(57)【要約】【課題】反射部材を備える反射部材付基板は、半導体レーザーが出射するレーザー光を反射部材の反射面で反射する。しかし、反射部材はそのレーザー光のすべてを反射しきれず、レーザー光の一部は反射部材内に吸収される。吸収された光は反射部材に熱を発生させ、その熱は反射部材の熱膨張を引き起こし、反射面の熱変形を発生させる。【解決手段】基板１０２上に反射部材１０３を備えた反射部材付基板において、基板１０２には第１段差部１２０ａ、第２段差部１２０ｃを形成し、反射部材１０３は第１段差部１２０ａ、第２段差部１２０ｃの少なくとも一部を覆い固定されることで、反射部材１０３の熱を基板１０２側へ効率的に放出することができる反射部付材付基板を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に反射部材とを備えた反射部材付基板において、
前記基板には、段差部が形成されており、前記反射部材は前記段差部の少なくとも一部を覆い固定されていること特徴とする反射部材付基板。
【請求項２】
前記基板の熱伝導率は、前記反射部材の熱伝導率より高いことを特徴とする請求項１記載の反射部材付基板。
【請求項３】
前記基板の前記段差部は、１箇所又は複数個所に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の反射部材付基板。
【請求項４】
前記基板には溝部が形成されており、前記溝部により前記段差部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３記載の反射部材付基板。
【請求項５】
前記基板の前記溝部の底面に前記反射部材の少なくとも一部が固定されていることを特徴とする請求項４記載の反射部材付基板。
【請求項６】
前記基板の前記段差部は、基板表面から突出する凸起部を形成することを特徴とする請求項１から請求項５記載の反射部材付基板。
【請求項７】
基板と、前記基板上に反射部材とを備えた反射部材付基板の製造方法において、
前記基板に段差部を形成する工程と、前記段差部の少なくとも一部を覆うように前記反射部材を前記基板に固定する工程とを有することを特徴とする反射部材付基板の製造方法。
【請求項８】
前記反射部材を前記基板に固定する工程は、前記反射部材の外形状に対応した凹部を有する金型を前記凹部が前記段差部を覆うように前記基板にのせる工程と、前記反射部材を構成する材料を前記凹部に充填し、前記反射部材を形成する工程を有することを特徴とする請求項７記載の反射部材付基板の製造方法。
【請求項９】
前記反射部材を前記基板に固定する工程は、前記基板の上に前記反射部材を構成する材料をのせる工程と、前記反射部材を構成する材料を加工し、前記反射部材を形成する工程を有することを特徴とする請求項７記載の反射部材付基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板の上に前記反射部材を構成する材料をのせる工程のあとに、前記反射部材を形成する工程を行うことを特徴とする請求項９記載の反射部材付基板の製造方法。
【請求項１１】
前記基板は、溝が形成されており、前記反射部材を構成する材料を加工するとともに前記溝を形成することを特徴とする請求項１０記載の反射部材付基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から出射された光を反射するための反射部材を備える反射部材付基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機器、光通信、光ディスク等の光応用技術が大きく進歩しており、その光応用技術に利用される電子機器は大きな進化をとげている。特に発光装置は高出力化、小型化、低コスト化が求められている。
従来より、小型化した発光装置として、基板上に反射部材と発光素子を搭載した発光装置が提供されている。
【０００３】
図１４は、従来の発光装置の一例であり、発光素子である半導体レーザーをパッケージ化した半導体レーザーパッケージを説明するためのものである。
半導体レーザーパッケージ９００は、容器９０４に半導体レーザーチップ９１０を搭載し、容器９０４を透明蓋体９０５により封止することで構成されている（例えば特許文献１参照。）。
半導体レーザーチップ９１０は、接合膜９０６ａと９０６ｂが形成された基板９０２、半導体レーザー９０１、及び反射部材９０３からなる。
基板９０２に形成された接合膜９０６ａは、半導体レーザー９０１と基板９０２との接合膜であり、接合膜９０６ｂは、反射部材９０３と基板９０２との接合膜である。接合膜９０６ａ、９０６ｂにより、基板９０２上に半導体レーザー９０１と反射部材９０３とが固定されている。反射部材９０３としては、シリコーン等の樹脂系材料に白色顔料等のフィラーを混ぜ合わせたものが広く使われている。
半導体レーザー９０１は、その出射口であるレーザー出射口９０１Ｅが、反射部材９０３の反射面９０３Ｓと対向するように基板９０２上に配置されている。
また、半導体レーザー９０１、基板９０２及び容器９０４には、それぞれを電気的に接続するための導電膜（不図示）が形成されており、それぞれに形成された導電膜はワイヤー９１５ａ、９１５ｂにより電気的に接続されている。
【０００４】
半導体レーザーパッケージ９００は、半導体レーザー９０１のレーザー出射口９０１Ｅからレーザー光９１１を、反射部材９０３の反射面９０３Ｓに向かって出射し、反射部材９０３の反射面９０３Ｓでレーザー光９１１の光軸を変更する。光軸が変更されたレーザー光９１１は、透明蓋体９０５を透過し、半導体レーザーパッケージ９００の外部へ出射される。
【０００５】
図１５は、従来の半導体レーザーチップの製造方法を説明するための斜視図である。
半導体レーザーチップ９１０は、半導体レーザーチップ９１０を形成するためのチップ形成領域９０２ｃｈを複数有する基板用ウエハー９０２ＷＦから作製される。
（１）まず、基板用ウエハー９０２ＷＦの平坦な表面に導電膜及び接合膜９０６ａ、９０６ｂを形成する。
（２）次に、接合膜９０６ｂ上にバー状の反射部材９０３を複数のチップ形成領域に跨るように設置し固定する。
（３）次に、接合膜９０６ａ上に半導体レーザー９０１を設置し固定する。
（４）次に、チップ形成領域の境界であるダイシングライン９０２ＤＬに沿って基板用ウエハー９０２ＷＦをダイシングし、半導体レーザーチップ９１０を個片化する。
（５）以上で、半導体レーザーチップ９１０が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、発光素子を備える電子機器の高機能化にともない、発光装置、例えば半導体発光素子においては、その出力光が、数十ｍＷレベル以下の低出力で利用されるのはもとより、数十〜数百ｍＷレベルの中出力、さらには数Ｗレベル以上の高出力なものまで、幅広い出力範囲での利用が求められている。
【０００８】
従来の反射部材付きの半導体レーザーパッケージにおいては、発光素子である半導体レーザーの出射口より出射されたレーザー光は、反射部材で反射し、半導体レーザーパッケージの外部に射出される。この際、レーザー光を反射する反射部材は、反射部材に入射するレーザー光のすべてを反射することが望ましい。
しかしながら、反射部材（例えば、樹脂製反射部材）に入射するすべてのレーザー光（例えば、半導体レーザーで出射するレーザー光）を反射することは、実質困難である。そして、反射部材で反射しきれなかったレーザー光の一部は、反射部材内に吸収されてしまい、吸収された光は反射部材に熱を発生させる。反射部材で発生した熱は、反射部材の熱膨張を引き起こし、反射面の熱変形を発生させる。さらに熱変形した反射面は、反射したレーザー光を規定の光軸から外れる軸ズレや光の散乱等を生じさせてしまい、出力するレーザー光の劣化を招く虞があった。
【０００９】
特に、熱伝導性が低い樹脂系材料の反射部材は、反射部材内部の熱を外部に放出し難く、熱が反射部材内部にこもりやすいため反射部材の熱変形が起こりやすい。さらに、発光素子の出力が高い場合には、出射される光のエネルギー量も高くなるため、反射部材の熱吸収はより顕著となり、問題は大きくなる。
例えば、半導体レーザーを用いた高出力の発光装置としては、歯科医療用のペン型半導体レーザーメスがあげられ、その出力は３〜５Ｗ程度である。
【００１０】
本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、反射部材の熱変形を抑制した反射部材付基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
基板と、前記基板上に反射部材とを備えた反射部材付基板において、
