(57)【要約】【課題】製造時又は完成後の温度変化による機械特性の低下を抑制し得る基板実装体の製造方法を提供する。【解決手段】銅からなる基板１０と光学素子２０とを有する光モジュール１を製造する際に、銅の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有するモリブデンからなる複数のサブマウント１１を用意する。サブマウント１１と基板１０との間に半田を形成し、サブマウント１１を基板１０に載置する。サブマウント１１のうち少なくとも両端に位置するサブマウント１１を基板１０に仮止めする。この仮止めの後に、基板１０を加熱して半田を溶融させ、半田が所定の固化状態になるまで基板１０を冷却してサブマウント１１を基板１０に固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱膨張係数を有する基板と、前記第１の熱膨張係数よりも小さい第２の熱膨張係数を有し、前記基板上に実装される複数のサブマウントとを有する基板実装体を製造する方法であって、
前記複数のサブマウントを前記基板に載置する際に、前記複数のサブマウントと前記基板との間に半田を形成し、
前記複数のサブマウントのうち少なくとも両端に位置するサブマウントを前記基板に仮止めし、
前記サブマウントを仮止めした後に、前記基板を加熱して前記半田を溶融させ、
前記半田を溶融させた後に、前記半田が所定の固化状態になるまで前記基板を冷却する、
基板実装体の製造方法。
【請求項２】
前記複数のサブマウントを前記基板に載置する際に、隣接するサブマウントを互いに密接させる、請求項１に記載の基板実装体の製造方法。
【請求項３】
前記基板を加熱させる際に、前記基板を超音波振動させる、請求項１又は２に記載の基板実装体の製造方法。
【請求項４】
前記サブマウントを仮止めする際に、前記複数のサブマウントを並べる方向に垂直な方向における前記サブマウントの両端部を仮止めする、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板実装体の製造方法。
【請求項５】
前記サブマウントを仮止めする際に、樹脂を用いて前記サブマウントを前記基板に仮止めする、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板実装体の製造方法。
【請求項６】
前記サブマウントを仮止めする際に、粘着テープを用いて前記サブマウントを前記基板に仮止めする、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板実装体の製造方法。
【請求項７】
前記サブマウントを仮止めする際に、前記粘着テープを前記基板の側面まで延ばして前記粘着テープを前記基板の側面に接着する、請求項６に記載の基板実装体の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の基板実装体の製造方法を用いて、レーザ光を出射する半導体レーザ素子が前記サブマウント上に実装された半導体レーザモジュールを製造する、半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項９】
前記半導体レーザ素子の熱膨張係数と前記第２の熱膨張係数との差が、前記半導体レーザ素子の熱膨張係数と前記第１の熱膨張係数との差よりも小さい、請求項８に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板実装体の製造方法に係り、特に複数の半導体レーザ素子が基板上に実装された半導体レーザモジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、複数の半導体レーザ素子が基板上に実装された半導体レーザモジュールとして特許文献１に示されるような半導体レーザモジュールが知られている。この特許文献１には、基板と半導体レーザ素子との間にサブマウントを介在させることが開示されている。このような半導体レーザモジュールは、例えば、複数のサブマウントを並べ、隣接する互いのサブマウント同士を突き合わせてから基板を加熱後、基板を冷却して作製される。
【０００３】
このような半導体レーザモジュールにおいては、基板の熱膨張係数がサブマウントの熱膨張係数と異なる（大きい）ことが多く、このような半導体レーザモジュールを製造する際に温度変化をさせた場合には、この製造時の温度変化により基板及びサブマウントが膨張又は収縮すると、両者の膨張量又は収縮量が異なることになる。このため、このような半導体レーザモジュールを上述した方法により作製した場合には、以下の問題が起こり得る。すなわち、上述の温度変化により、基板の冷却後において、隣接するサブマウント同士に応力が作用し、その結果、サブマウントや基板の機械特性が低下するという問題が起こり得る。
【０００４】
