JP2018137428A

JP2018137428A - 紫外線発光装置用部材および紫外線発光装置

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Publication number: JP2018137428A
Application number: JP2017247892A
Authority: JP
Inventors: 貴博大蔵; Takahiro Okura; 健児末次; Kenji Suetsugu; 芳彦堀田; Yoshihiko Hotta
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2018-08-30

Abstract

【課題】広角度に高い照度の紫外線を出射することのできる紫外線発光装置およびそのための紫外線発光装置用部材を提供する。【解決手段】紫外線発光装置用部材１は、紫外線発光素子３を備える紫外線発光装置１００用の部材であって、紫外線を透過する基板１１と、基板１１の少なくとも一方の主面に設けられた反射防止膜１２とを備えており、反射防止膜は、入射角が０°の透過率が、紫外線発光素子の発光波長域より長波長側に最大の極大値をもつ。紫外線発光装置は、凹部２ａを有する配線基板２と、この配線基板の凹部内に搭載された紫外線発光素子と、凹部の開口を塞いで配線基板に接合された紫外線発光装置用部材とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線発光装置用部材および紫外線発光装置に関するものである。

従来から、殺菌、消毒のために、あるいは樹脂の硬化のための紫外線を照射する紫外線発光装置が用いられている。紫外線発光装置としては、紫外線発光素子を配線基板の枠体内に搭載し、紫外線を透過する窓材で枠体および枠体内の覆ったものが知られている。そして、複数の紫外線発光素子の配置によって平面状の被照射面での照度の均一化を図ることがなされている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１４−１４６６８９号公報

一方、紫外線発光装置には、より照度が高く、低消費電力の発光装置が求められている。しかしながら、従来の紫外線発光装置では、紫外線の透過率が８０％以上である窓材として、石英ガラスや硼珪酸ガラスが用いられているが、窓材表面での紫外線の反射があるため、高出力の、消費電力の大きい紫外線発光素子を用いなければならなかった。窓材の紫外線の透過率を上げるために、窓材に反射防止膜を設けることが考えられる。通常、反射防止膜として誘電体多層膜からなるものが用いられるが、このような反射防止膜は、光の入射角が大きくなると透過率が低下してしまう、透過率の角度依存性が大きいものである。そのため、紫外線発光素子から放射された紫外線のうち窓材に対して高角度で入射するものは透過し難く、結果として、多層の反射防止膜を設けた紫外線発光装置は、紫外線発光素子の直上近傍だけが照度の高いものとなってしまうものであった。広い範囲で照度を高くするためには、高出力の紫外線発光素子を用いなければならず、消費電力が大きいものとなっていた。

本開示の１つの態様による紫外線発光装置用部材は、紫外線発光素子を備える紫外線発光装置用の部材であって、紫外線を透過する基板と、該基板の少なくとも一方の主面に設けられた反射防止膜とを備えており、該反射防止膜は、入射角が０°の透過率が、前記紫外線発光素子の発光波長域より長波長側に最大の極大値をもつ紫外線発光装置用部材。

本開示の１つの態様による紫外線発光装置は、凹部を有する配線基板と、該配線基板の前記凹部内に搭載された紫外線発光素子と、前記凹部の開口を塞いで前記配線基板に接合された上記構成の紫外線発光装置用部材とを備えている。

本開示の１つの態様の紫外線発光装置用部材によれば、上記構成を備えていることから、反射防止膜は高角度で入射する紫外線も透過することができるので、紫外線発光素子から広角に放射される紫外線の多くを透過することができ、それにより高出力の紫外線発光素子を用いなくても広範囲で照度の高い紫外線発光装置を得ることができる。

本開示の１つの態様の紫外線発光装置によれば、上記構成の紫外線発光装置用部材を備えていることから、紫外線発光素子から放射される紫外線を高い透過率で広角度に透過す
ることができるので、高出力の紫外線発光素子を用いなくても広範囲で照度の高い紫外線発光装置となる。

