JP2006116508A - Light irradiation device - Google Patents

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Hirota Yahiro
大太 屋広
Masatoshi Abe
雅俊 阿部
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light irradiation device which is made smaller than a conventional device and is excellent in workability. <P>SOLUTION: The light irradiation device having a light source carrying out outgoing irradiation of light with which a photo-curable composition included in a coating, an adhesive or the like is irradiated and a casing storing the light source comprises the light source 110 consisting of a semiconductor light-emitting device, and the casing 101 providing means 102 for generating an air current blown to the photo-curable composition and having an opening part 111 for discharging emission of the semiconductor light-emitting device together with the air current. Further, an inert gas is supplied as the air current to accelerate curing of the photo-curable composition. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光照射装置に係り、例えば塗料や接着剤などの光硬化性樹脂を硬化させる光を照射する発光ダイオードを有する光照射装置に関する。   The present invention relates to a light irradiating device, and more particularly to a light irradiating device having a light emitting diode for irradiating light for curing a photocurable resin such as a paint or an adhesive.

現在使用されている塗料や接着剤の中には、300nmから400nmの波長範囲にある紫外線や、400nmから500nmの波長範囲にある可視光線など、高エネルギーの光を照射されると硬化するような光硬化性材料が含有されているものがある。このような塗料、接着剤などを高エネルギーの光の照射により硬化させる装置として、水銀ランプなどの光源からの光を光ファイバーにより導光して照射し、硬化させる装置が知られている。   Some currently used paints and adhesives cure when irradiated with high energy light such as ultraviolet light in the wavelength range of 300 nm to 400 nm and visible light in the wavelength range of 400 nm to 500 nm. Some of them contain a photocurable material. As an apparatus for curing such paints, adhesives and the like by irradiation with high-energy light, an apparatus is known in which light from a light source such as a mercury lamp is guided by an optical fiber to be irradiated and cured.

特に、特開昭62−129802号公報に開示される紫外線照射装置は、紫外線発生装置からの光を導光する光ファイバーを有し、その光ファイバーの先端部は、紫外線を照射する紫外線導出部と、熱風を放出する熱線放射部とを有している。この熱線放射部から放出される熱風により、紫外線硬化性材料の硬化速度を向上させることができる。   In particular, the ultraviolet irradiation device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-129802 has an optical fiber that guides light from the ultraviolet generation device, and the front end of the optical fiber has an ultraviolet ray derivation unit that emits ultraviolet light, And a hot-radiation part that emits hot air. The curing rate of the ultraviolet curable material can be improved by the hot air emitted from the heat ray radiating part.

特開昭62−129802号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 62-129802.

しかしながら、従来の紫外線照射装置においては装置自体が大型化するなどの問題がある。すなわち、紫外線発生装置は、水銀ランプと、この水銀ランプに対向して設けられ光ファイバーの光導入部の方に開口している反射鏡と、その反射鏡の集光位置に配置されたフィルタなどにより構成されている。また、紫外線発生装置の後部にファン装置が配置され、紫外線発生装置の冷却によって熱風となった気流が紫外線照射装置の本体から紫外線照射部まで、光ファイバーに近接して設けられた熱風案内菅にて誘導される。このように従来の紫外線照射装置は、装置自体が大型化するばかりでなく、水銀ランプにおける消費電力が大きく、フィルタを利用しての照射強度の微調整が難しいなどの課題がある。また、所定の強度を有する紫外線を安定に照射することができるまでに、ある程度の時間を要し作業性を低下させている。   However, the conventional ultraviolet irradiation device has a problem that the device itself is enlarged. That is, the ultraviolet ray generator is composed of a mercury lamp, a reflecting mirror that is provided opposite to the mercury lamp and opens toward the light introducing portion of the optical fiber, and a filter that is disposed at a condensing position of the reflecting mirror. It is configured. In addition, a fan device is arranged at the rear of the ultraviolet ray generator, and the airflow that has become hot air by cooling the ultraviolet ray generator is from a main body of the ultraviolet ray irradiator to the ultraviolet ray irradiator by a hot air guide rod provided in the vicinity of the optical fiber. Be guided. As described above, the conventional ultraviolet irradiation apparatus not only increases the size of the apparatus itself, but also has a problem that the power consumption in the mercury lamp is large and it is difficult to finely adjust the irradiation intensity using a filter. In addition, it takes a certain amount of time to stably irradiate ultraviolet rays having a predetermined intensity, thereby reducing workability.

そこで、本発明は、従来よりも小型化され作業性に優れた光照射装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a light irradiation apparatus that is smaller than the conventional one and has excellent workability.

以上の目的を達成するために本発明に係る光照射装置は、光硬化性組成物に照射される光を出射する光源と、該光源を収納する筐体とを有する光照射装置であって、上記光源は、半導体発光素子からなり、上記筐体は、上記光硬化性組成物に吹き付けられる気流を生成する手段を備え、該気流とともに上記半導体発光素子の発光を放出する開口部を有することを特徴とする。これにより、従来よりも小型化され作業性に優れた光照射装置とすることができる。   In order to achieve the above object, a light irradiation apparatus according to the present invention is a light irradiation apparatus having a light source that emits light irradiated to a photocurable composition, and a housing that houses the light source, The light source is composed of a semiconductor light emitting element, and the housing includes means for generating an air current to be sprayed on the photocurable composition, and has an opening for emitting light emitted from the semiconductor light emitting element together with the air current. Features. Thereby, it can be set as the light irradiation apparatus reduced in size rather than before and excellent in workability.