なお、上記の問題は、半導体レーザモジュールの上記の製造方法に限られず、例えば、並べた複数のサブマウントのうち、少なくとも一方端に位置するサブマウントにおいて、少なくとも互いに隣接するサブマウントの１組同士を突き合わせずに互いに離間させて作製する場合等の製造方法においても当てはまることである。さらに、これらの問題は、半導体レーザモジュールに限られず、複数の光学素子を備える光モジュール全般、もしくは、基板とサブマウントとを少なくとも備えた基板実装体においても当てはまることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０３１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、製造時又は完成後の温度変化による機械特性の低下を抑制し得る基板実装体を製造する方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、製造時又は完成後の温度変化による機械特性の低下を抑制し得る半導体レーザモジュールを製造する方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、製造時又は完成後の温度変化による機械特性の低下を抑制し得る基板実装体を製造する方法が提供される。この方法によれば、第１の熱膨張係数を有する基板と、上記第１の熱膨張係数よりも小さい第２の熱膨張係数を有し、上記基板上に実装される複数のサブマウントとを有する基板実装体が製造される。まず、上記複数のサブマウントを上記基板に載置する際に、上記複数のサブマウントと上記基板との間に半田を形成する。上記複数のサブマウントのうち少なくとも両端に位置するサブマウントを上記基板に仮止めし、上記サブマウントを仮止めした後に、上記基板を加熱して上記半田を溶融させる。上記半田を溶融させた後に、上記半田が所定の固化状態になるまで上記基板を冷却する。
【０００９】
このような製造方法によれば、サブマウントを基板上に仮止めした上で基板を加熱するので、基板の昇温による基板の膨張に伴い、隣接するサブマウント同士がいったん離間した状態になる。そして、サブマウント同士をいったん離間させた後に基板を冷却することにより、基板の収縮に伴って隣接するサブマウントが互いに押し合うことが抑制される。その結果、製造時又は完成後の基板の反りやサブマウントの歪みなどの機械特性の低下を抑制し得る。また、この場合において、基板上に実装された複数のサブマウントのうち、少なくとも両側に位置するサブマウントを仮止めすれば、両側で仮止めされたサブマウントが、仮止めされていない内側のサブマウントを押しながら移動していくことになるため、すべてのサブマウントが基板に対して相対移動してしまうことを効果的に防止し得る。
【００１０】
ここで、上記複数のサブマウントを上記基板に載置する際に、隣接するサブマウントを互いに密接させてもよい。このように隣接するサブマウントを互いに密接させた状態で半田上に並べることで、完成した基板実装体においては隣接するサブマウントが互いに密接した状態となる。したがって、小さなスペースに多くのサブマウントを配置することが可能となり、基板実装体の機械特性の低下を抑制できることに加え、高密度実装化、もしくは小型化を達成することができる。
【００１１】
また、基板を効果的に加熱するために、上記基板を加熱させる際に、上記基板を超音波振動させてもよい。
【００１２】
また、上記複数のサブマウントを並べる方向に垂直な方向における上記サブマウントの両端部を仮止めしてもよい。また、樹脂を用いて上記サブマウントを上記基板に仮止めしてもよく、あるいは粘着テープを用いて上記サブマウントを上記基板に仮止めしてもよい。また、この場合において、より強固に仮止めするために、上記サブマウントを仮止めする際に、上記粘着テープを上記基板の側面まで延ばして上記粘着テープを上記基板の側面に接着してもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、製造時又は完成後の温度変化による機械特性の低下を抑制し得る半導体レーザモジュールを製造する方法が提供される。この方法では、上述した基板実装体の製造方法を用いて、レーザ光を出射する半導体レーザ素子が上記サブマウント上に実装された半導体レーザモジュールを製造する。
【００１４】
また、この場合において、上記半導体レーザ素子の熱膨張係数と上記第２の熱膨張係数との差が、上記半導体レーザ素子の熱膨張係数と上記第１の熱膨張係数との差よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、温度変化による基板の膨張又は収縮に伴って半導体レーザ素子に作用する応力が効果的に低減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サブマウントを基板上に仮止めした上で基板を加熱するので、基板の昇温による基板の膨張に伴い、隣接するサブマウント同士がいったん離間した状態になる。そして、サブマウント同士をいったん離間させた後に基板を冷却することにより、基板の収縮に伴って隣接するサブマウントが互いに押し合うことが抑制される。その結果、製造時又は完成後の基板の反りやサブマウントの歪みなどの機械特性の低下を抑制し得る。また、この場合において、基板上に実装された複数のサブマウントのうち、少なくとも両側に位置するサブマウントを仮止めすれば、両側で仮止めされたサブマウントが、仮止めされていない内側のサブマウントを押しながら移動していくことになるため、すべてのサブマウントが基板に対して相対移動してしまうことを効果的に防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における半導体レーザモジュールを示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体レーザモジュールの正断面図である。
