JPH10275938A - 光源装置，電気部品の実装構造および方法，ならびにそれに用いる基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 面発光型発光素子を実装した光源装置の量産
性を高め，小型化を図る。 【解決手段】 基板10に凹部11が形成される。凹部11の
底面には光通過孔12が形成され，基板10の底面に開口し
ている。凹部11の開口に張出して架橋型電極部13が形成
され，凹部11の底面には表面電極層18Ｂが形成されてい
る。凹部11内に面発光型半導体発光素子20の上面電極25
と下面電極26はそれぞれ表面電極層18Ｂと架橋型電極部
13における第１導電層15Ａとに溶着される。これによ
り，発光素子20が凹部11内に固定され，かつワイヤ・ボ
ンディングなしに外部に電気的に接続することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は光源装置，電気部品の実装構造
および方法，それに用いる基板，ならびにこれらの応用
装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】面発光型半導体発光素子は，
一般に，その上面に上面電極が設けられ，その一部に穴
があけられて光出射口となる。下面電極は発光素子の下
面の全面に形成される。

【０００３】下面電極が基板上に形成された配線パター
ンに固定されることにより，発光素子は基板上に実装さ
れる。上面電極はワイヤ・ボンディングによって基板上
の配線パターンに接続される。

【０００４】しかしながら，ワイヤ・ボンディングに際
して加えられる圧力に発光素子が耐えられない場合があ
る。

【０００５】

【発明の開示】この発明は発光素子に無理な圧力を加え
ることなく，信頼性の高い電気的接続が可能な光源装置
を提供することを目的とする。

【０００６】この発明はまた，ワイヤ・ボンディングが
不要な電気部品の実装構造および方法を提供するもので
ある。

【０００７】この発明はさらに上記実装構造および方法
において用いられる基板を提供することを目的とする。

【０００８】さらにこの発明は上記光源装置の応用装置
を提供するものである。

【０００９】この発明による光源装置は基板の表面の発
光素子を実装すべき箇所に凹部が形成され，この凹部内
に発光素子が収められかつ固定され，基板の表面から上
記凹部の開口部に張出した少なくとも一つの第１の架橋
型電極が形成され，上記第１の架橋型電極の先端部が上
記発光素子の少なくとも一つの電極に接続され，上記第
１の架橋型電極は基板表面に形成された第２の接続用電
極に接続されているものである。

【００１０】基板の凹部内に収められかつ固定された発
光素子の少なくとも一つの電極には第１の架橋型電極が
接触して接続される。第１の架橋型電極は配線パターン
によって第２の接続用電極に接続されている。

【００１１】したがってワイヤ・ボンディングを行うこ
となく，発光素子の電極を基板上の接続用電極に接続す
ることができるので，発光素子に損傷が生じにくい。

【００１２】また，ワイヤを使用しないので，断線が生
じにくく，製品の信頼性が向上する。

【００１３】好ましい実施態様では，上記凹部の底面に
第３の電極が形成され，この第３の電極が上記発光素子
の他の電極に接続され，上記第３の電極が基板表面に形
成された第４の接続用電極に接続されている。

【００１４】これにより，発光素子の２つの電極が第２
および第４の接続用電極にワイヤ・ボンディングなしに
接続されることになる。

【００１５】さらに好ましい実施態様では発光素子の２
つの電極と，第１の架橋型電極および第３の電極とは加
熱によって互いに溶着する。

【００１６】ワイヤ・ボンディングと比較して，実装プ
ロセスの工程が大巾に時短化されるので，発光素子を実
装した光源装置の大量生産に適し，製造コストを削減す
ることができる。

【００１７】さらに他の実施態様では上記発光素子が面
発光型半導体発光素子であり，上記凹部の底面に基板の
裏面に連なる光出射孔が形成され，上記面発光型半導体
発光素子の第１の光出射口が上記光出射孔に面してい
る。発光素子から出射する光は基板の裏面から外部に取
出される。

【００１８】一実施態様においては，上記基板の下面の
上記光出射孔に対応する箇所に，光学素子が設けられて
いる。光学素子には回折格子，集光レンズ，偏光フィル
タ，その他の光を分離，集光，拡散，偏光する素子等を
含む。これにより，発光素子から出射する光を所望の形
態で利用することができる。

【００１９】他の実施態様においては，上記面発光型半
導体発光素子の上記第１の光出射口の反対側の面に第２
の光出射口が形成される。上記第２の光出射口からの光
は，上記第１の光出射口から出射される光のモニタとし
て用いることができる。

【００２０】上記凹部内に実装された上記発光素子の側
面と上記凹部の内壁との間の間隙に絶縁性材料を充填し
てもよい。発光素子は凹部内において安定して固定され
る。

【００２１】この発明による電気部品の実装装置は，基
板の表面の電気部品を実装すべき箇所に凹部が形成さ
れ，この凹部内に電気部品が収められかつ固定され，基
板の表面から上記凹部の開口部に張出した少なくとも一
つの架橋型電極が形成され，上記架橋型電極の先端部が
上記電気部品の少なくとも一つの電極に接続され，上記
架橋型電極は基板表面に形成された接続用電極に接続さ
れているものである。

