JP6638546B2 - パッケージ及び発光装置 - Google Patents

Description

本開示はパッケージ及び発光装置に関する。

レーザ素子を用いた発光装置は、得ようとする光出力に応じて、レーザ素子の使用数、蛍光体含有部材の種類、発光素子を構成する他の部品の種類等が適宜設定される。また、意図する光出力を得るために、例えば、蛍光体含有部材のレーザ光入射面と光取り出し側の面とが異なる面（例えば下面と上面）となるようにレーザ素子及び蛍光体含有部材を配置する形態、蛍光体含有部材のレーザ光入射面と光取り出し側の面とが同じ面（例えば上面）となるようにレーザ素子及び蛍光体含有部材を配置する形態等、種々の形態が採用されている。

上述した２種の形態では、蛍光体含有部材のレーザ光入射面と光取り出し側の面とを同じ面とするか異なる面とするかという差異がある。このような２種の形態では、同様の出力のレーザ光を照射したとしても、輝度は異なるものとなる。これは、蛍光体含有部材はレーザ光を照射された面が最も強く発光する傾向にあるためであり、このため、レーザ光入射面と同じ面から光を取り出す形態の方が高輝度となりやすい。したがって、これらの形態を採用する発光装置において、同程度の輝度を得るためには、必要なレーザ素子の数等を異ならせる必要がある。この場合、これらの形態において、レーザ素子及び蛍光体含有部材を１つのパッケージ内に封止するのであれば、それぞれ異なるパッケージを用いることが想定される。
本開示は、上述したいずれの形態かにかかわらず、レーザ素子の搭載数の変更に容易に対応することができるパッケージ及び発光装置を提供することを目的とする。

本願は以下の発明を含む。
（１）上方に開口した凹部内に、実装面と、配線層が設けられ前記実装面よりも高い位置にある接続面とを備えるパッケージであって、
前記実装面は、
載置可能な半導体レーザ素子の最大数が複数である第１領域と、
載置可能な半導体レーザ素子の最大数が前記第１領域よりも少なく、前記第１領域よりも小面積である第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とを接続する第３領域とを有することを特徴とする半導体レーザ素子を載置するためのパッケージ。
（２）半導体レーザ素子と、
上方に開口した凹部内に、実装面と、配線層が設けられ前記実装面よりも高い位置にある接続面とを有するパッケージとを備える発光装置であって、
前記実装面は、載置可能な半導体レーザ素子の最大数が複数である第１領域と、載置可能な半導体レーザ素子の最大数が前記第１領域よりも少なく、前記第１領域よりも小面積である第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを接続する第３領域とを有し、
平面視において、前記発光装置の発光点は、前記第３領域にあり、
前記第１領域に載置可能な最大数の半導体レーザ素子が前記第１領域に載置されている、又は、前記第２領域に載置可能な最大数の半導体レーザ素子が前記第２領域に載置されていることを特徴とする発光装置。

本開示によれば、半導体レーザ素子の搭載数の変更に容易に対応することができるパッケージ及び発光装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発光装置を構成するパッケージを表す斜視図である。 図１Ａにおける凹部１３を表す概略部分拡大平面図である。 図１Ａのパッケージの概略平面図である。 図１ＣにおけるＢ−Ｂ’線断面図である。 図１ＣにおけるＣ−Ｃ’線断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置を表す概略平面図である。 図２ＡにおけるＢ−Ｂ’線断面図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を表す概略断面図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を構成するパッケージを表す概略平面図である。

以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、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に誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略する。

実施の形態１：パッケージ１６
この実施形態のパッケージ１６は、図１Ａ〜１Ｅに示すように、上方に開口した凹部１３を有する。上方とは、パッケージ１６の一主面側を指し、このパッケージ１６を用いて後述する発光装置を組み立てた場合に、光取り出し面となる側を意味する。凹部１３の開口を有する面をパッケージ１６の上面１６ａということがある。この上面１６ａは、例えば、パッケージ１６が有する複数の面のなかで最も上側にある面である。凹部１３の大きさは、搭載しようとする半導体レーザ素子の大きさ、搭載数、発光装置の大きさ等によって適宜調整することができ、例えば、発光装置の平面積の２０〜５０％の平面積を有することができる。

