本發(fā)明涉及射出多個(gè)波長(zhǎng)的光，用于顯示和傳感器的半導(dǎo)體激光光源模塊、激光光源裝置以及它們的制造方法。

背景技術(shù)：

以前，存在被利用在各種各樣的用途的激光光源裝置：如射出規(guī)定波長(zhǎng)激光的數(shù)據(jù)讀取和圖像處理、光通信、投影儀的圖像顯示和內(nèi)窺鏡檢查等醫(yī)療診斷、眼科等的治療等。近年來，將這種激光光源裝置內(nèi)置在智能手機(jī)這樣的小型移動(dòng)終端和可穿戴終端的技術(shù)受到關(guān)注。這時(shí)，激光投影裝置和激光光源就被要求小型化，薄型化和輕便化。在專利文獻(xiàn)1中公開了將半導(dǎo)體激光元件搭載到框架上，用樹脂封裝的技術(shù)。另一方面，在專利文獻(xiàn)2中，公開了使用焊料和低熔點(diǎn)玻璃封裝單色發(fā)光的半導(dǎo)體激光元件，防止與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)后半導(dǎo)體激光元件劣化的技術(shù)。

并且，還有通過組合射出RGB三原色和紅外線(IR)激光的激光光源裝置來用于圖像顯示處理，特別是用于投影式投影儀的技術(shù)。已知的，作為投影式投影儀，有MEMS(Micro Electro Mechanical System:微機(jī)電系統(tǒng))或DMD(Digital Micromirror Device:數(shù)字微鏡器件)的掃描型和LCOS(Liquid Crystal on Silicon:硅基液晶)類型。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第3723426號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4678154號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的技術(shù)問題]

通過射出多個(gè)波長(zhǎng)的光，并進(jìn)行合波，輸出各種顏色的圖像和影像的裝置內(nèi)置在小型終端中的情況下，需要更進(jìn)一步的輕薄短小化。然而，若如上所述，如果將多個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)半導(dǎo)體激光光源裝置排列起來，則半導(dǎo)體激光光源裝置整體的尺寸就會(huì)增大，難以在微小空間中有效地使這些激光合波。此外，由于半導(dǎo)體激光光源裝置被單純地緊密配置在一起，因而狹窄范圍內(nèi)的發(fā)熱量會(huì)增大，難以有效散熱。另外，如上所述，若采用藍(lán)色發(fā)光的激光元件等，則需要防止與有機(jī)物質(zhì)的反應(yīng)，因此需要在不使用有機(jī)物的情況下進(jìn)行密封，但在以前的技術(shù)中，存在以下問題：即，有效地進(jìn)行散熱，并且緊湊地且不降低質(zhì)量的同時(shí)制造排列有多個(gè)波長(zhǎng)的二極管的模塊較為困難。

本發(fā)明的目的在于提供一種能維持高質(zhì)量并緊湊排列多個(gè)波長(zhǎng)的二極管的半導(dǎo)體激光光源模塊、激光光源裝置、半導(dǎo)體激光光源模塊的制造方法及激光光源裝置。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光源模塊，其特征在于，包括：

兩個(gè)以上規(guī)定數(shù)量的半導(dǎo)體激光二極管；

外殼，該外殼在內(nèi)部配置了上述規(guī)定數(shù)量的半導(dǎo)體激光二極管并且被密閉；

上述規(guī)定數(shù)量的組的電極對(duì)，該電極對(duì)跨越上述外殼的內(nèi)部和外部而設(shè)置，并根據(jù)從外部施加的電壓使規(guī)定的電流分別流過上述規(guī)定數(shù)量的半導(dǎo)體激光二極管；以及

通過構(gòu)件，該通過構(gòu)件直接或者經(jīng)由框架構(gòu)件被固接，以密封上述外殼的一個(gè)開口部，使上述半導(dǎo)體激光二極管射出的光通過并且從上述外殼內(nèi)部輸出。

上述規(guī)定數(shù)量的半導(dǎo)體激光二極管分別被絕緣體隔開，被固接在上述外殼的內(nèi)部的規(guī)定的固接范圍內(nèi)。

上述外殼內(nèi)部的各個(gè)部分使用不會(huì)使上述半導(dǎo)體激光二極管劣化的無反應(yīng)材料來設(shè)置在上述外殼內(nèi)。

構(gòu)成上述外殼的外殼構(gòu)件中至少形成上述固接范圍的固接部，由導(dǎo)熱性的金屬構(gòu)件或不揮發(fā)性的無機(jī)材料形成。

上述外殼內(nèi)部填充了惰性氣體或者干燥空氣。

上述外殼利用不會(huì)使上述半導(dǎo)體激光二極管劣化的無反應(yīng)材料被密封，或者上述外殼構(gòu)件彼此之間直接被密封。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的激光光源裝置，其特征在于，包括：

權(quán)利要求項(xiàng)1～11中任何一項(xiàng)所記載的半導(dǎo)體激光光源模塊；以及

對(duì)從上述半導(dǎo)體激光光源模塊射出的規(guī)定數(shù)量的激光進(jìn)行合波的合波部。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光源模塊的制造方法，其特征在于，包含：

跨越外殼內(nèi)部和外部來形成電極對(duì)的工序；

在上述外殼的內(nèi)表面上規(guī)定的固接范圍內(nèi)，在彼此被絕緣體隔開的狀態(tài)下對(duì)兩個(gè)以上規(guī)定數(shù)量的半導(dǎo)體激光二極管進(jìn)行接合的工序；