【００２２】この発明による電気部品の実装方法は，基
板の表面の電気部品を実装すべき箇所に凹部を形成し，
この凹部の開口部に張出した架橋型電極を基板表面に形
成し，この架橋型電極を基板表面の接続用電極と接続し
ておき，基板表面の凹部内に電気部品を収め，上記電気
部品の少なくとも一つの電極と上記架橋型電極とを接続
するものである。

【００２３】この実装構造および実装方法によると，ワ
イヤ・ボンディング法を用いることなく電気部品を基板
上の接続用電極に接続することができ，作業能率と信頼
性の向上を図ることができる。

【００２４】この発明はさらに，上記の実装構造および
実装方法に適した基板を提供している。

【００２５】さらにこの発明は上述した光源装置の応用
装置，たとえば振動子や光走査装置を提供している。

【００２６】この発明のさらに他の特徴は以下の実施例
の説明において明らかになるであろう。

【００２７】

【実施例】

第１実施例 図１および図２は，第１実施例の光源装置を示すもので
ある。図１は面発光型半導体発光素子が実装されていな
い状態を示している。図１(A) は平面図，図１(B) は図
１(A) のI-I 線にそう断面図である。図２(A) は平面
図，図２(B) は図２(A) のII-II 線にそう断面図であ
る。図１(B) および図２(B) において，基板上に形成さ
れた積層配線層は，説明の都合上および分かりやすくす
るために，その厚さがかなり強調して描かれている。こ
のことは，後に図示する基板の断面図においても同様で
ある。基板および積層配線層は図示のものよりも広がり
をもっているが，図面においてはこれらの一部のみが切
出されて示されている。もっとも，基板および積層配線
層を図示の程度の大きさとしてもよい。積層配線層より
も基板の方が広くてもよいのはいうまでもない。以下，
図１(B) および図２(B)の説明において，基本的に図面
にしたがって上下を定めるものとする。このことは，図
３以降の実施例においても同様である。

【００２８】基板10は，たとえばシリコンにより形成さ
れる。シリコンはマイクロマシニング技術によって微細
加工が可能である。

【００２９】基板10の上面には，面発光型半導体発光素
子20を収めるための凹部11が形成されている。面発光型
半導体発光素子20は，その全体が凹部11内に収容され
る。はじめに，面発光型半導体発光素子20の構造および
その動作について簡単に説明しておく。面発光型半導体
発光素子20はレーザでもＬＥＤでもどちらでもよい。

【００３０】特に図２(B) を参照して，面発光型半導体
発光素子20は半導体基板21上に下部クラッド層22，活性
層23および上部クラッド層24を，たとえば液相エピタキ
シ(LPE) 法により順次成長させることによって形成され
る。上部クラッド層24には上面の光出射口27とすべき領
域を除いて，上面電極25が形成されている。半導体基板
21の下面には光出射口28とすべき領域を除いて下面電極
26が形成されている。発光素子20の上面に形成された光
出射口27の径は，下面に形成された光出射口28の径より
も大きい。面発光型半導体発光素子20は，その上面が凹
部11の底面の方向を，下面が凹部11の開口方向を向くよ
うに凹部11内に実装されている。

【００３１】上面電極25と下面電極26との間に電流を流
すと，活性層23において光が発生する。活性層23で発生
した光の多くは光出射口27から外部に出射し，一部が光
出射口28から出射する。

【００３２】面発光型半導体発光素子20の光出射口27か
らの出射光が光源装置の出射光として一般に用いられ
る。光源装置はフォトマイクロスイッチ，光電センサ，
光スキャナ等の光ディバイスの光源として用いられる。

【００３３】光出射口28から出射光はモニタ用として用
いられる。たとえば，光出射口28からの出射光の光量が
検知され，検知光量に基づいて光出射口27からの出射光
の光量が一定になるように面発光型半導体発光素子の駆
動がフィードバック制御される。また，この光源装置が
後述する振動型の光スキャナに用いられた場合には，光
出射口27から出射される光の方向が光出射口28から出射
される光の方向に基づいて検知される。光出射口28から
の出射光は，光出射口27からの光と反対の方向に出射す
るからである。光出射口28は必ずしもなくてもよい。

【００３４】基板10に形成された凹部11の底面のほぼ中
央には，基板10の裏面（下面）に通じる光通過孔12があ
けられている。光通過孔12は凹部11の底面から基板10の
裏面に向かうにしたがってその径が徐々に広がるよう
に，円錐台状に形成されている。凹部11の底面にはま
た，表面電極層18Ｂが形成されている。この表面電極層
18Ｂにも凹部11の底面の中央において孔41があけられて
いる。面発光型半導体発光素子20は，その光出射口27
が，凹部11内に形成された光通過孔12および表面電極層
18Ｂに形成された孔41と一致するように，凹部11内に位
置決めされて固定される。光出射口27の直径と孔41の直
径と光通過孔12の最上部の直径はほぼ等しい。光出射口
27から出射される光は，孔41および光通過孔12を通って
外部に導き出される。

