CN110350070A - 紫外线发光元件、紫外线发光装置、半导体芯片和透镜的接合方法 - Google Patents

紫外线发光元件、紫外线发光装置、半导体芯片和透镜的接合方法 Download PDF

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Abstract

本发明能够提高半导体芯片的主面通过非晶质氟树脂接合于透镜的入射面而成的紫外线发光元件的透镜与半导体芯片之间的粘接性能。紫外线发光元件(1)具有：半导体芯片(110)，其能发出紫外线；透镜(120)，其具有紫外线透射性；以及接合层(131)，其使入射面(121)和主面(110a)相接合。接合层(131)是非晶质氟树脂层。基于接合层(131)实现的主面(110a)与入射面(121)之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm2以上且40N/mm2以下。

Description

紫外线发光元件、紫外线发光装置、半导体芯片和透镜的接合 方法
技术领域
本发明涉及紫外线发光元件、以及半导体芯片和透镜的接合方法。
背景技术
以改善芯片状(日文：チップ状)的紫外线发光元件的光提取效率为目的，提出一种使透镜接合于作为主要的光提取面(形成有元件的基板的背面)的主面的方案(例如参照非专利文献1、专利文献1以及专利文献2)。
在非专利文献1中，记载有使用了AlGaN系氮化物半导体的深紫外LED，且记载有使LED芯片的蓝宝石研磨面和透镜在室温下直接接合的内容。
在专利文献1中，例如，记载有一种使用包括硅油和/或硅树脂的密封剂的薄层来将半球透镜直接安装于LED晶粒的方法。在专利文献1所记载的紫外线发光元件中，半球透镜的平面大于LED晶粒的主面，密封剂的薄层仅覆盖LED晶粒的主面。
在专利文献2中，记载有使用非晶质氟树脂将透镜接合于作为紫外线发光元件的芯片的内容。具体而言，记载有进行接合以使透镜的底面与芯片的主面之间的剪切强度成为1.0N/mm2～5.0N/mm2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2017－521872号公报
专利文献2：日本特开2016－111085号公报
非专利文献
非专利文献1：第62次应用物理学会春季学术讲演会讲演预备稿集17-255 2015年(讲演号14p-B1-5)
发明内容
发明要解决的问题
在非专利文献1的接合方法中，量产性较低成为问题。在专利文献1和专利文献2所记载的方法中，粘接性不足成为问题。
本发明的课题在于，提高使半导体芯片的主面借助非晶质氟树脂接合于透镜的入射面而成的紫外线发光元件的透镜与半导体芯片之间的粘接性能。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明的第一技术方案的紫外线发光元件具有：半导体芯片，其能发出紫外线；透镜，其具有紫外线透射性；以及接合层，其具有紫外线透射性，该接合层使半导体芯片的主面和透镜的入射面相接合。接合层是非晶质氟树脂层，基于接合层实现的主面与入射面之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm2以上且40N/mm2以下。
本发明的第二技术方案是半导体芯片和透镜的接合方法，其具有下述第一工序、第二工序、第三工序、第四工序以及第五工序。
第一工序是如下这样的工序，即，在能发出紫外线的半导体芯片的主面形成包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料的液层。
第二工序是如下这样的工序，即，通过对第一工序后的液层进行加热，从而使溶剂自液层的表面均匀地蒸发，使液层成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层。
第三工序是如下这样的工序，即，通过对第二工序后的树脂层进行加热，从而使树脂层成为在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层。
第四工序是如下这样的工序，即，一边加热半导体芯片，一边将透镜的平面按压于第三工序后的流动性树脂层之上。
第五工序是如下这样的工序，即，在第四工序之后，通过停止对半导体芯片的加热并进行冷却，从而利用密封材料所含有的非晶质氟树脂在透镜的平面与半导体芯片的主面之间形成接合层。
发明的效果
对于第一技术方案的紫外线发光元件而言，透镜与半导体芯片之间的粘接性能较高。
采用第二技术方案的半导体芯片和透镜的接合方法，通过抑制在由形成于透镜与半导体芯片之间的非晶质氟树脂形成的接合层出现气泡、褶皱，从而增加密合性而使基于分子间力的接合强度上升，因此能够期待提高基于非晶质氟树脂层实现的透镜与半导体芯片之间的粘接性能。
附图说明
图1是表示包括第一实施方式的紫外线发光元件的紫外线发光装置的剖视图。
图2是表示构成第一实施方式的紫外线发光元件的半导体芯片的剖视图。
图3是表示图2的半导体芯片安装于封装基板的状态的局部剖视图。
图4是对图1的紫外线发光装置的制造方法即半导体芯片和透镜的接合方法的一个例子进行说明的图。
图5是对图4所示的方法的详细情况进行说明的图。
图6是表示第二实施方式的紫外线发光元件的剖视图。
图7是对图6的紫外线发光装置的制造方法即半导体芯片和透镜的接合方法的一个例子进行说明的图。
图8是对图6的紫外线发光装置的制造方法即半导体芯片和透镜的接合方法的一个例子进行说明的图。
图9是表示第三实施方式的紫外线发光元件的剖视图。
图10是表示第四实施方式的紫外线发光元件的剖视图。
图11是表示第五实施方式的紫外线发光元件的剖视图。
图12是表示包括第六实施方式的紫外线发光元件的紫外线发光装置的剖视图。
图13是对图12的紫外线发光装置的制造方法即形成透镜覆盖层的方法进行说明的图。
图14是表示第七实施方式的紫外线发光元件的剖视图。
图15是表示第八实施方式的紫外线发光元件的剖视图。
图16是表示包括第九实施方式的紫外线发光元件的紫外线发光装置的剖视图。
图17是从透镜的入射面侧观察第九实施方式的紫外线发光元件所得到的图，该图的A－A剖面表示在图16中。
图18是表示构成第九实施方式的紫外线发光元件的半导体芯片的剖视图。
图19是表示构成第九实施方式的紫外线发光装置的封装基板的俯视图，该图的A－A剖面表示在图16中。
图20是表示图18的半导体芯片安装于封装基板的状态的局部剖视图。
图21是表示第十实施方式的紫外线发光装置的剖视图。
图22是表示第十一实施方式的紫外线发光装置的剖视图。
图23是表示第十二实施方式的紫外线发光装置的剖视图。
图24是表示构成第十三实施方式的紫外线发光装置的封装基板的俯视图。
附图标记说明
