(57)【要約】【課題】優れた放熱効果を発揮することのできる発光素子、発光装置およびプロジェクターを提供する。【解決手段】発光素子１００は、電流を注入することで光を発生させ、かつ、前記光の導波路を形成する利得領域２９０を備える活性層２３０と、活性層２３０を間に挟んで配置された第１クラッド層２２０および第２クラッド層２４０と、を備えた発光素子本体２００と、発光素子本体２００の上面２０１に配置された放熱部３００と、を有している。また、放熱部３００は、上面２０１の利得領域２９０と重なる第１領域Ｓ１に互いに離間して配置された複数の第１放熱片３１０と、複数の第１放熱片３１０の間の隙間を埋める接合材３９０と、を有している。【選択図】図１
2017098425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を注入することで光を発生させ、かつ、前記光の導波路を形成する活性層と、前記活性層を間に挟んで配置された第１クラッド層および第２クラッド層と、を備えた積層構造体と、
前記積層構造体の一方の主面に配置された放熱部と、を有し、
前記放熱部は、前記積層構造体の平面視で、前記主面の前記導波路と重なる領域に互いに離間して配置された複数の第１放熱片と、前記複数の第１放熱片の間の隙間の少なくとも一部を埋めるように配置され、前記複数の第１放熱片を接合する接合材と、を有していることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１放熱片および接合材は、それぞれ、金属材料を含んでいる請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記積層構造体は、前記放熱部と前記第２クラッド層との間に、前記活性層に電流を注入する電極を有し、
前記放熱部は、前記電極上に配置されている請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記接合材は、多孔質体である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記接合材は、金属粒子の焼結体である請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記放熱部は、前記積層構造体の平面視で、前記主面の前記導波路からずれた領域に配置された第２放熱片を有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記活性層の平面視で、
前記第２放熱片の面積は、前記第１放熱片の面積よりも大きい請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第２放熱片は、互いに離間して複数配置されている請求項６または７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記積層構造体は、前記導波路に発生した光が出射する光出射部が形成された側面を有し、
前記放熱部は、前記主面の外周部に沿って、互いに離間して配置された複数の第３放熱片を有し、
前記主面の平面視で、隣り合う前記第３放熱片の間の隙間は、前記光出射部を前記主面の法線方向に延在させた領域からずれている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光素子と、
前記発光素子から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部によって形成された画像を投射する投射部と、を有することを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、発光装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ベースプレートと、ベースプレート上に接着剤を介して配置されたバスパ電極と、バスパ電極上に配置された応力緩和金属板と、応力緩和金属板上に配置された半導体素子と、を有する半導体装置が開示されている。また、このような半導体装置では、半導体素子の放熱効果を高めるために、バスパ電極の下面（ベースプレート側の面）にスリット溝を設けて接着剤の熱抵抗を小さくし、半導体素子の熱がベースプレートまで伝達し易くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような引用文献１でも、半導体素子の十分な放熱効果を発揮することができない。
【０００５】
本発明は、優れた放熱効果を発揮することのできる発光素子、発光装置およびプロジェクター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】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００７】
本発明の発光素子は、電流を注入することで光を発生させ、かつ、前記光の導波路を形成する活性層と、前記活性層を間に挟んで配置された第１クラッド層および第２クラッド層と、を備えた積層構造体と、
前記積層構造体の一方の主面に配置された放熱部と、を有し、
前記放熱部は、前記積層構造体の平面視で、前記主面の前記導波路と重なる領域に互いに離間して配置された複数の第１放熱片と、前記複数の第１放熱片の間の隙間の少なくとも一部を埋めるように配置され、前記複数の第１放熱片を接合する接合材と、を有していることを特徴とする。
