発光装置
【課題】放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１０は、第１および第２の凸状電極２６，３４と、半導体レーザ素子５２と、透光性枠部４０と、を有する。第１の凸状電極は、第１の凸部と、第１の段差面２６ａと、第１の面２６ｂとを有し、第１の段差面は第１の金属板２４からなり、第１の面のうち平面視で第１の凸部を含む領域は第２の金属板２０からなり、第１の凸部は第２の金属板の組成と同じ第３の金属板２２からなり、第２の凸状電極は、第２の凸部３４ａと、第１の金属板の組成と同じ第２の段差面３４ｂとを有し、半導体レーザ素子は、第１および第２の凸部との間に設けられる。透光性枠部は、第１および第２の凸部と、半導体レーザ素子と、を囲み、第１および第２の段差面と接着され、第２の金属板の熱伝導率は第１の金属板の熱伝導率よりも高い。
【解決手段】発光装置１０は、第１および第２の凸状電極２６，３４と、半導体レーザ素子５２と、透光性枠部４０と、を有する。第１の凸状電極は、第１の凸部と、第１の段差面２６ａと、第１の面２６ｂとを有し、第１の段差面は第１の金属板２４からなり、第１の面のうち平面視で第１の凸部を含む領域は第２の金属板２０からなり、第１の凸部は第２の金属板の組成と同じ第３の金属板２２からなり、第２の凸状電極は、第２の凸部３４ａと、第１の金属板の組成と同じ第２の段差面３４ｂとを有し、半導体レーザ素子は、第１および第２の凸部との間に設けられる。透光性枠部は、第１および第２の凸部と、半導体レーザ素子と、を囲み、第１および第２の段差面と接着され、第２の金属板の熱伝導率は第１の金属板の熱伝導率よりも高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極が上面および下面に設けられた表面発光型の発光素子は、放出光の一部が電極により遮光される。また、放熱性が悪く、電流密度の増大には限界がある。このために、高輝度にするには大面積チップとすることが必要になる。
【０００３】
また、表面発光型の発光素子は、Lambertian放射パターンを有しており、その半値全角は、例えば１２０度のように広くなる。このため、放出光を絞り込むことが困難である。
【０００４】
これに対して、半導体レーザ(Semiconductor Laser、 Diode Laser、 Laser Diode :ＬＤ)は、微小な側面の発光領域から鋭い指向性のレーザ光を放出できる。このため半導体レーザは、線状光源などに応用可能である。線状光源は、自動車用フォグランプ、表示装置のバックライト光源、光センサ光源などに用いることができる。
【０００５】
このような用途では、小型化、放熱性および実装性に優れ、かつ信頼性に富む発光装置が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易で、信頼性に富む発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の発光装置は、第１の凸状電極と、第２の凸状電極と、半導体レーザ素子と、透光性枠部と、を有する。前記第１の凸状電極は、第１の凸部と前記第１の凸部の周りを囲む第１の段差面と、前記第１の段差面とは反対の側となる第１の面と、を有する。前記第１の凸状電極では、前記第１の段差面は第１の金属板からなり、前記第１の面のうち平面視で前記第１の凸部を含む領域は第２の金属板からなり、前記第１の凸部は前記第２の金属板の組成と同じ組成の金属である第３の金属板からなる。前記第２の凸状電極は、第２の凸部と、前記第２の凸部の周りを囲む第２の段差面と、を有する。前記第２の凸状電極において、前記第２の段差面が前記第１の凸状電極の前記第１の段差面と対向し前記第１の金属板の組成と同じ組成を有する金属板からなる。前記半導体レーザ素子は、前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に設けられ、発光層を有する。前記透光性枠部は、前記第１の凸部と、前記第２の凸部と、前記半導体レーザ素子と、の周りをそれぞれ囲み、ガラスからなり、前記第１の段差面と接着されかつ前記第２の段差面と接着されることにより前記半導体レーザ素子を封止可能である。 前記第２の金属の熱伝導率は前記第１の金属板の熱伝導率よりもそれぞれ高く、前記第１の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差は、前記第２の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差よりも小さい。また、前記半導体レーザ素子から放出されるレーザ光のうち、半値全角内の光成分は、前記透光性枠部から外方へ出射可能である。
【発明の効果】
【０００９】
放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易で、信頼性に富む発光装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる発光装置の部分模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図２】レーザ光の遠視野像を説明するグラフ図である。
【図３】第１比較例にかかる発光装置の模式断面である。
【図４】図４（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図２（ｂ）はその変形例の模式断面図、である。
【図５】第３の実施形態にかかる発光装置の模式断面図である。
【図６】図（ａ）は第４の実施形態にかかる発光装置、図６（ｂ）はその変形例にかかる発光装置、の模式断面図、である。
【図７】図７（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図７（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図８】図８（ａ）は第５の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図８（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図９】図９（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図１０】図１０（ａ）は第６の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図１０（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図１１】図１１（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式平面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
【図１２】図１２（ａ）は第２比較例にかかる発光装置の模式平面図、図１２（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、である。
【図１３】図１３（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、図１３（ｂ）は第３の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、である。
