JP6483613B2 - 紫外線発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、紫外線発光装置に関し、特に、紫外線発光素子を封止する封止樹脂として非晶質フッ素樹脂を用いる紫外線発光装置に関する。
従来から、LED(発光ダイオード)や半導体レーザ等の窒化物半導体発光素子は、サファイア等の基板上にエピタキシャル成長により複数の窒化物半導体層からなる発光素子構造を形成したものが多数存在する。窒化物半導体層は、一般式Al1−x−yGaInN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)で表される。
発光素子構造は、n型窒化物半導体層とp型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構造(SQW:Single−Quantum−Well)或いは多重量子井戸構造(MQW:Multi−Quantum−Well)の窒化物半導体層よりなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有している。活性層がAlGaN系半導体層の場合、AlNモル分率(Al組成比とも言う)を調整することにより、バンドギャップエネルギを、GaNとAlNが取り得るバンドギャップエネルギ(約3.4eVと約6.2eV)を夫々下限及び上限とする範囲内で調整でき、発光波長が約200nmから約365nmまでの紫外線発光素子が得られる。具体的には、p型窒化物半導体層からn型窒化物半導体層に向けて順方向電流を流すことで、活性層において上記バンドギャップエネルギに応じた発光が生じる。
窒化物半導体紫外線発光素子は、一般的に、下記の特許文献1の図4,6及び7等、或いは、下記の特許文献2の図2,4及び6等に開示されているように、フッ素系樹脂或いはシリコーン樹脂等の紫外線透過性の樹脂によって封止されて実用に供される。当該封止樹脂は、内部の紫外線発光素子を外部雰囲気から保護して、水分の浸入や酸化等による発光素子の劣化を防いでいる。更に、当該封止樹脂は、集光レンズと紫外線発光素子との間の屈折率差、或いは、紫外線の照射対象空間と紫外線発光素子との間の屈折率差に起因する光の反射損失を緩和して、光の取り出し効率の向上を図るための屈折率差緩和材料として設けられる場合もある。また、当該封止樹脂の表面を球面等の集光性曲面に成形して、照射効率を高めることもできる。
特開2007−311707号公報 米国特許出願公開第2006/0138443号明細書 特開2006−348088号公報 特開2011−016074号公報
上述のように、紫外線発光素子の封止樹脂として、フッ素系樹脂及びシリコーン樹脂等の使用が提案されているが、シリコーン樹脂は、紫外線を多量に被爆すると劣化が進むことが分かっている。特に、紫外線発光素子の高出力化が進められており、出射光のエネルギ密度が上昇する傾向にあり、また、それに伴う消費電力の増加により発熱も増加して、当該発熱や高エネルギ密度の紫外線による封止樹脂の劣化が問題となる。
また、フッ素系樹脂は、耐熱性に優れ、紫外線耐性も高いことが知られているが、ポリテトラフルオロエチレン等の一般的なフッ素樹脂は、不透明である。当該フッ素系樹脂は、ポリマー鎖が直線的で剛直であり、容易に結晶化するため、結晶質部分と非晶質部分が混在し、その界面で光が散乱して不透明となる。
そこで、例えば、上記の特許文献3では、紫外線発光素子の封止樹脂として、非晶質のフッ素樹脂を使用することで、紫外線に対する透明性を高めることが提案されている。非晶質のフッ素樹脂としては、結晶性ポリマーのフッ素樹脂を共重合化してポリマーアロイとして非晶質化させたものや、パーフルオロジオキソールの共重合体(デュポン社製の商品名テフロンAF(登録商標))やパーフルオロブテニルビニルエーテルの環化重合体(旭硝子社製の商品名サイトップ(登録商標))が挙げられる。後者の環化重合体のフッ素樹脂は、主鎖に環状構造を持つため非晶質となり易く、透明性が高い。
例えば、上記の特許文献4に示されるように、非晶質フッ素樹脂は、大別して、金属に対して結合可能な官能基を有する結合性フッ素樹脂と金属に対して難結合性の官能基を有する非結合性フッ素樹脂の2種類がある。そこで、上記の特許文献4では、LEDチップを搭載する基台表面及びLEDチップを覆う部分に、結合性フッ素樹脂を用いて、基台等とフッ素樹脂間の結合性を高めることが提案されている。同様に、非晶質フッ素樹脂を提供するメーカも、結合性フッ素樹脂の使用を推奨しているところがある。
しかしながら、本願発明者等の鋭意研究により、結合性の非晶質フッ素樹脂を、窒化物半導体の紫外線発光素子のパッド電極を被覆する箇所に使用した場合に、紫外線発光素子のp電極及びn電極に夫々接続する金属電極配線間に順方向電圧を印加して紫外線発光動作を行うと、紫外線発光素子の電気的特性に劣化の生じることが確認された。具体的には、紫外線発光素子のp電極及びn電極間に抵抗性のリーク電流経路が形成されることが確認された。ここで、非晶質フッ素樹脂が、金属と結合可能な反応性の末端官能基を有する結合性の非晶質フッ素樹脂であると、高エネルギの紫外線が照射された当該結合性の非晶質フッ素樹脂において、光化学反応により反応性の末端官能基が分離してラジカル化し、パッド電極を構成する金属原子と配位結合を起こして、当該金属原子がパッド電極から分離すると考えられる。更に、発光動作中はパッド電極間に電界が印加される結果、当該金属原子がマイグレーションを起こして、抵抗性のリーク電流経路が形成され、紫外線発光素子のp電極及びn電極間が短絡するものと考えられる。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、紫外線発光動作に伴う封止樹脂に起因する電気的特性の劣化を防止し、高品質、高信頼度の紫外線発光装置を提供することにある。
