(57)【要約】【課題】各面発光素子の配線における電気的な特性を等しくすることができる面発光素子アレイ及び面発光装置を提供する。【解決手段】ＧａＡｓ基板１０１上には、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄが一直線上に所定間隔に設けられており、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄには、同一方向に配線パターン１３Ａ〜１３Ｄが引き出されており、配線パターン１３Ａ〜１３Ｄには電極パッド１２Ａ〜１２Ｄが接続されている。これにより、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄと電極パッド１２Ａ〜１２Ｄまでのそれぞれの長さが同じになり、外部電極のピッチが面発光素子１１Ａ〜１１Ｄのピッチより大きい場合でも、電極パッド１２Ａ〜１２Ｄと外部電極との距離をほぼ等しい長さのワイヤで接続できるようになり、良好な高周波特性を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に所定の間隔を有して一直線上に配設された複数の面発光素子と、
前記複数の面発光素子の各電極に接続されるように前記一直線上の前記複数の面発光素子のそれぞれの一方の側に配設された複数の電極パッドとを備えたことを特徴とする面発光素子アレイ。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に所定の間隔を有して一直線上に配設された複数の面発光素子と、
前記複数の面発光素子の各電極に接続されるように前記一直線の両側に交互に配設された複数の電極パッドとを備えたことを特徴とする面発光素子アレイ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の面発光素子アレイと、
前記一直線の両側であって前記複数の電極パッドに対して等距離の位置に配設された複数の外部接続用電極と、
前記複数の電極パッドを前記複数の外部接続用電極に接続する複数のワイヤとを備えたことを特徴とする面発光装置。
【請求項４】
前記複数の外部接続用電極は、前記複数の面発光素子のピッチの２倍のピッチで前記一直線の両側に前記一直線に平行に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光素子アレイ及び面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光インターコネクションや光伝送の光源には、従来、端面発光レーザが用いられてきたが、近年、低コスト、低消費電力、２次元化及び大規模化が可能、高速駆動が可能等の特徴を有する面発光レーザに代替される傾向にある。また、複数の面発光レーザを搭載したレーザアレイは、例えば、デジタルプリンタ等の書込用光源に用いられている。
【０００３】
レーザアレイとして、例えば、面発光素子アレイ及びステム電極を共通のステム上に並行するように搭載し、面発光素子アレイ上の各面発光素子と各ステム電極とをワイヤで接続する半導体レーザアレイ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１７３２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、各面発光素子の配線における電気的な特性を等しくすることができる面発光素子アレイ及び面発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の面発光素子アレイ及び面発光装置を提供する。
【０００６】
［１］基板と、前記基板上に所定の間隔を有して一直線上に配設された複数の面発光素子と、前記複数の面発光素子の各電極に接続されるように前記一直線上の前記複数の面発光素子のそれぞれの一方の側に配設された複数の電極パッドとを備えたことを特徴とする面発光素子アレイ。
【０００７】
［２］基板と、前記基板上に所定の間隔を有して一直線上に配設された複数の面発光素子と、前記複数の面発光素子の各電極に接続されるように前記一直線の両側に交互に配設された複数の電極パッドとを備えたことを特徴とする面発光素子アレイ。
【０００８】
［３］前記［１］または［２］に記載の面発光素子アレイと、前記一直線の両側であって前記複数の電極パッドに対して等距離の位置に配設された複数の外部接続用電極と、前記複数の電極パッドを前記複数の外部接続用電極に接続する複数のワイヤとを備えたことを特徴とする面発光装置。
【０００９】
