JP2017147406A

JP2017147406A - 発光装置

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Publication number: JP2017147406A
Application number: JP2016030105A
Authority: JP
Inventors: 彰一新関; Shoichi Niizeki
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-24

Abstract

【課題】半導体発光素子を有する発光装置の信頼性を高める。【解決手段】発光装置１０は、紫外光を発する発光素子２０と、発光素子２０を内部に収容する筐体１２とを備える。筐体１２は、発光素子２０が実装される実装領域Ｃ１を有する基板３０と、少なくとも一部が紫外光を透過する窓部材４２で構成されるカバー４０と、実装領域Ｃ１の外側において基板３０とカバー４０を接着する接着層５０とを有する。接着層５０は、樹脂材料と、樹脂材料よりも紫外光の透過率の低い遮光粒子とを含む。カバー４０は、接着層と接する部分が樹脂材料よりも紫外光の透過率の低い遮光性材料で形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、特に、半導体発光素子を有する発光装置に関する。

近年、青色光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子が実用化されており、さらに波長の短い深紫外光を出力する発光素子の開発が進められている。深紫外光は高い殺菌能力を有することから、深紫外光の出力が可能な半導体発光素子は、医療や食品加工の現場における水銀フリーの殺菌用光源として注目されている。また、出力波長を問わず、より発光強度の高い半導体発光素子の開発が進められている。

半導体発光素子は、外部環境から素子を保護するためのパッケージ内に収容される。例えば、半導体発光素子を配置する支持基板と、その支持基板に配置される被覆部材とを接着することで、支持基板と被覆部材とからなる中空部に半導体発光素子が収納される構造が挙げられる。被覆部材を支持基板に接着する接着剤として、金属材料、樹脂材料、ガラス材料などが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−９３３７２号公報

紫外光や深紫外光といった波長のより短い光を出力する発光素子の場合、出力光のエネルギーが高いため、接着剤として樹脂材料を用いると発光素子が発する光によって樹脂が光分解を起こして劣化するという懸念がある。金属材料やガラス材料を接着剤として用いれば、紫外光による劣化の懸念が少ないが、樹脂を硬化させる場合と比べて比較的高い温度での処理が必要となり、高温処理による発光素子への影響が懸念される。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、半導体発光素子を有する発光装置の信頼性を高める技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、紫外光を発する発光素子と、発光素子を内部に収容する筐体とを備える。筐体は、発光素子が実装される実装領域を有する基板と、少なくとも一部が紫外光を透過する窓部材で構成されるカバーと、実装領域の外側において基板とカバーを接着する接着層とを有する。接着層は、樹脂材料と、樹脂材料よりも紫外光の透過率の低い遮光粒子とを含む。カバーは、接着層と接する部分が樹脂材料よりも紫外光の透過率の低い遮光性材料で形成される。

この態様によると、筐体内に発光素子を封止するために樹脂材料の接着剤を用いるため、金属やガラスで接着する場合と比べて低い温度で部材間を接着できる。また、接着層に遮光粒子が含まれるため、発光素子からの紫外光により接着層を構成する樹脂材料が全体にわたって劣化する影響を軽減できる。さらに、カバーのうち接着層と接する部分が遮光性材料で形成されるため、発光装置の照射対象から反射されて接着層に向かう紫外光を遮光性材料で遮ることができ、反射紫外光に起因する樹脂材料の劣化を抑制できる。

