JP6737760B2 - 発光装置及びそれに用いる蓋体 - Google Patents
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Description
本発明は発光装置及びそれに用いる蓋体に関する。
パッケージ本体と、蓋体と、パッケージ本体及び蓋体に囲まれた封止空間内に配置された複数の発光素子と、を備える発光装置が知られている（特許文献１〜３参照）。特許文献１には、すべての発光素子に対応する１つの開口部が設けられた支持フレームと、その開口部を塞ぐ１つの透光性部材とを有する光源装置が記載されている。特許文献２には、複数の発光素子に対応する開口部が複数設けられた支持部材と、各開口部を塞ぐ複数の透光性部材とを有する光源装置が記載されている。特許文献３には、各発光素子に対応する複数の開口部が設けられた蓋体と、すべての開口部を塞ぐ１つの透光体とを有する発光装置が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載のように開口部が１つのみである場合には、搭載する発光素子の数が多いほど透光性部材のサイズが大きくなり、透光性部材に占める接着面積の割合が相対的に小さくなる。これにより接合強度が低下し、駆動中に気密性が低下することが懸念される。特許文献１〜３に記載されているような複数の発光素子を備える発光装置においては、駆動時の発光素子の発熱等により各部材に熱応力が生じ、接合強度の弱い箇所ほど剥がれやすくなるためである。
特許文献２及び３に記載のように、各開口部の周囲に接着部材を形成し、１つの又は複数の透光性部材を接着する場合には、特許文献１に記載のように開口部が１つのみである場合よりも接合強度を向上させることが可能と考えられる。しかしながら、隣り合う開口部の間に接着部材を形成するため、開口部間の距離は接着部材を形成可能な程度に大きいことが求められる。
パッケージ本体と、
前記パッケージ本体に接続され、前記パッケージ本体と共に封止空間を形成する蓋体と、
前記封止空間内に配置された複数の発光素子と、を備える発光装置であって、
前記蓋体は、
外枠部と、前記外枠部に接続された１以上の内枠部とを含む非透光性部材と、
前記外枠部及び前記内枠部によって規定される複数の開口を一体的に塞ぎ、前記複数の開口において前記複数の発光素子からの光を透過する透光性部材と、
前記透光性部材を前記非透光性部材に固定する接着部材と、を有し、
前記接着部材は、前記外枠部に設けられており、前記内枠部には設けられていないことを特徴とする発光装置。
前記パッケージ本体に接続され、前記パッケージ本体と共に封止空間を形成する蓋体と、
前記封止空間内に配置された複数の発光素子と、を備える発光装置であって、
前記蓋体は、
外枠部と、前記外枠部に接続された１以上の内枠部とを含む非透光性部材と、
前記外枠部及び前記内枠部によって規定される複数の開口を一体的に塞ぎ、前記複数の開口において前記複数の発光素子からの光を透過する透光性部材と、
前記透光性部材を前記非透光性部材に固定する接着部材と、を有し、
前記接着部材は、前記外枠部に設けられており、前記内枠部には設けられていないことを特徴とする発光装置。
発光装置に用いる蓋体であって、
前記蓋体は、
外枠部と、前記外枠部に接続された１以上の内枠部とを含む非透光性部材と、
前記外枠部及び前記内枠部によって規定される複数の開口を一体的に塞ぐ透光性部材と、
前記透光性部材を前記非透光性部材に固定する接着部材と、を有し、
前記接着部材は、前記外枠部に設けられており、前記内枠部には設けられていないことを特徴とする蓋体。
前記蓋体は、
外枠部と、前記外枠部に接続された１以上の内枠部とを含む非透光性部材と、
前記外枠部及び前記内枠部によって規定される複数の開口を一体的に塞ぐ透光性部材と、
前記透光性部材を前記非透光性部材に固定する接着部材と、を有し、
前記接着部材は、前記外枠部に設けられており、前記内枠部には設けられていないことを特徴とする蓋体。
気密性が低下し難い、すなわち高信頼性の発光装置であり、且つ、発光素子の配置密度を向上可能な発光装置及びそれに用いる蓋体を提供することができる。
図１Ａは一実施形態に係る発光装置１の模式的平面図である。図１Ｂは図１Ａ中のＩ-Ｂ−Ｉ-Ｂ線における断面図であり、図１Ｃは図１Ａ中のＩ-Ｃ−Ｉ-Ｃ線における断面図である。図１Ｄは図１Ｃの一部を拡大した部分拡大図である。図２Ａは蓋体８０の模式的平面図であり、図２Ｂは図２Ａ中のＩＩ-Ｂ−ＩＩ-Ｂ線における模式的な分解断面図である。図３はパッケージ本体１０とアノード側端子１５Ａとカソード側端子１５Ｂとの模式的な斜視図である。図４は、パッケージ本体１０に発光素子３０が配置された状態を示す模式的平面図である。なお、図１Ｃ及び図１Ｄにおいて、ワイヤ６０は図示を省略した。また、図１Ｄにおいて発光素子３０からの光の経路を破線で模式的に示す。
図１Ａから図４に示すように、発光装置１は、パッケージ本体１０と、蓋体８０と、複数の発光素子３０と、を有する。蓋体８０は、パッケージ本体１０に接続され、パッケージ本体１０と共に封止空間を形成する。複数の発光素子３０は封止空間内に配置されている。蓋体８０は、非透光性部材８２と、透光性部材８４と、接着部材８３と、を有する。図２Ａに示すように、非透光性部材８２は、外枠部８２Ａと、外枠部８２Ａに接続された１以上の内枠部８２Ｂとを含む。透光性部材８４は、外枠部８２Ａ及び内枠部８２Ｂによって規定される複数の開口８２ｃを一体的に塞ぎ、複数の開口８２ｃにおいて複数の発光素子３０からの光を透過する。接着部材８３は、透光性部材８４を非透光性部材８２に固定する。接着部材８３は、図２Ａに示すように、外枠部８２Ａに設けられており、内枠部８２Ｂには設けられていない。