このように、導波路と重なる領域に第１放熱片を配置することで、導波路で発生する熱を第１放熱片によって効率的に放熱することができ、積層構造体の昇温を低減することができる。特に、複数の第１放熱片が互いに離間して配置されているため、第１放熱片全体としての表面積が広くなり、放熱効果がより向上する。また、１つの第１放熱片を小さくすることができ、各第１放熱片の熱膨張による変形量を小さく抑えることができる。そのため、積層構造体の撓みを低減することもできる。
【０００８】
本発明の発光素子では、前記第１放熱片および接合材は、それぞれ、金属材料を含んでいることが好ましい。
これにより、放熱部の熱伝導性を高めることができ、より優れた放熱効果を発揮することができる。
【０００９】
本発明の発光素子では、前記積層構造体は、前記放熱部と前記第２クラッド層との間に、前記活性層に電流を注入する電極を有し、
前記放熱部は、前記電極上に配置されていることが好ましい。
これにより、放熱部を電極に電気的に接続することができ、放熱部を電気経路の一部として用いることができる。
【００１０】
本発明の発光素子では、前記接合材は、多孔質体であることが好ましい。
これにより、接合材を例えば第１放熱片と比べて変形し易くすることができ、接合材が変形することで、熱応力を緩和することができる。
【００１１】
本発明の発光素子では、前記接合材は、金属粒子の焼結体であることが好ましい。
これにより、比較的簡単に接合材を形成することができる。
【００１２】
本発明の発光素子では、前記放熱部は、前記積層構造体の平面視で、前記主面の前記導波路からずれた領域に配置された第２放熱片を有していることが好ましい。
これにより、放熱部の放熱効果がより向上する。
【００１３】
本発明の発光素子では、前記活性層の平面視で、
前記第２放熱片の面積は、前記第１放熱片の面積よりも大きいことが好ましい。
これにより、第２放熱片の数を少なくすることができ、放熱部をより簡単な構成とすることができる。
【００１４】
本発明の発光素子では、前記第２放熱片は、互いに離間して複数配置されていることが好ましい。
これにより、第２放熱片全体としての表面積を広くすることができる。
【００１５】
本発明の発光素子では、前記積層構造体は、前記導波路に発生した光が出射する光出射部が形成された側面を有し、
前記放熱部は、前記主面の外周部に沿って、互いに離間して配置された複数の第３放熱片を有し、
前記主面の平面視で、隣り合う前記第３放熱片の間の隙間は、前記光出射部を前記主面の法線方向に延在させた領域からずれていることが好ましい。
これにより、例えば、接合材が隣り合う第３放熱片の間の隙間から側面へ流れ出したとしても、接合材が光出射部に触れ難くなる。
【００１６】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発光装置が得られる。
【００１７】
本発明のプロジェクターは、本発明の発光素子と、
前記発光素子から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部によって形成された画像を投射する投射部と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高いプロジェクターが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す斜視図である。
【図２】図１に示す発光素子の断面図である。
【図３】図１に示す発光素子の上面図である。
【図４】図１に示す発光素子の変形例を示す断面図である。
【図５】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図６】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図７】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図８】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図９】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１０】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１１】図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す上面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る発光素子を示す上面図である。
【図１４】図１３に示す発光素子の側面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る発光装置の側面図である。
【図１６】図１５に示す発光装置の部分拡大断面図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の発光素子、発光装置およびプロジェクターを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す斜視図である。図２は、図１に示す発光素子の断面図である。図３は、図１に示す発光素子の上面図である。図４は、図１に示す発光素子の変形例を示す断面図である。図５ないし図１１は、それぞれ、図１に示す発光素子の製造方法を説明する断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