本開示の紫外線発光装置用部材および紫外線発光装置用部材の一例を示し、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図ある。（ａ）は図１のＡ部を拡大して示す拡大断面図であり、（ｂ）は他の例を示す拡大断面図である。本開示の紫外線発光装置用部材の他の一例の要部を拡大して示す拡大断面図である。本開示の紫外線発光装置用部材の透過特性の一例を示す線図である。本開示の紫外線発光装置用部材の透過特性の他の一例を示す線図である。本開示の紫外線発光装置用部材の透過特性の他の一例を示す線図である。紫外線発光装置用部材の基板の透過特性の一例を示す線図である。従来の紫外線発光装置用部材の透過特性の一例を示す線図である。紫外線発光装置用部材および紫外線発光装置の他の例を示し、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図ある。

本開示の実施形態の紫外線発光装置用部材および紫外線発光装置について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に紫外線発光装置用部材等が使用されるときの上下を限定するものではない。

図１は本開示の紫外線発光装置用部材１を有する紫外線発光装置１００の一例を示し、図１（ａ）は分解斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図ある。図２（ａ）は図１のＡ部を拡大して示す拡大断面図であり、図２（ｂ）は同様の他の例を示す拡大断面図である。図３は本開示の紫外線発光装置用部材１の他の一例の要部を拡大して示す拡大断面図である。

紫外線発光装置１００は、配線基板２と、配線基板２に搭載された紫外線発光素子３と、紫外線発光素子３の上方に設けられた紫外線発光装置用部材１とで基本的に構成されている。

まず、紫外線発光装置用部材１について以下に説明する。紫外線発光装置１００におけるその他の構成については後述する。紫外線発光装置用部材１は、上記のような、紫外線発光素子３を備える紫外線発光装置１００用の部材である。そして、紫外領域の波長の光（紫外線）を透過する基板１１と、基板１１の少なくとも一方の主面に設けられた反射防止膜１２とを備えている。

基板１１は、少なくとも特定波長の紫外光（紫外線）を透過する特性を有する。この紫外線は、例えば、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長のＵＶＢ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ−Ｂ：中波長紫外線）、ＵＶＣ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ−Ｃ：短波長紫外線）である。基板１１は、このような紫外線の透過性に優れる材料から成る平板状のものであればよく、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア等がある。

基板１１の厚みは、紫外線発光装置用部材１に要求される機械的強度、および総厚みを考慮して適宜設定すればよく、上記のような材料の場合であれば、例えば０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。

反射防止膜１２は、基板１１の表面において紫外線が反射することを抑えて、紫外線発
光装置用部材１の紫外線の透過率を高めるものである。基板１１の屈折率に対して空気の屈折率が小さく、この屈折率の差によって反射が発生する。そのため、反射防止膜１２は、紫外線が入射する、あるいは入射した紫外線が出射する表面である基板１１の主面に設けられる。図１に示す例の紫外線発光装置１００においては、反射防止膜１２は、基板１１の紫外線発光素子３と対向する主面（下面）に設けられている。

反射防止膜１２は、図１に示す例では、基板１１の下面に設けているが、基板１１の上面に設けることもできる。あるいは、反射防止膜１２は、基板１１の両方の主面に設けることもできる。基板１１の両方の主面に反射防止膜１２を設けると、基板１１の両面において紫外線の反射を抑えることができるので、紫外線の透過率がより高い紫外線発光装置用部材１となる。

反射防止膜１２は、図２（ａ）に示す例のように、基板１１の材料より屈折率の小さい低屈折率誘電体層１２ａの単層膜もしくは、図２（ｂ）に示す例のように、低屈折率誘電体層１２ａと高屈折率誘電体層１２ｂとが、空気と触れる表面側に低屈折率誘電体層１２ａとなるように積層されている多層膜とすることができる。図２（ｂ）に示す例では、低屈折率誘電体層１２ａおよび高屈折率誘電体層１２ｂはそれぞれ１層ずつであるが、いずれも複数としてもよく、最表層を低屈折率誘電体層１２ａとして低屈折率誘電体層１２ａと高屈折率誘電体層１２ｂとが交互に積層されたものとすることができる。この場合の層数は、例えば２〜１０層とすることができる。また、低屈折率誘電体層１２ａは、複数の低屈折率誘電体層で構成されていてもよい。また、高屈折率誘電体層１２ｂは、複数の高屈折率誘電体層で構成されていてもよい。