1、紫外线发光元件；10、紫外线发光装置；110、半导体芯片；110a、半导体芯片的主面；110b、半导体芯片的侧面；110d、半导体芯片的与主面相反的相反面；111、基板；112、半导体层；113、第一电极；114、第二电极；120、半球透镜；120a、带凹部的半球透镜(在入射面形成有凹部的透镜)；121、平面(入射面)；121a、平面的周缘部(入射面的不与主面相对的部分)；122、平面的凹部(在透镜的入射面形成的凹部)、122a、凹部的底面；122b、凹部的侧面；130、非晶质氟树脂层；131、芯片主面的接合层；132、入射面覆盖层；133、芯片侧面覆盖层；134、立起面覆盖层；135、连结层；136、透镜覆盖层；137、外部层；138、内部层；139、芯片侧面的接合层；2、封装基板；21、主体；22、第三电极体；221a、第三电极体的芯片连接部(第三电极)；23、第四电极体；231a、第四电极体的芯片连接部(第四电极)；3、第一连接体；4、第二连接体；5、热板；6、液层；61、树脂层；62、流动性树脂层；7、紫外线透射性树脂层(接合层)；8、粘接剂层；9、紫外线反射层；91、金锡合金层(接合层)。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于以下所示的实施方式。在以下所示的实施方式中，为了实施本发明而在技术上进行了优选的限定，但该限定并不是本发明的必要技术特征。
(第一实施方式)
(结构)
图1所示的紫外线发光装置10具有紫外线发光元件1、封装基板(基体)2以及将紫外线发光元件1和封装基板2电连接的第一连接体3和第二连接体4。
紫外线发光元件1具有：半导体芯片110，其能发出紫外线；半球透镜120，其由石英制成或由蓝宝石制成；以及接合层131。半球透镜120的平面(入射面)121大于半导体芯片110的主面110a。半导体芯片的主面指的是，提取光的面中的、所提取的光的量最多的面。
接合层131是使半球透镜120的平面(入射面)121和半导体芯片110的主面110a相接合的层。接合层131是非晶质氟树脂层，基于接合层131实现的主面110a与半球透镜120的平面(入射面)121之间的剪切粘接强度为6N/mm2以上且40N/mm2以下。
如图2所示，半导体芯片110具有基板111、半导体层112、第一电极113以及第二电极114。半导体芯片110能够发出例如波长为280nm以下的UVC。
基板111例如是AlN基板。半导体层112是具有n型氮化物半导体层(第一导电型的氮化物半导体层)、氮化物半导体发光层以及p型氮化物半导体层(第二导电型的氮化物半导体层)的层叠体。n型氮化物半导体层例如是n－AlGaN层。氮化物半导体发光层例如是具有多量子阱结构(MQW)的层，该多量子阱结构具有包括AlGaN的量子阱层和包括AlN的电子势垒层。p型氮化物半导体层例如是p－GaN层。第一电极113形成在n型氮化物半导体层上，第二电极114形成在p型氮化物半导体层上。
半导体芯片110的主面110a是基板111的背面(基板111的作为形成有半导体层112的面的表面111a的相反面)。
(制造方法)
图1所示的紫外线发光装置10能够利用以下的方法进行制造。
首先，准备在与半导体芯片110相对的相对面20上形成有第三电极221a和第四电极231a的封装基板2。接下来，利用第一连接体3将封装基板2的第三电极221a和半导体芯片110的第一电极113电连接，利用第二连接体4将封装基板2的第四电极231a和半导体芯片110的第二电极114电连接。
也就是说，将半导体芯片110以倒装芯片的方式安装于封装基板2，成为图3所示的状态。作为连接方法，例如，采用将金属凸块用作第一连接体3和第二连接体4的超声波接合法。
接下来，使半球透镜120接合于半导体芯片110的主面110a。使用图4和图5来说明该接合方法。
首先，如图4的(a)所示，将安装有半导体芯片110的状态的封装基板2放置在热板5上。在该阶段中未开启热板5的开关。
接下来，如图4的(b)所示，在半导体芯片110的整个主面110a形成包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料的液层6。这相当于第一工序。
接下来，通过开启热板5的开关对封装基板2进行加热而对在第一工序中形成的液层6进行加热，从而使液层6所含有的溶剂蒸发，成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层61。这相当于第二工序。图4的(c)示出该状态。在该第二工序中，例如，通过在120℃～200℃下放置0.5小时～两小时，从而使树脂层61所含有的溶剂的含有率为1质量％以下。
接下来，提高热板5的设定温度，使第二工序后的树脂层61的温度上升至260℃～270℃左右，并保持预定时间。这相当于第三工序。其结果，树脂层61的流动性变高，在主面110a的整个面形成有在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层62。图4的(d)示出该状态。
接下来，一边在不改变热板5的设定温度的情况下保持半导体芯片110被加热的状态，一边将半球透镜120的平面121按压于流动性树脂层62之上。这相当于第四工序。图4的(e)示出该状态。
接下来，关闭热板5的开关，停止对半导体芯片110的加热并进行放置，从而进行冷却。该工序相当于第五工序。其结果，形成有图1所示那样的接合层131。
在第二工序的加热之际，如图5的(a)的箭头所示，溶剂自液层6的表面均匀地蒸发。由此，在第三工序后，如图5的(b)所示，能够抑制在流动性树脂层62产生气泡、褶皱。
在第四工序中，如图5的(c)所示，隆起的形状的流动性树脂层62被半球透镜120的平面121压扁。因此，在第四工序中，也能够抑制在流动性树脂层62出现气泡、褶皱。
其结果，在第五工序中冷却之后，利用作为非晶质氟树脂层的接合层131，将半球透镜120接合于半导体芯片110的主面110a。
接合层131的厚度为0.1μm以上且1.0mm以下。
作为包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料，能够使用旭硝子制的“Cytop(注册商标)”。例如，Cytop(注册商标)CTX－809SP2所含有的树脂是具有全氟烷基的非晶质氟树脂。该树脂的厚度为50μm，波长265nm下的透射率为98％，波长210nm以上且小于300nm的整个范围内的透射率为90％以上。
(作用、效果)
通过利用上述方法来制造第一实施方式的紫外线发光装置10，能够抑制接合层131出现气泡、褶皱，因此使基于作为非晶质氟树脂层的接合层131实现的半导体芯片110的主面110a与半球透镜120的平面(入射面)121之间的接合强度变高。也就是说，能够使剪切粘接强度为6N/mm2以上且40N/mm2以下。
通过如此使剪切粘接强度为6N/mm2以上且40N/mm2以下，能够提高光输出提高率。
光输出提高率指的是，安装透镜后的紫外线发光装置的光输出(P1)相对于安装透镜之前的紫外线发光装置的光输出(P0)的比率，其如下式所述。
光输出提高率＝P1/P0
对于安装透镜之前的紫外线发光装置而言，不仅指的是未安装透镜的紫外线发光装置，而且还包括在安装透镜之后拆下透镜和接合层后的紫外线发光装置。作为在安装透镜之后拆下透镜的方法，存在机械性地拆下透镜的方法、研磨透镜来去除透镜的方法等，只要能够使半导体芯片表面暴露，则方法在所不问。
(第二实施方式)
图6所示的第二实施方式的紫外线发光装置10A除了以下方面以外与第一实施方式的紫外线发光装置10相同。
紫外线发光元件1A具有能发出紫外线的半导体芯片110、由石英制成或由蓝宝石制成的半球透镜120以及非晶质氟树脂层130。