【００３５】基板10の上面には，面発光型半導体発光素
子20の上面に形成された上面電極25および下面に形成さ
れた下面電極26をそれぞれ，基板10上において他の電子
素子，電源等と電気的に接続するための第１および第２
の積層配線層が設けられている。

【００３６】これらの積層配線層は導電層と絶縁層とが
複数層積層されて構成されている。導電層にはAu，Al等
の導電性の高い金属材料が用いられる。絶縁層には酸化
膜やポリイミド膜等の絶縁性の高い材料が用いられる。

【００３７】第１の積層配線層は，基板10の凹部11の右
側（図１(A) および図２(A) において）に形成されてい
る。第１の積層配線層の一部は，凹部11の上方（開口
部）にまで張出して設けられている。凹部11の開口部に
まで張出して設けられた第１の積層配線層の部分を，架
橋型電極部13とする。架橋型電極部13は，凹部11の上方
において，凹部11の一辺から対向する辺に向かい，発光
素子20の下面電極26の一部に重なる程度の長さをもち，
発光素子20の一巾とほぼ等しい巾をもつ。

【００３８】第１の積層配線層は，下層絶縁層14，第１
導電層15Ａ，中間絶縁層16，第２導電層17Ａおよび表面
電極層18Ａがこの順番に積層されて構成されている。架
橋型電極部13においては，下層絶縁層14と第１導電層15
Ａの先端部分が，中間絶縁層16によって覆われている。
第１導電層15Ａの架橋型電極部13がのびる方向の長さ
は，下層絶縁層14の長さよりも若干短い。

【００３９】下層絶縁層14の一部には，その巾方向に細
長い穴30があけられている。第１導電層15Ａの一部は穴
30内に入り，下層絶縁層14の下面まで達している。第１
導電層15Ａはこの穴30を通して面発光型半導体発光素子
20の下面電極26と互いに接触し，電気的に接続されてい
る。

【００４０】第１導電層15Ａの上に積層された中間絶縁
層16にも，その一部に細長い穴31があけられている。第
２導電層17Ａの一部が穴31内に入り第１導電層15Ａの上
面にまで達し，第２導電層17Ａと第１導電層15Ａとが互
いに接触し，電気的に接続されている。第２導電層17と
その上面に積層された表面電極層18Ａとはこれらの全面
が互いに接触している。このため，面発光型半導体発光
素子20の下面電極26は，第１導電層15Ａおよび第２導電
層17Ａを経て表面電極層18Ａに接続されている。表面電
極層18Ａを通して発光素子20に駆動電圧が印加される。

【００４１】第２の積層配線層は，基板10の左側に形成
されており，下層絶縁層14，中間絶縁層16，第２導電層
17Ｂおよび表面電極層18Ｂがこの順番に積層されて構成
されている。表面電極層18Ｂは凹部11の内壁内を経て凹
部11の底面にまでのびて形成されている。凹部11の底面
において面発光型半導体発光素子20の上面電極25は表面
電極層18Ｂに接触して電気的に接続されている。基板10
上の表面電極層18Ｂを通して発光素子20に駆動電圧が印
加される。

【００４２】第１の積層配線層の下層絶縁層14および中
間絶縁層16は第２の積層配線層の下層絶縁層14および中
間絶縁層16と連続的につながっている。第１の積層配線
層と第２の積層配線層との間には導電層15Ａ，17Ａ，18
Ａ，17Ｂ，18Ｂが形成されていない部分があり，この部
分の存在により，導電層15Ａ，17Ａ，18Ａと17Ｂ，18Ｂ
との絶縁が確保されている。

【００４３】面発光型半導体発光素子20の凹部11内への
実装は，次のようにして行われる。

【００４４】面発光型半導体発光素子20の光出射口27を
凹部11内の方向に向けた状態で，凹部11の左斜め上方か
ら架橋型電極部13の下方にもぐり込ませ，光出射口27と
孔41と光通過孔12とが一致するように位置決めする。そ
の後，基板10の全体，または発光素子20の上面電極25と
表面電極層18Ｂとが接触する部分，および下面電極26が
穴30を通して第１導電層15Ａと接触する部分を加熱す
る。上面電極25と表面導電層18とが互いに溶着し，下面
電極26と第１導電層15Ａとが互いに溶着する。これによ
り，面発光型半導体発光素子20は基板10の凹部11内に固
定される。

