(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ状に整列している半導体発光装置において、各発光部は、端面発光型ＬＥＤ素子として構成され、基板表面から所定の深さに設けられ、また、基板の裏面側にはヒートシンクが設けられており、ｎ個の発光部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ1，Ｌ2，…，Ｌn-1のうち一番短い距離をＬkとしたときに、基板上に整列している各発光部と前記基板の裏面との間の距離ＬCが、ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たし、前記基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であることを特徴とする半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体アレイレーザ装置，半導体アレイＬＥＤ装置等の半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体アレイ発光装置，特に半導体アレイレーザ装置は、レーザプリンタのマルチビーム書き込み系や大出力レーザ光源，光情報処理用光源等への利用などから実用化が進められている。
【０００３】
しかしながら、半導体アレイ発光装置では、複数の発光部が隣接して配列されているため、素子駆動時の発熱で半導体アレイ発光装置内に不均一な温度分布ができ、そのため、半導体アレイ発光装置の各発光部の光出力にバラツキが生じ、また、光出力が低下したり、各発光部の発光波長にバラツキが生じたりするという問題がある。
【０００４】
図１９は従来の一般的な半導体アレイ発光装置の構成例を示す図であり、図１９の半導体アレイ発光装置は、基板１０１上に５つの発光部Ｅ1乃至Ｅ5がアレイ状に整列しており、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5がビット(ドット)１乃至５として機能するようになっている。図１９の半導体アレイ発光装置の全ドット１〜５(発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を同時に点灯駆動すると、発光部Ｅ1乃至Ｅ5付近の基板１０１の温度分布は図２０(ａ)に示すようになる。このように、一般に、半導体アレイ発光装置では、素子の中央付近(発光部Ｅ3付近)の温度が素子周辺部よりも高くなる傾向が大きい。このため、このような半導体アレイ発光装置では、駆動時の光出力は図２０(ｂ)に示すように、素子中央に近い素子の光出力(発光部Ｅ3の光出力)が素子周辺付近の素子の光出力よりも低くなってしまう。また、発光スペクトルは、素子中央付近の素子(発光部Ｅ3)が素子周辺の素子(例えば発光部Ｅ1，Ｅ5など)よりも波長が長い方にシフトしてしまう。
【０００５】
このようなアレイ状発光素子の問題を解決するために、従来、以下のようなものが提案されている。
【０００６】
図２１は特開平２−５６９８６号に示されている半導体発光装置の構成例を示す図である。図２１の半導体発光装置は、活性層としての半導体層１０２を内部に有する多数の半導体発光素子Ｄ1，Ｄ2，…が共通の基板１０３上に並置されている。各発光素子は、半導体発光素子形成チップ体１０４に基板体１０３側とは反対側から、活性層としての半導体層１０２よりも深い位置まで穿設されている素子分離溝１０５によって電気・光学的に分離されている。
【０００７】
ところで、この発光装置では、素子分離溝１０５を熱伝導性材１１０で充填し、かつ活性層としての半導体層１０２からヒートシンク用体１０６の主面(基板裏面)１０７までの距離を６０μｍ以下としている。このように、分離溝１０５を熱伝導率の良い物質で埋めることにより、放熱性を改良することができ、また、活性層から基板裏面までの距離を６０μｍ以下とすることにより、基板裏面への放熱を良好に行なうことが可能となる。
【０００８】
また、図２２は特開平４−１８８６８８号に示されている半導体レーザ装置の構成図である。図２２の半導体レ−ザ装置では、基板２０６上にレーザダイオード２０１〜２０４がアレイ状に形成されており、その両端には発光に関与しない放熱用素子２０５，２０６が形成されている。なお、この放熱用素子２０５，２０６は、レーザダイオード２０１〜２０４と同様の構造を有している。この半導体レーザ装置では、発光に関与しないダミーの素子を余分に設けることによって、その部分から放熱させ、温度上昇を抑えることを意図している。
【０００９】
また、図２３は特開平４−１９２４８３号に示されている半導体アレイレーザ装置の構成図である。図２３において、３０１はｐ型電極、３０２はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、３０３はｐ型ＡｌＧａ1-yＡｓクラッド層、３０４はｎ型ＡｌｚＧａ1-zＡｓ活性層、３０５はｎ型ＡｌｙＧａ1-yＡｓ下クラッド層、３０６はｎ型ＧａＡｓ基板、３０７はｎ型基板、３０８はハンダ、３０９はヒートシンク、３１３はＺｎ拡散領域である。
【００１０】
