このような温度検知素子６０と同じ寸法の素子を温度検知素子６０と半導体発光素子４１との間に配置することで、出射光Ｌ１Ｂが温度検知素子６０に照射されることを確実に低減できる。また、遮蔽部材６０ｓの寸法は、温度検知素子６０より大きくてもよい。これにより、出射光Ｌ１Ｂが温度検知素子６０に入射することをより一層確実に低減できる。なお、遮蔽部材６０ｓは、キャップユニット５０の外部に配置されてもよいし、内部に配置されてもよい。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る半導体発光装置について説明する。本実施の形態に係る半導体発光装置は、主に、第１金属層及び第２金属層の構成において実施の形態１に係る半導体発光装置１０と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体発光装置について、実施の形態１に係る半導体発光装置１０との相違点を中心に説明する。
　［２－１．全体構成］
　まず、本実施の形態に係る半導体発光装置の全体構成について図１５～図１７を用いて説明する。図１５及び図１６は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体発光装置２１０の全体構成を示す模式的な斜視図及び分解斜視図である。図１７は、本実施の形態に係る半導体発光装置２１０の全体構成を示す模式的な断面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿った断面であって、配線基板２２０の上面２２０ａに垂直な断面を示す。
　図１５～図１７に示されるように、本実施の形態に係る半導体発光装置２１０は、配線基板２２０と、キャップユニット５０と、コネクタ２７０とを備える。また、図１６及び図１７に示されるように、半導体発光装置２１０は、半導体発光素子４１と、サブマウント４５と、温度検知素子６０とをさらに備える。また、図１７に示されるように、半導体発光装置２１０は、接合部材２２６、４２及び６２と、接合層２５５とをさらに備える。以下、半導体発光装置２１０の各構成要素について説明する。
　本実施の形態に係る配線基板２２０は、図１７に示されるように、金属基板２２８と、第１絶縁層２２１と、第２絶縁層２２２と、第３金属層２３３と、第４金属層２３４と、保護膜２２５とを有する。また、配線基板２０は、図１６に示されるように、第１金属層２３１と、第２金属層２３２と、スペーサ層２３０ａ、２３０ｂ、及び２３０ｃと、第１パッド電極２３１ｐと、第２パッド電極２３２ｐと、第１取り出し電極２３７と、第２取り出し電極２３８とをさらに有する。
　本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、配線基板２２０には、貫通穴２２８ａ及び２２８ｂと、位置決め穴２２９ａ及び２２９ｂとが形成されている。本実施の形態に係る貫通穴２２８ａ及び２２８ｂ、並びに、位置決め穴２２９ａ及び２２９ｂは、実施の形態１に係る貫通穴２８ａ及び２８ｂ、並びに、位置決め穴２９ａ及び２９ｂと、配線基板２２０における配置が異なる。本実施の形態では、位置決め穴２２９ａ及び２２９ｂは、配線基板２２０の後方の端部付近に配置される。ここで、配線基板２２０の後方の端部とは、配線基板２２０の出射光Ｌ１の伝搬方向の二つの端部のうち、発光点４１ｅから遠い側の端部である。以下、半導体発光素子４１に対して、出射光Ｌ１が伝搬する側を前方、前方の反対方向を後方とも言う。貫通穴２２８ａ及び２２８ｂは、配線基板２２０の出射光Ｌ１の伝搬方向における中央付近に配置される。
　金属基板２２８は、設けられた穴の個数、及び、配置において、実施の形態１に係る金属基板２８と相違し、その端の点において一致する。
　第１絶縁層２２１は、実施の形態１に係る第１絶縁層２１と同様の構成を有する絶縁層であり、開口部２２１ａが形成される。
　第１金属層２３１、第２金属層２３２、第３金属層２３３、及び第４金属層２３４は、第１絶縁層２２１上において互いに離間して配置される金属層である。本実施の形態では、第１金属層２３１は、図１６に示されるように、第１パッド電極２３１ｐから出射光Ｌ１の伝搬方向に垂直で、金属基板２２８の主面に平行な方向に延伸し、第１取り出し電極２３７に接続される。具体的には、第１金属層２３１は、第１パッド電極２３１ｐと第１絶縁層２２１との間から、第１取り出し電極２３７と第１絶縁層２２１との間まで延伸する。第２金属層２３２は、図１６に示されるように、第２パッド電極２３２ｐから出射光Ｌ１の伝搬方向に垂直で、金属基板２２８の主面に平行な方向に延伸し、第２取り出し電極２３８に接続される。具体的には、第２金属層２３２は、第２パッド電極２３２ｐと第１絶縁層２２１との間から、第２取り出し電極２３８と第１絶縁層２２１との間まで延伸する。第２金属層２３２は、第１金属層２３１の延伸する方向と反対方向に延伸する。このように、本実施の形態では、第１金属層２３１及び第２金属層２３２は、コネクタ２７０に接続されない。半導体発光素子４１には、コネクタ２７０を介さずに、第１取り出し電極２３７及び第２取り出し電極２３８を介して電流が供給される。第１金属層２３１及び第２金属層２３２は、図９の設計例６に示されるような構造を有する。つまり、第１金属層２３１及び第２金属層２３２は、厚さＴが０．０７０ｍｍで、幅Ｗが７．０ｍｍで、長さＬが５ｍｍの銅膜である。これにより、第１金属層２３１及び第２金属層２３２の抵抗を０．０００２Ωとすることができる。したがって、半導体発光素子４１に３０Ａ程度の大電流を供給する場合にも、各金属層の抵抗による動作電圧の上昇分を０．００６Ｖ程度に抑えることができる。
　第３金属層２３３及び第４金属層２３４は、実施の形態１に係る第３金属層３３及び第４金属層３４と同様に、温度検知素子６０に接続される配線である。本実施の形態では、図１６及び図１７に示されるように、温度検知素子６０が、キャップユニット５０の内部に配置されるため、第３金属層２３３及び第４金属層２３４の配線基板２２０における配置が、実施の形態１に係る第３金属層３３及び第４金属層３４と異なる。本実施の形態では、図１６に示されるように、第３金属層２３３及び第４金属層２３４は、半導体発光素子４１の出射面４１Ｆと反対側の後端面４１Ｒの側方において、光軸方向に延伸するように配置される。キャップユニット５０の配線基板２２０と接合される接合面５０ｂは、配線基板２２０の上面視において、第３金属層２３３及び第４金属層２３４と交差する。