発光素子は、波長３５０ｎｍ以下の深紫外光を出力する半導体発光素子であってもよい。

遮光粒子は、金属粒子、無機粒子または金属材料もしくは無機材料をシェル材とするコアシェル粒子であってもよい。

遮光粒子は、紫外光の吸収による光触媒作用の低い材料で構成されてもよい。

接着層は、遮光粒子の含有率が２０体積％以上、７０体積％以下であってもよい。

遮光性材料は、金属、金属酸化物または金属窒化物であってもよい。

カバーは、窓部材と、窓部材の外周に設けられる枠体とを有してもよい。枠体は、遮光性材料で形成され、接着層と接する部分を有してもよい。

本発明の別の態様もまた、発光装置である。この装置は、紫外光を発する発光素子と、発光素子を内部に収容する筐体とを備える。筐体は、発光素子が実装される実装領域を有する基板と、少なくとも一部が紫外光を透過する窓部材で構成されるカバーと、実装領域の外側において基板とカバーを接着する接着層とを有する。接着層は、樹脂材料と、樹脂材料よりも紫外光の透過率の低い遮光粒子とを含み、遮光粒子が接着層の全体に分散されている。

この態様においても、筐体内に発光素子を封止するために樹脂材料の接着剤を用いるため、金属やガラスで接着する場合と比べて低い温度で部材間を接着できる。また、接着層の樹脂材料中に遮光粒子が分散されているため、発光素子からの紫外光により接着層を構成する樹脂材料が全体にわたって劣化する影響を軽減できる。

本発明によれば、半導体発光素子を有する発光装置の信頼性を高めることができる。

第１の実施の形態に係る発光装置を概略的に示す断面図である。図１の発光装置の上面図である。接着層の構成を概略的に示す断面図である。発光装置が奏する効果を概略的に示す図である。変形例に係る発光装置を概略的に示す断面図である。変形例に係る発光装置を概略的に示す断面図である。第２の実施の形態に係る発光装置を概略的に示す断面図である。変形例に係る発光装置を概略的に示す断面図である。変形例に係る発光装置を概略的に示す断面図である。変形例に係る発光装置を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１０を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の発光装置１０の上面図である。発光装置１０は、筐体１２と、発光素子２０とを備える。発光素子２０は、筐体１２の内部に収容され、紫外光を発する。筐体１２は、発光素子２０が実装される基板３０と、紫外光を透過する窓部材４２を含むカバー４０と、基板３０とカバー４０の間を接着する接着層５０とを有する。

発光素子２０は、中心波長λが約３５５ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、発光素子２０は、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。

発光素子２０は、半導体積層構造２２と、光出射面２４と、第１素子電極２６と、第２素子電極２７とを有する。

半導体積層構造２２は、光出射面２４となる基板上に積層されるテンプレート層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層などを含む。発光素子２０が深紫外光を出力するように構成される場合、光出射面２４となる基板としてサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板が用いられ、半導体積層構造２２のテンプレート層として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層が用いられる。また、半導体積層構造２２のクラッド層や活性層はＡｌＧａＮ系半導体材料で構成される。

第１素子電極２６および第２素子電極２７は、半導体積層構造２２の活性層にキャリアを供給するための電極であり、それぞれがアノード電極またはカソード電極として機能する。第１素子電極２６および第２素子電極２７は、光出射面２４と反対側に設けられる。第１素子電極２６は、基板３０の第１内側電極３６に取り付けられ、第２素子電極２７は、基板３０の第２内側電極３７に取り付けられる。

基板３０は、金属材料、無機材料または樹脂材料などをベースとしたパッケージ基材である。基板３０は、耐熱性、熱伝導性、耐光性、気密性の高い材料で構成されることが好ましく、金属基板または無機基板であることが好ましい。無機材料の基板３０として、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、シリコン（Ｓｉ）、水晶、サファイアなどを用いることができる。また、金属材料の基板３０として、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらを含む合金などを用いることができる。基板３０は、無機材料と金属材料を組み合わせた複合材であってもよく、いわゆるセラミック多層基板などでもよい。

基板３０の上面３１には、発光素子２０を収容するための凹部３４が設けられる。凹部３４の底面には、発光素子２０を取り付けるための第１内側電極３６および第２内側電極３７が設けられる。基板３０の下面３２には、発光装置１０を外部基板などに実装するための第１外側電極３８および第２外側電極３９とが設けられる。