【００２１】
図１に示す発光素子１００は、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）である。ＳＬＤは、例えば、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができるため、例えば、発光素子１００をプロジェクターなどの光源に用いる場合に好適である。ただし、発光素子１００としては、ＳＬＤに限定されず、例えば、半導体レーザー等であってもよい。
【００２２】
発光素子１００は、図１および図２に示すように、発光素子本体２００と、発光素子本体２００の上面２０１に設けられた放熱部３００と、を有している。また、発光素子本体２００は、基板２１０と、第１クラッド層２２０と、活性層２３０と、第２クラッド層２４０と、コンタクト層２５０と、第１電極２６０と、第２電極２７０と、絶縁部２８０とが積層した積層構造体で構成されている。
【００２３】
基板２１０としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板等を用いることができる。
【００２４】
第１クラッド層２２０は、基板２１０上に配置されている。第１クラッド層２２０としては、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層などを用いることができる。
【００２５】
活性層２３０は、第１クラッド層２２０上に配置されている。活性層２３０は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有することができる。このような活性層２３０は、電流を注入することで光を発生させ、かつ、この光を増幅しつつ導波させる導波路を形成する利得領域２９０を有している。利得領域２９０は、図３に示すように、発光素子本体２００の側面２０２、２０３に位置する光出射部２９１を有し、この光出射部２９１から光Ｌが出射されるようになっている。なお、本実施形態では、利得領域２９０が１つ設けられているが、利得領域２９０の数としては、１つに限定されない。
【００２６】
このような利得領域２９０は、側面２０２、２０３の垂線に対して傾いている。これにより、利得領域２９０の両端面の間で、利得領域２９０に発生する光を直接的に多重反射させないことができる。そのため、直接的な共振器を構成させないことができ、利得領域２９０に発生する光のレーザー発振を抑制または防止することができる。
【００２７】
第２クラッド層２４０は、活性層２３０上に配置されている。第２クラッド層２４０としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層等を用いることができる。第１クラッド層２２０および第２クラッド層２４０は、それぞれ、活性層２３０よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。このような第１クラッド層２２０および第２クラッド層２４０は、活性層２３０を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能（光の漏れを抑制する機能）を有している。
【００２８】
コンタクト層２５０と第２クラッド層２４０の一部とは、柱状部２０５を構成している。この柱状部２０５の平面形状は、利得領域２９０の平面形状と同じである。言い換えると、柱状部２０５の平面形状によって、第１電極２６０および第２電極２７０間の電流経路が決定され、その結果、利得領域２９０の平面形状が決定される。
【００２９】
絶縁部２８０は、第２クラッド層２４０上であって柱状部２０５の側方に設けられている。絶縁部２８０としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ２Ｏ３層、ポリイミド層等を用いることができる。第１、第２電極２６０、２７０間の電流は、絶縁部２８０を避けて、絶縁部２８０に挟まれた柱状部２０５に流れる。このような絶縁部２８０は、活性層２３０の屈折率よりも小さい屈折率を有している。この場合、絶縁部２８０を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、柱状部２０５が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、利得領域２９０内に効率良く光を閉じ込めることができる。
【００３０】
第１電極２６０は、基板２１０の下面の全面に形成されている。第１電極２６０としては、例えば、基板２１０側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いることができる。
【００３１】
第２電極２７０は、コンタクト層２５０および絶縁部２８０上に形成されている。第２電極２７０としては、例えば、コンタクト層２５０側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いることができる。
【００３２】
