CN115769390A - 半导体发光装置和水杀菌装置 - Google Patents

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Abstract

提供提高基板和盖体的接合可靠性、且气密可靠性高的半导体发光装置。在基板(1)上以包围半导体发光元件的方式形成有由金属构成的第1接合图案(6)，在穹顶状透明体的基底部(4c)和凸缘部(4b)设置有与第1接合图案(6)对应的形状的第2接合图案(5)。第1和第2接合图案(5、6)之间通过焊料被接合，对凸型盖部(4a)内的空间进行密封。从上表面观察时，第1和第2接合图案(5、6)为包围半导体发光元件的矩形的环状，第1和第2接合图案(5、6)的角部(51、61)的至少内周侧的缘部位于比凸型盖部(4a)的环状的基底部(4c)的外周缘靠外侧的位置，第1和第2接合图案(5、6)的被角部(51、61)夹着的直线部(52、62)的内周侧的缘部位于比凸型盖部(4a)的环状的基底部(4c)的外周缘靠半导体发光元件侧的位置。

Description

半导体发光装置和水杀菌装置
技术领域
本发明涉及半导体发光元件的周围的空间被气密地密封的半导体发光装置。
背景技术
以往，在需要气密的半导体发光装置中，其气密封装例如使用如专利文献1所公开的那样在腔型的基板上贴合平板的透光性光学元件而成的构造、或如专利文献2那样在平板的基板上贴合透光性的腔型光学元件而成的构造。例如通过AuSn等焊料、焊材对玻璃等光学元件和陶瓷基板等散热基板进行接合、密封。
此外，在上述这种气密封装中，会产生在使用焊料将透光性的光学元件与基板接合时焊料溢出到接合图案之外这样的问题。因此，在专利文献3中提出了如下构造：通过在接合区域的内周部和外周部形成使焊料的浸润性变差的氧化膜等膜来抑制焊料从接合图案溢出。此外，在专利文献4中提出了如下构造：在基板上形成凹构造，将溢出的焊料收纳于凹部，抑制其向凹部之外浸润扩展。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-18873号公报
专利文献2：日本特许第5838357号公报
专利文献3：日本特开2015-073027号公报
专利文献4：日本特开2007-103909号公报
发明内容
发明要解决的课题
在气密封装中，如专利文献3和4那样通过在基板上预先形成氧化膜或槽来抑制在光学元件和放热基板的接合时熔融的焊料从接合图案溢出这样的问题的结构会导致成本上升。
因此，本发明的目的在于，提供提高基板和盖体的接合可靠性、且气密可靠性高的新的半导体发光装置。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的半导体发光装置具有基板、搭载于基板上的半导体发光元件、以及搭载于基板上的穹顶状透明体。穹顶状透明体构成为具备覆盖半导体发光元件的周围的空间且具有环状的基底部的凸型盖部、以及比环状的基底部的外周缘向外侧伸出的凸缘部。在基板上以包围半导体发光元件的方式形成有由金属构成的第1接合图案。在穹顶状透明体的基底部和凸缘部设置有与第1接合图案对应的形状的第2接合图案。第1接合图案与第2接合图案之间通过焊料被接合，对凸型盖部内的空间进行密封。从上表面观察时，第1接合图案和第2接合图案为包围半导体发光元件的矩形的环状，第1接合图案和所述第2接合图案的角部的至少内周侧的缘部位于比凸型盖部的环状的基底部的外周缘靠外侧的位置，第1接合图案和所述第2接合图案的被角部夹着的直线部的至少内周侧的缘部位于比凸型盖部的环状的基底部的外周缘靠半导体发光元件侧的位置。
发明效果
根据本发明，从上表面观察时，基板和穹顶状透明体的接合图案为矩形的环状，其角部位于在接合时按压穹顶状透明体时承受载荷的凸型盖部的环状的基底部的外侧，因此，抑制在接合部中产生孔隙，能够提供接合可靠性高且气密可靠性高的半导体发光装置。
附图说明
图1的(a)是实施方式1的半导体发光装置的俯视图，(b)是A-A’剖视图。
图2的(a)是实施方式1的半导体发光装置的穹顶状透明体4的俯视图，(b)是剖视图。