ここで、この半導体アレイレーザ装置では、アレイレーザの基板３０６の面を凹状にし、基板３０６面と対向するヒートシンク３０９の形状を凸状にしている。これにより、レーザチップの中央部分からの放熱を良好なものとし、アレイ素子の中央と周辺の温度差を抑制し、温度分布のために生じる発光波長のバラツキの発生を抑えることを意図している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１の例のように分離溝を熱伝導材で充填して放熱性を改良する仕方は、発光部の分離に分離溝を用いない構造の発光装置、例えば埋め込み型のアレイ素子等に対しては、用いることができない。また、空間分離型のアレイ素子の場合でも、埋め込む熱伝導性材料の熱膨張率と発光アレイ素子材料の熱膨張率の差から、素子の作成プロセス中の温度履歴や、素子駆動中の温度上昇により素子へ外力が加わり、素子の歪みの発生や、最悪の場合素子の破壊が生じるという恐れがある。また、図２１の例では、活性層から基板裏面までの距離を６０μｍ以下としているが、これは分離部での基板の厚さが６０μｍ以下ということであり、化合物半導体素子の場合には、その程度の厚さのものにすると、劈開または分離が非常に起こりやすくなる。特に、この例ではアレイ素子の長さや幅に関わらずに厚さを一律に６０μｍ以下と規定しているが、実際、素子の長さに対する厚さの比が１０以上になると、素子分離工程での歩留まりが著しく低下することが経験的にも知られており、発光部の個数の多いアレイ素子や、発光部の間隔の広いアレイ素子では素子長が長くなることから、この例のように厚さ６０μｍ以下のアレイ素子を安定した歩留まりで作成することは困難である。
【００１２】
また、図２２の例では、ダミーの素子を設けることで素子の発熱を抑制することを意図しているが、実際この手法で素子の発熱を効果的に抑制するためには、素子の厚さ，長さ，発光素子間隔，発光素子数等によっては相当の数のダミーの素子をアレイ上に形成しなくてはならない。このため、実際にアレイ素子を装置に組み込む場合には、アレイ素子上の発光部の数，発光部の間隔等の制限が生じ、効果的に放熱を促進する程のダミーの素子をアレイ素子上に設けるのは困難であるという問題がある。
【００１３】
また、図２３の例では、アレイレーザの基板３０６の面を凹状にし、基板３０６面と対向するヒートシンク３０９の形状を凸状にすることで、レーザチップの中央部分からの放熱を良好なものとし、アレイ素子の中央と周辺の温度差を抑制し、温度分布のために生じる発光波長のバラツキの発生を抑えることを意図しているが、アレイレーザ素子の基板面を凹状に形成することは素子作成プロセス上、非常に困難であり、また、それが素子分離される前のウェハー状態での加工はほとんど不可能であり、素子の量産には適しないという問題がある。
【００１４】
本発明は、素子構成や作製工程等を複雑化させずに、また、歪等を生じさせずに、発光駆動時のアレイ状の各発光部の発光出力のバラツキや発光波長のバラツキを抑制することの可能な半導体発光装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ状に整列している半導体発光装置において、各発光部は、端面発光型ＬＥＤ素子として構成され、基板表面から所定の深さに設けられ、また、基板の裏面側にはヒートシンクが設けられており、ｎ個の発光部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ1，Ｌ2，…，Ｌn-1のうち一番短い距離をＬkとしたときに、基板上に整列している各発光部と前記基板の裏面との間の距離ＬCが、ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たし、前記基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であることを特徴としている。これにより、駆動時の発光部の発熱のほとんどが基板の裏面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響を抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明では、基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であることを特徴としている。これにより、特に面発光型のアレイ素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、さらにより有効に、基板の裏面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響をより一層抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキをより一層抑えることができる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明では、基板の短手縁部から該短手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であることを特徴としている。これにより、アレイ状に整列された複数の発光部の端の発光部の温度上昇を抑制し、アレイ状の端の発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００１８】
また、請求項４記載の発明では、複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ状に整列している半導体発光装置において、ｎ個の発光部の隣接する発光部間は、基板材質だけのものとなっており、ｎ個の発光部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ1，Ｌ2，…，Ｌn-1のうち一番短い距離をＬkとしたときに、基板上に整列している各発光部と各発光部が整列している面とは反対側の基板面との間の距離ＬCが、ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たし、前記基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であることを特徴としている。これにより、特に面発光型のアレイ素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、さらにより有効に、基板の裏面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響をより一層抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキをより一層抑えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１，図２は本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図である。なお、図１は断面図、図２は平面図である。図１および図２を参照すると、この半導体発光装置は、複数個(ｎ個)の発光部Ｅ1乃至Ｅnが基板１上にアレイ状に整列している。
