半導体発光装置及びそれを用いた光源装置
【課題】複数の半導体発光装置を高密度で実装することができ、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することが可能な光源装置を得る。
【解決手段】半導体発光装置１００は、半導体材料を用いて光を出射することができ、主面の平面形状が多角形であり、金属からなる基台１２１と、基台１２１の主面の上に搭載された半導体発光素子１１０とを備えている。基台１２１は、その側面に、同一の構成を有する他の半導体発光装置１００の基台１２１と嵌合可能な嵌合部１５０ａ、１５０ｂ、１５１ａ及び１５１ｂを有している。
【解決手段】半導体発光装置１００は、半導体材料を用いて光を出射することができ、主面の平面形状が多角形であり、金属からなる基台１２１と、基台１２１の主面の上に搭載された半導体発光素子１１０とを備えている。基台１２１は、その側面に、同一の構成を有する他の半導体発光装置１００の基台１２１と嵌合可能な嵌合部１５０ａ、１５０ｂ、１５１ａ及び１５１ｂを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光装置及びそれを用いた光源装置に関し、特に、互いに嵌合できる半導体発光装置及びそれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料を用いて光を出射することができる半導体レーザ装置等の半導体発光装置は、安価、小型及び長寿命等の特徴を有する。特に、半導体レーザ装置等のように導波路を有する半導体発光装置は、指向性が優れているという特徴がある。そこで、このような半導体発光装置を光源として用いたプロジェクタ及び液晶バックライト等のディスプレイ装置の開発が進んでいる。また、このような半導体発光装置を産業用途に応用することも進んでいる。例えば、半導体レーザ装置を光源とするレーザスクライブ装置及びレーザアニール装置は実用化が進んでいる。これらの装置に用いる光源装置は、光出力が１ワット以上の高い光出力を必要とするため、例えば、半導体発光素子が実装された半導体発光装置には、高い放熱特性が要求され、このような半導体発光装置が複数搭載された光源装置が用いられる。
【０００３】
従来の半導体発光装置及び光源装置について図１０〜図１３を参照しながら説明する。ＴＯ型パッケージと呼ばれる金属パッケージがキャップにより封止された構成を有する、従来の汎用型半導体レーザ装置が特許文献１等に提示されている。図１０に示すように、第１の従来例に係る半導体発光装置９００は、半導体発光素子９０１、ステム９１０及びキャップ９２０により構成される。ステム９１０は、基台９１１、該基台９１１の上に形成された素子搭載台９１２及び外部電源（図示せず）と接続されたリード９１３により構成されている。キャップ９２０は、開口部９２１ａ及びフランジ部９２１ｂを有するカバー９２１と、開口部９２１ａを塞ぐように形成された光取り出し窓９２２とにより構成されている。
【０００４】
素子搭載台９１２にはサブマウント９０２が形成され、サブマウント９０２に半導体発光素子９０１が搭載されている。半導体発光素子９０１は、ボンディングワイヤ９３０によって任意のリードに対して電気的に接続されている。半導体発光素子９０１から発生した光は、光取り出し窓９２２を通って半導体発光装置９００の外部に放出される。また、フランジ部９２１ｂはステム９１０の基台９１１の主面に対して溶接されている。このため、キャップ９２０の内部は気密に封止されている。
【０００５】
このような半導体発光装置を複数備えている従来の光源装置が特許文献２等に提示されている。図１１及び図１２に示すように、第２の従来例に係る光源装置９４０は、複数の半導体発光装置９４１により構成されている。各半導体発光装置９４１は、放熱板９４２及び保持体９４３に形成された貫通孔９４４にそれぞれ収まるように取り付けられ、放熱板９４２と保持体９４３とに挟まれるように実装されている。放熱板９４２及び保持体９４３は、取り付け台９４５に固定されている。半導体発光装置９４１から発生した光は、コリメートレンズ９４６及び集光レンズ９４７を通って、光源装置９４０の外部に放出される。放熱板９４２の一部は、半導体発光装置９４１のステムの基台の背面の一部と接触している。各半導体発光装置９４１から発生した熱は、この接触面を経由して放熱板９４２に伝導され、大気中に放出される。
【０００６】
このような構成では、半導体発光装置から発生した熱を放熱する経路を確保するために、放熱板は重要である。一方、製造コストを低減するために、部品点数の削減も重要である。
【０００７】
そこで、ステムの基台を放熱板とする従来の半導体発光装置が特許文献３等に提示されている。図１３に示すように、第３の従来例に係る半導体発光装置９７０は、ステム９８０、キャップ９９０及び半導体発光素子（図中、キャップ９９０の内部に配置されている。）によって構成されている。半導体発光装置９７０は、図１０に示す装置の構成とほぼ同一であるが、ステム９８０の基台９８１の形状が異なる。半導体発光装置９７０では、基台９８１が大きく張り出した形状となっており、図１０に示す装置よりもその表面積が大きい。これにより、基台９８１自体が放熱板の機能を有するようになるため、このような半導体発光装置を用いた光源装置では放熱板が不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３５２３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９８７７２号公報
【特許文献３】特開２００９−４３８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第２の従来例に係る光源装置には、実装密度を上げられないという問題が生じる。前記のように個々の半導体発光装置は、放熱板と保持体とに挟まれており、放熱板の機械的強度を保つためには、半導体発光装置同士の間は最低でも１ｍｍ程度離す必要がある。また、放熱板及び保持体は、用いる半導体発光装置の数に応じてそれぞれ設けられる必要がある。このため、部品を共通化してコストを削減することができない。
【００１０】
また、第３の従来例に係る半導体発光装置は、ステムの基台自体が放熱板として機能するため、光源装置を形成する際に放熱板を必要としないが、基台の主面の表面積が大きいため、複数の半導体発光装置を用いた光源装置では、実装密度を高くすることができない。
【００１１】
本発明は前記の問題に鑑み、その目的は、複数の半導体発光装置を高密度で実装することができ、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することが可能な光源装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記の目的を達成するために、複数の半導体発光装置を、互いに嵌合できる構成とする。
【００１３】
具体的に、本発明に係る半導体発光装置は、主面の平面形状が多角形であり、金属からなる基台と、基台の主面の上に搭載された半導体発光素子とを備え、基台は、その側面に、同一の構成を有する他の半導体発光装置の基台と嵌合可能な嵌合部を有している。
【００１４】