图3是实施方式1的半导体发光装置的B-B’剖视图。
图4的(a)是实施方式1的半导体发光装置的基板1的俯视图，(b)是剖视图。
图5的(a)是实施方式1的半导体发光装置的穹顶状透明体4的设置有接合图案5的状态的俯视图，(b)是剖视图。
图6的(a)是示出实施方式1的半导体发光装置的制造时的接合工序中的熔融焊料7的流动的说明图，(b)是示出比较例的半导体发光装置的制造时的接合工序中的熔融焊料7的流动的说明图。
图7的(a)是在实施方式1的半导体发光装置的接合工序中、焊料7进行接合图案的浸润扩展的状态的C-C’剖视图，(b)是D-D’剖视图。
图8是示出实施方式1的半导体发光装置的接合图案5、6的层构造的一例的剖视图。
图9的(a)和(b)是示出在实施方式1的半导体发光装置的制造工序中、在穹顶状透明体4侧的接合图案5搭载了焊料7(熔融前)的状态的仰视图。
图10的(a)是实施方式2的半导体发光装置的俯视图，(b)是E-E’剖视图。
图11的(a)是实施方式2的半导体发光装置的基板1的俯视图，(b)是剖视图。
图12的(a)是实施方式2的半导体发光装置的俯视图，(b)是F-F’剖视图。
图13是示出实施方式2的半导体发光装置的制造时的接合工序中的熔融焊料7的流动的说明图。
图14是在实施方式2的半导体发光装置中、焊料7进行接合图案的润湿扩展的状态的剖视图。
图15的(a)是实施方式2的变形例1的半导体发光装置的俯视图，(b)是剖视图。
图16的(a)是实施方式2的变形例2的半导体发光装置的俯视图，(b)是剖视图。
具体实施方式
下面，对本发明的一个实施方式的半导体发光装置进行说明。
<<实施方式1>>
使用图1～图7对实施方式1的半导体发光装置的结构进行说明。
图1的(a)、(b)示出实施方式1的半导体发光装置的俯视图和剖视图。
实施方式1的半导体发光装置构成为具有基板1、搭载于基板1上的电极2的半导体发光元件3、以及搭载于基板1的穹顶状透明体4。
如图2的(a)、(b)示出其俯视图和剖视图那样，穹顶状透明体4具备覆盖半导体发光元件3的周围的空间且具有环状的基底部4c的凸型盖部4a、以及比环状的基底部4c的外周缘向外侧伸出的凸缘部4b。在本实施方式中，基底部4c成为规定宽度的圆环状。另外，如图2的(a)、(b)所示，基底部4c表示在穹顶状透明体4中以凸型盖部4a的厚度构成了底面的、凸型盖部4a的根部部分。
在本实施方式中，基板1和凸缘部4b的从上表面观察的外形均为矩形，以角部的朝向一致的方式在基板1上搭载穹顶状透明体4。在本实施方式中，凸缘部4b的大小比基板1稍小。
如图3示出的放大剖视图那样，在穹顶状透明体4的环状的基底部4c和凸缘部4b以及与它们相接的基板1分别设置有对应的形状的接合图案5、6。接合图案5、6沿着凸缘部4b和基板1的矩形的外形设置。
图4的(a)、(b)示出设置有接合图案6的基板1的俯视图和剖视图。此外，图5的(a)、(b)示出设置有接合图案5的穹顶状透明体4的俯视图和剖视图。根据图4的(a)和图5的(a)以及图1的(a)、(b)可知，从上表面观察时，接合图案5、6的形状为以包围半导体发光元件3的方式以规定宽度形成的矩形的环状。
设置于穹顶状透明体4的接合图案5由沿着构成穹顶状透明体4的外形的各边形成的4个直线部52和连接相邻的直线部52之间的角部51构成。
设置于基板1的接合图案6由沿着构成基板1的外形的各边形成的4个直线部62和连接相邻的直线部62之间的角部61构成。
接合图案5、6之间通过焊料7接合，形成接合层7a(参照图3)。由此，对凸型盖部4内的空间8进行密封。接合层7a沿着接合图案进行浸润扩展，端部整体呈圆角形状。另外，末端部有时因表面张力发挥作用而呈稍微隆起的形状。此外，焊料7也可以与接合图案5的侧面接触。
优选透明体4侧的接合图案5的宽度比基板1侧的接合图案6的宽度窄。
这里，矩形的环状的接合图案5、6的角部51、61构成为，至少外周侧的缘部51a、61a位于比凸型盖部4a的环状的基底部4c的外周缘41靠外侧的位置(参照图1的(a))。另外，优选接合图案5、6的角部51、61的内周侧的缘部51b、61b也位于比凸型盖部4a的环状的基底部4c的外周缘41靠外侧的位置。