【図３】図３は、図１に示す半導体レーザモジュールにおいてある１つのサブアセンブリと該サブアセンブリに対応する光伝搬方向転換部材とを模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、従来の半導体レーザモジュールの製造方法の一例を説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１に示す半導体レーザモジュールを製造する工程を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１に示す半導体レーザモジュールを製造する工程を模式的に示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図１に示す半導体レーザモジュールを製造する工程を模式的に示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図１に示す半導体レーザモジュールを製造する工程を模式的に示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図１に示す半導体レーザモジュールを製造する工程を模式的に示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図１に示す半導体レーザモジュールを製造する工程を模式的に示す図である。
【図６】図６は、図１の半導体レーザモジュールを製造する際の仮止め工程の他の例を模式的に示す図である。
【図７】図７は、半導体レーザモジュールを比較例に係る製造方法で製造した場合の基板の反り量を示す図である。
【図８】図８は、半導体レーザモジュールを実施例に係る製造方法で製造した場合の基板の反り量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る基板実装体の製造方法の実施形態について図１から図８を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、基板実装体を用いた光モジュールの例として複数の半導体レーザ素子を有する半導体レーザモジュールを説明するが、本発明は半導体レーザモジュールに限らず、基板と複数のサブマウントを有するものであれば他の光モジュールや他の基板実装体にも適用できるものである。また、図１から図８において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。さらに、図１から図８においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態における半導体レーザモジュール１を示す平面図、図２は半導体レーザモジュール１の正断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態における半導体レーザモジュール１は、基板１０と、光ファイバ５０と、それぞれ半導体レーザ素子（レーザダイオード）２０が載置された複数のサブアセンブリ７０と、半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光を集光して光ファイバ５０に光結合させる光結合部８０とを備えている。これらの光ファイバ５０、複数のサブアセンブリ７０、及び光結合部８０は、基板１０に固定されている。放熱性を考慮してこのような基板１０を例えば銅から形成することができる。
【００１９】
図１に示すように、複数のサブアセンブリ７０のそれぞれは、平面視において＋Ｘ方向に細長い細長形状を有しており、隣接するサブアセンブリ７０の長手方向に延びる側面同士が互いに接触するように密接した状態（突き合わされた状態）で配置されている。これらのサブアセンブリ７０は、後述するように半田を介して基板１０の上面１０Ａに固定される。
【００２０】
図１に示すように、光結合部８０は、複数のサブアセンブリ７０に対応して基板１０の上面１０Ａに固定された光伝搬方向転換部材３４と、基板１０の上面１０Ａに固定された第１の集光レンズ４０と、同じく基板１０の上面１０Ａに固定された第２の集光レンズ４２とを有している。
【００２１】
ここで、図３は、ある１つのサブアセンブリ７０と、該サブアセンブリ７０に対応する光伝搬方向転換部材３４とを示す斜視図である。図１から図３に示すように、それぞれのサブアセンブリ７０は、基板１０の上面１０Ａに固定されたサブマウント１１と、サブマウント１１の上面１１Ａに搭載された半導体レーザ素子２０と、サブマウント１１の上面１１Ａに搭載された第１のコリメートレンズ３０と、同じくサブマウント１１の上面１１Ａに搭載された第２のコリメートレンズ３２とを含んでいる。すなわち、これらの半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、及び第２のコリメートレンズ３２は、＋Ｘ方向に向かってレーザ光を出射するように構成されている。
【００２２】
ここで、サブマウント１１の材料としては、基板１０の熱膨張係数（第１の熱膨張係数）よりも小さい熱膨張係数（第２の熱膨張係数）を有する材料が選択され、好ましくは、サブマウント１１の熱膨張係数と半導体レーザ素子２０の熱膨張係数との差がサブマウント１１の熱膨張係数と基板１０との熱膨張係数との差よりも小さくなるような材料が選択される。このような材料としては例えばモリブデンが挙げられる。
【００２３】
図３に示すように半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、第２のコリメートレンズ３２、及び光伝搬方向転換部材３４は、＋Ｘ方向に沿った一直線上に配置されている。
【００２４】