このような構成の発光素子本体２００では、第１電極２６０と第２電極２７０との間に電圧を印加する（電流を注入する）と、活性層２３０に利得領域２９０を生じ、利得領域２９０において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じ、この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域２９０内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、光出射部２９１から光Ｌとして出射される。
【００３３】
放熱部３００は、発光素子本体２００の熱を放散する機能を有している。このような放熱部３００は、発光素子本体２００の上面２０１（第２電極２７０の表面）に配置されている。また、放熱部３００は、図１ないし図３に示すように、第１放熱片３１０と、第２放熱片３２０と、接合材３９０と、を有している。
【００３４】
図３に示すように、発光素子１００の平面視で、上面２０１のうち利得領域２９０と重なる領域を第１領域Ｓ１とし、利得領域２９０と重ならない領域（利得領域２９０からずれている領域）を第２領域Ｓ２としたとき、第１領域Ｓ１に第１放熱片３１０が配置されており、第２領域Ｓ２に第２放熱片３２０が配置されている。
【００３５】
第１領域Ｓ１には複数の第１放熱片３１０が互いに離間して設けられている。一方、第２領域Ｓ２は、第１領域Ｓ１によって２つの領域に分断されており、２つの第２領域Ｓ２には、それぞれ、１つの第２放熱片３２０が配置されている。そして、これら第１、第２放熱片３１０、３２０は、接合材３９０を介して上面２０１に接合されている。また、第１放熱片３１０同士の隙間や第１放熱片３１０と第２放熱片３２０の隙間にも接合材３９０が配置されており、放熱片同士も接合材３９０を介して接合されている。
【００３６】
これら第１、第２放熱片３１０、３２０および接合材３９０は、それぞれ、熱伝導性の高い材料で構成されている。そのため、放熱部３００によって、発光素子本体２００の熱を効率的に放散することができる。その結果、発光素子本体２００の過度な昇温が低減され、駆動効率の低下を抑えることができる。
【００３７】
特に、複数の第１放熱片３１０が互いに離間して配置されているため、第１放熱片３１０全体の表面積を広くすることができる。そのため、第１放熱片３１０全体での放熱効率をより高めることができる。ここで、発光素子本体２００の熱は、主に利得領域２９０から発生する。そのため、第１領域Ｓ１上にある第１放熱片３１０の放熱効率を高めることで、発光素子本体２００の熱をより迅速にかつ効果的に放散することができる。
【００３８】
また、第１放熱片３１０を複数配置することで、各第１放熱片３１０のサイズを小さくすることができる。そのため、各第１放熱片３１０の熱膨張による変形量を小さく抑えることができ、第１放熱片３１０の熱膨張に起因した発光素子本体２００の撓みや損傷を低減することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、第１放熱片３１０は、平面視で四角形状をなしているが、第１放熱片３１０の平面視形状としては、特に限定されない。また、第１放熱片３１０の大きさとしては、特に限定されないが、例えば、厚さＴを２０μｍ以上、１ｍｍ以下程度とし、一辺の長さＷを５０μｍ以上、１ｍｍ以下程度とすることができる。これにより、放熱部３００の製造の困難化が生じない範囲で第１放熱片３１０を十分に小さくすることができ、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００４０】
一方、第２放熱片３２０は、第１放熱片３１０よりも大きく構成されている。具体的には、平面視で、第２放熱片３２０の面積は、第１放熱片３１０の面積よりも大きい。前述したように、発光素子本体２００の熱は、主に利得領域２９０から発生する。言い換えると、発光素子本体２００のうち第２領域Ｓ２と重なる部分ではあまり熱が発生しない。そのため、第２放熱片３２０では、表面積を広くして放熱効果を高める必要性が第１放熱片３１０と比べて少ない。したがって、本実施形態では、第２放熱片３２０を比較的大きな塊として構成している。これにより、第２放熱片３２０の形成や、第２放熱片３２０の上面２０１への配置がより簡単となる。
【００４１】
このような第１、第２放熱片３１０、３２０の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｗ（タングステン）、Ｉｎ（インジウム）等の金属材料や、窒化アルミニウム等のセラミックス材料を用いることができる。ただし、これらの中でも、Ａｇ（銀）を用いることが特に好ましい。Ａｇは、高い熱伝導率を有しているため、Ａｇで第１、第２放熱片３１０、３２０を構成することで、発光素子本体２００の熱をより効率的に放散することができる。なお、第１、第２放熱片３１０、３２０には、その機能を大きく害さない限りにおいて、例えば、金属材料以外の材料が混じっていてもよい。
【００４２】
接合材３９０は、発光素子本体２００と第１、第２放熱片３１０、３２０との間に配置されており、これらを接合している。さらに、接合材３９０は、隣り合う第１放熱片３１０同士の隙間や第１放熱片３１０と第２放熱片３２０の隙間を埋めるように配置されており、これら放熱片同士を接合している。なお、本実施形態では、接合材３９０が前記隙間の全域を埋めているが、接合材３９０は、前記隙間の少なくとも一部を埋めるように配置されていればよい。
【００４３】