對(duì)上述半導(dǎo)體激光二極管和上述電極對(duì)進(jìn)行引線鍵合的工序；

將使來自上述半導(dǎo)體激光二極管的射出光通過的通過構(gòu)件直接或者經(jīng)由框架構(gòu)件固接在上述外殼的一個(gè)的開口部上，來密封上述一個(gè)開口部的工序；

在上述外殼的內(nèi)部填充惰性氣體或者干燥空氣的工序；以及

密封上述外殼的開口部的工序，

構(gòu)成上述外殼的外殼構(gòu)件中至少形成上述固接范圍的固接部由導(dǎo)熱性的金屬構(gòu)件或不揮發(fā)性無機(jī)材料形成，

上述外殼內(nèi)部的各個(gè)部分使用不會(huì)使上述半導(dǎo)體激光二極管劣化的無反應(yīng)材料來設(shè)置在上述外殼內(nèi)。

上述外殼的開口部及接合面的密封使用不會(huì)使上述半導(dǎo)體激光二極管劣化的無反應(yīng)材料來進(jìn)行，或者在上述外殼構(gòu)件之間直接被密封。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的激光光源裝置的制造方法是具有使用權(quán)利要求項(xiàng)14或者15所記載的半導(dǎo)體激光光源模塊的制造方法而制造的半導(dǎo)體激光光源模塊的激光光源裝置的制造方法，其特征在于，包含：

利用在規(guī)定波長(zhǎng)的光下會(huì)發(fā)生固化的光固化型粘合劑將上述密封后的對(duì)上述規(guī)定數(shù)量的半導(dǎo)體激光二極管的射出光進(jìn)行合波的合波部預(yù)固接于上述半導(dǎo)體激光光源模塊的工序；

調(diào)整從上述半導(dǎo)體激光二極管射出并被預(yù)固接的上述合波部的位置的工序；以及

照射上述規(guī)定波長(zhǎng)的光來固定將位置調(diào)整后的上述合波部的工序。

發(fā)明效果

按照本發(fā)明，在半導(dǎo)體激光光源模塊及激光光源裝置中，具有能保持高品質(zhì)，并能緊湊地排列多個(gè)波長(zhǎng)的二極管的效果。

附圖說明

圖1是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊的外觀的立體圖。

圖2是表示窗部形狀的其他例子的圖。

圖3是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊的內(nèi)部的剖面圖。

圖4是包含了半導(dǎo)體激光光源模塊的激光光源裝置的整體立體圖。

圖5是表示激光光源裝置的制造工序的圖。

圖6是第2實(shí)施方式的激光光源裝置的外觀的立體圖。

圖7是第2實(shí)施方式的激光光源裝置的剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

[第1實(shí)施方式]

首先說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊和激光光源裝置。

該第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100也可單獨(dú)作為激光光源裝置使用。

圖1是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100的整體構(gòu)成的立體圖。

半導(dǎo)體激光光源模塊100能夠同時(shí)射出三色(2以上的規(guī)定水量)的激光。包括：紅色光源裸片101R以及它的底座102R、綠色光源裸片101G以及它的底座102G、藍(lán)色光源裸片101B以及它的底座102B、電極1031R、1032R、1031G、1032G、1031B、1032B、鍵合引線1041R、1042R、1041G、1042G、1041B、1042B、殼體105(殼體部)、底板106、蓋部107、以及窗部108(透射構(gòu)件)等。

以下，將紅色光源裸片101R、綠色光源裸片101G以及藍(lán)色光源裸片101B的一部分或全部統(tǒng)稱為L(zhǎng)D裸片101(Laser Diode：激光二極管)。以下將底座102R、102G、102B的一部分或全部統(tǒng)稱為底座102。

紅色光源裸片101R是以單橫模(Single Transverse Mode；STM)射出紅色激光的表面安裝型的激光二極管(LD)的裸片。與底座102R的一面相接合來形成芯片載體(CoS：chip on submount)結(jié)構(gòu)。

綠色光源裸片101G是以單橫模(STM)射出綠色激光的表面安裝型的激光二極管(LD)的裸片。呈與底座102G的一面相接合的CoS結(jié)構(gòu)。

藍(lán)色光源裸片101B是以單橫模(STM)射出藍(lán)色激光的表面安裝型的激光二極管(LD)的裸片。呈與底座102B的一面相接合的CoS結(jié)構(gòu)。

底座102均由導(dǎo)熱性高的絕緣構(gòu)件、例如氮化鋁(AlN)形成。底座102的與LD裸片相接合的面的相反面分別使激光射出方向?qū)R在+x方向上，并在y方向上以一列微小間隔(例如，1.2毫米間隔或小于1.2毫米等，緊密地)接合到底板106上規(guī)定的位置(固接范圍)上。這樣，在如后述那樣與合波器組合時(shí)，容易與該合波器進(jìn)行光學(xué)匹配。接合(固接)時(shí)，使用不含環(huán)氧樹脂等會(huì)與LD裸片101反應(yīng)而劣化的揮發(fā)性成分的焊接材料(無反應(yīng)材料)，例如，使用不含助焊劑的金屬合金構(gòu)成的材料。

殼體105呈內(nèi)部具有容納LD裸片101的空間的外殼，此處構(gòu)成長(zhǎng)方體形狀的三個(gè)側(cè)面和剩下一個(gè)側(cè)面的邊緣。開放的殼體105的上下表面的其中一個(gè)表面(下方，-z方向)被底板106密封，另一個(gè)表面(上方，+z方向)，即與底板106相對(duì)的面被蓋部107密封。僅設(shè)置了邊緣的一個(gè)側(cè)面(+x方向)的該邊緣的上邊和下邊在水平方向(+x方向)上延伸，在它們之間的開口部安裝了窗部108，通過窗部108從內(nèi)部射出激光。