〔凹部１３〕
凹部１３は、半導体レーザ素子を載置するための実装面１３ａと、配線層２３が設けられ実装面１３ａよりも高い位置にある接続面１３ｂとを有する。

（実装面１３ａ）
実装面１３ａは、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子等を載置するための面であり、第１領域Ａと、第２領域Ｂと、第３領域Ｃとを有する。第１領域Ａに載置可能な半導体レーザ素子の最大数は複数である。一方、第２領域Ｂに載置可能な半導体レーザ素子の最大数は第１領域Ａよりも少なく、その面積は第１領域Ａよりも小さい。さらに、第３領域Ｃは、第１領域Ａと第２領域Ｂとを接続する領域である。
このように、第１領域Ａと第２領域Ｂと第３領域Ｃとを有することで、半導体レーザ素子の搭載数の変更に容易に対応可能なパッケージ１６とすることができる。例えば、図１Ｂに示す第１領域Ａは、３個の半導体レーザ素子を実装することを想定している。仮に、この第１領域Ａに半導体レーザ素子を１個のみ実装すると、半導体レーザ素子の電極から配線層２３までの距離が３個実装の場合よりも遠くなる。この場合、半導体レーザ素子の電極と配線層２３との距離の増大に伴って両者を接続するために必要な金属ワイヤが長くなるので、金属ワイヤの最大高さも高くなってしまう。そうなると、金属ワイヤがパッケージ１６に接合される蓋体等に接触する懸念がある。また、金属ワイヤが長くなると断線が発生する可能性が上昇する。
それに対し、パッケージ１６であれば、多数の半導体レーザ素子を搭載する場合は第１領域Ａに半導体レーザ素子を実装し、少数の半導体レーザ素子を搭載する場合は第２領域Ｂに半導体レーザ素子を実装することが可能である。これにより、第１領域Ａに載置可能な最大数の半導体レーザ素子を載置した場合において配線層２３と半導体レーザ素子の電極とを電気的に接続するために必要な金属ワイヤの長さと、第２領域Ｂに載置可能な最大数の半導体レーザ素子を載置した場合において配線層２３と半導体レーザ素子の電極とを電気的に接続するために必要な金属ワイヤの長さと、が大きく変わることを抑制できる。
例えば、略同じ大きさの半導体レーザ素子を第１領域Ａ及び第２領域Ｂに搭載する場合に、第２領域Ｂは、第１領域Ａよりも載置可能な半導体レーザ素子の最大数が少ない平面積を有する。第２領域Ｂは、第１領域Ａの平面積の１０〜９０％が好ましく、３５〜６５％がより好ましい。

第３領域Ｃは、第１領域Ａと第２領域Ｂとの双方に繋がっていればよく、第３領域Ｃの一端側に第１領域Ａが、一端とは反対側の他端側に第２領域Ｂが繋がっていることが好ましい。言い換えると、第１領域Ａ、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂは、この順に一方向（例えば、図１Ｂ中のｘ方向）に配置されていることが好ましい。これにより、第３領域Ｃを直線状、例えば平面視で略矩形状とすることができるため、屈曲した形状の場合と比較して、第３領域Ｃに反射部材や波長変換部材等の部材を配置しやすい。また、第３領域Ｃは、第１領域Ａ、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂを繋げた当該一方向における全長の中点を含んで配置されていることが好ましい。さらに、平面視において、第３領域Ｃは、パッケージ１６の中央（つまり重心）を含んで配置されていることがより好ましい。これにより、第１領域Ａと第２領域Ｂのいずれに半導体レーザ素子を配置するかによってパッケージ１６を用いた発光装置の向きを変更しても、発光点の位置をほぼ同じとすることができる。これは、以下の理由による。まず、パッケージ１６を用いれば、平面視で第３領域Ｃに発光点が位置するように発光装置を形成することができる。したがって、平面視において、第３領域Ｃがパッケージ１６の中央を通るように配置すれば、発光装置の発光点を発光装置の中央に配置することができる。これにより、発光装置をその中央を軸として例えば１８０度回転させても発光点の位置をほぼ同じとすることができるので、発光点の位置を変えずに発光装置の向きを変えることができる。
第３領域Ｃの面積は、第１領域Ａ又は第２領域Ｂの面積よりも大きくてもよいが、それらよりも小さくしてもよい。第３領域Ｃを第１領域Ａ及び第２領域Ｂのいずれよりも小さくすることで、発光装置の大面積化を抑えることができる。

第１領域Ａと第２領域Ｂとは、一方向（例えば、図１Ｂ中のｘ方向）における長さが同じで、一方向に直交する他方向（例えば、図１Ｂ中のｙ方向）において長さが異なることが好ましい。このような関係であれば、第１領域Ａ及び第２領域Ｂに同様の大きさの半導体レーザ素子を配置しやすい。また、第２領域Ｂは、第１領域Ａよりも一方向及び他方向において長さが小さくてもよい。
第３領域Ｃは、第１領域Ａ又は第２領域Ｂのいずれか一方、好ましくはそのいずれよりも、一方向及び他方向において長さが小さいことが好ましい。これにより、第３領域Ｃの平面積の増大を抑制することができ、発光装置の大面積化を抑制することができる。