【図１４】第３比較例にかかる線状照明装置の模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる発光装置の部分模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
発光装置１０は、第１の凸状電極２６、第２の凸状電極３４、半導体レーザ素子５２、透明な透光性枠部４０、を有している。なお、図１（ａ）は、第２の凸状電極３４の上部を除いた模式斜視図である。
【００１２】
第１の凸状電極２６は、第２の金属板２０と、上方からみて第２の金属板２０よりも小さい第３の金属板２２と、上方からみて前記第３の金属板２２の周りを囲む第１の段差面２６ａとなる第１の金属板２４と、を有する。第１の金属板２４は、第２の金属板２０の周辺領域と接しかつ第２の金属板２０の厚さＴ１および第３の金属板２２の厚さＴ２のいずれよりも小さい厚さＴ３を有する。第２の金属板２０の熱伝導率と、第３の金属板２２の熱伝導率と、は、第１の金属板２４の熱伝導率よりもそれぞれ高くする。なお、図１では、第２の金属板２０と、第３の金属板２２とは、組成が同じ金属でありかつ一体となっているものとする。すなわち、第３の金属板２２は、第１の凸状電極２６の第１の凸部となる。さらに第１の凸状電極２６は、第１の凸部とその周りに設けられた第１の金属板２４からなる第１の段差面２６ａと、第１の段差面２６ａとは反対の側になる第１の面２６ｂと、を有している。
【００１３】
セラミックなどからなるサブマウント５０が、第３の金属板２２の上に設けられ、さらにその上に半導体レーザ素子５２が設けられている。
【００１４】
サブマント５０が導電性である場合、ボンディングワイヤ５４を省略できる。サブマウント５０が絶縁性である場合、サブマウント５０の表面に設けられた導電層の上に半導体レーザ素子５２を接着する。導電層と第３の金属板２２とをボンディングワイヤ５４で接続することにより、半導体レーザ素子５２の一方の電極と、第１の凸状電極２６と、を接続できる。他方、半導体レーザ素子５２の他方の電極と、第２の凸状電極３４と、は例えば金属バンプ５６により接続できる。
【００１５】
第３の金属板２２および半導体レーザ素子５２を囲むように硼珪素酸などのガラスからなる透光性枠部４０が設けられる。透光性枠部４０の横方向の厚さＴＦを、例えば０．２ｍｍ以上とすれば第１の金属板２４との接着強度を高く保つことができる。第２の凸状電極３４は、第４の金属板３０と、第５の金属板３２と、を有する。また、第２の凸状電極３４は、第４の金属板３０に設けられた第２の凸部３４ａと、第２の凸部３４ａの周りの第２の段差面３４ｂと、第２の段差面３４ｂとは反対の側となる第２の面３４ｃと、を有する。第２の凸状電極３４の第２の段差面３４ｂと、第１の凸状電極２６の第１の段差面２６ａと、は、半導体レーザ素子５２を間に挟んで、互いに対向している。第１の金属板２４からなる第１の段差面２６ａと、第５の金属板３２からなる第２の段差面３４ｂと、透光性枠部４０の両側端部の全周と、がそれぞれ接着され、半導体レーザ素子５２が封止される。図１（ａ）では、第４の金属板３０が除かれて内部が見える状態を示す。
【００１６】
本実施形態では、第１の金属板２４の線膨張係数（または熱膨張率ともいう）と透光性枠部４０の線膨張係数との差は、第２の金属板２０の線膨張係数と透光性枠部４０の線膨張係数との差よりも小さい。また、第５の金属板３２の線膨張係数と透光性枠部４０の線膨張係数との差は、第４の金属板３０の線膨張係数と透光性枠部４０の線膨張係数との差よりも小さい。すなわち、第１および第５の金属板は、封止用金属からなるものといえる。
【００１７】
第２の金属板２０および第３の金属板２２は、例えば銅、銅合金などとすることができる。第１の金属板２４および第５の金属板３２は、例えばコバール、モリブデン、鉄などとすることができる。すなわち、第２の金属板２０と、第１の金属板２４と、は、銀ロウなどを用いて接着できる。このようにすると、放熱フィン６０から発生熱ＨＦを効率よく外部に排出することができる。
【００１８】
銅の熱伝導率は、４０１Ｗ／ｍ・Ｋなどである。他方、コバールの熱伝導率は、１７Ｗ／ｍ・Ｋなどであり、銅の略４．２％と小さい。なお、モリブデンの熱伝導率は、１３８Ｗ／ｍ・Ｋである。第２の金属板２０は、放熱フィンなどに取り付けられるので、第１の金属板２４の厚さＴ３よりも大きな厚さＴ１とし、機械的強度を高める。また、銅の代わりに、２．３重量百分率（ｗｔ％）の鉄、０．１ｗｔ％の亜鉛、０．０３ｗｔ％の燐を含んだ銅合金などを用いることができる（熱伝導率：２６２Ｗ／ｍ・Ｋ）。
【００１９】
また、コバールの線膨張係数は５．７×１０−６Ｋ−１である。銅の線膨張係数は、１６．５×１０−６Ｋ−１の近傍であり、コバールの略２．９倍と大きい。また、硼珪酸ガラスの線膨張係数は、５．２×１０−６Ｋ−１の近傍である。すなわち、コバールの線膨張係数と硼珪酸ガラスの線膨張係数との差は、銅の線膨張係数と硼珪酸ガラスの線膨張係数よりも小さい。このため、本実施形態では、ＡｕＳｎ半田やＡｕＧｅ半田を用いて接着する場合、硼珪酸ガラスに割れやクラックを生じることが抑制される。すなわち、内部の半導体レーザ素子５２は、第１の凸状電極２６と、第２の凸状電極３４と、透光性枠部４０と、により気密に封止することが可能であり、高い信頼性を保つことができる。
【００２０】
第３の金属板２２が銅からなるものとすると、半導体レーザ素子５２との間で線膨張係数の差が大きい。このため、半田材などを用いて直接接着を行うと、半導体レーザ素子５２に応力が生じることが多い。もし、半導体レーザ素子５２と、第３の金属板２２と、の間にサブマントを設けると、半導体レーザ素子５２へ加わる応力が低減され信頼性を向上できる。
【００２１】
半導体レーザ素子１０は、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＡｌＡｓ系、などの材料からなる。なお、本明細書において、ＩｎＧａＡｌＮ系とは、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。また、Ｉｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。さらに、ＡｌＧａＡｓ系とは、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーを含んでもよいものとする。
【００２２】
また、第１の凸状電極２６および第２の凸状電極３４の高さをそれぞれ小さくすると、発光装置１０の高さを小さくすることができる。この場合、第２の金属板２０および第３の金属板２２の厚さをそれぞれ０．２ｍｍ以上とすると、パッケージの強度を確保することが容易となる。
【００２３】
図２は、レーザ光の遠視野像を説明するグラフ図である。
縦軸は相対発光強度、横軸は光軸からの角度（度）、である。遠視野像（ＦＦＰ：FarField Pattern)は、半導体レーザ素子５２から放出されるレーザ光５３の広がりを示す（図１（ａ）。半導体レーザ素子５２の素子表面に対して垂直方向へのレーザ光５３の半値全角θｖは略３０度、水平方向への半値全角θｈは略１０度などとなる。このレーザ光５３のうち、半値全角内の光成分は、第１の凸状電極２６や第２の凸状電極３４に遮光されることなく透光性枠部４０から外方へ放出されることが好ましい。
【００２４】
なお、半導体レーザ素子５２の側面は、通常へきかい面とされ光共振器を構成するミラー面とする。例えば、レーザ光５３の出射面の反射率を５〜３０％、出射面の反対の側となる反射面の反射率：９０％以上などとすると、出射面からの出力を高めることができる。
