CN110476261A - 光学部件以及透明体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学部件及该光学部件所使用的透明体。光学部件具有射出紫外光(12)的至少一个光学元件(14)和收纳光学元件(14)的封装件(16)。封装件(16)具有以下构造：其具有安装光学元件(14)的安装基板(18)和借助于有机系的粘接层(20)而接合在安装基板(18)上的透明体(22)，紫外光(12)不沿着透明体(22)而导光至粘接层(20)，并且紫外光(12)不直接照射到粘接层(20)。
Description
技术领域
本发明涉及光学部件以及光学部件所使用的透明体，例如涉及适用于LED(发光二极管)、LD(半导体激光器)等的光学部件以及透明体。
背景技术
一直以来，作为光学部件100，例如如图6所示，具有封装件102和安装在该封装件102内的光学元件104(例如LED、LD等)。封装件102具有形成有上表面开口的凹部106的封装件主体108和接合于封装件主体108的上端面的例如平板状的盖部件110。在封装件主体108的凹部106的底部安装有光学元件104。封装件主体108与盖部件110的接合例如使用有机系的粘接剂112。
并且，作为现有的其它光学部件，例如有日本特开2014-216532号公报所记载的光学部件。
发明内容
然而，来自光学元件104的紫外光114根据配光角的关系，除了朝向盖部件110向前方射出的光成分之外还存在朝向上述接合部分射出的光成分。尤其，后者的光成分在盖部件110的周部进行导光，并照射到上述接合部分的粘接剂112。在下述文献中记载来自光学元件104的紫外光114(例如UV－C)照射到有机系的粘接剂112所产生的影响，有机系的粘接剂112因紫外光114而劣化。这也导致封装件102的耐久性的劣化(光学部件100的劣化)。
文献：Japanese Journal of Applied Physics 55,082101(2016)“Developmentof highly durable deep-ultraviolet AlGaN-based LED multichip array withhemispherical encapsulated structures using a selected resin through adetailed feasibility study”(日本应用物理杂志55,082101(2016)“通过详细的可行性研究，使用选定的树脂开发具有半球形封装结构的高耐久性深紫外AlGaN基LED多芯片阵列)
上述的事例在日本特开2014-216532号公报所记载的光学部件中也相同，如图7A～图7C所示，从光学元件104射出的紫外光114中在透光性保护材料116反射后的光成分114a在透光性保护材料116内进行导光，会照射到有机系的粘接剂118。
作为该解决方案，在上述文献中，作为有机系的粘接剂118，应用使用了硅酮树脂和氟聚合物的混合物的粘接剂。然而，含有这样的特殊的混合物的粘接剂昂贵，因而有制造成本价格变高的问题。
本发明是考虑这样的课题而完成的，其目的在于提供一种光学部件，该光学部件避免紫外线向有机系的粘接剂照射，使用廉价的有机系的粘接剂也能够提高封装件的耐久性，进而能够廉价地实现耐久性的提高。
并且，本发明的目的在于提供一种能够抑制来自封装件的漏光、能够提高光学部件的性能的光学部件。
[1]第一本发明的光学部件的特征在于，具有射出紫外光的至少一个光学元件和收纳上述光学元件的封装件，上述封装件具有以下构造：上述封装件具有安装上述光学元件的安装基板和借助于有机系的粘接层而接合在上述安装基板上的透明体，上述紫外光不沿着上述透明体而导光至上述粘接层，并且上述紫外光不直接照射到上述粘接层。
收纳光学元件的封装件具有以下构造：紫外光不沿着透明体而导光至有机系的粘接层，并且紫外光不直接照射到有机系的粘接层。由此，避免紫外光向有机系的粘接剂照射，使用廉价的有机系的粘接剂也能够提高封装件的耐久性。即、本发明的光学部件能够廉价地实现耐久性的提高。
[2]在第一本发明中，也可以构成为，上述粘接层沿上述安装基板的安装面的方向形成，在将从上述安装基板的下表面至上述光学元件的光出射面为止的高度设为ha、并将从上述安装基板的底面至上述粘接层为止的高度设为hb时，ha＞hb。
