JP2019220649A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光出力の高出力化を図ることが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、実装基板２と、発光素子３と、スペーサ４と、カバー５と、を備える。カバー５は、発光素子３を覆うようにスペーサ４上に配置されている。カバー５は、スペーサ４側の第１面５１及びスペーサ４とは反対側の第２面５２を有する。発光装置１は、実装基板２とスペーサ４とカバー５とで囲まれた空間８が形成されている。カバー５は、レンズ部５０と、フランジ部５３と、を有する。レンズ部５０は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において発光素子３に重なり発光素子３から放射された紫外線を集光する。フランジ部５３は、厚さ方向Ｄ１において少なくとも一部がスペーサ４に重なっている。レンズ部５０は、第１面５１の一部により構成される凹凸形状を含む光入射面５１０と、第２面５２の一部により構成される凸曲面状の光出射面５２０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、一般に発光装置に関し、より詳細には、紫外線を放射する発光素子を備える発光装置に関する。

従来、実装基板と、紫外線発光素子と、スペーサと、カバーと、を備える発光装置が提案されている（特許文献１）。紫外線発光素子は、実装基板に実装されている。スペーサは、実装基板上に配置されている。スペーサは、紫外線発光素子を露出させる貫通孔が形成されている。カバーは、スペーサの貫通孔を塞ぐようにスペーサ上に配置されている。

発光装置は、実装基板とスペーサとカバーとで、紫外線発光素子を収納するパッケージを構成している。

発光装置は、実装基板とスペーサとカバーとで囲まれた空間を不活性ガス雰囲気としてある。

特開２０１６−１２７２４９号公報

紫外線発光素子を備える発光装置では、レンズをカバーに形成した場合に光出力（紫外線出力）の高出力化が望まれる場合がある。

本発明の目的は、光出力の高出力化を図ることが可能な発光装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る発光装置は、実装基板と、発光素子と、スペーサと、カバーと、を備える。前記発光素子は、前記実装基板上に配置されており、紫外線を放射する。前記スペーサは、枠状であり、前記実装基板上に配置され前記発光素子を囲んでいる。前記カバーは、前記発光素子を覆うように前記スペーサ上に配置されている。前記カバーは、前記スペーサ側の第１面及び前記スペーサとは反対側の第２面を有する。前記発光装置は、前記実装基板と前記スペーサと前記カバーとで囲まれた空間が形成されており、前記空間の雰囲気が不活性ガス雰囲気である。前記カバーは、レンズ部と、フランジ部と、を有する。前記レンズ部は、前記実装基板の厚さ方向において前記発光素子に重なり前記発光素子から放射された紫外線を集光する。前記フランジ部は、平板状であり、前記厚さ方向からの平面視において前記レンズ部から外側に突出し、かつ前記厚さ方向において少なくとも一部が前記スペーサに重なっている。前記レンズ部は、前記第１面の一部により構成される凹凸形状を含む光入射面と、前記第２面の一部により構成される凸曲面状の光出射面と、を有する。

本発明の発光装置では、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

図１は、本発明の実施形態１に係る発光装置の平面図である。 図２は、同上の発光装置を示し、図１のＸ−Ｘ線断面図である。 図３は、同上の発光装置における発光素子の断面図である。 図４は、同上の発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である。 図５は、本発明の実施形態２に係る発光装置の断面図である。 図６は、本発明の実施形態３に係る発光装置の断面図である。

下記の実施形態１〜３等において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施形態１）
（１）発光装置の全体構成
以下、実施形態１に係る発光装置１について、図面を参照して説明する。

実施形態１に係る発光装置１は、図１及び２に示すように、実装基板２と、発光素子３と、スペーサ４と、カバー５と、を備える。発光素子３は、実装基板２上に配置されている。スペーサ４は、枠状であり、実装基板２上に配置され発光素子３を囲んでいる。カバー５は、発光素子３を覆うようにスペーサ４上に配置されている。カバー５は、発光素子３から放射される紫外線を透過する。

発光装置１では、スペーサ４とカバー５とでパッケージ用カバー部材６を構成している。パッケージ用カバー部材６では、スペーサ４とカバー５とが接合されている。発光装置１は、実装基板２とパッケージ用カバー部材６とを含むパッケージ７を備えている。発光装置１は、実装基板２とスペーサ４とカバー５とで囲まれた空間８を不活性ガス雰囲気としてある。不活性ガス雰囲気は、例えば、Ｎ₂ガス雰囲気である。

実装基板２は、発光素子３を実装する実装基板であり、第１導体部２１及び第２導体部２２を有する。また、実装基板２は、パッケージ用カバー部材６と接合するための第１接合用金属層２３を有する。発光素子３は、第１導体部２１に電気的に接続された第１電極３１と第２導体部２２に電気的に接続された第２電極３２と、を有する。発光素子３は、実装基板２にフリップチップ実装されている。