凹部３４は、発光素子２０が実装される実装領域Ｃ１に設けられる。実装領域Ｃ１は、図２に示されるように、基板３０の略中央に設けられる矩形の領域である。なお、実装領域Ｃ１の形状は、矩形に限られず、円形、多角形またはこれらを組み合わせたような不規則な形状であってもよい。実装領域Ｃ１の外側は、外周領域Ｃ２である。基板３０は、外周領域Ｃ２においてカバー４０と接着される。

カバー４０は、発光素子２０および基板３０の上を覆うように設けられる保護部材である。カバー４０は、窓部材４２と、遮光層４８とを有する。窓部材４２は、発光素子２０が発する紫外光を透過する材料で構成され、例えば、ガラス、樹脂、石英、水晶、サファイアなどを用いることができる。窓部材４２は、特に深紫外光の透過率が高く、耐熱性および気密性の高い材料で構成されることが好ましく、ガラスや石英で構成されることが望ましい。発光素子２０が発する紫外光は、窓部材４２を介して窓部材４２の外面４３から外部へと出力される。

窓部材４２の内面４４の一部領域には遮光層４８が設けられる。遮光層４８は、接着層５０と接する部分に設けられ、基板３０の外周領域Ｃ２に対応した矩形枠状の領域に設けられる。遮光層４８は、発光素子２０が発する紫外光の透過率が低い材料で構成され、金属材料や無機材料で構成される。遮光層４８は、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）や、これらを含む窒化物または酸化物などにより形成することができ、例えば、上述の材料からなる単一の層または複数層の積層体により形成することができる。なお、遮光層４８は、紫外光の透過率が５０％以下であることが好ましく、このような透過率が実現されるように材料および膜厚を定めることが望ましい。遮光層４８は、例えば、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成できる。

接着層５０は、基板３０の上面３１と遮光層４８の間に設けられ、外周領域Ｃ２において基板３０とカバー４０を接着する。図３は、接着層５０の構成を概略的に示す断面図である。接着層５０は、樹脂材料５２と、遮光粒子５４とを含む。樹脂材料５２は、接着層５０のいわゆる基材である。接着層５０に用いる樹脂材料５２として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂などを用いることができる。

遮光粒子５４は、樹脂材料５２よりも紫外光の透過率が低い粒子状物質であり、少なくとも粒子表面が樹脂材料５２よりも紫外光透過率の低い材料で構成される。遮光粒子５４は、金属粒子、無機粒子または金属材料もしくは無機材料をシェル材とするコアシェル粒子であってよい。遮光粒子５４が金属粒子である場合、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、またはこれらを含む合金などを用いることができる。特に、経済性に優れるアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などで構成される金属粒子が好ましい。また、遮光粒子５４が無機粒子である場合、チタンブラック、フェライト、マグネタイトなどを用いることができる。遮光粒子５４がコアシェル粒子である場合、コア材として任意の金属、無機、有機材料を用いることがき、シェル材として上述の金属材料または無機材料を用いることができる。遮光粒子５４として材料等の異なる二種類以上の粒子を組み合わせて用いてもよい。また、遮光粒子５４の形状は、図示するような球形状であってもよいし、楕円体状、板状、針状などの任意の形状のものを用いてもよいし、形状の異なる二種類以上の粒子を組み合わせてもよい。遮光粒子５４の大きさは、接着層５０の厚さよりも小さければよく、５０ｎｍ〜２０μｍ程度の粒径のものを用いればよい。遮光粒子５４の大きさは接着層５０の全体にわたって均一であってもよいし、ばらつきがあってもよい。

遮光粒子５４は、少なくとも粒子表面が光触媒作用の低い材料で構成されることが好ましく、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）といった光触媒作用の高い物質を避けることが望ましい。遮光粒子５４として光触媒作用を有する物質を樹脂材料５２に含有させると、発光素子２０からの紫外光の吸収に起因する光触媒作用によって樹脂材料５２が劣化しやすくなるおそれがあるためである。光触媒作用の低い材料として、上述の金属材料や無機材料を用いることができる。