由此，设置于穹顶状透明体4的接合图案5被设置成，直线部52与基底部4c部分重叠，角部51的至少一部分位于基底部4c的外侧。即，在角部51设置有不与基底部4c重叠的区域。
另一方面，矩形的环状的接合图案5、6的直线部52、62构成为，至少内周侧的缘52b、62b位于比凸型盖部4a的环状的基底部4c的外周缘41靠半导体发光元件3侧的位置(参照图1的(a))。此外，优选矩形的环状的接合图案5、6的直线部52、62的外周侧的缘52a、62a位于比基底部4c的外周缘41靠外侧的位置。
由此，设置于基板1的接合图案6被设置成，直线部62与基底部4c部分重叠，角部61的至少一部分位于基底部4c的外侧。即，在角部61设置有不与基底部4c重叠的区域。
这样，本实施方式的半导体发光装置构成为，使用矩形的环状的接合图案5、6，其角部51、61位于比在穹顶状透明体4的接合时最承受施加给凸型盖部4a的载荷的环状的基底部4c的外周缘41靠外侧的位置。另一方面，接合图案5、6的直线部52、62构成为，至少一部分位于最承受载荷的基底部4c的下方。由此，在接合工序中，施加给接合图案5、6的角部51、61的载荷比施加给直线部52、62的载荷小。
由此，在制造工序中，在一边施加将穹顶状透明体4向基板1按压的方向的载荷一边对基板1进行加热时，配置于接合图案5、6之间的焊料7从被最承受载荷的直线部52、62夹着的区域(更具体而言为在厚度方向上与基底部4c重叠的区域)开始熔融，在该熔融开始的时刻，被角部51、61夹着的区域(在厚度方向上不与基底部4c重叠的区域)的焊料7不发生熔融，是在之后被熔融。由此，如图6的(a)所示，能够将焊料7的熔融方向定向为从直线部52、62的中央朝向角部51、61的方向。即，能够将接合的进行方向定向为从直线部52、62的中央朝向角部51、61的方向。
在本实施方式的半导体发光装置中，在焊料7从连接图案5、6的直线部52、62朝向角部51、61熔融的同时进行接合，因此，即使在熔融时产生了孔隙的情况下，由于是以朝向角部51、61挤出孔隙的方式进行接合，因此，不容易使孔隙卷入，在冷却后不容易残存有孔隙。
这样，在本实施方式的装置中，能够通过焊料7形成稳定的接合层7a，并且，能够抑制产生连接穹顶状透明体4的内部的空间8和外部的空间的孔隙。由此，能够提供气密性高的半导体发光装置。
另外，接合图案5、6例如能够由Ni、Cr、Au、Cu、Pt、Ti、Pd和W中的任意金属形成，也能够通过上述金属中的2种以上的金属的层的层叠体形成。
焊料7例如能够使用AuSn焊料。作为制造工序中的供给时的焊料的形态，可以为片状，也可以为点状。
半导体发光元件3能够使用发光二极管(LED)、激光发光二极管(包含面发光激光器)。半导体发光元件3能够选择发出紫外光、可视光或红外光的与半导体发光装置的用途对应的适当的发光波长的元件。穹顶状透明体4由使来自半导体发光元件3的发光透过的材质构成。
例如，作为半导体发光元件3，能够使用发出波长为210nm以上且310nm以下的波段中包含的紫外光的元件。
该情况下，穹顶状透明体4能够使用至少凸型盖部4a由使深紫外线透过的材质(例如石英、硅硼酸玻璃、蓝宝石玻璃)构成的透明体。
半导体发光元件3由化合物半导体构成，至少具有p型半导体层、发光层和n型半导体层。此外，作为射出波长为200nm～405nm的紫外光的发光二极管，能够使用氮化铝系、氮化镓系、氮化铝镓系的半导体发光元件。
半导体发光元件3利用适当的接合材料安装在形成于基板1的电极2上。在本实施方式中，利用AuSn接合材料进行安装。
半导体发光元件3还能够经由未图示的子安装基板安装于电极2上。此外，搭载于一个基板的元件的数量也可以不是1个。基板1不限于本实施方式那样的平板状，还能够设为在半导体发光元件3的搭载位置具有凹部的形状。