発光装置１では、第１電極３１と第１導体部２１とが、第１接合部６１により接合され、第２電極３２と第２導体部２２とが、第２接合部６２により接合されている。また、発光装置１では、スペーサ４に設けられた第２接合用金属層４６と実装基板２の第１接合用金属層２３とが、第３接合部６３により接合されている。発光装置１では、スペーサ４が全周に亘って第３接合部６３を介して実装基板２と接合されている。発光装置１では、第１接合部６１、第２接合部６２及び第３接合部６３の各々がＡｕＳｎにより形成されている。

発光装置１は、例えば、配線基板に実装して用いることができる。配線基板は、マザー基板である。配線基板は、例えば、金属ベースプリント配線板である。

（２）発光装置の各構成要素
次に、発光装置１の各構成要素について、図面を参照して説明する。

（２．１）実装基板
実装基板２は、発光素子３を実装する基板である。発光装置１では、実装基板２に１つの発光素子３が実装されている。実装基板２は、平面視において発光素子３よりも大きい。

実装基板２は、支持体２０と、支持体２０に支持された第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３と、を含んでいる。

支持体２０は、平板状であり、厚さ方向において互いに反対側にある表面２０１及び裏面２０２を有する。支持体２０の厚さ方向は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１と同じである。支持体２０の外周形状は、例えば、正方形状である。実装基板２は、セラミック基板であり、支持体２０は、ＡｌＮセラミックにより形成されている。支持体２０は、第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３を支持する機能を有する。

第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３は、支持体２０の表面２０１上に形成されている。

第１導体部２１は、発光素子３の第１電極３１と電気的に接続される導電層である。第２導体部２２は、発光素子３の第２電極３２と電気的に接続される導電層である。

第１接合用金属層２３は、平面視において第１導体部２１及び第２導体部２２を囲んでいる。第１接合用金属層２３は、支持体２０の外周に沿って形成されている。第１接合用金属層２３の平面視形状は、矩形枠状である。

第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３の各々は、例えば、支持体２０の表面２０１上のＴｉ膜と、このＴｉ膜上のＰｔ膜と、このＰｔ膜上のＡｕ膜と、の積層膜により構成されている。

実装基板２は、第１外部接続電極２４及び第２外部接続電極２５と、支持体２０の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線２６及び第２貫通配線２７と、を更に含んでいる。第１外部接続電極２４及び第２外部接続電極２５は、支持体２０の裏面２０２に形成されている。第１外部接続電極２４は、第１貫通配線２６を介して第１導体部２１と電気的に接続されている。第２外部接続電極２５は、第２貫通配線２７を介して第２導体部２２と電気的に接続されている。第１外部接続電極２４及び第２外部接続電極２５の各々は、例えば、支持体２０の裏面２０２上のＴｉ膜と、このＴｉ膜上のＰｔ膜と、このＰｔ膜上のＡｕ膜と、の積層膜により構成することができる。第１貫通配線２６及び第２貫通配線２７の各々の材料は、例えば、Ｗ、Ｃｕ等である。

（２．２）発光素子
発光素子３は、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップである。紫外線ＬＥＤチップの発光ピーク波長は、例えば、２７５ｎｍである。紫外線ＬＥＤチップのチップサイズは、例えば、１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）である。紫外線ＬＥＤチップの厚さは、例えば、１００μｍである。

発光素子３は、図３に示すように、基板３０と、半導体多層膜３９と、第１電極３１と、第２電極３２と、を備える。

基板３０は、その厚さ方向において互いに反対側にある第１面３０１及び第２面３０２を有する。基板３０の外周形状は、正方形状である。基板３０は、半導体多層膜３９を支持している。

半導体多層膜３９は、基板３０の第１面３０１上に形成されている。半導体多層膜３９は、第１導電型半導体層３３と、発光層３４と、第２導電型半導体層３５と、を含んでいる。半導体多層膜３９では、基板３０側から第１導電型半導体層３３、発光層３４及び第２導電型半導体層３５が、この順に並んでいる。第１導電型半導体層３３の外周形は、基板３０の外周形と大きさが同じである。発光層３４及び第２導電型半導体層３５それぞれの外周形は、第１導電型半導体層３３の外周形よりも小さい。

発光素子３では、第１電極３１が第１導電型半導体層３３と電気的に接続され、第２電極３２が第２導電型半導体層３５と電気的に接続されている。第１電極３１は、第１オーミック電極層３１Ａと、第１パッド電極層３１Ｂと、を含む。