反射防止膜１２の低屈折率誘電体層１２ａは、屈折率が基板１１の屈折率より小さく空気の屈折率（１．０）より大きい誘電体材料から成り、高屈折率誘電体層１２ｂは、屈折率が基板１１の屈折率より大きい誘電体材料から成るものである。

反射防止膜１２として用いることのできる誘電体材料としては、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、フッ化ランタン（ＬａＯ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、五酸化チタン（Ｔｉ_３Ｏ_５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、またはＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２等の混合物等がある。例えば、基板１１が石英から成る場合であれば、高屈折率誘電体層１２ｂとしては、酸化ジルコニウム、五酸化チタン、五酸化タンタルおよびこれらを組み合わせて用いることができ、低屈折率誘電体層１２ａとしては、フッ化マグネシウムを用いることができる。

反射防止膜１２の低屈折率誘電体層１２ａおよび高屈折率誘電体層１２ｂは、例えば、蒸着法またはスパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）あるいは化学気相成長法（ＣＶＤ）等の薄膜形成方法を用いて形成される。反射防止膜１２は、イオンビームアシスト蒸着法を用いて形成されることが好ましい。イオンビームアシスト蒸着法は、成膜プロセスである真空蒸着法に陽イオンの照射を併用する真空蒸着法である。イオンビームアシスト蒸着法で使用する陽イオンは、例えばアルゴンからなる不活性ガスと酸素ガスからなる活性ガスとの両方を装置のイオン源に導入してプラズマとしたものから生成されたものが用いられる。イオンビームアシスト蒸着法においては、陽イオンが真空中を飛来する蒸着物質の気体分子に衝突することによって、蒸着物質の気体分子が励起されて大きな運動エネルギーを得る。そして、この大きな運動エネルギーを得た蒸着物質の気体分子が被着材である基板１１の表面に到達すると、被着材の表面の広い領域を移動するとともに、広い領域の移動に伴って被着材表面のより低いエネルギー状態にある場所を見つけ出す確率が大幅に増大するため、蒸着物質の分子同士が凝集することなく被着材の表面に均一に被着し、周辺に存在する蒸着原子同士が凝集して核を形成することなく緻密に充填した反射
防止膜１２を形成することができる。

以下、紫外線発光装置用部材１の製造方法の一例として、基板１１の主面にイオンビームアシスト蒸着法によって反射防止膜１２を形成する場合について説明する。

まず、基板１１を真空蒸着装置内に設置した蒸着用ドーム内に配置し、光学的に良質な反射防止膜１２を得るために、酸素欠乏を起こさないように十分に酸素を供給して、真空蒸着装置内を１×１０^−３Ｐａ程度の真空度に設定された状態で陽イオンの照射を併用しながら、上記のような誘電体材料の真空蒸着を行なう。真空蒸着装置内にて反射防止膜１２が形成される際の基板１１の表面温度は、熱電対により基板１１付近の温度を計測することにより管理され、電熱線ヒーター等を用いて温度範囲３０℃〜３５０℃程度に保持される。反射防止膜１２が多層膜の場合には、低屈折率誘電体と高屈折率誘電体とを交互に蒸着することにより、紫外線発光装置用部材１が得られる。また、低屈折率誘電体層１２ａが複数の低屈折率誘電体層で構成されている場合には、複数の低屈折率誘電体層をそれぞれ積層した後に高屈折率誘電体層１２ｂが積層される。高屈折率誘電体層１２ｂが複数の高屈折率誘電体層で構成されている場合には、複数の低屈折率誘電体層をそれぞれ積層した後に高屈折率誘電体層１２ｂが積層される。