［４］前記複数の外部接続用電極は、前記複数の面発光素子のピッチの２倍のピッチで前記一直線の両側に前記一直線に平行に設けられていることを特徴とする前記［３］に記載の面発光装置。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る面発光素子アレイによれば、各面発光素子の配線における電気的な特性を等しくすることができるとともに、基板の幅を小さくすることができる。
【００１１】
請求項２に係る面発光素子アレイによれば、各面発光素子の配線における電気的な特性を等しくすることができるとともに、面発光素子のピッチを小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に係る面発光装置によれば、各面発光素子から各外部接続用電極までの配線における電気的な特性を等しくすることができる。
【００１３】
請求項４に係る面発光装置によれば、面発光素子のピッチを小さくすることができる一方、ワイヤによる接続が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る面発光素子アレイを示す平面図である。この面発光素子アレイ１は、矩形状のＧａＡｓ基板１０１と、ＧａＡｓ基板１０１上に所定の間隔（例えば、２５０μｍ間隔）を有して一直線上に配設された複数の面発光素子１１Ａ〜１１Ｄと、各面発光素子１１Ａ〜１１Ｄのｐ側電極１０８に接続されるように上記一直線上の各面発光素子１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれの一方の側に配設された複数の角型の電極パッド１２Ａ〜１２Ｄとを備えて構成されている。
【００１５】
ｐ側電極１０８は、発光部となる出射開口１１１を有しており、ｐ側電極１０８には、電極パッド１２Ａ〜１２Ｄが帯状の配線パターン１３Ａ〜１３Ｄを介して接続されている。
【００１６】
面発光素子１１Ａ〜１１Ｄは、ここでは、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いているが、発光ダイオードでもよい。
【００１７】
電極パッド１２Ａ〜１２Ｄは、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄと等しいピッチで設けられている。
【００１８】
なお、図１においては、面発光素子アレイ１が面発光素子１１Ａ〜１１Ｄの４つからなるものとしたが、任意の素子数にすることができる。
【００１９】
（面発光素子の構成）
図２は、図１の面発光素子のＡ−Ａ線の断面図である。図２においては、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄのうちの面発光素子１１Ａ，１１Ｂについて図示し、他の図示を省略している。
【００２０】
面発光素子１１Ａ，１１Ｂは、例えば、２５０μｍ×１ｍｍのサイズのＧａＡｓ基板１０１上に積層された複数の半導体層を所定の深さまで異方性エッチングを施すことにより分離され、その分離溝に絶縁部１１０が設けられている。面発光素子１１Ａ，１１Ｂは、例えば、円筒状を有し、その外形は同一サイズである。
【００２１】
面発光素子１１Ａ，１１Ｂは、ｎ型のＧａＡｓ基板１０１上に、０．２μｍ程度のアンドープＧａＡｓバッファ層１０２と、膜厚３μｍ、キャリア濃度１×１０１９ｃｍ−３のｎ型ＧａＡｓ層１０３と、このｎ型ＧａＡｓ層１０３上に形成され、各膜厚が媒質内波長の１／４のＡｌＡｓとＧａＡｓとを交互に積層した総膜厚が数μｍのｎ型多層反射膜１０４と、Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓから構成された量子井戸３層を厚さ１０ｎｍのＧａＡｓにより挟んだ構造で媒質内波長の膜厚を有するアンドープ活性領域１０５と、各膜厚が媒質内波長の１／４のＡｌＡｓとＧａＡｓとを交互に積層した総膜厚が数μｍのｐ型多層反射膜１０６と、１×１０１９ｃｍ−３のキャリア濃度で膜厚が０．１μｍのｐ型ＧａＡｓ層１０７とを積層して構成され、ｐ型ＧａＡｓ層１０７上にＴｉ／Ａｕの積層膜からなるｐ側電極１０８が形成され、ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１０９が形成されている。
【００２２】
（面発光素子アレイの動作）
面発光素子アレイ１は、電極パッド１２Ａ〜１２Ｄとｎ側電極１０９との間に順方向に電流を供給することにより、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄの出射開口１１１からレーザ光がＧａＡｓ基板１０１と垂直な方向に所定の放射角で出射する。
【００２３】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る面発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線の断面図である。
