JP6507942B2 - 半導体発光装置用の保持部材、光源装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体発光装置用の保持部材、光源装置及びその製造方法に関する。

従来から、高輝度の光源を必要とする装置において、放電ランプに代えて、発光ダイオード又はレーザダイオード等を備える光源装置が開発されている。
例えば、プロジェクタ用途として、半導体レーザ装置を複数備える光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
この光源装置では、半導体レーザ装置の保持部材に、半導体レーザ装置の切欠部に対応した突起部を設けることにより、半導体レーザ装置の位置決めを行っている。

特開２０１２−２４２６３３号公報

半導体レーザ装置の保持部材を複雑な形状に加工することは、保持部材を作製する際の金型及び切削工程が複雑となり、保持部材の製造コストの上昇を招くことから、より簡便に半導体レーザ装置の位置決めを高精度に行うことができる手法が求められている。
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、低価格で高精度の光源装置、それを実現する保持部材及び光源装置の製造方法を提供することを目的とする。

本開示の半導体発光装置の保持部材は、半導体発光装置の保持部材であって、前記保持部材は、第１主面と、該第１主面と反対面に第２主面とを有し、前記第１主面には、薄膜部と、該薄膜部に隣接する厚膜部が配置され、前記第２主面には、前記薄膜部から厚膜部にわたって形成され、複数配列された半導体発光装置収納用の開口部と、隣接する前記開口部間を連結する溝とが配置され、前記開口部内には、前記薄膜部に形成された半導体発光装置の端子露出用の貫通孔が配置されていることを特徴とする。

また、本開示の光源装置は、半導体発光装置と、上述した保持部材とを備える光源装置であって、前記半導体発光装置は、半導体発光素子と、該半導体発光素子を載置し、外周に一対の切欠部を備える基体とを備え、前記保持部材は、前記第２主面の開口部に前記半導体発光装置の基体を収容し、かつ前記半導体発光装置は、前記切欠部が、前記溝に対面して前記保持部材に固定されていることを特徴とする。

さらに、本開示の光源装置の製造方法は、上述した保持部材を準備し、半導体発光素子と、該半導体発光素子を載置し、外周に一対の切欠部を備える基体とを備える半導体発光装置を準備し、前記保持部材の溝の幅よりも小さい幅の位置決め冶具を準備し、前記保持部材の開口に前記半導体発光装置を収容し、前記位置決め冶具を、前記保持部材の溝及び切欠部に挿入して、前記半導体発光装置の前記切欠部の前記保持部材に対する位置を調節することを特徴とする。

なお、本開示の他の保持部材は、半導体発光装置の保持部材であって、前記保持部材は、第１主面と、該第１主面と反対面に第２主面とを有し、前記第１主面には、薄膜部と、該薄膜部に隣接する厚膜部が配置され、前記第２主面には、前記薄膜部から厚膜部にわたって形成され、複数配列された半導体発光装置収納用の開口部が配置され、この開口部は、第２主面に近づくにつれて幅広となり、前記開口部内には、前記薄膜部に形成された半導体発光装置の端子露出用の貫通孔が配置されていることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、低価格で高精度の光源装置、それを実現する保持部材及び光源装置の製造方法を提供することができる。

本発明の保持部材の一実施形態の斜視図である。 図１Ａの保持部材の平面図である。 図１Ｂの保持部材のＢ−Ｂ’線断面図である。 図１Ａの保持部材の底面図である。 図１Ｄの保持部材のＣ−Ｃ’線断面図である。 図１Ａの保持部材の変形例を示す図１Ｃに対応する断面図である。 図１Ａの保持部材の変形例を示す図１Ｅに対応する断面図である。 本発明の保持部材の別の実施形態の斜視図である。 本発明の光源装置の一実施形態を示す斜視図である。 図３Ａの光源装置の平面図である。 図３Ａの光源装置の底面図である。 本発明の光源装置に用いられる半導体発光装置の一部透過図を含む側面図である。 図４Ａの半導体発光装置の底面図である。 図４Ａの半導体発光装置の断面図である。 図３Ａの光源装置の製造方法を説明するための光源装置等の斜視図である。 光源装置の製造方法で用いる位置決め治具を説明するための光源装置との組み合わせ斜視図である。 図６Ａの平面図である。 図６Ａでの位置決め治具のピン以外を省略して表した位置決め治具を説明するための光源装置との組み合わせ斜視図である。 図６Ｃの平面図である。 光源装置の製造方法で用いる別の位置決め治具（ピン以外を省略）を説明するための光源装置との組み合わせ斜視図である。 図７Ａの平面図である。 光源装置の製造方法で用いるさらに別の位置決め治具（ピン以外を省略）を説明するための光源装置との組み合わせ斜視図である。 図８Ａの平面図である。 本発明の保持部材のさらに別の実施形態を示す平面図である。 図９Ａの保持部材のＢ−Ｂ’線断面図である。 本発明の光源装置の別の実施形態を示す平面図である。

以下、発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する保持部材及び光源装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施形態、実施例において説明する内容は、他の実施形態、実施例にも適用可能である。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

実施形態１：保持部材１０
この実施形態の保持部材１０は、例えば、図１Ａ〜１Ｅに示すように、第１主面１０ａと、第１主面１０ａと反対面に第２主面１０ｂとを有する。
第１主面１０ａには、薄膜部１１と、薄膜部１１に隣接する厚膜部１２が配置されている。
第２主面１０ｂには、薄膜部１１から厚膜部１２にわたって形成され、複数配列された半導体発光装置収納用の開口部１３と、隣接する開口部１３間を連結する溝１５とが配置されている。
開口部１３内には、薄膜部１１に形成された半導体発光装置の端子露出用の貫通孔１４が配置されている。