　第１パッド電極２３１ｐ及び第２パッド電極２３２ｐは、図１６に示されるように、それぞれ、実施の形態１に係る第１パッド電極３１ｐ及び第２パッド電極３２ｐと同様の構成を有する。
　スペーサ層２３０ａ、２３０ｂ、及び２３０ｃは、図１６に示されるように、第１絶縁層２２１上の第１金属層２３１及び第２金属層２３２と異なる位置に配置される層である。スペーサ層２３０ａ、２３０ｂ、及び２３０ｃは、実施の形態１に係る各スペーサ層と同様に、キャップユニット５０の配線基板２２０との接合面５０ｂと、第１絶縁層２２１との間に配置される。各スペーサ層は、各金属層と同様に、第１絶縁層２２１上に凸部を形成する。
　スペーサ層２３０ａは、配線基板２２０の上面視においてＬ字型の形状であり、２つの部分からなる。スペーサ層２３０ａの第１の部分は、半導体発光素子４１の一方（半導体発光素子４１の第１金属層２３１が配置される側）の側方において、第１金属層２３１の後端面４１Ｒ側から光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層２３０ａの第２の部分は、第１の部分と接続され、かつ、後端面４１Ｒの側方において、第３金属層２３３の一方の側方から横方向に延伸するように配置される。スペーサ層２３０ｂは、配線基板２２０の上面視においてＬ字型の形状であり、２つの部分からなる。スペーサ層２３０ｂの第１の部分は、半導体発光素子４１の他方（半導体発光素子４１の第２金属層２３２が配置される側）の側方において、第２金属層２３２の後端面４１Ｒ側から光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層２３０ｂの第２の部分は、第１の部分と接続され、かつ、後端面４１Ｒの側方において、第４金属層２３４の他方の側方から横方向に延伸するように配置される。スペーサ層２３０ｃは、３つの部分からなる。スペーサ層２３０ｃの第１の部分は、半導体発光素子４１の一方の側方において、第１金属層２３１の出射面４１Ｆ側から光軸方向に延伸するように配置される。スペーサ層２３０ｃの第２の部分は、第１の部分と接続され、かつ、出射面４１Ｆの側方において、横方向に延伸するように配置される。スペーサ層２３０ｃの第３の部分は、第２の部分と接続されるとともに、半導体発光素子４１の他方の側方において、第２金属層２３２の出射面４１Ｆ側から光軸方向に延伸するように配置される。
　第２絶縁層２２２は、図１７に示されるように、第１絶縁層２２１上に配置される絶縁層である。第２絶縁層２２は、実施の形態１に係る第２絶縁層２２と同様に、第１金属層２３１、第２金属層２３２、第３金属層２３３、第４金属層２３４、スペーサ層２３０ａ、２３０ｂ、及び２３０ｃの少なくとも一部を覆う。
　保護膜２２５は、図１７に示されるように、配線基板２２０において、サブマウント４５が接合される位置などに配置される金属膜である。保護膜２２５は、実施の形態１に係る保護膜２５と同様に、金属基板２２８の第１絶縁層２２１の開口部２２１ａに対応する領域に配置される。保護膜２３５は、実施の形態１に係る保護膜３５と同様に、第１金属層２３１、第２金属層２３２、第３金属層２３３、及び第４金属層２３４の上面の一部などに配置される。なお、本実施の形態においては、サブマウント４５は、第１絶縁層２２１の開口部２２１ａの内部に配置され、接合部材２２６及び保護膜２２５を介して、金属基板２２８に実装される。接合部材２２６は、例えば、ＡｕＳｎ半田などからなる。
　第１取り出し電極２３７及び第２取り出し電極２３８は、それぞれ、第１金属層２３１及び第２金属層２３２と電気的に接続される取り出し電極の一例である。本実施の形態では、第１取り出し電極２３７及び第２取り出し電極２３８は、それぞれ、第１金属層２３１及び第２金属層２３２の上に配置される。第１取り出し電極２３７及び第２取り出し電極２３８は、それぞれ、第１パッド電極２３１ｐ及び第２パッド電極２３２ｐの近傍に配置される。これにより、第１金属層２３１及び第２金属層２３２の長さを短くできるため、第１金属層２３１及び第２金属層２３２の抵抗を低減できる。
　第１取り出し電極２３７及び第２取り出し電極２３８の各々は、円環状の形状を有し、それぞれ、中央部に配線基板２２０を貫通する電極貫通穴２３７ａ及び２３８ａが形成されている。貫通穴２２８ａ及び２２８ｂは、配線基板２２０をヒートシンクなどに密着させて固定する際に、ネジなどの固定部材を挿入するための穴である。本実施の形態では、電極貫通穴２３７ａ及び２３８ａは、配線基板２２０の半導体発光素子４１が配置される領域に対して一方側とその反対側の他方側とにそれぞれ配置される。言い換えると、電極貫通穴２３７ａと電極貫通穴２３８ａとの間に半導体発光素子４１が配置される。
　接合層２５５は、キャップユニット５０の接合面５０ｂと、配線基板２２０の上面２２０ａとを接合する部材である。本実施の形態では、接合層２５５は、第１接合予備膜２５５ａと、接合部材２５５ｂと、第２接合予備膜２５５ｃとを有する。第１接合予備膜２５５ａ及び第２接合予備膜２５５ｃは、それぞれ、接合面５０ｂ、及び、第２絶縁層２２２の上面に配置される金属膜であり、Ｎｉ、Ａｕなどで構成される。これらの接合予備膜により、キャップユニット５０及び第２絶縁層２２２を接合部材２５５ｂによって容易に接合することができる。接合部材２５５ｂは、ＡｕＳｎ半田などで構成される合金部材である。
　温度検知素子６０は、実施の形態１に係る温度検知素子６０と同様の素子である。本実施の形態では、温度検知素子６０は、図１６及び図１７に示されるように、キャップユニット５０に覆われる。これにより、温度検知素子６０が外気に晒されず、温度検知に対する外気の影響が抑制されるため、精度よく温度を検知できる。以下、本実施の形態に係る温度検知素子６０の配置について、図１８を用いて説明する。図１８は、本実施の形態に係る温度検知素子６０の配置を示す上面図である。
　図１８に示されるように、本実施の形態に係る温度検知素子６０は、半導体発光素子４１の光軸ＬＡ１と交差しない位置に配置される。これにより、遮蔽部材を配置することなく、半導体発光素子４１の後端面４１Ｒから出射される出射光Ｌ１Ｂが温度検知素子６０に照射されることを抑制できる。したがって、温度検知素子６０によって配線基板２２０の温度を精度よく検知できる。
　コネクタ２７０は、第３金属層２３３及び第４金属層２３４の各々と接続される端子を有する接続部品である。本実施の形態では、コネクタ２７０は、実施の形態１に係るコネクタ７０と異なり、第１金属層２３１及び第２金属層２３２と接続される端子を有さない。