このような構成を有することにより、気密性が低下し難い、すなわち高信頼性であり、且つ、発光素子３０の配置密度を向上可能な発光装置１とすることができる。すなわち、内枠部８２Ｂを有することにより、内枠部８２Ｂが無い場合と比較して非透光性部材８２のねじれに対する強度を向上させることができる。また、内枠部８２Ｂには接着部材８３を設けないが、透光性部材８４が変形しにくいように支持することが可能である。これらにより、内枠部８２Ｂが無い場合と比較して発光装置１の気密性を破れにくくすることができるため、発光装置１の信頼性を向上させることができる。また、透光性部材８４が１つであり、且つ、接着部材８３を外枠部８２Ａに設けていることにより、複数の開口８２ｃのそれぞれに透光性部材や接着部材を設ける場合と異なり、内枠部８２Ｂにおいて透光性部材や接着部材が干渉する懸念がない。したがって、複数の開口８２ｃのそれぞれに透光性部材等を設ける場合より幅の狭い内枠部８２Ｂであっても発光装置１の気密性を確保することが可能である。このように内枠部８２Ｂの幅を狭くすることにより、発光素子３０をより高密度に配置することが可能できる。
以下、発光装置１に含まれる各部材について順に説明する。
（パッケージ本体１０）
図３に示すように、発光装置１に用いられるパッケージ本体１０は、基体１２と、枠体１４と、板体１６と、を有することができる。
図３に示すように、発光装置１に用いられるパッケージ本体１０は、基体１２と、枠体１４と、板体１６と、を有することができる。
（基体１２）
基体１２は、その上に発光素子３０等を実装可能な部材である。典型的には、基体１２の下面１２Ｂは、ヒートシンク等と熱的に接続され、発光素子３０の熱を放散するための放熱面として利用される。基体１２は、平板状の部材でもよいが、図３に示すように、上方に突出した凸部を有する部材とすることができる。凸部は、枠体１４に囲まれる位置に形成されており、上面１２Ａのうち凸部の頂面に相当する領域が発光素子３０等が実装される実装面となる。実装面が平坦であるほど発光素子３０等を固定する接合部材の接合強度を向上可能である場合があるため、発光素子３０等を実装する前に実装面に平坦化処理を行うことが好ましい。平坦化処理としては、研磨、圧延処理などが挙げられる。なお、本明細書において基体１２の上面１２Ａとは発光素子３０が実装される側の面を指し、下面１２Ｂとはその反対側の面を指す。また、本明細書において「上（上方向）」とは、基体１２の下面１２Ｂから上面１２Ａに向かう方向を指し、平面視は上面視と同じ意味で使用する。
基体１２は、その上に発光素子３０等を実装可能な部材である。典型的には、基体１２の下面１２Ｂは、ヒートシンク等と熱的に接続され、発光素子３０の熱を放散するための放熱面として利用される。基体１２は、平板状の部材でもよいが、図３に示すように、上方に突出した凸部を有する部材とすることができる。凸部は、枠体１４に囲まれる位置に形成されており、上面１２Ａのうち凸部の頂面に相当する領域が発光素子３０等が実装される実装面となる。実装面が平坦であるほど発光素子３０等を固定する接合部材の接合強度を向上可能である場合があるため、発光素子３０等を実装する前に実装面に平坦化処理を行うことが好ましい。平坦化処理としては、研磨、圧延処理などが挙げられる。なお、本明細書において基体１２の上面１２Ａとは発光素子３０が実装される側の面を指し、下面１２Ｂとはその反対側の面を指す。また、本明細書において「上（上方向）」とは、基体１２の下面１２Ｂから上面１２Ａに向かう方向を指し、平面視は上面視と同じ意味で使用する。
基体１２には、セラミック材料や金属材料を用いることができるが、放熱性向上のためには金属材料を用いることが好ましい。金属材料としては、例えば、鉄、鉄合金、銅、銅合金等が挙げられる。
（枠体１４）
枠体１４は、基体１２の上面１２Ａに接合されている。枠体１４に囲まれた領域が、発光素子３０等を実装する領域となる。枠体１４は、蓋体８０を接合することで発光素子３０等を気密封止できるように、基体１２に接合されていればよい。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、基体１２の凸部の周囲の面に枠体１４を接合することができる。
枠体１４は、基体１２の上面１２Ａに接合されている。枠体１４に囲まれた領域が、発光素子３０等を実装する領域となる。枠体１４は、蓋体８０を接合することで発光素子３０等を気密封止できるように、基体１２に接合されていればよい。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、基体１２の凸部の周囲の面に枠体１４を接合することができる。