保持部材は、半導体発光装置を保持するための部材であり、１つ又は複数の半導体発光装置を保持することができる。形状は、特に限定されず、板状、ブロック状、箱状、筒状、Ｌ字状、Ｔ字状などのいずれであってもよい。また、これらの外面にフィンが形成されたものでもよい。なかでも、図１Ａ〜１Ｅに示すように、保持部材１０は、平面形状（表面の形状）が長尺な四角形又はこれに近い形状であることが好ましい。概形は、直方体及び／又はこれに近い形状が好ましい。長尺な左右側面は、平坦であることが好ましい。このような形状によって、短尺な方向に、複数の保持部材、ひいては光源装置を互いに隣接して積層又は配置させることができる。
図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、例えば、６０ｍｍ×２０ｍｍ×１２．４ｍｍ（最大厚み）である。

保持部材１０は、保持部材は、熱伝導性の良好な材料で形成されていることが好ましく、一体的に形成された材料からなることがより好ましい。例えば、金属〔アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、ステンレス鋼（オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系）、鉄鋼材料（機械構造用炭素鋼、一般構造用圧延鋼）、スーパーインバー、コバール等〕、セラミックス（酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素等）、樹脂（ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＢＴ等）、これらの樹脂に充填材（酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイト、酸化チタン等）が添加されたもの等が挙げられる。なかでも、軽量で安価であることから、アルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。保持部材自体が一体的に形成されることにより、複数の層を接続するものに比較して、接触熱抵抗を低減させることができ、放熱効果を向上させることができる。また、個々の層を形成する工程及びこれらの層を積層する工程を不要とするために、製造工程の簡略化が図れる。さらに、部品数が少ないために、組立を簡便に行うことができる。

保持部材１０は、第１主面１０ａと、第１主面１０ａの反対面である第２主面１０ｂとを有する。この保持部材１０は、第２主面１０ｂが光出射面となる。

（薄膜部１１及び厚膜部１２）
保持部材１０の第１主面１０ａには、薄膜部１１と、薄膜部１１に隣接する厚膜部１２とが配置されている。言い換えると、第１主面１０ａにおいて凹部が形成されることにより凹部の底面に対応する領域として薄膜部を有し、この薄膜部に隣接する領域として厚膜部を有する。
図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、薄膜部１１と厚膜部１２とがストライプ状に交互に配置されている。薄膜部１１と厚膜部１２とは、保持部材１０の第１主面１０ａにおいて、長手方向の両端部まで延長している。ここでの交互とは、薄膜部と厚膜部とがのいずれからストライプ状の配置を開始してもよい。つまり、薄膜部−厚膜部−薄膜部、厚膜部−薄膜部−厚膜部の双方を含む。
第１主面１０ａには、ストライプ状の凹部が薄膜部１１として、互いに離間して複数配置されていることが好ましいが、つまり、互いに平行に配置されていることが好ましいが、薄膜部１１と厚膜部１２とは、任意の形状での配置とすることができる。例えば、互いに隣接する薄膜部同士又は互いに隣接する厚膜部同士で、その一部が連結されていてもよい。

薄膜部１１の幅は、全長に渡って一定でもよいし、変動してもよい。厚膜部１２の幅は、全長に渡って一定でもよいし、変動してもよい。複数の薄膜部１１は互いに異なる幅であってもよいし、同じ幅であってもよい。複数の厚膜部１２は互いに異なる幅であってもよいし、同じ幅であってもよい。複数の薄膜部１１及び厚膜部１２は、それぞれ互いに異なる幅であってもよいし、一部のみ異なる幅であってもよいし、全部が同じ幅であってもよい。なかでも、薄膜部１１は互いに同じ幅であり、厚膜部１２は互いに同じ幅であり、薄膜部と厚膜部とは異なる幅であることが好ましい。このような配置により、限られた平面積のなかで、より効率的に放熱性を向上させることができる。薄膜部と厚膜部とは、その一部が他よりも幅広で、他の一部が他よりも幅狭であってもよい。

例えば、保持部材１０の厚膜部１２の幅は、薄膜部１１の幅よりも大きいことが好ましい。ここでの幅の差は特に限定されるものではなく、搭載しようとする半導体発光装置のサイズ、その端子及び載置体の位置、保持部材のサイズ等によって適宜調整することができる。例えば、厚膜部１２の幅は、薄膜部１１の幅の１％〜３０％程度、１５％〜２５％程度大きいことが好ましい。このような配置により、限られた平面積のなかで、より効率的に放熱性を向上させることができる。

また、薄膜部１１が２列配列され、厚膜部１２と交互に配置されている場合には、保持部材１０の最も外側に配置される厚膜部１２の幅は、薄膜部１１の幅よりも大きいことが好ましい。これにより、放熱効果をより有効に発揮させることができる。
具体的には、薄膜部１１の幅は、搭載しようとする半導体発光装置の大きさ、出力、数等によって適宜調整することができるが、半導体発光装置の直径よりも小さいことが好ましく、半導体発光装置の端子の幅よりも大きいことが好ましい。例えば、半導体発光装置の直径の２０〜１００％程度が挙げられる。具体的には、薄膜部の幅は２．５ｍｍ〜３．９ｍｍが挙げられ、厚膜部の幅は４．０ｍｍ〜６．６ｍｍが挙げられる。