　［２－２．効果］
　次に、本実施の形態に係る半導体発光装置２１０の効果について図１９Ａ～図１９Ｃを用いて説明する。図１９Ａ～図１９Ｃの各々は、本実施の形態に係る半導体発光装置２１０のキャップユニット５０の配線基板２２０への接合方法を説明する模式的な断面図である。図１９Ａは、図１７と同様の断面を示すが配線基板２２０とキャップユニット５０以外は省略されている。また、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、図１６のＸＩＸ－ＸＩＸ線における断面であって、配線基板２２０の上面２２０ａに垂直な断面における半導体発光装置２１０を示す。図１９Ａ及び図１９Ｂは、キャップユニット５０と配線基板２２０とを接合する前の状態を示し、図１９Ｃは、キャップユニット５０と配線基板２２０とを接合した後の状態を示す。
　まず、図１９Ａ及び図１９Ｂに示されるように、キャップユニット５０の接合面５０ｂに、第１接合予備膜２５５ａ及び接合部材２５５ｂがこの順に形成される。一方、配線基板２２０の上面２２０ａのキャップユニット５０の接合面５０ｂに対向する領域に第２接合予備膜２５５ｃが形成される。図１９Ｂに示されるように、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、各スペーサ層によって、配線基板２２０の上面２２０ａに形成される凹部の寸法を低減できる。
　続いて、キャップユニット５０が配線基板２２０の上面２２０ａに配置される。続いて、配線基板２２０を加熱することで接合部材２５５ｂを第１接合予備膜２５５ａと第２接合予備膜２５５ｃとの間で溶融させる。続いて、配線基板２２０を冷却することで接合部材２５５ｂを凝固させる。これにより、図１９Ｃに示されるように、第１接合予備膜２５５ａと第２接合予備膜２５５ｃとを接合部材２５５ｂによって接合できる。このとき、上述した通り、配線基板２２０の上面２２０ａに形成される凹部の寸法が低減されているため、図１９Ｃに示されるように、接合部材２５５ｂによって、配線基板２２０の上面２２０ａに形成された凹部を充填することができる。したがって、キャップユニット５０と配線基板２２０との間を密封することができる。よって、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、高光出力で、かつ、信頼性の高い半導体発光装置２１０を実現できる。
　［２－３．光源装置］
　次に、本実施の形態に係る半導体発光装置２１０を用いた光源装置について図２０及び図２１を用いて説明する。図２０及び図２１は、それぞれ、本実施の形態に係る光源装置２０１の構成を示す模式的な斜視図及び分解斜視図である。
　図２０及び図２１に示されるように、光源装置２０１は、半導体発光装置２１０と、ヒートシンク２１９と、端子固定ネジＳ１及びＳ２と、固定ネジＳ３及びＳ４とを備える。本実施の形態では、光源装置２０１は、さらに、コネクタ２７１を有するケーブル２７２と、端子２１３及び２１４をそれぞれ有するケーブル２１１及び２１２とを備える。
　ヒートシンク２１９は、金属などの熱伝導率が高い材料で形成された放熱部品である。ヒートシンク２１９は、例えば、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などから構成される。さらに、表面にアルマイト処理を施したアルミニウム合金や表面にＮｉメッキを施した銅など表面処理を施したものでもよい。ヒートシンク２１９には、図２１に示されるように、位置決めピンＰ１及びＰ２と、ネジ穴Ｔ１～Ｔ４とが形成されている。位置決めピンＰ１及びＰ２は、それぞれ、半導体発光装置２１０の位置決め穴２２９ａ及び２２９ｂに挿入される。
　半導体発光装置２１０は、端子固定ネジＳ１及びＳ２と、固定ネジＳ３及びＳ４を用いて、ヒートシンク２１９に密着した状態で固定される。具体的には、固定ネジＳ３及びＳ４は、それぞれ、配線基板の貫通穴２２８ａ及び２２８ｂを貫通して、それぞれ、ヒートシンク２１９のネジ穴Ｔ３及びＴ４に固定される。
　また、端子固定ネジＳ１は、端子２１３に形成された穴と配線基板２２０の電極貫通穴２３７ａとを貫通して、ヒートシンク２１９のネジ穴Ｔ１に固定される。端子固定ネジＳ１は、電極貫通穴２３７ａを貫通し、端子２１３は、端子固定ネジＳ１と第１取り出し電極２３７との間に配置される。これにより、第１取り出し電極２３７と、端子２１３とが、電気的に接続される。
　また、端子固定ネジＳ２は、端子２１４に形成された穴と配線基板２２０の電極貫通穴２３８ａとを介して、ヒートシンク２１９のネジ穴Ｔ２に固定される。端子固定ネジＳ２は、電極貫通穴２３８ａを貫通し、端子２１４は、端子固定ネジＳ２と第２取り出し電極２３８との間に配置される。これにより、第２取り出し電極２３８と、端子２１４とが、電気的に接続される。
　以上のように、半導体発光装置２１０をヒートシンク２１９に固定できる。このように、端子固定ネジＳ１及びＳ２、並びに、固定ネジＳ３及びＳ４を用いて半導体発光装置２１０をヒートシンク２１９に強固に固定できるため、半導体発光装置２１０の半導体発光素子４１で発生した熱を、金属基板２２８からヒートシンク２１９へ効果的に放散できる。
　また、上記構成により、端子２１３及び２１４と第１取り出し電極２３７及び第２取り出し電極２３８とをそれぞれ電気的に接続できる。したがって、ケーブル２１１及び２１２を介して、半導体発光装置２１０に大電流を供給できる。
　なお、固定ネジＳ３及びＳ４は、例えば、金属材料で構成される。一方、端子固定ネジＳ１及びＳ２は、各端子と、金属基板２２８及びヒートシンクとの短絡を抑制するためにプラスチック、セラミックなどの絶縁材料から構成されたものや、絶縁コーティングされたものを用いる。
　また、コネクタ２７１は、コネクタ２７０に接続される。これにより、温度検知素子６０からの信号を、ケーブル２７２を介して取得できる。
　［変形例１］
　次に、本実施の形態に係る光源装置の変形例１について説明する。本変形例に係る光源装置は、半導体発光装置２１０をヒートシンク２１９などに、より一層強固に固定するための端子固定ネジなどの構成を有する。以下、本変形例に係る光源装置の端子固定ネジ等の構成について、図２２Ａ及び図２２Ｂを用いて説明する。図２２Ａは、本変形例に係る端子固定ネジＳｃ１がヒートシンク２１９に固定された状態を示す模式的な断面図である。図２２Ｂは、本変形例に係る端子固定ネジＳｃ１のヒートシンク２１９への固定方法を示す分解断面図である。