【００２５】
もし、第１の凸状電極２６が第３の金属板２２を有していないと、第１の金属板２４を第２の金属板２０の外周部に接着する工程で、溶けた銀ロウや半田材が広がってサブマウント５０や半導体レーザ素子５２を接着することが困難になることがある。また、第１の金属板２４の厚さＴ３が第３の金属板２２の厚Ｔ２さよりも大きいと、半導体レーザ素子５２やサブマウント５０を第２の金属板２０の上に接着することが困難となる。すなわち、第１の金属板２４の厚さＴ３は、第３の金属板２２の厚さＴ２よりも小さいことが好ましい。
【００２６】
本実施形態では、レーザ光５３の半値全角内の光成分が第１および第２の凸状電極２６，３４に遮られることなく、透光性枠部４０から外部に放出されるように、第１の凸状電極２６および第２の凸状電極３４の断面形状を決めることができる。例えば、図２のように、測定されたＦＦＰにおける遮光される成分（破線）Ｓが、半値全角外の範囲であればよい。なお、第２の凸状電極３４の断面形状も同様に、半値全角内の光成分を遮らないようにし決めることができる。
【００２７】
ＡｕＳｎなどの半田材を用いて硼珪酸ガラスと接着する場合、第１の金属板２４の厚さＴ３を０．０５〜０．１ｍｍとすれば接着強度が確保される。
【００２８】
第４の金属板３０と、第５の金属板３２と、はコバールからなる一体構造とすることができる。また、第４の金属板３０を銅とする場合、第５の金属板３２をコバールなどとすることができる。半導体レーザ素子５２の上面電極と第２の凸状電極３４とを、例えばバンプ５６を用いて電気的接続を行う場合、発生熱は第２の凸状電極３４を通って上方からも外部へ排出可能である。この場合、第４の金属板３０を銅などとすることが好ましい。
【００２９】
なお、平面視において、発光装置１０は、角柱型ではなく、円柱、楕円柱、多角形柱、などであってもよい。円柱の場合、第１の金属板２４や第５の金属板３２は、リング状となる。
【００３０】
図３は、第１比較例にかかる発光装置の模式断面である。
第１の凸状電極１２６および第２の凸状電極１３４は、例えばコバールからなる。コバールの線膨張係数と、硼珪酸ガラスの線膨張気係数の差が小さいコバールを第１および第２の凸状電極１２６、１３４として用いている。この場合、コバールの熱伝導率が銅や銅合金よりも低いので、放熱が不十分となり、光出力や信頼性の低下を生じることがある。
【００３１】
図４（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図２（ｂ）はその変形例の模式断面図、である。
半導体レーザ素子５２が、ＩｎＧａＡｌＮ材料の場合、レーザ光５３は例えば青〜青紫色の波長とすることができる。図４（ａ）のように、透光性枠部４０の外縁４０ｂのうち、レーザ光５３が透過する領域に黄色蛍光体層７０を設けると、擬似白色光を放出することができる。または、図４（ｂ）のように、透光性枠部４０の内縁４０ａのうち、レーザ光５３が透過する領域に黄色蛍光体層７０を設けてもよい。なお、透光性枠部４０を設けたあと、内部に蛍光体粒子が混合された透明樹脂を設けてもよい。
【００３２】
図５は、第３の実施形態にかかる発光装置の模式断面図である。
レーザ光５３が出射する側の透光性枠部４１は、第１および第２の凸状電極２６、３４の側面方向の外縁よりも外方へ向かって突出部４１ａを有している。このようにすると、凹部が設けられた導光体７２と、突出部４１ａと、を嵌め合わせ、線状照明装置を構成することができる。突出部４１ａの表面における光密度は低減されるので、導光体７２が樹脂であっても光照射による劣化が抑制される。この場合、発光装置１０に蛍光体層を設けず、導光体７２に蛍光体層７４を設けると、混合光を外部に放出することができる。
【００３３】
図６（ａ）は第４の実施形態にかかる発光装置、図６（ｂ）はその変形例にかかる発光装置、の模式断面図、である。
第１の凸状電極２６は、第２の金属板２０と、上方からみて第２の金属板２０よりも小さい第３の金属板２２と、第２の金属板２０と第３の金属板２２との間に挟持された第１の金属板２５と、を有する。第２の金属板２０の熱伝導率と、第３の金属板２２の熱伝導率と、は、第１の金属板２５の熱伝導率よりもそれぞれ高い。
【００３４】
図６（ａ）において、第１の凸状電極２６は、ストライプ状であり銅などからなる第２の金属板２０が、コバールなどの封止用金属からなる第１の金属板２５に、冷間圧延で埋め込まれたクラッドメタル構造とすることができる。半導体レーザ素子５２の下方において、コバールからなる第１の金属板２５の厚さＴ３を例えば０．０５〜０．１ｍｍなど薄くし、銅ストライプの幅Ｗ１を第３の金属板２２の幅Ｗ２よりも広くすると、半導体レーザ素子５２の発光層近傍での発生熱を放熱フィン６０まで効率よく排出することができる。この場合、第１の金属板２５の厚さＴ３を、第２の金属板２０の厚さＴ１および第３の金属板２２の厚さＴ２よりもそれぞれ小さくすると、発生熱の排出がより効果的となる。すなわち、第３の金属板２２は、第１の凸状電極２６の凸部となる。第１の凸状電極２６は、凸部からはみ出した第１の金属板２４の表面である第１の段差面２６ａを有する。第１の段差面２６ａとは反対の側となる第１の凸状電極２６の第１の面２６ｂは、第２の金属板２０と、第２の金属板２０の周りを囲む第１の金属板２５と、を含む。この場合、第２の金属板２０は、平面視で凸部（第３の金属板２２）を含む領域とする。なお、平面視で凸部と第２の金属板２０とが重なってもよい。
【００３５】
図６（ｂ）に示す第４の実施形態の変形例において、レーザ光５３を放出する側の透光性枠部４１は、第１および第２の凸状電極２６、３４の側面方向の外縁よりも外方へ向かって突出した突出部４１ａを有している。このようにすると、凹部が設けられた導光体と、突出部４１ａを嵌め合わせ、レーザ光を外部に放出することができる。突出部４１ａの表面における光密度は低減されているので、導光体が樹脂であっても劣化が抑制される。
【００３６】
また、第１の金属板２５は、第２の金属板２０の全面を覆うように設けられてもよい。この場合、第１の金属板２５の厚さＴ３を、第２の金属板２０の厚さＴ１および第３の金属板２２の厚さＴ２よりもそれぞれ小さくすると、発生熱の排出がより効果的となる。
【００３７】
図７（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図７（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第１の凸状電極２６は、第２の金属板２０と、第２の金属板２０よりも小さい第３の金属板２２と、が一体となっており、銅などからなっている。また、第１の金属板２４は、開口部を有している。第２の金属板２０は、第１の金属板２４の開口部に介挿されている。すなわち、第１の凸状電極２６は、凸部の周りの第１の段差面２６ａ面を含む。第１の凸状電極２６の第１の面２６ｂは、第２の金属板２０と、第２の金属板２０の周りを囲む第１の金属板２４と、を含む平坦面となる。平面視で、第２の金属板２０は、凸部を含む。また、第２の凸状電極３４は、封止用金属からなり、凸部３４ａを有する。透光性枠部４０は、第１の凸状電極２６の第１の段差面２６ａと、第２の凸状電極３４の第２の段差面３４ｂと、それぞれ接着される。
【００３８】
図８（ａ）は第５の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図８（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第２の金属板２０と第３の金属板２２とは、一体となった角柱であっても良い。この場合、第２の金属板２０と、第３の金属板２２と、は、大きさが同じである。