図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、薄膜部１１の幅は３．６ｍｍ、最大幅６．０ｍｍであり、厚膜部１２幅は５．０ｍｍ（内側）、４．５ｍｍ（外側）である。このような配置により、限られた平面積のなかで、より効率的に放熱性を向上させることができる。この保持部材１０では、薄膜部１１が、一部において、厚膜部よりも幅広となる部位がある。これによって、放熱性を確保しながら、半導体発光装置の端子の引き出しを確実に行うことができる。

厚膜部１２は、保持部材１０の第１主面１０ａの面積の５０％以上の面積を占有することが好ましく、６０％以上がより好ましく、６５％以上がさらに好ましい。
図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、６９％である。

薄膜部１１及び厚膜部１２の厚みは、特に限定されるものではなく、搭載しようとする半導体発光装置の大きさ、出力、数等によって適宜調整することができる。例えば、厚膜部１２の厚みは、半導体発光装置の端子を含む全長よりも厚いことが好ましい。これにより半導体発光装置を保持部材に確実に保持し、かつ放熱性を十分に確保することができる。薄膜部１１の厚みは、半導体発光装置の端子を含まない高さよりも厚いことが好ましい。
薄膜部１１及び厚膜部１２の厚みは、それぞれ、６ｍｍ〜１４ｍｍ程度、１２〜１８ｍｍ程度が挙げられる。
図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、薄膜部１１の厚みが８．２ｍｍであり、厚膜部１２の厚みは１２．４ｍｍである。

（開口部１３）
第２主面１０ｂには、薄膜部１１から厚膜部１２にわたる開口部１３が配置されている。開口部は、半導体発光装置を収納するための凹部である。開口部１３は、１つのみ配置されていてもよいが、列状に配置されていることが好ましく、図１Ａ〜１Ｅに示すように、少なくとも一対の列状に配列されていることが好ましい。一列に配列される開口部１３の数は、例えば、２〜１０個程度が好ましく、２〜５個程度、４又は５個がより好ましい。列の数は、１列又は一対（２列）以上、例えば、２〜４列、２又は３列が好ましく、２列がより好ましい。これら開口部１３の配列は、規則的に等間隔で行列方向に配置されることが好ましい。開口部１３同士の間隔は、例えば、０．数ｍｍ〜５ｍｍ又は１ｍｍ〜数ｍｍが挙げられる。

開口部１３の形状は、搭載しようとする半導体発光装置の平面形状に対応し、例えば、円形、楕円形、四角形等の多角形又はこれに近似する平面形状が挙げられる。特に、半導体発光装置の平面形状よりも若干大きいものが好ましい。具体的には、開口部の直径（幅）は９．０ｍｍ〜９．２ｍｍが挙げられる。

また、開口部１３の深さは、搭載しようとする半導体発光装置の端子を含まない高さよりも浅くてもよいし、同じでもよいし、若干深くてもよい。開口部の深さが深い場合には、後述する半導体発光装置を、保持部材の表面と面一に又一面より内側に配置させることができる。これによって、半導体発光装置が保持部材から突出することなく、意図しない外力から保護することができる。その結果、出射される光（例えば、レーザ光）の光軸のずれ等を効果的に防止することができる。あるいは保持部材１０は、半導体発光装置の上面が、保持部材１０の一面と面一に又はその外側に配置される程度の厚みとしてもよい。これにより、光源装置のより小型化を実現することができる。
図１Ａ〜１Ｃに示す保持部材１０では、開口部１３は平面形状が円形であり、その深さは４．９ｍｍであり、直径が９．１ｍｍである。隣接する開口部間の距離は２ｍｍである。また、図１Ｅに示すように、開口部１３は、深さ方向において、その側面が第１主面１０ａ、第２主面１０ｂに対して垂直である。つまり、開口部１３は深さ方向において直径が一定である。

（溝１５）
第２主面には、開口部に連結した溝１５が配置されている。この溝１５は、１つの開口部にのみ連結した溝であってもよいが、隣接する開口部間を連結する溝であることが好ましい。この場合の隣接する開口部とは、二次元のいずれの方向に対して隣接するものであってもよいし、全ての方向に対して隣接するものでもよいが、保持部材の長手方向に沿った列方向に対して隣接するものが好ましい。
溝１５は、保持部材に１つのみ配置されていてもよいが、開口部の数に応じて、複数配置されていることが好ましい。特に、１つの開口部１３に対して２つの溝１５が連結していることが好ましい。この２つの溝のいずれか又は双方は、１つの開口部にのみ連結した溝であってもよい。例えば、開口部が保持部材の端部に配置されている場合、開口部の保持部材端側の溝が、１つの開口部にのみ連結した溝となるが、このような溝が配置される場合には、保持部材の端部に配置された開口部においても、半導体発光装置の正確な位置あわせが可能となる。

溝１５の開口部に対する位置は特に限定されず、開口部に収容しようとする半導体発光装置の外形における切欠部（後述する）の位置と一致させることが好ましい。特に、半導体発光装置の正確な位置合わせを考慮すると、溝１５は、１つの開口部を介して対向する位置、特に、溝１５間の距離が最も遠くなる位置に配置することが好ましい。言い換えると、開口部の中心に対して点対称に配置することである。
また、別の観点から、溝１５の隣接する開口部間に対する位置は、例えば、２つの開口部が最も近くなる位置とすることが好ましい。
開口部１３が列状に配列されている場合には、溝１５は、その列方向に平行に、複数の開口部１３の中心を通る直線上に、配置されていることが好ましい。このような配置により、複数の半導体発光装置の正確な位置合わせを確実に行うことができる。また、複数の半導体発光装置が複数の半導体レーザであり、半導体レーザから発せられる光の偏向方向を同じにすることができる。