一実施形態では、図１Ａ〜１Ｅ、特に図１Ｂに示したように、平面形状がｙ方向に長い長方形のパッケージ１６の中央に、ｘ方向に長い長方形の凹部１３が配置されている。そして、凹部１３の中央を通るようにｙ方向に延びる線に沿って、第１領域Ａ、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂが順に配置されている。第１領域Ａ及び第２領域Ｂの幅（ｘ方向の長さ）は略等しく、第３領域Ｃの幅は、これらの幅よりも若干小さい。また、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂの長さ（ｙ方向の長さ）は略等しく、第１領域Ａの長さは、これらの幅よりも若干大きい。なお、平面形状とは、平面視における外形を指す。また、平面視とは、上方から、すなわちパッケージの上面１６ａに対して略垂直な方向から観察することを指す。
また、図１Ｂに示すように、第１領域Ａ及び第２領域Ｂは、載置可能な半導体レーザ素子のそれぞれに対応して独立した実装パターン２６を有することができる。これにより、接合材料の拡がりを限定することができるため、半導体レーザ素子等を近接して実装することができる。このとき、平面視において、配線層２３から、配線層２３に隣接する実装パターン２６までの最短距離は、第１領域Ａと第２領域Ｂとで実質的に等しいことが好ましい。これにより、第１領域Ａに載置可能な最大数の半導体レーザ素子を載置した場合において配線層２３と半導体レーザ素子の電極とを電気的に接続するために必要な金属ワイヤの長さと、第２領域Ｂに載置可能な最大数の半導体レーザ素子を載置した場合において配線層２３と半導体レーザ素子の電極とを電気的に接続するために必要な金属ワイヤの長さと、が大きく変わることを抑制できる。図１Ｂに示すように、第１領域Ａは、例えば、載置可能な半導体レーザ素子の最大数は３個であり、３つの実装パターン２６を有する。また、第２領域Ｂは、例えば、載置可能な半導体レーザ素子の最大数は１個であり、１つの実装パターン２６を有する。第２領域Ｂの実装パターン２６は、第３領域Ｃの実装パターン２６と繋がっていてもよい。なお、図１Ｂにおいて、第２領域Ｂの実装パターン２６のｙ方向の長さは、第１領域Ａの１つの実装パターン２６のｙ方向の長さよりも長い。図１Ｂに示す各実装パターン２６は、いずれも実質的に同一の半導体レーザ素子を実装することを想定しているが、このように、実装パターン２６のサイズは同一でなくてもよい。ただし、平面視で、第１領域及び第２領域における半導体レーザ素子やサブマウントのワイヤボンディング位置から配線層２３までの最短距離は、２ｍｍ以下とすることが好ましい。

図１Ｄに示すように、実装面１３ａは、例えば、凹部１３の最も深い位置にある。第１領域Ａ、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂは、これら全てが必ずしも同じ高さでなくてもよく、高低差があってもよいが、第１領域Ａ及び第２領域Ｂは同じ高さであることが好ましい。このような構成は、第１領域Ａ及び第２領域Ｂに同様の高さの半導体レーザ素子を実装するために適している。さらには、第１領域Ａ、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂは同じ高さであることがより好ましい。これにより、半導体レーザ素子以外の部材を第３領域Ｃと第１領域Ａ及び／又は第２領域Ｂとの境界上にも配置することが可能となるため、各部材の配置の自由度が向上する。

図１Ｄに示すように、第１領域Ａ、第３領域Ｃ及び第２領域Ｂは、典型的にはパッケージ１６の上面１６ａとほぼ平行である。実装面１３ａの大きさは、搭載しようとする半導体レーザ素子の大きさ、搭載数、発光装置の大きさ等によって適宜調整することができ、例えば、発光装置の平面積の５〜２５％の平面積を有するか、凹部１３の平面積の２０〜６５％の平面積を有することができる。本願においては、ほぼ平行とは、±１度程度の傾きが許容されることを意味する。

（接続面１３ｂ）
接続面１３ｂは、実装面１３ａよりも上方に位置している。言い換えると、接続面１３ｂは、実装面１３ａよりも上面１６ａに近い位置に配置されている。接続面１３ｂは、その上面に配線層２３が配置され、半導体レーザ素子と電気的な接続をとるために利用される。

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、接続面１３ｂは、平面視において、第１領域Ａ及び第２領域Ｂの両側にそれぞれ位置していることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子に近接してワイヤ接続することができる。接続面１３ｂは、実装面１３ａとほぼ平行な面であることが好ましい。接続面１３ｂの大きさは、１以上のワイヤボンディングに必要な面積を有していればよく、半導体レーザ素子の大きさ、搭載数、発光装置の大きさ等によって適宜調整することができる。接続面１３ｂのｙ方向の長さは、例えば１ｍｍ以上である。接続面１３ｂの合計面積は、例えば、凹部１３の平面積の２０〜７５％とすることができ、また、第２領域Ｂの平面積の２５０〜９５０％とすることができる。あるいは、２０〜３０ｍｍ^２あればよい。例えば、第１領域Ａの両側と第２領域Ｂの両側の合計４つの接続面１３ｂは、それぞれ略同じ平面積である。
接続面１３ｂは、第３領域Ｃの両側に配置していてもよいが、後述する保持面１３ｃを配置するためには、第３領域Ｃの両側には接続面１３ｂを配置しないことが好ましい。

配線層２３は、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウム又はその合金の１以上によって形成することができる。配線層２３の厚みは、例えば、１〜１０μｍが挙げられる。