【００２０】
ここで、各発光部Ｅ1乃至Ｅnは、面発光型の素子であっても良いし、あるいは、端面発光型の素子であっても良い。各発光部Ｅ1乃至Ｅnが面発光型の素子である場合には、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからは、矢印ｚの方向(図２では紙面に垂直方向)に光が出射し、また、各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型の素子である場合には、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからは、矢印ｙの方向(図１では紙面に垂直方向)に光が出射するようになっている。
【００２１】
ところで、図１，図２の半導体発光装置では、基板１上に整列している発光部Ｅ1乃至Ｅnとその発光部が整列している面(基板表面)２とは反対側の基板面(基板裏面)３との間の距離ＬCが、ｎ個の発光部Ｅ1乃至Ｅnの隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ1，Ｌ2，…，Ｌn-1のうち一番短い距離をＬkとしたときに、次式の条件を満たしている。
【００２２】
【数１】
ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０゜)
【００２３】
図３は図１，図２の半導体発光装置において、駆動時に各発光部Ｅ1乃至Ｅnから発生する熱の放熱の様子を示す図である。なお、図３においては、図１，図２の半導体発光装置をヒートシンク２０に実装し、半導体発光装置の基板面３をヒートシンク２０に当てている。図３を参照すると、各発光部Ｅ1乃至Ｅnを駆動するときに各発光部Ｅ1乃至Ｅnから発生する熱は、基板１内を熱伝導によって基板１の裏面３へと向かい、ヒートシンク２０へ放熱される。このとき、各発光部Ｅ1乃至Ｅnとヒートシンク２０との温度差は、一般に、１０℃以上である。この場合、熱が伝わるパターンＰ1乃至Ｐnは、発光部Ｅ1乃至Ｅnとヒートシンク２０との温度差が１０℃以上であるときには、図に示すように、主として、各発光部Ｅ1乃至Ｅnから３０゜の角度拡がりの中に入っていると考えられる。
【００２４】
このことから、数１の条件を満たせば、１つの発光部からの発熱は、隣接する発光部からの発熱とほとんど干渉することなく、基板１の裏面３に放熱されると考えられる。換言すれば、数１の条件を満たす半導体発光装置では、駆動時の発光部の発熱のほとんどが基板１の裏面３へと流れ、基板面３を通して放熱されるようになり、１つの発光部で発生する熱が、この発光部に隣接する発光部に与える影響を抑制することが可能となる。換言すれば、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからの放熱の挙動は、各々独立した個別素子からの放熱の挙動と極めて似たものとなり(各々独立した個別素子からの放熱の挙動と実質的に等価となり)、アレイ化することによって従来問題となっている素子内の不均一な温度分布の発生を抑え、各発光部Ｅ1乃至Ｅnを駆動時の各発光部Ｅ1乃至Ｅnの光出力(光量)のバラツキや発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００２５】
図１，図２の半導体発光装置では、さらに、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部までの距離ＬDが少なくともＬk／２(Ｌk／２以上)となっている。これにより、特に面発光型のアレイ素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、さらにより有効に基板１の裏面３へと流れ、基板１の裏面３を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響をより一層抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキをより一層抑えることができる。
【００２６】
また、図１，図２の半導体発光装置では、さらに、基板１の短手縁部４ｂから該短手縁部４ｂに最も近い発光部までの距離ＬFが少なくともＬk／２(ＬF≧Ｌk／２)となっている。すなわち、半導体発光装置の両端の発光部Ｅ1，Ｅnに関して両端の発光部Ｅ1，Ｅnと基板１の短手縁部４ｂとの間の距離ＬFが少なくともＬk／２(ＬF≧Ｌk／２)となっている。これにより、両端の発光部Ｅ1，Ｅnにも、その他の発光部Ｅ2乃至Ｅn-1と同様の放熱環境をもたせることができ、これによって、基板１内の温度特性をより一層そろえることができて、各発光部Ｅ1乃至Ｅnの光出力のバラツキをより一層有効に抑えることができる。換言すれば、アレイ状に整列された複数の発光部の端の発光部Ｅ1，Ｅnの温度上昇を抑制し、アレイ状の端の発光部Ｅ1，Ｅnの光出力(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００２７】