本願発明者は、鋭意研究により、重合体または共重合体で構成され、その末端官能基が反応性官能基である結合性の非晶質フッ素樹脂を使用する場合であっても、紫外線発光素子の発光波長範囲を、当該結合性の非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲より高波長側となるように調整することで、反応性の末端官能基が分離してラジカル化するのが抑制され、紫外線発光動作に伴う封止樹脂に起因する電気的特性の劣化を防止できることを見出し、以下に示す本発明に至った。
更に、本願発明者は、当該反応性官能基がCOOH基或いはCOOR基(Rはアルキル基)である場合、当該結合性の非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端が、夫々、260〜280nm近傍或いは255〜275nm近傍に夫々存在することを見出し、紫外線発光素子の発光スペクトル強度(発光スペクトルの光強度)がピーク値の1%以上となる発光波長範囲の短波長端の波長を、当該反応性官能基がCOOH基の場合には265nm以上に、当該反応性官能基がCOOR基の場合には260nm以上に制限することで、或いは、発光中心波長を290nm以上、更に好ましくは、300nm以上に制限することで、上記電気的特性の劣化を防止できることを見出した。
上記目的を達成するため、本発明では、窒化物半導体からなる紫外線発光素子と前記紫外線発光素子を被覆する紫外線透過性の封止樹脂を備えてなる紫外線発光装置であって、前記封止樹脂の内の少なくとも前記紫外線発光素子のパッド電極と接触する特定部分が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂であり、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈する反応性官能基であるCOOH基またはCOOR基を備え、但し、前記COOR中のRはアルキル基であり、前記紫外線発光素子の発光スペクトル強度がピーク値の1%以上となる発光波長範囲の短波長端の波長が、前記末端官能基が前記COOH基の場合、265nm以上であり、前記末端官能基が前記COOR基の場合、260nm以上であることを第1の特徴とする紫外線発光装置が提供される。
更に好ましくは、上記第1の特徴の紫外線発光装置において、前記紫外線発光素子の発光中心波長が290nm以上365nm以下である。
上記目的を達成するため、本発明では、窒化物半導体からなる紫外線発光素子と前記紫外線発光素子を被覆する紫外線透過性の封止樹脂を備えてなる紫外線発光装置であって、前記封止樹脂の内の少なくとも前記紫外線発光素子のパッド電極と接触する特定部分が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂であり、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈する反応性官能基であるCOOH基またはCOOR基を備え、但し、前記COOR中のRはアルキル基であり、前記紫外線発光素子の発光中心波長が290nm以上365nm以下であることを第2の特徴とする紫外線発光装置が提供される。
更に好ましくは、上記第または第の特徴の紫外線発光装置において、前記紫外線発光素子の発光中心波長が300nm以上365nm以下である。
上記目的を達成するため、本発明では、窒化物半導体からなる紫外線発光素子と前記紫外線発光素子を被覆する紫外線透過性の封止樹脂を備えてなる紫外線発光装置であって、
前記封止樹脂の内の少なくとも前記紫外線発光素子のパッド電極と接触する特定部分が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂であり、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈する反応性官能基であって、前記紫外線発光素子の発光スペクトル強度がピーク値の1%以上となる発光波長範囲の短波長端が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端より長波長側にあることを第3の特徴とする紫外線発光装置が提供される。
更に好ましくは、上記第1乃至第3の特徴の紫外線発光装置において、前記重合体または前記共重合体を構成する構造単位が、含フッ素脂肪族環構造を有する。
更に、上記第1乃至第3の特徴の紫外線発光装置は、金属電極配線が基材の表面の一部に形成された基台を備え、前記紫外線発光素子が前記基台上に載置され、前記紫外線発光素子の前記パッド電極が前記金属電極配線と電気的に接続されていることを第4の特徴とする。
更に好ましくは、上記第4の特徴の紫外線発光装置において、前記パッド電極と前記金属電極配線が互いに対向し、バンプ材料を介して電気的且つ物理的に接続しており、前記紫外線発光素子の前記パッド電極が形成されている側と前記基台の上面との間の空隙に、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂が充填されている。