【００４５】面発光型半導体発光素子20の上面電極25と
下面電極26は，第１および第２の積層配線層によって基
板10上の表面電極層18Ａ，18Ｂに接続されているので，
面発光型半導体発光素子20に直接にワイヤ・ボンディン
グやはんだ付けを行う必要がなく，このため面発光型半
導体発光素子20を損傷させることがない。面発光型半導
体発光素子20の電極25および26と基板10上の表面電極層
18Ａ，18Ｂとの間がワイヤレス構造であるので，配線の
断線が生じにくく，製品の信頼性を高めることができ
る。また，面発光型半導体発光素子20はその全体が凹部
11内に格納されているので，発光素子20および基板10を
含む光源装置の全体の寸法が小さくなる。

【００４６】面発光型半導体発光素子20において，光出
射口27に対応する上部クラッド層24の部分に不純物をド
ープして，電流狭窄構造を形成してもよい。光出射口27
に対応する部分の活性層23に電流が効率よく流れ込むの
で，出射光強度の高い光を光通過孔12から外部に取り出
すことができる。

【００４７】また，面発光型半導体発光素子20の上面電
極25および下面電極26の材料には，不純物の含有量の少
ないAu等を使用し，第１および第２の積層配線層の導電
層（特に第１導電層15Ａおよび表面電極層18Ｂ）の材料
には，不純物（たとえばSi，Snなど）を含有したAu等を
使用すると好ましい。上面電極25と表面電極層18Ｂとを
接触させ，かつ下面電極26と第１導電層15Ａとを接触さ
せた状態で加熱処理（好ましくは400 度以下）を行う
と，不純物を含有した導電材料が先に溶解する。すなわ
ち，第１導電層15Ａが下面電極26に溶着し，表面電極層
18Ｂが上面電極25に溶着する。

【００４８】表面電極層18Ａ，18Ｂとして透明導電材料
を用いると一層好ましい。溶解した表面電極層18Ａ，18
Ｂが，光出射口27または28を塞いだ場合でも，光の出射
が電極によって大巾に妨げられることがない。透明導電
材料には，たとえばＩｎ₂ Ｏ₂ ，ＳｎＯ₂ 等がある。

【００４９】上述した実装構造は，面発光型半導体発光
素子の実装に限定されることはなく，その他の電子素
子，電気素子，部品等の実装にも敷衍することができる
ことはいうまでもない。

【００５０】図３〜図７は，図１に示す積層配線層の形
成された基板の製作工程を示している。これらの図面
は，図１(B) に相当する部分の断面図を表している。

【００５１】シリコン基板10を用意し，シリコン基板10
の上面と下面の全面に熱酸化膜14，42を堆積する，また
はシリコン基板10の表面を酸化させる（図３(A) ）。熱
酸化膜は高い絶縁性をもつ。シリコン基板10の上面に形
成された熱酸化膜14は，上述した下層絶縁層14となる。
シリコン基板10の下面に形成された熱酸化膜42は，シリ
コン基板10のエッチングのためのマスクになる。

【００５２】シリコン基板10の下面に形成された熱酸化
膜42のうち，光通過孔12を形成すべき部分の熱酸化膜42
を除去する（図３(B) ）。シリコン基板10の下面におい
て，残った熱酸化膜42をマスクとして異方性エッチング
を行う。これにより，熱酸化膜42を除去した部分のシリ
コン基板10が，下面から円錘台状に削り取られる（図４
(A) ）。

【００５３】シリコン基板10の下面に形成された熱酸化
膜42をすべて除去する（図４(B) ）。

【００５４】シリコン基板10の上面において，凹部11を
形成すべき部分に形成された下層絶縁層14を除去する。
ただし，架橋型電極部13を形成すべき部分は残してお
く。架橋型電極部13を形成すべき部分においても，穴30
を形成すべき部分の下層絶縁層14は取り除く（図５(A)
）。

【００５５】凹部11を形成すべき部分の右側の領域にお
いて，架橋型電極部13を形成すべき部分の先端の部分を
除いて，下層絶縁層14の上に第１導電層15Ａを積層する
（図５(B) ）。第１導電層15Ａは穴30を通してシリコン
基板10と接触する。

【００５６】第１導電層15Ａは，あらかじめシリコン基
板10上に第１導電層15Ａを形成すべき部分を除いてメタ
ルマスクを被せ，その上方から導電材料（たとえば，A
l，Au等）を蒸着することによって形成される。メタル
マスクをすることなくシリコン基板10の上面に導電材料
を蒸着し，その後，第１導電層15Ａとなるべき部分を残
して，その他の領域に積層された導電材料を除去しても
よい。このことは，以下に説明する他の導電層または絶
縁層の積層においても同じである。

【００５７】次に，凹部11を形成すべき部分を除いて中
間絶縁層16を堆積する。凹部11を形成すべき部分であっ
ても架橋型電極部13を形成すべき部分には中間絶縁層16
を堆積する。また穴31となるべき部分には中間絶縁層16
を形成しない（図６(A) ）。架橋型電極部13を形成すべ
き部分において，下層絶縁層14と第１導電層15Ａとは中
間絶縁層16によって，先端まで完全に覆われる。