本発明に係る半導体発光装置によると、同一の構成を有する他の半導体発光装置の基台と嵌合可能な嵌合部を有しているため、半導体発光装置を高密度で実装することができる。その結果、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することが可能な光源装置を容易に得ることができる。
【００１５】
本発明に係る半導体発光装置において、嵌合部は、基台の側面に形成された凹部及び凸部からなり、複数の前記半導体発光装置を組み付ける際に、隣り合う一方の半導体発光装置における凹部と他方の半導体発光装置における凸部が嵌合し、一方の半導体発光装置における凸部と他方の半導体発光装置における凹部が嵌合して、複数の半導体発光装置が組み付けられてもよい。
【００１６】
本発明に係る半導体発光装置において、基台は、銅又はアルミニウムを主成分として含む金属からなることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、基台の熱伝導率を高くし、半導体発光素子から生じる熱を効率的に外部へ放出することができる。また、プレス加工による基台の作製を容易にし、低コストで大量に基台を作製することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る光源装置は、前記の半導体発光装置を複数備え、複数の半導体発光装置は、基台の側面において互いに嵌合している。
【００１９】
本発明に係る光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光装置から発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る光源装置は、複数の半導体発光装置を固定する固定部材をさらに備え、固定部材は、その一部が複数の半導体発光装置の基台の側面と嵌合するように形成されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、基台の側面同士の接触がより確実となり、放熱性を向上できる。
【００２２】
本発明に係る光源装置において、基台の側面同士は、半田材により接着されていることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、特定の固定部材を用いることなく、自立強度が高い複数の半導体発光装置を用いた光源装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、複数の半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光装置から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIb−Ib線における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示し、図１（ａ）のII−II線における断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示し、（ａ）は模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示し、（ａ）は模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIb-VIb線における断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す模式的な平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す斜視図である。
【図１０】第１の従来例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１１】第２の従来例に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す斜視図である。
【図１２】第２の従来例に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す断面図である。
【図１３】第３の従来例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図１〜図３に示すように、第１の実施形態の半導体発光装置１００は、大別して、半導体発光素子１１０、ステム１２０及びキャップ１３０により構成されている。ステム１２０は、基台１２１、該基台１２１の主面の上に形成された素子搭載台１２２、基台１２１の主面の上において素子搭載台１２２を囲むように形成されたシールリング１２７により構成されている。また、ステム１２０は、例えば、基台１２１を貫通するように形成されたリード１２３ａ、１２３ｂ及び基台１２１の素子搭載台１２２が形成された面と反対側の面に形成されたリード１２３ｃを含む。
【００２８】
ステム１２０の素子搭載台１２２にはサブマウント１１１が形成されており、サブマウント１１１に半導体発光素子１１０が搭載されている。シールリング１２７を介して基台１２１の上には、半導体発光素子１１０を覆うようにキャップ１３０が形成されている。キャップ１３０は、開口部１３１ａ及びフランジ部１３１ｂを有するカバー１３１と、開口部１３１ａを塞ぐように形成された光取り出し窓１３２とにより構成されている。なお、キャップ１３０のフランジ部１３１ｂがシールリング１２７と接着されている。半導体発光素子１１０の光出射面は、キャップ１３０の開口部１３１ａに向くように配置されている。サブマウント１１１には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び炭化珪素（ＳｉＣ）等の高熱伝導性のセラミック材料が用いられている。半導体発光素子１１０及びサブマウント１１１の表面には、金（Ａｕ）等からなる電極（図示せず）が形成されている。これらの電極を介して半導体発光素子１１０とサブマウント１１１とは電気的に接続されている。また、サブマウント１１１の表面に形成された電極は、ボンディングワイヤ１４０ａによりリード１２３ａと接続されている。一方、半導体発光素子１１０の表面に形成された電極は、ボンディングワイヤ１４０ｂによりリード１２３ｂと接続され、半導体発光素子１１０への通電経路が確保されている。リード１２３ａ、１２３ｂを外部電源（図示せず）と接続し、通電することによって半導体発光素子１１０による発光が得られる。半導体発光素子１１０から出力された光は、光取り出し窓１３２を通過して、キャップ１３０の開口部１３１ａから半導体発光装置１００の外部に取り出される。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、ステム１２０の基台１２１は、主面側から見た平面形状は四角形である。基台１２１の４つの側面１６０ａ、１６１ａ、１６０ｂ及び１６１ｂには、それぞれ嵌合部である凸部１５０ａ、１５１ａ及び凹部１５０ｂ、１５１ｂが形成されている。ここで、凸部１５０ａと凹部１５０ｂとは互いに嵌合するように寸法が設計されている。例えば、図１（ａ）に示す半導体発光装置１００の隣に、同一の向きに半導体発光装置１００と同一の構成を有する他の半導体発光装置を並べて接触させる場合、一方の装置の側面１６０ａと他方の装置の側面１６０ｂとにおいて、一方の装置の凸部１５０ａと他方の装置の凹部１５０ｂとが対向して嵌合する。その結果、一方の装置の側面１６０ａと他方の装置の側面１６０ｂとは接触する。同様に、一方の装置の側面１６１ａと他方の装置の側面１６１ｂとにおいても、一方の装置の凸部１５１ａと他方の装置の凹部１５１ｂとが嵌合することにより接触する。