また、生産性を高めるために、一枚の大きな基板１１に反射防止膜１２を形成して、これを切断して分割することで複数の紫外線発光装置用部材１を得ることができる。

ここで、図４〜図６は、本開示の紫外線発光装置用部材１の透過特性の一例を示す線図である。また、図７は、反射防止膜を設けていない紫外線発光装置用部材、すなわち基板１１の透過特性の一例を示す線図である。図４〜図７の線図において、縦軸は透過率を示し、横軸は波長を示す。図４〜図７の線図は、いずれも、基板１１が、屈折率が１．４９である石英から成る場合の例を示している。図４に示す例の反射防止膜１２は、屈折率が１．３８であるＭｇＦ_２から成り、物理膜厚が８３．５７μｍである低屈折率誘電体層１２ａの単層で構成されている。図５に示す例の反射防止膜１２は、基板１１の主面上の屈折率が２．１３であるＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２の混合物（商品名ＯＨ−５：キャノンオプトロン社）から成り、物理膜厚が６３．５４μｍである高屈折率誘電体層１２ｂと、その上のＭｇＦ_２から成り、物理膜厚が４３．１８μｍである低屈折率誘電体層１２ａとの２層で構成されている。図６に示す例の反射防止膜１２は、基板１１の主面上のＭｇＦ_２から成り、物理膜厚が２０．２９μｍである低屈折率誘電体層１２ａと、その上のＯＨ−５から成り、物理膜厚が６２．９１μｍである高屈折率誘電体層１２ｂと、さらにその上のＭｇＦ_２から成り、物理膜厚が３８．８６μｍである低屈折率誘電体層１２ａとの３層で構成されている。

また、これらの透過特性は、発光波長の中心波長が２８０ｎｍであり、発光波長域Ｗが２８０ｎｍ±１０ｎｍである紫外線発光素子３を用いた場合の例である。これらの例では、０°，４５°および６０°の３つの入射角における透過率を示しており、０°の場合を実線で、４５°の場合を破線で、６０°の場合を一点鎖線でそれぞれ示している。ここで入射角は、紫外線発光装置用部材１の主面（紫外線が入射する入射面）の法線（図２（ａ）に示す二点鎖線）と入射する光の進行方向（図２（ａ）に示す矢印）との間の角度であり、図２（ａ）に示す角度θに対応する。

図７に示す、反射防止膜１２を有していない基板１１のみの透過特性は、波長によらず、入射角θが０°、４５°および６０°のときの透過率は、それぞれ９１．９５％、９０．３７％、８４．４６％である。これに対して、図４〜図６に示す、反射防止膜１２を備えている本開示の紫外線発光装置用部材１の透過率は、いずれも発光波長域Ｗ（２７０ｎｍ〜２９０ｎｍ）において向上している。また、入射角θによる透過率の差も小さくなっ
ている。

また、誘電体膜を基板１１の上に積層して形成した反射防止膜１２においては、図４〜図６からもわかるように、通常、入射角θが大きくなると、透過率曲線が短波長側へ移動するとともに全体的に透過率が低下するものである。例えば、図６に示す例においては、入射角θが０°の場合の透過率曲線は波長が３１７ｎｍに極大値を有しているが、入射角θが４５°の場合の透過率曲線は波長が２９４ｎｍに極大値を有し、入射角θが６０°の場合の透過率曲線は波長が２８６ｎｍに極大値を有している。

そして、図４〜図６からわかるように、反射防止膜１２は、入射角が０°の透過率が、紫外線発光素子３の発光波長域Ｗより長波長側に最大の極大値をもっている。これにより、入射角度θが大きい場合に、透過率が全体的に低下しても、同時に透過率曲線は短波長側に移動して極大値となる波長が発光波長域Ｗに近づくので、発光波長域Ｗにおいては透過率が大きく低下しない、あるいは向上することになる。そのため、紫外線発光装置用部材１は、より広い入射角範囲において透過率の差が小さいものとなる。そして、このような紫外線発光装置用部材１を用いると、高出力の紫外線発光素子を用いなくても、広い入射角範囲において照度の差が小さく、広範囲で照度の高い紫外線発光装置１００を得ることができる。