由此，在使光学元件的光出射面与透明体面对地安装的面朝上安装和使光学元件的光出射面与安装基板面对面地安装的倒装式安装的任一安装中，在紫外光的射出方向上都不存在有机系的粘接层，因而能够避免紫外光向有机系的粘接剂的照射。
[3]在第一本发明中，也可以在上述光学元件的下表面具有辅助座。由此，通过在光学元件的下表面设置辅助座，能够容易地满足上述的大小关系、即ha＞hb，从而能够避免紫外光向有机系的粘接剂的照射。
[4]在第一本发明中，也可以在上述安装基板的至少接合上述透明体的部分形成有台阶。在安装基板的至少接合透明体的部分形成台阶，从而能够容易地满足上述的大小关系、即ha＞hb，能够避免紫外光向有机系的粘接剂的照射。
[5]在第一本发明中，在将从上述安装基板的下表面至上述光学元件的光出射面为止的高度设为ha、并将从上述安装基板的底面至上述粘接层为止的高度设为hb时，也可以为ha≤hb。
如上所述，通过在光学元件的收纳空间内配置遮光部，能够利用遮光部对从光学元件射出的紫外光中的与安装面所成的角较小的紫外光进行遮光，因而能够使上述的大小关系为ha≤hb，并且能够采用一直以来具有实绩的封装件构造。
[6]在第一本发明中，也可以构成为，上述粘接层沿上述安装基板的安装面的方向形成，在由上述安装基板和上述透明体构成的上述光学元件的收纳空间内配置遮光部。由此，通过在光学元件的收纳空间内配置遮光部，能够利用遮光部对从光学元件射出的紫外光中的与安装面所成的角较小的紫外光进行遮光，从而能够避免紫外光向有机系的粘接层的射入。
[7]在第一本发明中，上述安装基板与上述遮光部也可以一体形成。由此，在安装基板设置遮光部时，不需要使用粘接剂，能够提高封装件的耐久性。
[8]在第一本发明中，也可以在上述安装基板的安装面的由上述遮光板包围的区域内安装有多个上述光学元件。由此，能够避免封装件的劣化，并且增加从光学部件射出的紫外光的光量，此外，能够选择性地从光学元件射出紫外光，从而能够对应于光学部件的各种用途。
[9]在第一本发明中，在将从上述安装基板的下表面至上述光学元件的光出射面为止的高度设为ha、并将从上述安装基板的上述下表面至上述粘接层为止的高度设为hb时，也可以为ha＜hb。
[10]在该情况下，从上述光学元件射出的紫外光的配光角优选不足180°。
[11]在第一本发明中，在上述透明体的与上述粘接剂接触的面还可以配置有上述紫外光不透射的材料。
从光学元件射出的紫外光的一部分光成分在透明体内进行导光，即使朝向粘接剂，也能由上述紫外光不透射的材料来进行遮光。即，能够避免紫外光向有机系的粘接剂的照射。此外，对于上述材料的配置，例如可以举出材料的涂覆、材料的涂层、材料的成膜等。
[12]第二本发明的透明体是具备封装件的光学部件所使用的透明体，上述封装件具有射出紫外光的至少一个光学元件和安装上述光学元件的安装基板。而且，上述透明体的特征在于，借助于有机系的粘接层而接合在上述安装基板上，并且上述透明体具有固定在上述安装基板上的台座、一体地形成在该台座上的透镜体、以及设于上述台座的下表面开口的凹部。
由此，能够使安装于安装基板的光学元件的光出射面接近透镜体，能够抑制来自封装件的漏光。这在倒装式安装光学元件的情况下抑制漏光的方面也有效。
如上所述，根据本发明的光学部件，能够避免紫外线向有机系的粘接剂的照射，能够使用廉价的有机系的粘接剂也能够提高封装件的耐久性，进而能够廉价地实现耐久性的提高。
根据本发明的透明体，能够抑制来自封装件的漏光，能够提高光学部件的性能。
附图说明
图1A是省略一部分地示出第一实施方式的光学部件(第一光学部件)的纵剖视图，图1B是省略一部分地示出其它例子的第一光学部件的纵剖视图。
图2是省略一部分地示出第二实施方式的光学部件(第二光学部件)的纵剖视图。
图3A是省略一部分地示出第三实施方式的光学部件(第三光学部件)的纵剖视图，图3B是省略一部分地示出其变形例的光学部件的纵剖视图。
图4A是省略一部分地示出第四实施方式的光学部件(第四光学部件)的纵剖视图，图4B是省略一部分地示出在一个光学元件的周围形成有遮光部的状态的俯视图，图4C是省略一部分地示出在多个光学元件的周围形成有遮光部的状态的俯视图。
图5是省略一部分地示出第五实施方式的光学部件(第五光学部件)的纵剖视图。