溝の平面形状は特に限定されるものではなく、円形、楕円形、四角形等の多角形又はこれらに近似する形状が挙げられる。
開口部間を連結する溝の長さ、溝の幅及び深さは、搭載しようとする半導体発光装置の外周に形成されている切欠部の大きさ、形状、位置等に応じて、適宜設定することができる。開口部間を連結する溝の長さは、０．数ｍｍ〜５ｍｍ、１ｍｍ〜数ｍｍが挙げられる。幅は、例えば、半導体発光装置の外周において切欠部を構成する面間の最大距離よりも小さい幅であることが好ましく、０．数ｍｍ〜５ｍｍ、１ｍｍ〜数ｍｍが挙げられる。深さは、開口部の深さと同じであってもよいし、開口部よりも浅くてもよいが、開口部に半導体発光装置を収容した際に、その切欠部に到達する距離（深さ方向の距離）よりも深いことが好ましい。具体的には、開口部の深さの５０％〜９５％程度が挙げられ、６０％〜９０％程度が好ましい。

図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、溝は、長さが５２ｍｍ、幅が２．０ｍｍ、深さが４．１ｍｍの平面視四角形形状である。

（第１貫通孔１４）
薄膜部１１は、１つの開口部１３内に半導体発光装置の端子露出用の少なくとも１つの第１貫通孔１４を備える。言い換えると、開口部１３は、その底面に第１貫通孔１４を配置しており、開口部の底面の一部が貫通している。
第１貫通孔１４は、半導体発光装置の一対の端子のそれぞれに対応させてもよいが、一対の端子を一緒に引き出すために１つの孔とすることが好ましい。
第１貫通孔１４の大きさ及び平面形状は、半導体発光装置の端子を引き出すことができる大きさ及び形状であれば、特に限定されず、開口部１３よりも小さく、さらに薄膜部１１の幅よりも小さいことが好ましい。平面形状は、円形、楕円形、多角形等のいずれであってもよい。

第１貫通孔１４は、開口部１３の中央に形成してもよいし、開口部１３内において、保持部材１０の外側又は内側のいずれかに偏在していてもよい。偏在する場合、保持部材の内側に偏在することが好ましい。後述するように放熱性を確保するためである。
図１Ａ〜１Ｅに示す保持部材１０では、第１貫通孔は、深さが３．３ｍｍ、大きさ及び形状は５．０ｍｍ×２．５ｍｍの平面視楕円形状である。

（その他の穴等）
保持部材１０は、上述した開口部１３、溝１５、第１貫通孔１４以外に、その第１主面、側面及び／又は第２主面に、凹部、貫通孔、突起等を有していてもよい。これらの凹部、貫通孔、突起等を利用して、保持部材１０の表面積を増大させて、放熱性を高めることができる。また、保持部材１０を外部の部材又は放熱部材等に固定することができる。さらに、保持部材への部品の取付又は保持部材自体の取り付けの際の位置合わせ用に利用することができる。また、保持部材同士を、縦横に並列／積層する際の固定にも利用することができる。貫通孔は、ザグリ穴とすることができる。これにより、ねじの頭部を保持部材の内部に隠すことができる。また、保持部材の表面積を増大させて、放熱性を向上させることができる。

図１Ａに示す保持部材１０では、位置合わせのための基準ピンを挿入する貫通孔１６、他の部品を固定するための貫通孔１７、保持部材１０を螺子固定するための貫通孔１８が、それぞれ一対形成されている。

保持部材１０は、通常、その露出面、つまり、第１主面、第２主面、これら主面に隣接する側面、開口部内面、第１貫通孔の内面、任意に上述した凹部、貫通孔、突起等を含む表面がめっき膜で被覆されている。メッキ膜は、錫、金、パラジウム等によって、当該分野で公知の方法を利用して形成することができる。保持部材１０は、その表面にメッキ膜が形成されることにより、後述する接合部材、例えば、半田の濡れ性を良好にすることができる。
メッキ膜の形成方法は、特に限定されるものではなく、通常の成膜方法のいずれをも利用することができる。

保持部材をこのような構成とすることにより、その第１主面を凹凸形状とすることにより放熱性を確保しながら、形状に起因する部品数の増加を抑えることができるため、効率的に製造することができる。その結果、製造工程の簡便化及びコストの低減を確実にすることができる。
また、半田固定により部品点数を少なく抑えることもでき、コストの低減をより一層確実にすることができる。

変形例１
この保持部材は、図１Ｆ及び１Ｇに示すように、開口部３３は平面形状が円形であるが、第２主面１０ｂに近づくにつれて幅広となっている以外、実施形態１の保持部材１０と同様の構成である。
この開口部３３は、底に隣接する部位において、その側面が第１主面１０ａ、第２主面１０ｂに対して垂直である垂直部３３Ａと、垂直部３３Ａに隣接し、第２主面１０ｂまで幅広となるテーバー部３３Ｂとを有する。図１Ｆ及び１Ｇでは、開口部３３の総深さは４．９ｍｍであり、垂直部３３Ａは、その１０〜３０％程度の深さ、具体的には、１０ｍｍ程度である。別の観点では、垂直部３３Ａは、後述する半導体発光装置における基体の厚みと同等であることが好ましい。その広がりは、例えば、断面時において、第１主面１０ａから１〜１．５度程度の傾斜が挙げられる。

なお、開口部３３は、垂直部３３Ａを有さず、テーバー部３３Ｂのみであってもよいが、垂直部３３Ａとそれに隣接して第２主面に向かって幅広となるテーパー部３３Ｂを備えることが好ましい。
このように垂直部３３Ａを備えることにより、半導体発光装置を、例えば、高精度に、基体を安定して保持することができ、それによって放熱経路を十分に確保することが可能となる。また、半導体発光装置を保持部材に挿入する場合には、テーパー部３３Ｂにより、容易に挿入することができ、組み立て不良を防止することができる。