【００５８】さらに，中間絶縁層16上に第２導電層17
Ａ，Ｂを堆積する（図６(B) ）。第１導電層15Ａに対応
する領域において，第２導電層17Ａは穴31を通して第１
導電層15Ａの上面に接触する。

【００５９】シリコン基板10の上面において，凹部11を
形成すべき領域のうち，この領域よりも一回り小さい領
域を除いて，基板10の上面全体に，レジスト19を塗布す
る（図７(A) ）。

【００６０】レジスト19をマスクとして，シリコン基板
10の上面から等方性エッチングを行う（図７(B) ）。基
板10はレジスト19が形成されていない部分において下面
方向に削り取られるとともに，この削り取られた部分の
周囲においてレジスト19の下方部分および架橋電極部と
なる部分の下方部分で，アンダーカットが生じる。これ
により，凹部11が形成されるとともに架橋型電極部13が
形成される。また凹部11内の底面と光通過孔12とが貫通
する。

【００６１】最後に，レジスト19を除去し，第２導電層
17Ａ，17Ｂの上に表面電極層18Ａ，18Ｂを積層する。凹
部11の底面において表面電極層18Ｂには孔41をあけてお
く（図１(B) 参照）。

【００６２】積層配線構造は，上述のものに限られるこ
となく，さらに多層構造としてもよい。表面電極層18
Ａ，18Ｂは必ずしも設けなくてもよい。表面電極層18Ｂ
の下方の導電層17Ｂ，絶縁層16および14は必ずしも設け
なくてもよい。

【００６３】図８に示すように，光通過孔12の前面（光
通過孔12に対応する位置の基板10の下面）には，レンズ
32を形成，または実装することができる。これにより，
光通過孔12から外部に出射される光を集光またはコリメ
ートすることができる。レンズ32に代えて，回折格子，
スリット，偏光フィルタ，その他光を分離，集光，拡
散，偏向等する種々の光学素子を設けてもよい。

【００６４】図９に示すように，基板10に形成された凹
部11の一内壁面を面発光型半導体発光素子20の側面の全
面に密着するように，ほぼ垂直に形成することもでき
る。これは，シリコン基板10のエッチング工程におい
て，等方性エッチングと異方性エッチングとを組み合わ
せることによって形成することができる。面発光型半導
体発光素子20とシリコン基板10との接触面積を広くとる
ことによって，発光素子20を凹部11内に安定して固定す
ることができる。図９に示す基板10には，発光素子20と
シリコン基板10との間の絶縁を図るために，凹部11内の
全領域，光通過孔12の内面，基板10の底面に絶縁層14ａ
が形成されている。

【００６５】図10に示すように，架橋型電極部13ａの巾
を狭くしてもよい。架橋型電極部13ａに形成された穴を
符号30ａで示す。架橋型電極部13ａは凹部11の一辺に限
らず，複数の辺（たとえば対向する二辺）に形成しても
よい。図１および図２に示す架橋型電極部13も，複数の
辺に形成することができる。

【００６６】巾の狭い架橋電極部は，図11(A) に示すよ
うに，架橋電極部を形成するときに導電層および絶縁層
の内部応力により上方に反りを生じる場合がある。架橋
型電極部13ａが上方に反るので，発光素子20を凹部11内
へ入れやすくなり，その実装が容易となる。架橋型電極
部13ａを加熱すると，11図(B) に示すように反りがなく
なり，架橋電極部30ａの第１導電層15Ａは発光素子20の
下面電極16に接触する。

【００６７】面発光型半導体発光素子20は上に説明した
ものとは上下を逆にして凹部11内に収めてもよい。

【００６８】第２実施例図12は，第２実施例の光源装置
を示すものである。図12(A) は平面図，図12(B) は図12
(A) のXII-XII 線にそう断面図である。図12(B) に示す
面発光型半導体発光素子20は，図２(B) に示すものと同
じであるので，面発光型半導体発光素子20の内部構造の
図示は省略する。

【００６９】第２実施例の光源装置については，図13〜
図16を参照して，その製造工程について説明することに
より，その構造を明らかにする。なお，図３〜図７に示
す工程と同じ工程についてはその詳細な説明を省略す
る。

【００７０】熱酸化膜14，42をシリコン基板10の上面と
下面の全面に形成し（図13(A) ），光通過孔12を形成す
べき部分の熱酸化膜42を取り除く（図13(B) ）。シリコ
ン基板10の下面から異方性エッチングを行い，基板を円
錘台状に削り取ることにより光通過孔12を形成する（図
14(A) ）。