第１オーミック電極層３１Ａは、第１導電型半導体層３３とオーミック接触を得るために、第１導電型半導体層３３の表面３３１上に形成されている。第１パッド電極層３１Ｂは、例えばＡｕＳｎからなる第１接合部６１を介して実装基板２と接合するために、第１オーミック電極層３１Ａを覆うように形成されている。

第２電極３２は、第２オーミック電極層３２Ａと、第２パッド電極層３２Ｂと、を含む。第２オーミック電極層３２Ａは、第２導電型半導体層３５とオーミック接触を得るために、第２導電型半導体層３５の表面３５１上に形成されている。第２パッド電極層３２Ｂは、例えばＡｕＳｎからなる第２接合部６２を介して実装基板２と接合するために、第２オーミック電極層３２Ａを覆うように形成されている。

発光素子３では、基板３０は、例えば、サファイア基板である。第１導電型半導体層３３は、例えば、ｎ型Ａｌ_0.60Ｇａ_0.40Ｎ層である。発光層３４は、例えば、基板３０の厚さ方向において、複数（例えば、４つ）の障壁層と複数（例えば、４つ）の井戸層とが交互に並んでいる多重量子井戸構造を有する。複数の井戸層の各々は、例えば、Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ｎ層である。複数の障壁層の各々は、例えば、Ａｌ_0.60Ｇａ_0.40Ｎ層である。第２導電型半導体層３５は、例えば、ｐ型Ａｌ_0.80Ｇａ_0.20Ｎ層と、ｐ型ＧａＮ層と、を含む。半導体多層膜３９は、基板３０と第１導電型半導体層３３との間に介在するバッファ層（例えば、ＡｌＮ層）を含んでいる。発光素子３の光取り出し面は、基板３０の第２面３０２を含む。

（２．３）パッケージ用カバー部材
パッケージ用カバー部材６は、上述のように、スペーサ４と、カバー５と、を含む。

スペーサ４は、カバー５に対向する第１面４１と、カバー５とは反対側の第２面４２と、を含む。発光装置１においては、スペーサ４は、実装基板２とカバー５との間に介在する部材である。したがって、スペーサ４の第２面４２は、実装基板２に対向する。発光装置１では、スペーサ４の内側に発光素子３が配置されている。実装基板２の厚さ方向Ｄ１におけるスペーサ４の厚さ（高さ）は、発光素子３の厚さよりも大きい。

スペーサ４は、枠状である。スペーサ４の平面視での外周形状（実装基板２の厚さ方向から見たスペーサ４の外周形状）は、正方形状である。スペーサ４は、平面視において実装基板２よりも小さい。より詳細には、スペーサ４の平面視における外周形は、実装基板２の平面視における外周形よりも小さい。言い換えれば、スペーサ４の平面視における外周線は、実装基板２の平面視における外周線よりも内側にある。

スペーサ４は、第１面４１と、第２面４２と、内周面４３と、外周面４４と、を有する。第１面４１は、厚さ方向Ｄ１においてカバー５に対向する。第２面４２は、厚さ方向Ｄ１において実装基板２に対向する。内周面４３は、第１面４１の内周と第２面４２の内周とつないでいる。外周面４４は、第１面４１の外周と第２面４２の外周とをつないでいる。内周面４３は、第２面４２とのなす内角が鋭角である傾斜面４３０を含む。内周面４３は、傾斜面４３０を４つ含んでいる。４つの傾斜面４３０は、スペーサ４の第２面４２の内周に沿って並んでいる。これにより、スペーサ４は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において第２面４２から離れて第１面４１に近づくにつれて開口面積が漸次増加している。スペーサ４は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において実装基板２から離れるにつれて開口面積が漸次増加している。発光装置１では、スペーサ４が、シリコンにより形成されており、スペーサ４の内周面４３が、発光素子３から放射された紫外線をカバー５側へ反射する反射面の機能を有する。言い換えれば、発光装置１では、スペーサ４は、発光素子３から放射された紫外線をカバー５側へ反射するリフレクタを兼ねている。

スペーサ４の４つの傾斜面４３０は、シリコン基板に対して、シリコン基板のエッチング速度の結晶面方位依存性を利用した異方性エッチングにより形成されている。スペーサ４の第１面４１が（１００）面であり、４つの傾斜面４３０は、｛１１１｝面である。ここにおいて異方性エッチングを行うときのエッチング液は、例えば、所定温度（例えば、８５℃）に加熱したＴＭＡＨ溶液である。エッチング液は、ＴＭＡＨ溶液に限らず、他のアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ溶液など）を用いてもよい。

発光装置１は、スペーサ４の第２面４２と第２接合用金属層４６との間に介在するシリコン酸化膜４５を含んでいる。第２接合用金属層４６は、例えば、Ａｌ膜４６１とＡｕ膜４６２との積層膜により構成されている。