具体的には、従来の反射防止膜を備える紫外線発光装置用部材は、図８に示す例のように、入射角θが０°のときの透過率曲線は、発光波長の中心波長である２８０ｎｍに最大の極大値をもつ。そして、発光波長の中心波長である２８０ｎｍにおける透過率は、入射角θが０°のときが最も高いのに対して、入射角θが６０°のときが最も低く、その差は４．８８％である。これに対して、入射角が０°の透過率が最大の極大値をもつのは、図４の例では４７６ｎｍ、図５の例では３１７ｎｍ、図６の例では３０５ｎｍであり、いずれも発光波長領域Ｗ（２７０ｎｍ〜２９０ｎｍ）よりも長波長側である。そして、図４〜図６に示す例では、中心波長の２８０ｎｍにおける透過率は、入射角θが４５°のときが最も高くて入射角θが６０°のときが最も低く、その差は、図４の例では２．６５％、図５の例では２．１５％、図６の例では１．８７％であり、図８に示す例に比較して小さいものとなっている。なお、図８は従来の紫外線発光装置用部材の透過特性の一例を示す線図である。図８に示す例の反射防止膜は、図５に示す例に対して、高屈折率誘電体層の物理膜厚が５６．１２μｍであり、低屈折率誘電体層の物理膜厚が３８．１４μｍであること以外は同じである。

また、反射防止膜１２は、入射角が０°の透過率をＴ０、入射角が４５°の透過率をＴ１とした場合に、発光波長域ＷにおいてＴ０＜Ｔ１であるものとすることができる。Ｔ０＜Ｔ１となる範囲は、図４の例では２６３〜２９３ｎｍであり、図５の例では２６３〜２９６ｎｍであり、図６の例では２４９〜２９９ｎｍであり、いずれも発光波長領域Ｗ（２７０ｎｍ〜２９０ｎｍ）を含んでいる。４５°という大きな入射角θを持つ紫外線の透過率が垂直入射（入射角θが０°）の透過率より高いことで、より広い入射角範囲で紫外線の透過率が向上する。

また、反射防止膜１２は、入射角が６０°の透過率が、発光波長域Ｗにおいて極大値をもつものとすることができる。図４の例では、入射角が６０°の透過率は３４９ｎｍで極大値をもち、発光波長領域Ｗ（２７０ｎｍ〜２９０ｎｍ）より長波長側に極大値をもっている。また、発光波長領域Ｗにおける透過率の最大値は２９０ｎｍにおける９４．１３％である。これに対して、図５の例および図６の例では、入射角が６０°の透過率の極大値はそれぞれ９７．０１％および９６．５１％で、そのときの波長はそれぞれ２８６ｎｍおよび２７６ｎｍであり、発光波長域Ｗ（２７０ｎｍ〜２９０ｎｍ）内である。このように、入射角が６０°の透過率が発光波長域Ｗにおいて極大値をもつ場合には、６０°という
大きな入射角においても透過率が高く、より広い入射角範囲における紫外線の透過率が向上したものとなる。また、発光波長域Ｗにおける、入射角θによる透過率の差も小さいものとなる。

また、上述したように反射防止膜１２は、１〜１０層とすることができ、反射防止膜１２が４層以上である場合においても本発明の構造とすることで、より広い入射角範囲で紫外線の透過率が向上するようにすることができる。ただし、反射防止膜１２が２層である図５と３層である図６とを比較すると、入射角０°〜６０°の透過率はほぼ同様なものとなっている。また３層の場合は、透過率曲線における極大値近傍はより急峻な曲線となっており、周波数による透過率の差が大きく、２層の場合の方が発光波長域Ｗにおける透過率曲線がより平坦である。よって、反射防止膜１２を２層の誘電体層からなるものとすると、同等の透過特性を有するものを、より少ない工数および材料で作製することができる。