【００３０】
半導体発光素子１１０は、通電時に光と共に熱を発生する。半導体発光素子１１０に対する投入電力が光出力に変換される割合（電力−光変換効率）は、通常、５０％以下である。光に変換されなかった電力の大部分は、ジュール熱として半導体発光素子１１０から放出される。その熱は、熱伝導によってサブマウント１１１及び素子搭載台１２２を経由して、基台１２１に伝わって、半導体発光装置１００の外部に放出される。半導体発光素子１１０から生じた熱を効率良く半導体発光装置１００の外部に放出するために、ステム１２０を構成する基台１２１及び素子搭載台１２２には高い熱伝導性が求められる。さらに、ステム１２０はプレス加工によって安価で大量に作製される必要がある。このため、ステム１２０には熱伝導性に加えて、プレス加工が容易であることが求められる。これらを達成できる材料として、銅（Ｃｕ）若しくは銅を主成分とする合金、又はアルミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウムを主成分とする合金が適している。本発明では、基台１２１の材料に熱伝導率が高い無酸素銅（ＯＦＣｕ）を用いている。
【００３１】
一方、キャップ１３０を構成するカバー１３１には、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金、Ｆｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金（Ｋｏｖａｒ）等の鉄を含む合金が用いられる。これらの材料は、光取り出し窓１３２に用いられる光学ガラスと熱膨張係数が近い特性を有している。低融点ガラスを用いて、キャップ１３０の開口部１３１ａを塞ぐように光取り出し窓１３２を取り付ける工程では、両者の熱膨張係数が近いことが求められる。両者の熱膨張係数が大きく異なると、熱歪みによって空隙が発生し、キャップ１３０が本来有する機能である気密性が損なわれる。本実施形態では、キャップ１３０のカバー１３１にはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用いている。
【００３２】
半導体発光装置１００の組み立て工程では、ステム１２０の基台１２１とキャップ１３０との溶接は、電流印加による方法を用いることが簡便である。この方法を用いるためには、溶接箇所の材料同士は同一である、又は組成が類似している必要がある。本発明による半導体発光装置１００では、基台１２１にはＯＦＣｕを用いているため、キャップ１３０のカバー１３１であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とは材料が大きく異なる。そこで、基台１２１の主面の上には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなるシールリング１２７を銀ろう付けにより取り付けている。これにより、キャップ１３０を電流印加による加熱溶接によって、ステム１２０に簡単に取り付けられるようになっている。
【００３３】
次に、本発明の第１の実施形態に係る複数の半導体発光装置が組み付けられて構成された光源装置について図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５では、シールリング１２７及びフランジ部１３１ｂを省略している。
【００３４】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光源装置２００を構成する複数の半導体発光装置１００のそれぞれの基台１２１は、それらの側面同士において接触している。複数の半導体発光装置１００は、全て同一の向きに揃えて二次元的に配置されている。このため、基台１２１の側面に形成された凸部１５０ａと凹部１５０ｂ及び凸部１５１ａと凹部１５１ｂとはそれぞれ対抗して嵌合している。その結果、隣接する半導体発光装置１００の基台１２１の側面同士は接触している。さらに、複数の半導体発光装置１００のそれぞれの相対的な位置は、凸部１５０ａ、１５１ａと凹部１５０ｂ、１５１ｂとの嵌合によって決まるため、複数の半導体発光装置１００のそれぞれの位置合わせをする必要がない。また、複数の半導体発光装置１００の基台１２１がそれぞれ機械的に接続しているため、これら全ての基台１２１自体が放熱板の機能を有している。図１３に示した第３の従来例の技術では、放熱板等が必要であったが、本実施形態の構成にすると、放熱板等は必要ない。
【００３５】
一般に、従来型パッケージのステムの基台は、直径が５．８ｍｍの円形で作られることが多い。そこで、本実施形態では、比較のために半導体発光装置１００の基台１２１の大きさを５．８ｍｍ×５．８ｍｍとした。図１１及び図１２に示した従来の半導体発光装置を用いた光源装置では、隣接する半導体発光装置同士の間には１ｍｍの隙間が必要であった。その結果、半導体発光装置の発光点の間隔は６．８ｍｍとなる。一方、本実施形態に係る光源装置２００では、半導体発光装置１００同士を密着させて配置することができる。このため、半導体発光装置１００の発光点の間隔は５．８ｍｍとなり、より高密度の実装が可能となる。
【００３６】
この光源装置２００をプロジェクタ等の装置に搭載する場合には、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、光源装置２００の周縁部に配置された半導体発光装置１００の基台１２１の側面を光源装置２００の外側から内側に押さえるように搭載することが好ましい。具体的に、図５（ｂ）に示すように、光源装置２００の周縁部の四つの側面を構成する基台１２１に対向するように、固定部材である取り付け板２１０ａ、２１０ｂ、２１１ａ及び２１１ｂを取り付けて、それぞれ図中の矢印の方向に押し付けるように光源装置２００を固定する。これにより、光源装置２００を構成する複数の半導体発光装置１００の基台１２１の側面同士の密着性が向上することにより、基台１２１同士の間の熱伝導の効率を向上することができる。
【００３７】
取り付け板２１０ａ、２１０ｂ、２１１ａ及び２１１ｂによる光源装置２００の固定ができない場合は、隣接する基台１２１の側面同士を半田付けにより接着させることも可能である。但し、半導体発光素子１１０及びサブマウント１１１の素子搭載台１２２への実装温度（約３００℃）を超えない温度で半田付けをする必要がある。なお、半田付けには、ＳｎＡｇＣｕ及びＳｎＺｎＢｉ等の鉛フリーの半田材を用いることが好ましい。このような半田付けによって、光源装置２００を構成する複数の半導体発光装置１００のそれぞれが固定されるため、光源装置２００の機械的な強度が増大する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光素子で発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置について図６を参照しながら説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付けることにより説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る半導体発光装置３００は、第１の実施形態と比較して、ステム３２０の基台３２１の形状が異なっている。具体的に、本実施形態では、基台３２１は、主面側から見た平面形状は六角形である。基台３２１の六つの側面には、それぞれ凸部３５０ａ、３５１ａ及び３５２ａ並びに凹部３５０ｂ、３５１ｂ及び３５２ｂが形成されている。また、凸部３５０ａと凹部３５０ｂ、凸部３５１ａと凹部３５１ｂ及び凸部３５２ａと凹部３５２ｂとは、それぞれ嵌合するように設計されている。