第１領域Ａ及び第２領域Ｂの少なくともいずれか一方に半導体レーザ素子を載置した場合において、配線層２３の上面が半導体レーザ素子の上面と同程度（例えば、±１０％）の高さとなることが好ましい。これにより、ワイヤ長さを短くすることができ、ワイヤによる半導体レーザ素子との接続が容易になる。また、ワイヤの電気抵抗を小さくすることができる。

（保持面１３ｃ、包囲面１３ｄ、側面１３ｅ）
凹部１３は、実装面１３ａ及び接続面１３ｂに加えて、保持面１３ｃ、包囲面１３ｄ及び側面１３ｅを有していてもよい。

保持面１３ｃは、例えば、図２Ａ、２Ｂに示すように、パッケージ１６に波長変換部材３２を配置する場合に、波長変換部材３２の下面を保持し、固定のために利用し得る面である。保持面１３ｃは、実装面１３ａと平行であることが好ましい。また、接続面１３ｂよりも上方にあることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子を接続面１３ｂにワイヤによって接続する場合においても、ワイヤが波長変換部材３２等に接触することを防止することができる。

例えば、包囲面１３ｄは、保持面１３ｃに波長変換部材３２等を保持する場合に、保持面１３ｃ上に保持された波長変換部材の周縁を包囲するために、その周縁に対向するように波長変換部材と若干離間して配置されている。包囲面１３ｄは、接続面１３ｂ及び保持面１３ｃよりも上方であって、保持面１３ｃに隣接して配置されている。つまり、包囲面１３ｄは、保持面１３ｃに対して立った状態で配置されている。包囲面１３ｄの保持面１３ｃに対する角度は、波長変換部材３２の周縁を含む側面に対応させること、すなわち包囲面１３ｄが波長変換部材３２の側面とほぼ平行となることが好ましい。具体的には、包囲面１３ｄの保持面１３ｃに対する角度は、６０〜１２０度程度が挙げられ、８０〜１００度程度が好ましく、９０±数度程度がより好ましい。

図２Ａ及び２Ｂにおいては、平面視で、波長変換部材３２の外形が四角形であり、その対向する２つの角が、凹部１３の側面に対向するように配置され、これら２つの角及びその近傍が、保持面１３ｃに支持されている。また、これら２つの角に隣接する２つの辺の角部近傍の一部のみが、それぞれ、保持面１３ｃに対して直立する包囲面１３ｄに包囲されている。波長変換部材３２は、保持面１３ｃに、その下面の約１／３程度が支持されている。また、波長変換部材３２は、包囲面１３ｄに、その外縁の約半分が３００μｍ程度の間隔をあけて包囲されている。

このような保持面１３ｃ及び包囲面１３ｄによって、平面視において、波長変換部材３２が発光装置の左右及び上下方向に移動することを抑制することができ、波長変換部材３２のずれによるレーザ光の漏れを防止することができる。

凹部１３、実装面１３ａ、保持面１３ｃ及び包囲面１３ｄの平面形状は、例えば、それぞれ四角形等の多角形状又はその角が丸められた形状である。
実装面１３ａ、接続面１３ｂ、保持面１３ｃ及び包囲面１３ｄは、平面視において、それぞれ異なる領域に配置することができる。また、実装面１３ａ、接続面１３ｂ、保持面１３ｃ及び包囲面１３ｄの高さの違いは、半導体レーザ素子の大きさ及び高さ、ワイヤ８１の形態、波長変換部材３２の大きさ及び厚み等によって、適宜設定することができる。例えば、実装面１３ａと接続面１３ｂとの高さの違い、及び、接続面１３ｂと保持面１３ｃとの高さの違いは、それぞれ、１００〜６００μｍ程度が挙げられる。

図１Ａに示すように、側面１３ｅは、これら実装面１３ａ、接続面１３ｂ、保持面１３ｃ及び包囲面１３ｄから、パッケージ１６の上面１６ａまで繋がる面である。側面１３ｅの、これらの面に対する傾斜角度は、６０〜１２０度程度が挙げられる。凹部１３の外周におけるパッケージ１６の上面１６ａの一部は、後述する蓋体１７を支持するために利用される。蓋体１７をパッケージ１６に接合することで、半導体レーザ素子を気密封止することができる。

パッケージ１６は、金属、ガラス、セラミックス等によって形成することができる。特に、パッケージ１６の耐食性及び放熱性等を考慮して、セラミックスによって形成された部位を有していることが好ましい。セラミックスとしては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどが挙げられ、なかでも、放熱性と耐食性に優れているため、窒化アルミニウムが好ましい。パッケージ１６の平面形状は、略円形、略楕円形、略多角形等の種々の形状が挙げられる。例えば、パッケージ１６の平面形状は略矩形状である。

パッケージ１６は、さらに、図１Ａに示すように、上方に開口した第１凹部１１及び第２凹部１２を有していてもよい。第１凹部１１及び第２凹部１２は、発光装置の組み立ての際に、パッケージ１６に半導体レーザ素子を搭載するための位置合わせの基準を定めるために用いることができ、また、発光装置をレーザモジュールとして組み立てる場合に、発光装置以外の部材との位置合わせに利用することができる。