また、上記気流に不活性ガスが供給されることが好ましい。これにより、光硬化性組成物の硬化速度を向上させ、作業性に優れた光照射装置とすることができる。   Moreover, it is preferable that an inert gas is supplied to the said airflow. Thereby, the hardening rate of a photocurable composition can be improved and it can be set as the light irradiation apparatus excellent in workability | operativity.

また、上記筐体の開口部は、先細りとなっていることが好ましい。これにより、筐体の開口部にて光源からの光が集光され、また気流を生成させる手段からの風が収束される。したがって、光硬化性組成物に対して光および気流を確実に照射させることができ、光硬化性組成物を硬化させる工程における作業性を向上させることができる。   The opening of the housing is preferably tapered. Thereby, the light from the light source is condensed at the opening of the housing, and the wind from the means for generating the airflow is converged. Therefore, light and airflow can be reliably irradiated to the photocurable composition, and workability in the step of curing the photocurable composition can be improved.

また、上記筐体の内壁面は、光反射面とされていることが好ましい。これにより、光源からの光を開口部に効率よく誘導することができる。   The inner wall surface of the housing is preferably a light reflecting surface. Thereby, the light from a light source can be efficiently guide | induced to an opening part.

また、上記気流を生成する手段は、上記半導体発光素子の光出射方向とは反対側に配されていることが好ましい。これにより、半導体発光素子の放熱性を向上させるとともに、半導体発光素子により加熱された気流を光硬化性組成物に放出させることができる。したがって、光硬化性組成物の硬化が促進され、作業性に優れた光照射装置とすることができる。   Moreover, it is preferable that the means for generating the air flow is disposed on the side opposite to the light emitting direction of the semiconductor light emitting element. Thereby, while improving the heat dissipation of a semiconductor light-emitting device, the airflow heated by the semiconductor light-emitting device can be discharge | released to a photocurable composition. Therefore, hardening of a photocurable composition is accelerated | stimulated and it can be set as the light irradiation apparatus excellent in workability | operativity.

また、上記気流を生成する手段が電動ファンであることが好ましい。これにより、効率よく気流を生成させることができる。   The means for generating the airflow is preferably an electric fan. Thereby, an airflow can be generated efficiently.

本発明は、発光ダイオードや半導体レーザ素子を光源としている。また、筐体は、その光源からの光とともに気流生成手段による気流を放出させるための開口部を有する。したがって、本発明は、従来の紫外線照射装置よりも小型化され、作業性に優れた光照射装置とすることができる。   The present invention uses a light emitting diode or a semiconductor laser element as a light source. Further, the housing has an opening for releasing the airflow generated by the airflow generating means together with the light from the light source. Therefore, the present invention can be a light irradiation apparatus that is smaller than the conventional ultraviolet irradiation apparatus and has excellent workability.

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための光照射装置を例示するものであって、本発明は光照射装置を以下に限定するものではない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the form shown below illustrates the light irradiation apparatus for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not limit the light irradiation apparatus below. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims as the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to a specific description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size and positional relationship of the members shown in the drawings may be exaggerated for the sake of clarity.

上述したような課題を解決するため、本願発明にかかる光照射装置は、光硬化性組成物に照射される光を出射する半導体発光素子からなる光源を有する。発光ダイオードや半導体レーザ素子のような半導体発光素子を光源として利用することにより、従来の紫外線照射装置よりも、装置自体を小型化させることができ、消費電力を少なくし、光照射強度の微調整が容易となる。また、半導体発光素子を光源として利用することにより、ある一定の強度を有する光を安定に照射することができるまでの所要時間を短縮し、作業性を向上させることができる。   In order to solve the above-described problems, a light irradiation apparatus according to the present invention includes a light source including a semiconductor light emitting element that emits light irradiated onto a photocurable composition. By using a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode or a semiconductor laser device as a light source, the device itself can be made smaller than conventional ultraviolet irradiation devices, reducing power consumption and finely adjusting the light irradiation intensity. Becomes easy. In addition, by using the semiconductor light emitting element as a light source, it is possible to shorten the time required for stably irradiating light having a certain intensity and to improve workability.

さらに、本願発明にかかる光照射装置は、上記光硬化性組成物へ吹き付けられる気流を生成する気流生成手段と、を有することを特徴とする。これにより、光硬化性組成物の硬化速度を向上させ、作業性を向上させることができる。例えば、光硬化性樹脂の硬化反応の段階で生じる水分を光硬化性樹脂の周辺から排除することにより、光硬化性樹脂の硬化速度を向上させることができる。   Furthermore, the light irradiation apparatus concerning this invention has the airflow production | generation means which produces | generates the airflow sprayed on the said photocurable composition, It is characterized by the above-mentioned. Thereby, the cure rate of a photocurable composition can be improved and workability | operativity can be improved. For example, by removing moisture generated at the stage of the curing reaction of the photocurable resin from the periphery of the photocurable resin, the curing rate of the photocurable resin can be improved.