図１に戻って、第１のコリメートレンズ３０のそれぞれは、第１のコリメートレンズ３０に対して−Ｘ方向に配置された半導体レーザ素子２０のそれぞれと隣接して配置されている。半導体レーザ素子２０のｐｎ接合に垂直な方向はファースト軸と呼ばれ、ｐｎ接合に平行な方向はスロー軸と呼ばれるが、半導体レーザ素子２０のファースト軸方向の光の広がり度合いはスロー軸方向の広がり度合いに比べてはるかに大きい。このため、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光は、ファースト軸方向に大きな広がりを有することとなる。本実施形態においては、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光のファースト軸方向は図２のＹ方向であり、スロー軸方向はＺ方向である。第１のコリメートレンズ３０は、隣接する半導体レーザ素子２０から出射されファースト軸方向（Ｙ方向）に広がるレーザ光をコリメートして平行光にするファースト軸コリメートレンズである。一方、第２のコリメートレンズ３２は、第１のコリメートレンズ３０を透過したレーザ光の成分のうちスロー軸方向（Ｚ方向）の成分をコリメートして平行光にするスロー軸コリメートレンズである。上述したように、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光はファースト軸方向に大きな広がりを有することから、ファースト軸方向に広がるレーザ光をコリメートする第１のコリメートレンズ３０が半導体レーザ素子２０に隣接して設けられる。
【００２５】
図１に示すように、光伝搬方向転換部材３４は、互いにＸ方向に所定のピッチで位置をずらして配置されている。これらの光伝搬方向転換部材３４は、第１のコリメートレンズ３０及び第２のコリメートレンズ３２を透過したレーザ光の伝搬方向を１組のミラーを使って方向転換するものである。本実施形態では、＋Ｘ方向に沿って光伝搬方向転換部材３４に入射したレーザ光が光伝搬方向転換部材３４によって＋Ｚ方向に方向転換される。
【００２６】
図３に示すように、光伝搬方向転換部材３４は、跳ね上げミラー３６と、跳ね上げミラー３６に載置された折り返しミラー３８とを備えている。跳ね上げミラー３６は、ＸＹ平面の形状が台形状になっており、ＸＹ平面上で＋Ｘ方向に対して４５°の角度をなす反射面３６Ａを有している。したがって、第２のコリメートレンズ３２を透過して＋Ｘ方向に伝搬するレーザ光Ｌ1は、跳ね上げミラー３６の反射面３６Ａで反射して＋Ｙ方向に向かうレーザ光Ｌ2となる。
【００２７】
また、図３に示すように、折り返しミラー３８は、ＹＺ平面上で＋Ｙ方向に対して４５°の角度をなす反射面３８Ａを有している。したがって、跳ね上げミラー３６の反射面３６Ａで反射して＋Ｙ方向に伝搬するレーザ光Ｌ2は、折り返しミラー３８の反射面３８Ａで反射して＋Ｚ方向に向かうレーザ光Ｌ3となる。このように、第２のコリメートレンズ３２を透過して＋Ｘ方向に進むレーザ光Ｌ1は、光伝搬方向転換部材３４によって、半導体レーザモジュール１の平面視において９０°方向転換され、＋Ｚ方向に進むレーザ光Ｌ3となる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、折り返しミラー３８として、外表面を反射面とするミラーを用いているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、折り返しミラー３８として、内表面を反射面とするプリズムを用いてもよい。この場合、跳ね上げミラー３６にて反射されたレーザビームは、このプリズムの内部に入射し、このプリズムの内表面（このプリズムと空気の境界面）にて全反射され、このプリズムの外部に出射されることになる。
【００２９】
ここで、図１及び図２に示すように、基板１０の上面１０Ａには、光伝搬方向転換部材３４から出たレーザ光を＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に集光する第１の集光レンズ４０と、第１の集光レンズ４０を透過したレーザ光を＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に集光する第２の集光レンズ４２とが固定されている。これら第１の集光レンズ４０及び第２の集光レンズ４２は、光伝搬方向転換部材３４から出射したレーザ光を光ファイバ５０の入射端部内に収めて光ファイバ５０に光結合できる様、集光するものであり、光伝搬方向転換部材３４から出射したレーザ光がフェルール５２で保持された光ファイバ５０の入射端部に集光するように配置されている。なお、これらの集光レンズ４０，４２としてはシリンドリカルレンズを用いることができるが、これに限られるものではない。
【００３０】
図２に示すように、光ファイバ５０を保持するフェルール５２は、基板１０の上面１０Ａに固定されたフェルール支持部材５３に支持されており、光ファイバ５０（フェルール５２）は、このフェルール支持部材５３を介して基板１０に固定されている。
【００３１】
上述したように、複数の光伝搬方向転換部材３４は互いにＸ方向に所定のピッチで位置をずらして配置されている。したがって、複数の半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光は光伝搬方向転換部材３４により９０°方向転換され、互いに干渉することなくＸ方向に所定のピッチで並んだ複数のレーザ光として第１の集光レンズ４０に入射する。
【００３２】