【００７１】架橋型電極部13を形成すべき部分と凹部11
を形成すべき部分の右側の第１絶縁層14を残して，残り
の右側の熱酸化膜14，42をすべて除去する（図14(B)
）。光通過孔12を形成するエッチングによって第１絶
縁層14に損傷が生じた場合は，一度すべての熱酸化膜14
を除去し，その後，架橋型電極部13を形成すべき部分と
凹部11の右側のみに第１絶縁層14を再び形成してもよ
い。基板10の上面の全部に第１絶縁層14を堆積し，その
後のパターニングによって架橋型電極部13を形成すべき
部分と凹部11の右側のみに第１絶縁層14を残すようにし
てもよい。

【００７２】シリコン基板10の上面において，凹部11を
形成すべき領域のうち，この領域よりも一回り小さい領
域を除いて，その周囲の基板10の上面に，レジスト19を
堆積する（図15(A) ）。基板10の上面から等方性エッチ
ングを行い，基板10を上面から削り取る。凹部11が形成
されるとともに，架橋型電極部13が形成される（図15
(B) ）。

【００７３】レジスト19を除去する。第１絶縁層14が既
に形成されている領域を除いて，基板10の上面，凹部11
の内面，光通過口12の内周面および基板10の下面に第２
絶縁層14Ａを形成する（図16(A) ）。

【００７４】最後に，第１絶縁層14の上面に表面電極層
18Ａを，凹部11の底面から内壁を経て凹部の左側の第２
絶縁層14Ａの上に表面電極層18Ｂを形成する。凹部11の
底面において表面電極層18Ｂには孔41をあけておく（図
16(B) ）。

【００７５】面発光型半導体発光素子20の凹部11内への
実装は次のようにして行われる。

【００７６】面発光型半導体発光素子20の光出射口27を
光通過孔12および孔41に向けた状態で，凹部11の斜め上
方から凹部11内に格納する。次に，面発光型半導体発光
素子20の下面側の一側を，架橋型電極部13に押しつけつ
つ，光出射口27と孔41と光通過孔12とが一致するように
発光素子20を位置決めする。この状態で基板10の全体を
加熱する。これにより上面電極25と表面電極層18Ｂとが
溶着し，発光素子20が凹部11内に固定される。下面電極
26と架橋型電極部13における表面電極層18Ａとの接触部
分にスパッタリングにより導電膜33を形成し，下面電極
26と表面電極層18Ａとを電気的に結合する。導電膜33は
必ずしも形成しなくてもよい。

【００７７】図17に示すように，凹部11内に格納された
面発光型半導体発光素子20と凹部11の内壁との間の空間
に，絶縁性樹脂32を充填してもよい。絶縁性樹脂32の充
填によって，面発光型半導体発光素子20は凹部11内に確
実に固定されるので，面発光型半導体発光素子20の凹部
11からの脱落を防止することができる。

【００７８】応用例図18は上述した光源装置を一体的に
形成した振動子の斜視図である。図19は，振動子の可動
部に面発光型半導体発光素子を実装した状態を示してい
る。面発光型半導体発光素子は図２に示す面発光型半導
体発光素子20と同じものである。図20は，図18のXX-XX
線にそう断面端面図，図21は図18のXXI-XXI 線にそう断
面端面図，図22は図18のXXII-XXII 線にそう断面端面図
である。

【００７９】振動子60は，可動部61と，固定部62と，可
動部61を固定部62に連結しかつ支持する梁部63とから構
成されている。これらの可動部61と固定部62と梁部63
は，たとえばシリコンにより一体的に形成されている。

【００８０】可動部61の一面には面発光型半導体発光素
子20を格納するための凹部71が形成されている。

【００８１】可動部61に形成された凹部71には，裏面に
通じる光通過孔72が形成されている。面発光型半導体発
光素子20は，その光出射口27と光通過孔72とが一致する
ように位置決めされて，凹部71内に固定される。

【００８２】振動子60の可動部61，固定部62および梁部
63の上面には，積層配線層が設けられている。振動子60
上に設けられた積層配線層は，面発光型半導体発光素子
20の上面電極25および下面電極26を，可動部61から梁部
63を通って固定部62にそれぞれ接続するためのものであ
る。

【００８３】可動部61，固定部62および梁部63の表面上
の全面に下層絶縁層14，第１導電層15および中間絶縁層
16が形成されている。

【００８４】可動部61において，凹部11の右側の中間絶
縁層16上に第２導電層17Ａと表面電極層18Ａが形成され
ている。第２導電層17Ａは，中間絶縁層16に形成された
穴31を通して第１導電層15と接続されている。表面電極
層18Ａ，第２導電層17Ａは必ずしも設けなくてもよい。
第１導電層15は架橋電極部73における下層絶縁層14に形
成された穴30ａを通して面発光型半導体発光素子20の下
面電極26と接続されている（穴31および穴30ａについて
は図10参照）。

【００８５】固定部62において，その右側の中間絶縁層
16上に，第２導電層17Ｃおよび表面電極層18Ｃが形成さ
れている。固定部62の右側の中間絶縁層16には穴43があ
けられている。第２導電層17Ｃは，中間絶縁層16に形成
された穴43を通して，第１導電層15と接続されている。
したがって面発光型半導体発光素子20の下面電極26は，
第１導電層15を通して第２導電層17Ｃおよび表面電極層
18Ｃに接続されている。表面電極層18Ｃ，第２導電層17
Ｃ，固定部62における右側の中間絶縁層16は必ずしも設
けなくてもよい。