更に好ましくは、上記第4の特徴の紫外線発光装置において、前記封止樹脂の内の前記金属電極配線と接触する部分が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂である。
更に、上記第1乃至第4の特徴の紫外線発光装置は、前記封止樹脂の内の前記特定部分以外の部分が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂、または、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂とは異なる末端官能基を備えた第2タイプの非晶質フッ素樹脂であり、前記第2タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈しない非反応性官能基であることを第5の特徴とする。
更に、上記第5の特徴の紫外線発光装置において、前記非反応性官能基がパーフルオロアルキル基であることが好ましく、特に、前記非反応性官能基がCFであることが好ましい。
上記第1乃至第5の特徴の紫外線発光装置によれば、封止樹脂に使用される第1タイプの非晶質フッ素樹脂の末端官能基が反応性官能基であっても、紫外線発光素子の発光波長範囲の略全域が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲外となるので、当該比較的長波長の紫外線を照射されても光化学反応によって当該反応性官能基とパッド電極を構成する金属原子との間で配位結合が発生し難く、パッド電極間の短絡が防止される。その結果、紫外線発光動作に伴う封止樹脂に起因する電気的特性の劣化が防止され、高品質、高信頼度の紫外線発光装置が実現できる。
特に、第1または第2の特徴の紫外線発光装置のように、末端官能基がCOOH基或いはCOOR基である場合は、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端が、260〜280nm近傍或いは255〜275nm近傍となるため、紫外線発光素子の発光中心波長を290nm以上、より好ましくは、300nm以上に設定することで、上記パッド電極間の短絡が防止される。
更に、当該反応性官能基は金属に対して結合性を呈するため、第1タイプの非晶質フッ素樹脂は、紫外線発光素子のパッド電極や、紫外線発光素子を載置するサブマウント等の基台の金属表面との結合性が、末端官能基が非反応性官能基である第2タイプの非晶質フッ素樹脂より高いため、封止樹脂を安定的に紫外線発光素子の周囲に固定することができる。
本発明に係る紫外線発光装置の一構成例の概略を模式的に示す断面図 図1に示すサブマウントの平面視形状と断面形状を示す平面図と断面図 図1に示す紫外線発光素子の要部の断面構造及びチップ全体の平面視形状を模式的に示す断面図と平面図 本発明に係る紫外線発光装置の作製方法の概略の工程を模式的に示す工程断面図 末端官能基がCOOH基の第1タイプの非晶質フッ素樹脂(タイプA樹脂)の紫外線透過率の波長依存性の一例を示す特性図 末端官能基がCOOR基の第1タイプの非晶質フッ素樹脂(タイプB樹脂)の紫外線透過率の波長依存性の一例を示す特性図 末端官能基がCFの第2タイプの非晶質フッ素樹脂(タイプC樹脂)の紫外線透過率の波長依存性の一例を示す特性図 本発明に係る紫外線発光装置の発光出力不良の抑制効果を検証する実験で使用する実験サンプルの内容を纏めた一覧表 検証実験で使用したサンプル#8,#10,#14に搭載した各紫外線発光素子の樹脂封止前の発光波長分布を示す発光スペクトル図 第1の検証実験で使用したサンプル#1〜#4,#11,#15の発光出力の経時変化を示す図 第1の検証実験で使用したサンプル#1の経過時間別のIV特性図 第1の検証実験で使用したサンプル#2の経過時間別のIV特性図 第1の検証実験で使用したサンプル#3の経過時間別のIV特性図 第1の検証実験で使用したサンプル#4の経過時間別のIV特性図 第1の検証実験で使用したサンプル#11の経過時間別のIV特性図 本発明に係る紫外線発光装置の発光出力不良の抑制効果を検証する第2の検証実験で使用した発光出力不良を起こした実験サンプル#5のp電極周辺部の観測結果を示す2値化処理を施した光学顕微鏡写真 タイプA樹脂を使用したサンプル#5〜#8の経過時間別のIV特性図 タイプB樹脂を使用したサンプル#9〜#10の経過時間別のIV特性図 タイプC樹脂を使用したサンプル#12〜#14経過時間別のIV特性図
本発明に係る紫外線発光装置(以下、適宜「本発明装置」と称する)の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。尚、以下の説明で使用する図面では、説明の理解の容易のために、要部を強調して発明内容を模式的に示しているため、各部の寸法比は必ずしも実際の装置と同じ寸法比とはなっていない。以下、本発明装置に使用される紫外線発光素子が窒化物半導体からなる紫外線発光ダイオードである場合を想定して説明する。