【００４１】
次に、第２の実施形態に係る複数の半導体発光装置３００が組み付けられて構成された光源装置４００について図７を参照しながら説明する。図７では、シールリング１２７及びフランジ部１３１ｂを省略している。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態に係る複数の半導体発光装置３００を互いに同一の向きに二次元的に並べると、凸部３５０ａと凹部３５０ｂ、凸部３５１ａと凹部３５１ｂ及び凸部３５２ａと凹部３５２ｂとがそれぞれ隣接するように配置することができる。ここで、隣接する凸部と凹部とはそれぞれ嵌合するように設計されている。光源装置４００を構成する複数の半導体発光装置３００のうちの一つの半導体発光装置３００に着目すると、６０°ずつ六方向に他の半導体発光装置３００が隣接し、周期的に並んでいる。
【００４３】
本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度をより高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光素子で発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。本実施形態において、基台の主面側から見た平面形状は六角形であるが、これに限らず、三角形等の多角形であってもよく、平面充填が可能な多角形であることが好ましい。また、装置の目的及び大きさ等の条件によって半導体発光装置のステムの基台の外形は変更しても構わない。
【００４４】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置について図８を参照しながら説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付けることにより説明を省略し、異なる部材についてのみ説明する。
【００４５】
図８に示すように、第３の実施形態に係る半導体発光装置５００は、第１の実施形態と比較してステム５２０の基台５２１の形状が異なっている。具体的に、基台５２１の側面に設けられた凸部５５０ａ、５５１ａ及び凹部５５０ｂ、５５１ｂの形状は台形状である。なお、凸部５５０ａと凹部５５０ｂ及び凸部５５１ａと凹部５５１ｂとは互いに隣接したときに嵌合可能な形状である。ここで、凸部５５０ａにおいて、基台５２１の中心に近い部分の幅５５０ａ１は、基台の外周部に近い部分の幅５５０ａ２よりも小さい。すなわち、凸部５５０ａの幅は、基台５２１の中心に近いほど小さくなっている。また、凹部５５０ｂにおいて、基台５２１の外周部に近い部分の幅５５０ｂ１は、基台５２１の中心に近い部分の幅５５０ｂ２よりも小さい。すなわち、凹部５５０ｂの幅は、基台５２１の中心に近いほど大きくなっている。凸部５５１ａ及び凹部５５１ｂも同様の寸法の関係とする。
【００４６】
次に、第３の実施形態に係る複数の半導体発光装置５００が組み付けられて構成された光源装置について図９を参照しながら説明する。
【００４７】
図９に示すように、第３の実施形態に係る複数の半導体発光装置５００を同一の向きに二次元的に並べることにより光源装置６００が構成されている。光源装置６００を構成する複数の半導体発光装置５００は、その側面同士が嵌合することによって接続されている。ここで、隣接する基台５２１の側面において、凸部と凹部の形状が台形状であるため、基台５２１の主面の面内方向の引っ張りによって、半導体発光装置同士は互いに外れない。
【００４８】
本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光素子で発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。さらに、特別な機械的支持部材を用いることなく、より自立強度が高い光源装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る半導体発光装置は、複数の半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し且つ半導体発光装置から発生する熱を効率良く放熱することができ、特に、互いに嵌合できる半導体発光装置及びそれを用いた光源装置等に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、３００、５００ 半導体発光装置
１１０ 半導体発光素子
１１１ サブマウント
１２０、３２０、５２０ ステム
１２１、３２１、５２１ 基台
１２２ 素子搭載台
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ リード
１２７ シールリング
１３０ キャップ
１３１ カバー
１３１ａ 開口部
１３１ｂ フランジ部
１３２ 光取り出し窓
１４０ａ、１４０ｂ ボンディングワイヤ
１５０ａ、１５１ａ、３５０ａ、３５１ａ、３５２ａ、５５０ａ、５５１ａ 凸部（嵌合部）
１５０ｂ、１５１ｂ、３５０ｂ、３５１ｂ、３５２ｂ、５５０ｂ、５５１ｂ 凹部（嵌合部）
１６０ａ 基台側面
１６０ｂ 基台側面
１６１ａ 基台側面
１６２ｂ 基台側面
２００、４００、６００ 光源装置
２１０ａ、２１０ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ 取り付け板（固定部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光装置及びそれを用いた光源装置に関し、特に、互いに嵌合できる半導体発光装置及びそれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料を用いて光を出射することができる半導体レーザ装置等の半導体発光装置は、安価、小型及び長寿命等の特徴を有する。特に、半導体レーザ装置等のように導波路を有する半導体発光装置は、指向性が優れているという特徴がある。そこで、このような半導体発光装置を光源として用いたプロジェクタ及び液晶バックライト等のディスプレイ装置の開発が進んでいる。また、このような半導体発光装置を産業用途に応用することも進んでいる。例えば、半導体レーザ装置を光源とするレーザスクライブ装置及びレーザアニール装置は実用化が進んでいる。これらの装置に用いる光源装置は、光出力が１ワット以上の高い光出力を必要とするため、例えば、半導体発光素子が実装された半導体発光装置には、高い放熱特性が要求され、このような半導体発光装置が複数搭載された光源装置が用いられる。
【０００３】
従来の半導体発光装置及び光源装置について図１０〜図１３を参照しながら説明する。ＴＯ型パッケージと呼ばれる金属パッケージがキャップにより封止された構成を有する、従来の汎用型半導体レーザ装置が特許文献１等に提示されている。図１０に示すように、第１の従来例に係る半導体発光装置９００は、半導体発光素子９０１、ステム９１０及びキャップ９２０により構成される。ステム９１０は、基台９１１、該基台９１１の上に形成された素子搭載台９１２及び外部電源（図示せず）と接続されたリード９１３により構成されている。キャップ９２０は、開口部９２１ａ及びフランジ部９２１ｂを有するカバー９２１と、開口部９２１ａを塞ぐように形成された光取り出し窓９２２とにより構成されている。