第１の集光レンズ４０は、レーザ光を＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に集光するものであり、Ｚ方向に沿った光軸を有している。すなわち、第１の集光レンズ４０は、Ｚ方向に沿った光軸に垂直な方向（＋Ｘ方向及び−Ｘ方向）にレーザ光を集光するものである。第１の集光レンズ４０は、Ｘ方向に関して調心され、Ｘ方向及びＺ方向に関して高精度に位置決めされる。第２の集光レンズ４２は、レーザ光を＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に集光するものであり、Ｚ方向に沿った光軸を有している。すなわち、第２の集光レンズ４２は、Ｚ方向に沿った光軸に垂直な方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）にレーザ光を集光するものである。第２の集光レンズ４２は、Ｙ方向に関して調心され、Ｙ方向及びＺ方向に関して高精度に位置決めされる。
【００３３】
このような構成により、各半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光は、第１のコリメートレンズ３０及び第２のコリメートレンズ３２によりコリメートされた後、光伝搬方向転換部材３４、第１の集光レンズ４０、及び第２の集光レンズ４２からなる光結合部８０により光ファイバ５０の端部に集光される。すなわち、本実施形態における半導体レーザモジュール１によれば、複数の半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光を集光レンズ４０，４２で集光して光ファイバ５０に光結合させることができる。
【００３４】
また、本実施形態における半導体レーザモジュール１の具体的な製造方法としては後述するが、ここでは、この半導体レーザモジュール１の製造方法として、複数のサブアセンブリ７０を基板１０上に載置する際に、複数のサブアセンブリ７０を互いに密接させて並べることに起因する作用効果を以下に示す。すなわち、複数のサブアセンブリ７０を互いに密接させて並べることで、完成した半導体レーザモジュール１においては隣接するサブアセンブリ７０が互いに密接した状態となる。したがって、小さなスペースに多くのサブアセンブリ７０（半導体レーザ素子２０など）を効率的に配置することが可能となる。これによって、半導体レーザモジュール１における機械特性の低下を抑制できることに加え、高密度化、小型化もしくは高出力化を実現することができる。
【００３５】
また、上述の通り、複数のサブアセンブリ７０を基板１０上に載置する代わりに、複数のサブマウント１１を基板１０上に少なくとも載置する基板実装体の製造方法に本発明を適用する場合には、複数のサブマウント１１を基板１０に載置する際に、隣接するサブマウント１１を互いに密接させた状態で配置することで、完成した基板実装体において隣接するサブマウント１１を互いに密接させることができる。したがって、小さなスペースに多くのサブマウント１１を効率的に配置することができる。これによって、基板実装体における機械特性の低下を抑制できることに加え、高密度実装化、もしくは小型化を実現することができる。
【００３６】
ところで、半導体レーザモジュールの放熱性を考慮すると、上述のように、基板１０を銅から形成することが好ましいが、一般的に、銅の熱膨張係数は半導体レーザ素子２０の熱膨張係数に比べて大きいため、仮に半導体レーザ素子２０を直接基板１０に固定した場合、温度変化により基板１０及び半導体レーザ素子２０が膨張又は収縮すると、両者の膨張量又は収縮量が異なるため、半導体レーザ素子２０に応力が作用し、半導体レーザ素子の光学特性が低下してしまう。
【００３７】
この点に関して、本実施形態では、半導体レーザ素子２０を例えばモリブデンからなるサブマウント１１を介して基板１０上に固定しているため、温度変化によって基板１０が膨張又は収縮した際に半導体レーザ素子２０に応力が作用することが抑制される。より具体的には、基板１０の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さいモリブデンからなるサブマウント１１を半導体レーザ素子２０と基板１０との間に介在させることで、半導体レーザ素子２０を直接基板１０上に固定する場合に比べて、温度変化時に半導体レーザ素子２０に作用する応力が低減される。特に、モリブデンの熱膨張係数は半導体レーザ素子２０の熱膨張係数に近く、半導体レーザ素子２０の熱膨張係数とモリブデンの熱膨張係数との差は、半導体レーザ素子２０の熱膨張係数と基板１０を構成する銅の熱膨張係数との差よりも小さいため、上述の応力がより効果的に低減される。
【００３８】
なお、サブマウント１１を形成する材料の熱膨張係数が基板１０を形成する材料の熱膨張係数よりも小さいのであれば、サブマウント１１や基板１０の材料として任意のものを用いることができる。また、上述した実施形態では、サブマウント１１を細長形状としたが、サブマウントの外形はこれに限られるものではなく、例えば扇形の外形としてもよい。
【００３９】
次に、このような半導体レーザモジュール１の製造方法について説明する。ここで、従来の半導体レーザモジュールの製造方法の一例として以下の方法が挙げられる。すなわち、基板１０上の一領域に半田（図示せず）を形成し、この基板１０を高温（約２００〜２５０℃）にすることで基板１０上の半田を溶融させる。そして、溶融した半田の上に、複数のサブアセンブリ７０（サブマウント１１）を互いに密接させた状態で配置する。その後、基板１０を冷却して半田を固化させることにより、サブアセンブリ７０（サブマウント１１）を基板１０に固定する。