溝１５は、垂直部３３Ａにまで至っていることが好ましい。これにより、後述する位置決め冶具を利用した光源装置の製造が高精度で行うことが可能となる。

実施形態２：保持部材２０
この実施形態の保持部材２０では、図２に示すように、第２主面２０ｂに配置した溝２５の深さが、開口部２３の深さと同じである以外、実質的に実施形態１の保持部材１０と同じ構成を有する。
よって、保持部材１０と同じ効果を奏する。

実施形態３：光源装置３０
この実施形態の光源装置３０は、図３Ａ〜３Ｃに示したように、保持部材１０と、半導体発光装置４０を備える。半導体発光装置４０は、保持部材１０における開口部の数に対応させることができ、１つであってもよいが、複数備えることが好ましい。複数の半導体発光装置４０は、発光波長が一部又は全部異なっていてもよいし、同じでもよい。

半導体発光装置４０は、例えば、図４Ａ〜４Ｃに示すように、半導体発光素子４１と、基体４４とを備える。半導体発光装置４０は、さらに、半導体発光素子４１が載置された載置体４３と、一対の端子４６と、キャップ４７とを備えることが好ましい。

半導体発光素子４１は、当該分野で公知の窒化物系の半導体材料等によって形成され半導体レーザ、ＬＥＤ等が挙げられる。なかでも、本実施形態の光源装置では、レーザ素子、特に、マルチモード（横モードマルチ）の素子を用いることが好ましい。

基体４４、ステム又はアイレットとも呼ばれるものであり、半導体発光素子４１を載置する。基体４４は、例えば、鉄、銅、銀、金、アルミニウム、真鍮及びこれらの合金等により形成することができる。なかでも、銅合金に金メッキ膜が被覆されたものが好ましい。
基体４４の形状は特に限定されないが、通常、柱状であり、円柱あるいは直方体又は立方体等の多角形柱であることが好ましい。図４Ａ〜４Ｃにおいては、円柱形状である。

基体４４は、その外周に切欠部４８を備える。切欠部４８は１つであってもよいが、一対（２つ）以上であることが好ましい。

切欠部４８の形状は、特に限定されるものではないが、基体４４の側面において、基体４４の上面と連結するものであればよく、上面から下面に通じるものが好ましい。基体４４の上面から見た場合の切欠部４８の平面形状は、円形、楕円形、四角形等の多角形又はこれらに近似する形状の一部が挙げられる。特に、切欠部４８は、２つの平面とそれをつなぐ曲面、縁又は角部を有する形状であることが好ましく、基体４４の外周から内側に延び、互いに連結した２つの平面によって柱状に切欠された形状がより好ましい。具体的には、上面から下面に通じ、基体４４の上面から見た場合の平面形状が二等辺三角形の角部が丸みを帯びた形状に、基体４の外周が切り欠かれて構成された切欠部が好ましい。

図４Ａ〜４Ｃに示す半導体発光装置４０では、基体４４の外周において、幅（図４Ｂ中、Ｗ）が１．２ｍｍ、深さ（図４Ｂ中、Ｄ）が０．５ｍｍ、高さ（図４Ａ中、Ｈ）が１．５ｍｍの略二等辺三角形柱が切り欠かれた、切欠部４８が２つ対向する位置に形成されている。

半導体発光素子４１は、通常、載置体４３に搭載され、載置体４３とともに基体４４に載置される。
載置体４３は、ヒートシンクとも呼ばれるものであり、銅、銀、金、アルミニウム及びこれらの合金等によって形成されたものが好ましい。なかでも、銅合金に金メッキ膜が被覆されたものが好ましい。
半導体発光素子４１の載置体４３への載置形態は特に限定されるものではなく、例えば、半導体発光素子４１の端面発光又は面発光等の光出射方向を考慮して、載置体４３に対して、介在体４２（所謂サブマウント）を介在させて、半導体発光素子４１を水平に又は垂直に載置することができる。半導体発光素子４１は、半田又は銀ペーストを用いて介在体４２に接着させることが好ましい。半導体発光素子４１の載置体４３での位置は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、例えば、載置体４３を基体４４上に搭載することを考慮して、一端に偏在した位置とすることが好ましい。

ワイヤ４５によって半導体発光素子４１に電気的に接続された一対の端子４６は、基体４４の他方側に引き出されている。一対の端子４６は、基体４４の中央から突出していてもよいが、外周方向に偏在していることが好ましい。

半導体発光装置４０は、通常、基体４４上に搭載され、半導体発光素子４１の光出射側に光取り出し用の窓を有するキャップによって気密封止されている。キャップは、ステンレス製で、例えば、直径６．８５ｍｍの円筒状である。キャップの下端は、鍔状部が配置されており、鍔状部は、基体４４の上面に溶接されている。光取り出し用の窓は、ガラス製であり、キャップの上部に配置している。

半導体発光装置４０は、保持部材１０の開口部１３に収容されている。言い換えると、半導体発光装置４０の基体４４は、開口部１３の底面に直接又は間接的に接触するように収容されている。さらに、半導体発光装置は、切欠部４８が、保持部材１０の溝１５に対面して保持部材に固定されている。
図３Ａ〜３Ｃに示された光源装置３０では、半導体発光装置４０が、その基体４４の外周（側面）における最も遠い距離となる位置に２つの切欠部４８を備えており、その切欠部４８が、保持部材１０の溝１５にそれぞれ対面して、一列に開口部１３に収容され、固定されている。