【０００４】
素子搭載台９１２にはサブマウント９０２が形成され、サブマウント９０２に半導体発光素子９０１が搭載されている。半導体発光素子９０１は、ボンディングワイヤ９３０によって任意のリードに対して電気的に接続されている。半導体発光素子９０１から発生した光は、光取り出し窓９２２を通って半導体発光装置９００の外部に放出される。また、フランジ部９２１ｂはステム９１０の基台９１１の主面に対して溶接されている。このため、キャップ９２０の内部は気密に封止されている。
【０００５】
このような半導体発光装置を複数備えている従来の光源装置が特許文献２等に提示されている。図１１及び図１２に示すように、第２の従来例に係る光源装置９４０は、複数の半導体発光装置９４１により構成されている。各半導体発光装置９４１は、放熱板９４２及び保持体９４３に形成された貫通孔９４４にそれぞれ収まるように取り付けられ、放熱板９４２と保持体９４３とに挟まれるように実装されている。放熱板９４２及び保持体９４３は、取り付け台９４５に固定されている。半導体発光装置９４１から発生した光は、コリメートレンズ９４６及び集光レンズ９４７を通って、光源装置９４０の外部に放出される。放熱板９４２の一部は、半導体発光装置９４１のステムの基台の背面の一部と接触している。各半導体発光装置９４１から発生した熱は、この接触面を経由して放熱板９４２に伝導され、大気中に放出される。
【０００６】
このような構成では、半導体発光装置から発生した熱を放熱する経路を確保するために、放熱板は重要である。一方、製造コストを低減するために、部品点数の削減も重要である。
【０００７】
そこで、ステムの基台を放熱板とする従来の半導体発光装置が特許文献３等に提示されている。図１３に示すように、第３の従来例に係る半導体発光装置９７０は、ステム９８０、キャップ９９０及び半導体発光素子（図中、キャップ９９０の内部に配置されている。）によって構成されている。半導体発光装置９７０は、図１０に示す装置の構成とほぼ同一であるが、ステム９８０の基台９８１の形状が異なる。半導体発光装置９７０では、基台９８１が大きく張り出した形状となっており、図１０に示す装置よりもその表面積が大きい。これにより、基台９８１自体が放熱板の機能を有するようになるため、このような半導体発光装置を用いた光源装置では放熱板が不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３５２３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９８７７２号公報
【特許文献３】特開２００９−４３８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第２の従来例に係る光源装置には、実装密度を上げられないという問題が生じる。前記のように個々の半導体発光装置は、放熱板と保持体とに挟まれており、放熱板の機械的強度を保つためには、半導体発光装置同士の間は最低でも１ｍｍ程度離す必要がある。また、放熱板及び保持体は、用いる半導体発光装置の数に応じてそれぞれ設けられる必要がある。このため、部品を共通化してコストを削減することができない。
【００１０】
また、第３の従来例に係る半導体発光装置は、ステムの基台自体が放熱板として機能するため、光源装置を形成する際に放熱板を必要としないが、基台の主面の表面積が大きいため、複数の半導体発光装置を用いた光源装置では、実装密度を高くすることができない。
【００１１】
本発明は前記の問題に鑑み、その目的は、複数の半導体発光装置を高密度で実装することができ、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することが可能な光源装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記の目的を達成するために、複数の半導体発光装置を、互いに嵌合できる構成とする。
【００１３】
具体的に、本発明に係る半導体発光装置は、主面の平面形状が多角形であり、金属からなる基台と、基台の主面の上に搭載された半導体発光素子とを備え、基台は、その側面に、同一の構成を有する他の半導体発光装置の基台と嵌合可能な嵌合部を有している。
【００１４】
本発明に係る半導体発光装置によると、同一の構成を有する他の半導体発光装置の基台と嵌合可能な嵌合部を有しているため、半導体発光装置を高密度で実装することができる。その結果、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することが可能な光源装置を容易に得ることができる。
【００１５】
本発明に係る半導体発光装置において、嵌合部は、基台の側面に形成された凹部及び凸部からなり、複数の前記半導体発光装置を組み付ける際に、隣り合う一方の半導体発光装置における凹部と他方の半導体発光装置における凸部が嵌合し、一方の半導体発光装置における凸部と他方の半導体発光装置における凹部が嵌合して、複数の半導体発光装置が組み付けられてもよい。
【００１６】
本発明に係る半導体発光装置において、基台は、銅又はアルミニウムを主成分として含む金属からなることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、基台の熱伝導率を高くし、半導体発光素子から生じる熱を効率的に外部へ放出することができる。また、プレス加工による基台の作製を容易にし、低コストで大量に基台を作製することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る光源装置は、前記の半導体発光装置を複数備え、複数の半導体発光装置は、基台の側面において互いに嵌合している。
【００１９】
本発明に係る光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、放熱板等の部材を削減でき、且つ、半導体発光装置から発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る光源装置は、複数の半導体発光装置を固定する固定部材をさらに備え、固定部材は、その一部が複数の半導体発光装置の基台の側面と嵌合するように形成されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、基台の側面同士の接触がより確実となり、放熱性を向上できる。
【００２２】