【００４０】
しかしながら、上述のように、基板１０を構成する銅はサブマウント１１を構成するモリブデンよりも熱膨張係数が大きいため、このような方法では、図４に示すように、基板１０を冷却した際に、基板１０（銅）がサブマウント１１（モリブデン）よりも大きく収縮し、その結果、互いに隣接するサブマウント１１同士が互いに押し合って応力が作用し、基板１０の反りやサブマウント１１の歪みが生じてしまう可能性がある。このような場合には基板１０やサブマウント１１の機械特性が低下してしまう。
【００４１】
これに対し、本発明における製造方法によれば、製造の際に基板１０やサブマウント１１の機械特性が低下してしまう上述の問題を効果的に抑制することができる。以下、このような製造方法について説明する。この製造方法によれば、まず、図５Ａに示すように、基板１０の上面１０Ａ（図２参照）に半田１２を形成する。なお、この半田１２は、例えば、半田シートを上面１０Ａに設けることにより形成することができる。また、半田の材料は、高温で溶融する材料であればどのような材料であってもよく、特に限定されるものではない。
【００４２】
次に、この半田１２のＸ方向における両側からやや離間した位置に、Ｚ方向に所定の間隔を空けて複数の箇所に樹脂１３を形成する。なお、この樹脂１３は、およそ２００℃〜２５０℃の高温環境下における耐熱性を有していることが好ましい。
【００４３】
また、図５Ｂに示すように、複数（本実施形態では１２個）の細長形状のサブマウント１１上に、それぞれ半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、及び第２のコリメートレンズ３２を固定して複数の（本実施形態では１２個）サブアセンブリ７０を構成する。これらのサブアセンブリ７０を構成する際には、図３に示すように、レーザ光がサブアセンブリ７０の長手方向（＋Ｘ方向）に沿って出射されるように半導体レーザ素子２０をサブマウント１１に固定するとともに、半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光がファースト軸方向及びスロー軸方向に対して高精度にコリメートされるように第１のコリメートレンズ３０及び第２のコリメートレンズ３２をサブマウント１１に固定する。その後、隣接するサブアセンブリ７０の側面同士を突き合わせて、図５Ｂに示すように、複数のサブアセンブリ７０を密接した状態にする。
【００４４】
次に、図５Ｃに示すように、複数のサブアセンブリ７０が密接した状態を維持しつつ、複数のサブアセンブリ７０を上述した半田１２上に並べ、サブアセンブリ７０を基板１０上に載置する。このとき、各サブアセンブリ７０のＸ方向における両端部が樹脂１３上に位置するようにサブアセンブリ７０を配置する。そして、サブアセンブリ７０の両端部を樹脂１３に押し付けることにより、サブアセンブリ７０が樹脂１３を介して基板１０に仮止めされる。この仮止めは、半導体レーザモジュールが実際に使用されるときの温度（常温）にて行うことが好ましい。この仮止めにより、図５Ｃに示すように、隣接するサブアセンブリ７０が互いに密接した状態でＸ方向に沿って配置され、各サブアセンブリ７０から出射されるレーザ光の光軸はすべてＸ方向に沿ったものとなる。
【００４５】
次に、図５Ｄに示すように、サブアセンブリ７０が仮止めされた基板１０を加熱装置９０上に載置する。この加熱装置９０は、基板１０を超音波振動させつつ基板１０を加熱できることが好ましい。この加熱装置９０により基板１０を超音波振動させつつ加熱し、例えば２００℃まで加熱する。これにより基板１０上の半田１２が溶融する。このとき、それぞれのサブアセンブリ７０は樹脂１３によって仮止めされているため、基板１０の振動によって大きく移動することが防止される。このように基板１０が加熱されて高温になると、図５Ｅに示すように、基板１０が膨張し、密接した状態で配置されていたサブアセンブリ７０が基板１０の膨張に伴って互いに離間することとなる。
【００４６】
次に、図５Ｆに示すように、およそ２００℃まで昇温した基板１０を例えば常温（使用温度）まで冷却する。これにより、溶融していた半田１２が所定の固化状態（すなわち、サブマウント１１が基板１０に十分に実装されるために必要な程度まで半田が固化された状態）となり、サブアセンブリ７０が半田１２を介して基板１０に固定される。そして、図５Ｆに示すように、この冷却による基板１０の収縮により、離間していたサブアセンブリ７０が互いに接近し、最終的に基板１０が常温まで冷却されることにより、サブアセンブリ７０の配置図５Ｃに示す元の状態に戻る。これにより、サブアセンブリ７０同士が互いに押し合うことなく密接する状態となる。
【００４７】
最後に、基板１０に対して光ファイバ５０を固定するとともに、半導体レーザ素子２０からの出射光のそれぞれが光ファイバ５０に光結合するように基板１０に光結合部８０の構成要素を固定し、光学系を調整する。これによって、図１及び図２に示すような半導体レーザモジュール１が完成する。
【００４８】