基板1可以使用作为能够保持气密性的基材的氮化铝(AlN)。关于基材，除了氮化铝(AlN)以外，还能够使用氮化硅(Si 3N 4)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al 2O 3)等由氮化物、碳化物或氧化物构成的陶瓷。也可以是高温烧制陶瓷基板，还可以是低温烧制陶瓷基板。通过使用陶瓷基材的基板1，能够高效地对由半导体发光元件3产生的热进行散热，并且，由于具有耐紫外线性，因此，即使半导体发光元件3发出紫外光，也能够长期地维持光输出。
在形成于基板1的电极2上安装有半导体发光元件3。电极2与半导体发光元件电连接，与未图示的形成于基板1的背面的背面电极、贯通基板1而形成的贯通电极连续地形成，从外部对半导体发光元件3进行供电。在电极2上，除了半导体发光元件3以外，还能够根据用途而搭载其他的齐纳二极管、光电二极管等电子部件等。
也可以在中空部8配置减轻半导体发光元件3与穹顶状透明体4之间的折射率差的材料。
能够在穹顶状透明体4的底面(凸缘部4b和基底部4c的靠基板1侧的面)的表面形成微细的凹凸，即能够使之粗糙。通过使透明体4的底面粗糙，能够成为透镜的外侧稍微翘起的形状，在接合时能够从内侧朝向外侧方向进行接合，能够提供接合稳定性更高的半导体发光装置。优选以翘起量(穹顶状透明体4的底面中的内侧与外侧的高度之差)比基板侧的接合图案6的厚度小的方式设定粗糙量，以使得不产生由于翘起量过大而引起的接合不良。
<制造方法>
对本实施方式的半导体发光装置的制造方法的一例进行说明。
例如准备AlN制的基板1，预先形成上述的矩形的环状的接合图案6和电极2。例如如图8所示，接合图案6的层构造被设为，从基板1侧起依次层叠了NiCr层、Au层、Ni层和Au层的构造。优选接合图案6的最上层为如下材料：在接合时熔融，与熔融的焊料7混合而使焊料7的组分变化，由此能够形成熔点比焊料7高的共晶结合层。例如，在使用作为焊料7的AuSn的情况下，优选将接合图案6的最上层设为Au层。
另一方面，准备石英玻璃制的穹顶状透明体4，在基底部4c和凸缘部4b预先形成上述的矩形的环状的接合图案5。例如如图8所示，接合图案5的层构造被设为从穹顶状透明体4侧起依次层叠了Ti层、Pd层、Cu层、Ni层和Au层的构造。优选接合图案5的最上层为如下材料：在接合时熔融，与熔融的焊料7混合而使焊料7的组分变化，由此能够形成熔点比焊料7高的共晶结合层。例如，在使用作为焊料7的AuSn的情况下，优选将接合图案5的最上层设为Au层。
在穹顶状透明体4的接合图案5的表面固定用于接合的焊料7。接合用焊料7例如为AuSn。关于其形状，可以如图9的(a)所示那样，为与矩形的环状的接合图案5的形状相同的形状且宽度比接合图案5窄的片状，也可以如图9的(b)那样为点状焊料。
片状的焊料7局部通过激光焊接而临时固定于接合图案5。关于点状焊料7，是使熔融的焊料7呈点状散布而焊接于接合图案5。点状焊料7的直径比接合图案5的宽度小。焊接于接合图案5上的点状焊料7的数量优选为20～36个，更加优选为28个。
关于AuSn焊料7的Au和Sn的组分比，片状和点状均优选Au浓度为73wt％～83wt％，更加优选Au浓度为78wt％。
接着，在基板1的电极2上安装发出波长为210nm以上且310nm以下的紫外光的由AlGaN系材料构成的半导体发光元件3。
接着，以覆盖基板1的半导体发光元件3的方式将穹顶状透明体4搭载于基板1上，以接合图案5和接合图案6重叠的方式进行位置对准。
接着，对穹顶状透明体4的顶点施加载荷，一边向基板1按压，一边对焊料7进行加热而使其熔融。
具体而言，首先，在能够调整封入气体的接合装置内设置安装有半导体发光元件的基板1和穹顶状透明体4。以穹顶状透明体4的开口向上的方式进行设置，以安装有半导体发光元件的一侧向下的方式在该穹顶状透明体4的上方设置基板。接着，将基板1加热到比焊料7熔融的温度稍低的温度，使得成为真空状态，并去除水分。然后，在利用氮气在大气压下对接合装置内进行置换的同时，通过接合装置的可动部将穹顶状透明体4的顶部向上推，从下方将穹顶状透明体4按压于基板1，对空间8进行密闭。接着，将基板1加热到焊料7的熔融温度，在保持规定时间后进行冷却，由此形成接合部，对空间8进行气密密封。