本発明に係る光源装置において、基台の側面同士は、半田材により接着されていることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、特定の固定部材を用いることなく、自立強度が高い複数の半導体発光装置を用いた光源装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、複数の半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光装置から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIb−Ib線における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示し、図１（ａ）のII−II線における断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示し、（ａ）は模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示し、（ａ）は模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIb-VIb線における断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す模式的な平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す斜視図である。
【図１０】第１の従来例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１１】第２の従来例に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す斜視図である。
【図１２】第２の従来例に係る半導体発光装置を用いた光源装置を示す断面図である。
【図１３】第３の従来例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図１〜図３に示すように、第１の実施形態の半導体発光装置１００は、大別して、半導体発光素子１１０、ステム１２０及びキャップ１３０により構成されている。ステム１２０は、基台１２１、該基台１２１の主面の上に形成された素子搭載台１２２、基台１２１の主面の上において素子搭載台１２２を囲むように形成されたシールリング１２７により構成されている。また、ステム１２０は、例えば、基台１２１を貫通するように形成されたリード１２３ａ、１２３ｂ及び基台１２１の素子搭載台１２２が形成された面と反対側の面に形成されたリード１２３ｃを含む。
【００２８】
ステム１２０の素子搭載台１２２にはサブマウント１１１が形成されており、サブマウント１１１に半導体発光素子１１０が搭載されている。シールリング１２７を介して基台１２１の上には、半導体発光素子１１０を覆うようにキャップ１３０が形成されている。キャップ１３０は、開口部１３１ａ及びフランジ部１３１ｂを有するカバー１３１と、開口部１３１ａを塞ぐように形成された光取り出し窓１３２とにより構成されている。なお、キャップ１３０のフランジ部１３１ｂがシールリング１２７と接着されている。半導体発光素子１１０の光出射面は、キャップ１３０の開口部１３１ａに向くように配置されている。サブマウント１１１には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び炭化珪素（ＳｉＣ）等の高熱伝導性のセラミック材料が用いられている。半導体発光素子１１０及びサブマウント１１１の表面には、金（Ａｕ）等からなる電極（図示せず）が形成されている。これらの電極を介して半導体発光素子１１０とサブマウント１１１とは電気的に接続されている。また、サブマウント１１１の表面に形成された電極は、ボンディングワイヤ１４０ａによりリード１２３ａと接続されている。一方、半導体発光素子１１０の表面に形成された電極は、ボンディングワイヤ１４０ｂによりリード１２３ｂと接続され、半導体発光素子１１０への通電経路が確保されている。リード１２３ａ、１２３ｂを外部電源（図示せず）と接続し、通電することによって半導体発光素子１１０による発光が得られる。半導体発光素子１１０から出力された光は、光取り出し窓１３２を通過して、キャップ１３０の開口部１３１ａから半導体発光装置１００の外部に取り出される。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、ステム１２０の基台１２１は、主面側から見た平面形状は四角形である。基台１２１の４つの側面１６０ａ、１６１ａ、１６０ｂ及び１６１ｂには、それぞれ嵌合部である凸部１５０ａ、１５１ａ及び凹部１５０ｂ、１５１ｂが形成されている。ここで、凸部１５０ａと凹部１５０ｂとは互いに嵌合するように寸法が設計されている。例えば、図１（ａ）に示す半導体発光装置１００の隣に、同一の向きに半導体発光装置１００と同一の構成を有する他の半導体発光装置を並べて接触させる場合、一方の装置の側面１６０ａと他方の装置の側面１６０ｂとにおいて、一方の装置の凸部１５０ａと他方の装置の凹部１５０ｂとが対向して嵌合する。その結果、一方の装置の側面１６０ａと他方の装置の側面１６０ｂとは接触する。同様に、一方の装置の側面１６１ａと他方の装置の側面１６１ｂとにおいても、一方の装置の凸部１５１ａと他方の装置の凹部１５１ｂとが嵌合することにより接触する。
【００３０】
半導体発光素子１１０は、通電時に光と共に熱を発生する。半導体発光素子１１０に対する投入電力が光出力に変換される割合（電力−光変換効率）は、通常、５０％以下である。光に変換されなかった電力の大部分は、ジュール熱として半導体発光素子１１０から放出される。その熱は、熱伝導によってサブマウント１１１及び素子搭載台１２２を経由して、基台１２１に伝わって、半導体発光装置１００の外部に放出される。半導体発光素子１１０から生じた熱を効率良く半導体発光装置１００の外部に放出するために、ステム１２０を構成する基台１２１及び素子搭載台１２２には高い熱伝導性が求められる。さらに、ステム１２０はプレス加工によって安価で大量に作製される必要がある。このため、ステム１２０には熱伝導性に加えて、プレス加工が容易であることが求められる。これらを達成できる材料として、銅（Ｃｕ）若しくは銅を主成分とする合金、又はアルミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウムを主成分とする合金が適している。本発明では、基台１２１の材料に熱伝導率が高い無酸素銅（ＯＦＣｕ）を用いている。
【００３１】
一方、キャップ１３０を構成するカバー１３１には、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金、Ｆｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金（Ｋｏｖａｒ）等の鉄を含む合金が用いられる。これらの材料は、光取り出し窓１３２に用いられる光学ガラスと熱膨張係数が近い特性を有している。低融点ガラスを用いて、キャップ１３０の開口部１３１ａを塞ぐように光取り出し窓１３２を取り付ける工程では、両者の熱膨張係数が近いことが求められる。両者の熱膨張係数が大きく異なると、熱歪みによって空隙が発生し、キャップ１３０が本来有する機能である気密性が損なわれる。本実施形態では、キャップ１３０のカバー１３１にはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用いている。
【００３２】