このような接合材３９０は、金属粒子の焼結体で構成されている。そのため、接合材３９０は、十分に高い熱伝導性を有し、接合材３９０からも発光素子本体２００の熱を効率的に放散することができる。このように、第１、第２放熱片３１０、３２０のみならず、接合材３９０からも発光素子本体２００の熱を放散することができるため、優れた放熱効果を有する放熱部３００となる。なお、接合材３９０は、金属粒子を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを焼成することで形成することができる。
【００４４】
また、接合材３９０は、空隙を有する多孔質であり、第１、第２放熱片３１０、３２０よりも空隙率が高い。接合材３９０を多孔質とすることで、接合材３９０の表面積を広くすることができ、接合材３９０での放熱効果を高めることができる。また、第１、第２放熱片３１０、３２０からの熱の放散が阻害され難くなる。また、接合材３９０が変形し易くなるため、例えば、第１、第２放熱片３１０、３２０の熱膨張に伴って接合材３９０が圧縮変形し、熱応力を効果的に緩和することができる。そのため、発光素子本体２００の撓みや損傷（例えば、クラックの発生）を低減することができる。
【００４５】
接合材３９０の空隙率としては、特に限定されないが、例えば、２体積％以上、６０体積％以下程度であることが好ましく、１０体積％以上、３０体積％以下程度であることがより好ましい。接合材３９０の空隙率を上記範囲とすることで、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００４６】
なお、接合材３９０は、発光素子本体２００と第１、第２放熱片３１０、３２０との間に位置する部分３９１と、第１放熱片３１０同士の隙間および第１放熱片３１０と第２放熱片３２０の隙間に位置する部分３９２と、で空隙率が異なっていてもよい。この場合、部分３９１の空隙率を部分３９２の空隙率よりも低くすることが好ましい。これにより、発光素子本体２００と第１、第２放熱片３１０、３２０とをより強固に接合することができると共に、発光素子本体２００の熱をより効率的に第１、第２放熱片３１０、３２０に伝達することができる。
【００４７】
接合材３９０を構成する金属粒子としては、特に限定されず、例えば、Ａｕ（金）粒子、Ａｇ（銀）粒子、Ｃｕ（銅）粒子等を用いることができるが、中でもＡｇ粒子を用いることが好ましい。Ａｇ粒子を用いることで、より熱伝達性に優れた接合材３９０が得られる。また、第１、第２放熱片３１０、３２０と同じ材料となるため、優れた親和性を発揮することもできる。また、接合材３９０を構成する金属粒子の平均粒径（メジアン径ｄ５０）としては、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ〜１５μｍ程度であることが好ましい。
【００４８】
以上、放熱部３００について説明した。放熱部３００は、第２電極２７０上に設けられていることから、第２電極２７０と電気的に接続されている。そのため、放熱部３００を第２電極２７０の引出し電極として用いることができ、放熱部３００を介して第２電極２７０を外部の回路等に接続することができる（例えば、後述の発光装置４００参照）。このように、放熱部３００を引出電極として用いることができるため、放熱部３００で第２電極２７０の全域を覆っても電気的な接続に支障は生じない。そのため、放熱部３００をより広範囲にわたって配置することができ、その分、放熱部３００の放熱効果が向上する。
【００４９】
なお、本実施形態では、第１、第２放熱片３１０、３２０の上面が接合材３９０から露出しているが、例えば、図４に示すように、第１、第２放熱片３１０、３２０の上面が接合材３９０に覆われていてもよい。
【００５０】
次に、発光素子１００の製造方法について説明する。発光素子１００の製造方法は、発光素子本体２００を準備する準備工程と、発光素子本体２００の上面２０１に金属ペースト３９０Ａを塗布する第１塗布工程と、金属ペースト３９０Ａ上に第１、第２放熱片３１０、３２０を配置する放熱片配置工程と、放熱片の隙間に金属ペースト３９０Ａを充填（供給）する第２塗布工程と、金属ペースト３９０Ａを焼成する焼成工程と、を有している。
【００５１】
［準備工程］
まず、図５に示すように、発光素子本体２００を製造する。発光素子本体２００は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成することができる。
【００５２】
［第１塗布工程］
次に、接合材３９０となる金属ペースト３９０Ａを準備し、図６に示すように、発光素子本体２００の上面２０１（第２電極２７０上）に塗布する。なお、金属ペースト３９０Ａの塗布方法は、特に限定されず、例えば、印刷法、ディスペンス法、転写法等の各種塗布技術を用いることができる。また、金属ペースト３９０Ａとしては特に限定されないが、例えば、有機溶剤にＡｇ粒子を分散してなる銀ペーストを用いることができる。
【００５３】
［放熱片配置工程］
次に、図７に示すように、金属ペースト３９０Ａ上に第１、第２放熱片３１０、３２０を配置する。配置方法としては、特に限定されず、例えば、第１、第２放熱片３１０、３２０を保持部材（ステージ）に保持しておき、保持部材ごと金属ペースト３９０Ａに押し付けることで、第１、第２放熱片３１０、３２０を一括配置することができる。なお、本実施形態とは異なり、例えば、金属板を金属ペースト３９０Ａ上に配置し、その後、レーザーダイシング等を用いて金属板を加工することで、第１、第２放熱片３１０、３２０を形成してもよい。