遮光粒子５４は、接着層５０に入射する紫外光を減衰させて樹脂材料５２の劣化を好適に軽減できる程度の割合で接着層５０に含まれることが好ましい。具体的には、遮光粒子５４の含有率を２０体積％以上とすればよく、好ましくは３０体積％以上とすればよい。遮光粒子５４は、樹脂材料５２に起因する接着力が確保できる程度の割合で接着層５０に含まれることが好ましい。具体的には、遮光粒子５４の含有率を７０体積％以下とすればよく、好ましくは６０体積％以下とすればよい。なお遮光粒子５４は、接着層５０の全体に含まれることが好ましく、全体にわたってほぼ均一に分散されることが望ましい。

つづいて、発光装置１０の製造方法について説明する。まず、基板３０の実装領域Ｃ１に発光素子２０を実装し、基板３０の外周領域Ｃ２に上述の樹脂材料５２と遮光粒子５４を適切な割合で混合させた接着剤を塗布する。次に、基板３０の上にカバー４０を接着させて接着剤を硬化させる。接着剤の硬化には、熱融着、熱硬化、光硬化、溶媒乾燥などの方法を用いることができる。このとき、発光素子２０の耐熱温度よりも低い温度で接着剤を硬化させることにより、発光素子２０の信頼性を高めることができる。

図４は、発光装置１０が奏する効果を概略的に示す図であり、照射対象物Ｓに向けて紫外光を照射する様子を示す。図示されるように、発光素子２０が発する紫外光の多くは、窓部材４２を透過して筐体１２の外部に出力され、対向する照射対象物Ｓに照射される。一方で、発光素子２０が発する紫外光の一部Ｌ１は、基板３０とカバー４０を接着する接着層５０に向かう。接着層５０を構成する樹脂材料５２は、一般に紫外光に弱く、波長３５０ｎｍ以下のエネルギーの高い深紫外光を受けると、樹脂分子の結合が切断されて劣化しうる。しかしながら、接着層５０には紫外光透過率の低い遮光粒子５４が含まれるため、筐体１２の内側から外側へ向けて接着層５０を透過しようとする紫外光の強度を遮光粒子５４により減衰させることができる。これにより、比較的強度の高い紫外光が照射される範囲を筐体１２の内部空間に露出する局所的な領域Ｒに限定することができる。したがって、本実施の形態に係る接着層５０によれば、発光素子２０からの紫外光が直接照射されて樹脂材料５２が劣化する範囲を限定し、接着層５０が全体にわたって劣化し、接着層５０の接着性または封止性が損なわれてしまうことを防ぐことができる。これにより、耐光性の低い安価な樹脂材料を用いる場合であっても、発光装置１０の信頼性を高めることができる。

また、発光素子２０が発する紫外光の一部Ｌ２は、照射対象物Ｓにより反射されて窓部材４２を再度透過して接着層５０に向かう。例えば、照射対象物Ｓに高強度の紫外光を照射するために発光装置１０を照射対象物Ｓに接近させて配置する場合、照射対象物Ｓからの反射光Ｌ２の強度も大きくなる。そうすると、反射光Ｌ２による接着層５０の劣化が懸念される。しかしながら、本実施の形態によれば、窓部材４２と接着層５０の間に遮光層４８が設けられるため、接着層５０に向かう反射光Ｌ２を遮光層４８により遮蔽し、反射光Ｌ２に起因する樹脂材料５２の劣化を防ぐことができる。これにより、発光装置１０の信頼性をより高めることができる。

以下、実施例に基づいて本実施の形態を説明するが、本実施の形態はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

［実施例１］
接着層５０として、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル（Ｎｉ）粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。発光素子２０として、中心波長λ＝３００ｎｍの紫外光を発するＬＥＤチップを用いた。遮光層４８として、厚さｔ＝１μｍのアルミニウム膜を形成した。作成した発光装置１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