底板106形成為比外殼105的底面(與底板106相接的一側(cè))大，在該底板106上，即外殼的內(nèi)面?zhèn)?，除了上述底?02以及LD裸片101以外，在與LD裸片101的激光射出方向(窗部108一側(cè))的相反側(cè)(-x方向)，多個(gè)電極1031R、1032R、1031G、1032G、1031B、1032B(以下統(tǒng)稱為電極1031、1032等)在±y方向上排成一列，并從殼體105內(nèi)設(shè)置到外殼105外。各電極1031、1032各自的中央部分通過殼體105和底板106之間，跨越殼體105的內(nèi)部和外部而在+x方向上延伸。電極1031、1032分別是采用在預(yù)先設(shè)定的領(lǐng)區(qū)域(電極形成范圍)上印刷鎢、金(Au)漿料來形成圖案的方法進(jìn)行薄膜形成而得到的印刷布線。若在與各LD裸片101對(duì)應(yīng)的陽極即電極1031和陰極即電極1032組成的電極對(duì)之間，從外部施加規(guī)定電壓，則根據(jù)流過的電流從LD裸片101分別射出激光。

另外，在底板106的下表面(外殼的外面?zhèn)?，形成鍍金層，從而能更有效地經(jīng)由該底板106向外部進(jìn)行散熱。

蓋部107以與殼體105的上表面相同的尺寸形成。

殼體105、底板106及蓋部107的構(gòu)件(外殼構(gòu)件)采用了導(dǎo)熱性高且不揮發(fā)性的材料。此處，采用了導(dǎo)電性低的高絕緣性陶瓷(不揮發(fā)性的無機(jī)材料、導(dǎo)熱性的絕緣構(gòu)件、絕緣體)，例如AlN或者氧化鋁(Al₂O₃)，優(yōu)選采用通過層壓燒結(jié)法生成的材料。構(gòu)成上述電極1031、1032的薄膜被夾在底板106和殼體105的層間并燒結(jié)，因而該電極1031、1032的周圍沒有間隙而密閉。

這樣，在固接有底座102的底板106的構(gòu)件(固接部)采用高絕緣性材料時(shí)，LD裸片101也可以不采用CoS，而是在沒有底座102的狀態(tài)下直接固接到底板106上。由于不采用底座102，因此能進(jìn)一步縮小LD裸片101的射出光的間隔。

LD裸片101和底座102的接合、底座102和底板106的接合、LD裸片101和電極1031、1032之間經(jīng)由鍵合引線1041、1042的接合全都采用焊接材料來完成。

LD裸片101和底座102也可以采用預(yù)先接合的封裝制品。

作為底座102(或者裸片101)和底板106的接合所使用的焊接材料優(yōu)選采用熔點(diǎn)低的材料，此處采用了熔點(diǎn)是220℃的錫銀銅合金(不含助焊劑)。接合這些底座102和底板106時(shí)，先在底板106上蒸鍍金薄膜，然后將底座102焊接到該金薄膜上。LD裸片101和電極1031、1032之間的接合采用金焊料。

另外，底板106和殼體105之間因殼體105的陶瓷材料的燒結(jié)而無縫接合。

另外，在蓋部107和殼體105的接合面上都進(jìn)行了鍍金，該鍍金面彼此通過焊接材料(無反應(yīng)材料)密接。

窗部108利用對(duì)于射出的RGB三色的激光而言為透明的材質(zhì)形成，是讓光從內(nèi)部輸出到外部的光學(xué)構(gòu)件。窗部108例如使用玻璃材料。窗部108的形狀根據(jù)與半導(dǎo)體激光光源模塊100組合的構(gòu)成以及用途進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇。例如，此處選擇將各色的激光分別聚集成排成一列的平行光束的耦合透鏡的陣列結(jié)構(gòu)。

圖2是表示窗部108的形狀的其他例子的圖。

圖2(a)表示了將激光作為發(fā)散光狀的點(diǎn)光源而使其直接通過的平板狀的窗部108a。另外，圖2(b)表示了讓激光在各自的快軸方向上對(duì)準(zhǔn)的柱面透鏡構(gòu)造(圓筒的軸沿著y方向)。

在窗部108和殼體105的接合面上分別實(shí)施鍍金后，利用不含環(huán)氧樹脂等會(huì)與LD裸片101反應(yīng)而劣化的揮發(fā)性成分的焊接材料(無反應(yīng)材料)來接合?；蚴?，利用多成分低熔點(diǎn)的玻璃做成的模塑構(gòu)件(外殼構(gòu)件)來固定窗部108的外周，從而將該模塑構(gòu)件直接固接在殼體105上，或者，也可以在模塑構(gòu)件的外周進(jìn)一步實(shí)施鍍金，采用同樣的焊接材料與殼體105接合。包含會(huì)與LD裸片101反應(yīng)而劣化的成分的材料中也包括各種粘合劑。即，半導(dǎo)體激光光源模塊100內(nèi)的各個(gè)部分的粘接都不使用這樣的粘合劑。

這樣，殼體105內(nèi)部被完全封閉，設(shè)置LD裸片101的內(nèi)部和外部之間不會(huì)有空氣、塵埃和灰塵等進(jìn)出。另外，密封處均利用焊接材料接合，因此粘合劑的揮發(fā)性成分等不會(huì)進(jìn)入內(nèi)部。該殼體105的內(nèi)部填充有稱為氮?dú)獾亩栊詺怏w和干燥空氣。