　本変形例では、ヒートシンク２１９は、例えば、表面処理を行っていないアルミニウム合金など、表面が導電性を有する。本変形例では、このようなヒートシンク２１９のネジ穴Ｔ１などに、鉄、ステンレスなどの導電材料からなる端子固定ネジＳｃ１などを用いて、端子２１３及び配線基板２２０を固定する。この場合、図２２Ａ及び図２２Ｂに示されるように、端子固定ネジＳｃ１と、端子２１３との間に、絶縁材料から構成されるリング状のワッシャＷｉ（つまり、スペーサ）を挿入する。これにより、端子２１３とヒートシンク２１９とが端子固定ネジＳｃ１を介して短絡することを抑制できる。本変形例においては、さらに、ワッシャＷｉはツバＷｉＣが付いたツバ付きワッシャである。ツバ付きワッシャを用いることで、ワッシャＷｉの一部を端子２１３の貫通穴の内側や、配線基板の電極貫通穴２３７ａの内側に配置させることができるため、端子固定ネジＳｃ１と端子２１３とや、端子固定ネジＳｃ１と第１取り出し電極２３７とが、穴内部で短絡する可能性を低減できる。端子２１４とヒートシンク２１９との間においても同様に短絡を抑制しつつ、金属材料からなる端子固定ネジで、端子２１４及び配線基板２２０を金属材料からなるヒートシンク２１９に固定できる。
　これにより、半導体発光装置２１０とヒートシンク２１９をより一層強固に固定し、かつ、半導体発光装置２１０とヒートシンク２１９とを密着させることができる。したがって、半導体発光装置２１０の半導体発光素子４１からヒートシンク２１９へより効率良く放熱させることができる。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３に係る半導体発光装置について説明する。本実施の形態に係る半導体発光装置は、出射光の取り出し方向において、実施の形態２に係る半導体発光装置２１０と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体発光装置について、実施の形態２に係る半導体発光装置２１０との相違点を中心に図２３～図２５を用いて説明する。図２３、図２４、及び図２５は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体発光装置３１０の全体構成を示す模式的な斜視図、分解斜視図、及び断面図である。図２５は、図２３のＸＸＶ－ＸＸＶ線における断面の一部における半導体発光装置３１０を示す。また、図２５においては、キャップユニット３５０が配線基板２２０に接合される前の状態の半導体発光装置３１０が示されている。
　図２３及び図２４に示されるように、本実施の形態に係る半導体発光装置３１０は、配線基板２２０と、キャップユニット３５０と、コネクタ２７０とを備える。図２４に示されるように、半導体発光装置３１０は、半導体発光素子４１と、サブマウント４５と、反射光学素子３５８と、温度検知素子６０とをさらに備える。本実施の形態に係る半導体発光装置３１０は、図２３及び図２５に示されるように、半導体発光素子４１が出射した出射光Ｌ１を、配線基板２２０の上面２２０ａに垂直な方向に出射する。具体的には、図２５に示されるように、半導体発光装置３１０は、反射光学素子３５８を備え、半導体発光素子４１からの出射光Ｌ１は、反射光学素子３５８で反射し、配線基板２２０の上面２２０ａに垂直な方向に伝搬する。具体的には、半導体発光素子４１の出射面に対向する位置に反射光学素子３５８の反射面３５８ｒが配置される。反射面３５８ｒは、半導体発光素子４１の光軸に対して４５度傾斜している。これにより、出射光Ｌ１が反射面３５８ｒにおいて反射し、配線基板２２０の上面２２０ａに垂直な方向であって、配線基板２２０から遠ざかる向きに伝搬する。
　反射光学素子３５８は、図２５に示されるように、第１接合予備膜２５５ａと同様の構成を有する接合予備膜３５９と、接合部材２２６とを介して開口部２２１ａの保護膜２２５に接合される。
　本実施の形態に係るキャップユニット３５０は、図２４に示されるように、透明な矩形の天板３５１と、ホルダ３５２とを有する。天板３５１は、実施の形態２に係るキャップユニット５０の側壁５１と同様の構成を有する透光窓である。つまり、天板３５１は、無機透光板と、当該無機透光板に形成される反射防止膜とを有する透光窓である。これにより、半導体発光素子４１からの出射光Ｌ１は、透光窓である天板３５１を透過する。ホルダ３５２は、天板３５１の周縁の四辺に接続される四つの側壁を有する枠状部材である。
　上記構成により、半導体発光素子４１からの出射光Ｌ１をキャップユニット３５０の上面から容易に外部に取り出すことができる。
　キャップユニット３５０は、例えば、枠状のホルダ３５２に天板３５１を、オプティカルコンタクト又はレーザ溶接で接合することによって形成される。したがって、天板３５１と、ホルダ３５２の周辺部とは密着される。またホルダ３５２の天板３５１と対向する面には第１接合予備膜（不図示）が配置されている。
　本実施の形態に係る半導体発光装置３１０においても、キャップユニット３５０の配線基板２２０の上面２２０ａとの接合面と、第１絶縁層２２１との間に、各スペーサ層が配置される。そして、各スペーサ層上には第２接合予備膜２５５ｃが配置される。そして、ホルダ３５２と配線基板２２０とを接着剤で接着することにより、キャップユニット３５０と配線基板２２０との間を密封することができる。これにより、本実施の形態に係る半導体発光装置３１０においても、実施の形態２に係る半導体発光装置２１０と同様の効果が奏される。
　なお、キャップユニット３５０と配線基板２２０との間の構成として、実施の形態１と同様の構成を採用してもよい。
　なお、上記の実施の形態では、半導体発光装置３１０が、一つの半導体発光素子４１を備える例を示したが、半導体発光装置３１０は、複数の半導体発光素子４１を備えてもよい（後述する図２６参照）。この場合、複数の半導体発光素子４１の各々の出射面と対向する位置に反射光学素子が配置されてもよい。複数の半導体発光素子４１は、アレイ状に配置されてもよいし、マトリクス状に配置されてもよい。