图6是省略一部分地示出现有例的光学部件的纵剖视图。
图7A～图7C是省略一部分地示出其它现有例的光学部件的纵剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1A～图5对本发明的光学部件的实施方式例进行说明。
首先，如图1A所示，第一实施方式的光学部件(以下记载为第一光学部件10A)具有射出紫外光12的至少一个光学元件14和收纳光学元件14的封装件16。封装件16具有安装光学元件14的安装基板18和借助于有机系的粘接层20而接合在安装基板18上的透明体22。光学元件14借助于辅助座24而安装在安装基板18上。作为粘接层20，能够优选使用环氧类粘接剂、硅系粘接剂、聚氨酯系粘接剂等。
光学元件14构成为例如在蓝宝石基板上层叠具备量子阱构造的GaN系结晶层，但对此未图示。作为光学元件14的安装方法，采用使光出射面14a与辅助座24面对来安装的所谓倒装式安装。即，形成在安装基板18上的电路布线(未图示)与形成在辅助座24上的凸块(未图示)电连接，而且，导出至光学元件14的下表面的端子(未图示)与上述凸块电连接，从而光学元件14与安装基板18上的电路布线电连接。
透明体22具有配置为从周围包围安装在安装基板18上的光学元件14的环状的周壁26和一体形成于周壁26上的透镜体28。并且，在透明体22形成有下表面开口的收纳空间30。即、透明体22具有固定在安装基板18上的台座31、一体形成在该台座31上的透镜体28、以及设于台座31的下表面开口的凹部32(收纳空间30)。在该收纳空间30内至少收纳光学元件14。在将收纳空间30的高度设为h1并将台座31的高度设为h2时，h1与h2可以相同，也可以不同。
透镜体28的底面的平面形状例如呈圆形，台座31的外形形状例如呈正方体。当然，也可以将透镜体28的底面的平面形状设为椭圆形、长圆形等，也可以将台座31的外形形状设为圆形、长方形、三角形、六边形等多边形状。
这样的形状的透明体22的制法能够优选采用粉末烧结法。例如在成形模内浇铸含有二氧化硅粉末和有机化合物的成形浆料，通过有机化合物彼此的化学反应、例如分散介质与固化剂或者固化剂彼此的化学反应使之固化，之后从成形模脱模，再之后通过烧制，能够制成透明体。
作为透明体22的尺寸，透明体22的高度hc为0.5～10mm，台座31的外径Da为3.0～10mm，台座31的高度h2为0.2～1mm。透镜体28的底部的最大长度Lm为2.0～10mm，最大高度hm为0.5～10mm，作为纵横尺寸比(hm/Lm)可以举出0.3～1.0等。在该第一光学部件10A中，调整透镜体28的纵横尺寸比，将从第一光学部件10A射出的紫外光12的配光角设定为90度。当然，配光角不限定于此，例如也可以如图1B所示，加大纵横尺寸比来使配光角例如为30度。当然，也可以设定为其它角度。
并且，作为光学元件14的尺寸，厚度t为0.005～0.5mm，虽未图示，但俯视观察时的纵向尺寸为0.5～2.0mm，横向尺寸为0.5～2.0mm。作为辅助座24的尺寸，厚度ta为0.1～0.5mm，虽未图示，但俯视观察时的纵向尺寸为0.5～8.0mm，横向尺寸为0.5～8.0mm。
根据这样的结构，在第一光学部件10A中，将从安装基板18的下表面18b至光学元件14的光出射面14a为止的高度设为ha、并将从安装基板18的下表面18b至粘接层20为止的高度设为hb时，ha＞hb。
因此，即使从光学元件14射出的紫外光12的配光角为180°以上，从光学元件14的光出射面14a沿横向射出的紫外光12直接照射到透明体22的台座31，不会照射到粘接层20。并且，由于透镜体28的下部的角度、即从台座31的上表面26u立起的部分的切线S的角度(与台座31的上表面26u所成的角θ)是80°以上且不足90°的较大的角度，所以不向下方反射，不会导光至粘接层20。
而且，在安装基板18的上表面18u(安装面)与透明体22的台座31的下表面之间，沿安装基板18的上表面18u形成有粘接层20。其结果，在透镜体28内反射后的紫外光12难以被导光至台座31侧，有助于抑制因紫外光12所致的粘接层20的劣化。此外，图1A等示出安装面的方向是水平方向的情况，但当然，安装面的方向根据第一光学部件10A的设置状态而成为垂直方向等。