図1は、サブマウント1に紫外線発光素子2を載置してなる本発明装置の一構成例の概略を模式的に示す断面図である。図2は、サブマウント1(基台に相当)の平面視形状を示す平面図(A)と断面形状を示す断面図(B)である。サブマウント1は、絶縁材料からなる基材10の表面の一部に、アノード側の第1金属電極配線11とカソード側の第2金属電極配線12が夫々形成されてなり、基材10の側壁部13の厚みD1が、側壁部13より内側の中央部分の厚みD2より大きく、側壁部13に囲まれた空間内に、紫外線発光素子2を封止する封止樹脂3を収容可能に構成されている。更に、側壁部13の上面に、紫外線発光素子2から出射される紫外線を透過する半球状の石英ガラスからなる集光レンズ4が固定されている。封止樹脂3は、レンズ4によって覆われることで、側壁部13に囲まれた空間内に固定される。また、第1及び第2金属電極配線11,12は、上記中央部分の基材10に設けられた貫通電極(図示せず)を介して、基材10の裏面側に設けられたリード端子14,15と接続している。サブマウント1を別のプリント基板等の上に載置する場合に、当該プリント基板上の金属配線とリード端子14,15との間で電気的な接続が形成される。尚、レンズ4の紫外線透過特性は使用する紫外線発光素子2の発光波長に適合していれば良い。また、レンズ4は、石英ガラス製以外に、例えば、封止樹脂3の表面を例えば球面等の集光性曲面に成形して構成しても良い。更に、レンズ4は、集光性レンズ以外に、使用目的に応じて光を拡散させるレンズであっても良く、また、必ずしも設ける必要はない。
第1及び第2金属電極配線11,12は、図2に示すように、側壁部13に囲まれた基材10の中央部分の表面に露出するように形成され、互いに離間して配置され、電気的に分離している。第2金属電極配線12は、中央部分の中心付近に第1金属電極配線11側に突出した凸部12aを有し、当該凸部12aと第1金属電極配線11間の距離が狭くなっている。紫外線発光素子2は、当該配線間距離の狭くなっている間隙を挟んで、パッド電極16,17が形成された上面を下向きにして、パッド電極16,17と第1及び第2金属電極配線11,12が互いに対向し、金属のバンプ材料5を介して電気的且つ物理的に接続するように、第1及び第2金属電極配線11,12上に載置され固定されている。本実施形態では、紫外線発光素子2は、サブマウント1に所謂フリップチップ実装されている。また、封止樹脂3は、バンプ材料5の周囲のサブマウント1と紫外線発光素子2に挟まれた間隙18にも充填されている。
本実施形態では、サブマウント1の基材10はアルミナ(Al)等のセラミックスで形成され、第1及び第2金属電極配線11,12を構成する金属は金(Au)である。
図3に示すように、紫外線発光素子2は、サファイア(0001)基板20上にAlN層21とAlGaN層22を成長させた基板をテンプレートとして用い、当該テンプレート上に、n型AlGaNからなるn型クラッド層23、単層または多層の量子井戸構造のAlGaNからなる活性層24、Alモル分率が活性層24より大きいp型AlGaNの電子ブロック層25、p型AlGaNのp型クラッド層26、p型GaNのp型コンタクト層27を順番に積層した積層構造を有している。n型クラッド層23より上部の活性層24、電子ブロック層25、p型クラッド層26、p型コンタクト層27からなる積層構造の一部が、n型クラッド層23の一部表面が露出するまで反応性イオンエッチング等により除去され、n型クラッド層23上の第1領域(A1)に活性層24からp型コンタクト層27までの積層構造が形成されている。n型クラッド層23は、第1領域(A1)以外の第2領域(A2)において表面が露出している。
p型コンタクト層27の表面に、例えば、ITO/Ni/Auのp電極28が、第2領域(A2)内のn型クラッド層23の露出面に、例えば、Ti/Al/Ti/Auのn電極29が形成されている。本実施形態では、p電極28の最上層のAuが、アノード側のパッド電極16となっており、n電極29の最上層のAuが、カソード側のパッド電極17となっている。尚、p電極28とn電極29の間の露出面は、SiO等の保護絶縁膜30で覆われている。
また、本実施形態では、パッド電極16,17と第1及び第2金属電極配線11,12間を接続するバンプ材料5は、パッド電極16,17及び第1及び第2金属電極配線11,12と同じ金(Au)である。
本実施形態では、紫外線発光素子2として、発光中心波長が290nm以上、好ましくは300nm以上の紫外線を出力するものを想定する。発光中心波長は、活性層24のAlNモル分率で調整されるが、その場合の発光中心波長の上限は、活性層24がGaN(AlNモル分率が0%)の場合において約365nmとなる。尚、活性層24を構成するAlGaNにInが添加されることで、GaNと同じバンドギャップエネルギ(約3.4eV)となることでも、同様の約365nmの発光中心波長が得られる。尚、活性層24を構成するAlGaNに対して、Alに代えて或いはAlに加えてInを添加してInGaNまたはInAlGaNとすることで、365nm以上の発光中心波長を得ることができる。
本実施形態では、封止樹脂3として、非晶質フッ素樹脂を使用する。特に、第1及び第2金属電極配線11,12、パッド電極16,17、及び、バンプ材料5等の金属が露出した箇所(以下、「金属露出箇所」)を被覆する封止樹脂3の一部(特定部分に相当)には、下記の第1タイプの非晶質フッ素樹脂を使用する。第1タイプの非晶質フッ素樹脂は、上記金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基を備えた重合体または共重合体で構成される非晶質フッ素樹脂である。当該第1タイプの非晶質フッ素樹脂は、より具体的には、重合体または共重合体を構成する構造単位が含フッ素脂肪族環構造を有し、上記反応性の末端官能基がカルボキシル基(COOH)またはエステル基(COOR)である。但し、Rはアルキル基を表す。