【００８６】一方，可動部61において，凹部11の左側に
は中間絶縁層16の上に第２導電層17Ｂと表面電極層18Ｂ
とが形成されている。表面電極層18Ｂは凹部11の底面に
のび，面発光型半導体発光素子20の上面電極25と接続し
ている。第２導電層17Ｂと表面電極層18Ｂは梁部63から
固定部62の左半分にまでのびている。したがって，固定
部62上の表面電極層18Ｂは面発光型半導体発光素子20の
上面電極25に接続されている。

【００８７】固定部62の表面電極層18Ｃと表面電極層18
Ｂにワイヤ・ボンディングすることにより，面発光型半
導体発光素子20に駆動電流を流すことができる。

【００８８】固定部62の表面電極層18Ｃと表面電極層18
Ｂから面発光型半導体発光素子20の上面電極25および下
面電極26に電流が流されると，面発光型半導体発光素子
20はその光出射口27および28から光を出射する。

【００８９】固定部62には加振装置（図示略）からの振
動が加えられる。可動部61は梁部63の軸に関して非対称
に形成されている。梁部63は曲げモードとねじれモード
で振動する。可動部61が２つのモードで振動することに
より，光出射口27，28からの出射光は二次元的に走査さ
れる。光出射口27からの出射光は対象物に照射される。
光出射口28からの出射光は，光出射口28と対向する位置
に受光素子を配置しておくことによって，光出射光27か
ら出射される光の出射方向等をモニタすることができ
る。固定部62を曲げモードおよびねじれモードのいずれ
か一方の共振周波数で加振することにより，光を一次元
的に走査することもできる。

【００９０】図23は，図19に示す面発光型半導体発光素
子（半導体レーザ）を実装した振動子を光源として用い
た光センサ装置の構成を示している。固定部の加振駆動
回路については図示が省略されている。

【００９１】光源81が光源駆動回路82によって駆動さ
れ，光源81からレーザ光が発生する。レーザ光はパルス
光でも連続光でもよい。いずれにしても，検出すべきま
たは測定すべき対象物の性質，検出すべき項目等に応じ
て，レーザ光の波形が定められる。

【００９２】レーザ光は，必要に応じて基板の下面に設
けられた光学素子（図８参照）によって所定のレーザ・
ビームに変換される（たとえば，コリメートされる，ま
たはスリット光に変換される等）。レーザ・ビームは，
対象物Ｓb に向けて投射される。対象物Ｓb に投射され
るレーザ・ビームは，光出射口27から出射される光であ
る。

【００９３】対象物Ｓb からの反射光は，必要に応じて
設けられた受光光学系を経て受光素子83に入射する。受
光素子83の受光信号は信号処理回路84で所定の受光信号
に変換され（たとえば，デジタルデータに変換され
る），処理装置80に入力する。

【００９４】一方，面発光型半導体発光素子20の光出射
口28から出射される光は，直接に受光素子85に入射す
る。光出射口28からの出射光を検出することによって，
光出射光27から出射する光の出射光の方向，強度等をモ
ニタすることができる。受光素子85の受光信号は信号処
理回路86で所定の受光信号に変換されて，処理装置80に
入力する。

【００９５】処理装置80は信号処理回路84から入力する
受光信号に基づいて，対象物の検出，測定等に関する処
理を行う。たとえば，対象物の有無の検出，対象物の形
状認識，バーコードの読み取り，その他の処理が行われ
る。さらに処理装置80は，信号処理回路85から入力する
受光信号に基づいて，光源駆動回路82および加振駆動回
路の制御を行う。

【００９６】光源駆動回路82，信号処理回路84，86，処
理装置80を実装した基板と一体的に振動子を設けること
によりセンサ装置の小型化，集積化を図ることができ
る。また，光源装置は，光センサのみでなく，光スイッ
チとしても利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の光源装置において発光素子を除い
た状態を示すもので，(A) は光源装置の一部を示す平面
図，(B) は(A) のI-I 線にそう断面図である。