より詳細に説明すると、図1に示されるように、本願発明にかかる光照射装置は、発光ダイオードや半導体レーザ素子からなる光源と、上記光硬化性組成物へ吹き付けられる気流を生成する気流生成手段とを収納する筐体を有し、該筐体内部に外気を導入する吸入口と光硬化性組成物へ吹き付けられる気流を放出する放出口とを備えている。ここで、本形態における気流生成手段とは、筐体の内部に気体の流れを起こさせることができるものを言う。例えば、電動ファンや圧縮機からの圧縮空気などが挙げられる。   More specifically, as shown in FIG. 1, the light irradiation device according to the present invention includes a light source composed of a light emitting diode or a semiconductor laser element, and an airflow generating means for generating an airflow sprayed on the photocurable composition. And a suction port for introducing outside air into the housing and a discharge port for discharging an air current blown to the photocurable composition. Here, the airflow generation means in the present embodiment refers to a device that can cause a gas flow inside the housing. For example, compressed air from an electric fan or a compressor can be used.

また、上記筐体は、気流生成手段からの気流とともに、半導体発光素子の発光を光硬化性組成物へ誘導する通路を有する。筐体内部に形成させた通路の内壁面は、光反射面であることが好ましい。これにより、光源から出射された光を効率よく放出口に誘導することができる。さらに、通路は、光硬化性組成物の方に向かって徐々に先細りとなっていることが好ましい。これにより、光源から出射された光を効率よく放出口に集光して誘導することができる。また、気流生成手段からの気流を収束させて放出させることができる。   Moreover, the said housing | casing has a channel | path which guide | induces light emission of a semiconductor light-emitting device to a photocurable composition with the airflow from an airflow production | generation means. The inner wall surface of the passage formed in the housing is preferably a light reflecting surface. Thereby, the light emitted from the light source can be efficiently guided to the discharge port. Furthermore, it is preferable that the passage is gradually tapered toward the photocurable composition. Thereby, the light emitted from the light source can be efficiently condensed and guided to the emission port. Further, the airflow from the airflow generating means can be converged and released.

気流生成手段によって発生させた気流に供給することができる不活性ガスは、例えば窒素ガスやアルゴンガスなど、光硬化性組成物の硬化反応に悪影響を及ぼさないような不活性ガスである。このような不活性ガスは筐体に設けられた吸入口の側から圧縮機などの装置により供給される。このようなガスを供給することにより、光硬化性組成物周辺の酸素濃度を減少させることができる。例えば、接着面に塗布された光硬化性樹脂の表面は、酸素と反応して水分を生成させる官能基が存在することがある。このような光硬化性樹脂の表面に不活性ガスを吹き付けることにより、酸素濃度を減少させ、光硬化性樹脂の表面のべたつきを防ぐことができ、硬化速度を早めることができる。このような不活性ガスを供給する位置は、気流生成手段と半導体発光素子からなる光源との間とすることができる。これにより、不活性ガスは、効率よく光硬化性組成物の方へ放出させることができる。   The inert gas that can be supplied to the airflow generated by the airflow generating means is an inert gas that does not adversely affect the curing reaction of the photocurable composition, such as nitrogen gas or argon gas. Such an inert gas is supplied from a suction port provided in the casing by a device such as a compressor. By supplying such a gas, the oxygen concentration around the photocurable composition can be reduced. For example, the surface of the photocurable resin applied to the adhesive surface may have a functional group that reacts with oxygen to generate moisture. By spraying an inert gas on the surface of such a photocurable resin, the oxygen concentration can be reduced, stickiness of the surface of the photocurable resin can be prevented, and the curing rate can be increased. The position where such an inert gas is supplied can be between the airflow generating means and the light source composed of the semiconductor light emitting element. Thereby, an inert gas can be efficiently discharged | emitted toward the photocurable composition.

光硬化性組成物に対し、光源からの光エネルギーだけでなく、熱エネルギーも作用させることにより光硬化性組成物の硬化促進させたいときには、電動ファンのような気流生成手段を作動させる。すると、筐体の後端に設けられた吸入口を介して外気が筐体内の通路に導入される。このように導入された外気は、半導体発光素子が配された付近で加熱されて熱風となり、放出口から光硬化性組成物の方へ放出されることとなる。以下、本形態の各構成について詳述する。   When it is desired to accelerate the curing of the photocurable composition by applying not only the light energy from the light source but also the heat energy to the photocurable composition, an air flow generating means such as an electric fan is operated. Then, outside air is introduced into the passage in the casing through the suction port provided at the rear end of the casing. The outside air introduced in this way is heated in the vicinity where the semiconductor light emitting element is disposed to become hot air, and is discharged from the discharge port toward the photocurable composition. Hereinafter, each structure of this form is explained in full detail.