また、含フッ素脂肪族環構造を有する構造単位としては、環状含フッ素単量体に基づく単位(以下、「単位A」)、または、ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位(以下、「単位B」)が好ましい。
単位Aの単量体は、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子間に重合性二重結合を有する単量体、または、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子と含フッ素脂肪族環外の炭素原子との間に重合性二重結合を有する単量体である。単位Aの単量体としては、下記の化1に示す化合物(1)または下記の化2に示す化合物(2)が好ましい。
Figure 0006483613
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化1中のX11、X12、X13、X14、及び、化2中のY11、Y12は、夫々独立に、フッ素原子、パーフルオロアルキル基、または、パーフルオロアルコキシ基である。X11、X12、X13、X14、Y11及びY12におけるパーフルオロアルキル基としては、炭素数が1〜7であることが好ましく、炭素数1〜4であることがより好ましい。
当該パーフルオロアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状が好ましく、直鎖状がより好ましい。具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基等が挙げられ、特にトリフルオロメチル基が好ましい。X11、X12、X13、X14、Y11及びY12におけるパーフルオロアルコキシ基としては、前記パーフルオロアルキル基に酸素原子(−O−)が結合したものが挙げられる。
11としては、フッ素原子が好ましい。X12としては、フッ素原子、トリフルオロメチル基、または、炭素数1〜4のパーフルオロアルコキシ基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメトキシ基がより好ましい。X13及びX14としては、夫々独立に、フッ素原子または炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
11及びY12としては、夫々独立に、フッ素原子、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基または炭素数1〜4のパーフルオロアルコキシ基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
化合物(1)においては、X13及びX14が相互に結合して、X13及びX14が結合した炭素原子とともに、含フッ素脂肪族環を形成していても良い。該含フッ素脂肪族環としては、4〜6員環が好ましい。該含フッ素脂肪族環は、飽和脂肪族環であることが好ましい。該含フッ素脂肪族環は、その環骨格中に、エーテル性酸素原子(−O−)を有していても良い。この場合、含フッ素脂肪族環中のエーテル性酸素原子の数は、1または2が好ましい。化合物(1)の好ましい具体例としては、下記の化3〜化7に示す化合物(1−1)〜(1−5)が挙げられる。
Figure 0006483613
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化合物(2)においては、Y11及びY12が相互に結合して、Y11及びY12が結合した炭素原子とともに、含フッ素脂肪族環を形成していても良い。該含フッ素脂肪族環としては、4〜6員環が好ましい。該含フッ素脂肪族環は、飽和脂肪族環であることが好ましい。該含フッ素脂肪族環は、その環骨格中に、エーテル性酸素原子(−O−)を有していても良い。この場合、含フッ素脂肪族環中のエーテル性酸素原子の数は、1または2が好ましい。化合物(2)の好ましい具体例としては、下記の化8〜化9に示す化合物(2−1)〜(2−2)が挙げられる。
Figure 0006483613
Figure 0006483613
第1タイプの非晶質フッ素樹脂は、上記単位Aの単量体の単独重合体であっても良く、上記単位Aの単量体と、それ以外の他の単量体との共重合体であっても良い。但し、当該共重合体中、単位Aの単量体の割合は、当該共重合体を構成する全繰り返し単位の合計に対し、20モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、100モル%であっても良い。当該他の単量体としては、単位Aの単量体と共重合可能なものであれば良く、特に限定されない。具体的には、後述するジエン系含フッ素単量体、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)等が挙げられる。
環化重合により上記単位Bを形成するジエン系含フッ素単量体とは、2個の重合性二重結合及びフッ素原子を有する単量体である。当該重合性二重結合としては、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。ジエン系含フッ素単量体としては、下記の化合物(3)が好ましい。