以下、上述の紫外線発光装置１００について説明する。紫外線発光装置１００は、凹部２ａを有する配線基板２と、配線基板２の凹部２ａ内に搭載された紫外線発光素子３と、凹部２ａの開口を塞いで配線基板２に接合された上記構成の紫外線発光装置用部材１とを備えている。紫外線発光装置１００は、上記したような構成の紫外線発光装置用部材１を備えていることから、紫外線発光素子３から放射される紫外線を高い透過率で広角度に透過することができるので、高出力の紫外線発光素子を用いなくても広範囲で照度の高いものとなる。

図１に示す例においては、配線基板２は、基板２１と、枠体２２と、配線導体２３とを含んでいる。基板２１の紫外線発光素子３が搭載される面（上面）に、紫外線発光素子３の搭載領域を囲んで枠体２２が接合され、配線基板２に基板２１と枠体２２とで凹部２ａが形成されている。この凹部２ａの底面に紫外線発光素子３が搭載されている。また、配線基板２の凹部２ａの底面から、配線基板２（基板２１）の下面にかけて配線導体２３が設けられている。配線導体２３は、凹部２ａの底面に設けられた接続パッド２３ａ、基板２１の下面に設けられた端子電極２３ｃおよび基板２１を貫通してこれらを接続する貫通導体２３ｂを含んでいる。凹部２ａの底面に搭載された紫外線発光素子３と接続パッド２３ａとが接続部材４で電気的に接続され、端子電極２３ｃと外部回路基板とがはんだ等の接合部材で電気的に接続されることで、外部回路から紫外線発光素子３に電力が供給される。図１に示す例では、接続部材４は金等から成るボンディングワイヤであるが、これに限られず、例えば、導電性バンプ、はんだ、導電性接着剤等を用いて接続することもできる。そして、紫外線発光装置用部材１が凹部２ａの開口を塞いで配線基板２に接合されている。これにより、紫外線発光素子３が気密に封止されて保護されるとともに、紫外線発光素子３から放射される紫外線を高い透過率で透過して外部へ放射する。

基板２１および枠体２２は、絶縁性材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ムライト質焼結体、ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックス、あるいは、例えば、エポキシ、ガラス繊維を含むエポキシ等の樹脂からなるものである。配線導体２３が基板２１のみに設けられる場合は、枠体２２は、金属等の導電性のものを用いることもできる。基板２１と枠体２２とを同じ材料で一体的に形成すると、効率よく作製することができ、気密性等の信頼性の高いものとすることができる。また、樹脂に比較してセラミックスの方が高強度で熱伝導性も高いので、より信頼性の高い紫外線発光装置１００とすることができる。

配線導体２３は、例えば、タングステン、モリブデン、銅、銀等の金属、またはこれら金属を複数含むものを主成分とするものである。

配線基板２は、基板２１および枠体２２が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、例えば次のようにして製作することができる。まず、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を添加混合して作製したスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術でシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製する。このセラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工によって適当な形状および寸法とするとともに、タングステン粉末を主成分とするペーストをセラミックグリーンシートの表面に塗布するとともに、あらかじめ形成しておいた貫通孔に充填して、枠体２２となるセラミックグリーンシートと基板となるセラミックグリーンシートとを積層して積層体を作製する。そして、この積層体を約１３００〜１５００℃の温度で焼成することによって、配線導体２３の形成された凹部２ａを有する配線基板を製作することができる。枠体２２となるセラミックグリーンシートに貫通孔を設けて枠状加工しておくことで凹部２ａを形成することができる。また、このようにして形成されたメタライズ層である配線導体２３の露出する表面には、配線導体２３の保護や接続部材４および外部回路基板との接合部材の接合性を向上させるために、めっき法によりニッケルおよび金からなる金属膜を形成することができる。