【００３９】
図９（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第１の凸状電極２６は、第５の実施形態と同じものとする。また、第２の凸状電極３４は、第１の凸状電極２６と略同じ構成とする。すなわち、第４の金属板３０は、凸部３０ｂと、介挿部３０ａと、を有しており、同じ金属からなる一体構造となっている。また、介挿部３０ａの周りは封止用金属からなる第５の金属板３２である。このようにすると、上下方向へ熱を放散することがより容易となる。
【００４０】
図１０（ａ）は第６の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図１０（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第２の金属板２０と第３の金属板２２とは、角柱状であっても良い。
【００４１】
図１１（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式平面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
第２の金属層２１には、例えば、レーザ光５３と直交する方向にネジ穴が２つ設けられている。ネジ穴のうちの１つは、例えばスリット状とすると取り付けが容易となる。また、放熱フィン６０が凹部６０ａを有するものとすると、第１の凸状電極２６を嵌め込むことができる。このため、発光装置１０を、精度よく放熱フィン６０に取りつけ、光軸ずれを抑制することが容易となる。
【００４２】
図１２（ａ）は第２比較例にかかる発光装置の模式平面図、図１２（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、である。
発光装置１１０と、放熱フィン１６０と、の間を半田材１６４で接着する場合、発光装置１１０の位置を正確に放熱フィン１６０へ取り付けることが困難となる。このため、光軸ずれを生じやすくなる。
【００４３】
図１３（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、図１３（ｂ）は第３の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、である。
図１３（ａ）において、第６の実施形態にかかる発光装置１０は、透光性枠部４１の突出部４１ａの先端部に折り曲げミラー７６を有している。また、第２の金属層２０，第３の金属層２２、第４の金属層３４は、銅からなるものとする。第１の凸状電極２６には放熱フィン６０ａを取り付け、発生熱ＨＦ１を外部に排出する。また、第２の凸状電極３４には放熱フィン６０ｂを取り付け発生熱ＨＦ２を外部に排出する。線状照明装置５は、２つの発光装置１０と、導光体７２と、導光体７２の出射面に設けられた蛍光体層７８と、を有する。導光体７８には、レーザ光５３が入射し、対向する出射面の蛍光体層７８を照射する。
【００４４】
これに対して、図１３（ｂ）に示す線状照明装置５では、折り曲げミラー７４が設けられた第２の導光体７３を、導光体７２と発光装置１０の突出部４１ａとの間に設ける。突出部４１ａと、第２の導光体７３と、の間の僅かな隙間により、略６％の光損失を生じるが、放熱性は図１３（ａ）の構造と同様に良好である。
【００４５】
図１４は、比較例にかかる線状照明装置の模式側面図である。
発光装置１１０は、ＣＡＮ型半導体レーザ装置とする。ＣＡＮ型パッケージの放熱は、細いリードを介して行われるので放熱性が不十分である。また、２つの発光装置１６０の間隔が狭く、放熱フィン１６０は、導光体１７２の反対の側にのみ設けられる。このため、放熱性が不十分である。
【００４６】
第１〜第６の実施形態によれば、放熱性が改善され、封止が容易な発光装置が提供される。また、本実施形態の構造は、小型化が容易である。このような発光装置は、線状照明装置、面状照明装置、表示装置などに広く応用可能である。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 発光装置、２０、２１ 第２の金属板、２２ 第３の金属板、２４、２５ 第１の金属板、２６ 第１の凸状電極、２６ａ 第１の段差面、２６ｂ 第１の面、３０ 第４の金属板、３２ 第５の金属板、３４ 第２の凸状電極、３４ｂ 第２の段差面、３４ｃ 第２の面、４０、４１ 透光性枠部、４１ａ 突出部、５２ 半導体レーザ素子、５３ レーザ光、Θｖ 垂直方向半値全角、Θｈ 水平方向半値全角、Ｔ１ 第２の金属板の厚さ、Ｔ２ 第３の金属板の厚さ、Ｔ３ 第１の金属板の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極が上面および下面に設けられた表面発光型の発光素子は、放出光の一部が電極により遮光される。また、放熱性が悪く、電流密度の増大には限界がある。このために、高輝度にするには大面積チップとすることが必要になる。
【０００３】
また、表面発光型の発光素子は、Lambertian放射パターンを有しており、その半値全角は、例えば１２０度のように広くなる。このため、放出光を絞り込むことが困難である。
【０００４】
これに対して、半導体レーザ(Semiconductor Laser、 Diode Laser、 Laser Diode :ＬＤ)は、微小な側面の発光領域から鋭い指向性のレーザ光を放出できる。このため半導体レーザは、線状光源などに応用可能である。線状光源は、自動車用フォグランプ、表示装置のバックライト光源、光センサ光源などに用いることができる。
【０００５】
このような用途では、小型化、放熱性および実装性に優れ、かつ信頼性に富む発光装置が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易で、信頼性に富む発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の発光装置は、第１の凸状電極と、第２の凸状電極と、半導体レーザ素子と、透光性枠部と、を有する。前記第１の凸状電極は、第１の凸部と前記第１の凸部の周りを囲む第１の段差面と、前記第１の段差面とは反対の側となる第１の面と、を有する。前記第１の凸状電極では、前記第１の段差面は第１の金属板からなり、前記第１の面のうち平面視で前記第１の凸部を含む領域は第２の金属板からなり、前記第１の凸部は前記第２の金属板の組成と同じ組成の金属である第３の金属板からなる。前記第２の凸状電極は、第２の凸部と、前記第２の凸部の周りを囲む第２の段差面と、を有する。前記第２の凸状電極において、前記第２の段差面が前記第１の凸状電極の前記第１の段差面と対向し前記第１の金属板の組成と同じ組成を有する金属板からなる。前記半導体レーザ素子は、前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に設けられ、発光層を有する。前記透光性枠部は、前記第１の凸部と、前記第２の凸部と、前記半導体レーザ素子と、の周りをそれぞれ囲み、ガラスからなり、前記第１の段差面と接着されかつ前記第２の段差面と接着されることにより前記半導体レーザ素子を封止可能である。 前記第２の金属の熱伝導率は前記第１の金属板の熱伝導率よりもそれぞれ高く、前記第１の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差は、前記第２の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差よりも小さい。また、前記半導体レーザ素子から放出されるレーザ光のうち、半値全角内の光成分は、前記透光性枠部から外方へ出射可能である。