前記基板には、段差部が形成されており、前記反射部材は前記段差部の少なくとも一部を覆い固定されている反射部材付基板とする。
【００１２】
前記基板の熱伝導率は、前記反射部材の熱伝導率より高いことが好ましい。
【００１３】
また、前記基板の前記凸起部は、１箇所乃至は複数個所に設けてもよい。
【００１４】
また、前記基板には溝部が形成されており、前記溝部により前記段差部を形成してもよい。
【００１５】
さらに、前記基板の前記溝部の底面より前記反射部材が形成されていてもよい。
【００１６】
基板と、前記基板上に反射部材とを備えた反射部材付基板の製造方法において、
前記基板に段差部を形成する工程と、前記段差部の少なくとも一部を覆うように前記反射部材を前記基板に固定する工程とを有する反射部材付基板の製造方法とする。
【００１７】
前記反射部材を前記基板に固定する工程は、前記反射部材の外形状に対応した凹部を有する金型を前記凹部が前記段差部を覆うように前記基板にのせる工程と、前記反射部材を構成する材料を前記凹部に充填し、前記反射部材を形成する工程を有してもよい。
【００１８】
また、前記反射部材を前記基板に固定する工程は、前記基板の上に前記反射部材を構成する材料をのせる工程と、前記反射部材を構成する材料を加工し、前記反射部材を形成してもよい。
【００１９】
さらに、前記基板の上に前記反射部材を構成する材料をのせる工程のあとに、前記反射部材を形成してもよい。
【００２０】
また、前記基板には、溝が形成されており、前記反射部材を構成する材料を加工するとともに前記溝を形成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、段差部を備えた基板に、段差部の少なくとも一部を覆い固定した反射部材を設けることによって、反射部材に発生する熱を基板へ効率的に放出し、反射部材の反射面の熱変形を抑制することができる。したがって、反射部材で反射する反射光の軸ズレや光の散乱等による反射光の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体レーザーパッケージの説明図
【図２】本発明の実施形態１に係る反射部材付基板の説明図。
【図３】本発明の実施形態１に係る反射部材付基板を示す図２Ａ部を拡大した説明図。
【図４】本発明の実施形態２に係る反射部材付基板の説明図。
【図５】本発明の別の実施形態に係る反射部材付基板の説明図。
【図６】本発明の別の実施形態に係る反射部材付基板の説明図。
【図７】本発明の別の実施形態に係る反射部材付基板の説明図。
【図８】本発明の実施形態１に係る反射部材付基板の製造方法の説明図。
【図９】本発明の実施形態１に係る反射部材付基板の製造方法の説明図。
【図１０】本発明の実施形態１に係る反射部材付基板の製造方法の説明図。
【図１１】本発明の実施形態２に係る反射部材付基板の製造方法の説明図。
【図１２】本発明の実施形態２に係る反射部材付基板の製造方法の説明図。
【図１３】本発明の実施形態２に係る反射部材付基板の製造方法の説明図。
【図１４】従来の半導体レーザーパッケージの説明図。
【図１５】従来の半導体レーザーチップの製造方法の説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の最良の実施形態を説明する。
反射部材付基板は、基板上に反射部材を搭載し、基板外又は基板上に備えられる発光素子から反射部材付基板に入射する光を反射する。
本実施形態では、反射部材付基板上に発光素子を搭載し、パッケージ化した半導体レーザーパッケージを例として、図１から図７を参照して本発明の反射部材付基板を、図８から図１５を参照して本発明の反射部材付基板の製造方法について説明する。
ただし、本発明の反射部材付基板及びその製造方法は、本実施形態に限定されない。
例えば、固体レーザー、ガスレーザー、半導体レーザー、ＬＥＤ、光ファイバー（導波路）等の発光素子を搭載した発光装置に本発明を適用することもできる。
【００２４】
実施形態１
図１は、本発明の反射部材付基板を有する半導体レーザーパッケージを説明するためのものである。
半導体レーザーパッケージ１００は、図１に示すように、容器１０４と、容器１０４内に搭載される半導体レーザーチップ１１０と、容器１０４内の半導体レーザーチップ１１０を封止する透明蓋体１０５とを有する。
【００２５】
半導体レーザーチップ１１０は、発光素子である半導体レーザー１０１と、基板１０２と、反射部材１０３とを有する。半導体レーザー１０１と反射部材１０３は、基板１０２の一方の面に搭載されている。また、基板１０２の他方の面には、基板１０２と容器１０４とを接合するための接合膜１０２ｅが設けられている。半導体レーザーチップ１１０は、半導体レーザー１０１のレーザー出射口１０１Ｅから出射されるレーザー光１１１を反射部材１０３で反射し、レーザー光１１１を半導体レーザーチップ１１０の上方に出射する。レーザー光１１１は、レーザー光１１１の光軸１１１Ａに対し所定の角度をもってレーザー出射口１０１Ｅから出射される。
【００２６】
容器１０４は、平板で形成された底部１０４ｂを有し、その底部１０４ｂの周囲に筒形の壁部１０４ｃが立設され、底部１０４ｂと壁部１０４ｃとで囲われた空間として凹部１０４ａを備えている。また、壁部１０４ｃの上部開口端には端面１０４ｆを有する。
また、凹部１０４ａの開口する側の底部１０４ｂの面を底面１０４ｂｂとし、その底面１０４ｂｂには、半導体レーザーチップ１１０を搭載する搭載領域１０４ｂＡを有する。搭載領域１０４ｂＡには、半導体レーザーチップ１１０を固定するための薄膜からなる接合膜１０４ｅを有する。
【００２７】
半導体レーザーチップ１１０と容器１０４は、接合膜１０２ｅと接合膜１０４ｅとを接合させ固定する。接合膜１０２ｅと接合膜１０４ｅは、互いに接合できる材料であればよく、より好ましくは、熱的伝導性の良い接合材とすればよい。例えば、接合膜１０２ｅには基板１０２側からチタン−白金−金（Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ）の順に積層された薄膜、接合膜１０４ｅには金錫半田（Ａｕ−Ｓｎ）を用いることができる。ここで、接合膜１０２ｅ、接合膜１０４ｅに熱伝導性接合剤等を用いることで、半導体レーザーチップ１１０で発生する熱を容器１０４へ効率よく放出する熱的流路を確保することができる。
ここでは、半導体レーザーチップ１１０と容器１０４を金属材からなる接合膜１０２ｅ、接合膜１０４ｅにより行っているが、接合膜１０２ｅと接合膜１０４ｅは、半導体レーザーチップ１１０と容器１０４を接合できればよく、例えば、樹脂系材料、ガラス等でもよい。より好ましくは、熱伝導性の良い材料がよい。
また、半導体レーザーチップ１１０と容器１０４にそれぞれ接合膜１０２ｅ、接合膜１０４ｅを設けているが、これに限らず、基板１０２又は容器１０４のいずれか一方のみに接合膜を設けてもよい。
【００２８】
本実施形態の容器１０４の材質は、鉄（Ｆｅ）を使用している。
容器１０４の材質は、熱伝導性が高く、熱膨張係数が半導体レーザーチップ１１０に近い低熱膨張材料であることが好ましい。
この構成とすることで、半導体レーザーチップ１１０と容器１０４との熱膨張差により発生する半導体レーザーチップ１１０の歪みを抑制し、半導体レーザーチップ１１０と容器１０４との良好な固定状態を保つことができる。
なお、容器１０４の材質は本実施形態の材質に限るものではない。例えば、鉄系（Ｆｅ系）材料の他、熱伝導性が高く、熱膨張係数が半導体レーザーチップ１１０に近い材料、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、コバール、４２アロイ、ケイ素（Ｓｉ）、窒化ケイ素（ＳｉＣ）、サファイア、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、窒化アルミ（ＡｌＮｘ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。また、これら以外にも、関連の用途で使用されるいずれかの既知の材料から形成することもできる。
【００２９】
透明蓋体１０５は、容器１０４の壁部１０４ｃの端面１０４ｆ上に搭載され、容器１０４の凹部１０４ａを封止するとともに、凹部１０４ａ内に搭載された半導体レーザーチップ１１０の半導体レーザー１０１で出射され、反射部材１０３で反射したレーザー光１１１を透過し、半導体レーザーパッケージ１００の外部に放出する。
【００３０】
透明蓋体１０５と、壁部１０４ｃの端面１０４ｆとの間には、接合膜１０４ｇが介在し、接合膜１０４ｇが透明蓋体１０５と容器１０４とを接合している。こうして透明蓋体１０５は、半導体レーザーパッケージ１００を容器１０４内に封止する。