カバー５は、スペーサ４側の第１面５１と、スペーサ４とは反対側の第２面５２と、を有している。カバー５の平面視での外周形状（カバー５の厚さ方向から見たカバー５の外周形状）は、例えば、正方形状である。カバー５は、平面視において実装基板２よりも小さい。より詳細には、カバー５の平面視における外周形は、実装基板２の平面視における外周形よりも小さい。言い換えれば、カバー５の平面視における外周線は、実装基板２の平面視における外周線よりも内側にある。

カバー５は、ガラスにより形成されている。より詳細には、カバー５は、発光素子３である紫外線ＬＥＤチップから放射される紫外線を透過するガラスにより形成されている。言い換えれば、カバー５は、発光素子３から放射される紫外線に対して透光性を有する。ここにおいて、「透光性を有する」とは、発光素子３から放射される紫外線に対する透過率が５０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは９０％以上であることを意味する。

カバー５を形成するガラスは、アルカリ成分を含んでいる。アルカリ成分は、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等である。ここにおいて、カバー５を形成するガラスは、硼珪酸ガラスである。

パッケージ用カバー部材６では、スペーサ４とカバー５とが直接接合されている。「直接接合されている」とは、接合材等を用いることなく接合されていることを意味する。スペーサ４とカバー５とは、陽極接合によって直接接合されている。スペーサ４とカバー５とが陽極接合によって直接接合されていることは、例えば、断面ＴＥＭ像（Cross-Sectional Transmission Electron Microscope Image）の観察結果、ＥＤＸ法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）による組成分析の結果、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）によって測定した元素の深さプロファイル等によって確認することができる。

カバー５は、レンズ部５０と、フランジ部５３と、を有する。レンズ部５０とフランジ部５３とは、同じ材料で形成されており、一体である。

レンズ部５０は、発光素子３から放射される紫外線の配光を制御する。ここにおいて、レンズ部５０は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において発光素子３に重なり発光素子３から放射された紫外線を集光する。要するに、レンズ部５０は、集光レンズとして機能する部分である。レンズ部５０は、光入射面５１０と、光出射面５２０と、を有する。光入射面５１０は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において発光素子３側に位置し、発光素子３からの紫外線が入射する面である。光出射面５２０は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において発光素子３側とは反対側に位置し、発光素子３からの紫外線が出射する面である。実装基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、レンズ部５０の外周形状は、略円形状である。レンズ部５０は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、発光素子３よりも大きい。

フランジ部５３は、厚さ方向Ｄ１からの平面視においてレンズ部５０から外側に突出している。フランジ部５３は、例えば、カバー５とスペーサ４とを接合するために利用される部分である。フランジ部５３は、レンズ部５０の外周の全周から突出している。実装基板２の厚さ方向Ｄ１におけるフランジ部５３の厚さは、実装基板２の厚さ方向Ｄ１におけるレンズ部５０の最大厚さよりも薄い。フランジ部５３は、厚さ方向Ｄ１において少なくとも一部がスペーサ４に重なっている。

フランジ部５３は、スペーサ４側の第１面５３１と、スペーサ４とは反対側の第２面５３２と、を有している。フランジ部５３では、第１面５３１及び第２面５３２の各々は、平面である。カバー５では、フランジ部５３の第１面５３１とレンズ部５０の光入射面５１０とがつながっており、フランジ部５３の第１面５３１とレンズ部５０の光入射面５１０とが略面一である。また、カバー５では、フランジ部５３の第２面５３２とレンズ部５０の光出射面５２０とがつながっており、フランジ部５３の第２面５３２とレンズ部５０の光出射面５２０との境界は、レンズ部５０の光出射面５２０の外周形状によって決まっている。

実装基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、フランジ部５３の外周形状は、例えば、正方形状である。フランジ部５３の外周形状は、スペーサ４の外周形状と同じである。したがって、実装基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、カバー５の外周形状は、スペーサ４の外周形状と同じである。

カバー５では、レンズ部５０は、平凸レンズ状である。ここにおいて、光出射面５２０は、凸曲面状であり、第２面５２の一部により構成される。光出射面５２０は、非球面であるが、これに限らず、例えば、球面の一部であってもよい。レンズ部５０の光入射面５１０は、第１面５１の一部により構成される凹凸形状５４を含む。凹凸形状５４は、粗面である。ここにおいて、凹凸形状５４を構成する粗面の表面粗さは、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１（ＩＳＯ ４２８７−１９９７）で規定されている算術平均粗さＲａを採用することができる。表面粗さの測定は、例えば、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）等の３次元形状測定装置により行うことができる。凹凸形状５４を構成する粗面の表面粗さは、例えば、発光素子３から放射される紫外線の波長をλとするとき、λ／４以上λ以下である。