上述したように、本実施形態では、基板１０の半田１２上に並べたサブアセンブリ７０を基板１０上に仮止めした上で基板１０を加熱し、その後冷却するものであるため、基板１０を昇温した状態ではサブアセンブリ７０が互いに離間することとなる。このため、基板１０が収縮する（冷却される）際に隣接するサブアセンブリ７０同士が接触して互いに押し合うことがなく、基板１０に応力が作用して反ってしまうことが抑制される。また、サブアセンブリ７０には仮止めが施されているため、基板１０の加熱や冷却の際に、サブアセンブリ７０が基板１０に対して相対移動することを防止し得る。このように、上述した製造方法によれば、基板１０を使用温度まで冷却した際に、隣接するサブアセンブリ７０が互いに押し合うことがないので、基板１０の反りやサブアセンブリ７０の歪みを抑制することができる。
【００４９】
また、上述のように、本実施形態では、半田を形成した後、仮止めを行う前にサブアセンブリ７０を構成しているため、半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、及び第２のコリメートレンズ３２のいずれかに欠陥があったとしても、欠陥品を含むサブアセンブリ７０のみを交換すれば済み、他の良品のサブアセンブリ７０を利用して半導体レーザモジュール１を製造することができるので、半導体レーザモジュールの歩留まりを高めることができる。さらに、予め半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、及び第２のコリメートレンズ３２をサブアセンブリ化することで、半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、及び第２のコリメートレンズ３２をそれぞれ別個に基板１０に搭載する場合と比較して作業効率を高めることができる。
【００５０】
このように、本製造方法によれば、製造工程において隣接するサブアセンブリ７０同士が互いに押し合うことが防止されるので、完成した半導体レーザモジュール１の基板１０の反りやサブアセンブリ７０の歪みが低減される。このため、良好な光学特性を維持しつつ、小型で高出力のマルチチップ半導体レーザモジュールを製造することができる。
【００５１】
また、半導体レーザ素子２０の熱膨張係数とサブマウント１１の熱膨張係数との差が、半導体レーザ素子２０の熱膨張係数と基板１０の熱膨張係数との差よりも小さくなるように構成することで、温度変化による基板１０の膨張又は収縮に伴って半導体レーザ素子２０に作用する応力を効果的に低減することができる。
【００５２】
なお、上述した例では、サブマウント１１に半導体レーザ素子２０、第１のコリメートレンズ３０、及び第２のコリメートレンズ３２を固定してサブアセンブリ７０を構成したが、これらに加えて他の光学素子をサブマウント１１に固定してもよく、あるいは、半導体レーザ素子２０のみをサブマウント１１に固定してもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、基板１０に樹脂を設けることによって仮止めを行ったが、サブマウント１１側（サブアセンブリ７０）に樹脂を設けることよって仮止めを行ってもよい。
【００５４】
また、上述した実施形態では、樹脂１３を用いてサブアセンブリ７０を基板１０に仮止めしたが、このような仮止め手段は必ずしも樹脂１３に限られるものではない。例えば、粘着テープを用いてサブアセンブリ７０を基板１０に仮止めしてもよい。図６は、このような粘着テープ１１３を用いてサブアセンブリ７０を仮止めする工程を示す図である。図６に示す例では、上述した樹脂１３を基板１０上に形成する代わりに、サブアセンブリ７０のＸ方向における両端部に粘着テープ１１３を貼り付け、この粘着テープ１１３を基板１０のＸ方向における両端部及びＺ方向に延びる側面まで延ばして固定することによって、サブアセンブリ７０を仮止めしている。この粘着テープ１１３は、サブアセンブリ７０を基板１０に固定した後に基板１０から除去される。なお、必ずしも粘着テープ１１３を基板１０のＸ方向における両端部まで延ばす必要はなく、基板１０の上面１０Ａの任意の位置まで延ばすことができる。ただし、粘着テープ１１３を基板１０のＸ方向における両端部まで延ばして粘着テープ１１３を基板１０の側面に接着すれば、より強固な仮止めとすることができる。また、あるサブアセンブリ７０については樹脂１３を用い、他のサブアセンブリ７０については粘着テープ１１３を用いるといったように、樹脂１３による仮止めと粘着テープ１１３による仮止めとを併用してもよい。
【００５５】
また、上述した例では、サブアセンブリ７０同士を互いに密接させた状態で複数のサブアセンブリ７０を同時に基板１０に設置することとしたが、必ずしもサブアセンブリ７０を密接させる必要はない。すなわち、サブアセンブリ７０を仮止めする際にサブアセンブリ７０を所定の間隔を空けて別々に設置してもよい。ただし、上述のように、半導体レーザモジュールを小型化する観点や作業効率を高める観点からは、隣接するサブアセンブリ７０を互いに密接させた状態で基板１０上に設置することが好ましい。
【００５６】
また、上述した例では、基板１０を超音波振動させて基板１０を加熱することとしたが、その他の方法により基板１０を加熱できることは言うまでもない。
【００５７】
また、上述した例では、図５Ｃに示すように、サブアセンブリ７０のすべてを仮止めしたが、両端に位置するサブアセンブリ７０Ａ，７０Ａのみを仮止めしてもよい。このように少なくとも両端に位置するサブアセンブリ７０Ａ，７０Ａを仮止めした場合には、両側で仮止めされたサブアセンブリ７０Ａ，７０Ａが、仮止めされていない内側のサブマウントを押しながら移動していくことになるため、すべてのサブマウントが基板１０に対して相対移動してしまうことを効果的に防止し得る。
【００５８】