図３に示すように、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂを板体１６に固定してもよい。この場合、枠体１４にはアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂを固定する必要がないため、枠体１４の厚みを板体１６の厚みよりも薄くすることができる。枠体１４の厚みとしては、好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．８ｍｍの範囲とすることができる。枠体１４の材料としては、例えばＳＰＣ（ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｃｏｌｄ）が挙げられる。ＳＰＣであれば、コバールよりも枠体１４の形状に容易に加工することができ、安価に製造することができる。
枠体１４は、例えば、上面視における外形が略矩形である。この場合、枠体１４は、図３に示すように、第１外側面と、第２外側面と、第３外側面と、第４外側面とを有する。第２外側面は第１外側面と反対の側にあり、第４外側面は第３外側面と反対の側にある。なお、略矩形とは、矩形のほか、矩形の１以上の角が面取りされた形状を含む。枠体１４の上面視における外形は、矩形の全ての角が面取りされた形状とすることができる。図３に示すパッケージ本体１０においては、第１外側面に設けられた貫通孔にアノード側端子１５Ａが挿入され、第２外側面に設けられた貫通孔にカソード側端子１５Ｂが挿入される。貫通孔は、例えば、１つのアノード側端子１５Ａまたはカソード側端子１５Ｂに対して１つずつ設けられる。板体１６を設けない場合は、枠体１４の貫通孔に、固定部材を介してアノード側端子１５Ａまたはカソード側端子１５Ｂがそれぞれ固定される。
（アノード側端子１５Ａ、カソード側端子１５Ｂ）
アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂは、発光素子３０を外部の電源等に電気的に接続するための部材である。アノード側端子１５Ａ、カソード側端子１５Ｂは、固定部材を介して板体１６に固定することができる。固定部材の材料としては、例えばホウケイ酸ガラスが挙げられる。アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂが基体１２の下面１２Ｂに設けられていないことにより、基体１２の下面１２Ｂの略全面を放熱面として利用することができる。これにより、熱源となる発光素子３０が１つのパッケージ本体１０に複数配置されることによる発熱を良好に放散させることができる。例えば、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂは金属からなる。アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂの材料としては、コバール、鉄ニッケル合金等が挙げられる。
アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂは、発光素子３０を外部の電源等に電気的に接続するための部材である。アノード側端子１５Ａ、カソード側端子１５Ｂは、固定部材を介して板体１６に固定することができる。固定部材の材料としては、例えばホウケイ酸ガラスが挙げられる。アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂが基体１２の下面１２Ｂに設けられていないことにより、基体１２の下面１２Ｂの略全面を放熱面として利用することができる。これにより、熱源となる発光素子３０が１つのパッケージ本体１０に複数配置されることによる発熱を良好に放散させることができる。例えば、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂは金属からなる。アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂの材料としては、コバール、鉄ニッケル合金等が挙げられる。
図４に示すように、複数の開口８２ｃはそれぞれ、第１方向Ｘにおける一端８２ｃａと他端８２ｃｂとを有することができる。この場合に、アノード側端子１５Ａは一端８２ｃａの側においてパッケージ本体１０を第１方向Ｘに貫通し、カソード側端子１５Ｂは他端８２ｃｂの側においてパッケージ本体１０を第１方向Ｘに貫通することができる。すなわち、アノード側端子１５Ａとカソード側端子１５Ｂとを、それぞれ枠体１４の異なる側面を貫通するように配置することができる。図４に示すように、１つのアノード側端子１５Ａの延長線上に１つのカソード側端子１５Ｂを配置することができる。この場合、１つのアノード側端子１５Ａの延長線上とは第１方向Ｘである。アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂをこのように配置することは、２以上の発光素子３０を第１方向Ｘに並べ、これらの発光素子３０を直列接続する形態に適している。