【発明の効果】
【０００９】
放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易で、信頼性に富む発光装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる発光装置の部分模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図２】レーザ光の遠視野像を説明するグラフ図である。
【図３】第１比較例にかかる発光装置の模式断面である。
【図４】図４（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図２（ｂ）はその変形例の模式断面図、である。
【図５】第３の実施形態にかかる発光装置の模式断面図である。
【図６】図（ａ）は第４の実施形態にかかる発光装置、図６（ｂ）はその変形例にかかる発光装置、の模式断面図、である。
【図７】図７（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図７（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図８】図８（ａ）は第５の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図８（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図９】図９（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図１０】図１０（ａ）は第６の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図１０（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
【図１１】図１１（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式平面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
【図１２】図１２（ａ）は第２比較例にかかる発光装置の模式平面図、図１２（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、である。
【図１３】図１３（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、図１３（ｂ）は第３の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、である。
【図１４】第３比較例にかかる線状照明装置の模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる発光装置の部分模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
発光装置１０は、第１の凸状電極２６、第２の凸状電極３４、半導体レーザ素子５２、透明な透光性枠部４０、を有している。なお、図１（ａ）は、第２の凸状電極３４の上部を除いた模式斜視図である。
【００１２】
第１の凸状電極２６は、第２の金属板２０と、上方からみて第２の金属板２０よりも小さい第３の金属板２２と、上方からみて前記第３の金属板２２の周りを囲む第１の段差面２６ａとなる第１の金属板２４と、を有する。第１の金属板２４は、第２の金属板２０の周辺領域と接しかつ第２の金属板２０の厚さＴ１および第３の金属板２２の厚さＴ２のいずれよりも小さい厚さＴ３を有する。第２の金属板２０の熱伝導率と、第３の金属板２２の熱伝導率と、は、第１の金属板２４の熱伝導率よりもそれぞれ高くする。なお、図１では、第２の金属板２０と、第３の金属板２２とは、組成が同じ金属でありかつ一体となっているものとする。すなわち、第３の金属板２２は、第１の凸状電極２６の第１の凸部となる。さらに第１の凸状電極２６は、第１の凸部とその周りに設けられた第１の金属板２４からなる第１の段差面２６ａと、第１の段差面２６ａとは反対の側になる第１の面２６ｂと、を有している。
【００１３】
セラミックなどからなるサブマウント５０が、第３の金属板２２の上に設けられ、さらにその上に半導体レーザ素子５２が設けられている。
【００１４】
サブマント５０が導電性である場合、ボンディングワイヤ５４を省略できる。サブマウント５０が絶縁性である場合、サブマウント５０の表面に設けられた導電層の上に半導体レーザ素子５２を接着する。導電層と第３の金属板２２とをボンディングワイヤ５４で接続することにより、半導体レーザ素子５２の一方の電極と、第１の凸状電極２６と、を接続できる。他方、半導体レーザ素子５２の他方の電極と、第２の凸状電極３４と、は例えば金属バンプ５６により接続できる。
【００１５】
第３の金属板２２および半導体レーザ素子５２を囲むように硼珪素酸などのガラスからなる透光性枠部４０が設けられる。透光性枠部４０の横方向の厚さＴＦを、例えば０．２ｍｍ以上とすれば第１の金属板２４との接着強度を高く保つことができる。第２の凸状電極３４は、第４の金属板３０と、第５の金属板３２と、を有する。また、第２の凸状電極３４は、第４の金属板３０に設けられた第２の凸部３４ａと、第２の凸部３４ａの周りの第２の段差面３４ｂと、第２の段差面３４ｂとは反対の側となる第２の面３４ｃと、を有する。第２の凸状電極３４の第２の段差面３４ｂと、第１の凸状電極２６の第１の段差面２６ａと、は、半導体レーザ素子５２を間に挟んで、互いに対向している。第１の金属板２４からなる第１の段差面２６ａと、第５の金属板３２からなる第２の段差面３４ｂと、透光性枠部４０の両側端部の全周と、がそれぞれ接着され、半導体レーザ素子５２が封止される。図１（ａ）では、第４の金属板３０が除かれて内部が見える状態を示す。
【００１６】
本実施形態では、第１の金属板２４の線膨張係数（または熱膨張率ともいう）と透光性枠部４０の線膨張係数との差は、第２の金属板２０の線膨張係数と透光性枠部４０の線膨張係数との差よりも小さい。また、第５の金属板３２の線膨張係数と透光性枠部４０の線膨張係数との差は、第４の金属板３０の線膨張係数と透光性枠部４０の線膨張係数との差よりも小さい。すなわち、第１および第５の金属板は、封止用金属からなるものといえる。
【００１７】
第２の金属板２０および第３の金属板２２は、例えば銅、銅合金などとすることができる。第１の金属板２４および第５の金属板３２は、例えばコバール、モリブデン、鉄などとすることができる。すなわち、第２の金属板２０と、第１の金属板２４と、は、銀ロウなどを用いて接着できる。このようにすると、放熱フィン６０から発生熱ＨＦを効率よく外部に排出することができる。
【００１８】
銅の熱伝導率は、４０１Ｗ／ｍ・Ｋなどである。他方、コバールの熱伝導率は、１７Ｗ／ｍ・Ｋなどであり、銅の略４．２％と小さい。なお、モリブデンの熱伝導率は、１３８Ｗ／ｍ・Ｋである。第２の金属板２０は、放熱フィンなどに取り付けられるので、第１の金属板２４の厚さＴ３よりも大きな厚さＴ１とし、機械的強度を高める。また、銅の代わりに、２．３重量百分率（ｗｔ％）の鉄、０．１ｗｔ％の亜鉛、０．０３ｗｔ％の燐を含んだ銅合金などを用いることができる（熱伝導率：２６２Ｗ／ｍ・Ｋ）。