圖3是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100的內(nèi)部的剖面圖。

圖3(a)是沿xy平面切開的剖面圖，圖3(b)是沿包含圖3(a)中的綠色光源裸片101G的截面切開的xz平面內(nèi)剖面圖。

如上所述，形成在底板106上的電極1031、1032通過殼體105的下部并分別排成一列從殼體105內(nèi)設(shè)置到殼體105外。

在殼體105內(nèi)部，LD裸片101各自的陽極側(cè)通過鍵合引線與電極1031R、1031G、1031B相連，陰極側(cè)通過鍵合引線與電極1032R、1032G、1032B相連。陽極側(cè)的接線所使用的鍵合引線1041R、1041G、1041B以及陰極側(cè)的接線所使用的鍵合引線1042R、1042G、1042B(以下，統(tǒng)稱為鍵合引線1041，1042等)全都采用金線。

圖4是組裝了半導(dǎo)體激光光源模塊的激光光源裝置1的整體立體圖。該激光光源裝置1包括半導(dǎo)體激光光源模塊100a，三個(gè)耦合透鏡200R、200G、200B以及合波器300(合波部)等。

半導(dǎo)體激光光源模塊100a除了底板106a在x方向上延伸以外，和半導(dǎo)體激光光源模塊100相同，因而對(duì)同樣的構(gòu)成要素標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)并省略說明。

耦合透鏡200R將來自半導(dǎo)體激光光源模塊100a并通過窗部108射出的紅色激光的平行光聚集并引導(dǎo)到合波器300的波導(dǎo)320R的入口。耦合透鏡200G將來自半導(dǎo)體激光光源模塊100a并通過窗部108射出的綠色激光的平行光聚集并引導(dǎo)到合波器300的波導(dǎo)320G的入口。耦合透鏡200B將來自半導(dǎo)體激光光源模塊100a并通過窗部108射出的藍(lán)色激光的平行光聚集并引導(dǎo)到合波器300的波導(dǎo)320B的入口。

耦合透鏡200R、200G、200B(以下統(tǒng)稱為耦合透鏡200)各自采用在規(guī)定波長(zhǎng)的光、例如紫外光(UV光)下會(huì)發(fā)生固化的紫外線(UV)固化型粘合劑固接在底板106a的上述延伸部分上。

合波器300有3根波導(dǎo)320R、320G、320B(以下也統(tǒng)稱為波導(dǎo)320)。合波器300的一個(gè)側(cè)面設(shè)置了分別通往這些波導(dǎo)320的射入口，在該側(cè)面的相反側(cè)的側(cè)面上設(shè)置了將合波后的一條激光束射出的射出口330。波導(dǎo)320分別是在側(cè)面使用了對(duì)輸入波長(zhǎng)的光進(jìn)行全反射的薄膜材料、例如鋁而得到的中空管(中空型導(dǎo)光管)?；蛘?，也可以使用與輸入的激光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的各種公知的光纖，但無論是哪一種，都采用了與從半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出的STM激光相適宜的STM光纖、PLC(Planar Lightwave Circuit：平面波導(dǎo)線路)的STM導(dǎo)光管等。

合波器300需要準(zhǔn)確地與射出光匹配位置來固定，使用各種樹脂粘合劑、例如上述UV固化型粘合劑等容易且能進(jìn)行μm級(jí)的精密定位的方法接合到底板106上。

另外，耦合透鏡200可包含在合波部中。

接著，說明本實(shí)施方式的激光光源裝置1的制造方法。

圖5是表示本實(shí)施方式的激光光源裝置1的制造工序的圖。

首先，在底板106a上，通過印刷鎢、金的漿料來形成圖案的方法形成電極1031、1032。接著，通過燒結(jié)使底板106a和殼體105夾著電極1031、1032而密接(步驟S11)。

接著，對(duì)殼體105和窗部108、底部106a和底座102以及殼體105和蓋部107的各接合部進(jìn)行鍍金。底板106的下表面也進(jìn)行鍍金(步驟S12)。

接著，利用無環(huán)氧樹脂的焊料將CoS結(jié)構(gòu)的LD裸片101及底座102接合到底板106的上表面(步驟S13)。此時(shí)，首先通過蒸鍍?cè)诘装?06上表面上不會(huì)與電極1031、1032發(fā)生短路的范圍內(nèi)形成金屬(金)薄膜，利用抗蝕劑膜等在該金屬薄膜上的底座102的接合范圍內(nèi)高精度地形成焊接材料的薄膜圖案。然后，在進(jìn)行將各底座102定位到該薄膜圖案的安裝后，將該焊接材料加熱到熔點(diǎn)，從而一并將底座102和LD裸片101分別固接并接合到正確的位置。這里，也可以在分別依次安裝各底座102時(shí)，僅在焊接材料的合金中熔點(diǎn)最低的金屬會(huì)融化的溫度下進(jìn)行加熱，來對(duì)該底座102進(jìn)行預(yù)固定，從而防止因之后安裝底座102時(shí)的振動(dòng)等而產(chǎn)生位置偏移。

然后，利用鍵合引線1041、1042并使用金焊料將各電極1031、1032與LD裸片101之間連接(步驟S14)。另外，也可以利用鍍金圖案在電極1031、1032與鍵合引線1041、1042之間進(jìn)一步形成電極。

此外，利用無環(huán)氧樹脂的焊料在殼體105上粘接窗部108(步驟S15)。

另外，步驟S15的工序也可以在步驟S13、S14的工序之前進(jìn)行。

之后，用氮?dú)?惰性氣體)或干燥空氣沖洗殼體105內(nèi)部，同時(shí)將蓋部107焊接到殼體105上來將殼體105密封(步驟S16)，從而得到半導(dǎo)體激光光源模塊100a。