以上のようにして作製された配線基板２に紫外線発光素子３が搭載されて固定されるが、この固定は、一般的に紫外線硬化型エポキシ樹脂もしくは熱硬化型エポキシ樹脂等から成る接着剤を用いて行なわれる。例えば、接着剤として熱硬化型エポキシ樹脂を用いる場合であれば、従来周知のスクリーン印刷法またはディスペンス法等を用いて液状の接着剤を配線基板２または紫外線発光素子３に塗布し、互いに重ねあわて、必要に応じて荷重を加えながら、９０℃〜１５０℃の温度で６０分〜９０分間加熱することによって行なわれる。

そして、配線基板２の開口部を塞ぐように紫外線発光装置用部材１を接合材２４で配線基板２に接合することで紫外線発光装置１００となる。

接合材２４としては、エポキシ樹脂等の樹脂接着材、低融点ガラス等のガラス、はんだ、金すず合金ろう（ＡｕＳｎろう）、銀系ろう（Ａｇろう）等のろう材などを用いることができる。これらの中で、紫外線発光素子３からの紫外線による劣化が少ないという点では、ガラスあるいは金属であるろう材を用いるとよい。

接合材２４がろう材であり、紫外線発光装置用部材１が、ろう材が接合される金属膜１３をさらに備えている紫外線発光装置１００とすることができる。上記のように、金属であるろう材は紫外線による劣化がほとんどない。またガラスもこの点では同様であるが、ガラスで接合する場合は一般的にガラスペーストが用いられ、このペーストには樹脂バインダや溶剤等の有機成分が含まれており、接合時の加熱によってこの有機成分が分解してガスが発生する。このような有機成分のガスが紫外線発光素子３あるいは紫外線発光装置用部材１に付着して、光学特性が低下してしまうおそれがある。これに対して、接合材２４がろう材であれば、有機成分を含まないろう材プリフォームを用いることができ、上記のような有機成分の付着による不具合が発生する可能性が低減される。また、ガラスに比較して金属のろう材は柔軟性に富むことから、紫外線発光装置用部材１と配線基板２との間に発生する熱応力等を緩和することもでき、接合信頼性の高い紫外線発光装置１００を得ることができる。

ここで、図９は紫外線発光装置用部材および紫外線発光装置の他の例を示し、図９（ａ）は分解斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図ある。

接合材２４としてろう材を用いる場合には、図９に示す例のように、紫外線発光装置用部材１に、ろう材が接合されるように金属膜１３を設ける。また、配線基板２の上面にも
、ろう材が接合されるように、凹部２ａを囲む金属層２５が設けられる。

接合材２４がろう材である場合には、ろう材は金すず合金（ＡｕＳｎ）からなるものを用いることができる。ＡｕＳｎろうは融点が３００℃程度以下と比較的低温であるので、Ａｇろうなどと比較して、接合工程における紫外線発光素子３への熱の影響が小さい。このとき、紫外線発光装置用部材１上に設けられた金属膜１３は、例えば、紫外線発光装置用部材１の表面から順に、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕで構成されるもの、またはＣｒ、Ｎｉ、Ａｕで構成されるものである。いずれも最表層はＡｕであり、上記のＡｕＳｎろうとの接合性が良好である。また、最下層のＣｒは紫外線発光装置用部材１との密着性が高い下地層であり、金属膜１３の接着強度を高めることができる。これらの間に位置するＰｔまたはＮｉは、表層のＡｕの下地層のＣｒへの拡散による密着性の低下を防止するための拡散防止層として機能する。このような金属膜１３は、例えば、紫外線発光装置用部材１上に真空蒸着法やスパッタリング法によって形成することができる。あるいは、一部をめっき法で形成することもできる。

配線基板２上の金属層２５もまた、その最表層はＡｕＳｎろうとの接合性のよいＡｕ層がめっき法等で形成されているものとすることができる。この場合、Ａｕめっき層の下地としてＮｉめっき層を設けることができる。金属層２５は、このようなＮｉＡｕ層を表層とするもので、その下層は、例えば配線基板２の配線導体２３と同様にして同時に形成されるメタライズ層とすることができる。あるいは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属からなる枠体を銀ろう等で接合したものであってもよい。さらには、金属膜１３と同様の構成とすることもできる。