切欠部４８が溝１５に対面して配置されることにより、特に、最も遠い距離となる２箇所で切欠部４８が溝１５に対面して配置されることにより、半導体発光装置４０の位置合わせ精度を確実に向上させることができる。
つまり、保持部材に固定された複数の半導体発光装置では、全ての半導体レーザから発せられる光の偏向方向を同じにすることができる。

半導体発光装置４０の端子４６は、第１貫通孔１４内に配置されている。端子４６の先端は、保持部材１０の第２主面１０ｂよりも内側に配置されることが好ましい。このような配置により、意図しない外力に起因する端子のダメージを防止することができる。
あるいは、端子４６の先端は、保持部材１０の第１主面１０ａよりも外側に配置されていてもよい。このような配置により、外部空間、あるいは外部放熱部との距離が短くなるため、放熱性を高めることができる。

半導体発光装置４０は、厚膜部１２において、半導体発光装置４０の一端に偏在した載置体４３が配置するように、開口部１３内に収容されることが好ましい。
また、保持部材１０に半導体発光装置４０を固定する場合、圧入でもよいが、接合部材によって固定されていることが好ましい。接合部材としては、例えば、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの半田、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、低融点金属などのろう材等が挙げられる。なかでも半田を用いることが好ましい。これによって、半導体発光装置４０、つまりレーザ素子で発生した熱が、まず、半導体発光装置４０内の載置体４３、基体４４を通して放散される。続いて、半田による広い面積での保持部材１０の開口部１３及び厚膜部１２への接触を通してさらに保持部材１０に放散される。その結果、確実に放熱効果が得られる。特に、載置体４３が、保持部材１０の薄膜部１１に配置されるものに比べて、大きな放熱効果が発揮される。

特に、図１Ｆ及び１Ｇに示す保持部材のように、開口部３３の底に隣接する垂直部３３Ａが配置されている場合には、圧入及び接合部材を用いた固定のいずれにおいても、半導体発光装置の基体４４を、垂直部３３Ａに容易に接触させることができる。よって、放熱経路の確保をより一層確実に行うことができる。接合部材を用いる場合は、垂直部３３Ａ及び開口部３３の底面において半導体発光装置の基体４４を接触させることができ、より有利である。

開口部１３が、半導体発光装置４０の形状及び大きさに対応させていることにより、半導体発光装置４０を保持部材１０に載置する場合に、過度の押圧又は圧入を行う必要がなく、これらに起因するダメージを回避することができる。
また、固定のために用いる固定／接続部材の配置空間を適度に確保することができる。よって、効率的かつ効果的に半導体発光装置４０を保持部材１０に固定／接続することができる。
さらに、半導体発光素子の発熱による半導体発光装置４０を構成する各部材が熱膨張した場合の膨張を補償することができ、半導体発光装置４０の位置ずれ、レーザ光の光軸のずれ等を防止することができる。加えて、半導体発光装置４０の周辺を適度に保持部材１０で取り囲むことができるために、発生した熱をより一層、保持部材１０に対して効果的に逃がすことができる。

実施形態４：光源装置の製造方法
上述した光源装置３０は、以下の方法によって製造することができる。
（１）まず、上述した保持部材１０及び半導体発光装置４０を準備する。
（２）次いで、保持部材１０の溝１５の幅よりも小さい幅の位置決め冶具を準備する。

位置決め冶具は、例えば、図５及び６Ａ〜６Ｄに示したように、保持部材１０の溝１５と、半導体発光装置４０における切欠部４８とを対面させるために用いる冶具である。この位置決め冶具は、保持部材１０の溝１５と、半導体発光装置４０における切欠部４８との双方に同時に挿入することにより、両者を容易に対面させることができる。これにより、半導体発光装置４０の開口部１３内での回転を回避して、その位置を特定することができる。
そのために、位置決め冶具は、ピンの形態を有する。図５、６Ａ及び６Ｂに示すように、位置決め冶具６０は、所定の位置に２本以上配列されたピン６１を備える部材とすることが好ましい。
この以下の説明においては、１以上のピン６１を備える部材を位置決め冶具６０とすることがあるが、ピン自体を位置決め冶具として説明することもある。

ピン６１の大きさ及び形状は、用いる保持部材１０の溝の大きさ及び形状、半導体発光装置の形状ならびに切欠部の大きさ及び形状等によって適宜設定することができる。
例えば、ピン６１は、円筒又は円柱状であることが好ましい。このような形状とすることにより、開口部１３に収容された半導体発光装置４０の切欠部４８と、保持部材１０の溝とに、容易に同時に挿入することができる。ピン６１の直径は、保持部材１０の溝に挿入できればよく、例えば、直径１．５ｍｍ程度が挙げられる。
ピン６１は、溝１５の幅よりも小さく、かつ、切欠部４８の外周における幅よりも小さいことが好ましい。また、切欠部４８が、上述したように、基体４４の外周から内側に延び、互いに連結した２つの平面によって柱状に切欠された部位である場合、平面視が、その２つの平面に接触する円形又は楕円形の円筒又は円柱状であることがより好ましい。つまり、切欠部４８を構成する２つの平面の内接円と同じ直径又はその直径よりも小さい円筒又は円柱状であることがより好ましい。

位置決め冶具６０として、ピン６１が複数配列されている場合、その間隔及び位置は、用いる保持部材１０の溝の大きさ及び形状、半導体発光装置の形状ならびに切欠部の大きさ及び形状等によって適宜設定することができる。
例えば、ピン６１は、開口部１３の両側に形成された溝１５に対応する位置に、列状に等間隔で複数配置されていることが好ましい。この間隔は、例えば、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度が挙げられ、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、８ｍｍ〜１５ｍｍがより好ましい。