【００３１】
なお、本実施形態では、透明蓋体１０５の材質にガラスを用いているが、これに限るものではない。
透明蓋体１０５の材質は、レーザー光１１１を透過すればよく、例えば、光透過性に優れたサファイア等の結晶材料、透明アクリル樹脂等の樹脂系材料等でもよい。
ただし、透明蓋体１０５と容器１０４とは、それぞれの熱膨張差により発生する応力を抑えるため、熱膨張係数が近い値である材料を選択することが好ましい。
また、半導体レーザーパッケージ１００を気密封止する必要がない場合は、透明蓋体を備えない構成としてもよい。
【００３２】
半導体レーザーチップ１１０は、反射部材１０３で反射したレーザー光１１１が光透明蓋体１０５で透過できる位置にあり、かつ反射部材１０３で反射されたれレーザー光１１１の軌道が容器１０４の壁部１０４ｃの内側面に当たらない、すなわち、レーザー光１１１が壁部１０４ｃで蹴られない位置で、容器１０４の底面１０４ｂｂに搭載されている。
【００３３】
次に半導体レーザーチップ１１０について詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る半導体レーザーチップ１１０を説明するための図である。半導体レーザーチップ１１０は、半導体レーザー１０１と、表面に導電膜１０８が形成され、半導体レーザー１０１を搭載する基板１０２と、半導体レーザー１０１を基板１０２に固定する導電性接合膜１０６ａと、基板１０２に搭載され、半導体レーザー１０１のレーザー光１１１を反射する反射部材１０３とを有する。
【００３４】
ここで、本実施形態における、半導体レーザーチップにおける方向の定義をする。半導体レーザーチップ１１０の状態において、レーザー出射口１０１Ｅより出射されるレーザー光１１１の光軸１１１Ａの方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交し、半導体レーザー１０１が基板１０２に搭載される面に対して直行する方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向とＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
Ｘ軸方向においてレーザー光１１１の出射方向をＸ軸方向の正方向とし、Ｚ軸方向において半導体レーザー１０１が基板１０２に搭載される面側をＺ軸方向の正方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を法線にもつ面をそれぞれ、Ｘ軸面、Ｙ軸面、Ｚ軸面をする。
【００３５】
半導体レーザー１０１は、直方体形状をなす。半導体レーザー１０１の一側面は、Ｘ軸面に平行なレーザー光１１１を出射するレーザー出射口１０１Ｅを備えたレーザー出射面１０１Ｃであり、レーザー出射面１０１Ｃと直行する一側面は、基板１０２への搭載面である下面１０１ｂ（Ｙ軸面に平行である。）であり、下面１０１ｂには、半導体レーザー１０１と基板１０２の導電膜１０８とを電気的に接続するための電極膜１０１ｐを備えている。また、下面１０１ｂと対向する一側面は上面１０１ａであり、上面１０１ａには、半導体レーザー１０１と容器１０４とを電気的に接続するための電極膜１０１ｎを備えている。電極膜１０１ｎと１０１ｐは半導体レーザー１０１の電源供給用の電極である。
【００３６】
電極膜１０１ｎ、電極膜１０１ｐとしては、導電性や耐食性を考慮して金（Ａｕ）の薄膜を用いることが好ましい。また、電極膜１０１ｎ、電極膜１０１ｐは、半導体レーザー１０１との密着性の観点から、例えば、半導体レーザー１０１表面からチタン−白金−金（Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ）の順に積層させた薄膜としてもよい。
【００３７】
半導体レーザー１０１は、レーザー出射口１０１Ｅから、所定の出射角をもつレーザー光１１１を出射する。レーザー光１１１は、半導体レーザー出射口１０１Ｅに対向するよう基板１０２上に配置された反射部材１０３で反射され、半導体レーザーパッケージ１００の外部へ出射される。
一般的な半導体レーザーから出射されるレーザー光は楕円形に広がり出射される。これは半導体レーザーのレーザー出射口が矩形であるため起こる光の回折による現象であり、レーザー光の遠視野像は縦方向に長く、横方向に短い楕円形になる。
本実施形態の半導体レーザー１１０は、基板１０２に搭載した状態で、レーザー光１１１が、レーザー光１１１の光軸１１１Ａに対し、Ｚ軸方向に約±３０°、Ｙ軸方向に±８°の出射角をもってレーザー出射口１０１Ｅより出射されている。
【００３８】
基板１０２は、半導体レーザー１０１を搭載する面でありＺ軸面に平行な上面１０２ａと、上面１０２ａに対向しＺ軸面に平行な下面１０２ｂとを有する。
基板１０２の上面１０２ａには、導電膜１０８が成膜され、その導電膜１０８は導電性及び接合性の面で、基板１０２側からチタン−白金−金（Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ）の順に積層させた薄膜であることが好ましい。さらに、その導電膜１０８上の半導体レーザー１０１の搭載箇所には、半導体レーザー１０１と導電膜１０８とを接合する導電性接合膜１０６ａが成膜されている。本実施形態における導電性接合膜１０６ａの材質は、金錫半田（Ａｕ−Ｓｎ）が用いられる。
なお、基板１０２と半導体レーザー１０１との接合に用いられる導電性接合膜１０６ａとしては、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ等を用いることもでき、特に熱伝導率が高い材料が好ましい。
【００３９】
基板１０２の下面１０２ｂには、容器１０４の底面１０４ｂｂと固定するための接合膜１０２ｅが成膜されている。接合膜１０２ｅは、基板１０２側からチタン−白金−金（Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ）の順に積層された薄膜である。
【００４０】
基板１０２の材質は、発熱する半導体レーザー１０１の取り付け等の観点から、半導体レーザー１０１の熱膨張係数（約６．５×１０−６／℃）に近く、優れた熱伝導率（１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上）特性を備えていることが好ましい。本実施形態での基板１０２の材質は、窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いており、その熱膨張係数は約５．０×１０−６／℃、熱伝導率は約１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００４１】
なお、基板１０２の材質は、これらに限るものではない。基板１０２は、熱伝導性に優れ、熱膨係数が半導体レーザー１０１に近い材料が好ましく、例えばサファイア、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等があり、熱膨張係数が３〜１０×１０−６／℃で、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である材料としては、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、タンガロイ（Ｔ−ｃＢＮ）、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、ケイ素（Ｓｉ）等がある。特に高出力のレーザーを用いる場合で熱伝導率を非常に大きくしなければならない時には、ダイアモンド等も用いることができる。
【００４２】
半導体レーザー１０１と基板１０２の熱膨張係数を同じか近い数値とすることで、半導体レーザー１０１と基板１０２の熱膨張差により発生する応力を抑えることができ、半導体レーザー１０１と基板１０２との固定部分が外れたりすることを低減できる。
また、基板１０２の熱伝導性をできるだけ高くすることにより、半導体レーザー１０１で発生する熱を効率よく外部（容器１０４等）に逃がすことができる。
【００４３】
図３は、図２におけるＡ部拡大図である。
基板１０２は、半導体レーザー１０１のレーザー出射面１０１ＣよりＸ軸の正方向に配置されており、Ｙ軸に平行に基板１０２を横断して形成され、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状である溝部１１２ａを備える。