【００５４】
［第２塗布工程］
次に、図８に示すように、第１、第２放熱片３１０、３２０上から金属ペースト３９０Ａを塗布し、金属ペースト３９０Ａを第１放熱片３１０同士の隙間および第１放熱片３１０と第２放熱片３２０の隙間に充填する。本工程では、毛細管効果によって金属ペースト３９０Ａを前記隙間に充填することが好ましい。このような方法によれば、金属ペースト３９０Ａの充填をより容易に行うことができると共に、ボイドの発生も低減することができる。そこで、第１放熱片３１０同士の隙間や第１放熱片３１０と第２放熱片３２０の隙間を毛細管効果が発現する程度に狭くしておくことが好ましい。
【００５５】
［焼成工程］
次に、例えば、スキージ等を用いて余分な金属ペースト３９０Ａを除去した後、金属ペースト３９０Ａを焼成する。これにより、金属ペースト３９０Ａから接合材３９０が形成され、図９に示すように、発光素子１００が得られる。このように、金属ペースト３９０Ａを焼成して接合材３９０を形成することで、接合材３９０をより簡単に形成することができる。
【００５６】
なお、上述の製造方法では、第１塗布工程において発光素子本体２００の上面２０１に塗布した金属ペースト３９０Ａと、第２塗布工程において第１、第２放熱片３１０、３２０の隙間に充填した金属ペースト３９０Ａとを焼成工程において同時に焼成している。このような方法によれば、焼成工程が一度で済むため、製造プロセスが簡単となる。また、発光素子本体２００の熱履歴を低減することもできる。ただし、金属ペースト３９０Ａの焼成は、これに限定されず、例えば、第２塗布工程に先立って、第１塗布工程において発光素子本体２００の上面２０１に塗布した金属ペースト３９０Ａを焼成または仮焼成してもよい。これにより、第２塗布工程前に第１、第２放熱片３１０、３２０を発光素子本体２００に固定または仮固定することができ、第２塗布工程中での第１、第２放熱片３１０、３２０の変位を防止することができる。
【００５７】
また、上述の製造方法では、第２塗布工程において、放熱片３１０、３２０の隙間に金属ペースト３９０Ａを充填しているが、前記隙間への金属ペースト３９０Ａの充填は、例えば次のように行ってもよい。すなわち、図１０に示すように、第１塗布工程において、厚めに金属ペースト３９０Ａを塗布しておき、放熱片配置工程において第１、第２放熱片３１０、３２０を金属ペースト３９０Ａに押し付けることで、図１１に示すように、余剰な金属ペースト３９０Ａを放熱片３１０、３２０の隙間に侵入させるようにしてもよい。このような方法によれば、第２塗布工程を省略することができるため、製造プロセスがより簡単になる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す上面図である。
【００５９】
以下、第２実施形態の発光素子について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態の発光素子は、主に、放熱部の構成（特に第２放熱片の構成）が異なること以外は、前述した第１実施形態の発光素子と同様である。なお、図１２では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６１】
図１２に示すように、本実施形態の放熱部３００では、第２放熱片３２０も、第１放熱片３１０と同様に、１つが比較的小さいサイズとなるように複数に分割されており、複数の第２放熱片３２０が互いに離間して配置されている。また、第２放熱片３２０同士の隙間にも接合材３９０が充填されている。このような構成によれば、前述した第１実施形態と比較して、第２放熱片３２０の構成が複雑化してしまうが、替りに、第２放熱片３２０での放熱効果を高めることができる。
【００６２】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係る発光素子を示す上面図である。図１４は、図１３に示す発光素子の側面図である。
【００６４】
以下、第３実施形態の発光素子について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６５】
第３実施形態の発光素子は、主に、放熱部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の発光素子と同様である。なお、図１３および図１４では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６６】
図１３に示すように、本実施形態の放熱部３００は、第１放熱片３１０および第２放熱片３２０に加えて、さらに、複数の第３放熱片３３０を有している。複数の第３放熱片３３０は、上面２０１の外周部に沿って互いに離間して配置されている。具体的には、４つの第３放熱片３３０が上面２０１の各辺に沿って延び、上面２０１の角部において隣り合う第３放熱片３３０同士が離間している。そして、第３放熱片３３０同士の隙間や第３放熱片３３０と第１、第２放熱片３１０、３２０の隙間にも接合材３９０が充填されている。このような第３放熱片３３０は、第１、第２放熱片３１０、３２０と同様に、発光素子本体２００の熱を放散する機能を発揮する。
【００６７】