位置決め冶具６０は、ピン６１の他、用いる保持部材１０に対応した貫通孔、凹部、突起等を備えることが好ましい。例えば、半導体発光装置４０を挿入する開口部１３に一致した大きさ、形状、位置の孔６２、貫通孔１６〜１７に一致した大きさ、形状、位置の貫通孔又は突起（図６Ｃ及び６Ｄ中、６３）等が挙げられる。これらの貫通孔、凹部、突起等を利用して、位置決め、固定、嵌合等を容易かつ簡便に行うことができる。

（３）保持部材１０の開口部１３に半導体発光装置４０を収容する。その際、開口部内に、半導体発光装置４０を保持部材１０に固定するための接合部材（例えば、半田）を一緒に設置する。半田が固形状であれば、コレット又はピンセットなどを用いて開口部１３の底面に設置することができる。ペースト状であれば、ディスペンサなどを用いて底面に塗布することができる。
保持部材１０の開口部１３への収容は、半導体レーザ装置１００を適度に押圧することによって行うことが好ましい。

（４）図５、６Ａ〜６Ｄに示したように、位置決め冶具６０を構成するピン６１を、保持部材１０の溝１５及び開口部１３内の半導体発光装置４０の切欠部４８に挿入する。図６Ｃ及び図６Ｄでは、説明の便宜のため、ピン６１と突起６３のみが、保持部材１０の溝１５及び半導体発光装置４０の切欠部４８に挿入された状態を示す。この際、１つのピン６１が、保持部材１０の溝１５と、その溝１５の両側に収容された２つの半導体発光装置４０の２つの切欠部４８とに同時に挿入されるように、ピン６１の形状、大きさ、位置、溝１５の形状、大きさ、位置、半導体発光装置４０に切欠部４８の形状、大きさ、位置を適切に組み合わせることが必要である。
なお、この実施形態の位置決め冶具は、図６Ｃ及び６Ｄに示したように、複数のピン６１のみによって構成される形態でもよいが、位置決め効率を考慮すると、図５、６Ａ及び６Ｂに示した平板等に、複数のピン６１が予め固定されたものとすることが好ましい。

これによって、半導体発光装置４０の切欠部４８の保持部材１０に対する位置を容易にかつ簡便に調節することができる。つまり、全ての半導体発光装置４０を、保持部材１０に対して、高精度に同じ向きとなるように、簡便かつ容易に位置決めすることが可能となる。その結果、光源装置３０における半導体発光装置４０の半導体レーザから発せられる光の偏向方向を同じにすることが可能となる。

（５）その後、半導体発光装置４０を収容し、位置合わせを行った保持部材１０を、加熱装置などにより加熱して、その後冷却することにより、半田が軟化した後に固化し、半導体発光装置４０を保持部材１０に固定することができる。
このような方法によって、半導体発光装置の保持部材への位置合わせを、簡便かつ容易に、高精度に行うことができる。その結果、複数の半導体発光装置に対して、ビームを簡便かつ容易にそろえることができる。つまり、半導体発光装置から出射される光は直線偏光性を有するが、半導体発光装置の正確な位置合わせを確実に実現することにより、半導体発光装置を回転させることなく、よって、偏光回転することなく、半導体レーザから発せられる光の偏向方向を同じにすることができる。その結果、そのビーム特性をいかした用途に適用することが可能となる。具体的には、レーザ光の長手方向と短手方向がそろうことにより、光源装置から出射する光を、その後の光学部品でロスすることなく有効に利用することができる。また、偏光方向を揃えることにより、例えば本光源装置の後に液晶素子を通す際にも有効に光を利用することが可能になる。

実施形態５：光源装置の製造方法
この実施形態の光源装置の製造方法では、図６Ａ及び６Ｂに示した位置決め冶具６０を用いる代わりに、図７Ａ及びＢに示したように、２本のピン７１を位置決め冶具とし、これを利用してもよい。
上述した以外の製造方法は、実施形態４と実質的に同様であり、実施形態４と同様の効果を有する。

変形例：光源装置の製造方法
この実施形態の光源装置の製造方法では、図６Ａ及び６Ｂに示した位置決め冶具６０に代えて、図８Ａ及びＢに示したように、１本のピン８１を位置決め冶具とし、これを利用してもよい。ここでは、１本のピン８１は、最端に配置された開口部１３の保持部材の外側に近い溝に対応して配置されているが、最端に配置された開口部１３の内側の溝に対応する位置に配置されていてもよいし、保持部材１０におけるいずれの開口部１３におけるいずれか一方側の溝に対応する位置に配置されていてもよい。
上述した以外の製造方法は、実施形態４と実質的に同様であり、実施形態４と略同様の効果を有する。

実施形態６：保持部材
この実施形態の保持部材１０Ｂは、溝が形成されていない以外、実質的に実施形態１の保持部材と同様の構成を有する。つまり、この保持部材は、図９Ａ及び９Ｂに示すように、第１主面１０ａと、第１主面１０ａと反対面に第２主面１０ｂとを有する。
第１主面１０ａには、薄膜部１１と、薄膜部１１に隣接する厚膜部１２が配置されている。
第２主面１０ｂには、薄膜部１１から厚膜部１２にわたって形成され、複数配列された半導体発光装置収納用の開口部３３が配置されている。
開口部３３は、第２主面１０ｂに近づくにつれて幅広となり、開口部３３内には、薄膜部１１に形成された半導体発光装置の端子露出用の貫通孔１４が配置されている。
開口部３３の形状等は、保持部材の変形例１で説明したとおりである。