(半導体発光素子)
本形態における半導体発光素子は、光硬化性組成物を硬化させることができる光を発する発光ダイオードや半導体レーザである。例えば、300nmから400nmの波長範囲にある紫外線や、400nmから500nmの波長範囲にある可視光線などを発することができるものが挙げられる。このような発光ダイオードを構成する半導体発光素子としては、ZnSeやGaNなど種々の半導体を使用したものを挙げることができる。特に、上記のような短波長の光を発光することができる窒化物半導体(InAlGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適に挙げられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
(Semiconductor light emitting device)
The semiconductor light emitting element in this embodiment is a light emitting diode or a semiconductor laser that emits light capable of curing the photocurable composition. Examples thereof include those capable of emitting ultraviolet rays in the wavelength range of 300 nm to 400 nm, visible light in the wavelength range of 400 nm to 500 nm, and the like. Examples of the semiconductor light emitting element constituting such a light emitting diode include those using various semiconductors such as ZnSe and GaN. In particular, the above-mentioned short wavelength of the nitride semiconductor capable of emitting light (In X Al Y Ga 1- X-Y N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) is preferably exemplified. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a pn junction, a heterostructure, and a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.

窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にMOCVD法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にGaN、AlN、GaAlN等のバッファ層を形成し、その上にpn接合を有する窒化物半導体を形成させる。   When a nitride semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO or the like is preferably used for the semiconductor substrate. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A nitride semiconductor can be formed on the sapphire substrate by MOCVD or the like. A buffer layer of GaN, AlN, GaAlN or the like is formed on the sapphire substrate, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.

窒化物半導体を使用したpn接合を有する発光素子の例として、バッファ層上に、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。   As an example of a light emitting device having a pn junction using a nitride semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride, a first clad layer formed of n-type aluminum nitride / gallium on a buffer layer, Examples include a double hetero structure in which an active layer formed of indium / gallium nitride, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked. .

窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でn型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のn型窒化物半導体を形成させる場合は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。   Nitride semiconductors exhibit n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type nitride semiconductor, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type nitride semiconductor, the p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since nitride semiconductors are not easily converted to p-type by simply doping with a p-type dopant, it is preferable to reduce resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after introducing the p-type dopant.

p型半導体層には、発光素子に投入された電流をp型半導体層の全面に広げるための拡散電極が設けられる。さらに、拡散電極およびn型半導体層には、バンプや導電性ワイヤのような導電部材と接続するp側台座電極およびn側台座電極がそれぞれ設けられる。ここで、バンプの材料としては、例えばAuやAu−Sn共晶、鉛フリー半田が挙げられる。また、導電性ワイヤの材料としては、例えば、Al、Au、Cuあるいはそれらを含む合金からなる細線が挙げられる。   The p-type semiconductor layer is provided with a diffusion electrode for spreading the current input to the light emitting element over the entire surface of the p-type semiconductor layer. Furthermore, a p-side pedestal electrode and an n-side pedestal electrode connected to a conductive member such as a bump or a conductive wire are provided on the diffusion electrode and the n-type semiconductor layer, respectively. Here, examples of the material of the bump include Au, Au—Sn eutectic, and lead-free solder. Moreover, as a material of an electroconductive wire, the fine wire which consists of Al, Au, Cu, or the alloy containing them is mentioned, for example.

拡散電極あるいはp側台座電極、およびn側台座電極の形成は、エッチング等の方法によりn型半導体を露出させた後、蒸着法やスパッタリング法により行う。また、拡散電極あるいはp側台座電極の形状は、発光素子全面に電流が均一に広がるように、種々の形状とされる。   The diffusion electrode, the p-side pedestal electrode, and the n-side pedestal electrode are formed by an evaporation method or a sputtering method after exposing the n-type semiconductor by a method such as etching. Further, the shape of the diffusion electrode or the p-side pedestal electrode may be various shapes so that the current spreads uniformly over the entire surface of the light emitting element.

本形態において、p側およびn側台座電極の材料は、バンプや導電性ワイヤに含有される材料の少なくとも一種を含有することが好ましい。すなわち、バンプや導電性ワイヤがAuを材料とするときは、p側およびn側台座電極の材料、特にバンプや導電性ワイヤとの接合面となる最上層の材料は、AuまたはAuを含む合金とする。例えば、p側およびn側台座電極は、W/Pt/AuやRh/Pt/Auとされ、それぞれの金属の厚みは数百Å〜数千Åである。なお、本明細書中において、記号「A/B」は、金属Aおよび金属Bが順にスパッタリングあるいは蒸着のような方法により積層されることを示す。   In this embodiment, the material for the p-side and n-side pedestal electrodes preferably contains at least one of the materials contained in the bumps and conductive wires. That is, when the bump or the conductive wire is made of Au, the material of the p-side and n-side pedestal electrode, particularly the uppermost layer that becomes the bonding surface with the bump or the conductive wire is Au or an alloy containing Au. And For example, the p-side and n-side pedestal electrodes are made of W / Pt / Au or Rh / Pt / Au, and the thickness of each metal is several hundred to several thousand. In this specification, the symbol “A / B” indicates that the metal A and the metal B are sequentially laminated by a method such as sputtering or vapor deposition.