つづいて、上記実施例に対する比較例について説明する。

［比較例１］
接着層として、遮光粒子を含まないエポキシ樹脂の接着剤を用いた。発光素子として、実施例１と同様に、中心波長λ＝３００ｎｍの紫外光を発するＬＥＤチップを用いた。なお、遮光層は設けず、後述する図７に示す実施の形態と同様に、基板と窓部材の間に接着剤を設けた。作成した発光装置を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った結果、接着層にクラックが発生してカバーの剥離が確認された。

［比較例２］
接着層として、遮光粒子を含まないシリコーン樹脂の接着剤を用いた点を除いて、上述の比較例１と同様に発光装置を形成して紫外光照射実験を行った。照射実験の結果、接着層にクラックが発生してカバーの剥離が確認された。

［比較例３］
接着層として、遮光粒子を含まないシアノアクリレート樹脂の接着剤を用いた点を除いて、上述の比較例１と同様に発光装置を形成して紫外光照射実験を行った。照射実験の結果、接着層にクラックが発生してカバーの剥離が確認された。

（変形例１）
図５は、変形例１に係る発光装置１１０を概略的に示す断面図である。本変形例に係る発光装置１１０は、窓部材１４２の外周に遮光枠１４８が取り付けられている点で上述の実施の形態と相違する。以下、発光装置１１０について相違点を中心に説明する。

発光装置１１０は、筐体１１２と、発光素子２０とを備える。筐体１１２は、基板１３０と、カバー１４０と、接着層５０とを有する。発光素子２０および接着層５０は、上述の実施の形態と同様に構成される。

基板１３０は、上述の実施の形態と同様に、第１内側電極１３６、第２内側電極１３７、第１外側電極１３８、第２外側電極１３９を有する。また基板１３０は、発光素子２０を収容するための凹部１３４を有する。基板１３０は、上述の実施の形態と比べて下面１３２から上面１３１までの厚みが小さく、凹部１３４が浅い。その結果、発光素子２０は、光出射面２４が上面１３１の上側にはみ出るように基板１３０に実装される。本変形例では、凹部１３４を浅くすることで、発光素子２０を実装領域Ｃ１に配置する作業が簡便化されるようにしている。

カバー１４０は、窓部材１４２と、遮光枠１４８を有する。窓部材１４２は、基板１３０の実装領域Ｃ１に対応する大きさを有する。遮光枠１４８は、窓部材１４２の側面１４５の外周に取り付けられ、基板１３０の外周領域Ｃ２に対応した矩形の枠形状を有する。いいかえれば、遮光枠１４８の内側の開口に窓部材１４２が嵌め込まれている。遮光枠１４８は、窓部材１４２よりも厚さがあり、窓部材１４２の内面１４４よりも下方に突出している。これにより、カバー１４０は、発光素子２０を収容するための凹部１４６を形成している。

遮光枠１４８は、上述の実施の形態に係る遮光層４８と同様に紫外光の透過率が低い材料で構成されることが好ましく、また、窓部材１４２を機械的に支持することのできる強度を有する材料で構成されることが好ましい。遮光枠１４８は、例えば、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、コバールなどの金属材料や、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの無機材料で構成することができる。窓部材１４２として石英やガラスを用いる場合には、これらの材料と熱膨張率の近いコバールにて遮光枠１４８を形成することが好ましい。この場合、例えば、熱融着により窓部材１４２を遮光枠１４８に取り付けることができる。なお、遮光枠１４８をガラス材料で形成し、少なくとも接着層５０と接する表面を金属材料や無機材料で被覆することにより、遮光枠１４８が機械的強度と遮光性を兼ね備えるようにしてもよい。

接着層５０は、基板１３０の上面１３１と、カバー１４０の遮光枠１４８の間を接着する。接着層５０は、基板１３０の凹部１３４と、カバー１４０の凹部１４６がつながって一つの内部空間を形成するようにして基板１３０とカバー１４０を接着する。