第１凹部１１及び第２凹部１２は、パッケージ１６を貫通していないものが好ましい。パッケージ１６がセラミックスを含んで形成される場合、パッケージ１６は、セラミック層のグリーンシートを複数積層し、焼成して製造される。よって、そのグリーンシートの積層構造の表面層側の一部の層（例えば、１層又は２層）にのみ孔を開けて積層構造とすれば、複数のセラミック層を積層することによる孔のずれを小さくすることができる。あるいは、複数層による孔のずれを最小限に留めることができる。その結果、第１凹部１１及び第２凹部１２を精度良く形成することができる。また、パッケージの実装面積の減少を回避することができるため、放熱に寄与する面積をより大きく確保することができる。

パッケージ１６は、その上面１６ａであって、平面視において第１凹部１１及び第２凹部１２の周囲に、それぞれ第１金属層２１及び第２金属層２２を有することが好ましい。これらの金属層によって、発光装置の製造工程におけるパッケージ１６、第１凹部１１及び／又は第２凹部１２の画像認識が容易となる。第１金属層２１及び第２金属層２２は、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウム又はその合金の１以上によって形成することができる。

図１Ａに示すように、パッケージ１６は、さらに、外部電極２４、２５を有する。また、外部電極２４、２５を配置するための第４凹部１４及び第５凹部１５を有していてもよい。外部電極２４、２５は、凹部１３内の配線層２３と、パッケージ１６内部に設けられた内層配線を介して電気的に接続されている。
平面視において、第４凹部１４及び第５凹部１５は、凹部１３の外側であって接続面１３ｂの近傍に配置されていることが好ましい。これにより、外部電極２４、２５と接続面１３ｂとの間の距離を短縮することができ、接続面１３ｂの上面の配線層２３との距離を短くして、配線抵抗を低減することができる。

図１Ａ及び図１Ｃに示すように、第４凹部１４及び第５凹部１５は、凹部１３とは独立して配置されていることが好ましい。この場合、第４凹部１４及び第５凹部１５と凹部１３（第３凹部）との間の領域に、蓋体１７を接合する。これにより、蓋体１７の実装ずれが生じた場合でも、外部電極２４、２５と蓋体１７とが接触しにくくなる。したがって、後述するように、蓋体１７を構成する保持部材が導電性を有する場合であっても、保持部材を介した外部電極２４と外部電極２５との短絡を防止することができる。
第４凹部１４及び第５凹部１５の底面は、パッケージ１６の上面よりも低い。例えば、第４凹部１４及び第５凹部１５の底面は、接続面１３ｂよりも上方に配置する。

第４凹部１４及び第５凹部１５の底面には、当該底面内に収まる大きさで、外部電極２４、２５が形成されている。外部電極２４、２５は、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウム又はその合金の１以上によって形成することができる。配線層２３と異なる材料によって形成されていてもよいが、同じ材料であれば同様の工程で形成することができ、好ましい。

このように、パッケージ１６の上面側に外部電極２４、２５を配置することにより、パッケージ１６の下面に電極を設ける必要がない。そのため、パッケージ１６の下面全部を放熱面とすることができ、放熱性を向上させることができる。
第１領域Ａの側方に位置する外部電極２４及び外部電極２５は、それぞれ、アノード側の電極及びカソード側の電極とする。また、第２領域Ｂの側方に位置する外部電極２４及び外部電極２５についても同様に、それぞれ、アノード側の電極及びカソード側の電極とする。このとき、第１領域Ａの側方に位置する外部電極２４と第２領域Ｂの側方に位置する外部電極２５とを同じ極性とすることが好ましい。これにより、平面視において、パッケージ１６をその中央を軸として約１８０度回転させた場合に、アノードの位置とカソードの位置が略同じとなる。したがって、第１領域Ａ及び第２領域Ｂのいずれに半導体レーザ素子を配置する場合であっても、パッケージ１６を回転することで同様の給電部材を用いて各外部電極２４、２５に給電することができる。なお、外部電極２４をアノードとする場合は、外部電極２４を内層配線によって最も近い配線層２３と電気的に接続し、その配線層２３を金属のワイヤ８１等によって半導体レーザ素子のｐ電極と電気的に接続すればよい。外部電極２５の場合も同様である。また、カソードとする場合は、半導体レーザ素子のｎ電極と電気的に接続すればよい。

実施の形態２：発光装置
この実施の形態の発光装置３０Ａは、図２Ａ及び２Ｂに示すように、半導体レーザ素子２０と、上述した、上方に開口した凹部１３を有するパッケージ１６とを備える。この発光装置３０Ａでは、平面視において、発光点が、パッケージ１６の実装面１３ａにおける第３領域Ｃと重なる位置に設定されている。