利用光固化型粘合劑、此處為UV固化型粘合劑將耦合透鏡200以及合波器300預(yù)固定到像這樣形成的半導(dǎo)體激光光源模塊100a的底板6a上(步驟S17)。對(duì)預(yù)固定后的耦合透鏡200以及合波器300的位置進(jìn)行調(diào)整(主動(dòng)對(duì)準(zhǔn))，使得從外部向電極1031、1032之間施加規(guī)定電壓來使各個(gè)顏色的激光從半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出，并同時(shí)從合波器300的射出口330輸出經(jīng)過適當(dāng)合波后的激光，在完成向適當(dāng)?shù)南鄬?duì)位置關(guān)系的調(diào)整的階段照射UV光，使UV固化性粘合劑迅速固化(步驟S18)，由此獲得激光光源裝置1。

如上所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100包括：分別輸出三個(gè)波長(zhǎng)的三個(gè)半導(dǎo)體激光二極管(LD裸片101及底座102)；將這些半導(dǎo)體激光二極管配置在內(nèi)部而密閉的外殼(殼體105、底板106及蓋部107)；跨越外殼的內(nèi)部和外部而設(shè)置，并根據(jù)從外部施加的電壓使規(guī)定的電流分別流過三個(gè)半導(dǎo)體激光二極管的三組電極1031、1032的電極對(duì)；以及窗部108，該窗部108直接或經(jīng)由模塑構(gòu)件固接，以將外殼的一個(gè)開口部密封，并使半導(dǎo)體激光二極管的射出光通過并從框體的內(nèi)部輸出，三個(gè)半導(dǎo)體激光二極管分別利用絕緣體(這里為底板106)隔開，并利用錫銀銅合金這樣的焊接材料以及鍍金固接于外殼內(nèi)表面上規(guī)定的固接范圍，外殼內(nèi)部的各部分利用不會(huì)使半導(dǎo)體激光二極管劣化的焊接材料、金屬鍍膜等設(shè)置在該外殼內(nèi)，構(gòu)成外殼的外殼構(gòu)件中，至少底板106由導(dǎo)熱性的不揮發(fā)性無機(jī)材料、即氮化鋁(AlN)或氧化鋁(Al₂O₃)形成，外殼內(nèi)部填充有惰性氣體或干燥空氣，外殼利用不會(huì)使半導(dǎo)體激光二極管劣化的焊接材料或鍍敷材料等密封，或通過將外殼構(gòu)件彼此焊接而直接密封。

由此將分別射出多個(gè)波長(zhǎng)的激光的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管高密度安裝，并有效地對(duì)來自這多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管的熱進(jìn)行散熱，且將所有半導(dǎo)體激光二極管密封，而不與會(huì)使半導(dǎo)體激光二極管產(chǎn)生問題的環(huán)氧樹脂等成分接觸。

因此，能夠獲得維持能同時(shí)輸出多個(gè)波長(zhǎng)的激光的緊湊型半導(dǎo)體激光光源模塊的高品質(zhì)且能防止劣化的高可靠性高壽命的模塊。

此外，能容易地將上述同時(shí)輸出的多個(gè)波長(zhǎng)的激光引導(dǎo)至合波器300等，利用于使用該多個(gè)波長(zhǎng)的激光的各種裝置。

此外，構(gòu)成外殼的構(gòu)件中，至少固接有底座102的底板106由導(dǎo)熱性絕緣構(gòu)件即AlN或氧化鋁(Al₂O₃)形成。因此，能在確保LD裸片101間的絕緣性(10¹⁴Ωm以上等)的同時(shí)，高效地將多個(gè)LD裸片101的發(fā)熱從半導(dǎo)體激光光源模塊100的整個(gè)底面進(jìn)行排出。

此外，由電極1031、1032的組構(gòu)成的電極對(duì)以薄膜方式形成在從外殼的一個(gè)內(nèi)面到外部的規(guī)定的電極形成范圍內(nèi)，外殼中與電極對(duì)接觸的部分由熱傳導(dǎo)性絕緣構(gòu)件形成。因此，能確保電極的絕緣性，并能將稍許難加工的導(dǎo)熱性絕緣構(gòu)件的加工抑制在最小限度，從而能容易地獲得半導(dǎo)體激光光源模塊100。此外，從LD裸片101傳遞到鍵合引線1041、1042等而被加熱的電極的熱量也能高效地釋放到外殼。

此外，外殼具有供底板106伸展且內(nèi)表面延伸到該外殼外部的形狀，電極對(duì)形成為從底板106的內(nèi)表面到所延伸出的外部，因此能容易地在底板106的平面上形成電極，并能降低成本和勞力。

此外，夾著電極形成范圍的底板106與外殼105之間通過燒結(jié)而密接形成，電極對(duì)通過印刷具有比燒結(jié)溫度高的熔點(diǎn)的鎢、金(Au)漿料來形成圖案的方法而形成。由此，能在底板106上形成鎢電極或金(Au)電極的薄膜后容易地使底板106與殼體105密接，而且不會(huì)使電極1031、1032產(chǎn)生問題，并能進(jìn)一步削減導(dǎo)熱性絕緣構(gòu)件即AlN或氧化鋁(Al₂O₃)等的加工精力。因此，能降低成本和勞力，能容易地進(jìn)行量產(chǎn)，并能提高成品率。

此外，外殼與窗部108之間的直接或經(jīng)由模塑構(gòu)件的固接面上分別被實(shí)施了金屬鍍敷，該鍍敷面彼此通過不包含環(huán)氧樹脂等會(huì)使LD裸片101劣化的揮發(fā)性成分的焊接材料而接合，因此不會(huì)在外殼內(nèi)部混入會(huì)使LD裸片101產(chǎn)生問題的成分，能可靠地將外殼與窗部108的接合面密封。