本変形例によれば、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。つまり、接着層５０に入射しようとする紫外光を遮光粒子５４および遮光枠１４８によって減衰させ又は遮光することができ、接着層５０を構成する樹脂材料５２の劣化を軽減させることができる。

以下、実施例に基づいて本変形例を説明するが、本実施の形態はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

［実施例２］
接着層５０として、上述の実施例１と同様に、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。遮光枠１４８として、コバールの枠体を用いた。作成した発光装置１１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

（変形例２）
図６は、変形例２に係る発光装置２１０を概略的に示す断面図である。本変形例に係る発光装置２１０は、窓部材２４２の側面２４５の外周に遮光枠２４８が取り付けられている点で上述の変形例と共通する。一方、基板２３０が平板形状であり、発光素子２０を収容するための凹部が基板２３０に設けられない点で上述の実施の形態および変形例と相違する。以下、発光装置２１０について相違点を中心に説明する。

発光装置２１０は、筐体２１２と、発光素子２０とを備える。筐体２１２は、基板２３０と、カバー２４０と、接着層５０とを有する。発光素子２０および接着層５０は、上述の実施の形態と同様に構成される。

基板２３０は、上述の実施の形態と同様に、第１内側電極２３６、第２内側電極２３７、第１外側電極２３８、第２外側電極２３９を有する。しかしながら、基板２３０は、凹部がなく、平板形状である。基板２３０を平板形状とすることにより、発光素子２０を基板２３０に配置しようとする際に外周領域Ｃ２の枠部が支障にならないため、発光素子２０を実装領域Ｃ１に配置する作業を簡便化できる。

カバー２４０は、窓部材２４２と、遮光枠２４８を有する。窓部材２４２は、上述の変形例１と同様に実装領域Ｃ１に対応する大きさを有する。遮光枠２４８は、窓部材２４２の外周に取り付けられる。遮光枠２４８は、発光素子２０の高さよりも大きい厚みを有し、窓部材２４２とともに発光素子２０が収容可能な凹部２４６を形成している。遮光枠２４８は、上述の変形例１に係る遮光枠１４８と同様の材料で構成される。

接着層５０は、基板２３０の上面２３１と、カバー２４０の遮光枠２４８の間を接着する。接着層５０は、カバー２４０の凹部２４６により発光素子２０の周りが囲われるようにして、カバー２４０を基板２３０の外周領域Ｃ２に接着する。

本変形例によれば、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。つまり、接着層５０に入射しようとする紫外光を遮光粒子５４および遮光枠２４８によって減衰させ又は遮光することができ、接着層５０を構成する樹脂材料５２の劣化を軽減させることができる。

［実施例３］
接着層５０として、上述の実施例１と同様に、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。遮光枠２４８として、コバールの枠体を用いた。作成した発光装置２１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態に係る発光装置３１０を概略的に示す断面図である。発光装置３１０は、上述の第１の実施の形態に係る発光装置１０と同様の構成を有するが、遮光層４８が設けられていない点で第１の実施の形態と相違する。以下、発光装置３１０について相違点を中心に説明する。

発光装置３１０は、筐体３１２と、発光素子２０とを備える。筐体３１２は、基板３０と、カバー３４０と、接着層５０とを有する。発光素子２０、基板３０および接着層５０は、上述の第１の実施の形態と同様に構成される。カバー３４０は、窓部材３４２を有する。窓部材３４２は、上述の第１の実施の形態の窓部材４２と同様に構成されるが、遮光層４８が設けられていない。したがって、窓部材３４２の内面３４４は、接着層５０と直接接触する。

本実施の形態においても、接着層５０に遮光粒子５４が含まれているため、接着層５０に入射する紫外光を遮光粒子５４により減衰させて接着層５０を構成する樹脂材料５２の劣化を軽減させることができる。これにより、耐光性の低い安価な樹脂材料を用いる場合であっても、発光装置３１０の信頼性を高めることができる。

［実施例４］
接着層５０として、上述の実施例１と同様に、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。作成した発光装置３１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