さらに、第３放熱片３３０は、上面２０１からの接合材３９０の流出を低減する土手としても機能する。この機能について説明すると、前述した第１実施形態の製造方法において説明したように、第２塗布工程において金属ペースト３９０Ａを放熱片３１０、３２０同士の隙間に供給するが、この際、金属ペースト３９０Ａが前記隙間から漏れ出して、側面２０２を伝って光出射部２９１に被さってしまうおそれがある。金属ペースト３９０Ａが光出射部２９１に被さると、出射される光が拡散したり、光軸がずれたり、光量が低下したりし、発光素子１００の発光特性が悪化する。そこで、本実施形態では、上面２０１の外周に沿って延びる第３放熱片３３０を設けて、金属ペースト３９０Ａを塞き止めることで、上述の問題の発生を抑えている。
【００６８】
なお、本実施形態においても、第３放熱片３３０同士の隙間ＳＳから金属ペースト３９０Ａが流れ出るおそれがある。しかしながら、この隙間ＳＳは、光出射部２９１の直上からずれた位置にある。言い換えると、隙間ＳＳは、図１４に示すように、側面２０２の平面視で、光出射部２９１を発光素子本体２００の高さ方向（上面２０１の法線方向）に延在させた領域Ｓ３からずれて位置している。そのため、仮に、隙間ＳＳから金属ペースト３９０Ａが流れ出たとしても、光出射部２９１に被さってしまうことを防止することができる。このことは、側面２０３についても同様である。
【００６９】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７０】
＜第４実施形態＞
図１５は、本発明の第４実施形態に係る発光装置の側面図である。図１６は、図１５に示す発光装置の部分拡大断面図である。
【００７１】
図１５に示す発光装置４００は、前述した発光素子１００と、発光素子１００が実装されている実装基板５００と、実装基板５００が支持されている支持基板６００と、を有している。このような発光装置４００は、発光素子本体２００の熱を放熱部３００や支持基板６００で放散する構成となっている。
【００７２】
実装基板５００は、その上面が発光素子１００を実装する実装面となっており、この実装面に複数の発光素子１００が並んで実装されている。このような実装基板５００は、Ｓｉ（シリコン）で構成されている。ただし、実装基板５００の構成材料としては、Ｓｉに限定されず、その他、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＡｌＮなどで構成されていてもよい。例えば、ＡｌＮを用いた場合には、Ｓｉを用いた場合と比較して優れた熱伝導性を発揮することができる。なお、図示していないが、実装面の表面には絶縁性を担保するための絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜）が成膜されている。
【００７３】
また、実装基板５００の実装面には発光素子１００に対応して複数の端子５１０が配置されている。そして、各端子５１０上に発光素子１００が接合されている。発光素子１００は、図１６に示すように、放熱部３００側（第２電極２７０側）を実装基板５００に向けて端子５１０に接合されている。すなわち、発光素子１００は、ジャンクションダウンで端子５１０に接合されている。また、発光素子１００と端子５１０は、放熱部３００の接合材３９０によって接合されており、放熱部３００を介して第２電極２７０と端子５１０とが電気的に接続されている。
【００７４】
また、各端子５１０は、隣の端子５１０上に位置する発光素子１００の第１電極２６０とボンディングワイヤーＢＷを介して電気的に接続されている。すなわち、実装基板５００上で複数の発光素子１００が直列に電気接続されている。
【００７５】
このような実装基板５００の熱膨張率（線膨張率）は、発光素子１００の熱膨張率（線膨張率）と支持基板６００の熱膨張率（線膨張率）との間に位置している。そのため、発光素子１００と支持基板６００の間に実装基板５００を介在させることで、発光素子１００と支持基板６００の熱膨張差に起因して発光素子１００や支持基板６００に加わる応力を低減することができる。そのため、発光素子１００や支持基板６００の損傷を抑制することができると共に、より安定して所望の性能を発揮することができ、高い信頼性が得られる。
【００７６】
支持基板６００は、接合材７００を介して実装基板５００の下面に接合されている。支持基板６００は、放熱部３００と共に、発光素子１００の熱を放散する放熱部として機能する。このような支持基板６００は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ａｕや、これらの化合物（例えば、ＡｌＮ、ＢｅＯなど）や合金（例えばＣｕＭｏなど）などで構成することができる。また、これらの例示を組み合わせたもの、例えば銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）層の多層構造などから支持基板６００を構成することもできる。このような材料で支持基板６００を構成することで、優れた放熱性を有する支持基板６００となり、発光素子１００の熱を効率的に放散することができる。
【００７７】
＜第５実施形態＞
図１７は、本発明の第５実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【００７８】