１つのアノード側端子１５Ａと１つのカソード側端子１５Ｂとを１つの組として、この組を複数設けることが好ましい。これにより、図４に示すように、複数の発光素子３０が直列接続された組を複数設けることができる。また、図４に示すように、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂの組を、少なくとも複数の開口８２ｃの数と同数組設けることが好ましい。この場合、複数の発光素子３０のうち１つの開口８２ｃを光の経路とする発光素子３０はすべて、１組のアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂに電気的に接続される。これにより、１つの開口８２ｃに１つ又はそれ以上のアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂの組を対応させることができるため、開口８２ｃを１つの単位として搭載する発光素子３０の数を選択することができる。１組のアノード側端子１５Ａとカソード側端子１５Ｂとの間に配置された２以上の発光素子３０は直列接続され、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂに電気的に接続される。
また、図４に示すように発光素子３０が平面視において行列状に配置される場合、１組のアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂを配置する基準は、開口８２ｃではなく、発光素子３０の列であってもよい。すなわち、発光素子３０の列の数と同数又はそれ以上のアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂの組を設けてもよい。なお、１つの開口８２ｃに発光素子３０を複数列配置することもできる。ただし、開口８２ｃのサイズが大きくなるほど透光性部材８４を支持する内枠部８２Ｂの面積が相対的に減少するため、図４に示すように１つの開口８２ｃに発光素子３０を１列のみ配置することが好ましい。
（板体１６）
板体１６は、枠体１４の外側面に接合することができる。板体１６には貫通孔が設けられており、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂはそれぞれ貫通孔に挿入されている。図１Ａから図１Ｃに示すパッケージ本体１０では、枠体１４の対向する２つの外側面にそれぞれ板体１６が接合されており、それぞれの板体１６には複数の貫通孔が設けられ、それぞれの貫通孔にアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂが配置されている。
板体１６は、枠体１４の外側面に接合することができる。板体１６には貫通孔が設けられており、アノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂはそれぞれ貫通孔に挿入されている。図１Ａから図１Ｃに示すパッケージ本体１０では、枠体１４の対向する２つの外側面にそれぞれ板体１６が接合されており、それぞれの板体１６には複数の貫通孔が設けられ、それぞれの貫通孔にアノード側端子１５Ａ及びカソード側端子１５Ｂが配置されている。
板体１６の厚みは、その厚みが枠体１４よりも大きいことが好ましい。板体１６の厚みの具体的な範囲としては、１．０〜３．０ｍｍ程度が挙げられる。板体１６の材料としては、コバール等の金属が挙げられる。板体１６の形状は、例えば略直方体である。すなわち、直方体のほか、直方体の１以上の角が面取り等された形状であってもよい。板体１６と枠体１４とは、例えば銀ロウ等の接合材を用いて接合される。
（発光素子３０）
図４は基体１２上に発光素子３０が配置された状態を示す模式的平面図である。図４に示すように、発光素子３０は基体１２の上面１２Ａの側に載置される。なお、発光素子３０が上面１２Ａの側に載置されるとは、発光素子３０が上面１２Ａに直接接合されている場合に限らず、発光素子３０が別部材を介して上面１２Ａに固定されている場合も含む。発光装置１では、図１Ｄに示すように、上面１２Ａにサブマウント４１が固定され、サブマウント４１に発光素子３０が固定されている。サブマウント４１を介して発光素子３０を配置する場合、サブマウント４１の材料として、基体１２と発光素子３０との間の熱膨張係数を有する材料を用いることができる。これにより、温度変化で生じる応力を低減することができる。
図４は基体１２上に発光素子３０が配置された状態を示す模式的平面図である。図４に示すように、発光素子３０は基体１２の上面１２Ａの側に載置される。なお、発光素子３０が上面１２Ａの側に載置されるとは、発光素子３０が上面１２Ａに直接接合されている場合に限らず、発光素子３０が別部材を介して上面１２Ａに固定されている場合も含む。発光装置１では、図１Ｄに示すように、上面１２Ａにサブマウント４１が固定され、サブマウント４１に発光素子３０が固定されている。サブマウント４１を介して発光素子３０を配置する場合、サブマウント４１の材料として、基体１２と発光素子３０との間の熱膨張係数を有する材料を用いることができる。これにより、温度変化で生じる応力を低減することができる。
発光装置１は、複数の発光素子３０を有する。発光装置１が有する発光素子３０の数が多いほど、駆動時の発熱量は大きくなり、温度変化による応力も大きくなる。しかし、上述の構造であれば、このような発熱量の大きな発光装置１においても、気密性が低下する可能性を低減することができる。発光素子３０の数は、例えば４個以上であり、４〜４０個とすることができる。
複数の発光素子３０は、第１方向（図４中のＸ方向）及び第２方向（図４中のＹ方向）にマトリクス状に配置することができる。図１Ａから図１Ｃに示すように、複数の発光素子３０のうち１つの開口８２ｃを光の経路とする発光素子３０はすべて、第１方向Ｘに沿って直線状に配置することができる。