溝部１１２ａは、溝部１１２ａの底面部である溝底面１１２ａｂと、溝部１１２ａの側壁部である側壁面１２０Ｗｂと、側壁面１２０ＷｂよりＸ軸の正方向に位置し溝部１１２ａの側壁部である側壁面１２０Ｗａから構成され、溝底面１１２ａｂ、側壁面１２０Ｗａ、及び上面１０２ａからなる第１段差部１２０ａと、溝底面１１２ａｂ、側壁面１２０Ｗｂ、及び上面１０２ａからなる第２段差部１２０ｂを備える。なお、側壁面１２０Ｗａ、側壁面１２０ＷｂはＸ軸面に平行な面であり、溝底面１１２ａｂはＺ軸面に平行な面である。
【００４４】
さらに、基板１０２は、溝部１１２ａよりＸ軸の正方向に配置されており、Ｙ軸に平行に基板１０２を横断して形成され、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状に基板１０２の一部を切り欠いたＬ字型切欠部１１２ｂを備える。
Ｌ字型切欠部１１２ｂは、基板１０２の上面１０２ａよりＺ軸の負方向に位置する切欠底面１１２ｂｂと、基板１０２の上面１０２ａと切欠底面１１２ｂｂとを接続する側壁面１２０Ｗｃから構成され、切欠底面１１２ｂｂ、側壁面１２０Ｗｃ、及び上面１０２ａからなる第３段差部１２０ｃを備える。なお、側壁面１２０ＷｃはＸ軸面に平行であり、切欠底面１１２ｂｂはＺ軸面に平行な面である。
【００４５】
また、基板１０２は、溝部１１２ａとＬ字型切欠部１１２ｂとの間に、第１段差部１２０ａと第３段差部１２０ｃとから構成される凸起部１０９を備える。凸起部１０９は、Ｙ軸に平行に基板１０２を横断して形成され、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状である。
【００４６】
基板１０２上には、反射部材１０３が搭載されている。反射部材１０３は、半導体レーザー１０１のレーザー出射口１０１Ｅより出射されたレーザー光１１１を反射するための反射面１０３Ｓを備え、反射面１０３Ｓが半導体レーザー１１１のレーザー出射面１０１Ｃと対向するように設置される。反射面１０３Ｓは、Ｘ軸と平行なレーザー光１１１を半導体レーザーパッケージ１００の外部へ出射するため、光軸１１１Ａに対して所定の角度をもっており、本実施形態においては、Ｙ軸に平行でありＺ軸面に対し４５°傾斜した面をもっている。反射部材１０３は、反射面１０３Ｓを一面としてもつ略三角柱状であり、Ｙ軸面の断面形状が略三角形状である。
【００４７】
反射部材１０３は、略三角柱状の一面が基板１０２への搭載面であり、その搭載面は、溝部１１２ａ、凸起部１０９及びＬ字型切欠部１１２ｂを覆っており、反射部材１０３はその搭載面を基板１０２に固定することで基板１０２に搭載される。
具体的には、反射部材１０３は、溝底面１１２ａｂと、側壁面１２０Ｗａと、基板１０２の上面１０２ａと、側壁面１２０Ｗｃと、切欠底面１１２ｂｂとを覆い基板１０２に固定されており、反射部材１０３は基板１０２上の第１段差部１２０ａと第３段差部１２０ｃを覆う構成となっている。
すなわち、基板１０２に搭載される反射部材１０３は、基板１０２の段差部の少なくとも一部を覆い固定されている。
【００４８】
本実施形態における反射部材１０３は、樹脂系材料の生地に、フィラーを均一に含有したものであり、具体的には、シリコーン樹脂系材料を生地とし、フィラーとして、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、チタニア（ＴｉＯ２）等を含有している。
窒化アルミ（ＡｌＮ）等の熱伝導性の高い材料をフィラーとして樹脂系材料の生地に含有させることで、樹脂のみからなる反射部材と比べ熱伝導性を高めることができる。
なお、白色系のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の反射率の高い材料をフィラーとすることで、反射部材の反射率を高めることができる。
【００４９】
反射部材１０３の熱伝導率は、０．２〜１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）がよく、より好ましくは０．４〜５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）がよい。また、反射部材１０３の反射率は、８０％以上のものが好ましく、より好ましくは９０％以上がよい。
反射部材の生地は、本実施形態で用いるシリコーン樹脂系材料に限らず、例えば、エポキシ樹脂系材料やアクリル樹脂系材料等を用いることもできる。
【００５０】
また、熱伝導性向上の観点から、フィラーは、高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３（９９．９％））に、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）を含有させたものを用いてもよい。また、アルミニウム（Ａｌ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、銀（Ａｇ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）との組み合わせをフィラーとしてもよく、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の成分比を適切にすることで、熱伝導率の向上と光の反射率を向上させることも可能である。また、熱伝導率や反射率等、求める特性に応じて樹脂やフィラーの材料を適宜選択することができ、種々の材料を組み合わせて使用してもよい。
【００５１】
反射部材１０３の反射面１０３Ｓの表面粗さは、反射率に影響するため、平坦な鏡面であることが好ましい。反射面１０３Ｓの表面粗さはＲａを４０ｎｍ以下、より好ましくは表面粗さＲａを１０ｎｍ以下である。
【００５２】
本発明では、反射面１０３Ｓを備える反射部材１０３は、基板１０２に設けられた段差部を構成する溝底面１１２ａｂ、凸起部１０９及び切欠底面１１２ｂｂを覆うように固定されている。
それによって、反射部材１０３と基板１０２は、溝底面１１２ａｂ、凸起部１０９及び切欠底面１１２ｂｂからなる複数の面で固定されるため、従来のように反射部材と基板との接触面が互いに平坦な接合面で固定する形態に比べ、反射部材１０３と基板１０２との接触面積が増し、反射部材１０３と基板１０２とを固定する力が増す効果を得ることができる。また、基板１０２は比較的熱伝導性が高い材料で形成されている一方、反射部材１０３は熱伝導性に優れたフィラーを含有した場合においても基板１０２の熱伝導性に比べると熱伝導性は遥かに低いが、反射部材１０３と基板１０２との接触面積が大きいため、結果として、反射部材１０３から基板１０２へ効率的に熱を伝えることができる。
【００５３】
さらに、反射部材１０３が基板１０２の段差部の少なくとも一部を覆う構成、つまり反射部材１０３に基板１０２の段差部が食い込んだ構成であるため、従来の反射部材と基板との接触面が互いに平坦な接合面で固定する形態における反射部材の一部を、基板１０２の材質に置き換えたこととなり、熱伝導性の低い反射部材の熱を、熱伝導性の高い基板へより効率的に伝えることができる。
【００５４】
したがって、本発明の実施形態では、レーザー光１１１の一部を吸収してしまい、反射部材１０３にこもる熱をより効率的に基板１０２へ伝えることで、反射部材１０３の熱膨張がもたらす反射面１０３Ｓの熱変形を抑え、反射光の軸ズレや反射光の劣化を抑制する効果が得られる。
【００５５】
次に、本実施形態に係る副次的な効果を次に示す。
レーザー光１１１の出射方向、出射角の観点から、半導体レーザー１０１を基板１０２の上面１０２ａに搭載する位置は、レーザー出射面１０１Ｃが溝部１１２ａの側壁面１２０Ｗｂ（Ｘ軸面に対し平行な面）に平行であり、レーザー出射面１０１Ｃが側壁面１２０Ｗｂと反射面１０３Sとの間にあることが好ましく、レーザー出射面１０１Ｃと側壁面１２０Ｗｂと同一なＸ軸面にあることがより好ましい。
【００５６】
また、溝部１１２ａの側壁面１２０Ｗｂと側壁面１２０Ｗａとの間隔、いわゆる溝幅は、Ｘ軸方向に適宜設けられている。その溝幅は、Ｙ軸に平行でありＺ軸面に対し４５°傾斜した面である反射面１０３Ｓを一面としてもつ反射部材１０３が成形できるよう設定されている。
【００５７】
従来の半導体レーザーチップは、溝部（実施形態１でいう溝部１１２ａ）を基板上に備えないため、レーザー出射口１０１Ｅより出射角±３０°で出射するレーザー光１１１の−３０°側（Ｚ軸負方向の半分）のレーザー光の一部が、基板上面で蹴られ光の損失を生じていた。
【００５８】
一方、本実施形態の半導体レーザーチップ１１０は、溝部１１２ａを基板１０２の上面１０２ａに設けることで、レーザー光１１１が上面１０２ａで蹴られることはない。