半導体発光装置１００の組み立て工程では、ステム１２０の基台１２１とキャップ１３０との溶接は、電流印加による方法を用いることが簡便である。この方法を用いるためには、溶接箇所の材料同士は同一である、又は組成が類似している必要がある。本発明による半導体発光装置１００では、基台１２１にはＯＦＣｕを用いているため、キャップ１３０のカバー１３１であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とは材料が大きく異なる。そこで、基台１２１の主面の上には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなるシールリング１２７を銀ろう付けにより取り付けている。これにより、キャップ１３０を電流印加による加熱溶接によって、ステム１２０に簡単に取り付けられるようになっている。
【００３３】
次に、本発明の第１の実施形態に係る複数の半導体発光装置が組み付けられて構成された光源装置について図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５では、シールリング１２７及びフランジ部１３１ｂを省略している。
【００３４】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光源装置２００を構成する複数の半導体発光装置１００のそれぞれの基台１２１は、それらの側面同士において接触している。複数の半導体発光装置１００は、全て同一の向きに揃えて二次元的に配置されている。このため、基台１２１の側面に形成された凸部１５０ａと凹部１５０ｂ及び凸部１５１ａと凹部１５１ｂとはそれぞれ対抗して嵌合している。その結果、隣接する半導体発光装置１００の基台１２１の側面同士は接触している。さらに、複数の半導体発光装置１００のそれぞれの相対的な位置は、凸部１５０ａ、１５１ａと凹部１５０ｂ、１５１ｂとの嵌合によって決まるため、複数の半導体発光装置１００のそれぞれの位置合わせをする必要がない。また、複数の半導体発光装置１００の基台１２１がそれぞれ機械的に接続しているため、これら全ての基台１２１自体が放熱板の機能を有している。図１３に示した第３の従来例の技術では、放熱板等が必要であったが、本実施形態の構成にすると、放熱板等は必要ない。
【００３５】
一般に、従来型パッケージのステムの基台は、直径が５．８ｍｍの円形で作られることが多い。そこで、本実施形態では、比較のために半導体発光装置１００の基台１２１の大きさを５．８ｍｍ×５．８ｍｍとした。図１１及び図１２に示した従来の半導体発光装置を用いた光源装置では、隣接する半導体発光装置同士の間には１ｍｍの隙間が必要であった。その結果、半導体発光装置の発光点の間隔は６．８ｍｍとなる。一方、本実施形態に係る光源装置２００では、半導体発光装置１００同士を密着させて配置することができる。このため、半導体発光装置１００の発光点の間隔は５．８ｍｍとなり、より高密度の実装が可能となる。
【００３６】
この光源装置２００をプロジェクタ等の装置に搭載する場合には、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、光源装置２００の周縁部に配置された半導体発光装置１００の基台１２１の側面を光源装置２００の外側から内側に押さえるように搭載することが好ましい。具体的に、図５（ｂ）に示すように、光源装置２００の周縁部の四つの側面を構成する基台１２１に対向するように、固定部材である取り付け板２１０ａ、２１０ｂ、２１１ａ及び２１１ｂを取り付けて、それぞれ図中の矢印の方向に押し付けるように光源装置２００を固定する。これにより、光源装置２００を構成する複数の半導体発光装置１００の基台１２１の側面同士の密着性が向上することにより、基台１２１同士の間の熱伝導の効率を向上することができる。
【００３７】
取り付け板２１０ａ、２１０ｂ、２１１ａ及び２１１ｂによる光源装置２００の固定ができない場合は、隣接する基台１２１の側面同士を半田付けにより接着させることも可能である。但し、半導体発光素子１１０及びサブマウント１１１の素子搭載台１２２への実装温度（約３００℃）を超えない温度で半田付けをする必要がある。なお、半田付けには、ＳｎＡｇＣｕ及びＳｎＺｎＢｉ等の鉛フリーの半田材を用いることが好ましい。このような半田付けによって、光源装置２００を構成する複数の半導体発光装置１００のそれぞれが固定されるため、光源装置２００の機械的な強度が増大する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光素子で発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置について図６を参照しながら説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付けることにより説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る半導体発光装置３００は、第１の実施形態と比較して、ステム３２０の基台３２１の形状が異なっている。具体的に、本実施形態では、基台３２１は、主面側から見た平面形状は六角形である。基台３２１の六つの側面には、それぞれ凸部３５０ａ、３５１ａ及び３５２ａ並びに凹部３５０ｂ、３５１ｂ及び３５２ｂが形成されている。また、凸部３５０ａと凹部３５０ｂ、凸部３５１ａと凹部３５１ｂ及び凸部３５２ａと凹部３５２ｂとは、それぞれ嵌合するように設計されている。
【００４１】
次に、第２の実施形態に係る複数の半導体発光装置３００が組み付けられて構成された光源装置４００について図７を参照しながら説明する。図７では、シールリング１２７及びフランジ部１３１ｂを省略している。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態に係る複数の半導体発光装置３００を互いに同一の向きに二次元的に並べると、凸部３５０ａと凹部３５０ｂ、凸部３５１ａと凹部３５１ｂ及び凸部３５２ａと凹部３５２ｂとがそれぞれ隣接するように配置することができる。ここで、隣接する凸部と凹部とはそれぞれ嵌合するように設計されている。光源装置４００を構成する複数の半導体発光装置３００のうちの一つの半導体発光装置３００に着目すると、６０°ずつ六方向に他の半導体発光装置３００が隣接し、周期的に並んでいる。
【００４３】
本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度をより高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光素子で発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。本実施形態において、基台の主面側から見た平面形状は六角形であるが、これに限らず、三角形等の多角形であってもよく、平面充填が可能な多角形であることが好ましい。また、装置の目的及び大きさ等の条件によって半導体発光装置のステムの基台の外形は変更しても構わない。
【００４４】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置について図８を参照しながら説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付けることにより説明を省略し、異なる部材についてのみ説明する。
【００４５】