非晶质氟树脂层130是接合层131、入射面覆盖层132以及芯片侧面覆盖层133相连续而形成的。入射面覆盖层132是覆盖半球透镜120的平面(入射面)121的全部外缘部(不与主面110a相对的部分)121a的层。芯片侧面覆盖层133是覆盖半导体芯片110的侧面110b的层。也就是说，入射面覆盖层132是与接合层131相连接地形成的非晶质氟树脂层，芯片侧面覆盖层133是与接合层131和入射面覆盖层132相连续地形成的非晶质氟树脂层。
图6所示的紫外线发光装置10A能够利用图7所示的方法或图8所示的方法来制造。
在图7所示的方法中，首先，如图7的(a)所示，以使平面121朝上的方式放置半球透镜120，在将平面121保持为水平的状态下，在平面121上形成包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料的液层6。接下来，如图7的(b)所示，通过对半球透镜120进行加热，从而使液层6的溶剂自液层6的表面均匀地蒸发，使液层6成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层61。在该工序中，例如，通过在120℃～200℃下放置0.5小时～两小时，从而使树脂层61所含有的溶剂的含有率为1质量％以下。
接下来，提高半球透镜120的加热温度，使树脂层61的温度上升至260℃～270℃左右，并保持预定时间。由此，在平面121的整个面形成有在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层62。图7的(c)示出该状态。
接下来，如图7的(d)所示，预先将安装有半导体芯片110的状态的封装基板2放置在热板5上并利用热板5使半导体芯片110的温度上升至260℃～270℃左右。在该状态下，以使流动性树脂层62接触于半导体芯片110的主面110a的方式将半球透镜120放置在半导体芯片110的主面110a上。接下来，按压半球透镜120，使流动性树脂层62的一部分到达半导体芯片110的侧面110b。图7的(e)示出该状态。
接下来，关闭热板5的开关，停止对半导体芯片110的加热并进行放置，从而进行冷却。其结果，形成有图6所示那样的非晶质氟树脂层130。
图8所示的方法与图4所示的第一实施方式的紫外线发光装置10的制造方法大致相同，但在与图4的(b)相对应的图8的(b)的工序中，使液层6的形成量多于图4的方法中的液层6的形成量。并且，在与图4的(e)相对应的图8的(e)的工序中，将半球透镜120的平面121按压于流动性树脂层62之上，使流动性树脂层62的一部分自半导体芯片110的主面110a溢出而到达平面121的周缘部121a和半导体芯片110的侧面110b。由此，使入射面覆盖层132和芯片侧面覆盖层133这两者与接合层131相连续地形成。
(第三实施方式)
图9所示的第三实施方式的紫外线发光元件1B除了以下方面以外与第二实施方式的紫外线发光元件1A相同。
紫外线发光元件1B不具有芯片侧面覆盖层133，而具有立起面覆盖层134，该立起面覆盖层134覆盖半球透镜120的自入射面121立起的立起面123。立起面覆盖层134借助连结层135与入射面覆盖层132相连续。
也就是说，紫外线发光元件1B所具有的非晶质氟树脂层130A由接合层131、与接合层131相连续的入射面覆盖层132、与入射面覆盖层132相连续的连结层135、以及与连结层135相连续的立起面覆盖层134构成。
第三实施方式的紫外线发光元件1B具有与入射面覆盖层132相连续地形成的立起面覆盖层134，由此与不具有立起面覆盖层134的情况相比，基于非晶质氟树脂层130A实现的半导体芯片110的主面110a与半球透镜120之间的接合强度变高。
立起面覆盖层134能够通过以下方式形成：在利用第二实施方式的紫外线发光元件1A的图7所示的方法在平面121上形成液层6之际，使液层6的一部分形成为自平面121起到达立起面123，在保持该状态而形成树脂层61之后，设成流动性树脂层62。
(第四实施方式)
图10所示的第四实施方式的紫外线发光元件1C除了以下方面以外与第二实施方式的紫外线发光元件1A相同。
半导体芯片110的基板111的侧面111b的一部分成为粗糙面111c。成为粗糙面111c的部分是接近主面110a的部分。仅是成为粗糙面111c的部分被芯片侧面覆盖层133A覆盖。该粗糙面111c的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。
作为粗糙面111c的形成方法，可举出直接利用通过在自晶圆切出半导体芯片110之际的激光刻划、切割或劈裂(日文：ブレーキング)而形成的凹凸的方法、实施喷砂处理的方法。
对于第四实施方式的紫外线发光元件1C而言，由于半导体芯片110的成为粗糙面111c的部分被芯片侧面覆盖层133A覆盖，因此，与未设置粗糙面111c而设置了芯片侧面覆盖层的情况相比，芯片侧面覆盖层133A的相对于半导体芯片110的结合强度变高。与此相伴，基于非晶质氟树脂层130B实现的半导体芯片110的主面110a与半球透镜120之间的接合强度变高。
(第五实施方式)
图11所示的第五实施方式的紫外线发光元件1D除了以下方面以外与第二实施方式的紫外线发光元件1A相同。
半球透镜120的平面121的周缘部121a的一部分成为粗糙面121b。周缘部121a的成为粗糙面121b的部分是接近与主面110a相面对的面的部分。另外，被立起面覆盖层134覆盖的立起面123也成为粗糙面123a。这些粗糙面121b、123a的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。
作为粗糙面121b、123a的形成方法，可举出对半球透镜120的平面121的周缘部121a的一部分和立起面123实施喷砂处理的方法。
对于第五实施方式的紫外线发光元件1D而言，通过设置粗糙面121b、123a，从而使平面121的周缘部121a与入射面覆盖层132之间的结合强度和立起面123与立起面覆盖层134之间的结合强度均高于第二实施方式的紫外线发光元件1A的结合强度。也就是说，非晶质氟树脂层130C的端部不易自半球透镜120剥落。
(第六实施方式)
(结构)
图12所示的第六实施方式的紫外线发光装置10B除了以下方面以外与第二实施方式的紫外线发光装置10A相同。
构成紫外线发光装置10B的紫外线发光元件1E具有透镜覆盖层136，该透镜覆盖层136覆盖半球透镜120的半球面(除入射面以外的整个面)125。透镜覆盖层136借助连结层135与入射面覆盖层132相连续。
也就是说，紫外线发光元件1E所具有的非晶质氟树脂层130D由接合层131、与接合层131相连续的入射面覆盖层132、与接合层131和入射面覆盖层132相连续的芯片侧面覆盖层133、与入射面覆盖层132相连续的连结层135、与连结层135相连续的透镜覆盖层136构成。另外，半球透镜120的整个面被非晶质氟树脂层(连续地形成的接合层131、入射面覆盖层132、连结层135以及透镜覆盖层136)覆盖。
(制造方法)
图12的紫外线发光装置10B能够通过以下的方法来进行制造。
首先，利用在第二实施方式的紫外线发光装置10A的制造方法中说明的图7或图8所示的方法，使半球透镜120接合于图3所示的状态的半导体芯片110的主面110a。由此，形成有非晶质氟树脂层130。