凹凸形状５４は、例えば、ブラスト加工によって形成されている。ブラスト加工は、サンドブラスト加工である。凹凸形状５４を構成する粗面は、微細な凹凸構造が形成されている。

（３）発光装置の製造方法
以下では、発光装置１の製造方法について図４に基づいて簡単に説明する。

発光装置１の製造方法では、スペーサ４とカバー５とを接合することでパッケージ用カバー部材６を形成する。そして、パッケージ用カバー部材６と、実装基板２と、を接合する前に、図４に示すように、予め、スペーサ４の第２面４２にシリコン酸化膜４５と第２接合用金属層４６との積層構造を設ける。その一方で、実装基板２の第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３上に第１接合部６１、第２接合部６２及び第３接合部６３それぞれの元になる第１ＡｕＳｎ層７１、第２ＡｕＳｎ層７２及び第３ＡｕＳｎ層７３を設ける。ここにおいて、第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３と第１ＡｕＳｎ層７１、第２ＡｕＳｎ層７２及び第３ＡｕＳｎ層７３との間に、第１バリア層８１、第２バリア層８２及び第３バリア層８３を設ける。第１バリア層８１、第２バリア層８２及び第３バリア層８３の材料は、例えば、Ｐｔである。また、第１ＡｕＳｎ層７１、第２ＡｕＳｎ層７２及び第３ＡｕＳｎ層７３上に、第１Ａｕ層９１、第２Ａｕ層９２及び第３Ａｕ層９３をそれぞれ設ける。第１Ａｕ層９１、第２Ａｕ層９２及び第３Ａｕ層９３は、第１ＡｕＳｎ層７１、第２ＡｕＳｎ層７２及び第３ＡｕＳｎ層７３のＳｎの酸化を抑制するために設ける層である。第１Ａｕ層９１、第２Ａｕ層９２及び第３Ａｕ層９３の厚さは、第１ＡｕＳｎ層７１、第２ＡｕＳｎ層７２及び第３ＡｕＳｎ層７３が溶融したときに、第１ＡｕＳｎ層７１、第２ＡｕＳｎ層７２及び第３ＡｕＳｎ層７３へＡｕが熱拡散され、第１導体部２１、第２導体部２２及び第１接合用金属層２３と第１電極３１、第２電極３２及び第２接合用金属層４６との接合が行われるように決められている。以下では、第１バリア層８１と第１ＡｕＳｎ層７１と第１Ａｕ層９１との積層膜を第１接合用層１０１と称し、第２バリア層８２と第２ＡｕＳｎ層７２と第２Ａｕ層９２との積層膜を第２接合用層１０２と称する。また、以下では、第３バリア層８３と第３ＡｕＳｎ層７３と第３Ａｕ層９３との積層膜を第３接合用層１０３と称する。第１接合用層１０１は、少なくとも第１ＡｕＳｎ層７１を備えていればよく、積層膜に限らず、単層膜でもよい。第２接合用層１０２は、少なくとも第２ＡｕＳｎ層７２を備えていればよく、積層膜に限らず、単層膜でもよい。第３接合用層１０３は、少なくとも第３ＡｕＳｎ層７３を備えていればよく、積層膜に限らず、単層膜でもよい。

また、発光装置１の製造方法では、パッケージ用カバー部材６と実装基板２とを接合する前に発光素子３を実装基板２に実装し、引き続き、不活性ガス雰囲気中においてパッケージ用カバー部材６と実装基板２とを接合する。

発光素子３を実装基板２に実装する際には、発光素子３の第１電極３１、第２電極３２と実装基板２上の第１接合用層１０１、第２接合用層１０２とが接触するように重ね合わせた状態で、適宜の加熱及び加圧を行いながら第１ＡｕＳｎ層７１及び第２ＡｕＳｎ層７２を溶融させてから、冷却凝固させることで第１接合部６１及び第２接合部６２を形成する。ここにおいて、第１ＡｕＳｎ層７１が溶融すると、溶融したＡｕＳｎに、第１Ａｕ層９１からＡｕが拡散し、溶融したＡｕＳｎにおけるＡｕの組成比が増加する。また、第２ＡｕＳｎ層７２が溶融すると、溶融したＡｕＳｎに、第２Ａｕ層９２からＡｕが拡散し、溶融したＡｕＳｎにおけるＡｕの組成比が増加する。