此外，外殼具有與固接有底座102(LD裸片101)的底板106相對(duì)的上表面開放的殼體105以及將該上表面密封的蓋部107，殼體105與蓋部107利用不包含會(huì)使LD裸片101劣化的揮發(fā)性成分的焊料構(gòu)件以及鍍金來固接。因此，能容易地在外殼內(nèi)部安裝LD裸片101，然后能在會(huì)使LD裸片101產(chǎn)生問題的成分不混入外殼內(nèi)部的情況下可靠地將蓋部107密封。

此外，窗部108通過選擇為具有使LD裸片101的射出光分別至少對(duì)準(zhǔn)到快軸方向的透鏡結(jié)構(gòu)，或選擇為具有使該射出光成為排成一列的平行光束的透鏡結(jié)構(gòu)來適當(dāng)接合。通過如上述那樣根據(jù)用途設(shè)置合適的窗部108，從而能在之后對(duì)多個(gè)射出光進(jìn)行合波時(shí)降低調(diào)整的精力和構(gòu)件數(shù)量。因此，能獲得容易對(duì)合波器輸出(即，光學(xué)上容易耦合)且容易利用的半導(dǎo)體激光光源模塊100，能容易地?cái)U(kuò)大利用范圍。

此外，本實(shí)施方式的激光光源裝置1包括半導(dǎo)體激光光源模塊100a、以及對(duì)從該半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出的規(guī)定數(shù)量(三色)的激光進(jìn)行合波的耦合透鏡200及合波器303。

因此，相對(duì)于密封而一體形成的半導(dǎo)體激光光源模塊100a能以較少的構(gòu)件數(shù)量容易地獲得緊湊且精密地將多個(gè)波長(zhǎng)的激光合波并輸出的激光光源裝置1。

此外，耦合透鏡200及合波器300利用在紫外光(UV光)下會(huì)發(fā)生固化的UV固化型粘合劑，被固定在從半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出的光入射并合波的相對(duì)位置關(guān)系。即，耦合透鏡200和合波器300能在完成了精密對(duì)準(zhǔn)的階段通過UV光的照射迅速固化，因此能容易地進(jìn)行精密對(duì)準(zhǔn)。此外，UV固化型粘合劑所包含的揮發(fā)性成分不會(huì)對(duì)已經(jīng)密封的外殼內(nèi)部的LD裸片101造成不良影響，因此精密調(diào)整所涉及的安裝工序變得非常簡(jiǎn)便。

此外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100的制造方法包含：跨越外殼(殼體105、底板106及蓋部107)的內(nèi)部和外部來形成電極1031、1032對(duì)的工序(步驟S11)；對(duì)外殼內(nèi)表面的規(guī)定固接范圍，在由絕緣體(這里為底板106)相互隔開的狀態(tài)下利用不會(huì)使LD裸片101劣化的錫銀銅合金這樣的焊接材料以及鍍金來對(duì)規(guī)定數(shù)量(三個(gè))的半導(dǎo)體激光二極管(LD裸片101、底座102)進(jìn)行接合的工序(步驟S12、S13)；利用鍵合引線1041、1042并通過鍍金來對(duì)半導(dǎo)體激光二極管與電極的對(duì)進(jìn)行引線鍵合的工序(步驟S14)；直接或經(jīng)由模塑構(gòu)件，并利用不會(huì)使半導(dǎo)體激光二極管劣化的焊接材料以及根據(jù)需要利用鍍金將使來自半導(dǎo)體激光二極管的射出光通過的窗部108固接于外殼的一個(gè)開口部從而將上述一個(gè)開口部密封的工序(步驟S15)；在外殼內(nèi)部填充惰性氣體的工序(步驟S16)；以及利用蓋部107等將殼體105的上表面這樣的外殼的開口部密封的工序(步驟S16等)，構(gòu)成外殼的外殼構(gòu)件中，至少形成半導(dǎo)體二極管的固接范圍的底板106由導(dǎo)熱性的的不揮發(fā)性無機(jī)材料、即氮化鋁或氧化鋁(Al₂O₃)形成，外殼的開口部以及接合面的密封利用不會(huì)使半導(dǎo)體激光二極管劣化的焊接材料、或鍍敷材料等來進(jìn)行，或使外殼構(gòu)件彼此間直接焊接。

通過上述步驟，將分別射出多個(gè)波長(zhǎng)的激光的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管高密度安裝，并有效地使來自這多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管的熱進(jìn)行散熱，且將所有半導(dǎo)體激光二極管密封，而不與會(huì)使半導(dǎo)體激光二極管產(chǎn)生問題的環(huán)氧樹脂等成分接觸,得到這樣的半導(dǎo)體激光光源。

因此，能夠獲得維持能同時(shí)輸出多個(gè)波長(zhǎng)的激光的緊湊型半導(dǎo)體激光光源模塊的高品質(zhì)且能防止劣化的高可靠性高壽命的模塊。

此外，無需特殊工序就能容易且準(zhǔn)確地進(jìn)行各工序，因此能提高管理型和生產(chǎn)性，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性和成本降低。

此外，步驟S12、S13的工序包含：在針對(duì)底板106的半導(dǎo)體激光二極管(底座102、即LD裸片101)的固接范圍形成焊接材料的薄膜圖案的工序；與形成半導(dǎo)體激光二極管的薄膜圖案相一致來進(jìn)行配置的工序；以及對(duì)薄膜圖案進(jìn)行加熱來使其暫時(shí)熔解，并將半導(dǎo)體激光二極管精密地固接到固接范圍內(nèi)的工序。

利用上述工序能將多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管(底座102及LD裸片101)一并精密地固接于正確的位置，因此能高品質(zhì)且高效地獲得緊湊的半導(dǎo)體激光光源模塊。