実施形態７：光源装置の製造方法
図９Ｃに示す光源装置５０は、例えば、以下のように、半導体発光装置４０を保持部材１０Ｂに接着して製造することができる。
まず、保持部材１０Ｂの開口部３３の底面に、半田を設置する。半田は固形状であればコレット、ピンセット等を用いて設置し、ペースト状であればディスペンサ等を用いて塗布することができる。
次に、設置した半田の上に半導体発光装置４０を載置する。このとき、半導体発光装置４０を適度に押圧することにより、半田材を開口部３３の底面及び側面に均一に配置することができる。
最後に、加熱装置などにより加熱して、その後冷却する。これにより、半田が軟化し、その後、固化することとなり、半導体発光装置４０を保持部材１０Ｂに接着することができる。
このような半導体発光装置の保持部材１０Ｂの開口部３３への導入が容易となり、開口部３３の垂直部３３Ａにより半導体発光装置４０の基体４４と密着することができ、放熱経路の確保が可能となる。

本発明の光源装置は、プロジェクタ、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。

１０、１０Ａ、２０ 保持部材
１０ａ、２０ａ 第１主面
１０ｂ、２０ｂ 第２主面
１１、２１ 薄膜部
１２、２２ 厚膜部
１３、２３、３３ 開口部
１４、２４ 貫通孔
１５、２５ 溝
１６、１７、１８ 貫通孔
３０、５０ 光源装置
３３Ａ 垂直部
３３Ｂ テーパー部
４０ 半導体発光装置
４１ 半導体発光素子
４２ 介在体
４３ 載置体
４４ 基体
４５ ワイヤ
４６ 端子
４７ キャップ
４８ 切欠部
６０ 位置決め冶具
６１、７１、８１ ピン（位置決め冶具）
６２ 孔

Claims (15)

1. 切欠部を備える半導体発光装置を、前記切欠部への位置決め冶具の当接により位置決めするための保持部材であって、
   前記保持部材は、第１主面と、該第１主面と反対面に第２主面とを有し、前記第１主面には、薄膜部と、該薄膜部に隣接する厚膜部が配置され、
   前記第２主面には、前記薄膜部から厚膜部にわたって形成され、複数配列された半導体発光装置収納用の開口部と、隣接する前記開口部間を連結し、前記位置決め冶具が挿入し得る溝とが配置され、
   前記開口部内には、前記薄膜部に形成された半導体発光装置の端子露出用の貫通孔が配置されていることを特徴とする半導体発光装置の保持部材。
2. 前記溝は、前記開口部よりも浅い請求項１に記載の保持部材。
3. 前記保持部材の薄膜部と厚膜部とが、ストライプ状に複数交互に配列されている部位を有する請求項１又は２に記載の保持部材。
4. 前記開口部において、厚膜部の幅が、前記薄膜部の幅よりも大きい請求項３に記載の保持部材。
5. 一体的に形成された金属からなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の保持部材。
6. 前記開口部は、第２主面に近づくにつれて幅広である請求項１〜５のいずれか１つに記載の保持部材。
7. 半導体発光装置と、請求項１〜６のいずれか１つに記載の保持部材とを備える光源装置であって、
   前記半導体発光装置は、
   半導体発光素子と、
   該半導体発光素子を載置し、外周に一対の切欠部を備える基体とを備え、
   前記保持部材は、前記第２主面の開口部に前記半導体発光装置の基体を収容し、かつ前記半導体発光装置は、前記切欠部が、前記溝に対面して前記保持部材に固定されていることを特徴とする光源装置。
8. 複数の前記半導体発光装置が、複数の前記開口部にそれぞれ収容されており、
   隣接する前記半導体発光装置は、前記切欠部が、前記溝を介して対面している請求項７に記載の光源装置。
9. 前記半導体発光装置の基体は、円柱形状であり、前記基体の外周から内側に延び、互いに連結した２つの平面によって柱状に切欠された切欠部を備える請求項７又は８に記載の光源装置。
10. 前記半導体発光装置は、前記保持部材に半田により固定されている請求項７〜９のいずれか１つに記載の光源装置。
11. 前記保持部材に保持された複数の前記半導体発光装置は、複数の半導体レーザであり、前記半導体レーザから発せられる光の偏向方向が同じである請求項７〜１０のいずれか１つに記載の光源装置。
12. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の保持部材を準備し、
    半導体発光素子と、該半導体発光素子を載置し、外周に一対の切欠部を備える基体とを備える半導体発光装置を準備し、
    前記保持部材の溝の幅よりも小さい幅の位置決め冶具を準備し、
    前記保持部材の開口に前記半導体発光装置を収容し、
    前記位置決め冶具を、前記保持部材の溝及び切欠部に挿入して、前記半導体発光装置の前記切欠部の前記保持部材に対する位置を調節することを特徴とする光源装置の製造方法。
13. 前記切欠部の外周における幅を、前記溝の幅よりも小さいものとし、
    前記位置決め冶具を、前記切欠部の内接円と同じ直径又は該直径よりも小さい円筒又は円柱状のピンとする請求項１２に記載の光源装置の製造方法。
14. 前記位置決め冶具を、等間隔で複数配列した円筒又は円柱状のピンとする請求項１２又は１３に記載の光源装置の製造方法。
15. 少なくとも１つの前記位置決め冶具を、前記保持部材の溝と、該溝の両側に収容された２つの前記半導体発光装置の２つの切欠部とに挿入する請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の光源装置の製造方法。