（半導体レーザ素子２０）
半導体レーザ素子２０は、パッケージ１６の凹部１３内の実装面１３ａである、第１領域Ａ及び第２領域Ｂのいずれか一方に載置されている。このとき、第１領域Ａに載置可能な最大数の半導体レーザ素子２０が第１領域Ａに載置されている、又は、第２領域Ｂに載置可能な最大数の半導体レーザ素子２０が第２領域Ｂに載置されている。例えば、発光装置３０Ａにおいて、半導体レーザ素子２０が１つの場合には、小さい領域である第２領域Ｂに実装し、３つの場合には、大きい領域である第１領域Ａに実装する。つまり、実装する半導体レーザ素子２０が多数個の場合は広い第１領域Ａに実装し、少数個（例：１個）の場合は、狭い第２領域Ｂに実装すればよい。これにより、半導体レーザ素子数の数にかかわらず、半導体レーザ素子からワイヤボンディング面までの距離を同程度とすることができる。
また、このように、１種類のパッケージに、半導体レーザ素子を１つ又は複数実装することが可能となるため、半導体レーザ素子の搭載数に応じてパッケージの種類を増やす必要がなく、設計に係るコストを節約することができる。

半導体レーザ素子２０としては、例えば、窒化物半導体（主として一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される）などの半導体層を備える素子が挙げられる。その組成等を調整することにより、半導体レーザ素子の発振波長を調整することができる。例えば、４００〜５３０ｎｍの範囲に発振波長を有する半導体レーザ素子を用いることができる。ＹＡＧ系蛍光体と組み合わせる場合は、発振波長が４２０〜４９０ｎｍの範囲にある半導体レーザ素子が好ましい。

半導体レーザ素子２０は、レーザ光の発振面がパッケージ１６の凹部１３の実装面１３ａに実質的に垂直となるように配置されることが好ましい。このような配置により、その他の発光装置の構成部品等の破壊、位置ずれ等が生じることがあっても、レーザ光が直接外部に向けて発振されることを回避することができる。また、半導体レーザ素子２０は、その電極形成面がパッケージ１６の凹部１３の実装面１３ａに実質的に平行となるように配置されることが好ましい。このような配置であれば、半導体レーザ素子２０を容易に実装することができる。

半導体レーザ素子２０は、実装面１３ａに直接配置してもよいが、実装面１３ａにサブマウント１８を介して配置することが好ましい。これにより、半導体レーザ素子２０の光出射面を実装面１３ａから離すことができ、半導体レーザ素子２０からの光が実装面１３ａに当たるのを抑制することができる。また、半導体レーザ素子２０の上面を配線層２３と同様の高さとしやすい。サブマウント１８としては、例えば、窒化アルミニウム、炭化珪素等を用いることができる。サブマウント１８を配置する場合においても、半導体レーザ素子２０は、出射した光が、実装面１３ａに対して実質的に平行な方向に進行するように実装することが好ましい。

（波長変換部材３２）
発光装置３０Ａは、半導体レーザ素子２０からの光の波長を変換するための波長変換部材３２を備えることが好ましい。波長変換部材３２は、凹部１３内に収容されていることが好ましく、平面視において第３領域Ｃに重なる位置に配置されていることがより好ましい。波長変換部材３２は、半導体レーザ素子２０から出射された光がそのまま、あるいは、例えば、後述する反射部材及び／又はレンズ等を通過又は反射した光として、入射されるように配置することができる。

例えば、図２Ａ及び２Ｂでは、波長変換部材３２は、その下面が、凹部１３内の保持面１３ｃに保持され、かつ、その周縁の一部が、包囲面１３ｄにより包囲されている。また、波長変換部材３２は、レンズ１９を通過し、反射部材３１によって反射した光が入射するように配置されている。

波長変換部材３２としては、蛍光体を含有する蛍光体含有部材３２ｂと、蛍光体含有部材３２ｂを、貫通孔内に保持する保持部材３２ａとを有するものが挙げられる。波長変換部材３２においては、発光装置３０Ａの平面視において、第３領域Ｃと重なる位置に、蛍光体含有部材３２ｂが配置されている。蛍光体含有部材３２ｂで生じた熱は保持部材３２ａを介して効率的に放熱することができる。

蛍光体含有部材３２ｂとしては、例えば、蛍光体を含む焼結体を用いる。
蛍光体としては、例えば、半導体レーザ素子２０と組み合わせて白色光が得られるような材料を選択する。例えば、半導体レーザ素子２０から青色光が出射される場合には、半導体レーザ素子２０の出射光を励起光として黄色光を発する蛍光体を用いることができる。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ系の蛍光体が挙げられる。

保持部材３２ａとしては、蛍光体含有部材３２ｂからの放熱を考慮して、熱伝導率の高い材料を用いるのが好ましい。このような材料としては、例えば、銅、銅合金、鉄もしくは鉄合金等を含む金属又は窒化アルミニウムもしくは酸化アルミニウム等を含むセラミックなどが挙げられる。
保持部材３２ａは、典型的には、半導体レーザ素子２０が発振するレーザ光に対して遮光性を有するものが挙げられる。これにより、レーザ光の光路がずれた場合において、保持部材３２ａで遮光することができるため、外部にレーザ光が漏れる可能性を低減することができる。