具体的には、レーザー出射口１０１Ｅより出射角±３０°で出射されるレーザー光１１１の−３０°側（Ｚ軸の負方向側）は、溝底面１１２ａｂから形成された反射部材１０３の反射面１０３Ｓによって反射されるため、レーザー光１１１の蹴られることはない。結果として、半導体レーザー１０１で出射されたレーザー光１１１は、光の損失なく、より効率的に反射面１０３Sへ送るこむことができる。
【００５９】
また、基板１０２の上面１０２ａに溝部１１２ａを備えることで、半導体レーザーチップ１１０の小型化、低背化の効果が得られる。
具体的には、レーザー光１１１のレーザー出射口１０１Ｅの高さ位置を下げることで、半導体レーザー１０１のＺ軸方向の厚さを薄く抑えることで、半導体レーザーチップ１１０の低背化ができる。
さらに、溝部１１２ａ内で反射された反射光であるレーザー光１１１が半導体レーザー１０１のレーザー出射面１０１Ｃで蹴られない半導体レーザー１０１の厚さ（Ｚ軸方向）まで薄く抑えることで、半導体レーザー１０１のレーザー出射面１０１Ｃと反射部材１０３の反射面１０３ＳとのＸ軸方向の距離を短くすることができる。さらに、レーザー出射面１０１Ｃと反射面１０３ＳとのＸ軸方向の距離を短くすることで、反射面１０３Ｓに投影される視野像が小さくできることから、反射部材１０３を小型化、低背化することができる。
したがって、本実施形態において、基板１０２に溝部１１２ａを備え、その溝部１１２ａから反射面１０３Ｓを形成し、半導体レーザー１０１を薄型化することで、従来半導体レーザーチップに比べ、より小型化かつ低背化させる効果がえられる。
【００６０】
半導体レーザー１０１と反射部材１０３とを同一の基板１０２上に搭載する際は、その基板１０２上に溝部１１２ａを設けることで、半導体レーザー１０１と反射部材１０３とを溝部１１２ａの側壁面１２０Ｗｂと溝底面１１２ａｂの一部により、分け隔てることができ、そうすることで、半導体レーザー１０１が駆動する際に生じる熱を、反射部材側１０３側へ伝わり難くい。
【００６１】
さらに、基板１０２の上面１０２ａと溝部１１２ａの溝底面１１２ａｂとの高低差、すなわち溝部１１２ａの溝深さは、基板１０２の上面１０２ａと下面１０２ｂとからなる基板１０２の厚さ（Ｚ軸方向）に対して１／３〜２／３倍が好ましく、より好ましくは基板１０２の厚さ（Ｚ軸方向）に対して２／３よりも深い程よい。
【００６２】
よって、適度な溝部１１２ａの溝深さを備えることで、半導体レーザー１０１と反射部材１０３とを結ぶ熱流路を溝深さの分だけ減少させることができるため、反射部材１０３へ熱の流れ込みが低減し、反射部材の熱変形等の悪影響を抑制する効果が期待できる。
【００６３】
本実施形態の凸起部１０９の高さ位置は、基板１０２の製造コスト低減の観点から、半導体レーザー１０１が搭載される基板１０２の上面１０２ａと同じ高さで成形されている。
なお、凸起部１０９の高さ及びその形状は、本実実施形態に限るものではない。例えば、凸起部１０９は半導体レーザー１０１が搭載される基板１０２の上面１０２ａと同じ高さに限らず、さらに、凸起部の形状を傾斜面、曲面等としてもよい。
【００６４】
実施形態２
図４は、本発明の実施形態２に係る半導体レーザーチップ２１０を説明するための断面図である。
実施形態２は、実施形態１の反射部材付基板の変形例である。なお、実施形態２における反射部材付基板を構成する各部材の材質は、実施形態１で説明したものと同一である。また、実施形態２の半導体レーザーパッケージへの半導体レーザーチップ２１０の搭載は、実施形態１と同一の構成であるため説明を省略する。
【００６５】
ここで、本実施形態における、半導体レーザーチップ２１０における方向の定義をする。半導体レーザーチップ２１０の状態において、レーザー出射口２０１Ｅより出射されるレーザー光２１１の光軸２１１Ａの方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交し、半導体レーザー２０１が基板２０２に搭載される面に対して直行する方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向とＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
Ｘ軸方向においてレーザー光２１１の出射方向をＸ軸方向の正方向とし、Ｚ軸方向において半導体レーザー２０１が基板２０２に搭載される面側をＺ軸方向の正方向とする。
また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの軸を法線にもつ面を、Ｘ軸面、Ｙ軸面、Ｚ軸面をする。
【００６６】
基板２０２は、基板２０２の上面である上面２０２ａをＸ軸の負方向側で、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状でありＹ軸方向に横断して、  基板２０２の一部を切り欠いた、Ｌ字型切欠部２１２ａを備える。
Ｌ字型切欠部２１２ａは、Ｌ字型切欠部２１２ａの底面部である切欠底面２１２ａｂと、Ｌ字型切欠部２１２ａの側壁部である側壁面２２０Ｗａから構成され、切欠底面２１２ａｂ、側壁面２２０Ｗａ、及び上面２０２ａからなる第１段差部２２０ａを備える。なお、側壁面２２０ＷａはＸ軸面に平行な面であり、切欠底面２１２ａｂはＺ軸面に平行な面である。
【００６７】
基板２０２の切欠底面２１２ａｂは、基板２０２に搭載される半導体レーザー２０１のレーザー出射面２０１Ｃの位置よりＸ軸の正方向、かつ側壁面２２０ＷａよりＸ軸の負方向に配置されており、Ｙ軸に平行に基板２０２の切欠底面２１２ａｂを横断して形成されたＶ字型溝部２１２ｃを備える。
Ｖ字型溝部２１２ｃは、Ｙ軸面の断面形状がＶ字型形状であり、基板２０２のＸ軸の負方向側の側壁部である側壁面２２０Ｗｄと、Ｘ軸の正方向側の側壁部である側壁面２２０Ｗｅから構成される。
なお、側壁面２２０Ｗｄは、Ｘ軸面に平行な面であり、側壁面２２０ＷｅはＸ軸面に対してＸ軸の正方向に傾斜した面である。
さらに、基板２０２は、Ｌ字型切欠部２１２ａよりＸ軸の正方向に配置されており、Ｙ軸に平行に基板２０２を横断して形成され、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状に基板２０２の一部を切り欠いたＬ字型切欠部２１２ｂを備える。
Ｌ字型切欠部２１２ｂは、Ｌ字型切欠部２１２ｂの底面部である切欠底面２１２ｂｂと、Ｌ字型切欠部２１２ｂの側壁部である側壁面２２０Ｗｃから構成され、切欠底面２１２ｂｂ、側壁面２２０Ｗｃ、及び基板２０２の上面である上面２０２ａからなる第２段差部２２０ｃを備える。なお、側壁面２２０ＷｃはＸ軸面に平行な面であり、切欠底面２１２ｂｂはＺ軸面に平行な面である。
また、基板２０２は、Ｌ字型切欠部２１２ａとＬ字型切欠部２１２ｂとの間に、第１段差部２２０ａと第２段差部２２０ｃとから構成される凸起部２０９を備える。
凸起部２０９は、Ｙ軸に平行に基板２０２を横断して形成され、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状である。
なお、基板２０２の切欠底面２１２ａｂには、導電膜２０８が成膜され、さらに、その導電膜２０８上の所定箇所には、半導体レーザー２０１搭載用の導電性接合膜２０６ａが成膜されている。そして、導電性接合膜２０６ａ上には、半導体レーザー２０１が搭載される。
【００６８】
基板２０２上には、反射部材２０３が搭載されている。
反射部材２０３は、半導体レーザー２０１のレーザー出射口２０１Ｅより出射されたレーザー光２１１を反射するための反射面２０３Ｓを備え、反射面２０３Ｓが半導体レーザー２０１のレーザー出射面２０１Ｃと対向するよう設置される。
反射面２０３Ｓは、レーザー光２１１の光軸２１１Ａに対して所定の角度をもっており、本実施形態においては、Ｙ軸に平行でありＺ軸面に対し４５°傾斜した面である。反射部材２０３は、反射面２０３Ｓを一面としてもつ略三角柱状であり、Ｙ軸面の断面形状が略三角形状である。
【００６９】
反射部材２０３は、略三角柱状の一面が基板２０２への搭載面であり、その搭載面は、Ｌ字型切欠部２１２ａ、凸起部２０９及びＬ字型切欠部２１２ｂを覆っており、反射部材２０３はその搭載面を基板２０２に固定することで基板２０２に搭載される。
具体的には、反射部材２０３は、Ｌ字型切欠部２１２ｂと、側壁面２２０Ｗａと、基板上面２０２ａと、側壁面２２０Ｗｃと、切欠底面２１２ｂｂとを覆い基板２０２に固定されており、反射部材２０３は基板２０２上の第１段差部２２０ａと第２段差部２２０ｃを覆う構成となっている。
すなわち、基板２０２に搭載される反射部材２０３は、基板２０２の段差部の少なくともその一部を覆い固定されている。
【００７０】
実施形態１と同様に、本実施形態もまた、反射部材２０３が基板２０２の切欠底面２１２ａｂ、凸起部２０９及び切欠底面２１２ｂｂとからなる段差部を覆い固定されることで、レーザー光２１１の一部を吸収することで反射部材２０３内に発生する熱を基板２０２へ効率的に放出することができる。