CF=CF−Q−CF=CF ・・・(3)
式中、Qは、エーテル性酸素原子を有していても良く、フッ素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていても良い炭素数1〜3のパーフルオロアルキレン基である。当該フッ素以外のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。Qがエーテル性酸素原子を有するパーフルオロアルキレン基である場合、該パーフルオロアルキレン基におけるエーテル性酸素原子は、該基の一方の末端に存在していても良く、該基の両末端に存在していても良く、該基の炭素原子間に存在していても良い。環化重合性の点から、該基の一方の末端に存在していることが好ましい。化合物(3)の環化重合により形成される単位Bとしては、下記の化10〜化13に示す単位(3−1)〜単位(3−4)の繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006483613
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Figure 0006483613
Figure 0006483613
また、化合物(3)の具体例としては、下記化合物等が挙げられる。
CF=CFOCFCF=CF
CF=CFOCF(CF)CF=CF
CF=CFOCFCFCF=CF
CF=CFOCFCF(CF)CF=CF
CF=CFOCF(CF)CFCF=CF
CF=CFOCFClCFCF=CF
CF=CFOCClCFCF=CF
CF=CFOCFOCF=CF
CF=CFOC(CFOCF=CF
CF=CFOCFCF(OCF)CF=CF
CF=CFCFCF=CF
CF=CFCFCFCF=CF
CF=CFCFOCFCF=CF
第1タイプの非晶質フッ素樹脂は、上記単位Bのみからなる重合体であっても良く、上記単位Bとそれ以外の他の単量体とを有する共重合体であっても良い。但し、当該共重合体中、単位Bの割合は、当該共重合体を構成する全繰り返し単位の合計に対し、50モル%以上が好ましく、80モル%以上がより好ましく、100モル%が最も好ましい。当該他の単量体としては、上記ジエン系含フッ素単量体と共重合可能なものであれば良く、特に限定されない。具体的には、上述した化合物(1)、化合物(2)等の環状含フッ素単量体、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)等が挙げられる。
第1タイプの非晶質フッ素樹脂の平均分子量は、3000〜100万が好ましく、1万〜30万がより好ましく、10万〜25万が更に好ましい。尚、上記単量体の環化重合方法、単独重合方法及び共重合方法としては、例えば特開平04−189880号公報等に開示された公知の方法を適用できる。
尚、重合処理後の非晶質フッ素樹脂の末端官能基には、COOH基及びCOOR基以外の不特定且つ複数種の官能基が形成されている可能性があるため、例えば特開平04−189880号公報等に開示された公知の方法を用いて、当該重合処理後の非晶質フッ素樹脂を例えば250℃の空気中で8時間熱処理を行い、水中またはメタノール中に浸漬して、重合処理後の非晶質フッ素樹脂の末端官能基をCOOH基またはCOOR基に置換することで、本発明装置で使用する第1タイプの非晶質フッ素樹脂が得られる。
第1タイプの非晶質フッ素樹脂の市販品の一例として、サイトップ(旭硝子社製)等が挙げられる。尚、末端官能基がCOOH基であるサイトップは、下記の化14に示す上記単位Bの重合体である。
Figure 0006483613
次に、本発明装置の作製方法の概略を、図4を参照しながら、簡単に説明する。先ず、図4(A)に示すように、ダイシングされた紫外線発光素子2のベアチップをサブマウント1の第1及び第2金属電極配線11,12上に、バンプ材料5を使用して、周知のフリップチップ実装により固定する(工程1)。具体的には、パッド電極16と第1金属電極配線11が物理的且つ電気的にバンプ材料5を介して接続し、パッド電極17と第2金属電極配線12が物理的且つ電気的にバンプ材料5を介して接続する。これにより、紫外線発光素子2のp電極28と第1金属電極配線11が、紫外線発光素子2のn電極29と第2金属電極配線12が、夫々電気的に接続される。
次に、図4(B)に示すように、第1タイプの非晶質フッ素樹脂を、含フッ素溶媒、好ましくは、非プロトン性含フッ素溶媒に溶解した塗工液6を、サブマウント1の側壁部13に囲まれた空間内に、剥離性の良いテフロンニードル等を用いて注入した後、図4(C)に示すように、塗工液6を徐々に加熱しながら溶媒を揮発させて、サブマウント1の側壁部13の内壁面、第1及び第2金属電極配線11,12の上面、第1及び第2金属電極配線11,12の間の基材10の露出面、紫外線発光素子2の上面及び側面、紫外線発光素子2の下面側のサブマウント1の上面との間の間隙18内に、夫々、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の樹脂膜3aが形成される(工程2)。尚、工程2における溶媒の揮発に当たっては、樹脂膜3a内に気泡が残らないように、溶媒の沸点以下の低温域(例えば、室温付近)から溶媒の沸点以上の高温域(例えば、200℃付近)まで徐々に加熱して、溶媒を揮発させることが重要である。