波長変換部材３２は、例えば、平面形状が略矩形状であり、互いに対向する第１隅部と第２隅部とを有する。また、保持部材３２ａの貫通孔の大きさは、波長変換部材３２に照射されるレーザ光のスポット径によって適宜調整することができる。例えば、スポット径の１倍以上、１．５倍以上等が挙げられる。

（反射部材３１）
発光装置３０Ａは、さらに、反射部材３１を備えていることが好ましい。
反射部材３１は、凹部１３の実装面１３ａであって、半導体レーザ素子２０からの光又はレンズ１９を通過した光等を反射し得る位置に配置されている。例えば、半導体レーザ素子２０からの光を反射し、その反射した光が波長変換部材３２の蛍光体含有部材３２ｂを通過する位置に配置される。反射部材３１は、半導体レーザ素子２０の光を上方に反射するように配置されていることが好ましい。
反射部材３１は、第３領域Ｃに配置される。

反射部材３１としては、例えば、三角柱又は四角錐台の形状の光学ガラスの斜面に、反射膜が設けられた部材を用いることができる。実装面１３ａと反射部材３１の斜面との角度は、例えば、３０から６０度が挙げられ、約４５度が好ましい。

（レンズ１９）
発光装置３０Ａは、さらに、レンズ１９を備えていてもよい。
レンズ１９は、凹部１３の実装面１３ａであって、半導体レーザ素子２０からの光を通過し得る位置に配置されていることが好ましい。レンズ１９は、通常、レーザ光の集光又は平行光化に用いられるものを利用する。

（蓋体１７）
発光装置３０Ａは、さらに、蓋体１７を備えていることが好ましい。
蓋体１７は、凹部１３内に搭載された半導体レーザ素子２０を気密封止するように、例えば、凹部１３の開口を塞ぎ、パッケージ１６に接合されていることが好ましい。この場合、蓋体は、平面視で、第１凹部１１及び第２凹部１２と重ならない位置で、パッケージ１６に接合されていることが好ましい。これにより、第１凹部１１及び第２凹部１２を後述するモジュール化時の位置合わせに用いることが可能となる。蓋体１７のパッケージ１６への接続は、例えば、共晶材料等を用いて行うことができる。パッケージ１６の上面に金属枠１６ｂを設け、その金属枠１６ｂに蓋体１７を溶接してもよい。これにより、発光装置３０Ａの気密性を高めることができる。

蓋体１７は、波長変換部材３２を通過した光を、好ましくは上方に、透過させる透光性部材３３を有している。透光性部材３３はガラス等によって形成することができる。
蓋体１７は、透光性部材３３を保持するために、貫通孔３４ａを備える保持部材３４を有していることが好ましい。貫通孔３４ａの光入射側における開口面積は、蛍光体含有部材３２ｂの光出射側における開口面積よりも大きいことが好ましい。透光性部材３３は、蓋体１７の保持部材３４の貫通孔３４ａを塞ぐように配置される。透光性部材３３は、蓋体１７の保持部材３４の貫通孔３４ａの内側又は蓋体１７の保持部材３４の波長変換部材３２側とは反対側の面に固定されることが好ましい。これにより、波長変換部材３２の上面と蓋体１７の下面とを近接させることができるため、波長変換部材３２からの光を透光性部材３３から取り出しやすくなる。保持部材３４にはコバール等を含む金属などを用いることができる。

実施の形態３：発光装置
この実施の形態の発光装置３０Ｂは、図３に示すように、第１領域Ａではなく、第２領域Ｂに半導体レーザ素子２０を実装している。このように、半導体レーザ素子２０を第２領域Ｂのみに実装することも可能である。
発光装置３０Ｂでは、半導体レーザ素子２０から出射するレーザ光が、プリズム４１を通過し、波長変換部材４２の上面に照射される。プリズム４１は、傾斜面を有する透光性の部材であり、その傾斜面から出射されるレーザ光が、屈折により、下方に、すなわち波長変換部材４２の上面に向かうように設計される。波長変換部材４２は、例えば、板状の蛍光体含有部材と、その下に設けられた金属層とを含む。これらの点以外は、実質的に、実施の形態２の発光装置３０Ａと実質的に同様の構成を有する。
このように、発光装置３０Ｂは、蛍光体含有部材のレーザ光入射面と光取り出し側の面とを同じ面とする形態であり、一方、発光装置３０Ａは、これらを異なる面とする形態である。上述のとおり、このような２種の形態では、同様の出力のレーザ光を照射したとしても、輝度は異なるものとなる。そこで、実施の形態１のパッケージ１６であれば、適した半導体レーザ素子の数に応じて、発光装置３０Ｂと発光装置３０Ａのように、適した実装領域を使用することができる。