【００２４】
この面発光装置２は、図１に示した第１の実施の形態に係る面発光素子アレイ１と、面発光素子アレイ１を搭載している金属ステム２１と、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄ〜１１Ｄが配列された一直線の両側であって各電極パッド１２Ａ〜１２Ｄに対して等距離の位置に配設された複数の金属ピンによるステム電極２２Ａ〜２２Ｅと、各電極パッド１２Ａ〜１２Ｄを各ステム電極２２Ａ〜２２Ｅの上面に接続する金線等による複数のワイヤ２３Ａ〜２３Ｅと、金属ステム２１の発光側に被せられる蓋３２とを備えて構成されている。
【００２５】
面発光素子アレイ１は、導電性ペースト等を用いて金属ステム２１の表面にｎ側電極１０９が接合されている。なお、面発光素子アレイ１の電極パッド１２Ａ〜１２Ｄのサイズは、例えば、６０〜１００μｍ角である。
【００２６】
ステム電極２２Ａ〜２２Ｅは、ガラス等の絶縁体２４を介して金属ステム２１に保持されている。また、ステム電極２２Ａ〜２２Ｅは、面発光素子１１Ａ〜１１Ｄのピッチ（例えば、２５０μｍ）の２倍のピッチ（例えば、５００μｍ）で配設されている。
【００２７】
ステム電極２２Ａ〜２２Ｄは、電極パッド１２Ａ〜１２Ｄの列の両側に、布線後のワイヤ２３Ａ〜２３Ｄが略平行となるように、即ち、電極パッド１２Ａ〜１２Ｄと同一ピッチにより配置されている。これにより、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｄの長さが均等に、かつ短くなり、良好な高周波特性を得ることができる。
【００２８】
ステム電極２２Ａ〜２２Ｄは、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｄにより面発光素子アレイ１の電極パッド１２Ａ〜１２Ｄに接続され、ステム電極２２Ｅは、ワイヤ２３Ｅによって金属ステム２１の表面に接続されている。従って、面発光素子アレイ１のｎ側電極１０９は、ステム電極２２Ｅに接続されている。
【００２９】
蓋３２は、透明板ガラス等から形成されており、面発光素子アレイ１を実装し、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｄを接続後、金属ステム２１の上縁に融着あるいは、接着剤等により接着固定される。
【００３０】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る面発光素子アレイを示す平面図である。この面発光素子アレイ３は、第１の実施の形態において、配線パターン１３Ａ〜１３Ｄを面発光素子１１Ａ〜１１Ｄの配列（一直線上）に対して所定の角度（例えば、４５°）の配線パターンにし、その端部に接続された電極パッド１２Ａ〜１２Ｄを円形の電極パッド１４Ａ〜１４Ｄにすると共に、ＧａＡｓ基板１０１の長さを短くしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３１】
電極パッド１４Ａ〜１４Ｄは、例えば、５００×３００μｍサイズのＧａＡｓ基板１０１上に配置され、更に、電極パッド１４Ａ〜１４Ｄの各中心と面発光素子１１Ａ〜１１Ｄの各中心との間のそれぞれの距離は、均一になるようにしている。
【００３２】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る面発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線の断面図である。
【００３３】
この面発光装置２は、図４に示した第３の実施の形態に係る面発光素子アレイ３と、面発光素子アレイ３を搭載しているセラミックパッケージ３１と、セラミックパッケージ３１の発光面に被せられる蓋３２とを備えて構成されている。
【００３４】
セラミックパッケージ３１は凹部３１ａを有し、その底面には、面発光素子アレイ３を実装するための共通電極３１ｂが設けられている。この共通電極３１ｂの幅方向の両側には、電極パッド１４Ａ〜１４Ｄに対向させて外部電極３３Ａ〜３３Ｄが設けられている。
【００３５】
外部電極３３Ａ〜３３Ｄは、電極パッド１４Ａ〜１４Ｄとの間の各距離が等しくなるように設けられている。この外部電極３３Ａ〜３３Ｄと電極パッド１４Ａ〜１４Ｄとは、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｄにより接続されている。
【００３６】
また、セラミックパッケージ３１の下面には、スルーホール３４，３５を介して外部電極３３Ａ〜３３Ｄ及び共通電極３１ｂに接続される実装用電極３６，３７が設けられている。