由此，如图6的(a)所示，首先接合图案5的直线部52、62的焊料7熔融，朝向角部51、61流动，接着角部51、61的焊料7熔融。然后，通过进行冷却，能够通过焊料7将接合图案5和6接合在一起。
焊料7熔融，形成接合层。
通过上述方式，能够制造发出紫外光的半导体发光装置。
在制造出的半导体发光装置中，将接合图案5的角部配置于承受载荷的基底部4c的外侧，因此，能够抑制焊料7向空间8内溢出。此外，能够防止产生孔隙。
此外，利用在表面具有曲面的穹顶状透明体4(石英玻璃)覆盖半导体发光元件3而形成气密空间，因此，不容易产生全反射，光导出效率上升。
<比较例1>
在图6的(b)中，作为比较例1，示出在基底部4c和凸缘部4b的整体形成了接合图案5、6的情况下的焊料7的熔融的进行方式。
比较例中的接合图案5、6的外形为矩形的环状，外周侧的缘部51a、61a为大致矩形，内周侧的缘部51b、61b为圆形。与实施方式1同样，比较例中的接合图案5、6构成为，外周侧的缘51a、61a位于比凸型盖部4a的圆环状的基底部4c的外周缘41靠外侧的位置。但是，在比较例中的接合图案5、6中，与实施方式1不同，内周侧的缘51b、61b遍及整周地位于比凸型盖部4a的圆环状的基底部4c的外周缘41靠内侧的位置。
在该比较例1的结构中，进行X射线透过观察的结果是，在接合图案5、6上的接合层7a中产生了气泡。该比较例1的半导体发光装置产生的气泡比实施方式1的半导体发光装置产生的气泡多。在对实施方式1的半导体发光装置的样本进行的X射线透过观察中，未确认到明显产生接合层7a的气泡。认为其要因在于，在比较例1的半导体发光装置中，从承受载荷的基底部4c的多个位置开始熔融，其结果，从多个方向进行了接合的接合部位发生碰触，在碰触的位置引起孔隙的产生。此外，产生孔隙的位置是随机的。因此，可能产生连接穹顶状透明体4的内部的空间8和外部的空间的孔隙。
<<实施方式2>>
使用图10～图14对实施方式2的半导体发光装置进行说明。图10的(a)、(b)是实施方式2的半导体发光装置b的俯视图和剖视图。图11的(a)、(b)是实施方式2的半导体发光装置的基板1的俯视图和剖视图。
如图10、图11和图12那样，实施方式2的半导体发光装置是与实施方式1的装置相同的结构，但是，与实施方式1的不同之处在于，在基板1的接合图案6的直线部62的内周侧的缘部62b设置有向半导体发光元件3侧伸出的凸部63。在本实施方式中，凸部63的缘部的形状为大致圆弧状。设置有凸部63的位置是角部61与角部61的中间位置。凸部63设置有4处。
如图10的(a)、(b)、图12那样，优选接合图案6的凸部63的末端比穹顶状透明体4的环状的基底部4c的内周缘42向半导体发光元件3侧伸出。
穹顶状透明体4的接合图案5的形状与实施方式1相同(参照图5)。即，穹顶状透明体4侧的接合图案5不具有与基板1侧的接合图案5的凸部63对应的凸部形状。
由金属构成的接合图案6具有宽度较宽的凸部63，由此，在对穹顶状透明体4进行接合的制造工序中，在对基板1进行加热时，凸部63的温度比周边高。而且，与凸部63相邻的直线部62的接合图案5、6的一部分与穹顶状透明体4的基底部4c重叠，因此，在接合时会被基底部4c按压，由此，在与凸部63相邻的直线部62的接合图案5、6处的焊料7最先熔融。由此，熔融开始位置固定于与凸部63相邻的直线部62的接合图案5、6，如图13所示，与实施方式1相比，能够更明确地产生从直线部62朝向角部61的熔融焊料的流动，能够形成稳定的接合层。此外，熔融的焊料的流动发生碰触的部位也少，能够抑制产生孔隙。由此，能够抑制从穹顶状透明体4的内部的空间8连接到外部的空间的孔隙的产生。
此外，实施方式2的半导体发光装置与实施方式1的半导体发光装置相比，能够抑制产生焊料球。
这里，在实施方式1的半导体发光装置中，为了形成接合层7a而需要供给足够的焊料7，但是，在焊料7的量过多的情况下，如图7所示，剩余的焊料7会从接合图案5、6溢出，不会在基板1表面浸润，因此，可能形成凝固成球状的焊料球71。焊料球71可能向空间8突出而能够视觉辨认，从而成为外观不良，可能到达基板1上的电极2而引起发光元件不亮等的可靠性降低。特别地，在图7的(a)所示的C-C′剖面中，与D-D′剖面相比，焊料球71容易向空间8突出。