【００１９】
また、コバールの線膨張係数は５．７×１０−６Ｋ−１である。銅の線膨張係数は、１６．５×１０−６Ｋ−１の近傍であり、コバールの略２．９倍と大きい。また、硼珪酸ガラスの線膨張係数は、５．２×１０−６Ｋ−１の近傍である。すなわち、コバールの線膨張係数と硼珪酸ガラスの線膨張係数との差は、銅の線膨張係数と硼珪酸ガラスの線膨張係数よりも小さい。このため、本実施形態では、ＡｕＳｎ半田やＡｕＧｅ半田を用いて接着する場合、硼珪酸ガラスに割れやクラックを生じることが抑制される。すなわち、内部の半導体レーザ素子５２は、第１の凸状電極２６と、第２の凸状電極３４と、透光性枠部４０と、により気密に封止することが可能であり、高い信頼性を保つことができる。
【００２０】
第３の金属板２２が銅からなるものとすると、半導体レーザ素子５２との間で線膨張係数の差が大きい。このため、半田材などを用いて直接接着を行うと、半導体レーザ素子５２に応力が生じることが多い。もし、半導体レーザ素子５２と、第３の金属板２２と、の間にサブマントを設けると、半導体レーザ素子５２へ加わる応力が低減され信頼性を向上できる。
【００２１】
半導体レーザ素子１０は、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＡｌＡｓ系、などの材料からなる。なお、本明細書において、ＩｎＧａＡｌＮ系とは、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。また、Ｉｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。さらに、ＡｌＧａＡｓ系とは、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーを含んでもよいものとする。
【００２２】
また、第１の凸状電極２６および第２の凸状電極３４の高さをそれぞれ小さくすると、発光装置１０の高さを小さくすることができる。この場合、第２の金属板２０および第３の金属板２２の厚さをそれぞれ０．２ｍｍ以上とすると、パッケージの強度を確保することが容易となる。
【００２３】
図２は、レーザ光の遠視野像を説明するグラフ図である。
縦軸は相対発光強度、横軸は光軸からの角度（度）、である。遠視野像（ＦＦＰ：FarField Pattern)は、半導体レーザ素子５２から放出されるレーザ光５３の広がりを示す（図１（ａ）。半導体レーザ素子５２の素子表面に対して垂直方向へのレーザ光５３の半値全角θｖは略３０度、水平方向への半値全角θｈは略１０度などとなる。このレーザ光５３のうち、半値全角内の光成分は、第１の凸状電極２６や第２の凸状電極３４に遮光されることなく透光性枠部４０から外方へ放出されることが好ましい。
【００２４】
なお、半導体レーザ素子５２の側面は、通常へきかい面とされ光共振器を構成するミラー面とする。例えば、レーザ光５３の出射面の反射率を５〜３０％、出射面の反対の側となる反射面の反射率：９０％以上などとすると、出射面からの出力を高めることができる。
【００２５】
もし、第１の凸状電極２６が第３の金属板２２を有していないと、第１の金属板２４を第２の金属板２０の外周部に接着する工程で、溶けた銀ロウや半田材が広がってサブマウント５０や半導体レーザ素子５２を接着することが困難になることがある。また、第１の金属板２４の厚さＴ３が第３の金属板２２の厚Ｔ２さよりも大きいと、半導体レーザ素子５２やサブマウント５０を第２の金属板２０の上に接着することが困難となる。すなわち、第１の金属板２４の厚さＴ３は、第３の金属板２２の厚さＴ２よりも小さいことが好ましい。
【００２６】
本実施形態では、レーザ光５３の半値全角内の光成分が第１および第２の凸状電極２６，３４に遮られることなく、透光性枠部４０から外部に放出されるように、第１の凸状電極２６および第２の凸状電極３４の断面形状を決めることができる。例えば、図２のように、測定されたＦＦＰにおける遮光される成分（破線）Ｓが、半値全角外の範囲であればよい。なお、第２の凸状電極３４の断面形状も同様に、半値全角内の光成分を遮らないようにし決めることができる。
【００２７】
ＡｕＳｎなどの半田材を用いて硼珪酸ガラスと接着する場合、第１の金属板２４の厚さＴ３を０．０５〜０．１ｍｍとすれば接着強度が確保される。
【００２８】
第４の金属板３０と、第５の金属板３２と、はコバールからなる一体構造とすることができる。また、第４の金属板３０を銅とする場合、第５の金属板３２をコバールなどとすることができる。半導体レーザ素子５２の上面電極と第２の凸状電極３４とを、例えばバンプ５６を用いて電気的接続を行う場合、発生熱は第２の凸状電極３４を通って上方からも外部へ排出可能である。この場合、第４の金属板３０を銅などとすることが好ましい。
【００２９】
なお、平面視において、発光装置１０は、角柱型ではなく、円柱、楕円柱、多角形柱、などであってもよい。円柱の場合、第１の金属板２４や第５の金属板３２は、リング状となる。
【００３０】
図３は、第１比較例にかかる発光装置の模式断面である。
第１の凸状電極１２６および第２の凸状電極１３４は、例えばコバールからなる。コバールの線膨張係数と、硼珪酸ガラスの線膨張気係数の差が小さいコバールを第１および第２の凸状電極１２６、１３４として用いている。この場合、コバールの熱伝導率が銅や銅合金よりも低いので、放熱が不十分となり、光出力や信頼性の低下を生じることがある。
【００３１】
図４（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図２（ｂ）はその変形例の模式断面図、である。
半導体レーザ素子５２が、ＩｎＧａＡｌＮ材料の場合、レーザ光５３は例えば青〜青紫色の波長とすることができる。図４（ａ）のように、透光性枠部４０の外縁４０ｂのうち、レーザ光５３が透過する領域に黄色蛍光体層７０を設けると、擬似白色光を放出することができる。または、図４（ｂ）のように、透光性枠部４０の内縁４０ａのうち、レーザ光５３が透過する領域に黄色蛍光体層７０を設けてもよい。なお、透光性枠部４０を設けたあと、内部に蛍光体粒子が混合された透明樹脂を設けてもよい。
【００３２】
図５は、第３の実施形態にかかる発光装置の模式断面図である。
レーザ光５３が出射する側の透光性枠部４１は、第１および第２の凸状電極２６、３４の側面方向の外縁よりも外方へ向かって突出部４１ａを有している。このようにすると、凹部が設けられた導光体７２と、突出部４１ａと、を嵌め合わせ、線状照明装置を構成することができる。突出部４１ａの表面における光密度は低減されるので、導光体７２が樹脂であっても光照射による劣化が抑制される。この場合、発光装置１０に蛍光体層を設けず、導光体７２に蛍光体層７４を設けると、混合光を外部に放出することができる。
【００３３】
図６（ａ）は第４の実施形態にかかる発光装置、図６（ｂ）はその変形例にかかる発光装置、の模式断面図、である。
第１の凸状電極２６は、第２の金属板２０と、上方からみて第２の金属板２０よりも小さい第３の金属板２２と、第２の金属板２０と第３の金属板２２との間に挟持された第１の金属板２５と、を有する。第２の金属板２０の熱伝導率と、第３の金属板２２の熱伝導率と、は、第１の金属板２５の熱伝導率よりもそれぞれ高い。
【００３４】