発光素子３０は半導体レーザ素子であることが好ましい。半導体レーザ素子としては、窒化物半導体からなる活性層を有するものが挙げられる。このような半導体レーザ素子を用いる場合は、出射するレーザ光によって集塵が発生しやすいため、気密封止することが好ましい。発光装置１であれば、気密性の低下を抑制することができるため、集塵を抑制することができる。窒化物半導体としては、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のようなＩＩＩ−Ｖ族半導体が挙げられる。半導体レーザ素子は、例えば、ｎ型半導体層と活性層とｐ型半導体層とがこの順に積層された半導体積層体と、ｎ型半導体層と電気的に接続されたｎ電極と、ｐ型半導体層と電気的に接続されたｐ電極と、を有する。複数の半導体レーザ素子はレーザ光をそれぞれ出射する。各レーザ光は、直接またはミラー５０などを介して、蓋体８０から外部に取り出される。レーザ光の光路上に蛍光体含有部材を配置して、レーザ光によって励起された蛍光を外部に取り出してもよい。発光素子３０として、例えば、１Ｗ以上の高出力の半導体レーザ素子を用いる。
複数の発光素子３０はワイヤ６０等により互いに電気的に接続することができる。ワイヤ６０としては、金、銅、アルミニウム等を用いることができる。例えば、図４に示すように、ワイヤ６０を用いて第１方向Ｘに設けられた複数の発光素子３０を直列接続する。
図１Ｂ及び図４に示すように、アノード側端子１５Ａと発光素子３０との間、及び／又は、カソード側端子１５Ｂと発光素子３０との間に、中継部材７０を設けてもよい。発光素子３０又はサブマウント４１からのワイヤ６０を中継部材７０に接続し、中継部材７０からのワイヤ６０をアノード側端子１５Ａ又はカソード側端子１５Ｂに接続することができる。なお、中継部材７０上に発光素子３０は配置されない。
（ミラー５０）
図１Ｄに示すように、発光装置１は、ミラー５０を備えていてもよい。この場合、発光素子３０は半導体レーザ素子である。ミラー５０は半導体レーザ素子のレーザ光を出射する光出射面とミラー５０の傾斜面とが向かい合うように配置される。ミラー５０は半導体レーザ素子が出射するレーザ光を反射させる反射面を有する。ミラー５０は、例えば、実装面及び実装面に対して傾斜した傾斜面を含む母体と、母体の傾斜面に設けられた反射膜とを有する。ミラー５０の母体としては、ガラス、合成石英、シリコン、サファイア、アルミニウム等を用いることができる。ミラー５０の反射膜としては、金属膜、誘電体多層膜等を用いることができる。
図１Ｄに示すように、発光装置１は、ミラー５０を備えていてもよい。この場合、発光素子３０は半導体レーザ素子である。ミラー５０は半導体レーザ素子のレーザ光を出射する光出射面とミラー５０の傾斜面とが向かい合うように配置される。ミラー５０は半導体レーザ素子が出射するレーザ光を反射させる反射面を有する。ミラー５０は、例えば、実装面及び実装面に対して傾斜した傾斜面を含む母体と、母体の傾斜面に設けられた反射膜とを有する。ミラー５０の母体としては、ガラス、合成石英、シリコン、サファイア、アルミニウム等を用いることができる。ミラー５０の反射膜としては、金属膜、誘電体多層膜等を用いることができる。
（蓋体８０）
上述のとおり、蓋体８０は、非透光性部材８２と、透光性部材８４と、接着部材８３と、を有する。蓋体８０は、パッケージ本体１０に接続される。これにより封止空間を形成することができ、発光素子３０を気密封止することができる。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、蓋体８０は、さらに支持部材８５を有することができる。複数の開口８２ｃは、複数の発光素子３０の発光（例えば半導体レーザ素子のレーザ光）を外部へ取り出すことが可能な位置に設けられている。
上述のとおり、蓋体８０は、非透光性部材８２と、透光性部材８４と、接着部材８３と、を有する。蓋体８０は、パッケージ本体１０に接続される。これにより封止空間を形成することができ、発光素子３０を気密封止することができる。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、蓋体８０は、さらに支持部材８５を有することができる。複数の開口８２ｃは、複数の発光素子３０の発光（例えば半導体レーザ素子のレーザ光）を外部へ取り出すことが可能な位置に設けられている。
（非透光性部材８２）
図２Ａに示すように、非透光性部材８２は、外枠部８２Ａと、外枠部８２Ａに接続された１以上の内枠部８２Ｂとを含む。また、非透光性部材８２には外枠部８２Ａ及び内枠部８２Ｂによって規定される複数の開口８２ｃが設けられている。なお、図２Ａ及び図２Ｂにおいては、非透光性部材８２を実線で示し、非透光性部材８２以外の部材を破線で示す。
図２Ａに示すように、非透光性部材８２は、外枠部８２Ａと、外枠部８２Ａに接続された１以上の内枠部８２Ｂとを含む。また、非透光性部材８２には外枠部８２Ａ及び内枠部８２Ｂによって規定される複数の開口８２ｃが設けられている。なお、図２Ａ及び図２Ｂにおいては、非透光性部材８２を実線で示し、非透光性部材８２以外の部材を破線で示す。