パッケージ用カバー部材６と実装基板２とを接合する際には、パッケージ用カバー部材６に設けた第２接合用金属層４６と実装基板２上の第３接合用層１０３とが接触するように重ね合わせた状態で、適宜の加熱及び加圧を行いながら第３ＡｕＳｎ層７３を溶融させてから、冷却凝固させることで第３接合部６３を形成する。第３ＡｕＳｎ層７３が溶融すると、溶融したＡｕＳｎに、第３Ａｕ層９３からＡｕが拡散し、溶融したＡｕＳｎにおけるＡｕの組成比が増加する。

発光装置１の製造方法では、スペーサ４を複数形成した第１部材（第１ウェハ）とカバー５を複数形成した第２部材（第２ウェハ）とを陽極接合によって直接接合することで積層体を形成し、積層体を分割することで複数のパッケージ用カバー部材６を得てもよい。陽極接合を行う際には、例えば、真空雰囲気中において、第１部材と第２部材とを直接接触させ、第１部材と第２部材との積層体に対し、第１部材を高電位側、第２部材を低電位側として、所定の直流電圧を印加する。所定の直流電圧は、例えば、６００Ｖである。陽極接合を行う際には、例えば、第１部材と第２部材との積層体を所定の接合温度に加熱した状態で、所定の直流電圧を所定の時間だけ印加した後に、積層体の温度を降温させる。接合温度は、例えば、４００℃である。

（４）効果
実施形態１に係る発光装置１は、実装基板２と、発光素子３と、スペーサ４と、カバー５と、を備える。発光素子３は、実装基板２上に配置されており、紫外線を放射する。スペーサ４は、枠状であり、実装基板２上に配置され発光素子３を囲んでいる。カバー５は、発光素子３を覆うようにスペーサ４上に配置されている。カバー５は、スペーサ４側の第１面５１及びスペーサ４とは反対側の第２面５２を有する。発光装置１は、実装基板２とスペーサ４とカバー５とで囲まれた空間８が形成されており、空間８の雰囲気が不活性ガス雰囲気である。カバー５は、レンズ部５０と、フランジ部５３と、を有する。レンズ部５０は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において発光素子３に重なり発光素子３から放射された紫外線を集光する。フランジ部５３は、平板状であり、厚さ方向Ｄ１からの平面視においてレンズ部５０から外側に突出し、かつ厚さ方向Ｄ１において少なくとも一部がスペーサ４に重なっている。レンズ部５０は、第１面５１の一部により構成される凹凸形状５４を含む光入射面５１０と、第２面５２の一部により構成される凸曲面状の光出射面５２０と、を有する。

実施形態１に係る発光装置１では、光出力（紫外線出力）の高出力化を図ることが可能となる。ここにおいて、発光装置１は、発光素子３から放射される紫外線の配光をカバー５のレンズ部５０により制御できる。また、発光装置１は、レンズ部５０の光入射面５１０が凹凸形状５４を含んでいるので、発光素子３から放射されて光入射面５１０へ入射する紫外線のフレネル反射を抑制することができ、紫外線の光取り出し効率の向上を図ることができる。また、発光装置１は、レンズ部５０のうち不活性ガス雰囲気に晒されている光入射面５１０の凹凸形状５４によってフレネル反射を抑制できるので、信頼性の向上を図りつつ光取り出し効率の向上を図ることができる。

（実施形態２）
以下、実施形態２に係る発光装置１ａについて、図５を参照して説明する。

実施形態２に係る発光装置１ａの基本構成は、実施形態１に係る発光装置１と同じである。実施形態２に係る発光装置１ａに関し、実施形態１に係る発光装置１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る発光装置１ａでは、実施形態１に係る発光装置１のカバー５の代わりに、カバー５ａを備えている。カバー５ａでは、レンズ部５０ａの形状が、実施形態１に係る発光装置１のレンズ部５０の形状とは相違する。カバー５ａに関し、カバー５と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

レンズ部５０ａは、メニスカスレンズ状である。レンズ部５０ａでは、光入射面５１０ａが光出射面５２０側へ凹んでいる。光入射面５１０ａは、第１面５１の一部により構成される凹凸形状５４ａを含んでいる。

実施形態２に係る発光装置１ａでは、レンズ部５０ａの光入射面５１０ａが凹凸形状５４ａを含んでいるので、実施形態１に係る発光装置１と同様、光出力（紫外線出力）の高出力化を図ることが可能となる。

（実施形態３）
以下、実施形態３に係る発光装置１ｂについて、図６を参照して説明する。

実施形態３に係る発光装置１ｂの基本構成は、実施形態１に係る発光装置１と同じである。実施形態３に係る発光装置１ｂに関し、実施形態１に係る発光装置１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態３に係る発光装置１ｂでは、実施形態１に係る発光装置１のカバー５の代わりに、カバー５ｂを備えている。カバー５ｂでは、レンズ部５０ｂの形状が、実施形態１に係る発光装置１のレンズ部５０の形状とは相違する。カバー５ｂに関し、カバー５と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