次に、図4(D)に示すように、サブマウント1の側壁部13に囲まれた空間内の工程2で形成された樹脂膜3aの内側及び上方の空間内に、固体状の第1タイプの非晶質フッ素樹脂を入れて、例えば、250℃〜300℃の高温で溶融させ、その後徐々に冷却して樹脂膜3bを成型する(工程3)。
最後に、レンズ4を側壁部13の上面に固定して(工程4)、図1に示す本発明装置が作製される。図4に例示する作製方法では、封止樹脂3は、樹脂膜3aと樹脂膜3bで構成される。レンズ4は、例えば、上記特許文献1に開示されているように、接着剤により側壁部13の上面に固定されるか、或いは、レンズ4と側壁部13に設けられた嵌合構造により側壁部13の上面に固定される。尚、レンズ4の固定方法は、上記の例示した方法に限定されるものではない。
工程2で使用される含フッ素溶媒の分子量は、大きすぎると塗工液6の粘度を上昇させるだけでなく、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の溶解性も低下するため、1000以下が好ましい。また、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の溶解性を高めるために溶媒のフッ素含有量は60〜80重量%が好ましい。
非プロトン性含フッ素溶媒としては、ポリフルオロ芳香族化合物、ポリフルオロトリアルキルアミン、ポリフルオロアルカン、ポリフルオロ環状エーテル、ハイドロフルオロエーテル(HFE)等が挙げられる。これらの非プロトン性含フッ素溶媒は1種を単独で使用しても良く、2種以上を混合して使用しても良い。
ポリフルオロ芳香族化合物としては、パーフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等が挙げられる。ポリフルオロトリアルキルアミンとしては、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリプロピルアミン等が挙げられる。ポリフルオロ環状エーテルとしては、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)が挙げられる。
ポリフルオロアルカンとしては、パーフルオロヘキサン、パーフルオロオクタン、パーフルオロデカン、パーフルオロドデカン、パーフルオロ(2,7−ジメチルオクタン)、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン、1,1,1−トリクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,1,3−テトラクロロ−2,2,3,3−テトラフルオロプロパン、1,1,3,4−テトラクロロ−1,2,2,3,4,4−ヘキサフルオロブタン、パーフルオロ(1,2−ジメチルヘキサン)、パーフルオロ(1,3−ジメチルヘキサン)、パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロ(1,3,5−トリメチルシクロヘキサン)、2H,3H−パーフルオロペンタン、1H−パーフルオロヘキサン、1H−パーフルオロオクタン、1H−パーフルオロデカン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロデカン、3H,4H−パーフルオロ−2−メチルペンタン、2H,3H−パーフルオロ−2−メチルペンタン、1H−1,1−ジクロロパーフルオロプロパン、1H−1,3−ジクロロパーフルオロプロパン等が挙げられる。
ハイドロフルオロエーテル(HFE)としては、一般式R−O−R(Rはエーテル結合を有しても良い炭素数5〜12の直鎖状または分岐状のポリフルオロアルキル基であり、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基である。)で表されるHFEが好ましい。Rの炭素数が4以下であると含フッ素重合体を溶解し難く、Rの炭素数が13以上の場合は工業的に入手困難であるため、Rの炭素数は5〜12の範囲から選定される。Rの炭素数は、6〜10が好ましく、6〜7及び9〜10がより好ましい。ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換された基であり、アルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基、及びアルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換されかつアルキル基の水素原子の1個以上がフッ素原子以外のハロゲン原子に置換された基を含む。フッ素原子以外のハロゲン原子としては塩素原子が好ましい。
ポリフルオロアルキル基としては、対応するアルキル基の水素原子の数にして60%以上がフッ素原子に置換された基が好ましく、より好ましくは80%以上である。さらに好ましいポリフルオロアルキル基はパーフルオロアルキル基である。Rがエーテル結合を有する場合、エーテル結合の数が多すぎると溶解性を阻害するため、R中のエーテル結合は1〜3個が好ましく、1〜2個がより好ましい。Rの炭素数が6以上であると含フッ素環構造含有重合体の溶解性を著しく阻害する。Rの好ましい例はメチル基またはエチル基である。