また、図１，図２の半導体発光装置の各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型の素子である場合には、さらに、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部までの間が基板表面に対し０゜＜θ≦６０゜の角度θの斜面として形成されているのが良い。図４は図１，図２の半導体発光装置において各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型の素子であるとした場合の、図１，図２の半導体発光装置のＡ−Ａ線における断面図，すなわち側断面図である。図４を参照すると、各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型の素子として構成されている場合には、各発光部（端面発光型素子)Ｅ1乃至Ｅnからの光は、基板面とほぼ平行に出射されるようになっている。
【００２８】
従って、従来では、各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型の素子である場合には、端面発光型素子からの光の出射経路を遮ぎらないようにするため、図５，図６に示すように、各発光部Ｅ1乃至Ｅnを、基板１の長手縁部４ａに合わせて、アレイ状に整列させていた。しかしながら、図５，図６のように、各発光部Ｅ1乃至Ｅnを基板１の長手縁部４ａに合わせて整列させるときには、基板１の長手縁部４ａから各発光部Ｅ1乃至Ｅnまでの距離ＬDがＬD≧Ｌk／２の条件を満たさなくなり、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからの発熱による影響を良好に抑制することができなくなってしまう。
【００２９】
これに対し、図２のように、各発光部Ｅ1乃至Ｅnを基板１の長手縁部４ａから所定の距離ＬD(≧Ｌk／２)だけ隔てて(引っ込めて)配置するときには、前述のように各発光部Ｅ1乃至Ｅnからの発熱による影響を良好に抑制することが可能となる。しかしながら、この場合、例えば図７のように、基板１の長手縁部４ａから各発光部Ｅ1乃至Ｅnまでの間が基板１の他の表面２と平行であると、各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型素子であるときには、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからの光の出射経路の一部が基板面によって遮ぎられてしまう。
【００３０】
そこで、各発光部Ｅ1乃至Ｅnが端面発光型の素子である場合には、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからの発熱による影響を良好に抑制し、かつ、各発光部Ｅ1乃至Ｅnからの光の出射経路が遮ぎられないようにするため、図４に示したように、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部までの間を基板１の他の表面２に対し０゜＜θ≦６０゜の角度θの斜面として形成するのが良い。
【００３１】
これにより、端面発光型アレイ素子において、基板１の短手方向(光出射方向)にも発光部の発熱を基板１の裏面３に熱伝導させる良好な放熱経路を提供することができて光出力のバラツキ等を抑えることができるとともに、光の出射経路を遮ぎらないようにすることができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３３】
実施例１
図８は実施例１の半導体発光装置の断面図である。図８を参照すると、実施例１の半導体発光装置の発光部は、５個のＬＥＤ(Ｅ1乃至Ｅ5)からなっている。各発光部Ｅ1乃至Ｅ5は、互いに同一構造，形状のものであって、基板長手方向(ｘ方向)の幅ｗが２０μｍ，厚さｒが１μｍ以下の端面発光型ＬＥＤ素子として構成されており、各発光部は基板表面２から深さｄが３μｍのところに設けられている。また、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5は等間隔に整列され(Ｌk＝Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3＝Ｌ4)、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5のピッチｐｔは２５０μｍである。また、基板１の厚さＬは２００μｍ、基板１の長手縁部４ａの長さｖは１２５０μｍである。
【００３４】
各発光部Ｅ1乃至Ｅ5は基板表面から３μｍのところに設けられ、厚さが１μｍ以下のものとなっているので、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5から基板裏面３までの距離ＬCは約１９７μｍとなる。また、発光部のピッチｐｔが２５０μｍであり、発光部の幅ｗが２０μｍであるので、発光部間の距離Ｌkは２３０μｍとなる。すなわち、ＬC＝１９７ｍｍ、Ｌk／(２×ｔａｎ３０°)＝２３０ｍｍ／(２×１／３1/2)＝１１５×３1/2ｍｍ＝１９９．７ｍｍであり、従って、この半導体発光装置は、数１の条件ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０°)を満たしている。
【００３５】
また、図８の半導体発光装置は、基板１の短手縁部４ｂからこれに最も近い端部の発光部Ｅ1，Ｅ5までの距離ＬFが１１５μｍとなっている。これにより、基板の短手縁部４ｂから該短手縁部４ｂに最も近い発光部までの距離ＬFが少なくともＬk／２(ＬF≧Ｌk／２)であるという条件を満たしている。
【００３６】
図９は図８の半導体発光装置の概略図であり、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5がビット(ドット)１乃至５として機能するようになっている。図１０には、図８，図９の半導体発光装置(デバイス)を、図３に示したように、放熱性の良いヒートシンク２０に実装し、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の点灯駆動を行なった結果が示されている。すなわち、図８，図９に示すように基板１の厚さＬが２００μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布が示されている。