また、p型半導体層側全面に形成される拡散電極は、発光素子の出光を発光素子の透光性基板方向へ反射させる材料とすることが好ましい。例えば、Ag、Al、Rh、Rh/Irが挙げられる。さらに、これらの材料と組み合わせて、或いは単独で、p型半導体の全面にITO(インジウム(In)とスズ(Sn)の複合酸化物)、ZnOのような酸化物導電膜や、Ni/Au等の金属薄膜を透光性電極として形成させることができる。   The diffusion electrode formed on the entire surface of the p-type semiconductor layer is preferably made of a material that reflects light emitted from the light-emitting element toward the light-transmitting substrate of the light-emitting element. For example, Ag, Al, Rh, Rh / Ir can be mentioned. Furthermore, in combination with these materials, or alone, an oxide conductive film such as ITO (complex oxide of indium (In) and tin (Sn)), ZnO, Ni / Au, etc. on the entire surface of the p-type semiconductor. The metal thin film can be formed as a translucent electrode.

また、別の形態に係る半導体発光素子は、窒化物半導体層のみからなるものであって、半導体層の上面と下面に対向電極が形成されている。このような対向電極を有する半導体発光素子は、一方の電極が本形態にかかる支持基板に対向するように、導電性接着剤を介して固定される。したがって、発光素子の一方の電極は、支持基板の導体配線と電気的に接続し、他方の電極は、上記導体配線とは極性の異なる導体配線に対し導電性ワイヤを介して接続される。導電性接着剤の材料として、例えば、銀ペースト、Au−SnやAg−Snのような共晶材が挙げられる。   A semiconductor light emitting device according to another embodiment is composed only of a nitride semiconductor layer, and counter electrodes are formed on the upper surface and the lower surface of the semiconductor layer. The semiconductor light emitting element having such a counter electrode is fixed via a conductive adhesive so that one electrode faces the support substrate according to this embodiment. Therefore, one electrode of the light emitting element is electrically connected to the conductor wiring of the support substrate, and the other electrode is connected to the conductor wiring having a polarity different from that of the conductor wiring through the conductive wire. Examples of the material for the conductive adhesive include silver paste, and eutectic materials such as Au—Sn and Ag—Sn.

以下、このような対向電極構造を有する半導体発光素子の形成方法を説明する。まずn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層を上述の半導体素子と同様にして積層後、第1の電極であるp電極とp電極以外のp型窒化物半導体層上に絶縁膜を形成する。他方、この半導体層に貼り合わせる支持基板を準備する。支持基板の具体的な材料としては、Cu−W、Cu−Mo、AlN、Si、SiC等である。貼り合わせ面には密着層、バリア層、共晶層を備えた構造が好ましい。例えばTi−Pt−Au、又はTi−Pt−AuSn等の金属膜を形成する。このような金属膜は共晶により合金化され、後工程で導通層となる。   Hereinafter, a method for forming a semiconductor light emitting device having such a counter electrode structure will be described. First, after laminating an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer in the same manner as the semiconductor element described above, an insulating film is formed on the p-type nitride semiconductor layer other than the p-electrode serving as the first electrode and the p-electrode. Form. On the other hand, a support substrate to be bonded to the semiconductor layer is prepared. Specific materials for the support substrate include Cu—W, Cu—Mo, AlN, Si, SiC, and the like. A structure having an adhesion layer, a barrier layer, and a eutectic layer on the bonding surface is preferable. For example, a metal film such as Ti—Pt—Au or Ti—Pt—AuSn is formed. Such a metal film is alloyed by eutectic and becomes a conductive layer in a later step.

次に支持基板の金属膜を形成した面と窒化物半導体層の表面とを向かい合わせて、プレスをしながら熱を加え合金化した後、異種基板側からエキシマレーザを照射するか、又は研削により異種基板を取り除く。その後、窒化物半導体素子を形成するためRIE等で外周エッチングを行い、外周の窒化物半導体層を除去した状態の窒化物半導体素子とする。また、光の取りだし効果を向上させるために窒化物半導体の露出面をRIE等で凹凸(ディンプル加工)を施してもよい。凹凸の断面形状はメサ型、逆メサ型があり、平面形状は、島状形状、格子状、矩形状、円状、多角形状などがある。次に、第2の電極であるn電極を窒化物半導体層の露出面に形成する。電極材料としては、Ti/Al/Ni/Au、W/Al/WPt/Auなどが挙げられる。   Next, the surface of the support substrate on which the metal film is formed and the surface of the nitride semiconductor layer face each other, heat is applied while pressing and alloyed, and then an excimer laser is irradiated from the different substrate side or by grinding. Remove the dissimilar substrate. Thereafter, outer peripheral etching is performed by RIE or the like in order to form a nitride semiconductor element, thereby obtaining a nitride semiconductor element in a state where the outer peripheral nitride semiconductor layer is removed. In order to improve the light extraction effect, the exposed surface of the nitride semiconductor may be roughened (dimple processing) by RIE or the like. The cross-sectional shape of the unevenness includes a mesa shape and an inverted mesa shape, and the planar shape includes an island shape, a lattice shape, a rectangular shape, a circular shape, a polygonal shape, and the like. Next, an n electrode as a second electrode is formed on the exposed surface of the nitride semiconductor layer. Examples of the electrode material include Ti / Al / Ni / Au and W / Al / WPt / Au.