複数の開口８２ｃはそれぞれ、複数の発光素子３０のうち２以上の発光素子３０からの光の経路であることが好ましい。言い換えると、複数の開口８２ｃはそれぞれ、２以上の発光素子３０からの光の経路とすることが可能な大きさであることが好ましい。これにより、それに収まる範囲で発光素子３０の個数や配置を自由に選択することができるので、同じ設計の蓋体８０を使用しながら搭載する発光素子３０の個数や配置が異なる複数種類の発光装置１を製造することが可能である。このように複数種類の発光装置１において共通の部材を使用できることでコストダウンが可能である。また、発光素子３０の配置の自由度を向上させるためには、内枠部８２Ｂは一方向のみに延伸していることが好ましい。すなわち、開口８２ｃの一端８２ｃａ及び他端８２ｃｂはそれぞれ外枠部８２Ａの外縁であることが好ましい。例えば第１方向Ｘに延伸する内枠部と第２方向Ｙに延伸する内枠部とが混在している場合には、両方の内枠部を避けて発光素子３０を配置する必要がある。しかし、非透光性部材８２が第１方向Ｘなどの一方向に延伸する内枠部８２Ｂのみを有することにより、発光素子３０を一方向において自由に配置することができる。
図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、非透光性部材８２は、透光性部材８４の下側、すなわち発光素子３０の側に配置されることが好ましい。発光装置１の気密性の検査は例えば加圧条件により行うが、この際に、透光性部材８４の下に非透光性部材８２があれば、非透光性部材８２によって、特に内枠部８２Ｂによって、透光性部材８４の変形の程度を小さくすることができるためである。これにより、透光性部材８４の損傷などによって気密性が破れる可能性を低減することができる。また、この場合、非透光性部材８２の内枠部８２Ｂの上面は透光性部材８４の下面と接触していることが好ましい。これにより、より確実に透光性部材８４の変形の程度を小さくすることができる。
図２Ｂに示すように、非透光性部材８２は、透光性部材８４を位置決めするために、開口８２ｃよりも外側に配置された第１内側面８２Ｄを有することができる。平面視において、第１内側面８２Ｄの成す形状は、透光性部材８４の外縁と略同じであることが好ましい。ただし、透光性部材８４が第１内側面８２Ｄよりも内側に収まるように、透光性部材８４よりも一回り大きくする。また、非透光性部材８２は、第１内側面８２Ｄよりも外側に配置された第２内側面８２Ｅを有することができる。第２内側面８２Ｅを設けることで接着部材８３をそれよりも内側に止めることができる。第１内側面８２Ｄ及び第２内側面８２Ｅのいずれか一方のみを設けてもよい。
内枠部８２Ｂは、外枠部８２Ａの一部から第１方向Ｘに沿って延伸して外枠部８２Ａの他の一部に達しており、透光性部材８４に照射される複数の発光素子３０からの光のスポット形状は、第１方向Ｘを短手方向とする楕円形状であることが好ましい。これにより、１つの開口８２ｃに発光素子３０を高密度に配置することが可能である。特に発光素子３０が半導体レーザ素子である場合にこのような配置とすることが好ましい。透光性部材８４から取り出された光は、例えばレンズ部を有するレンズ部材に入射させる。この場合、１つのレーザ光に１つのレンズ部を対応させることが好ましいため、スポット形状の長軸方向である第２方向Ｙよりも短軸方向である第１方向Ｘの方が半導体レーザ素子同士の距離を短くすることができる。したがって、第１方向Ｘの方が半導体レーザ素子を高密度に配置することができる。
図２Ａに示すように、内枠部８２Ｂの幅（第２方向Ｙにおける内枠部８２Ｂの一方の外縁から他方の外縁までの距離）は実質的に一定とすることができる。
図４において、非透光性部材８２の開口８２ｃの位置を破線で示す。図４に示すように、開口８２ｃは、平面視において、１組のアノード側端子１５Ａとカソード側端子１５Ｂとを結ぶ方向（第１方向Ｘ）に長い形状とすることができる。開口８２ｃの第２方向Ｙにおける幅の増大を抑制し、且つ、１組のアノード側端子１５Ａとカソード側端子１５Ｂとの間に配置できる発光素子３０の上限数を増加させるためには、そのような形状であることが好ましい。開口８２ｃの平面視形状は例えば長辺と短辺とを有する略長方形状とする。略長方形状とは、長方形に限らず、長方形の角を丸めた形状や、長方形の角を落とした形状も含む。
非透光性部材８２にはガラス、金属、セラミック、又はこれらの材料を組み合わせた材料などを用いることができ、好ましくは金属を用いる。非透光性部材８２に金属を用いることにより、溶接等により枠体１４と蓋体８０とを固定することができるため、気密封止しやすくなる。
（接着部材８３）
接着部材８３は、図１Ｄに示すように、透光性部材８４の表面のうち側面に接続されていることが好ましい。これにより、接着部材８３が設けられていない内枠部８２Ｂの上面を透光性部材８４の下面に接触させやすいので、透光性部材８４を内枠部８２Ｂによって支持することが可能である。また、非透光性部材８２と透光性部材８４との間に接着部材８３を配置すると、接着時に接着部材８３が透光性部材８４の表面を広がり、発光素子３０からの光の経路が接着部材８３で塞がれる懸念がある。透光性部材８４の側面に接着部材８３を接続することで、透光性部材８４の光が透過可能な領域を増大させることができる。これらの効果をより確実に得るために、接着部材８３は透光性部材８４の表面のうち実質的に側面のみに接続されていることが好ましい。このような接着部材８３は、例えば、まず透光性部材８４と接触しない位置に接着部材８３を形成し、その後に接着部材８３を溶かして透光性部材８４に接続させることで形成することができる。