図６（ａ）において、第１の凸状電極２６は、ストライプ状であり銅などからなる第２の金属板２０が、コバールなどの封止用金属からなる第１の金属板２５に、冷間圧延で埋め込まれたクラッドメタル構造とすることができる。半導体レーザ素子５２の下方において、コバールからなる第１の金属板２５の厚さＴ３を例えば０．０５〜０．１ｍｍなど薄くし、銅ストライプの幅Ｗ１を第３の金属板２２の幅Ｗ２よりも広くすると、半導体レーザ素子５２の発光層近傍での発生熱を放熱フィン６０まで効率よく排出することができる。この場合、第１の金属板２５の厚さＴ３を、第２の金属板２０の厚さＴ１および第３の金属板２２の厚さＴ２よりもそれぞれ小さくすると、発生熱の排出がより効果的となる。すなわち、第３の金属板２２は、第１の凸状電極２６の凸部となる。第１の凸状電極２６は、凸部からはみ出した第１の金属板２４の表面である第１の段差面２６ａを有する。第１の段差面２６ａとは反対の側となる第１の凸状電極２６の第１の面２６ｂは、第２の金属板２０と、第２の金属板２０の周りを囲む第１の金属板２５と、を含む。この場合、第２の金属板２０は、平面視で凸部（第３の金属板２２）を含む領域とする。なお、平面視で凸部と第２の金属板２０とが重なってもよい。
【００３５】
図６（ｂ）に示す第４の実施形態の変形例において、レーザ光５３を放出する側の透光性枠部４１は、第１および第２の凸状電極２６、３４の側面方向の外縁よりも外方へ向かって突出した突出部４１ａを有している。このようにすると、凹部が設けられた導光体と、突出部４１ａを嵌め合わせ、レーザ光を外部に放出することができる。突出部４１ａの表面における光密度は低減されているので、導光体が樹脂であっても劣化が抑制される。
【００３６】
また、第１の金属板２５は、第２の金属板２０の全面を覆うように設けられてもよい。この場合、第１の金属板２５の厚さＴ３を、第２の金属板２０の厚さＴ１および第３の金属板２２の厚さＴ２よりもそれぞれ小さくすると、発生熱の排出がより効果的となる。
【００３７】
図７（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図７（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第１の凸状電極２６は、第２の金属板２０と、第２の金属板２０よりも小さい第３の金属板２２と、が一体となっており、銅などからなっている。また、第１の金属板２４は、開口部を有している。第２の金属板２０は、第１の金属板２４の開口部に介挿されている。すなわち、第１の凸状電極２６は、凸部の周りの第１の段差面２６ａ面を含む。第１の凸状電極２６の第１の面２６ｂは、第２の金属板２０と、第２の金属板２０の周りを囲む第１の金属板２４と、を含む平坦面となる。平面視で、第２の金属板２０は、凸部を含む。また、第２の凸状電極３４は、封止用金属からなり、凸部３４ａを有する。透光性枠部４０は、第１の凸状電極２６の第１の段差面２６ａと、第２の凸状電極３４の第２の段差面３４ｂと、それぞれ接着される。
【００３８】
図８（ａ）は第５の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図８（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第２の金属板２０と第３の金属板２２とは、一体となった角柱であっても良い。この場合、第２の金属板２０と、第３の金属板２２と、は、大きさが同じである。
【００３９】
図９（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第１の凸状電極２６は、第５の実施形態と同じものとする。また、第２の凸状電極３４は、第１の凸状電極２６と略同じ構成とする。すなわち、第４の金属板３０は、凸部３０ｂと、介挿部３０ａと、を有しており、同じ金属からなる一体構造となっている。また、介挿部３０ａの周りは封止用金属からなる第５の金属板３２である。このようにすると、上下方向へ熱を放散することがより容易となる。
【００４０】
図１０（ａ）は第６の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式断面図、図１０（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した模式平面図、である。
第２の金属板２０と第３の金属板２２とは、角柱状であっても良い。
【００４１】
図１１（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式平面図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
第２の金属層２１には、例えば、レーザ光５３と直交する方向にネジ穴が２つ設けられている。ネジ穴のうちの１つは、例えばスリット状とすると取り付けが容易となる。また、放熱フィン６０が凹部６０ａを有するものとすると、第１の凸状電極２６を嵌め込むことができる。このため、発光装置１０を、精度よく放熱フィン６０に取りつけ、光軸ずれを抑制することが容易となる。
【００４２】
図１２（ａ）は第２比較例にかかる発光装置の模式平面図、図１２（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、である。
発光装置１１０と、放熱フィン１６０と、の間を半田材１６４で接着する場合、発光装置１１０の位置を正確に放熱フィン１６０へ取り付けることが困難となる。このため、光軸ずれを生じやすくなる。
【００４３】
図１３（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、図１３（ｂ）は第３の実施形態にかかる発光装置を用いた線状照明装置の模式断面図、である。
図１３（ａ）において、第６の実施形態にかかる発光装置１０は、透光性枠部４１の突出部４１ａの先端部に折り曲げミラー７６を有している。また、第２の金属層２０，第３の金属層２２、第４の金属層３４は、銅からなるものとする。第１の凸状電極２６には放熱フィン６０ａを取り付け、発生熱ＨＦ１を外部に排出する。また、第２の凸状電極３４には放熱フィン６０ｂを取り付け発生熱ＨＦ２を外部に排出する。線状照明装置５は、２つの発光装置１０と、導光体７２と、導光体７２の出射面に設けられた蛍光体層７８と、を有する。導光体７８には、レーザ光５３が入射し、対向する出射面の蛍光体層７８を照射する。
【００４４】
これに対して、図１３（ｂ）に示す線状照明装置５では、折り曲げミラー７４が設けられた第２の導光体７３を、導光体７２と発光装置１０の突出部４１ａとの間に設ける。突出部４１ａと、第２の導光体７３と、の間の僅かな隙間により、略６％の光損失を生じるが、放熱性は図１３（ａ）の構造と同様に良好である。
【００４５】
図１４は、比較例にかかる線状照明装置の模式側面図である。
発光装置１１０は、ＣＡＮ型半導体レーザ装置とする。ＣＡＮ型パッケージの放熱は、細いリードを介して行われるので放熱性が不十分である。また、２つの発光装置１６０の間隔が狭く、放熱フィン１６０は、導光体１７２の反対の側にのみ設けられる。このため、放熱性が不十分である。
【００４６】