此外，特別是能使激光輸出到正確的射出方向，因此容易與輸出后的合波器300等取得光學(xué)匹配，即，容易進(jìn)行位置調(diào)整。

此外，本實(shí)施方式的激光光源裝置1的制造方法包含：利用在UV光下發(fā)生固化的UV固化型粘合劑將半導(dǎo)體激光光源模塊100a中對(duì)密封的三個(gè)半導(dǎo)體激光二極管的射出光進(jìn)行合波的合波器300預(yù)固定于半導(dǎo)體激光光源模塊100a的工序(步驟S17)；使半導(dǎo)體激光二極管射出激光來對(duì)預(yù)固定的合波器300的位置進(jìn)行調(diào)整的工序(步驟S18)；以及照射f光來對(duì)完成了位置調(diào)整的合波器300進(jìn)行固定的工序。

通過如上述那樣將所輸出的多個(gè)波長(zhǎng)的激光牽涉到合波的組裝工序落實(shí)到密封且輸出方向確定的半導(dǎo)體激光光源模塊100與合波器300之間的相對(duì)位置調(diào)整，從而能僅通過合波器300的對(duì)準(zhǔn)來容易地進(jìn)行位置調(diào)整，并同時(shí)提高精度，削減勞力，并且能利用UV固化型粘合劑對(duì)密封后的半導(dǎo)體激光光源模塊100進(jìn)行粘接，而無需擔(dān)心對(duì)LD裸片100造成不良影響。因此，能在預(yù)固定和對(duì)準(zhǔn)后的最終固接這兩個(gè)階段合理地進(jìn)行高精度的組裝。

[第2實(shí)施方式]

接著，對(duì)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊以及激光光源裝置進(jìn)行說明。

圖6是表示本實(shí)施方式的激光光源裝置1b的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。

該激光光源裝置1b包括半導(dǎo)體激光光源模塊100b、以及長(zhǎng)波通濾波器210R、210G、210B(長(zhǎng)波長(zhǎng)通過濾波器；以下統(tǒng)稱為長(zhǎng)波通濾波器210)等。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100b包括圓柱電極1131R、1131G、1131B、1132R、1132G、1132B來代替電極1031、1032，并使用殼體115、底板116及蓋部117代替殼體105、底板106及蓋部107。除此以外的結(jié)構(gòu)與上述第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100相同，因此標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略說明。

本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100b中，使用導(dǎo)電性構(gòu)件且導(dǎo)熱性構(gòu)件、即金屬構(gòu)件作為殼體115、底板116及蓋部117。金屬構(gòu)件可以選擇各種材料，但更優(yōu)選基于導(dǎo)熱性的高低、加工的難易度以及材料成本等選擇例如無氧銅板、鋁板、鎢銅(Cu-W)那樣的合金。該情況下，也可以不在底板116與底座102的固接面上蒸鍍金屬薄膜，直接利用掩模圖案等在固接范圍內(nèi)使焊接材料形成薄膜即可。

這些金屬構(gòu)件直接通過縫焊或激光焊接來直接固接，或者利用不含有會(huì)使LD裸片101劣化的環(huán)氧樹脂等揮發(fā)性成分的焊接材料來接合。設(shè)置1131G、1131B、1132R、1132G、1132B(以下也統(tǒng)稱為圓柱電極1131、1132)分別貫穿底板116。

長(zhǎng)波通濾波器210R使波長(zhǎng)比紅色激光長(zhǎng)的光通過，并將該波長(zhǎng)以下的光反射。長(zhǎng)波通濾波器210R相對(duì)于由半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出的紅色激光的平行光傾斜45度來配置在基臺(tái)410上，將紅色激光反射來使其方向改變90度。

長(zhǎng)波通濾波器210G使波長(zhǎng)比綠色激光長(zhǎng)的光通過，并將該波長(zhǎng)以下的光反射。長(zhǎng)波通濾波器210G相對(duì)于由半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出的綠色激光的平行光傾斜45度，并且配置成該綠色激光的反射位置與由長(zhǎng)波通濾波器210R反射的紅色激光的通過位置一致。由此，經(jīng)長(zhǎng)波通濾波器210G反射后的綠色激光與通過長(zhǎng)波通濾波器210G的紅色激光在同一條線上重合。

長(zhǎng)波通濾波器210B使波長(zhǎng)比藍(lán)色激光長(zhǎng)的光通過，并將該波長(zhǎng)以下的光反射。長(zhǎng)波通濾波器210B相對(duì)于由半導(dǎo)體激光光源模塊100a射出的藍(lán)色激光的平行光傾斜45度，并且配置成該藍(lán)色激光的反射位置與由長(zhǎng)波通濾波器210R反射的紅色激光以及由長(zhǎng)波通濾波器210G反射的綠色激光的通過位置一致。由此，經(jīng)長(zhǎng)波通濾波器210B反射的藍(lán)色激光與綠色激光及紅色激光在同一條線上重合，從激光光源裝置1a輸出位置上的平行光束。

這些長(zhǎng)波通濾波器210都能利用粘合劑接合在底板116上。粘合劑例如使用UV固化型材料，通過在完成相對(duì)于半導(dǎo)體激光光源模塊100b的位置關(guān)系的精密調(diào)整結(jié)束后照射UV光，從而準(zhǔn)確且牢固地固定。