［実施例５］
接着層５０として、約５０体積％（１０重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が０．２μｍである約５０体積％（９０重量％）の銀（Ａｇ）粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。発光素子２０として、中心波長λ＝３００ｎｍの紫外光を発するＬＥＤチップを用いた。作成した発光装置３１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

（変形例３）
図８は、変形例３に係る発光装置４１０を概略的に示す断面図である。本変形例に係る発光装置４１０は、基板２３０が平板形状であり、カバー４４０に発光素子２０を収容するための凹部４４６が設けられる点で上述の変形例２と共通する。一方で、遮光枠２４８の代わりに紫外光を透過する枠部４４８が設けられる点で上述の変形例２と相違する。以下、発光装置４１０について相違点を中心に説明する。

発光装置４１０は、筐体４１２と、発光素子２０とを備える。筐体４１２は、基板２３０と、カバー４４０と、接着層５０とを有する。発光素子２０、基板２３０および接着層５０は、上述の実施の形態または変形例と同様に構成される。

カバー４４０は、上板部４４２と、枠部４４８を有し、発光素子２０が収容される凹部４４６を区画する。上板部４４２および枠部４４８は、紫外光を透過する材料で構成される。上板部４４２および枠部４４８として、例えば、ガラス、樹脂、石英、水晶、サファイアなどを用いることができるが、深紫外光の透過率が高く、耐熱性および気密性の高いガラスや石英を用いることが望ましい。上板部４４２および枠部４４８は、一体的に形成されてもよいし、別々に形成したものを接合して形成されてもよい。本変形例では、カバー４４０全体が紫外光を透過する窓部材として機能する。接着層５０は、外周領域Ｃ２において枠部４４８と基板２３０を接着する。

なお、カバー４４０は、図示するような直方体形状でなくてもよく、角錐台形状、半球形状またはドーム形状であってもよい。

本変形例においても、接着層５０に遮光粒子５４が含まれているため、接着層５０に入射する紫外光を遮光粒子５４により減衰させて接着層５０を構成する樹脂材料５２の劣化を軽減させることができる。これにより、耐光性の低い安価な樹脂材料を用いる場合であっても、発光装置３１０の信頼性を高めることができる。カバー４４０全体が紫外光を透過する材料で構成されているため、発光素子２０が発する紫外光を効率的に外部に出力させることができる。基板２３０が平板形状であるため、発光素子２０を実装する作業を簡便化できる。

［実施例６］
接着層５０として、上述の実施例１と同様に、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。作成した発光装置４１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

（変形例４）
図９は、変形例４に係る発光装置５１０を概略的に示す断面図である。発光装置５１０は、筐体５１２が上述の第２の実施の形態に係る筐体３１２と同様に構成される一方、発光素子５２０の構成が上述の発光素子２０と相違する。以下、発光装置５１０について、相違点を中心に説明する。

発光装置５１０は、筐体５１２と、発光素子５２０とを備える。筐体５１２は、基板５３０と、カバー３４０と、接着層５０とを有する。カバー３４０および接着層５０は、上述の実施の形態と同様に構成される。基板５３０の上面５３１には、発光素子５２０を収容するための凹部５３４が設けられる。凹部５３４の底面には、発光素子５２０を取り付けるための第１内側電極５３６および第２内側電極５３７が設けられる。基板５３０の下面５３２には、発光装置５１０を外部基板などに実装するための第１外側電極５３８および第２外側電極５３９が設けられる。

発光素子５２０は、半導体積層構造５２２と、光出射面５２４と、第１素子電極５２６と、第２素子電極５２７とを有する。半導体積層構造５２２は、上述の半導体積層構造２２と同様に構成されてもよい。第１素子電極５２６は、光出射面５２４と反対側に設けられ、第２素子電極５２７は、光出射面５２４に設けられる。第１素子電極５２６は、ハンダ付け等により第１内側電極５３６と接続される。第２素子電極５２７は、ボンディングワイヤ５５７により第２内側電極５３７と接続される。