図１７に示すように、プロジェクター１０００は、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源１１００Ｒ、緑色光源１１００Ｇ、青色光源１１００Ｂを有している。そして、これら光源１１００Ｒ、１１００Ｇ、１１００Ｂとして上述した発光装置４００が用いられている。さらに、プロジェクター１０００は、レンズアレイ１２００Ｒ、１２００Ｇ、１２００Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調部）１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１４００と、投射レンズ（投射部）１５００とを有している。
【００７９】
光源１１００Ｒ、１１００Ｇ、１１００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ１２００Ｒ、１２００Ｇ、１２００Ｂに入射する。レンズアレイ１２００Ｒ、１２００Ｇ、１２００Ｂの入射面は、例えば、光源１１００Ｒ、１１００Ｇ、１１００Ｂから出射される光の光軸に対して、所定の角度で傾斜している。これにより、光源１１００Ｒ、１１００Ｇ、１１００Ｂから出射された光の光軸を変換することができる。したがって、例えば、光源１１００Ｒ、１１００Ｇ、１１００Ｂから出射された光を、液晶ライトバルブ１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂの照射面に対して、直交させることができる。
【００８０】
また、レンズアレイ１２００Ｒ、１２００Ｇ、１２００Ｂは、液晶ライトバルブ１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂ側に凸曲面を有している。これにより、レンズアレイ１２００Ｒ、１２００Ｇ、１２００Ｂの入射面において光軸が変換された光は、凸曲面によって、集光される（または拡散角を小さくさせることができる）。そして、各レンズアレイ１２００Ｒ、１２００Ｇ、１２００Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。
【００８１】
各液晶ライトバルブ１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１４００に入射して合成される。クロスダイクロイックプリズム１４００によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ１５００に入射する。投射レンズ１５００は、液晶ライトバルブ１３００Ｒ、１３００Ｇ、１３００Ｂによって形成された像を拡大して、スクリーン（表示面）１６００に投射する。これにより、スクリーン１６００上に所望の映像が映し出される。
以上、プロジェクター１０００について説明した。
【００８２】
なお、上述の例では、光変調部として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【００８３】
また、プロジェクターとしては、光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる走査型のプロジェクターであってもよい。
【００８４】
以上、本発明の発光素子、発光装置およびプロジェクターについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１００…発光素子、２００…発光素子本体、２０１…上面、２０２、２０３…側面、２０５…柱状部、２１０…基板、２２０…第１クラッド層、２３０…活性層、２４０…第２クラッド層、２５０…コンタクト層、２６０…第１電極、２７０…第２電極、２８０…絶縁部、２９０…利得領域、２９１…光出射部、３００…放熱部、３１０…第１放熱片、３２０…第２放熱片、３３０…第３放熱片、３９０…接合材、３９０Ａ…金属ペースト、３９１…部分、３９２…部分、４００…発光装置、５００…実装基板、５１０…端子、６００…支持基板、７００…接合材、１０００…プロジェクター、１１００Ｂ…青色光源、１１００Ｇ…緑色光源、１１００Ｒ…赤色光源、１２００Ｂ、１２００Ｇ、１２００Ｒ…レンズアレイ、１３００Ｂ、１３００Ｇ、１３００Ｒ…液晶ライトバルブ、１４００…クロスダイクロイックプリズム、１５００…投射レンズ、１６００…スクリーン、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｌ…光、Ｓ１…第１領域、Ｓ２…第２領域、Ｓ３…領域、ＳＳ…隙間
【図１】
2017098425.tif 000003
【図２】
2017098425.tif 000004
【図３】
2017098425.tif 000005
【図４】
2017098425.tif 000006
【図５】
2017098425.tif 000007
【図６】
2017098425.tif 000008
【図７】
2017098425.tif 000009
【図８】
2017098425.tif 000010
【図９】
2017098425.tif 000011
【図１０】
2017098425.tif 000012
【図１１】
2017098425.tif 000013
【図１２】
2017098425.tif 000014
【図１３】
2017098425.tif 000015
【図１４】
2017098425.tif 000016
【図１５】
2017098425.tif 000017
【図１６】
2017098425.tif 000018
【図１７】
2017098425.tif 000019