【００３７】
蓋３２は、透明板ガラス等から形成されており、面発光素子アレイ３を実装し、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｄを接続後、セラミックパッケージ３１の上縁に接着剤等により接着固定される。
【実施例１】
【００３８】
図６は、実施例を示す平面図である。本実施例は、図３の第２の実施の形態に示した面発光素子装置２に相当するものである。ここでは、図１の第１の実施の形態に示した面発光素子アレイ１の電極パッド１２Ａ〜１２Ｄを丸形にした構成の面発光素子アレイ１Ａ〜１Ｃを基板４１上に全長３．０６ｍｍの長さに連結し、基板４１の両側に帯状で幅が０．２５ｍｍの外部電極３３Ａ〜３３Ｍを配設して構成されている。面発光素子は、０．２５ｍｍのピッチで配設されている。
【００３９】
外部電極３３Ａ〜３３Ｆ，３３Ｇ〜３３Ｍの各列のピッチは、同一であり、ここでは０．５０ｍｍに設定している。また、外部電極３３Ａ〜３３Ｍは、その中心線が対向する面発光素子の中心に合致するように配設され、かつ、面発光素子側の各端面と面発光素子アレイ１Ａ〜１Ｃの各面発光素子との距離は０．３７ｍｍになるように位置決めされている。
【００４０】
このような構成により、外部電極３３Ａ〜３３Ｆと面発光素子アレイ１Ａ〜１Ｃの各面発光素子とを接続するワイヤは、ほぼ同一長さになる。従って、どの面発光素子においても高周波特性は等しくなる。
【００４１】
［比較例］
図７は、比較例の面発光装置を示す平面図である。この面発光装置１０は、幅０．２５ｍｍの外部電極３３Ａ〜３３Ｍを、基板４１の片側に０．５０ｍｍのピッチで配設したものであり、電極パッド１４Ｌと外部電極３３Ｍとの間の距離は１．６０ｍｍになっている。更に、外部電極３３Ａ〜３３Ｍは、面発光素子側の各端面と各電極パッド１４Ａ〜１４Ｌとの距離が０．５０ｍｍになるように位置決めされている。
【００４２】
図７より明らかなように、比較例は、外部電極３３Ａ〜３３Ｍを片側に一列に設けたため、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｍは、面発光素子１１Ａ〜１１Ｌの中心から離れたものほど長くなる。このため、ワイヤ２３Ａ〜２３Ｍの内、中心のワイヤ２３Ｇから遠くなるほどワイヤ２３Ｇに比べて寄生インダクタンスが増加し、高周波特性が悪化する。
【００４３】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る面発光素子アレイを示す平面図である。
【図２】図１の面発光素子のＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る面発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る面発光素子アレイを示す平面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る面発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線の断面図である。
【図６】本発明の実施例の面発光装置を示す平面図である。
【図７】比較例の面発光装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，３  面発光素子アレイ
２，１０  面発光装置
１１Ａ〜１１Ｌ  面発光素子
１２，１２Ａ〜１２Ｄ  電極パッド
１３，１３Ａ〜１３Ｄ  配線パターン
１４Ａ〜１４Ｌ  電極パッド
２１  金属ステム
２２Ａ〜２２Ｅ  ステム電極
２３，２３Ａ〜２３Ｍ  ワイヤ
２４  絶縁体
３１  セラミックパッケージ
３１ａ  凹部
３１ｂ  共通電極
３２  蓋
３３Ａ〜３３Ｍ  外部電極
３４，３５  スルーホール
３６，３７  実装用電極
４１  基板
１０１  ＧａＡｓ基板
１０２  ＧａＡｓバッファ層
１０３  ｎ型ＧａＡｓ層
１０４  ｎ型多層反射膜
１０５  アンドープ活性領域
１０６  ｐ型多層反射膜
１０７  ｐ型ＧａＡｓ層
１０８  ｐ側電極
１０９  ｎ側電極
１１０  絶縁部
１１１  出射開口
【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５】
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【図６】
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【図７】
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