レンズ部５０ｂでは、光入射面５１０ｂの凹凸形状５４ｂが２次元周期構造を有している。ここにおいて、２次元周期構造は、２次元アレイ状に並んでいる複数の凹部５４０ｂを含んでいる。発光素子３から放射される紫外線の波長をλとするとき、２次元周期構造の周期は、λ／４以上λ以下である。

実施形態３に係る発光装置１ｂでは、レンズ部５０ｂの光入射面５１０ｂが凹凸形状５４ｂを含んでいるので、実施形態１に係る発光装置１と同様、光出力（紫外線出力）の高出力化を図ることが可能となる。

（変形例）
上記の実施形態１〜３は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態１〜３は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

例えば、パッケージ用カバー部材６では、カバー５がアルカリ成分を含むガラスに限らず、例えば、石英ガラス等によって形成されていてもよい。この場合、スペーサ４とカバー５とが、例えば、低融点ガラスにより形成された接合部により接合されていてもよい。低融点ガラスは、軟化点が６００℃以下のガラスであり、軟化点が５００℃以下のガラスが好ましく、軟化点が４００℃以下のガラスが更に好ましい。低融点ガラスは、例えば、主成分として酸化鉛（ＰｂＯ）と無水ほう酸（Ｂ₂Ｏ₃）とを含むガラスである。

また、ガラスは、硼珪酸ガラス、石英ガラスに限らず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等であってもよい。

また、発光素子３は、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップに限らず、例えば、ＵＶ−Ｂの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップであってもよい。また、発光素子３は、例えば、ＵＶ−Ａの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップであってもよい。

また、実装基板２上においてスペーサ４の内側に配置される発光素子３の数は、１つに限らず、複数であってもよい。また、発光装置１、１ａ、１ｂでは、スペーサ４の内側に配置される複数の発光素子３を備えている場合、複数の発光素子３が同じ種類の発光素子でもよいし、複数の発光素子３のうちの少なくとも１つの発光素子３が残りの発光素子３と異なる種類の素子であってもよい。例えば、発光装置１、１ａ、１ｂは、４つの発光素子３として、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射する１つの第１紫外線ＬＥＤチップと、ＵＶ−Ｂの波長域の紫外線を放射する３つの第２紫外線ＬＥＤチップとを備えていてもよい。

また、発光装置１、１ａ、１ｂに関し、発光素子３は、実装基板２に対して導電性バンプによって接合されていてもよい。

また、スペーサ４とカバー５との接合方法は、陽極接合に限らず、例えば、表面活性化接合法によって直接接合されていてもよい。また、スペーサ４とカバー５とは、例えば、共晶接合法によって接合されていてもよい。

また、スペーサ４の材料は、シリコンに限らず、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等であってもよい。

また、スペーサ４は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視において実装基板２よりも小さい場合に限らず、例えば、平面視において実装基板２と同じ大きさであってもよいし、平面視において実装基板２よりも大きくてもよい。

また、スペーサ４は、実装基板２の厚さ方向Ｄ１において第２面４２から離れて第１面４１に近づくにつれて開口面積が漸次増加している構成に限らず、例えば、開口面積が段階的に増加していてもよい。また、スペーサ４は、例えば、実装基板２の厚さ方向Ｄ１の位置によらず開口面積が略一定であってもよい。

また、発光装置１、１ａ、１ｂは、発光素子３に逆並列に接続されたツェナダイオードを備えていてもよい。これにより、発光装置１、１ａ、１ｂは、静電気耐性を向上させることが可能となる。ツェナダイオードは、例えば、パッケージ７内で実装基板２に実装されているのが好ましい。