并且，在第一光学部件10A中，使透明体22的台座31的外径Da在横向上比透镜体28的底部的最大长度Lm扩大，从透明体22的顶部至下表面为止的外表面形成有不连续部分33(透镜体28与台座31的边界的伸出部分)。在该情况下，在透镜体28内反射后的紫外光12难以被导光至台座31侧，有助于抑制因紫外光12所致的粘接层20的劣化。
这样，第一光学部件10A具有以下构造：紫外光12不沿着透明体22而导光至有机系的粘接层20，并且紫外光12不直接照射到粘接层20。由此，避免紫外光12向有机系的粘接层20的照射，使用廉价的有机系的粘接层20也能够提高封装件16的耐久性。即、第一光学部件10A能够廉价地实现耐久性的提高。
并且，透明体22具有固定在安装基板18上的台座31、一体形成在该台座31上的透镜体28、以及设于台座31的下表面开口的凹部32(收纳空间30)。因此，与例如图6的光学部件100那样的现有的光学部件不同，能够使安装于安装基板18的光学元件14的光出射面14a接近透镜体28，能够抑制来自封装件16的漏光。这在倒装式安装光学元件14的情况下抑制漏光的方面也有效。
接下来，如图2所示，第二实施方式的光学部件(以下记载为第二光学部件10B)具有与上述的第一光学部件10A大致相同的结构，但以下方面不同：在安装基板18的至少接合透明体22的部分形成有台阶40。在该情况下，能够任意地设定台阶40的大小hc，但优选比台座31的高度h2小。若将台阶40的大小hc设定为辅助座24的厚度ta(参照图1A)左右，则也可以省略辅助座24，将光学元件14直接安装于安装基板18。
该第二光学部件10B能够容易地满足上述的大小关系、即ha＞hb，能够避免紫外光12向有机系的粘接层20的照射。而且，由于能够省略辅助座24，所以在减少制造成本的方面有利。
接下来，如图3A所示，第三实施方式的光学部件(以下记载为第三光学部件10C)具有与上述的第一光学部件10A大致相同的结构，但以下方面不同：光学元件14直接安装在安装基板18上。即、从光学元件14射出的紫外光12的配光角不足180°。并且，从安装基板18的下表面18b至光学元件14的光出射面14a为止的高度ha与从安装基板18的下表面18b至粘接层20为止的高度hb相同。
由于从光学元件14射出的紫外光12的配光角不足180°，所以从光学元件14射出的紫外光12不会沿横向(沿安装面的方向)照射。因此，能够将上述的高度关系设为ha＝hb。当然，也能够根据上述配光角而如图3B所示的变形例的光学部件10Ca那样使上述的高度关系为ha＜hb。
接下来，如图4A所示，第四实施方式的光学部件(以下记载为第四光学部件10D)具有与上述的第一光学部件10A大致相同的结构，但以下两个方面不同：光学元件14直接安装在安装基板18上；在由安装基板18和透明体22构成的光学元件14的收纳空间30内配置有遮光部42。
遮光部42的最大高度h4优选为粘接层20的厚度tb以上且不足收纳空间30的高度h1。并且，如图4B所示，遮光部42可以以用一个部件包围光学元件14的方式呈环状地形成，但也可以以用多个部件包围光学元件14的方式呈环状地配置。
通过在光学元件14的收纳空间30内配置遮光部42，能够利用遮光部42对从光学元件14射出的紫外光12中的配光角较大的紫外光12(与光出射面14a所成的角较小的紫外光12)进行遮光，能够避免紫外光12向有机系的粘接层20的射入。因此，能够使上述的大小关系为ha≤hb，优选为ha≤hb≤(ha+h4)，也能够采用一直以来具有实绩的封装件构造。
优选安装基板18与遮光部42一体形成。在安装基板18设置遮光部42时，不需要使用粘接剂，能够提高封装件16的耐久性。
如图4C所示，也可以在安装基板18的安装面的由遮光部42包围的区域内安装多个光学元件14。能够避免封装件16的劣化，增加从第四光学部件10D射出的紫外光12的光量，并且能够选择性地从光学元件14射出紫外光12，能够对应于光学部件的各种用途。
接下来，如图5所示，第五实施方式的光学部件(以下记载为第五光学部件10E)具有与上述的第一光学部件10A大致相同的结构，但以下方面不同：在透明体22的与粘接层20接触的面配置有由紫外光12不透射的材料形成的膜50。作为膜50的构成材料，优选金、铝、钛、铬、镍等金属、涂敷氮化硼、氮化铝、氧化铝等不透明陶瓷材料或粉末后的材料、低熔点玻璃等不透射紫外区域的玻璃、黑铅、石墨等无机材料等。