また、上述した例では、図５Ｃに示すように、サブアセンブリ７０のＸ方向における両端部を仮止めしたが、仮止めの効果を奏するのであれば、必ずしもＸ方向における両端部を仮止めする必要はなく、サブアセンブリ７０の任意の位置（例えば、Ｘ方向における一端側のみ）に仮止めを施してもよい。
【００５９】
また、上述した例では、半田を形成した後、仮止めを行う前にサブアセンブリ７０を構成しているが、仮止めを行った後にサブアセンブリ７０を構成してもよい。  
【００６０】
また、上述の実施形態では、半導体レーザモジュールを製造する場合を例として説明したが、上述した製造方法は、上述した通り、基板１０上に実装される複数のサブマウント１１を少なくとも有する基板実装体や、半導体レーザモジュール以外の上述した基板実装体を用いた光モジュールを製造する場合にも適用できることは言うまでもない。
【実施例】
【００６１】
本発明者等は、本発明に係る半導体レーザモジュールの製造方法の効果を検証するために、銅製の基板上に１２個の短冊状のモリブデン製サブマウントを固定する実験を行った。
【００６２】
まず、比較例として、図４に示す方法によりサブマウントを基板上に固定した。すなわち、基板の表面に半田を形成し、基板を２００℃に加熱した。１２個のサブマウントを密接させた状態で半田が形成された基板上に載置した。その後、銅板を常温まで冷却してサブマウントを基板上に固定（ボンディング）した。
【００６３】
実施例として、常温にて図６に示す方法でサブマウントを仮止めした後に、基板を加熱し、冷却することでサブマウントを基板上に固定した。すなわち、上述した方法を確認的に繰り返し説明する部分があるが、基板上に半田シートを貼付し、この半田シートの上に１２個のサブマウントを載置し、サブマウントのそれぞれを粘着テープ（カプトンテープ（商標））を用いて基板に仮止めした。その後、基板を２００℃に加熱して半田を溶融させた後、常温まで冷却して半田を所定の固化状態になるまで固化することにより、サブマウントを基板上に固定（ボンディング）した。
【００６４】
図７及び図８は、加熱前の常温時（ボンディング前）の基板の反り量と、上述した方法を用いて常温まで冷却された後（ボンディング後）の基板の反り量とを比較して示すグラフである。図７は比較例の実験結果を、図８は実施例の実験結果を示している。なお、図７及び図８において、白丸は所定の測定位置におけるボンディング前の基板の反り量を示し、黒丸は所定の測定位置におけるボンディング後の基板の反り量を示している。
【００６５】
図７及び図８に示すグラフにおいては、ある測定位置におけるボンディング前の反り量とボンディング後の反り量との差が大きいほど、ボンディングにより生ずる基板の反りが大きいことを示している。図７に示す比較例では、ボンディングにより生じる基板の反り量が測定位置の中央部（およそ−８０ｍｍ〜およそ−６０ｍｍ）において顕著に大きくなっているのに対して、図８に示す実施例では、ボンディングにより生じる基板の反り量が測定位置の中央部（およそ−８０ｍｍ〜およそ−６０ｍｍ）において非常に小さい。したがって、これらのグラフから、実施例においては上述した方法として仮止めを行うことによって基板の反りが大きく抑制されていることがわかる。
【００６６】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、上述した実施形態においては、平坦な基板１０上に配置された半導体レーザ素子を光源とする構成について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、光源が階段状の基板１０の各段に配置された半導体レーザ素子を光源とする構成についても、本発明の範疇に含まれる。この場合、第１のコリメートレンズ３０と第２のコリメートレンズ３２とは、例えば、基板１０の各段に半導体レーザ素子の出射端面と対向するように配置され、光伝搬方向転換部材３４は、例えば、基板１０の各段に第１のコリメートレンズ３０と第２のコリメートレンズ３２を介してレーザダイオードの出射端面と対向するように配置される。ここで、光伝搬方向転換部材３４は跳ね上げミラー３６を有さず折り返しミラー３８を有する一連ミラーを用いている。そして、光伝搬方向転換部材３４にて反射されたレーザビームは、例えば、基板１０の底面に直交する面内に並び、第１の集光レンズ４０及び第２の集光レンズ４２は、例えば、これらのレーザビームの光路上に設けられる。
【符号の説明】
【００６７】
１    半導体レーザモジュール
１０    基板
１０Ａ  上面
１１    サブマウント
１１Ａ  上面
１２    半田
１３    樹脂
２０    半導体レーザ素子
３０    第１のコリメートレンズ（ファースト軸コリメートレンズ）
３２    第２のコリメートレンズ（スロー軸コリメートレンズ）
３４    光伝搬方向転換部材
３６    跳ね上げミラー
３６Ａ  反射面
３８    折り返しミラー
３８Ａ  反射面
４０    第１の集光レンズ
４２    第２の集光レンズ
５０    光ファイバ
５２    フェルール
５３    フェルール支持部材
７０    サブアセンブリ
７０Ａ  両端サブアセンブリ
８０    光結合部
９０    加熱装置
１１３    粘着テープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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