【００３７】
また、図１１，図１２，図１３，図１４には、比較のため、図８の半導体発光装置において、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5については図８と全く同様の構成にし、また、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の配置についても、図８と全く同様のものにし(ｄ＝３μｍ，ｐｔ＝２５０μｍ，ＬD＝１１５μｍ)、基板１の厚さＬを、それぞれ１５０μｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３５０μｍにかえて、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示した。
【００３８】
図１０の結果から、本発明を適用した半導体発光装置では(数１の条件を満たす半導体発光装置では)、駆動時の各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力をほぼ同じにすることができ、光出力のバラツキを有効に抑えることができることがわかる。
【００３９】
また、図１０と図１１とを比べると、図１０，図１１はいずれも、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力のバラツキが小さくなっており、基板１の厚さＬ(≒ＬC)による差はほとんど見られない。これは、基板の厚さ(≒ＬC)が、数１の条件を満たしてさえいれば、これを十分に小さなものにする必要がないことを意味している。すなわち、図１１では、基板１の厚さＬ(≒ＬC)を１５０μｍとしたが、基板１の厚さＬ(≒ＬC)を１５０μｍよりも厚い２００μｍとしても、数１の条件を満たしているので、基板１の厚さＬを非常に薄いものとしなくとも、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力のバラツキを有効に抑えることができる。
【００４０】
これに対して、基板１の厚さＬ(≒ＬC)を２００μｍよりもさらに大きいものにすると、図１２，図１３，図１４に示すように、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力のバラツキが大きくなる。すなわち、２００μｍ以上では、基板１の厚さＬ(≒ＬC)が厚くなる程、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力のバラツキが大きくなる。
【００４１】
図１５は図８，図９の半導体発光装置において、駆動時に各発光部Ｅ1乃至Ｅ5から発生する熱の放熱の様子を示す図である。各発光部Ｅ1乃至Ｅ5を駆動するときに各発光部Ｅ1乃至Ｅ5から発生する熱は、基板１内を熱伝導によって基板１の裏面３へと向かい、ヒートシンク２０へ放熱される。このとき、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5とヒートシンク２０との温度差は、一般に、１０℃以上である。この場合、熱が伝わるパターンＰ1乃至Ｐ5は、発光部Ｅ1乃至Ｅ5とヒートシンク２０との温度差が１０℃以上であるときには、図に示すように、主として、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5から３０゜の角度拡がりの中に入っていると考えられる。
【００４２】
このことから、数１の条件を満たせば、１つの発光部からの発熱を、隣接する発光部からの発熱とほとんど干渉させることなく、基板１の裏面３に放熱させることができ、アレイ化することによって従来問題となっている素子内の不均一な温度分布の発生を抑え、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5を駆動時の各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力(光量)のバラツキや発光波長のバラツキを抑えることができることがわかる。
【００４３】
換言すれば、図１２，図１３，図１４では、基板１の厚さ(≒ＬC)が厚くなり、数１の条件を満たさなくなるため、各発光部からの発熱を各々独立に放熱することができなくなり放熱経路の重なりができるために、基板１内に顕著な温度分布(不均一な温度分布)ができてしまい、これによって、各発光部の光出力特性にバラツキが生じると考えられる。
【００４４】
このように、本発明では、数１の条件を満たすように、基板１の厚さ，各発光部Ｅ1乃至Ｅnの配置等を設定することで、アレイ化することによって従来問題となっている素子内の不均一な温度分布の発生を抑え、各発光部Ｅ1乃至Ｅnを駆動時の各発光部Ｅ1乃至Ｅnの光出力(光量)のバラツキや発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００４５】
また、図８の半導体発光装置では、半導体発光装置の両端の発光部Ｅ1，Ｅ5と基板１の短手縁部４ｂとの間の距離ＬFが少なくともＬk／２(ＬF≧Ｌk／２)であるという条件をさらに満たしていることにより、両端の発光部Ｅ1，Ｅ5にも、その他の発光部Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4と同様の放熱環境をもたせることができる。これにより、基板１内の温度特性をそろえることができ、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力のバラツキをより一層有効に抑えることができる。
【００４６】
実施例２