从光学元件14射出的紫外光12的一部分光成分在透明体22内进行导光，即使朝向了粘接层20，也能利用由紫外光12不透射的材料形成的膜50来进行遮光。即，能够避免紫外光12向有机系的粘接层20的照射。此外，对于膜50的配置，例如可以举出膜50的涂敷、膜50的涂层、膜50的成膜等。
此外，本发明的光学部件不限定于上述的实施方式，当然在不脱离本发明的主旨的范围内能够采用各种结构。
Claims (12)
1.一种光学部件，其特征在于，
具有射出紫外光(12)的至少一个光学元件(14)和收纳上述光学元件(14)的封装件(16)，
上述封装件(16)具有以下构造：
上述封装件(16)具有安装上述光学元件(14)的安装基板(18)和借助于有机系的粘接层(20)而接合在上述安装基板(18)上的透明体(22)，上述紫外光(12)不沿着上述透明体(22)而导光至上述粘接层(20)，并且上述紫外光(12)不直接照射到上述粘接层(20)。
2.根据权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
上述粘接层(20)沿上述安装基板(18)的安装面(18u)的方向形成，
在将从上述安装基板(18)的下表面(18b)至上述光学元件(14)的光出射面(14a)为止的高度设为ha、并将从上述安装基板(18)的上述下表面(18b)至上述粘接层(20)为止的高度设为hb时，
ha＞hb。
3.根据权利要求1或2所述的光学部件，其特征在于，
在上述光学元件(14)的下表面具有辅助座(24)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其特征在于，
在上述安装基板(18)的至少接合上述透明体(22)的部分形成有台阶(40)。
5.根据权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
在将从上述安装基板(18)的下表面(18b)至上述光学元件(14)的光出射面(14a)为止的高度设为ha、并将从上述安装基板(18)的上述下表面(18b)至上述粘接层(20)为止的高度设为hb时，
ha≤hb。
6.根据权利要求5所述的光学部件，其特征在于，
上述粘接层(20)沿上述安装基板(18)的安装面(18u)的方向形成，
在由上述安装基板(18)和上述透明体(22)构成的上述光学元件(14)的收纳空间(30)内配置有遮光部(42)。
7.根据权利要求6所述的光学部件，其特征在于，
上述安装基板(18)与上述遮光部(42)一体形成。
8.根据权利要求6或7所述的光学部件，其特征在于，
在上述安装基板(18)的安装面的由上述遮光部(42)包围的区域内安装有多个上述光学元件(14)。
9.根据权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
在将从上述安装基板(18)的下表面(18b)至上述光学元件(14)的光出射面(14a)为止的高度设为ha、并将从上述安装基板(18)的上述下表面(18b)至上述粘接层(20)为止的高度设为hb时，
ha＜hb。
10.根据权利要求9所述的光学部件，其特征在于，
从上述光学元件(14)射出的紫外光(12)的配光角不足180°。
11.根据权利要求1～10任一项中所述的光学部件，其特征在于，
在上述透明体(22)的与上述粘接层(20)接触的面，配置有上述紫外光(12)不透射的材料(50)。
12.一种透明体，是具备封装件(16)的光学部件所使用的透明体，
上述封装件(16)具有射出紫外光(12)的至少一个光学元件(14)和安装上述光学元件(14)的安装基板(18)，
上述透明体的特征在于，
上述透明体借助于有机系的粘接层(20)而接合在上述安装基板(18)上，并且上述透明体具有固定在上述安装基板(18)上的台座(31)、一体形成在该台座(31)上的透镜体(28)、以及设于上述台座(31)的下表面开口的凹部(32)。
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