接下来，如图13的(a)所示，在半球透镜120的半球面125的最高的部分涂敷与在形成非晶质氟树脂层130之际使用的液层相同的液层6。当原封不动地放置时，如图13的(b)所示，液层6逐渐地下降而使覆盖半球透镜120的半球面125的面积增加。如图13的(c)所示，在成为整个半球面125和非晶质氟树脂层130的外周面130a被液层6覆盖的状态的时刻，使液层6的溶剂蒸发。
由此，在半球面125形成有透镜覆盖层136，成为透镜覆盖层136借助连结层135与非晶质氟树脂层130相结合的状态。其结果，如图12所示，形成有接合层131、入射面覆盖层132以及透镜覆盖层136相连续而成的非晶质氟树脂层130D。也就是说，成为半球透镜120的整个面被非晶质氟树脂层130D覆盖的状态。
第六实施方式的紫外线发光装置10B具有与入射面覆盖层132相连续地形成的透镜覆盖层136，由此与不具有透镜覆盖层136的第二实施方式的紫外线发光装置10A相比，基于非晶质氟树脂层130D实现的半导体芯片110的主面110a与半球透镜120之间的接合强度变高。
(第七实施方式)
图14所示的第七实施方式的紫外线发光元件1F除了以下方面以外与第六实施方式的紫外线发光元件1E相同。
芯片侧面覆盖层133B覆盖半导体芯片110的侧面的覆盖范围小于第六实施方式的紫外线发光元件1E的芯片侧面覆盖层133的覆盖范围。芯片侧面覆盖层133B遍布入射面覆盖层132的整个面和连结层135的整个面地形成。
(第八实施方式)
图15所示的第八实施方式的紫外线发光装置10C除了以下方面以外与第六实施方式的紫外线发光装置10B相同。
芯片侧面覆盖层133C遍布入射面覆盖层132的整个面和连结层135的整个面地形成。紫外线发光装置10C具有与芯片侧面覆盖层133C相连续且到达封装基板2的外部层137。内部层138存在于由半导体芯片110的与主面110a相反的相反面110d、封装基板2、第一连接体3、第二连接体4形成的空间中。
也就是说，在紫外线发光装置10C中，作为覆盖半球透镜120的整个面的非晶质氟树脂层130F而具有连续地形成的接合层131、入射面覆盖层132、连结层135、以及透镜覆盖层136。另外，芯片侧面覆盖层133C与非晶质氟树脂层130F的入射面覆盖层132和连结层135相连续。
并且，在紫外线发光装置10C中，构成由半导体芯片110、半球透镜120、封装基板2、第一连接体3以及第二连接体4形成的空间的面全部被非晶质氟树脂层(连续地形成的入射面覆盖层132、芯片侧面覆盖层133C以及外部层137)覆盖。另外，构成由半导体芯片110、封装基板2、第一连接体3以及第二连接体4形成的空间的面全部被非晶质氟树脂层(内部层138)覆盖。
紫外线发光装置10C能够通过以下的方法来进行制造。首先，与第六实施方式的紫外线发光装置10B同样地，利用图7或图8所示的方法使半球透镜120接合于半导体芯片110的主面110a。接下来，使包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料的液层附着于半球透镜120与封装基板2之间的半导体芯片110、第一连接体3以及第二连接体4这三者的外侧，且在半导体芯片110与封装基板2之间填充相同的液层，之后使这些液层的溶剂蒸发。
在第八实施方式的紫外线发光装置10C中，与第六实施方式的紫外线发光装置10B相比，基于非晶质氟树脂层实现的半导体芯片110的主面110a与半球透镜120之间的接合强度变高。
(备注)
在上述实施方式中，在将半导体芯片110安装于封装基板2之后使半球透镜120接合于半导体芯片110的主面110a，由此制造紫外线发光装置。但是，还能够是，在利用图4、图7或图8所示的方法使半球透镜120接合在被安装于封装基板2之前的半导体芯片110的主面110a之后，将半导体芯片110安装于封装基板2。该安装能够利用与未接合有半球透镜120的半导体芯片110相同的方法来进行。
作为使透镜和基板相接合的非晶质氟树脂，更优选使用相对于构成半导体发光元件的第一电极13和第二电极14的金属不呈现结合性且具有非反应性的末端官能团的树脂。
(第九实施方式)
(结构)
图16所示的紫外线发光装置10D除了以下方面以外与第一实施方式的紫外线发光装置10相同。
如图16和图17所示，紫外线发光元件1H具有能发出紫外线的半导体芯片110、由石英制成或由蓝宝石制成的带凹部的半球透镜120a以及非晶质氟树脂层130。
带凹部的半球透镜120a在半球透镜的平面(入射面)121的中央部形成有凹部122。在带凹部的半球透镜120a上，比平面121的凹部122靠外侧的部分作为平面周缘部121a而存在。
凹部122的底面122a稍大于半导体芯片110的主面110a，凹部122的侧面122b的与平面121垂直的方向上的尺寸(凹部122的深度)大于半导体芯片110的厚度。半导体芯片110以使主面110a朝向凹部122的底面122a的方式配置于带凹部的半球透镜120a的凹部122内。
树脂层130具有存在于凹部122的底面122a与半导体芯片110的主面110a之间的底面部131和存在于凹部122的侧面122b与半导体芯片110的侧面110b之间的侧面部139。
如图16和图19所示，封装基板2包括陶瓷(例如氮化铝或氧化铝)制的主体21、第三电极体22以及第四电极体23。如图19所示，在俯视时，第三电极体22和第四电极体23隔开间隙地配置于夹着封装基板2的中心的两侧。
第三电极体22具有形成于主体21的与紫外线发光元件1H相对的相对面211的第一部分221、形成于主体21的与相对面211相反的相反面212的第二部分222、以及将第一部分221和第二部分222连结的结合部223。第一部分221和第二部分222具有相同的长方形的平面形状，且在俯视时重叠。
第一部分221具有作为与半导体芯片110相连接的部分的芯片连接部(第三电极)221a、作为与带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a相面对的部分的透镜相对部221b以及比透镜相对部221b靠外侧的外缘部221c。第二部分222是与电流供给体连接的连接部。结合部223存在于在主体21设置的通孔内。
第四电极体23具有形成于主体21的与紫外线发光元件1H相对的相对面211的第一部分231、形成于主体21的与相对面211相反的相反面212的第二部分232以及将第一部分231和第二部分232连结的结合部233。第一部分231和第二部分232具有相同的长方形的平面形状，且在俯视时重叠。
第一部分231具有作为与半导体芯片110相连接的部分的芯片连接部(第四电极)231a、作为与带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a相面对的部分的透镜相对部231b、以及比透镜相对部231b靠外侧的外缘部231c。第二部分232是与电流供给体连接的连接部。结合部233存在于在主体21设置的通孔内。
另外，主体21的相对面211中的被第三电极体22的透镜相对部221b和第四电极体23的透镜相对部231b夹着的部分也成为透镜相对部211a。
也就是说，封装基板2配置于所述紫外线发光元件1H的与主面110a相反的相反面110d侧，在俯视时与第一电极113重叠的部分形成有第三电极(芯片连接部221a)，在俯视时与第二电极114重叠的部分形成有第四电极(芯片连接部231a)。