図１６は実施例２の半導体発光装置の平面図である。図１６を参照すると、実施例２の半導体発光装置の発光部は、５個のＬＥＤ(Ｅ1乃至Ｅ5)からなっている。なお、図１６には、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5を駆動するための引出し電極Ａ1乃至Ａ5とボンディングパットＢ1乃至Ｂ5も示されている。
【００４７】
ここで、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5は、発光部形状２０μｍ角の面発光型ＬＥＤ素子として構成されており、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5のピッチｐｔは、２５０μｍである。また、基板１の厚さＬは２００μｍ、基板の長手方向の長さｖは１２５０μｍ、基板１の幅(短手方向の長さ)ｑは５００μｍである。また、基板１の短手縁部４ｂから該短手縁部４ｂに最も近い発光部までの距離ＬFは１１５μｍとなっている。また、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部までの距離ＬDは、１１５μｍとなっている。なお、基板１の一方の長手縁部４ａからの距離ＬDは、１１５μｍであるが、図１６の例では、他方の長手縁部４ａからの距離は、３６５μｍとなっている。
【００４８】
この実施例２の半導体発光装置においても、基板１の厚さは、２００μｍであり、基板１の厚さ(≒ＬC)に関しては実施例１と同様に、数１の条件を満たしている。
【００４９】
また、基板１の短手縁部４ｂから該短手縁部４ｂに最も近い発光部までの距離ＬFは、１１５μｍであり、従って、実施例１と同様に、この距離数ＬFが少なくともＬk／２であるという条件をも満たしている。
【００５０】
さらに、図１６の半導体発光装置では、基板１の一方の長手縁部４ａから発光部までの距離ＬDは１１５μｍであり、従って、この距離ＬDが少なくともＬk／２であるという条件をも満たしている。
【００５１】
図１７には、図１６に示す半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ビット(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布が示されている。なお、図１７において、白丸が本発明の実施例２の半導体発光装置の光出力特性を示す図であり、黒丸は、実施例２との比較のために、発光部Ｅ1乃至Ｅ5の位置以外については実施例１と同一の構成にし、発光部Ｅ1乃至Ｅ5の位置については、発光部Ｅ1乃至Ｅ5から基板１の一方の長手縁部４ａまでの距離ＬDを１０μｍにした比較用の半導体発光装置(距離ＬDが少なくともＬk／２であるという条件の範囲からはずれた位置に各発光部Ｅ1乃至Ｅ5を形成した比較用の半導体発光装置)の測定結果である。
【００５２】
実施例２の半導体発光装置での測定結果(白丸)と比較用の半導体発光装置(黒丸)での測定結果とを比べればわかるように、実施例２の半導体発光装置では、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力の低下が小さいことがわかる。
【００５３】
これは、比較用の半導体発光装置では、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の発熱が基板１の裏面３側に放熱されるとき、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5から基板１の一方の長手縁部４ａまでの距離ＬDが１０μｍと短かいため、主たる熱伝導の一部が基板１の側面に達し、そこで熱抵抗の高い空気に放熱を妨げられるために十分な放熱ができなくなるからであると考えられる。これに対して、実施例２の半導体発光装置では、発光部の発熱による主たる熱伝導による放熱は、基板１の側面に達することなく、基板裏面３に全て伝わることになるので、良好な放熱効果が得られる。これにより、上記測定結果が示すように、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5の光出力の低下を防止できる。
【００５４】
実施例３
図１８は実施例３の半導体発光装置の側断面図である。図１８を参照すると、実施例３の半導体発光装置は、各発光部Ｅ1乃至Ｅ5が端面発光型ＬＥＤとして構成されており、各発光部（端面発光型ＬＥＤ)Ｅ1乃至Ｅ5からの光は、基板面とほぼ平行に出射されるようになっている。
【００５５】
ところで、この実施例３の構成では、基板１の長手縁部４ａから該長手縁部４ａに最も近い発光部までの間が、基板１の他の表面２に対し０゜＜θ≦６０゜の角度θの斜面として形成されている。これにより、端面発光型アレイ素子においても、基板１の短手方向(光出射方向)に発光部の発熱を基板１の裏面３に熱伝導させる良好な放熱経路を提供することができて光出力のバラツキ等を抑えることができるとともに、光の出射経路を遮ぎらないようにすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１記載の発明によれば、複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ状に整列している半導体発光装置において、各発光部は、端面発光型ＬＥＤ素子として構成され、基板表面から所定の深さに設けられ、また、基板の裏面側にはヒートシンクが設けられており、ｎ個の発光部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ1，Ｌ2，…，Ｌn-1のうち一番短い距離をＬkとしたときに、基板上に整列している各発光部と前記基板の裏面との間の距離ＬCが、ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たし、前記基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であるので、駆動時の発光部の発熱のほとんどが基板の裏面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響を抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００５７】