与此相对，在实施方式2的半导体发光装置中，在焊料7的量多的情况下，如图14所示，能够使焊料在凸部63进行润湿扩展，并利用表面张力保持焊料，因此，能够抑制焊料7从接合图案6溢出而形成焊料球。即，能够提高焊料7的设计自由度，形成可靠性高的接合层7a。
由此，能够抑制焊料球与电极2接触而产生短路，能够抑制产生不良。
实施方式2的装置的其他结构和作用、效果与实施方式1相同，因此省略说明。
<实施方式2的变形例1>
图15的(a)、(b)示出实施方式2的变形例1的半导体发光装置的俯视图和剖视图。在实施方式2的图10的(a)、(b)所示的结构中，凸部63的末端比穹顶状透明体4的基底部4c的内侧的缘部42向半导体发光元件3侧伸出，但是，如变形例1的图15的(a)、(b)的装置那样，凸部63的末端也可以位于比基底部4c的内侧的缘部42靠外侧的位置。
<实施方式2的变形例2>
图16的(a)、(b)示出实施方式2的变形例2的半导体发光装置的俯视图和剖视图。在实施方式2的图10的(a)、(b)所示的结构中，构成为在基板1侧的接合图案6设置有凸部63，但是在穹顶状透明体4的接合图案5未设置凸部。如变形例2的图16的(a)、(b)那样，也可以在穹顶状透明体4的接合图案5也设置凸部64。凸部64设置于与凸部63对置的位置。
另外，在实施方式1和2以及变形例1、2中，关于穹顶状透明体4的凸型盖部4a的形状，只要是内部的空间8相对于基板1为凸状即可。由此，关于凸型盖部4a，空间8可以为半球状，也可以为半椭圆体形状。
此外，凸型盖部4a的外形不限于半球状、半椭圆体形状，可以是任意形状。例如，凸型盖部4a的外形也可以为长方体状。
并且，凸型盖部4a的基底部4c不限于圆形，也可以为椭圆形。
<实施方式3>
作为实施方式3，对使用实施方式1、2和变形例1、2的半导体发光装置的水杀菌装置进行说明。
在水杀菌装置中，在供给水的供给路径中配置有半导体发光装置及其驱动电路。半导体发光装置对在供给路径中流动的水照射深紫外光而进行杀菌。
此外，实施方式1、2和变形例1、2的半导体发光装置能够用作对作为半导体发光元件3的深紫外LED进行密封的LED封装。此外，能够用作对作为半导体发光元件的面发光激光器进行密封的激光器封装。
标号说明
1：基板；2：电极；3：半导体发光元件；4：穹顶状透明体；4a：凸型盖部；4b：凸缘部；4c：基底部；5、6：接合图案；7：焊料；8：空间；41：基底部的外周缘；42：基底部的内周缘；51、61：接合图案的角部；52、62：接合图案的直线部；63、64：凸部。

Claims (13)

1.一种半导体发光装置，其特征在于，所述半导体发光装置具有：
基板；
半导体发光元件，其搭载于所述基板上；以及
穹顶状透明体，其搭载于所述基板上，
所述穹顶状透明体具备覆盖所述半导体发光元件的周围的空间且具有环状的基底部的凸型盖部、以及比所述环状的基底部的外周缘向外侧伸出的凸缘部，
在所述基板上，以包围所述半导体发光元件的方式形成有由金属构成的第1接合图案，
在所述穹顶状透明体的所述基底部和凸缘部设置有与所述第1接合图案对应的形状的第2接合图案，所述第1接合图案与所述第2接合图案之间通过焊料被接合，对所述凸型盖部内的空间进行密封，
从上面观察时，所述第1接合图案和所述第2接合图案为包围所述半导体发光元件的矩形的环状，所述第1接合图案和所述第2接合图案的角部的至少内周侧的缘部位于比所述凸型盖部的环状的基底部的外周缘靠外侧的位置，所述第1接合图案和所述第2接合图案的被所述角部夹着的直线部的至少内周侧的缘部位于比所述凸型盖部的环状的基底部的外周缘靠半导体发光元件侧的位置。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述基底部为圆环状。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述第2接合图案的宽度比所述第1接合图案的宽度窄。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在所述第1接合图案的直线部的处于所述角部与角部之间的中间部位的内周侧的缘部设置有向所述半导体发光元件侧伸出的凸部。