接着部材８３は、図１Ｄに示すように、透光性部材８４の表面のうち側面に接続されていることが好ましい。これにより、接着部材８３が設けられていない内枠部８２Ｂの上面を透光性部材８４の下面に接触させやすいので、透光性部材８４を内枠部８２Ｂによって支持することが可能である。また、非透光性部材８２と透光性部材８４との間に接着部材８３を配置すると、接着時に接着部材８３が透光性部材８４の表面を広がり、発光素子３０からの光の経路が接着部材８３で塞がれる懸念がある。透光性部材８４の側面に接着部材８３を接続することで、透光性部材８４の光が透過可能な領域を増大させることができる。これらの効果をより確実に得るために、接着部材８３は透光性部材８４の表面のうち実質的に側面のみに接続されていることが好ましい。このような接着部材８３は、例えば、まず透光性部材８４と接触しない位置に接着部材８３を形成し、その後に接着部材８３を溶かして透光性部材８４に接続させることで形成することができる。
接着部材８３の材料としては、ガラス材料、金属材料が挙げられる。接着部材８３として半田等の金属材料を用いる場合は、透光性部材８４との密着性を向上させるために透光性部材８４にメタライズ層を形成しておくことが好ましい。しかし、透光性部材８４の側面に均一なメタライズ層を形成することは困難であるので、接着部材８３はガラス材料からなることが好ましい。ガラス材料としては、６００℃以下で軟化、変形、流動するものを用いることができる。
（透光性部材８４）
透光性部材８４には、パッケージ本体１０及び蓋体８０に囲まれた封止空間内で発光する光の少なくとも一部を透過させる部材を用いる。例えば、発光素子３０の発光を透過させる部材を用いる。また、発光素子３０の発光で励起される蛍光体含有部材を封止空間内に配置する場合には、少なくともその蛍光を透過させる部材を透光性部材８４として用いる。
透光性部材８４には、パッケージ本体１０及び蓋体８０に囲まれた封止空間内で発光する光の少なくとも一部を透過させる部材を用いる。例えば、発光素子３０の発光を透過させる部材を用いる。また、発光素子３０の発光で励起される蛍光体含有部材を封止空間内に配置する場合には、少なくともその蛍光を透過させる部材を透光性部材８４として用いる。
（支持部材８５）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、蓋体８０は支持部材８５を有することができる。この場合、支持部材８５をパッケージ本体１０に溶接等により接続する。支持部材８５は、非透光性部材８２を支持する部材である。支持部材８５には開口８５ａが設けられている。開口８５ａの外縁は、平面視において、非透光性部材８２の外縁よりも内側にあり、且つ、非透光性部材８２の開口８２ｃよりも外側にある。そして、開口８５ａの外縁から非透光性部材８２の外縁までの間に接合部材が配置されており、この接合部材によって支持部材８５の上面と非透光性部材８２の下面とが接合されている。接合部材の材料としては、ロウ材を用いることができ、例えば銀ロウ等を用いることができる。接合部材の厚みは、応力緩和の観点から、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上とすることができる。一方で、接合部の強度確保の観点から、接合部材の厚みは、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下とすることができる。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、蓋体８０は支持部材８５を有することができる。この場合、支持部材８５をパッケージ本体１０に溶接等により接続する。支持部材８５は、非透光性部材８２を支持する部材である。支持部材８５には開口８５ａが設けられている。開口８５ａの外縁は、平面視において、非透光性部材８２の外縁よりも内側にあり、且つ、非透光性部材８２の開口８２ｃよりも外側にある。そして、開口８５ａの外縁から非透光性部材８２の外縁までの間に接合部材が配置されており、この接合部材によって支持部材８５の上面と非透光性部材８２の下面とが接合されている。接合部材の材料としては、ロウ材を用いることができ、例えば銀ロウ等を用いることができる。接合部材の厚みは、応力緩和の観点から、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上とすることができる。一方で、接合部の強度確保の観点から、接合部材の厚みは、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下とすることができる。
支持部材８５は非透光性部材８２と同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料により構成されていてもよい。異なる材料で構成される場合は、非透光性部材８２の熱膨張率が支持部材８５の熱膨張率よりも透光性部材８４に近い熱膨張率となるようにすることが好ましい。こうすることで、熱膨張率差による応力の発生を抑制し、透光性部材８４の割れを抑制できる。なお、本実施形態では支持部材８５と非透光性部材８２は別部材であるが、これらは一体の部材としてもよい。