本形態における半導体発光素子は、パッケージと呼ばれる支持部材に載置されていることが好ましい。これにより、筐体内において塵芥などから半導体素子を保護することができる。さらに、パッケージは、半導体素子を配置するための凹部を有することが好ましい。その凹部内に露出された電極と凹部底面に配置された半導体素子とは、金線などの導電性ワイヤやAg含有エポキシ樹脂などの導電性ペーストなどにより電気的に接続される。   The semiconductor light emitting element in this embodiment is preferably placed on a support member called a package. Thereby, the semiconductor element can be protected from dust and the like in the housing. Furthermore, it is preferable that the package has a recess for placing the semiconductor element. The electrode exposed in the recess and the semiconductor element disposed on the bottom of the recess are electrically connected by a conductive wire such as a gold wire or a conductive paste such as an Ag-containing epoxy resin.

(パッケージ)
本形態におけるパッケージとは、半導体発光素子を保持し、該半導体発光素子に電気的に接続する導体配線あるいはリード電極を有し、半導体発光素子を外部環境から保護するためのものである。
(package)
The package in this embodiment has a conductor wiring or a lead electrode that holds the semiconductor light emitting element and is electrically connected to the semiconductor light emitting element, and protects the semiconductor light emitting element from the external environment.

特に、本形態におけるパッケージは、パッケージに形成された凹部の底面に半導体発光素子を配置するものが好ましい。このようなパッケージは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、液晶ポリマー、芳香族ナイロンなどの各種樹脂を用いて好適に形成される。   In particular, the package in this embodiment preferably has a semiconductor light emitting element arranged on the bottom surface of a recess formed in the package. Such a package is preferably formed using various resins such as epoxy resin, silicone resin, imide resin, acrylic resin, PBT (polybutylene terephthalate), liquid crystal polymer, and aromatic nylon.

また、本形態において、高エネルギー光を放出する半導体素子を搭載するパッケージとして、主に金属材料からなるキャンパッケージが好適に利用される。キャンパッケージは、半導体発光素子が載置されリード電極が固定されるステムと、ガラス製の透光性窓部を有するキャップとを有する。このステムとキャップとが接合され、半導体発光素子は気密封止される。   In this embodiment, a can package mainly made of a metal material is preferably used as a package for mounting a semiconductor element that emits high-energy light. The can package includes a stem on which the semiconductor light emitting element is placed and the lead electrode is fixed, and a cap having a glass transparent window portion. The stem and the cap are joined, and the semiconductor light emitting device is hermetically sealed.

また、パッケージは、セラミックグリーンシートを積層させ、焼成することにより得られるセラミックパッケージとすることができる。セラミックパッケージは、樹脂材料からなるパッケージと比較して耐熱性および耐光性に優れるため、着色劣化などを生じることなく、高出力かつ信頼性の高い光源とすることができる。また、凹部を有するセラミックパッケージは、その凹部内壁面が光反射率の高い金属材料からなる反射面とされていることが好ましい。これにより、半導体発光素子からの光がセラミックスに吸収されることがなくなるため、光取り出し効率に優れた発光ダイオードとすることができる。また、セラミックパッケージの凹部は、ガラスなどの透光性部材により覆いがなされていることが好ましい。これにより、筐体内において塵芥などから半導体素子を保護することができる。   The package can be a ceramic package obtained by laminating and firing ceramic green sheets. Since the ceramic package is superior in heat resistance and light resistance as compared with a package made of a resin material, it can be a light source with high output and high reliability without causing coloring deterioration. Moreover, it is preferable that the ceramic package which has a recessed part makes the inner wall surface of the recessed part the reflective surface which consists of a metal material with a high light reflectance. As a result, light from the semiconductor light emitting element is not absorbed by the ceramics, so that a light emitting diode having excellent light extraction efficiency can be obtained. Moreover, it is preferable that the recessed part of the ceramic package is covered with translucent members, such as glass. Thereby, a semiconductor element can be protected from dust etc. in a housing.