5.根据权利要求4所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述第1接合图案的所述凸部的末端与所述凸型盖部的环状的基底部的内周缘相比向所述半导体发光元件侧伸出。
6.根据权利要求4所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述第2接合图案不具有与所述第1接合图案的所述凸部对应的凸部。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述穹顶状透明体的所述凸缘部的外形为矩形，所述第1接合图案和所述第2接合图案沿着所述凸缘部的外形设置。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述第1接合图案由Ni、Cr、Au、Cu、Pt、Ti、Pd和W中的任意金属形成，或者是上述金属中的2种以上的金属的层的层叠体。
9.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述焊料为AuSn焊料。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述穹顶状透明体的凸型盖部由透过深紫外线的材质构成。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述半导体发光元件发出波长为210nm以上且310nm以下的波段中包含的紫外光。
12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述半导体发光元件是面发光激光器。
13.一种水杀菌装置，其具有发光装置及该发光装置的驱动电路，所述发光装置配置于供给水的供给路径中，向在供给路径中流动的水照射深紫外光，其特征在于，
作为所述发光装置，使用权利要求1～12中的任意一项所述的半导体发光装置。
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838357B2 (ja) 1974-10-16 1983-08-22 川崎重工業株式会社 船舶の運動制御装置
JP4661147B2 (ja) 2004-09-24 2011-03-30 日亜化学工業株式会社 半導体装置
JP4702196B2 (ja) 2005-09-12 2011-06-15 株式会社デンソー 半導体装置
JP2015018873A (ja) 2013-07-09 2015-01-29 日機装株式会社 半導体モジュール
JP6314406B2 (ja) 2013-10-03 2018-04-25 日立金属株式会社 気密封止用キャップ、電子部品収納用パッケージおよび気密封止用キャップの製造方法
JP5877487B1 (ja) 2014-12-26 2016-03-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置
EP3271295B1 (en) 2015-03-20 2021-07-07 Signify Holding B.V. Uv-c water purification device
CN106848031A (zh) 2015-12-04 2017-06-13 财团法人工业技术研究院 紫外光发光二极管的封装结构
JP2017216389A (ja) 2016-06-01 2017-12-07 信越石英株式会社 紫外線ｓｍｄ型ｌｅｄ素子の気密封止用シリカガラス部材
JP6294417B2 (ja) 2016-09-01 2018-03-14 日機装株式会社 光半導体装置および光半導体装置の製造方法

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