（その他の部材）
発光装置１は、さらに、蓋体８０の上に、レンズ部を有するレンズ部材を配置してもよい。また、発光装置１はツェナーダイオードなどの保護素子４２を備えてもよい。例えば１つの発光素子３０に対して１つの保護素子４２を接続することができる。この場合、保護素子４２と発光素子３０とは１つのサブマウント４１に固定することができる。
発光装置１は、さらに、蓋体８０の上に、レンズ部を有するレンズ部材を配置してもよい。また、発光装置１はツェナーダイオードなどの保護素子４２を備えてもよい。例えば１つの発光素子３０に対して１つの保護素子４２を接続することができる。この場合、保護素子４２と発光素子３０とは１つのサブマウント４１に固定することができる。
以上、実施形態について説明したが、本発明は実施形態に何ら限定されるものではない。
１ 発光装置
１０ パッケージ本体
１２ 基体
１２Ａ 上面
１２Ｂ 下面
１４ 枠体
１５Ａ アノード側端子
１５Ｂ カソード側端子
１６ 板体
３０ 発光素子
４１ サブマウント
４２ 保護素子
５０ ミラー
６０ ワイヤ
７０ 中継部材
８０ 蓋体
８２ 非透光性部材
８２Ａ 外枠部
８２Ｂ 内枠部
８２ｃ 開口
８２ｃａ 一端
８２ｃｂ 他端
８２Ｄ 第１内側面
８２Ｅ 第２内側面
８３ 接着部材
８４ 透光性部材
８５ 支持部材
８５ａ 開口
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
１０ パッケージ本体
１２ 基体
１２Ａ 上面
１２Ｂ 下面
１４ 枠体
１５Ａ アノード側端子
１５Ｂ カソード側端子
１６ 板体
３０ 発光素子
４１ サブマウント
４２ 保護素子
５０ ミラー
６０ ワイヤ
７０ 中継部材
８０ 蓋体
８２ 非透光性部材
８２Ａ 外枠部
８２Ｂ 内枠部
８２ｃ 開口
８２ｃａ 一端
８２ｃｂ 他端
８２Ｄ 第１内側面
８２Ｅ 第２内側面
８３ 接着部材
８４ 透光性部材
８５ 支持部材
８５ａ 開口
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Claims (9)
- パッケージ本体と、
前記パッケージ本体に接続され、前記パッケージ本体と共に封止空間を形成する蓋体と、
前記封止空間内に配置された複数の発光素子と、を備える発光装置であって、
前記蓋体は、
外枠部と、前記外枠部に接続された１以上の内枠部とを含む非透光性部材と、
前記外枠部及び前記内枠部によって規定される複数の開口を一体的に塞ぎ、前記複数の開口において前記複数の発光素子からの光を透過する透光性部材と、
前記透光性部材を前記非透光性部材に固定する接着部材と、を有し、
前記接着部材は、気密性を確保するように前記外枠部に設けられており、前記内枠部には設けられていないことを特徴とする発光装置。 - 前記複数の開口はそれぞれ、前記複数の発光素子のうち２以上の発光素子からの光の経路であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記接着部材は、前記透光性部材の表面のうち側面に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記接着部材はガラス材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記複数の発光素子はそれぞれ、半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記内枠部は、前記外枠部の一部から第１方向に沿って延伸して前記外枠部の他の一部に達しており、
前記透光性部材に照射される前記複数の発光素子からの光のスポット形状は、前記第１方向を短手方向とする楕円形状であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。 - 前記複数の開口はそれぞれ、前記第１方向における一端と他端とを有し、
前記一端の側において前記パッケージ本体を前記第１方向に貫通するアノード側端子と、前記他端の側において前記パッケージ本体を前記第１方向に貫通するカソード側端子と、を有することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。 - 前記アノード側端子及び前記カソード側端子の組を、少なくとも前記複数の開口の数と同数組備えており、
前記複数の発光素子のうち、１つの前記開口を光の経路とする発光素子はすべて、１組の前記アノード側端子及び前記カソード側端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。 - 発光装置のパッケージ本体に接続され、前記パッケージ本体と共に封止空間を形成する蓋体であって、
前記蓋体は、
外枠部と、前記外枠部に接続された１以上の内枠部とを含む非透光性部材と、
前記外枠部及び前記内枠部によって規定される複数の開口を一体的に塞ぐ透光性部材と、
前記透光性部材の全周囲を取り囲んで配置され、前記透光性部材を前記非透光性部材に固定する接着部材と、を有し、
前記接着部材は、前記外枠部に設けられており、前記内枠部には設けられていないことを特徴とする蓋体。
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