【００７１】
反射部材２０３と切欠底面２１２ａｂとの接触面は、Ｖ字型溝部２１２ｃの側壁面２２０Ｗｅと切欠底面２１２ａｂとが接する稜線からＸ軸方向の正方向であり、第１段差部２２０ａの側壁面２２０Ｗａまでの間にある。
なお、本実施形態では、反射部材２０３と切欠底面２１２ａｂとの接触面のＸ軸の負方向における最端部は、側壁面２２０Ｗｅと切欠底面２１２ａｂとが接する稜線上に位置する。
【００７２】
Ｖ字型溝部２１２ｃを備えることで、半導体レーザー２０１と反射部材２０３とを結ぶ熱流路を溝深さの分だけ減少させることできるため、反射部材２０３へ熱の流れ込みが低減し、反射部材２０３の熱変形等の悪影響を抑制する効果が期待できる。
【００７３】
半導体レーザー２０１のレーザー出射口２０１Ｅは、実施形態１と比べて、基板２０２の切欠底面２１２ａｂに対し高い位置に設けられている。
こうすることで、半導体レーザー２０１より所定の出射角をもって出射されるレーザー光２１１が、基板２０２の切欠底面２１２ａｂの面上及びＶ字型溝部２１２ｃの側壁面２２０Ｗｅで蹴られるのを避けることができる。
【００７４】
別の実施形態
次に、本発明の反射部材付基板の別の実施形態を説明する。
図５は、本発明に係る反射部材付基板の別の実施形態を説明するための斜視図である。ここでは、実施形態１の基板１０２の凸起部１０９の変形例を図５（ａ）〜（ｂ）、図６（ｃ）〜（ｄ）、図７（ｅ）〜（ｆ）にて示し、反射部材付基板の段差部の５つの形態を説明する。なお、図５〜図７において反射部材は、基板の形状を明瞭に示すため、透明体として示している。
【００７５】
図５（ａ）は、基板１０２の凸起部１０９を２箇所以上の凸起部に分割した形態の斜視図である。基板１０２の凸起部１０９は、その上面１０２ａにおいて、Ｙ軸に平行に基板１０２を横断して形成され、Ｙ軸面の断面形状が矩形形状の割溝部１１２ｓを備える。その割溝部１１２ｓの両側面部である側壁面１２０Ｗｓ、側壁面１２０Ｗｔが立設し、割溝部１１２ｓの底部を溝底面１１２ｓｂとする。また、溝底面１１２ｓｂ、側壁面１２０Ｗｓ、側壁面１２０Ｗｔ及び上面１０２ａとから段差部が形成され、それらの段差部によって少なくとも２箇所以上の凸起部１０９を形成する。
【００７６】
本実施形態では凸起部１０９に割溝部１１２ｓを３箇所設けることで、凸起部１０９を４箇所形成する。また、それらの割溝部１１２ｓの溝幅は、凸起部１０９の上面１０２ａのＸ軸方向の幅に対応した適宜なサイズで均等に割りあてられている。割溝部１１２ｓの溝深さは、Ｌ字型切欠部１１２ｂの切欠底面１１２ｂｂの位置にあるＺ軸平面までとする。
なお、割溝部の数、割溝の形状は本実施形態に限るものではなくは、割溝の数は１つ乃至は複数備えてもよく、割溝部の形状は、例えば、Ｙ軸面の断面がＶ溝形状、Ｕ字型状であってものよい。
また、反射部材１０３の樹脂系材料は、これらの割溝部１１２ｓにも隙間なく充填され、反射部材１０３の基板１０２上の搭載位置に固定され、反射部材１０３が実施形態１と同様に基板１０２上へ搭載される。
【００７７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の凸起部１０９における割溝部１１２ｓの方向をＹ軸方向からＸ軸方向へ変更した形態であり、図５（ａ）と同様に少なくとも２箇所以上の凸起部１０９を形成する。
本実施形態では凸起部１０９に割溝部１１２ｓを４箇所設けることで、凸起部１０９を５箇所形成している。また、それらの割溝部の溝幅は、凸起部１０９の上面１０２ａのＹ軸方向の幅に対応した適宜なサイズで均等に割りあてている。
なお、図５（ａ）の実施形態と図５（ｂ）の実施形態とをかけ合わせた、Ｙ軸方向とＸ軸方向で交わる分割溝部を備える形態としてもよい。
【００７８】
図６（ｃ）は、図５（ｂ）で示す四角柱状の凸起部１０９を複数もつ形態の変形例であり、凸起部１０９を円柱状にした実施形態である。
さらに、凸起部１０９のＹ軸面における断面形状は、矩形形状に限らず、凸起部１０９の断面が多角形あるいは曲線を交えた断面形状であってもよい。例えば、凸起部１０９の上面１０２ａ上に、階段形状をなす階段状凸起部１０９ｓｔ（斜視図６（ｄ））を備えてもよい。
さらに、凸起部１０９の段差部のＹ軸面の断面形状が、第１段差部１２０ａの角部で曲線形状をなしてもよい（斜視図を図７（ｅ））
【００７９】
凸起部１０９は、そのＹ軸面又はＸ軸面における断面形状が凸起部先端部のサイズよりも凸起部根元部のサイズを小さく設定することで、その断面を逆台状としもよい。図７（ｆ）は、Ｙ軸面における断面形状が逆台形である凸起部１０９を備えている。具体的には、その凸起部１０９が、凸起部１０９の側壁面１２０ＷｃをＹ軸に平行でＸ軸面に対し正方向に傾斜させることで、凸起部１０９のＹ軸面の断面が先端部のＸ軸方向のサイズよりも凸起部１０９の根元部のＸ軸方向のサイズが小さい逆台形の凸起部を形成する。
【００８０】
凸起部１０９の先端部サイズよりも付根部のサイズが小さい形状にすることで、釣り針で見られるかえしに似た効果が得られる。この効果により、反射部材１０３と基板１０２とがより強固に固定することができ、反射部材１０３と基板１０２とが剥がれるのを抑制する効果が得られる。
【００８１】
本発明において、凸起部の形状、突出する方向、凸起部の数については、上述の実施形態の限りではない。また、凸起部形状は、実施形態１、実施形態２、及び別の実施形態（ａ）〜（ｆ）のすべての構成のうち、いずれかとの組み合わせで構成された凸起部としもよい。
【００８２】
本発明において、凸起部１０９を備える基板１０２は、基板１０２と凸起部とを別体で成型し半田等の接合膜で接合し形成してもよいが、熱伝達性、熱伝導性及び製造コストの観点から一体であることがより好ましい。
【００８３】
本発明は、基板１０２と容器１０４とが別体で構成し述べられているが、これに限るものではなく、基板１０２と容器１０４とが一体で形成されてもよい。
【００８４】
本発明は、近年の、半導体レーザーチップのより一層の高性能化、小型化、低背化、耐久性向上に係る需要に適応させることができる。例えば、半導体レーザーチップの小型化は、基板の小型化でもあり、その結果、基板１０２と反射部材１０３との固定部面積を減少させ、結果として固定部の固定強度を低下させる問題を引き起こす。
このような課題に対して、限られた固定面積で十分な固定強度を保つ反射部材付基板を構成するには、基板１０２に凸起部１０９を設け、その凸起部１０９を反射部材１０３で覆うことで固定強度を向上させる効果が期待できる。
【００８５】
上記、本発明は発光素子として半導体レーザーについて説明したが、発光素子はこれに限定されるものではない。本発明に係るところの発光素子とは、例えば、ＬＥＤ、白熱灯、蛍光灯、ハロゲンランプ等の光を発する光源であればよい。
＜製造方法＞
【００８６】
次に、本発明の反射部材付基板の製造方法について、実施形態１の半導体レーザーチップ１１０を例にあげて図８〜図１０を用いて説明する。
なお、実施形態１に係る半導体レーザーチップ１１０の構成については、実施形態１に付した符号の説明とする。
ここでは、大判の基板用ウエハーから半導体レーザーチップ１１０を複数製造する工程について説明する。その工程は、次のＳＴＥＰで行われる。
【００８７】
［ＳＴＥＰ１］
図８は、本発明の反射部材付基板の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は基坂用ウエハーに導電膜、接合膜及び導電性接合膜の形成工程を示す図であり、（ｂ）は段差部形成工程を示す図である。
まず、窒化アルミ（ＡｌＮ）からなる厚さ３００μｍ程度の基板用ウエハー１０２ＷＦを用意する。基板用ウエハー１０２ＷＦは、半導体レーザーチップ１１０に対応するチップ形成領域１０２ｃｈを複数備えている。基板用ウエハー１０２ＷＦの上面１０２ａの全面には、半導体レーザー１０１に電力を伝えるための導電膜１０８と、基板用ウエハー１０２ＷＦの下面１０２ｂの全面は、容器１０４とを固定するための接合膜１０２ｅとを成膜する。導電膜１０８及び接合膜１０２ｅは、例えば、基板１０２側からチタン−白金−金（Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ）の順に積層させた薄膜であり、スパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。次に、導電膜１０８上にフォトリソグラフィーによりレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、導電膜１０８上の半導体レーザー１０１が固定される所定箇所に金錫半田（Ａｕ−Ｓｎ）等の導電性接合膜１０６ａを成膜する（図８（ａ））。導電性接合膜１０６ａは、スパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。