圖7示出本實(shí)施方式的激光光源裝置1b的剖面圖。

圖7(a)是沿xy平面切開得到的剖面圖，圖7(b)是沿包含圖7(a)的藍(lán)色光源裸片101B的剖面切開得到的xz面內(nèi)剖面圖。

底板116上分別單獨(dú)設(shè)置有6個(gè)貫通孔，該貫通孔分別供圓柱電極1131、1132貫穿。這些貫通孔分別形成得比圓柱電極1131、1132粗，并被隔開，使得圓柱電極1131、1132不會(huì)與導(dǎo)電性構(gòu)件即底板116接觸而短路，并填充有絕緣部411R、412R、411G、412G、411B、412B(以下也統(tǒng)稱為絕緣部411、412)。

絕緣部411、412使用玻璃材料，例如作為將圓柱電極1131、1132與貫通孔的間隙填滿的密封剝離并通過熔融密封進(jìn)行配置。

如上所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光光源模塊100b及激光光源裝置1b中，使用在由絕緣構(gòu)件構(gòu)成的底座102上形成有LD裸片101的CoS作為半導(dǎo)體激光二極管，外殼構(gòu)件中，至少形成供底座102固接的部分的底板116利用導(dǎo)電性構(gòu)件形成，底座102利用不含有會(huì)使LD裸片101劣化的環(huán)氧樹脂等成分的焊接材料固定于底板116的上表面(外殼的內(nèi)表面?zhèn)?。

該情況下，也能從高密度排列配置的多個(gè)LD裸片101高效地向外殼外部進(jìn)行散熱，并且通過進(jìn)行統(tǒng)一封裝，從而能恰當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)LD裸片101，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命，并且能從緊湊的模塊輸出能容易地進(jìn)行合波的合適的多個(gè)波長(zhǎng)的光。

此外，由與各LD裸片101相對(duì)應(yīng)的圓柱電極1131、1132構(gòu)成的電極對(duì)經(jīng)由貫穿底板116而設(shè)置的貫通孔以跨越該外殼內(nèi)部和外部的方式配置，該貫通孔將玻璃材料等不揮發(fā)性無機(jī)材料作為密封玻璃而被密封，并且利用該玻璃材料將底板116與電極對(duì)絕緣。因此，能產(chǎn)生金屬構(gòu)件的加工容易性，并將電極設(shè)置成合適的朝向，并且能在緊湊的模塊中容易且恰當(dāng)?shù)鼐S持絕緣性來使各LD裸片101工作。

另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能進(jìn)行各種變更。

例如，在上述實(shí)施方式中，舉例說明了僅利用AlN、氧化鋁(Al₂O₃)形成外殼的例子和僅利用金屬構(gòu)件來形成的例子，但也可以將兩者進(jìn)行組合。此外，無需所有外殼構(gòu)件都采用高導(dǎo)熱性材料，至少形成供LD裸片101、底座102固接的范圍的部分，這里為底板106、116的一部分或全部(固接部)，使用高導(dǎo)熱性材料來可靠地進(jìn)行散熱即可，其他部分、例如蓋部107、117即使是不同的材質(zhì)，只要是不揮發(fā)性無機(jī)材料等不會(huì)使導(dǎo)致LD裸片101的成分揮發(fā)，并且適當(dāng)保持密封狀態(tài)即可，散熱性可以較低。

此外，上述實(shí)施方式中示出了排列RGB三色的LD裸片101的例子，但也可以包含其他顏色，也可以僅為雙色。此外，所包含的顏色(波長(zhǎng))也可以包含紅外線(IR)。

此外，上述實(shí)施方式中，一邊用惰性氣體或干燥氣體進(jìn)行沖洗一邊進(jìn)行密封處理，但也可以在惰性氣體或干燥氣體的氣氛氣體中進(jìn)行密封處理。

此外，上述實(shí)施方式中，設(shè)置有電極對(duì)的表面不一定要與供LD裸片101、底座102固接的表面是同一面。此外，設(shè)置蓋部107、117的表面也可以不與設(shè)置LD裸片101、底座102的表面相對(duì)。然而，通過使與設(shè)置LD裸片101、底座102的表面相對(duì)的面開放，從而能更容易地進(jìn)行掩模圖案的形成、焊接材料薄膜的形成以及加熱等各處理。

此外，上述實(shí)施方式所示的對(duì)各部分接合時(shí)使用的、不會(huì)使LD裸片101劣化的無反應(yīng)材料的例示不限于上述不含助焊劑的金屬合金構(gòu)成的焊接材料等。它們也可以部分或全部重復(fù)，也可以在所有部位上不同。

此外，上述實(shí)施方式中，使用紫外線(UV)固化型粘合劑將耦合透鏡200、合波器300等固定于半導(dǎo)體激光光源模塊100a，但也可以是其它材料。無論如何，由于半導(dǎo)體激光光源模塊100a的外殼內(nèi)部被密封，因此對(duì)于會(huì)使LD裸片101產(chǎn)生問題的揮發(fā)性成分等，能不受限地進(jìn)行調(diào)整以及固接。

除此以外，上述實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、制造工序的具體細(xì)節(jié)能在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更。

標(biāo)號(hào)說明

1、1b 激光光源裝置

100、100a、100b 半導(dǎo)體激光光源模塊

101B 藍(lán)色光源裸片

101G 綠色光源裸片

101R 紅色光源裸片

102R、102G、102B 底座

105、115 殼體

106、116 底板

107、117 蓋部

108 窗部

411R、411G、411B、412R、412G、412B 絕緣部

200R、200G、200B 耦合透鏡

210R、201G、201B 長(zhǎng)波通濾波器

300 合波器

320R、320G、320B 波導(dǎo)

330 射出口

1031R、1031G，1031B、1032R、1032G、1032B 電極

1041R、1041G，1041B、1042R、1042G、1042B 鍵合引線

1131R、1131G，1131B、1132R、1132G、1132B 圓柱電極