図８に示すように、第３の実施形態に係る半導体発光装置５００は、第１の実施形態と比較してステム５２０の基台５２１の形状が異なっている。具体的に、基台５２１の側面に設けられた凸部５５０ａ、５５１ａ及び凹部５５０ｂ、５５１ｂの形状は台形状である。なお、凸部５５０ａと凹部５５０ｂ及び凸部５５１ａと凹部５５１ｂとは互いに隣接したときに嵌合可能な形状である。ここで、凸部５５０ａにおいて、基台５２１の中心に近い部分の幅５５０ａ１は、基台の外周部に近い部分の幅５５０ａ２よりも小さい。すなわち、凸部５５０ａの幅は、基台５２１の中心に近いほど小さくなっている。また、凹部５５０ｂにおいて、基台５２１の外周部に近い部分の幅５５０ｂ１は、基台５２１の中心に近い部分の幅５５０ｂ２よりも小さい。すなわち、凹部５５０ｂの幅は、基台５２１の中心に近いほど大きくなっている。凸部５５１ａ及び凹部５５１ｂも同様の寸法の関係とする。
【００４６】
次に、第３の実施形態に係る複数の半導体発光装置５００が組み付けられて構成された光源装置について図９を参照しながら説明する。
【００４７】
図９に示すように、第３の実施形態に係る複数の半導体発光装置５００を同一の向きに二次元的に並べることにより光源装置６００が構成されている。光源装置６００を構成する複数の半導体発光装置５００は、その側面同士が嵌合することによって接続されている。ここで、隣接する基台５２１の側面において、凸部と凹部の形状が台形状であるため、基台５２１の主面の面内方向の引っ張りによって、半導体発光装置同士は互いに外れない。
【００４８】
本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置及びそれを用いた光源装置によると、半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し、且つ、半導体発光素子で発生する熱を効率良く放熱することが可能となる。さらに、特別な機械的支持部材を用いることなく、より自立強度が高い光源装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る半導体発光装置は、複数の半導体発光装置の発光点の密度を高くすることができ、部品点数を削減し且つ半導体発光装置から発生する熱を効率良く放熱することができ、特に、互いに嵌合できる半導体発光装置及びそれを用いた光源装置等に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、３００、５００ 半導体発光装置
１１０ 半導体発光素子
１１１ サブマウント
１２０、３２０、５２０ ステム
１２１、３２１、５２１ 基台
１２２ 素子搭載台
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ リード
１２７ シールリング
１３０ キャップ
１３１ カバー
１３１ａ 開口部
１３１ｂ フランジ部
１３２ 光取り出し窓
１４０ａ、１４０ｂ ボンディングワイヤ
１５０ａ、１５１ａ、３５０ａ、３５１ａ、３５２ａ、５５０ａ、５５１ａ 凸部（嵌合部）
１５０ｂ、１５１ｂ、３５０ｂ、３５１ｂ、３５２ｂ、５５０ｂ、５５１ｂ 凹部（嵌合部）
１６０ａ 基台側面
１６０ｂ 基台側面
１６１ａ 基台側面
１６２ｂ 基台側面
２００、４００、６００ 光源装置
２１０ａ、２１０ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ 取り付け板（固定部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料を用いて光を出射することができる半導体発光装置であって、
主面の平面形状が多角形であり、金属からなる基台と、
前記基台の主面の上に搭載された半導体発光素子とを備え、
前記基台は、その側面に、前記半導体発光装置と同一の構成を有する他の半導体発光装置の基台と嵌合可能な嵌合部を有していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記嵌合部は、前記基台の側面に形成された凹部及び凸部からなり、
複数の前記半導体発光装置を組み付ける際に、隣り合う一方の半導体発光装置における凹部と他方の半導体発光装置における凸部が嵌合し、一方の半導体発光装置における凸部と他方の半導体発光装置における凹部が嵌合して、複数の半導体発光装置が組み付けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記基台は、銅又はアルミニウムを主成分として含む金属からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体発光装置を複数備え、
前記複数の半導体発光装置は、前記基台の側面において互いに嵌合していることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記複数の半導体発光装置を固定する固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、その一部が前記複数の半導体発光装置の前記基台の側面と嵌合するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記基台の側面同士は、半田材により接着されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項１】
半導体材料を用いて光を出射することができる半導体発光装置であって、
主面の平面形状が多角形であり、金属からなる基台と、
前記基台の主面の上に搭載された半導体発光素子とを備え、
前記基台は、その側面に、前記半導体発光装置と同一の構成を有する他の半導体発光装置の基台と嵌合可能な嵌合部を有していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記嵌合部は、前記基台の側面に形成された凹部及び凸部からなり、
複数の前記半導体発光装置を組み付ける際に、隣り合う一方の半導体発光装置における凹部と他方の半導体発光装置における凸部が嵌合し、一方の半導体発光装置における凸部と他方の半導体発光装置における凹部が嵌合して、複数の半導体発光装置が組み付けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記基台は、銅又はアルミニウムを主成分として含む金属からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体発光装置を複数備え、
前記複数の半導体発光装置は、前記基台の側面において互いに嵌合していることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記複数の半導体発光装置を固定する固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、その一部が前記複数の半導体発光装置の前記基台の側面と嵌合するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記基台の側面同士は、半田材により接着されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１７４９５４（Ｐ２０１２−１７４９５４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６６５２（Ｐ２０１１−３６６５２）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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