半导体芯片110的第一电极113和第二电极114、以及封装基板2的第三电极体22和第四电极体23由金属形成。作为该金属，优选包含Ag、Au、Al、Ti、Ni、Cu、Pt、W、Co、以及Rh中的一种金属或多种金属。另外，作为第三电极体22的第一部分221和第四电极体23的第一部分231的优选的形态，例如，可举出包括Cu/Ni/Au的层叠构造、包括W/NiP/Au的层叠构造这样的Au处于表面侧的形态。
由于第三电极体22和第四电极体23由金属形成，因此，第三电极体22的透镜相对部221b的表面和第四电极体23的透镜相对部231b的表面是金属面。也就是说，封装基板2在俯视时与带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a相同的位置处的靠透镜的一侧具有金属面。
第一连接体3和第二连接体4例如是金球，如图17的单点划线所示，第一连接体3在第一电极113上形成有多个，第二连接体4在第二电极114上形成有多个。
带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a与封装基板2的第三电极体22的透镜相对部221b相互面接触，带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a与第四电极体23的透镜相对部231b相互面接触。也就是说，带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a和封装基板2通过接触而相接合。由于该接合是通过未设置接合层的方法而进行的，因此，带凹部的半球透镜120a未固定于封装基板2，但通过使平面周缘部121a和透镜相对部221b、231b面接触，能够防止尘埃等进入凹部122内。
此外，带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a与封装基板2之间的接合既可以通过这样的面接触来实现，也可以如以下所示的第十实施方式以后的实施方式那样通过接合层来实现。另外，也可以是，通过在至少某个面形成有凹凸、或者即使彼此为平面但在两者之间具有间隙且该间隙局部地被粘接剂堵塞等方式，使得不是整个面都接触而是局部的接触，由此实现接合。
(制造方法)
图16所示的紫外线发光装置10D能够通过例如以下的方法来进行制造。
首先，将半导体芯片110以倒装芯片的方式安装于封装基板2而成为图20所示的状态。
具体而言，首先，将多个金球作为第一连接体3和第二连接体4分别配置于封装基板2的第三电极体22的电极相对部(第三电极)221a和第四电极体23的电极相对部(第四电极)231a。接下来，以使第一电极113和第二电极114接触于各金球的方式将半导体芯片110放置在封装基板2上，一边自半导体芯片110侧施加压力一边进行超声波接合。由此，半导体芯片110通过第一连接体3和第二连接体4电连接于封装基板2。
接下来，使带凹部的半球透镜120a接合于图20所示的状态的半导体芯片110。
具体而言，首先，将包含非晶质氟树脂的接合剂涂敷于半导体芯片110的主面110a和侧面110b。
接下来，通过以使凹部122朝向半导体芯片110的方式将带凹部的半球透镜120a盖在半导体芯片110上，从而将半导体芯片110配置在带凹部的半球透镜120a的凹部122内。由此，成为在凹部122的底面122a与半导体芯片110的主面110a之间和凹部122的侧面122b与半导体芯片110的侧面110b之间存在接合剂层的状态。另外，与此相伴，带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a接触于封装基板2的第三电极体22的透镜相对部221b和第四电极体23的透镜相对部231b。
接下来，通过使该接合剂层固化或使溶剂自该接合剂层蒸发来形成树脂层130。由此，半导体芯片110和带凹部的半球透镜120a通过树脂层130相接合。使树脂层130的厚度为0.1μm以上且1.0mm以下。
此外，带凹部的半球透镜120a例如能够通过以下方式制造：将原料的粉末放入到在能成为凹部122的部分配置有阳模的模具中，利用溶胶凝胶法进行制造。
另外，作为包含非晶质氟树脂的接合剂，能够使用旭硝子制的“Cytop(注册商标)”。“Cytop(注册商标)”的厚度为50μm，波长265nm下的透射率为98％，波长210nm以上且小于300nm的整个范围内的透射率为90％以上。作为具体例，可举出包含具有全氟烷基的非晶质氟树脂的“Cytop(注册商标)CTX－809SP2”。
作为包含非晶质氟树脂的接合剂，更优选使用相对于构成半导体发光元件的焊盘电极(通常是在第一电极层13和第二电极层14之上分别以预定厚度形成的电极)的金属不呈现结合性且包含具有非反应性的末端官能团的非晶质氟树脂的接合剂。
(作用、效果)
在第九实施方式的紫外线发光装置10D中，利用自封装基板2供给过来的电流自紫外线发光元件1H的半导体芯片110发出紫外线。该光自主面110a穿过树脂层130的底面部131进入带凹部的半球透镜120a，且自侧面110b穿过树脂层130的侧面部139进入带凹部的半球透镜120a。进入带凹部的半球透镜120a后的光自球面向外部射出。
也就是说，与使半导体芯片接合于不具有凹部122的半球透镜的平面而成的紫外线发光元件相比，在第九实施方式的紫外线发光元件1H的情况下，自半导体芯片的侧面射出并进入半球透镜的光的量变多。
另外，通过使用带凹部的半球透镜120a，从而射出面成为球状，因此能够抑制射出的光在透镜与空气之间的界面处的反射。
另外，由于封装基板2的透镜相对部221b、231b的表面是金属面，因此，还产生该金属面处的光反射。
由此，在第九实施方式的紫外线发光装置10D的情况下，通过使透镜接合于半导体芯片而得到的光提取效率的增大效果较高。
(第十实施方式)
(结构)
图21所示的第十实施方式的紫外线发光装置10I具有使带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a和封装基板2A相接合的紫外线透射性树脂层(接合层)7。除此以外的结构与第九实施方式的紫外线发光装置10D相同。
紫外线透射性树脂层7由与树脂层130相同的紫外线透射性树脂形成。紫外线透射性树脂层7形成于平面周缘部121a的整个面，与封装基板2A的第三电极体22和第四电极体23的金属制的透镜相对部221b、231b、以及主体21的陶瓷制的透镜相对部211a相接触。也就是说，紫外线透射性树脂层7使平面周缘部121a与封装基板2A的金属面和陶瓷面相接合。
(制造方法)
与第一实施方式的紫外线发光装置10同样地，紫外线发光装置10I能够在将半导体芯片110以倒装芯片的方式安装于封装基板2A之后如下那样进行制造。
首先，将包含非晶质氟树脂的接合剂涂敷于半导体芯片110的主面110a和侧面110b、封装基板2A的第三电极体和第四电极体的透镜相对部221b、231b。
接下来，以使凹部122朝向半导体芯片110的方式将带凹部的半球透镜120a盖在半导体芯片110上，由此将半导体芯片110配置在带凹部的半球透镜120a的凹部122内。由此，成为在凹部122的底面122a与半导体芯片110的主面110a之间、凹部122的侧面122b与半导体芯片110的侧面110b之间以及带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a与封装基板2A的透镜相对部211a、221b、231b之间存在接合剂层的状态。