また、請求項２記載の発明によれば、基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であるので、特に面発光型のアレイ素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、さらにより有効に、基板の裏面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響をより一層抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキをより一層抑えることができる。
【００５８】
また、請求項３記載の発明によれば、基板の短手縁部から該短手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であるので、アレイ状に整列された複数の発光部の端の発光部の温度上昇を抑制し、アレイ状の端の発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキを抑えることができる。
【００５９】
また、請求項４記載の発明によれば、複数個(ｎ個)の発光部が基板上にアレイ状に整列している半導体発光装置において、ｎ個の発光部の隣接する発光部間は、基板材質だけのものとなっており、ｎ個の発光部の隣接する発光部間の(ｎ−１)個の距離Ｌ1，Ｌ2，…，Ｌn-1のうち一番短い距離をＬkとしたときに、基板上に整列している各発光部と各発光部が整列している面とは反対側の基板面との間の距離ＬCが、ＬC≦Ｌk／(２×ｔａｎ３０゜)の条件を満たし、前記基板の長手縁部から該長手縁部に最も近い発光部までの距離がＬk／２以上であるので、特に面発光型のアレイ素子において、駆動時の発光部の発熱のほとんどが、さらにより有効に、基板の裏面へと流れ、基板の裏面を通して放熱されるようになり、隣接する発光部への熱の影響をより一層抑制することが可能となり、各発光部駆動時の各発光部の光出力(光量)や発光波長のバラツキをより一層抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図(断面図)である。
【図２】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図(平面図)である。
【図３】図１，図２の半導体発光装置において、駆動時に各発光部から発生する放熱の様子を示す図である。
【図４】図１，図２の半導体発光装置の側断面図である。
【図５】発光部に端面発光型素子を用いた従来の半導体発光装置を示す図である。
【図６】発光部に端面発光型素子を用いた従来の半導体発光装置を示す図である。
【図７】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図(側断面図)である。
【図８】実施例１の半導体発光装置の断面図である。
【図９】図８の半導体発光装置の概略図である。
【図１０】基板１の厚さＬが２００μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。
【図１１】基板の厚さＬが１５０μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。
【図１２】基板の厚さＬが２５０μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。
【図１３】基板の厚さＬが３００μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。
【図１４】基板の厚さＬが３５０μｍである半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ｂｉｔ(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。
【図１５】図８，図９の半導体発光装置において、駆動時に各発光部Ｅ1乃至Ｅ5から発生する熱の放熱の様子を示す図である。
【図１６】実施例２の半導体発光装置の平面図である。
【図１７】図１６に示す半導体発光装置において、駆動電流１０ｍＡ／ｂｉｔで５ビット(５個の発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を全点灯し、第３ビット(５ビット中の中央のビット(中央の発光部Ｅ3))の光出力を１で規格化した各ビットの光出力分布を示す図である。
【図１８】実施例３の半導体発光装置の側断面図である。
【図１９】従来の一般的な半導体アレイ発光装置の構成例を示す図である。
【図２０】図１９の半導体アレイ発光装置の全ドット１〜５(発光部Ｅ1乃至Ｅ5)を同時に点灯駆動すると、発光部Ｅ1乃至Ｅ5付近の基板の温度分布および光出力を示す図である。
【図２１】従来の半導体発光装置の構成例を示す図である。
【図２２】従来の半導体発光装置の構成例を示す図である。
【図２３】従来の半導体発光装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１              基板
２              基板表面
３              基板裏面
４ａ            基板の長手縁部
４ｂ            基板の短手縁部
２０            ヒートシンク
Ｅ1乃至Ｅn      発光部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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