第１〜第６の実施形態によれば、放熱性が改善され、封止が容易な発光装置が提供される。また、本実施形態の構造は、小型化が容易である。このような発光装置は、線状照明装置、面状照明装置、表示装置などに広く応用可能である。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 発光装置、２０、２１ 第２の金属板、２２ 第３の金属板、２４、２５ 第１の金属板、２６ 第１の凸状電極、２６ａ 第１の段差面、２６ｂ 第１の面、３０ 第４の金属板、３２ 第５の金属板、３４ 第２の凸状電極、３４ｂ 第２の段差面、３４ｃ 第２の面、４０、４１ 透光性枠部、４１ａ 突出部、５２ 半導体レーザ素子、５３ レーザ光、Θｖ 垂直方向半値全角、Θｈ 水平方向半値全角、Ｔ１ 第２の金属板の厚さ、Ｔ２ 第３の金属板の厚さ、Ｔ３ 第１の金属板の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の凸部と前記第１の凸部の周りを囲む第１の段差面と、前記第１の段差面とは反対の側となる第１の面と、を有する第１の凸状電極であって、前記第１の段差面は第１の金属板からなり、前記第１の面のうち平面視で前記第１の凸部を含む領域は第２の金属板からなり、前記第１の凸部は前記第２の金属板の組成と同じ組成の金属である第３の金属板からなる第１の凸状電極と、
第２の凸部と、前記第２の凸部の周りを囲む第２の段差面と、を有する第２の凸状電極であって、前記第２の段差面は前記第１の凸状電極の前記第１の段差面と対向し前記第１の金属板の組成と同じ組成を有する金属板からなる第２の凸状電極と、
前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に設けられ、発光層を有する半導体レーザ素子と、
前記第１の凸部と、前記第２の凸部と、前記半導体レーザ素子と、の周りをそれぞれ囲み、ガラスからなる透光性枠部であって、前記第１の段差面と接着されかつ前記第２の段差面と接着されることにより前記半導体レーザ素子を封止可能な透光性枠部と、
を備え、
前記第２の金属板の熱伝導率は前記第１の金属板の熱伝導率よりも高く、
前記第１の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差は、前記第２の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差よりも小さく、
前記半導体レーザ素子から放出されるレーザ光のうち、半値全角内の光成分は、前記透光性枠部から外方へ出射可能であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の凸状電極の前記第１の面は、前記第２の金属板からなり、
前記第１の凸部は、前記第２の金属板と連続していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の金属板は、開口部を有し、
前記第２の金属板は、前記開口部に介挿され、
前記第１の面は、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを含む平坦面であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の凸状電極の前記第１の金属板は、前記第２の金属板と前記第３の金属板との間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の金属板は、前記第２の金属板の側面をさらに覆うように設けられたことを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記透光性枠部は、前記レーザ光が伝搬する側に突出部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
前記突出部に設けられ、前記レーザ光の伝搬方向を変更可能な折り曲げミラーをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の金属板は、コバール、鉄、およびモリブデンのいずれかからなり、
前記第２の金属板は、銅および銅合金のいずれかからなることを特徴とするとする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１】
第１の凸部と前記第１の凸部の周りを囲む第１の段差面と、前記第１の段差面とは反対の側となる第１の面と、を有する第１の凸状電極であって、前記第１の段差面は第１の金属板からなり、前記第１の面のうち平面視で前記第１の凸部を含む領域は第２の金属板からなり、前記第１の凸部は前記第２の金属板の組成と同じ組成の金属である第３の金属板からなる第１の凸状電極と、
第２の凸部と、前記第２の凸部の周りを囲む第２の段差面と、を有する第２の凸状電極であって、前記第２の段差面は前記第１の凸状電極の前記第１の段差面と対向し前記第１の金属板の組成と同じ組成を有する金属板からなる第２の凸状電極と、
前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に設けられ、発光層を有する半導体レーザ素子と、
前記第１の凸部と、前記第２の凸部と、前記半導体レーザ素子と、の周りをそれぞれ囲み、ガラスからなる透光性枠部であって、前記第１の段差面と接着されかつ前記第２の段差面と接着されることにより前記半導体レーザ素子を封止可能な透光性枠部と、
を備え、
前記第２の金属板の熱伝導率は前記第１の金属板の熱伝導率よりも高く、
前記第１の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差は、前記第２の金属板の線膨張率と前記透光性枠部の線膨張率との差よりも小さく、
前記半導体レーザ素子から放出されるレーザ光のうち、半値全角内の光成分は、前記透光性枠部から外方へ出射可能であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の凸状電極の前記第１の面は、前記第２の金属板からなり、
前記第１の凸部は、前記第２の金属板と連続していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の金属板は、開口部を有し、
前記第２の金属板は、前記開口部に介挿され、
前記第１の面は、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを含む平坦面であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の凸状電極の前記第１の金属板は、前記第２の金属板と前記第３の金属板との間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の金属板は、前記第２の金属板の側面をさらに覆うように設けられたことを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記透光性枠部は、前記レーザ光が伝搬する側に突出部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
前記突出部に設けられ、前記レーザ光の伝搬方向を変更可能な折り曲げミラーをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の金属板は、コバール、鉄、およびモリブデンのいずれかからなり、
前記第２の金属板は、銅および銅合金のいずれかからなることを特徴とするとする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１３−６５６００（Ｐ２０１３−６５６００Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１８８４（Ｐ２０１１−２０１８８４）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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