紫外線発光装置用部材１の金属膜１３と配線基板２の金属層２５との間にＡｕＳｎプリフォームをはさみ込んだ状態にてブレージング炉で加熱してろう付けすることで、高い気密信頼性をもった紫外線発光装置１００を作製することができる。

紫外線発光素子３は、紫外線の波長帯の光を発光するＬＥＤ素子を用いることができる。紫外線ＬＥＤに用いられる、３５０ｎｍ以下の紫外線を引き出すことのできる半導体としては、ＢＮ、ＡｌＮ、ダイアモンド、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の物質から成るものが知られている。

紫外線発光素子３が放射する紫外線の波長は、例えば、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍである。２８０〜３５０ｎｍの波長範囲の紫外線はＵＶＢと呼ばれ、主に紫外線硬化型樹脂の硬化や光触媒等に用いられる。また、２５０〜２８０ｎｍの波長範囲の紫外線はＵＶＣと呼ばれ、主に水の殺菌や空気の浄化等に用いられる。

例えば紫外線発光装置１００を水の殺菌用途で使用する場合には、２８０ｎｍの波長の紫外線を発光（出射）する紫外線発光素子３を搭載した紫外線発光装置１００を水槽の循環部分に設置する。紫外線発光素子３から出射された紫外光（紫外線）は、紫外線発光装置用部材１を透過して、循環中の水に照射され、水中の雑菌等に作用して殺菌効果を及ぼす。上述したような、紫外線発光素子３から放射される紫外線を高い透過率で広角度に透過することができる紫外線発光装置用部材１を備える紫外線発光装置１００であれば、広範囲にわたって高い照度で紫外線が照射されるので、効率よく水を殺菌することができる。

本開示の紫外線発光装置用部材は、上述した実施形態に特に限定されるものではなく、本開示の技術的特徴を変更しない範囲内で種々の変更および改良が可能である。

１・・・紫外線発光装置用部材
１１・・・基板
１２・・・反射防止膜
１２ａ・・・低屈折率誘電体膜
１２ｂ・・・高屈折率誘電体膜
１３・・・金属膜
２・・・配線基板
２ａ・・・・凹部
２１・・・基板
２２・・・枠体
２３・・・配線導体
２３ａ・・・接続パッド
２３ｂ・・・貫通導体
２３ｃ・・・端子電極
２４・・・接合材
２５・・・金属層
３・・・紫外線発光素子
３ａ・・・電極
４・・・接続部材
１００・・・紫外線発光装置

Claims

紫外線発光素子を備える紫外線発光装置用の部材であって、紫外線を透過する基板と、該基板の少なくとも一方の主面に設けられた反射防止膜とを備えており、該反射防止膜は、入射角が０°の透過率が、前記紫外線発光素子の発光波長域より長波長側に最大の極大値をもつ紫外線発光装置用部材。
前記反射防止膜は、入射角が０°の透過率をＴ０、入射角が４５°の透過率をＴ１とした場合に、前記発光波長域においてＴ０＜Ｔ１である請求項１に記載の紫外線発光装置用部材。
前記反射防止膜は、入射角が６０°の透過率が、前記発光波長域において極大値をもつ請求項１または請求項２に記載の紫外線発光装置用部材。
前記反射防止膜は２層の誘電体膜からなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の紫外線発光装置用部材。
前記反射防止膜は前記基板の両方の主面に設けられている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の紫外線発光装置用部材。
凹部を有する配線基板と、
該配線基板の前記凹部内に搭載された紫外線発光素子と、
前記凹部の開口を塞いで前記配線基板に接合材で接合された請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の紫外線発光装置用部材とを備えている紫外線発光装置。
前記接合材がろう材であり、前記紫外線発光装置用部材が、前記ろう材が接合される金属膜をさらに備えている請求項６に記載の紫外線発光装置。