本変形例においても、上述の第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

［実施例７］
接着層５０として、上述の実施例１と同様に、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。作成した発光装置５１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

（変形例５）
図１０は、変形例５に係る発光装置６１０を概略的に示す断面図である。発光装置６１０は、発光素子６２０の構成が上述の変形例４と相違する。以下、発光装置６１０について、相違点を中心に説明する。

発光装置６１０は、筐体５１２と、発光素子６２０とを備える。筐体５１２は、上述の変形例４と同様に構成される。発光素子６２０は、半導体積層構造６２２と、光出射面６２４と、第１素子電極６２６と、第２素子電極６２７とを有する。半導体積層構造６２２は、上述の半導体積層構造２２と同様に構成されてもよい。第１素子電極６２６および第２素子電極６２７は、光出射面６２４に設けられる。第１素子電極６２６は、ボンディングワイヤ６５６により第１内側電極５３６と接続され、第２素子電極６２７は、ボンディングワイヤ６５７により第２内側電極５３７と接続される。

［実施例８］
接着層５０として、上述の実施例１と同様に、約７０体積％（２５重量％）のエポキシ樹脂と、５０％平均粒径が１０μｍである約３０体積％（７５重量％）のニッケル粒子を混合させた熱硬化性の接着剤を用いた。作成した発光装置６１０を２０ｍＷの出力で５００時間の紫外光照射実験を行った。照射試験の結果、カバーの剥離は確認されなかった。

以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態および変形例では、発光装置の筐体内に発光素子のみを含める場合を示した。さらなる変形例においては、付加的な機能を持たせるために発光素子以外の電子部品をパッケージ内に組み込むこととしてもよい。例えば、電気的サージから発光素子を保護するためのツェナーダイオードを筐体内に組み込むこととしてもよい。また、発光素子が出力する光の波長を変換するための蛍光体を組み込んでもよいし、発光素子が発する光の配向を制御するための光学素子を組み込んでもよい。

Ｃ１…実装領域、１０…発光装置、１２…筐体、２０…発光素子、３０…基板、４０…カバー、４２…窓部材、５０…接着層、５２…樹脂材料、５４…遮光粒子。

Claims

紫外光を発する発光素子と、前記発光素子を内部に収容する筐体とを備え、
前記筐体は、前記発光素子が実装される実装領域を有する基板と、少なくとも一部が前記紫外光を透過する窓部材で構成されるカバーと、前記実装領域の外側において前記基板と前記カバーを接着する接着層とを有し、
前記接着層は、樹脂材料と、前記樹脂材料よりも前記紫外光の透過率の低い遮光粒子とを含み、
前記カバーは、前記接着層と接する部分が前記樹脂材料よりも前記紫外光の透過率の低い遮光性材料で形成されることを特徴とする発光装置。
前記発光素子は、波長３５０ｎｍ以下の深紫外光を出力する半導体発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記遮光粒子は、金属粒子、無機粒子または金属材料もしくは無機材料をシェル材とするコアシェル粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
前記遮光粒子は、前記紫外光の吸収による光触媒作用の低い材料で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
前記接着層は、前記遮光粒子の含有率が２０体積％以上、７０体積％以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
前記遮光性材料は、金属、金属酸化物または金属窒化物であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
前記カバーは、前記窓部材と、前記窓部材の外周に設けられる枠体とを有し、
前記枠体は、前記遮光性材料で形成され、前記接着層と接する部分を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
紫外光を発する発光素子と、前記発光素子を内部に収容する筐体とを備え、
前記筐体は、前記発光素子が実装される実装領域を有する基板と、少なくとも一部が前記紫外光を透過する窓部材で構成されるカバーと、前記実装領域の外側において前記基板と前記カバーを接着する接着層とを有し、
前記接着層は、樹脂材料と、前記樹脂材料よりも前記紫外光の透過率の低い遮光粒子とを含み、前記遮光粒子が前記接着層の全体に分散されていることを特徴とする発光装置。