実施の形態４：パッケージ
この実施形態のパッケージ４６は、図４に示すように、パッケージ４６の凹部４３内に配置した第１領域Ａ及び第２領域Ｂの幅（ｘ方向の長さ）は略等しく、第３領域Ｃの幅は、これらの幅よりも若干小さい。また、第３領域Ｃ、第２領域Ｂ、第１領域Ａの順にその長さ（ｙ方向の長さ）が大きくなっている。このように、実装面４３ａにおいて、第２領域Ｂの幅を第３領域Ｃの幅よりも大きくしてもよい。これにより、実施の形態１のパッケージ１６よりも、多くの半導体レーザ素子を第２領域Ｂに実装することが可能となる。実装面４３ａの側方には、接続面４３ｂが配置されている。

このパッケージ４６では、略四角形の波長変換部材を、略四角形の凹部４３内において、それらの辺が互いに平行に対向するように配置できる形状となっている。すなわち、平面視で、波長変換部材の４つの辺が、それぞれ凹部４３の側面４３ｅと略平行となるように、波長変換部材を支持することが可能な形状で、保持面４３ｃが形成されている。また、保持面４３ｃに対して略直立する包囲面４３ｄは、波長変換部材の、側面４３ｅに対向する２つの角と、これらの２つの角に挟まれた辺と、その辺に隣接する２辺の一部のみを、それぞれ包囲可能である形状で形成されている。

パッケージ４６は、上述した以外、実施の形態１のパッケージ１６とほぼ同様の構成を有する。これにより、実施の形態１のパッケージ１６と同様の効果を得ることができる。

１１ 第１凹部
１２ 第２凹部
１３、４３ 凹部
１３ａ、４３ａ 実装面
１３ｂ、４３ｂ 接続面
１３ｃ、４３ｃ 保持面
１３ｄ、４３ｄ 包囲面
１３ｅ、４３ｅ 側面
１４ 第４凹部
１５ 第５凹部
１６、４６ パッケージ
１６ａ 上面
１６ｂ 金属枠
１７ 蓋体
１８ サブマウント
１９ レンズ
２０ 半導体レーザ素子
２１ 第１金属層
２２ 第２金属層
２３ 配線層
２４、２５ 外部電極
２６ 実装パターン
３０Ａ、３０Ｂ 発光装置
３１ 反射部材
３２、４２ 波長変換部材
３２ａ 保持部材
３２ｂ 蛍光体含有部材
３３ 透光性部材
３４ａ 貫通孔
３４ 保持部材
４１ プリズム
８１ ワイヤ

Claims (8)

1. 上方に開口した凹部内に、実装面と、配線層が設けられ前記実装面よりも高い位置にある接続面とを備えるパッケージであって、
   前記実装面は、
   載置可能な半導体レーザ素子の最大数が複数である第１領域と、
   載置可能な半導体レーザ素子の最大数が前記第１領域よりも少ない第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域とを接続する第３領域とを有し、
   前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は一方向に並び、
   前記第２領域の前記一方向に直交する方向の幅は、前記第１領域の前記一方向に直交する方向の幅よりも小さく、
   前記接続面は、平面視、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれ両側に位置することを特徴とする半導体レーザ素子を載置するためのパッケージ。
2. 平面視において、前記第３領域は、前記パッケージの中央を通る請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記第１領域及び前記第２領域は、前記載置可能な半導体レーザ素子のそれぞれに対応して独立した実装パターンを有し、
   平面視において、前記配線層から前記配線層に隣接する前記実装パターンまでの最短距離は、前記第１領域と前記第２領域とで実質的に等しい請求項１又は２に記載のパッケージ。
4. 半導体レーザ素子と、
   上方に開口した凹部内に、実装面と、配線層が設けられ前記実装面よりも高い位置にある接続面とを有するパッケージとを備える発光装置であって、
   前記実装面は、
   載置可能な半導体レーザ素子の最大数が複数である第１領域と、
   載置可能な半導体レーザ素子の最大数が前記第１領域よりも少ない第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域とを接続する第３領域とを有し、
   前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は一方向に並び、
   前記第２領域の前記一方向に直交する方向の幅は、前記第１領域の前記一方向に直交する方向の幅よりも小さく、
   前記接続面は、平面視、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれ両側に位置し、
   平面視において、前記発光装置の発光点は、前記第３領域にあり、
   前記第１領域に載置可能な最大数の半導体レーザ素子が前記第１領域に載置されている、又は、前記第２領域に載置可能な最大数の半導体レーザ素子が前記第２領域に載置されていることを特徴とする発光装置。
5. さらに、前記第３領域に載置され、前記半導体レーザ素子からの光を波長変換する波長変換部材を備える請求項４に記載の発光装置。
6. さらに、前記第３領域に載置され、前記半導体レーザ素子からの光を上方に反射する反射部材を備える請求項４に記載の発光装置。
7. さらに、前記反射部材の上方に、前記反射部材からの光を波長変換する波長変換部材を備える請求項６に記載の発光装置。
8. さらに、前記凹部の開口を塞ぎ、前記半導体レーザ素子からの光を透過する透光性部材を有する蓋体を備える請求項４から７のいずれか１つに記載の発光装置。