【００８８】
［ＳＴＥＰ２］
次に、基板用ウエハー１０２ＷＦの上面１０２ａに溝部１１２ａ、溝部１１２ｂを形成し、これらの溝部により凸起部１０９を形成する。
溝部１１２ａ、溝部１１２ｂは、ダイシングにより基板用ウエハー１０２ＷＦをハーフカットすることで形成する。本実施形態では、溝部１１２ａの溝幅は３００μｍ、溝深さを１００μｍであり、溝部１１２ｂの溝幅は３００μｍ、溝深さを８０μｍである。溝部１１２ｂは、基板用ウエハー１０２ＷＦを各半導体レーザーチップ１１０へ個片化された際に、Ｌ字型切欠部１１２ｂとなる（図８（ｂ））。
なお、溝部１１２ａ、溝部１１２ｂは、同時に複数加工することが効率的であり好ましいが、これとは別に、例えば、複数回に分けて加工し形成してもよい。
【００８９】
［ＳＴＥＰ３］
図９は、本発明の反射部材付基板の製造方法を説明するための図であり、（ｃ）は基板用ウエハー上に金型をのせた図であり、（ｄ）は基板用ウエハー上に反射部材を形成した図である。
基板用ウエハー１０２ＷＦ上に反射部材１０３を形成する。
反射部材１０３は、基板用ウエハー１０２ＷＦに金型１５０をのせ（図９（ｃ））、トランスファーモールドにより形成する（図９（ｄ））。
【００９０】
金型１５０は、反射部材１０３の外形状に対応した凹部１５０ａを有する。金型１５０は、凹部１５０ａが凸起部１０９を覆うように基板用ウエハー１０２ＷＦ上にのせられる。
金型１５０を基板用ウエハー１０２ＷＦ上にのせるための位置決め基準面は、基板用ウエハー１０２ＷＦ上面と溝部１１２ａの側壁面１２０Ｗｂとする。
基板用ウエハー１０２ＷＦに金型１５０をのせた後、基板用ウエハー１０２ＷＦと金型１５０との間に形成された空間（凹部１５０ａ）に、反射部材１０３を構成するフィラーを含有した樹脂系材料（以下、樹脂と呼ぶ。）を充填し、その樹脂を熱硬化する。その後、金型１５０を取り外す。
【００９１】
以下に反射部材１０３の形成方法を具体的に説明する。
反射部材１０３は、基坂用ウエハー１０２ＷＦの凸起部１０９を形成する第１段差部１２０ａと第３段差部１２０ｃの少なくとも一部を覆い、基坂用ウエハー１０２ＷＦに固定する。
ここで、反射部材１０３を溝部１１２ａの溝底面１１２ａｂより形成し、反射部材１０３のＺ軸方向の最大高さは基板用ウエハー１０２ＷＦの上面１０２ａから３００μｍであり、反射部材１０３のＸ軸方向の最大長さは４００μｍである。
【００９２】
［ＳＴＥＰ４］
図１０は、本発明の反射部材付基板の製造方法を説明するための図であり、（ｅ）は基板用ウエハーを個片化する工程を示す図であり、（ｆ）は半導体レーザーを搭載する工程を示す図である。
基板用ウエハー１０２ＷＦ上の複数のチップ形成領域１０２ｃｈを区切るダイシングライン１０２ＤＬにそって（図１０（ｅ））、基板用ウエハー１０２ＷＦを、ダイシグブレード（不図示）を用いてダイシングし個片化することで反射部材１０３付き基板１０２を形成する。
【００９３】
［ＳＴＥＰ５］
個片化した反射部材１０３付き基板１０２の上に半導体レーザー１０１を搭載する。
半導体レーザー１０１は、レーザー出射面１０１Ｃが反射部材１０３と対向する位置で、反射部材１０３付き基板１０２上の導電性接合膜１０６ａ上に載置し、リフローすることで基板１０２の上面１０２ａ上に固定する（図１０（ｆ））。
【００９４】
ここで、半導体レーザー１０１は、導電性接合膜１０６ａが成膜された基板１０２の上面１０２ａと、溝部１１２ａの側壁面１２０Ｗｂとを位置決め基準面として搭載する。
半導体レーザー１０１と金型１５０との基準面を、基板１０２の上面１０２ａと溝部１１２ａの側壁面１２０Ｗｂとし共通化することで、共通化しない場合に比べ、半導体レーザー１０１に対する反射部材１０３の位置を高精度に保つことができる。そのためレーザー光１１１の反射光における光軸１１１Ａの軸ズレ等を抑える効果が期待でき、高品質な半導体レーザーチップ１１０を製造することができる。
さらに、本実施形態の製造方法は、反射部材を基板上で成形によって形成することで、バー状の反射部材を基板上に固定する従来の製造方法と違い、本発明にあるような段差部をもつ基板にも反射部材を容易に形成することができる上、ウエハー基板上の反射部材を一括で形成することができることから量産性にも優れている。
【００９５】
また、反射部材の反射面は凹面で曲面等の複雑形状とすることができ、反射部材の基板との固定部も複雑形状とすることができる。成形を用いた反射部材の形成方法ではこのような複雑形状も容易に製造することができる。
なお、本実施形態では、ＳＴＥＰ４、ＳＴＥＰ５の工程順で進められているが、この順序に限るものではなく、例えば、ＳＴＥＰ４とＳＴＥＰ５とが入れ替えられた工程順にしてもよい。
【００９６】
［ＳＴＥＰ６］
以上で、半導体レーザーチップ１１０が完成する。
【００９７】
次に、本発明の反射部材付基板の製造方法の別の実施形態について、実施形態２の半導体レーザーチップ２１０を例にあげて図１１〜図１３を用いて説明する。
なお、実施形態２に係る半導体レーザーチップ２１０の構成については、実施形態２に付した符号の説明とする。
ここでは、大判の基板用ウエハーから半導体レーザーチップ２１０を複数製造する工程について説明する。その工程は、次のＳＴＥＰで行われる。
【００９８】
［ＳＴＥＰ１］
図１１は、本発明の反射部材付基板の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は段差部形成工程を示す図であり、（ｂ）は基坂用ウエハーに導電膜、接合膜及び導電性接合膜の形成工程を示す図である。
まず、窒化アルミ（ＡｌＮ）からなる厚さ３００μｍ程度の基板用ウエハー２０２ＷＦを用意する。基板用ウエハー２０２ＷＦは、半導体レーザーチップ２１０に対応するチップ形成領域２０２ｃｈを複数備えている。
【００９９】
基板用ウエハー２０２ＷＦの上面２０２ａに溝部２１２ａ、溝部２１２ｂを形成し、これらの溝部により凸起部２０９を形成する。
溝部２１２ａ、溝部２１２ｂは、ダイシングにより基板用ウエハー２０２ＷＦをハーフカットすることで形成する。本実施形態では、溝部２１２ａの溝幅は２２５０μｍ、溝深さを１００μｍであり、溝部２１２ｂの溝幅は３００μｍ、溝深さを８０μｍである（図１１（ａ））。
【０１００】
溝部２１２ａ、溝部２１２ｂは、基板用ウエハー２０２ＷＦを各半導体レーザーチップ２１０へ個片化された際に、Ｌ字型切欠部２１２ａ、Ｌ字型切欠部２１２ｂとなる。
なお、溝部２１２ａ、溝部２１２ｂは、同時に複数加工することが効率的であり好ましいが、これとは別に、例えば、複数回に分けて加工し形成してもよい。
【０１０１】
［ＳＴＥＰ２］
次に、基板用ウエハー２０２ＷＦの溝部２１２ａの溝底面２１２ａｂの全面には、半導体レーザー２０１に電力を伝えるための導電膜２０８と、基板用ウエハー２０２ＷＦの下面２０２ｂの全面には接合膜２０２ｅとを成膜する。導電膜２０８及び接合膜２０２ｅは、例えば、基板２０２側からチタン−白金−金（Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ）の順に積層させた薄膜であり、スパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。次に、導電膜２０８上にフォトリソグラフィーによりレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、導電膜２０８上の半導体レーザー２０１が固定される所定箇所に金錫半田（Ａｕ−Ｓｎ）等の導電性接合膜２０６ａを成膜する（図１１（ｂ））。導電性接合膜２０６ａは、スパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。
【０１０２】
［ＳＴＥＰ３］
図１２は、本発明の反射部材付基板の製造方法を説明するための図であり、（ｃ）は基板用ウエハー上に反射部材２０３を形成するための樹脂系材料を塗布した図であり、（ｄ）は基板用ウエハー上に研削加工により反射部材を形成した図である。
【０１０３】
基板用ウエハー２０２ＷＦ上に反射部材２０３を形成する。
反射部材２０３は、基板用ウエハー２０２ＷＦにスクリーン印刷を用いて反射部材２０３を構成するフィラーを含有した樹脂系材料（以下、樹脂と呼ぶ。）を塗布し、その樹脂を熱硬化して、前成形体２０３Ｐを形成する（図１２（ｃ））。前成形体２０３Ｐを研削加工して反射部材２０３を形成する。なお、反射部材２０３の成形と同時に、基坂用ウエハー２０２ＷＦの切欠底面２１２ａｂにＶ字型溝部２１２ｃを形成する（図１２（ｄ））。