　また、上記の実施の形態では、半導体発光素子４１の出射面に対向する位置に光軸に対して４５度傾斜した反射面を有する反射光学素子を配置したが、他の光学素子を配置してもよい。例えば、光軸に対して１０度以上、８０度以下のいずれかの角度に傾斜した反射ミラー面に蛍光体層などからなる波長変換部材が配置された反射光学素子を配置してもよい。この場合、半導体発光素子４１として、例えば、出射光Ｌ１が３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下程度の波長範囲にピーク波長を有する窒化物半導体系材料を用いた半導体レーザ素子を用いてもよい。この構成により、半導体発光素子４１から出射された出射光Ｌ１の一部を反射光学素子で波長変換することで、出射光Ｌ１の一部と、波長変換光とを含む光を、半導体発光装置３１０の天板３５１から出射させることができる。さらに具体的には、出射光Ｌ１が青色領域の波長を有する光で、波長変換光が黄色領域の波長を有する光であってもよい。これにより、天板３５１から高輝度かつ高光出力の白色光を出射し、かつ、信頼性の高い半導体発光装置を実現することができる。
　また、反射光学素子として、回折光学素子又は拡散光学素子を用いてもよい。これにより、半導体発光素子４１からの出射光Ｌ１を、反射光学素子で任意の方向に所定の出射パターンで天板３５１から出射させることができる。この場合、例えば９００ｎｍ帯の波長を有する出射光Ｌ１を用いることで、高出力の赤外光を出射し、かつ、信頼性の高い半導体発光装置３１０を実現することができる。このような半導体発光装置３１０は、例えば、Ｌｉｄａｒ（ｌｉｇｈｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒａｎｇｉｎｇ）装置などに用いることができる。
　［変形例］
　次に、本実施の形態の変形例に係る半導体発光装置について説明する。本変形例に係る半導体発光装置は、複数の半導体発光素子を備える。そして、複数の半導体発光素子４１の各々の出射面と対向する位置に反射光学素子が配置される。複数の半導体発光素子４１及び反射光学素子は、マトリクス状に配置される。以下、本変形例に係る半導体発光装置の構成について、図２６を用いて説明する。
　図２６は、本変形例に係る半導体発光装置３１０ｂの全体構成を示す模式的な上面図である。なお、図２６においては、キャップユニットの内部を示すために、キャップユニットを配線基板３２０ｂに取り付ける前の様子が示されている。このため、キャップユニットの接合面に沿って配置される第２接合予備膜３５５ｃが図示されている。本変形例では複数の半導体発光素子４１及び反射光学素子３５８は３行３列のマトリクス状に配置される。
　本変形例に係る半導体発光装置３１０ｂは、配線基板３２０ｂと、複数の半導体発光素子４１と、複数のサブマウント４５と、キャップユニット（図２６では図示せず）と、温度検知素子６０と、コネクタ３７１及び３７２とを備える。
　配線基板３２０ｂは、金属基板（図２６では図示せず）と、第１絶縁層３２１と、第１金属層３３１ａ～３３１ｃと、第２金属層３３２ａ～３３２ｃと、第３金属層３３３と、第４金属層３３４と、スペーサ層５３０ａ～５３０ｉと、複数の第１パッド電極３３１ｐと、複数の第２パッド電極３３２ｐと、第２絶縁層３２２とを有する。
　配線基板３２０ｂには、位置決め穴２２９ａ及び２２９ｂと、貫通穴２２８ａ～２２８ｄとが形成されている。
　第１絶縁層３２１は、金属基板上に配置され、開口部３２１ａが形成されている。
　第１金属層３３１ａ～３３１ｃは、第１絶縁層３２１上に配置され、第１パッド電極３３１ｐとコネクタ３７１とに接続される。第２金属層３３２ａ～３３２ｃは、第１絶縁層３２１上に配置され、第２パッド電極３３２ｐとコネクタ３７２とに接続される。
　第３金属層３３３は、第１絶縁層３２１上に配置され、温度検知素子６０と、コネクタ３７１とに接続される。第４金属層３３４は、第１絶縁層３２１上に配置され、温度検知素子６０と、コネクタ３７２とに接続される。
　第２絶縁層３２２は、第１絶縁層３２１上に配置され、各第１金属層、各第２金属層、及び各スペーサ層の少なくとも一部を覆う。
　スペーサ層５３０ａ～５３０ｉは、キャップユニットの接合面と、第１絶縁層３２１上との間において、各第１金属層及び各第２金属層と異なる位置に配置される。本変形例においても、各スペーサ層は、キャップユニットの接合面に沿って配置される。
　本変形例において、半導体発光素子４１はサブマウント４５上に実装される。同じ行に並び合う（つまり、図２６の左右方向に配列される）３つ半導体発光素子は、金属ワイヤＷ１によって電気的に直列に接続されている。そして、３つの行方向に配列された半導体発光素子４１の横方向（図２６の左右方向）には、第１パッド電極３３１ｐと第２パッド電極３３２ｐとが配置される。つまり第１パッド電極３３１ｐと第２パッド電極３３２ｐとの間に、電気的に直接に接続された複数の半導体発光素子４１が並んで配置される。本変形例では、３つの半導体発光素子４１が行方向に配置される。第１パッド電極３３１ｐと第２パッド電極３３２ｐとはそれぞれ３つずつ列方向に配置され、３つの列の複数の半導体発光素子群に対応するように設けられる。各第１パッド電極３３１ｐは、半導体発光素子４１と、金属ワイヤＷ２で接続される。各第２パッド電極３３２ｐは、半導体発光素子４１と、金属ワイヤＷ３で接続される。複数の第１パッド電極３３１ｐ、及び、第２パッド電極３３２ｐは、それぞれ、対応する複数の第１金属層３３１ａ～３３１ｃ及び第２金属層３３２ａ～３３２ｃにより、配線基板３２０ｂ上の対向する位置に設けられた２つのコネクタ３７１及び３７２に接続される。
　以上のような構成により、半導体発光装置３１０ｂから出射される出射光の光出力を、単一の半導体発光素子４１を用いる場合より増大させることができる。また光出力の増大に伴い、半導体発光装置４１０で発生する熱も大きくなるが、本変形例に係る半導体発光装置３１０ｂによれば、ヒートシンクなどを用いて効率良く排熱させることができるため、各半導体発光素子の劣化を抑制することができる。したがって、高光出力で、かつ、信頼性が高い半導体発光装置３１０ｂを実現することができる。このような半導体発光装置３１０ｂは、例えば、半導体発光素子４１として、青色、緑色、赤色などの可視光領域の波長を有する出射光を出射する半導体レーザ素子などを用いることで、プロジェクタ用光源などに用いることができる。
　（実施の形態４）
　次に、実施の形態４に係る半導体発光装置について説明する。本実施の形態に係る半導体発光装置は、複数の半導体発光素子を備える点などにおいて、実施の形態１に係る半導体発光装置１０と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体発光装置について、実施の形態１に係る半導体発光装置１０との相違点を中心に図２７を用いて説明する。