接下来，通过使这些接合剂层固化，从而形成树脂层130和紫外线透射性树脂层7。由此，半导体芯片110和带凹部的半球透镜120a通过紫外线透射性的树脂层130相接合，且带凹部的半球透镜120a和封装基板2通过紫外线透射性树脂层7相接合。使树脂层130和紫外线透射性树脂层7的厚度为0.1μm以上且1.0mm以下。
(作用、效果)
在第十实施方式的紫外线发光装置10I中，能够得到与第九实施方式的紫外线发光装置10D相同的作用、效果，且由于具有与紫外线透射性的树脂层130相同的紫外线透射性树脂层7，因此还能够得到以下的作用、效果。
也就是说，由于带凹部的半球透镜120a和封装基板2A通过紫外线透射性树脂层7相接合，因此，提高了带凹部的半球透镜120a与封装基板2A之间的密闭性。另外，由于树脂层130和紫外线透射性树脂层7由相同的紫外线透射性树脂形成而呈现相同的热行为，因此不易产生半导体芯片110与带凹部的半球透镜120a之间的剥离和带凹部的半球透镜120a与封装基板2A之间的剥离。
此外，树脂层130和紫外线透射性树脂层7也可以由不同的紫外线透射性树脂形成。在该情况下，虽然与非晶质氟树脂层相比硅树脂层的紫外线透射率较低，但硅树脂层的接合强度较高，因此，优选的是，使树脂层130为非晶质氟树脂层且使紫外线透射性树脂层7为有机硅树脂层。由此，半导体芯片110与带凹部的半球透镜120a之间的紫外线透射率较高，带凹部的半球透镜120a与封装基板2A之间的接合强度变高。
另外，优选的是，在平面周缘部121a与紫外线透射性树脂层7之间或在紫外线透射性树脂层7与封装基板2A之间设置紫外线反射层(例如铝等的紫外线反射率较高的金属层)。由此，能够得到基于紫外线反射层的光反射实现的光提取效率的提高效果。
另外，还存在封装基板2A在俯视时与带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a相同的位置处的靠透镜的一侧不具有金属面的情况(例如第三电极体22和第四电极体23不具有透镜相对部221b、231b，主体21的相对面211在该部分处暴露的情况)。在该情况下，特别优选设置上述紫外线反射层。
并且，当该紫外线反射层配置于平面周缘部121a与紫外线透射性树脂层7之间时，与该紫外线反射层配置于紫外线透射性树脂层7与封装基板2A之间的情况相比，照射到紫外线透射性树脂层7的紫外线的量变少，因此能够较长时间地维持基于紫外线透射性树脂层7实现的粘接性。
(第十一实施方式)
(结构)
图22所示的第十一实施方式的紫外线发光装置10J具有使带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a和封装基板2A相接合的粘接剂层8。另外，具有配置在粘接剂层8与平面周缘部121a之间的紫外线反射层9。除此以外的结构与第九实施方式的紫外线发光装置10D相同。
粘接剂层8是粘接性比树脂层130用的接合剂的粘接性高的粘接剂(例如热固性粘接剂)的固化层，且是紫外线透射率较低的树脂层。紫外线反射层9是铝等的紫外线反射率较高的金属层，其形成于带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a的整个面。
粘接剂层8与封装基板2A的第三电极体22和第四电极体23的金属制的透镜相对部221b、231b以及主体21的陶瓷制的透镜相对部211a相接触。也就是说，粘接剂层8借助紫外线反射层9使平面周缘部121a与封装基板2A的金属面和陶瓷面相接合。
(制造方法)
与第一实施方式的紫外线发光装置10同样地，紫外线发光装置10J能够通过在将半导体芯片110以倒装芯片的方式安装于封装基板2A之后如下那样进行制造。
首先，将包含非晶质氟树脂的接合剂涂敷于半导体芯片110的主面110a和侧面110b。
接下来，通过将在平面周缘部121a的整个面蒸镀有紫外线反射层9的带凹部的半球透镜120a以使凹部122朝向半导体芯片110的方式盖在半导体芯片110上，从而将半导体芯片110配置在带凹部的半球透镜120a的凹部122内。由此，成为在凹部122的底面122a与半导体芯片110的主面110a之间和凹部122的侧面122b与半导体芯片110的侧面110b之间存在包含非晶质氟树脂的接合剂层的状态。接下来，通过使该接合剂层固化而形成树脂层130。
接下来，将热固性粘接剂注入到在带凹部的半球透镜120a的平面周缘部121a形成的紫外线反射层9与封装基板2A的透镜相对部211a、221b、231b之间的间隙中。接下来，通过使该粘接剂固化而形成粘接剂层8。
由此，半导体芯片110和带凹部的半球透镜120a通过紫外线透射性的树脂层130相接合，且带凹部的半球透镜120a和封装基板2A通过粘接剂层8相接合。使树脂层130的厚度为0.1μm以上且1.0mm以下。
(作用、效果)
在第十一实施方式的紫外线发光装置10J中，能够得到与第九实施方式的紫外线发光装置10D相同的作用、效果，且还能够得到以下的作用、效果。
带凹部的半球透镜120a和封装基板2A通过粘接性比树脂层130用的接合剂的粘接性高的粘接剂层8相接合，因此，提高了带凹部的半球透镜120a与封装基板2A之间的密闭性。
此外，在第九实施方式的紫外线发光装置10D中，在封装基板2A的透镜相对部221b、231b的金属面产生光反射，而在紫外线发光装置10J中，在设于粘接剂层8与带凹部的半球透镜120a之间的紫外线反射层9产生光反射。也就是说，在紫外线发光装置10J中，能够得到基于紫外线反射层9的光反射实现的光提取效率的提高效果。
(第十二实施方式)
图23所示的第十二实施方式的紫外线发光装置10K不具有粘接剂层8，而具有金锡合金(AuSn)层(接合层)91。另外，具有与封装基板2A不同构造的封装基板2B。除此以外的结构与第十一实施方式的紫外线发光装置10J相同。
如图23和图24所示，在封装基板2B的第三电极体22A中，第一部分221的透镜相对部221b成为与带凹部的半球透镜120a的整个平面周缘部121a相面对的部分。另外，第一部分221的周缘部221c配置于封装基板2B的全部的周缘部。
在第四电极体23A中，替代封装基板2A上的第一部分231，而在主体21的相对面211形成有芯片连接部231a，芯片连接部231a和第二部分232通过设于主体21的通孔内的结合部233相结合。
除以下方面以外，紫外线发光装置10K能够通过与第十一实施方式的紫外线发光装置10J相同的方法来制造。
将在平面周缘部121a的整个面蒸镀有紫外线反射层9且在该紫外线反射层9之上形成有金锡合金层10的带凹部的半球透镜120a以使凹部122朝向半导体芯片110的方式盖在半导体芯片110上。另外，通过使包含非晶质氟树脂的接合剂层固化而形成树脂层130，之后加热金锡合金层91而使其熔化，之后进行冷却。也就是说，利用使用有金锡合金层91的回流法来使带凹部的半球透镜120a和封装基板2A的第三电极体22A的透镜相对部221b相接合。
在第十二实施方式的紫外线发光装置10K中，能够得到与第十一实施方式的紫外线发光装置10J相同的作用、效果，且替代粘接剂层8而具有金锡合金层91，由此还能够得到以下的作用、效果。
金锡合金层91的粘接性较高，且气密性优异，因此，紫外线发光装置10K在高湿环境下的耐久性变高。