【図２】第１実施例の光源装置を示すもので，(A) は光
源装置の一部を示す平面図，(B) は(A) のII-II 線にそ
う断面図である。

【図３】(A) および(B) は積層配線層の形成された基板
の製作工程を示す。

【図４】(A) および(B) は積層配線層の形成された基板
の製作工程を示す。

【図５】(A) および(B) は積層配線層の形成された基板
の製作工程を示す。

【図６】(A) および(B) は積層配線層の形成された基板
の製作工程を示す。

【図７】(A) および(B) は積層配線層の形成された基板
の製作工程を示す。

【図８】第１実施例の変形例を示すもので，レンズを実
装した光源装置の断面図である。

【図９】第１実施例の他の変形例を示すもので，(A) は
光源装置の一部を示す平面図，(B) は(A) のIX-IX 線に
そう断面図である。

【図１０】第１実施例の他の変形例を示すもので，光源
装置の一部を示す平面図である。

【図１１】(A) は加熱前の光源装置の一部を示す断面
図，(B) は加熱後の光源装置の一部を示す断面図であ
る。

【図１２】第２実施例を示すもので，(A) は光源装置の
一部を示す平面図，(B) は(A) のXII-XII 線にそう断面
図である。

【図１３】(A) および(B) は積層配線層の形成された基
板の製作工程を示す。

【図１４】(A) および(B) は積層配線層の形成された基
板の製作工程を示す。

【図１５】(A) および(B) は積層配線層の形成された基
板の製作工程を示す。

【図１６】(A) および(B) は積層配線層の形成された基
板の製作工程を示す。

【図１７】第２実施例の変形例を示すもので，(A) は光
源装置の一部を示す平面図，(B) は(A) のXVII-XVII 線
にそう断面図である。

【図１８】光源装置を一体に形成した振動子を示す斜視
図である。

【図１９】面発光型半導体発光素子を実装した振動子を
示す斜視図である。

【図２０】図18のXX-XX 線にそう断面図である。

【図２１】図18のXXI-XXI 線にそう断面図である。

【図２２】図18のXXII-XXII 線にそう断面図である。

【図２３】面発光型半導体発光素子が実装された光源装
置を用いた検出装置の電気的構成の一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

10 基板 11 凹部 12 光通過孔 13 架橋型電極部 14 下層絶縁層 15，15Ａ 第１導電層 16 中間絶縁層 17Ａ，17Ｂ，17Ｃ 第２導電層 18Ａ，18Ｂ，18Ｃ 表面電極層 19 レジスト 20 面発光型半導体発光素子 25 上面電極 26 下面電極 27，28 光出射口 60 振動子 61 可動部 62 固定部 63 梁部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面の発光素子を実装すべき箇所
   に凹部が形成され，この凹部内に発光素子が収められか
   つ固定され，基板の表面から上記凹部の開口部に張出し
   た少なくとも一つの第１の架橋型電極が形成され，上記
   第１の架橋型電極の先端部が上記発光素子の少なくとも
   一つの電極に接続され，上記第１の架橋型電極は基板表
   面に形成された第２の接続用電極に接続されている光源
   装置。
2. 【請求項２】 上記凹部の底面に第３の電極が形成さ
   れ，この第３の電極が上記発光素子の他の電極に接続さ
   れ，上記第３の電極が基板表面に形成された第４の接続
   用電極に接続されている，請求項１に記載の光源装置。
3. 【請求項３】 上記発光素子が面発光型半導体発光素子
   であり，上記凹部の底面に基板の裏面に連なる光出射孔
   が形成され，上記面発光型半導体発光素子の光出射口が
   上記光出射孔に面している，請求項１または２に記載の
   光源装置。
4. 【請求項４】 上記基板の裏面の上記光出射孔に対応す
   る箇所に，光学素子が設けられている，請求項３に記載
   の光源装置。
5. 【請求項５】 上記凹部内に実装された上記発光素子の
   側面と上記凹部の内壁との間の間隙に絶縁性材料が充填
   されている，請求項１から４のいずれか一項に記載の光
   源装置。
6. 【請求項６】 基板の表面の電気部品を実装すべき箇所
   に凹部が形成され，この凹部内に電気部品が収められか
   つ固定され，基板の表面から上記凹部の開口部に張出し
   た少なくとも一つの架橋型電極が形成され，上記架橋型
   電極の先端部が上記電気部品の少なくとも一つの電極に
   接続され，上記架橋型電極は基板表面に形成された接続
   用電極に接続されている，電気部品の実装構造。
7. 【請求項７】 基板の表面の電気部品を実装すべき箇所
   に凹部を形成し，この凹部の開口部に張出した架橋型電
   極を基板表面に形成し，この架橋型電極を基板表面の接
   続用電極と接続しておき，基板表面の凹部内に電気部品
   を収め，上記電気部品の少なくとも一つの電極と上記架
   橋型電極とを接続する，電気部品の実装方法。
8. 【請求項８】 電気部品を実装する基板であって，電気
   部品を実装すべき箇所に凹部が形成され，基板表面に，
   凹部の開口部の一部に張出した架橋型電極と，上記架橋
   型電極に接続された接続用電極とが形成されている電気
   部品の実装に用いられる基板。
9. 【請求項９】 可動部と，振動が加えられる固定部と，
   上記可動部を固定部に連結して支持する弾性変形部とを
   有し，上記可動部が請求項１から５のいずれか一項に記
   載の光源装置によって構成されている，振動子。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の振動子，および上記
    振動子の固定部に振動を加える加振装置を備えた光走査
    装置。