　図２７は、本実施の形態に係る半導体発光装置４１０の全体構成を示す模式的な上面図である。なお、図２７においては、キャップユニット４５０の内部を示すために、キャップユニットを配線基板４２０に取り付ける前の様子が示されている。このため、キャップユニットの接合面に沿って配置される第２接合予備膜４５５ｃが図示されている。
　本実施の形態に係る半導体発光装置４１０は、配線基板４２０と、キャップユニット４５０と、半導体発光素子４４１ａ～４４１ｃと、サブマウント４４５と、温度検知素子６０と、遮蔽部材６０ｓと、コネクタ７０とを備える。
　キャップユニット４５０、温度検知素子６０、及びコネクタ７０は、それぞれ、実施の形態１に係るキャップユニット５０、温度検知素子６０、及びコネクタ７０と同様の構成を有する。なお、キャップユニット４５０は、透光窓である側壁４５１を有する。また、遮蔽部材６０ｓは、実施の形態１の変形例３に係る遮蔽部材６０ｓと同様の構成を有する。なお、本実施の形態では、温度検知素子６０及び遮蔽部材６０ｓは、キャップユニット４５０の内部に配置される。
　配線基板４２０は、実施の形態１に係る配線基板２０と同様に、金属基板４２８と、第１絶縁層４２１と、第２絶縁層４２２と、スペーサ層４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ、及び４３０ｄと、第１金属層４３１と、第２金属層４３２と、第３金属層４３３と、第４金属層４３４と、第１パッド電極４３１ｐと、第２パッド電極４３２ｐと、保護膜（図２７では不図示）とを有する。図２７では、スペーサ層４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ、及び４３０ｄと、第１金属層４３１と、第２金属層４３２と、第３金属層４３３と、第４金属層４３４とは、第２絶縁層４２２の下に隠れているため、破線で示している。
　本実施の形態では、配線基板４２０には、実施の形態１に係る配線基板２０と同様に、貫通穴４２８ａ及び４２８ｂと、位置決め穴４２９ａ及び４２９ｂとが形成されている。
　第１絶縁層には、実施の形態１に係る第１絶縁層２１と同様に開口部４２１ａが形成される。開口部４２１ａには、Ｎｉ、Ａｕなどからなる保護膜が形成され、各半導体発光素子を搭載するための搭載面が形成される。本実施の形態では、開口部には、サブマウント４４５を介して半導体発光素子４４１ａ～４４１ｃが配置される。
　第１金属層４３１、第２金属層４３２、第３金属層４３３、及び第４金属層４３４、第１パッド電極４３１ｐ、及び第２パッド電極４３２ｐは、それぞれ、実施の形態１に係る第１金属層４３１、第２金属層４３２、第３金属層４３３、第４金属層４３４、第１パッド電極３１ｐ、及び第２パッド電極３２ｐと同様の構成を有する。
　本実施の形態に係るスペーサ層４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ、及び４３０ｄは、実施の形態１に係る各スペーサ層と同様に、キャップユニット４５０の配線基板４２０との接合面と、配線基板４２０の第１絶縁層との間に配置される。本実施の形態では、スペーサ層は、第１絶縁層上の各金属層と異なる位置に配置される。これにより、本実施の形態に係る半導体発光装置４１０においても、実施の形態１に係る半導体発光装置１０と同様の効果が奏される。
　サブマウント４４５は、絶縁材料で構成される直方体状のブロックである絶縁ブロックと、絶縁ブロックの上面に配置される金属膜である第１電極４４７ａ～４４７ｃ、及び第２電極４４８と、絶縁ブロックの下面に配置される金属膜（図示せず）とを有する。第１電極４４７ａ～４４７ｃ及び第２電極４４８は、互いに離間して配置され、電気的に絶縁されている。また、第１電極４４７ａ～４４７ｃ及び第２電極４４８は、絶縁ブロックの下面に配置される金属膜と電気的に絶縁されている。第１電極４４７ａ～４４７ｃ、第２電極４４８及び絶縁ブロックの下面に配置される金属膜は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｉ、Ａｕなどからなる金属膜である。
　半導体発光素子４４１ａ～４４１ｃの各々は、実施の形態１に係る半導体発光素子４１と同様の構成を有する。本実施の形態では、半導体発光素子４４１ａ～４４１ｃは、それぞれ、第１電極４４７ａ～４４７ｃにジャンクションダウン実装される。
　また、第１パッド電極４３１ｐと、第１電極４４７ａとは、金属ワイヤＷ２で接続される。半導体発光素子４４１ａの上面と、第１電極４４７ｂとは、金属ワイヤＷ１で接続される。半導体発光素子４４１ｂの上面と、第１電極４４７ｃとは、金属ワイヤＷ１で接続される。半導体発光素子４４１ｃの上面と、第２電極４４８とは、金属ワイヤＷ１で接続される。第２電極４４８と、第２パッド電極４３２ｐとは、金属ワイヤＷ３で接続される。これにより、半導体発光素子４４１ａ～４４１ｃを直列接続できる。したがって、各半導体発光素子に同一の電流を供給することができる。
　以上のような構成により、半導体発光装置４１０から出射される出射光の光出力を、単一の半導体発光素子４１を用いる場合より増大させることができる。また光出力の増大に伴い、半導体発光装置４１０で発生する熱も大きくなるが、本実施の形態に係る半導体発光装置４１０によれば、ヒートシンクなどを用いて効率良く排熱させることができるため、各半導体発光素子の劣化を抑制することができる。
　（変形例など）
　以上、本開示に係る半導体発光装置などについて、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記各実施の形態においては、半導体発光素子が半導体発光素子である例を示したが、半導体発光素子は、半導体発光素子に限定されない。例えば、半導体発光素子は、スーパールミネッセントダイオードや量子カスケードレーザであってもよい。
　また、上記各実施の形態では、第１基板として金属基板を用いる例を示したが、第１基板は、絶縁基板であってもよい。この場合、配線基板は、第１絶縁層を有さなくてもよい。
　また、上記各実施の形態では、機能素子の一例として、温度検知素子を用いたが、他の機能素子を用いてもよい。他の機能素子として、例えば、受光素子、トランジスタなどのスイッチング素子、コンデンサ、インダクタ、抵抗などの各種受動素子なども用いることができる。また、機能素子の種類などに合わせて、機能素子に接続する金属層又はパッド電極の形状を任意に選択できる。また、配線基板上で、半導体発光素子と機能素子とを電気的に接続してもよい。