此外，也可以是，使透镜相对部231b和周缘部231c结合于第四电极体23A的芯片连接部231a，替代第三电极体22A的第一部分221而形成芯片连接部221a。
另外，也可以是，在图24的状态下，进一步使第三电极体22A的第一部分221分离为芯片连接部221a、透镜相对部221b以及周缘部221c。也就是说，也可以使芯片连接部(第三电极)221a、芯片连接部(第四电极)231a、透镜相对部221b以及周缘部221c独立地形成于主体21的相对面211。
(实施例)
(实施例1)
在实施例1中，制作了图1所示的构造的半导体发光装置10。
半导体芯片110的基板111是AlN基板，利用图4所示的方法使半球透镜120接合于作为基板111的背面的、半导体芯片110的主面110a。主面110a是一边为0.9mm的正方形，半球透镜120的平面121是直径为2mm的圆形。
首先，将半导体芯片110以倒装芯片的方式安装于封装基板2，并将以倒装芯片的方式安装有半导体芯片110的封装基板2放置在热板5上，成为图4的(a)所示的状态。接下来，在半导体芯片110的整个主面110a涂敷利用专用的稀释溶剂将Cytop(注册商标)CTX－809SP2稀释而成的液体，从而形成液层6，成为图4的(b)所示的状态。
在该状态下，开启热板5的开关并使设定温度为200℃，对封装基板2以200℃加热了0.5小时。由此，液层6被加热，使溶剂自液层6的表面均匀地蒸发，如图4的(c)所示，成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层61，溶剂的含有率成为1质量％以下。
接下来，提高热板5的设定温度而使树脂层61的温度上升至260℃左右，保持了0.5小时。由此，树脂层61被加热而流动性变高，成为在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层62。在流动性树脂层62没有产生气泡、褶皱。
接下来，一边在未改变热板5的设定温度的情况下保持半导体芯片110被加热的状态，一边将半球透镜120的平面121按压于流动性树脂层62之上。
接下来，关闭热板5的开关，停止对半导体芯片110的加热并进行放置，从而进行冷却。由此，形成了没有气泡、褶皱的非晶质氟树脂层即接合层131。也就是说，半球透镜120和半导体芯片110通过没有气泡、褶皱的非晶质氟树脂层相接合。
利用EIAJ－ED－4703所规定的方法对得到的半导体发光装置10的半球透镜120与半导体芯片110之间的粘接强度进行了测量。具体而言，利用上述方法制作了5个以上的半导体发光装置10的样品，对于各样品，通过利用带传感器的工具使半球透镜120自半导体芯片110上方沿横向移动的方法来测量剪切强度，将最高的测量值设为粘接强度。其结果，实施例1的粘接强度为13.6N/mm2。
(实施例2)
在实施例2中，制作了图12所示的构造的半导体发光装置10B。
作为最初的工序，使用与实施例1相同的半球透镜120、安装有半导体芯片110的封装基板2，利用图7所示的方法使半球透镜120接合于半导体芯片110的主面110a。
在该工序中，首先，将半球透镜120以平面121朝上的方式放置，在将平面121保持为水平的状态下，在平面121上涂敷利用专用的稀释溶剂将Cytop(注册商标)CTX－809SP2稀释而成的液体，由此成为图7的(a)所示的状态。也就是说，在平面121上形成了液层6。
接下来，将半球透镜120以200℃加热了0.5小时。由此，液层6被加热，使溶剂自液层6的表面均匀地蒸发，如图7的(b)所示，成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层61，溶剂的含有率成为1质量％以下。
接下来，提高半球透镜120的加热温度而使树脂层61的温度上升至260℃左右，保持了0.5小时。由此，树脂层61被加热而流动性变高，如图7的(c)所示，成为在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层62。在流动性树脂层62没有产生气泡、褶皱。
此外，在半球透镜120形成液层6之前，将以倒装芯片的方式安装有半导体芯片110的封装基板2放置在热板5上，利用热板5将半导体芯片110的温度保持为260℃。
接下来，以使流动性树脂层62接触于被如此加热后的状态的半导体芯片110的主面110a的方式，将在平面121上形成有流动性树脂层62的半球透镜120放置在半导体芯片110的主面110a上，成为图7的(d)所示的状态。接下来，按压半球透镜120，使流动性树脂层62的一部分到达半导体芯片110的侧面，成为图7的(e)所示的状态。
接下来，关闭热板5的开关，停止对半导体芯片110的加热并进行放置，从而进行冷却。由此，形成有接合层131、入射面覆盖层132以及芯片侧面覆盖层133相连续而成的非晶质氟树脂层130，在非晶质氟树脂层130没有产生气泡、褶皱。也就是说，半球透镜120和半导体芯片110通过没有气泡、褶皱的非晶质氟树脂层相接合。
作为接下来的工序，利用图13所示的方法形成了透镜覆盖层136。
在该工序中，首先，如图13的(a)所示，在半球透镜120的半球面125的最高的部分涂敷与在形成非晶质氟树脂层130之际使用的液层相同的液层6。在原封不动地放置之后，如图13的(c)所示，在成为整个半球面125和非晶质氟树脂层130的外周面130a被液层6覆盖的状态的时刻，将液层6以200℃加热0.5小时，由此使液层6的溶剂蒸发。
由此，在半球面125形成有透镜覆盖层136，成为透镜覆盖层136通过连结层135与非晶质氟树脂层130相结合的状态。其结果，如图12所示，形成了接合层131、入射面覆盖层132以及透镜覆盖层136相连续而成的非晶质氟树脂层130D。也就是说，成为半球透镜120的整个面被非晶质氟树脂层130D覆盖的状态。
(实施例3)
在实施例3中，制作了图1所示的构造的半导体发光装置10。作为材料，使用了与实施例1相同的材料。将热板5的最初的设定温度从200℃变更为120℃，从而将封装基板的最初的加热温度从200℃变更为120℃，除此以外，以与实施例1相同的条件制作了半导体发光装置10。利用与实施例1相同的方法测量了得到的半导体发光装置10的半球透镜120与半导体芯片110之间的粘接强度，其结果为6.5N/mm2。
(实施例4)
在实施例4中，制作了图16所示的构造的半导体发光装置10D。代替半球透镜120，而使用带凹部的半球透镜120a，除此以外，利用与实施例1相同的条件制作了半导体发光装置10D。利用与实施例1相同的方法测量了得到的半导体发光装置10的带凹部的半球透镜120a与半导体芯片110之间的粘接强度，其结果为35.0N/mm2。
(比较例1)
在比较例1中，制作了与图1所示的半导体发光装置10相同的构造的半导体发光装置。
使用与实施例1相同的半球透镜120、安装有半导体芯片110的封装基板2，利用以下的方法使半球透镜120接合于半导体芯片110的主面110a。
首先，利用与实施例1相同的方法来形成液层6，成为图4的(b)所示的状态。在该状态下，将半球透镜120的平面121按压于液层6之上，利用热板5加热至200℃，并在200℃放置0.5小时，由此使液层6内的溶剂蒸发。由此，形成了作为非晶质氟树脂层的接合层131，利用非晶质氟树脂层使半球透镜120和半导体芯片110相接合。在接合层131存在气泡、褶皱。