【０１０４】
以下に反射部材２０３及びＶ字型溝部２１２ｃの形成方法を具体的に説明する。
基板用ウエハー２０２ＷＦ上にスクリーン印刷用のスクリーンマスクを置き、スクリーンマスクの上に反射部材２０３を構成する樹脂をのせる。次に、スキージでスクリーンマスク上の樹脂を延ばし、基坂用ウエハー２０２ＷＦ上に所定形状パターンの樹脂を転写する。その後、基坂用ウエハー２０２ＷＦ上の樹脂を熱硬化することで、Ｙ軸面の断面形状が半円でＹ軸方向に平行な略矩形状である、反射部材２０３のもとである前成形体２０３Ｐを基板用ウエハー２０２ＷＦ上に形成する（図１２（ｃ））。
【０１０５】
反射部材２０３のもとである前成形体２０３Ｐは、基坂用ウエハー２０２ＷＦの凸起部２０９を形成する第１段差部２２０ａと第２段差部２２０ｃの少なくとも一部を覆い、基坂用ウエハー２０２ＷＦに固定される。
つづいて、前成形体２０３Ｐを、研削加工機を用いて反射部材２０３の形状に削りだす。こうして、反射部材２０３が形成される。また、反射部材２０３の反射面２０３Ｓを加工する際、同時に基坂用ウエハー２０２ＷＦの切欠底面２１２ａｂにＶ字型溝部２１２ｃを形成する。Ｖ字型溝部２１２ｃの側壁面２２０Ｗｄは、基板２０２のＸ軸面に平行な面となるように形成する（図１２（ｄ））。また反射面２０３ＳとＶ字型溝部２１２ｃを研削加工することで、基板用ウエハー２０２ＷＦの切欠底面２１２ａｂとＶ字型溝部２１２ｃの側壁面２２０Ｗｄとが半導体レーザー２１０を搭置する際の位置決め基準面となる。
【０１０６】
［ＳＴＥＰ４］
図１３は、本発明の反射部材付基板の製造方法を説明するための図であり、（ｅ）は基板用ウエハーを個片化する工程を示す図であり、（ｆ）は半導体レーザーを搭載する工程を示す図である。
基板用ウエハー２０２ＷＦ上の複数のチップ形成領域２０２ｃｈを区切るダイシングライン２０２ＤＬにそって（図１３（ｅ））、基板用ウエハー２０２ＷＦを、ダイシグブレード（不図示）を用いてダイシングし個片化することで反射部材２０３付き基板２０２を形成する。
【０１０７】
［ＳＴＥＰ５］
個片化した反射部材２０３付き基板２０２の上に半導体レーザー２０１を搭載する。
半導体レーザー２０１は、レーザー出射面２０１Ｃが反射部材２０３と対向する位置で、反射部材２０３付き基板２０２上の導電性接合膜２０６ａ上に載置し、リフローすることで基板２０２の上面２０２ａ上に固定する（図１３（ｆ））。
【０１０８】
ここで、半導体レーザー２０１は、導電性接合膜２０６ａが成膜された基板２０２の切欠底面２１２ａｂと、Ｖ字型溝部２１２ｃの側壁面２２０Ｗｄとを位置決め基準面として搭載する。
半導体レーザー２０１を搭置する位置決め基準面と、Ｖ字型溝部２１２ｃの側壁面２２０Ｗｄからなる位置決め基準面とを共通化することで、共通化しない場合に比べ、半導体レーザー２０１に対する反射部材２０３の位置を高精度に保つことができる。そのためレーザー光２１１の反射光における光軸２１１Ａの軸ズレ等を抑える効果が期待でき、高品質な半導体レーザーを製造することができる。
【０１０９】
さらに、本実施形態の製造方法は、反射部材を基板上で成形によって形成することで、バー状の反射部材を基板上に固定する従来の製造方法と違い、本発明にあるような段差部をもつ基板にも反射部材を容易に形成することができる上、ウエハー基板上の反射部材を一括で形成することができることから量産性にも優れている。
なお、本実施形態では、ＳＴＥＰ４、ＳＴＥＰ５の工程順で進められているが、この順序に限るものではなく、例えば、ＳＴＥＰ４とＳＴＥＰ５とが入れ替えられた工程順にしてもよい。
【０１１０】
［ＳＴＥＰ６］
以上で、半導体レーザーチップ２１０が完成する。
【０１１１】
本発明における実施形態の製造方法では、反射部材の反射面の表面粗さは、反射率に影響するため、平坦な鏡面であることが好ましい。例えば、金型成形を用いた射出成形、あるいは研削等で反射面を形成する際は、その反射面は鏡面を確保する。反射面の表面は表面粗さＲａを４０ｎｍ以下、より好ましくは表面粗さＲａを１０ｎｍ以下である。
【０１１２】
また、本発明における実施形態の製造方法では、凸起部１０９乃至は２０９を備えることで、基板１０２乃至は２０２と、反射部材１０３乃至は２０３との固定面積が増し、固定部境界面で剥がれが発生し難しくなるため、製造工程等での研削あるいはダイシング等で好適な機能をはたす。
【０１１３】
以上、本発明の基板及び基板の製造方法を実施形態に基づき説明したが、本発明の基板及び基板の製造方法は本実施形態に限定されるものではなく、その各構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成が付加されていてもよい
【符号の説明】
【０１１４】
１００      半導体レーザーパッケージ
１０１      半導体レーザー
１０１ａ    上面
１０１ｂ    下面
１０１ｎ    電極膜
１０１ｐ    電極膜
１０１Ｃ    レーザー出射面
１０１Ｅ    レーザー出射口
１０２      基板
１０２ａ    上面
１０２ｂ    下面
１０２ｅ    接合膜
１０２ｃｈ  チップ形成領域
１０２ＤＬ  ダイシングライン
１０２ＷＦ  基板用ウエハー
１０３      反射部材
１０３Ｓ    反射面
１０４      容器
１０４ａ    凹部
１０４ｂ    底部
１０４ｂｂ    底面
１０４ｂＡ  搭載領域
１０４ｃ    壁部
１０４ｅ    接合膜
１０４ｆ    端面
１０４ｇ    接合膜
１０５      透明蓋体
１０６ａ    導電性接合膜
１０８      導電膜
１０９      凸起部
１０９ｓｔ  階段状凸起部
１１０      半導体レーザーチップ
１１１      レーザー光
１１１Ａ    光軸
１１２ａ    溝部
１１２ａｂ  溝底面
１１２ｂ    Ｌ字型切欠部（溝部）
１１２ｂｂ  切欠底面
１１２ｓ    割溝部
１１２ｓｂ  溝底面
１２０ａ    第１段差部
１２０ｂ    第２段差部
１２０ｃ    第３段差部
１２０Ｗｓ  側壁面
１２０Ｗｔ  側壁面
１２０Ｗａ  側壁面
１２０Ｗｂ  側壁面
１２０Ｗｃ  側壁面
１５０      金型
１５０ａ    凹部
２０１      半導体レーザー
２０１Ｃ    レーザー出射面
２０１Ｅ    レーザー出射口
２０２      基板
２０２ａ    上面
２０２ｃｈ  チップ形成領域
２０２ｅ    接合膜
２０２ＤＬ  ダイシングライン
２０２ＷＦ  基板用ウエハー
２０３      反射部材
２０３Ｐ    前成形体
２０３Ｓ    反射面
２０６ａ    導電性接合膜
２０８      導電膜
２０９      凸起部
２１０      半導体レーザーチップ
２１１      レーザー光
２１１Ａ    光軸
２１２ａ    Ｌ字型切欠部（溝部）
２１２ａｂ  切欠底面
２１２ｂ    Ｌ字型切欠部（溝部）
２１２ｂｂ  切欠底面
２１２ｃ    Ｖ字型溝部
２２０ａ    第１段差部
２２０ｃ    第２段差部
２２０Ｗａ  側壁面
２２０Ｗｃ  側壁面
２２０Ｗｄ  側壁面
２２０Ｗｅ  側壁面
９００      半導体レーザーパッケージ
９０１      半導体レーザー
９０１Ｅ    レーザー出射口
９０２      基板
９０２ｃｈ  チップ形成領域
９０２ＷＦ  基板用ウエハー
９０２ＤＬ  ダイシングライン
９０３      反射部材
９０３Ｓ    反射面
９０４      容器
９０５      透明蓋体
９０６ａ    接合膜
９０６ｂ    接合膜
９１０      半導体レーザーチップ
９１１      レーザー光
９１５ａ    ワイヤー
９１５ｂ    ワイヤー
【図１】
2018117088.tif 000003
【図２】
2018117088.tif 000004
【図３】
2018117088.tif 000005
【図４】
2018117088.tif 000006
【図５】
2018117088.tif 000007
【図６】
2018117088.tif 000008
【図７】
2018117088.tif 000009
【図８】
2018117088.tif 000010
【図９】
2018117088.tif 000011
【図１０】
2018117088.tif 000012
【図１１】
2018117088.tif 000013
【図１２】
2018117088.tif 000014
【図１３】
2018117088.tif 000015
【図１４】
2018117088.tif 000016
【図１５】
2018117088.tif 000017