　また、上記実施の形態２の変形例２に係る半導体発光装置は、遮蔽部材６０ｓを備えたが、温度検知素子６０がキャップユニット５０の外部に配置される場合には、キャップユニット５０が遮蔽部材として機能してもよい。つまり、キャップユニット５０の四つの側壁のうち、半導体発光素子４１の後端面４１Ｒに対向する側壁における半導体発光素子４１からの光の透過率を低減することで、キャップユニット５０を遮蔽部材として機能させることができる。
　また、上記各実施の形態においては、半導体発光素子は、サブマウントを介して金属基板に実装されたが、サブマウントを介さず、直接実装されてもよい。この場合、半導体発光素子を金属基板上にジャンクションアップ実装してもよい。
　なお、上記各実施の形態では、キャップユニットを備える半導体発光装置を示したが、キャップユニットを備えない半導体発光装置も同様に実現できる。このような半導体発光装置について、図２８を用いて説明する。図２８は、参考例に係る半導体発光装置９１０の構成を示す模式的な斜視図である。
　半導体発光装置９１０は、配線基板９２０と、半導体発光素子４１と、サブマウント４５と、温度検知素子６０と、コネクタ７０とを備える。半導体発光素子４１、サブマウント４５、温度検知素子６０、及びコネクタ７０は、実施の形態１に係る半導体発光素子４１、サブマウント４５、温度検知素子６０、及びコネクタ７０と同様の構成を有する。
　配線基板９２０は、実施の形態１に係る配線基板２０と、第１絶縁層９２１の構成と、第３金属層９３３及び第４金属層９３４の構成と、スペーサ層を備えない点とにおいて相違し、その他の構成において一致する。第１絶縁層９２１の開口部９２１ａは、配線基板９２０の端縁まで延伸する。つまり、開口部９２１ａは、第１絶縁層９２１において、半導体発光素子４１の出射光Ｌ１の出射方向の側面側に開いた開口形状である。第３金属層９３３及び第４金属層９３４は、それぞれ、実施の形態２に係る第３金属層２３３及び第４金属層２３４と同様の構成を有する。また、第２絶縁層９２２は、実施の形態２に係る第２絶縁層２２２と同様の構成を有する。
　このようなキャップユニットを備えない構成を有する半導体発光装置９１０によっても、高光出力の半導体発光装置を実現できる。また、半導体発光装置９１０は、キャップユニット及びスペーサ層を備えないため、実施の形態１に係る半導体発光装置１０より簡素化された構成を有し、かつ、設計の自由度が高い。
　また、上記各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　本開示の半導体発光装置などは、例えば、高光出力かつ信頼性が高い光源としてレーザ加工機、車両用前照灯などの車両用照明装置、照明装置、Ｌｉｄａｒ装置などの測距装置、プロジェクタ用光源装置、医療用光源装置、検査用光源装置、殺菌用光源装置などに適用できる。
　１０、１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０、３１０、３１０ｂ、４１０、９１０　半導体発光装置
　２０、２２０、３２０ｂ、４２０、９２０　配線基板
　２０ａ、２２０ａ　上面
　２０ｂ　放熱面
　２１、２２１、３２１、４２１、９２１　第１絶縁層
　２１ａ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２１ａ、３２１ａ、４２１ａ、９２１ａ
　開口部
　２１Ｍ　絶縁性基板
　２２、２２２、３２２、４２２、９２２　第２絶縁層
　２５、３５、２２５、２３５　保護膜
　２６、４２、５５、６２、２２６、２５５ｂ　接合部材
　２８、２２８、４２８　金属基板
　２８ａ、２８ｂ、２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、２２８ｄ、４２８ａ、４２８ｂ　貫通穴
　２８ｃ　斜めカット面
　２９ａ、２９ｂ、２２９ａ、２２９ｂ、４２９ａ、４２９ｂ　位置決め穴
　３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、１３０ａ、１３０ｂ、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ、４３０ｄ、５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ、５３０ｅ、５３０ｆ、５３０ｇ、５３０ｈ、５３０ｉ　スペーサ層
　３０Ｍ　金属箔
　３１、２３１、３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ、４３１　第１金属層
　３１ｐ、２３１ｐ、３３１ｐ、４３１ｐ　第１パッド電極
　３２、２３２、３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ、４３２　第２金属層
　３２ｐ、２３２ｐ、３３２ｐ、４３２ｐ　第２パッド電極
　３３、２３３、３３３、４３３、９３３　第３金属層
　３４、２３４、３３４、４３４、９３４　第４金属層
　４１、４４１ａ、４４１ｂ、４４１ｃ　半導体発光素子
　４１ｅ　発光点
　４１Ｒ　後端面
　４５、４４５　サブマウント
　４７、４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ　第１電極
　４８、４４８　第２電極
　５０、３５０、４５０　キャップユニット
　５０ｂ　接合面
　５１、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、４５１　側壁
　５１ａ　無機透光板
　５１ｂ、５１ｃ　反射防止膜
　５２、３５２　ホルダ
　５２ｄ、３５１　天板
　５５ｖ　隙間
　６０　温度検知素子
　６０ｓ　遮蔽部材
　７０、２７０、２７１、３７１、３７２　コネクタ
　９１　画像観測システム
　９２　レンズ光学素子
　２１１、２１２、２７２　ケーブル
　２１３、２１４　端子
　２１９　ヒートシンク
　２３７　第１取り出し電極
　２３７ａ、２３８ａ　電極貫通穴
　２３８　第２取り出し電極
　２５５　接合層
　２５５ａ　第１接合予備膜
　２５５ｃ、３５５ｃ、４５５ｃ　第２接合予備膜
　３５８　反射光学素子
　３５８ｒ　反射面
　３５９　接合予備膜
　ＣＴ　カッター
　Ｌ　長さ
　Ｌ１　出射光
　Ｐ１、Ｐ２　位置決めピン
　Ｓ１、Ｓ２、Ｓｃ１　端子固定ネジ
　Ｓ３、Ｓ４　固定ネジ
　ＳＬ１　ビーム断面積
　Ｔ　厚さ
　Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４　ネジ穴
　ＴＰ１、ＴＰ５　熱流
　Ｗ　幅
　Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３　金属ワイヤ
　Ｗｉ　ワッシャ

Claims (23)

  1. 　配線基板と、
    　前記配線基板の上面に配置される半導体発光素子と、
    　前記配線基板の上面に配置され、前記半導体発光素子を覆うキャップユニットとを備え、
    　前記配線基板は、
    　第１基板と、
    　前記第１基板上において互いに離間して配置される第１金属層及び第２金属層と、
    　前記第１基板に配置されるスペーサ層とを有し、
    　前記キャップユニットの前記配線基板と接合される接合面は、前記配線基板の上面視において前記第１金属層及び前記第２金属層と交差し、
    　前記スペーサ層は、前記接合面と前記第１基板との間において、前記第１金属層及び前記第２金属層と異なる位置に配置される
    　半導体発光装置。
  2. 　前記配線基板は、前記第１基板の上面に配置された第１絶縁層をさらに有し、
    　前記第１金属層、前記第２金属層、及び前記スペーサ層は、前記第１絶縁層上に配置される
    　請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 　前記第１基板は、金属基板である
    　請求項２に記載の半導体発光装置。
  4. 　前記金属基板が、金属の平面板で構成される
    　請求項３に記載の半導体発光装置。
  5. 　前記第１絶縁層に、開口部が形成され、
    　前記半導体発光素子は、前記開口部内に配置される
    　請求項２～４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  6. 　前記スペーサ層は、前記接合面に沿って配置される
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  7. 　前記配線基板は、前記第１金属層、前記第２金属層、及び前記スペーサ層の少なくとも一部を覆う第２絶縁層を有する
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  8. 　前記スペーサ層は、金属材料で構成される
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  9. 　前記スペーサ層は、前記第１金属層又は前記第２金属層と同一の材料で構成され、前記第１金属層又は前記第２金属層と電気的に接続される
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  10. 　前記キャップユニットは、矩形の天板と、前記天板の周縁の四辺にそれぞれ接続される四つの側壁とを有し、
    　前記四つの側壁のうちの一つは、無機透光板と、前記無機透光板に配置される反射防止膜とを有する透光窓であり、
    　前記半導体発光素子からの出射光は、前記透光窓を透過する　請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  11. 　前記天板は、透明である
    　請求項１０に記載の半導体発光装置。
  12. 　前記透光窓と前記半導体発光素子の出射面との間隔は、ゼロより大きく、前記透光窓の厚さ未満である
    　請求項１０又は１１に記載の半導体発光装置。
  13. 　前記四つの側壁のうち、前記透光窓以外の側壁の厚さは、前記透光窓の厚さより大きい
    　請求項１２に記載の半導体発光装置。
  14. 　前記キャップユニットは、矩形の天板と、前記天板の周縁の四辺にそれぞれ接続される四つの側壁とを有し、
    　前記天板は、無機透光板と、前記無機透光板に形成される反射防止膜とを有する透光窓であり、
    　前記半導体発光素子からの出射光は、前記透光窓を透過する
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  15. 　前記半導体発光装置は、反射光学素子を備え、
    　前記半導体発光素子からの出射光は、前記反射光学素子で反射し、前記配線基板の上面に垂直な方向に伝搬する
    　請求項１４に記載の半導体発光装置。
  16. 　前記配線基板上に配置される機能素子を備える
    　請求項１～１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  17. 　前記機能素子は、前記キャップユニットに覆われる
    　請求項１６に記載の半導体発光装置。
  18. 　前記機能素子は、温度検知素子である
    　請求項１６又は１７に記載の半導体発光装置。
  19. 　前記温度検知素子は、前記半導体発光素子の光軸と交差しない位置に配置される
    　請求項１８に記載の半導体発光装置。
  20. 　前記温度検知素子と前記半導体発光素子との間に配置される遮蔽部材をさらに備える
    　請求項１８に記載の半導体発光装置。
  21. 　前記第１基板の端部に斜めカット面を有する
    　請求項１～２０のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  22. 　請求項１～２１のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
    　前記半導体発光装置が配置されるヒートシンクと、
    　前記半導体発光装置を前記ヒートシンクに固定する固定ネジとを備え、
    　前記配線基板には、貫通穴が形成されており、
    　前記固定ネジは、前記貫通穴を貫通して前記ヒートシンクに固定される
    　光源装置。
  23. 　端子を有するケーブルと、
    　端子固定ネジとを備え、
    　前記配線基板は、前記第１金属層と電気的に接続される取り出し電極を有し、
    　前記取り出し電極の中央部に電極貫通穴が形成され、
    　前記端子固定ネジは、前記電極貫通穴を貫通し、
    　前記端子は、前記端子固定ネジと前記取り出し電極との間に配置され、
    　前記取り出し電極と、前記端子が、電気的に接続される
    　請求項２２に記載の光源装置。
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