（まとめ）
以上説明した実施形態等から以下の態様が開示されている。

第１の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）は、実装基板（２）と、発光素子（３）と、スペーサ（４）と、カバー（５；５ａ；５ｂ）と、を備える。発光素子（３）は、実装基板（２）上に配置されており、紫外線を放射する。スペーサ（４）は、枠状であり、実装基板（２）上に配置され発光素子（３）を囲んでいる。カバー（５；５ａ；５ｂ）は、発光素子（３）を覆うようにスペーサ（４）上に配置されている。カバー（５；５ａ；５ｂ）は、スペーサ（４）側の第１面（５１）及びスペーサ（４）とは反対側の第２面（５２）を有する。発光装置（１；１ａ；１ｂ）は、実装基板（２）とスペーサ（４）とカバー（５）とで囲まれた空間（８）が形成されており、空間（８）の雰囲気が不活性ガス雰囲気である。カバー（５；５ａ；５ｂ）は、レンズ部（５０；５０ａ；５０ｂ）と、フランジ部（５３）と、を有する。レンズ部（５０；５０ａ；５０ｂ）は、実装基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）において発光素子（３）に重なり発光素子（３）から放射された紫外線を集光する。フランジ部（５３）は、厚さ方向（Ｄ１）からの平面視においてレンズ部（５０；５０ａ；５０ｂ）から外側に突出し、かつ厚さ方向（Ｄ１）において少なくとも一部がスペーサ（４）に重なっている。レンズ部（５０；５０ａ；５０ｂ）は、第１面（５１）の一部により構成される凹凸形状（５４；５４ａ；５４ｂ）を含む光入射面（５１０；５１０ａ；５１０ｂ）と、第２面（５２）の一部により構成される凸曲面状の光出射面（５２０）と、を有する。

第１の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）では、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

第２の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）は、第１の態様において、カバー（５；５ａ；５ｂ）は、硼珪酸ガラスである。スペーサ（４）は、シリコンである。カバー（５；５ａ；５ｂ）とスペーサ（４）とが直接接合されている。

第２の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）では、カバー（５；５ａ；５ｂ）が石英ガラスである場合と比べて、カバー（５；５ａ；５ｂ）とスペーサ（４）との線膨張係数差を小さくすることができ、信頼性の向上を図れる。

第３の態様に係る発光装置（１；１ａ）は、第１又は２の態様において、凹凸形状（５４；５４ａ）は、粗面である。

第３の態様に係る発光装置（１；１ａ）では、例えば、ブラスト加工等によって凹凸形状（５４；５４ａ）を形成することができる。

第４の態様に係る発光装置（１ｂ）では、第１又は２の態様において、凹凸形状（５４ｂ）は、２次元周期構造を有する。発光素子（３）から放射される紫外線の波長をλとするとき、２次元周期構造の周期は、λ／４以上λ以下である。

第４の態様に係る発光装置（１ｂ）では、発光素子（３）から放射されてレンズ部（５０ｂ）の光入射面（５１０ｂ）に入射する紫外線のフレネル反射を抑制でき、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。

第５の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）では、第１〜４の態様のいずれか一つにおいて、発光素子（３）は、ＵＶ−Ｃ又はＵＶ−Ｂの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップである。

第５の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）では、発光素子（３）としてＵＶ−Ｃ又はＵＶ−Ｂの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップを備えた構成において、紫外線の配光をレンズ部（５０；５０ａ；５０ｂ）により制御できかつ信頼性の向上を図ることが可能となる。第５の態様に係る発光装置（１；１ａ；１ｂ）は、例えば、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で、利用することができる。

１、１ａ、１ｂ 発光装置
２ 実装基板
３ 発光素子
４ スペーサ
５、５ａ、５ｂ カバー
５０、５０ａ、５０ｂ レンズ部
５１ 第１面
５１０、５１０ａ、５１０ｂ 光入射面
５２ 第２面
５２０ 光出射面
５３ フランジ部
５４ 凹凸形状

Claims (5)

1. 実装基板と、
   前記実装基板上に配置されており、紫外線を放射する発光素子と、
   前記実装基板上に配置され前記発光素子を囲んでいる枠状のスペーサと、
   前記発光素子を覆うように前記スペーサ上に配置されており、前記スペーサ側の第１面及び前記スペーサとは反対側の第２面を有するカバーと、を備え、
   前記実装基板と前記スペーサと前記カバーとで囲まれた空間が形成されており、
   前記空間の雰囲気が不活性ガス雰囲気であり、
   前記カバーは、
   前記実装基板の厚さ方向において前記発光素子に重なり前記発光素子から放射された紫外線を集光するレンズ部と、
   前記厚さ方向からの平面視において前記レンズ部から外側に突出し、かつ前記厚さ方向において少なくとも一部が前記スペーサに重なっている平板状のフランジ部と、を有し、
   前記レンズ部は、
   前記第１面の一部により構成される凹凸形状を含む光入射面と、
   前記第２面の一部により構成される凸曲面状の光出射面と、を有する、
   発光装置。
2. 前記カバーは、硼珪酸ガラスであり、
   前記スペーサは、シリコンであり、
   前記カバーと前記スペーサとが直接接合されている、
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記凹凸形状は、粗面である、
   請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記凹凸形状は、２次元周期構造を有し、
   前記発光素子から放射される紫外線の波長をλとするとき、前記２次元周期構造の周期は、λ／４以上λ以下である、
   請求項１又は２に記載の発光装置。
5. 前記発光素子は、ＵＶ−Ｃ又はＵＶ−Ｂの波長域の紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。

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