(実装基板)
本形態における実装基板とは、半導体発光素子が搭載され、筐体の内部に配される部材である。あるいは、半導体発光素子を上述のパッケージに搭載するとき、そのパッケージ(パッケージに配される導体配線)を電気的および機械的に接続させることができる。さらに実装基板は、半導体発光素子に電力を供給するための導体配線が施されている。このような実装基板は、銅箔などからなる導電性パターンが形成されたガラスエポキシ基板や絶縁性樹脂で結合された金属体などによって好適に構成することができる。あるいは、アルミニウムや銅からなる金属材料に絶縁性材料を介して導電性パターンが施されたものとすることができる。また、実装基板は、放熱性を向上させるため、放熱シートを介して筐体に配置されることが好ましい。また、実装基板は、その実装基板の後方に配された気流生成手段による気流が半導体発光素子の光を照射する方向に通過することができるような開口部を有していることが好ましい。さらに、気流生成手段からの気流を受ける側に放熱フィンなどの放熱部材を備えていることが好ましい。
(Mounting board)
The mounting substrate in this embodiment is a member on which a semiconductor light emitting element is mounted and arranged inside the housing. Alternatively, when the semiconductor light emitting device is mounted on the above-described package, the package (conductor wiring disposed in the package) can be electrically and mechanically connected. Further, the mounting substrate is provided with conductor wiring for supplying power to the semiconductor light emitting element. Such a mounting substrate can be suitably configured by a glass epoxy substrate on which a conductive pattern made of copper foil or the like is formed, a metal body bonded with an insulating resin, or the like. Alternatively, a conductive pattern can be applied to a metal material made of aluminum or copper via an insulating material. Moreover, in order to improve heat dissipation, the mounting substrate is preferably disposed in the housing via a heat dissipation sheet. Moreover, it is preferable that the mounting substrate has an opening through which airflow generated by the airflow generating means disposed behind the mounting substrate can pass in the direction of irradiating light from the semiconductor light emitting element. Furthermore, it is preferable that a heat radiating member such as a heat radiating fin is provided on the side receiving the air flow from the air flow generating means.

(筐体)
本形態における筐体とは、少なくとも半導体発光素子と気流生成手段とを収納し、それらを機械的に保持できるものである。さらに、外気が導入される吸入口と、その導入された外気を光硬化性組成物に放出させるための放出口を有する。また、吸入口および放出口を開口部として筐体内部に通路が形成されている。この通路により、気流生成手段により吸入口から導入された外気とともに半導体発光素子から出射された光が放出口の方へ誘導される。その通路の内部に半導体発光素子を搭載した実装基板が配置され、さらにその実装基板と吸入口との間に気流生成手段が配置されている。これにより、吸入口から導入された外気を実装基板に効率よく吹き付け、実装基板に搭載されている半導体発光素子の放熱性を向上させることができる。また、半導体発光素子の熱によって加熱された気流を光硬化性組成物に対して吹き付けることができる。
(Casing)
The casing in this embodiment is one that houses at least the semiconductor light emitting element and the airflow generation means and can mechanically hold them. Furthermore, it has an inlet for introducing outside air and an outlet for releasing the introduced outside air into the photocurable composition. A passage is formed in the housing with the inlet and the outlet as openings. By this passage, the light emitted from the semiconductor light emitting element together with the outside air introduced from the suction port by the airflow generation means is guided toward the discharge port. A mounting substrate on which the semiconductor light emitting element is mounted is disposed inside the passage, and an airflow generating means is disposed between the mounting substrate and the suction port. Thereby, the external air introduced from the suction port can be efficiently blown onto the mounting board, and the heat dissipation of the semiconductor light emitting element mounted on the mounting board can be improved. Moreover, the airflow heated with the heat | fever of the semiconductor light-emitting element can be sprayed with respect to a photocurable composition.

本形態における筐体の材料は、耐光性および耐熱性の高い樹脂や金属など種々のものが好適に挙げられる。例えば、半導体発光素子からの放熱性の向上、光照射装置の軽量化、半導体発光素子からの光を反射させ誘導させることなどを考慮して、ニッケル、鉄、銅、アルミニウムなどの金属、ステンレスなどの各種合金が適宜選択される。特に、筐体に形成される通路の内壁面は、光反射面とするため、銀(Ag)やアルミニウム(Al)などの光反射率の高い金属材料が配されていることが好ましい。また、筐体の大きさや形状は電動ファンや発光ダイオードの大きさや形状に合わせて種々選択できる。   As the material for the housing in this embodiment, various materials such as resin and metal having high light resistance and heat resistance are preferably exemplified. For example, in consideration of improving heat dissipation from semiconductor light emitting elements, reducing the weight of light irradiation devices, and reflecting and guiding light from semiconductor light emitting elements, metals such as nickel, iron, copper, and aluminum, stainless steel, etc. These alloys are appropriately selected. In particular, since the inner wall surface of the passage formed in the housing is a light reflecting surface, it is preferable that a metal material having a high light reflectance such as silver (Ag) or aluminum (Al) is disposed. Further, the size and shape of the housing can be variously selected according to the size and shape of the electric fan or the light emitting diode.

本形態における筐体の先端部に設けられる放出口の形状は、先細りとなっていることが好ましい。これにより、光源からの光が集光され、気流生成手段からの気流が収束されて放出される。そのため、所定の位置に配置された光硬化性組成物を効率よく硬化させることができる。   It is preferable that the shape of the discharge port provided at the front end portion of the housing in this embodiment is tapered. Thereby, the light from the light source is condensed, and the airflow from the airflow generating means is converged and emitted. Therefore, the photocurable composition arranged at a predetermined position can be efficiently cured.

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。   Examples according to the present invention will be described in detail below. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.

図1は、本発明の一実施例にかかる光照射装置の断面図を示す。本実施例にかかる光照射装置は、発光ダイオードからなる照射源を内部に配置させた筒状の筐体と、その筐体の内部にて気流を生成させるための電動ファンとを有する。   FIG. 1 is a sectional view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention. The light irradiation apparatus according to the present embodiment includes a cylindrical housing in which an irradiation source made of a light emitting diode is disposed, and an electric fan for generating an airflow inside the housing.