利用与实施例1相同的方法测量了得到的半导体发光装置的半球透镜120与半导体芯片110之间的粘接强度，其结果为5.1N/mm2。
(比较例2)
在比较例2中，制作了与图1所示的半导体发光装置10相同的构造的半导体发光装置。将以200℃放置的时间从0.5小时变更为2.0小时，除此以外，利用热板5在与比较例1相同的条件下制作了半导体发光装置10。
利用与实施例1相同的方法测量了得到的半导体发光装置的半球透镜120与半导体芯片110之间的粘接强度，其结果为4.0N/mm2。
对于在实施例1～实施例3、比较例1、比较例2中得到的半导体发光装置求出了光输出提高率。在安装透镜之前的图4的(a)的状态下测量了P0，并测量了安装透镜后的P1，从而求出了光输出提高率。
实施例1～实施例4、比较例1、比较例2的剪切强度和光输出提高率记载在下面的表中。

Claims (20)

1.一种紫外线发光元件，其中，
该紫外线发光元件具有：
半导体芯片，其能发出紫外线；
透镜，其具有紫外线透射性；以及
接合层，其具有紫外线透射性，该接合层使所述半导体芯片的作为主要的光提取面的主面和所述透镜的入射面相接合，
所述接合层是非晶质氟树脂层，
基于所述接合层实现的所述主面与所述入射面之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm2以上且40N/mm2以下。
2.根据权利要求1所述的紫外线发光元件，其中，
所述入射面大于所述主面，
该紫外线发光元件具有入射面覆盖层，该入射面覆盖层将所述入射面的不与所述主面相对的部分全部覆盖，
所述入射面覆盖层是与所述接合层相连续地形成的非晶质氟树脂层。
3.根据权利要求1或2所述的紫外线发光元件，其中，
所述入射面的不与所述主面相对的部分具有粗糙面，
所述粗糙面的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。
4.根据权利要求2所述的紫外线发光元件，其中，
该紫外线发光元件具有立起面覆盖层，该立起面覆盖层覆盖所述透镜的自所述入射面立起的立起面，
所述立起面覆盖层是与所述入射面覆盖层相连续地形成的非晶质氟树脂层。
5.根据权利要求4所述的紫外线发光元件，其中，
被所述立起面覆盖层覆盖的所述立起面具有粗糙面，所述粗糙面的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
该紫外线发光元件具有芯片侧面覆盖层，该芯片侧面覆盖层覆盖所述半导体芯片的侧面，
所述芯片侧面覆盖层是与所述接合层和所述入射面覆盖层相连续地形成的非晶质氟树脂层。
7.根据权利要求6所述的紫外线发光元件，其中，
所述半导体芯片的被所述芯片侧面覆盖层覆盖的侧面具有粗糙面，
所述粗糙面的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。
8.根据权利要求2、4、5中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
该紫外线发光元件具有透镜覆盖层，该透镜覆盖层覆盖所述透镜的除所述入射面以外的整个面，
所述透镜覆盖层是与所述入射面覆盖层相连续地形成的非晶质氟树脂层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
所述透镜是半球透镜，所述入射面是平面。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
在所述透镜的入射面形成有凹部，
所述半导体芯片以使所述主面朝向所述凹部的底面的方式配置在所述凹部内，
所述树脂层存在于所述凹部与所述半导体芯片的所述主面之间和所述凹部与所述半导体芯片的侧面之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
所述透镜由石英制成或由蓝宝石制成。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
该紫外线发光元件的发光波长为280nm以下。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的紫外线发光元件，其中，
所述接合层的厚度为0.1μm以上且1.0mm以下。
14.一种紫外线发光装置，其中，
该紫外线发光装置包括：
紫外线发光元件，其是权利要求1至13中任一项所述的紫外线发光元件，在所述半导体芯片的与所述主面相反的相反面上形成有第一电极和第二电极；
基体，其配置于所述紫外线发光元件的所述相反面侧，在俯视该基体时与所述第一电极重叠的部分形成有第三电极，在俯视该基体时与所述第二电极重叠的部分形成有第四电极；
第一连接体，其将所述紫外线发光元件的第一电极和所述基体的所述第三电极电连接；以及
第二连接体，其将所述紫外线发光元件的第二电极和所述基体的所述第四电极电连接。
15.根据权利要求14所述的紫外线发光装置，其中，
形成于所述入射面的凹部的周缘部和所述基体利用作为紫外线透射性树脂层的接合层相接合。
16.根据权利要求14或15所述的紫外线发光装置，其中，
形成于所述入射面的凹部的周缘部和所述基体利用作为包含金(Au)和锡(Sn)的合金层的接合层相接合。
17.根据权利要求15或16所述的紫外线发光装置，其中，
该紫外线发光装置具有紫外线反射层，该紫外线反射层配置于所述接合层与所述基体之间或所述接合层与所述周缘部之间。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的紫外线发光装置，其中，
所述基体在俯视时与所述入射面的所述凹部的周缘部相同的位置处的靠所述透镜的一侧具有金属面。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的紫外线发光装置，其中，
构成由所述半导体芯片、所述透镜、所述基体、所述第一连接体以及所述第二连接体形成的空间的面全部被相连续的非晶质氟树脂层覆盖，
并且，构成由所述半导体芯片、所述基体、所述第一连接体以及所述第二连接体形成的空间的面全部被相连续的非晶质氟树脂层覆盖。
20.一种半导体芯片和透镜的接合方法，其中，
该接合方法包括：
第一工序，在该第一工序中，在能发出紫外线的半导体芯片的整个主面形成包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料的液层；
第二工序，在该第二工序中，通过对所述第一工序后的所述液层进行加热，从而使所述溶剂自所述液层的表面均匀地蒸发，使所述液层成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层；
第三工序，在该第三工序中，通过对所述第二工序后的所述树脂层进行加热，从而使所述树脂层成为在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层；
第四工序，在该第四工序中，一边加热所述半导体芯片，一边将透镜的平面按压于所述第三工序后的所述流动性树脂层之上；以及
第五工序，该第五工序在所述第四工序之后，通过停止对所述半导体芯片的加热并进行冷却，从而利用所述非晶质氟树脂在所述平面与所述主面之间形成接合层。
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