筒状の筐体の内壁面は、銀鍍金が施されており、発光ダイオードから照射された光を放出口の方向に反射させるようにしてある。   The inner wall surface of the cylindrical casing is silver-plated to reflect light emitted from the light emitting diode in the direction of the emission port.

電動ファンは、プロペラ102と、該プロペラを駆動させるための駆動手段である電動モータ103とからなる。   The electric fan includes a propeller 102 and an electric motor 103 which is a driving means for driving the propeller.

筐体101の外壁面にはスイッチ107が配されている。そのスイッチ107には光照射装置100の外部の電源に接続する配線105、電動モータ103に接続する配線106、実装基板109に施された導体配線に接続する配線108が接続されている。このようなスイッチのON/OFFを切り換えることにより発光ダイオードおよび/または電動ファンを駆動させることができる。   A switch 107 is disposed on the outer wall surface of the housing 101. Connected to the switch 107 are a wiring 105 connected to a power supply external to the light irradiation apparatus 100, a wiring 106 connected to the electric motor 103, and a wiring 108 connected to a conductor wiring provided on the mounting substrate 109. By switching ON / OFF of such a switch, a light emitting diode and / or an electric fan can be driven.

発光ダイオードからなる照射源は、主発光ピーク波長が350nmから500nmの発光ダイオードを、導体配線が施された実装基板に複数搭載させたものである。また、実装基板には、電動ファンからの気流が通り抜けるような貫通孔が形成させてある。これにより、実装基板の背後に配された電動ファンからの気流が貫通孔を通過し、光照射装置正面の放出口の方へ気流を誘導させることができる。また、実装基板に配された発光ダイオードの放熱性を向上させることができる。また、発光ダイオードにより加熱された気流を光硬化性樹脂に吹き付けることができ、光硬化性樹脂の硬化反応を促進させることができる。   The irradiation source made up of light emitting diodes is one in which a plurality of light emitting diodes having a main light emission peak wavelength of 350 nm to 500 nm are mounted on a mounting substrate provided with conductor wiring. Further, the mounting board is formed with a through hole through which airflow from the electric fan passes. Thereby, the airflow from the electric fan arranged behind the mounting board passes through the through hole, and the airflow can be guided toward the discharge port on the front surface of the light irradiation device. Moreover, the heat dissipation of the light emitting diode arranged on the mounting substrate can be improved. Moreover, the airflow heated with the light emitting diode can be sprayed on photocurable resin, and the curing reaction of photocurable resin can be accelerated.

本発明は、例えば塗料、接着剤などに含まれる光硬化性材料を硬化させる光照射装置として利用可能である。   The present invention can be used as a light irradiation device for curing a photocurable material contained in, for example, a paint or an adhesive.

図1は、本発明の一実施例にかかる光照射装置の模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・光照射装置
101・・・筐体
102・・・気流生成手段
103・・・気流生成手段の駆動装置
104・・・吸入口
105、106、108・・・配線
107・・・スイッチ
109・・・実装基板
110・・・半導体素子
111・・・開口部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Light irradiation apparatus 101 ... Case 102 ... Airflow generation means 103 ... Drive apparatus 104 of airflow generation means ... Inlet 105, 106, 108 ... Wiring 107 ... Switch 109: Mounting substrate 110 ... Semiconductor element 111 ... Opening

Claims (6)

光硬化性組成物に照射される光を出射する光源と、該光源を収納する筐体とを有する光照射装置であって、
前記光源は、半導体発光素子からなり、前記筐体は、前記光硬化性組成物に吹き付けられる気流を生成する手段を備え、その気流とともに前記半導体発光素子の発光を放出する開口部を有することを特徴とする光照射装置。
A light irradiation device having a light source that emits light irradiated to the photocurable composition, and a housing that houses the light source,
The light source is composed of a semiconductor light emitting element, and the housing includes means for generating an air current to be sprayed on the photocurable composition, and has an opening for emitting light emitted from the semiconductor light emitting element together with the air current. A light irradiation device characterized.
前記気流に不活性ガスが供給される請求項1に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein an inert gas is supplied to the airflow. 前記筐体の開口部は、先細りとなっている請求項1または2に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the opening of the housing is tapered. 前記筐体の内壁面は、光反射面とされている請求項1乃至3に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein an inner wall surface of the housing is a light reflecting surface. 前記気流を生成する手段は、前記半導体発光素子の光出射方向とは反対側に配されている請求項1乃至4に記載の光照射装置。 5. The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the means for generating the airflow is disposed on a side opposite to a light emitting direction of the semiconductor light emitting element. 前記気流を生成する手段が電動ファンである請求項1乃至5に記載の光照射装置。

The light irradiation device according to claim 1, wherein the means for generating the airflow is an electric fan.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009292029A (en) * 2008-06-04 2009-12-17 Ji Engineering:Kk Ultraviolet irradiation head and ultraviolet irradiation device
JP2018086611A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 Hoya Candeo Optronics株式会社 Light irradiation device

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