HFEとしては、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CF10OCH、H(CFOCH、(CFCF(OCH)CFCFCF、F(CFOCF(CF)CFOCH、F(CFOCF(CF)CFOCF(CF)CFOCH、F(CFOCHCHCH、(CFCFCFCFOCH、F(CFO(CFOCHCHが挙げられる。HFEとしては、特に(CFCF(OCH)CFCFCFが好適である。また、上記以外の含フッ素溶媒としては、フッ素含有低分子量ポリエーテル等が挙げられる。
尚、上記説明では、工程2における塗工液6の注入と溶媒の揮発は夫々1回ずつの場合を例示したが、塗工液6の注入と溶媒の揮発を複数回繰り返して、樹脂膜3aを形成するようにしても良い。
図4に例示する作製方法では、樹脂膜3bを工程3の溶融成型により形成したが、工程2と同様の塗工液6を用いて溶媒を揮発させる方法を繰り返して行い、樹脂膜3bを形成するようにしても良い。
また、樹脂膜3bに使用する非晶質フッ素樹脂は、樹脂膜3aに使用する第1タイプの非晶質フッ素樹脂であっても良く、或いは、第1及び第2金属電極配線11,12、パッド電極16,17、及び、バンプ材料5を構成する金属に対して結合性を呈しない非反応性の末端官能基を備えた重合体または共重合体で構成される第2タイプの非晶質フッ素樹脂であっても良い。尚、第2タイプの非晶質フッ素樹脂における重合体または共重合体を構成する構造単位としては、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の構造単位と同じものを使用できる。また、第2タイプの非晶質フッ素樹脂の非反応性の末端官能基は、CF等のパーフルオロアルキル基である。更に、樹脂膜3bに使用する第1タイプの非晶質フッ素樹脂の反応性の末端官能基としては、COOH基、COOR基以外にも、NH基、Si(OR)基、COF基、SiCl基、N=C=O基、OH基、CF=CF基、OR基、CFH基等が挙げられる。尚、Rはアルキル基を表す。
本発明装置は、上記金属露出箇所を被覆する封止樹脂3の一部(図4に示す例では、樹脂膜3a)として、当該金属に対して結合性を呈する反応性官能基を末端官能基として備えた重合体または共重合体で構成される第1タイプの非晶質フッ素樹脂を使用し、紫外線発光素子としてAlGaN系半導体層で構成された発光波長範囲の短波長端の波長が、当該第1タイプの非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端より長波長側にある点に特徴がある。尚、以下に例示する実施例では、第1タイプの非晶質フッ素樹脂は、吸収波長範囲の長波長端が260〜280nm近傍にあるCOOH基を末端官能基として備えたものと、吸収波長範囲の長波長端が255〜275nm近傍にあるCOOR基を末端官能基として備えたものを想定する。尚、本実施形態では、紫外線発光素子の発光波長範囲は、発光スペクトル強度がピーク値(最大値)の1%以上となる発光波長範囲として定義する。尚、紫外線発光素子の発光スペクトル強度は、分光放射照度(単位:W/m)として測定されるものを使用する。
次に、上記金属露出箇所を被覆する樹脂膜3aに、第1タイプの非晶質フッ素樹脂を用いた実施例における、紫外線発光素子の発光波長範囲の短波長端及び発光中心波長と、非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端との間の関係、及び、紫外線発光素子の発光波長範囲の短波長端を非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端より長波長側に調整することの効果を検証した実験結果について説明する。
先ず、本発明装置に使用する末端官能基が反応性末端基のCOOH基とCOOR基の2種類の第1タイプの非晶質フッ素樹脂と、比較例として、末端官能基が非反応性末端基のCFの第2タイプの非晶質フッ素樹脂の夫々について、吸収波長範囲の長波長端を導出するために、当該各非晶質フッ素樹脂の紫外線透過率を測定した結果を、図5〜図7に示す。図5に、末端官能基がCOOH基の第1タイプの非晶質フッ素樹脂(以下、「タイプA樹脂」と称す)の2つのサンプル#A1,#A2の紫外線透過率の波長依存性を、図6に、末端官能基がCOOR基の第1タイプの非晶質フッ素樹脂(以下、「タイプB樹脂」と称す)の2つのサンプル#B1,#B2の紫外線透過率の波長依存性を、図7に、末端官能基がCFの第2タイプの非晶質フッ素樹脂(以下、「タイプC樹脂」と称す)の2つのサンプル#C1,#C2の紫外線透過率の波長依存性を、夫々示す。
紫外線透過率の透過率は、測定対象の非晶質フッ素樹脂を両面研磨したサファイア基板上に形成し、光源として重水素ランプ(λ=200nm〜360nm)とハロゲンランプ(λ=360nm〜400nm)を用い、分光器により特定波長の光を取り出して、測定対象のサファイア基板上の非晶質フッ素樹脂に入射させて、透過光を検出器で受光して信号処理して受光強度をディジタル値で出力し、受光強度のスペクトルデータを取得し、同様に、測定対象の非晶質フッ素樹脂を形成する前のサファイア基板に、同様に、分光器を通過した光を入射させて、サファイア基板を透過した光を検出器で受光して信号処理して受光強度をディジタル値で出力し、受光強度のスペクトルデータを取得し、前者の非晶質フッ素樹脂のスペクトルデータを後者のサファイア基板のスペクトルデータで除して、上記3種類の非晶質フッ素樹脂の紫外線透過率のスペクトルデータを導出した。図5〜図7に示す各スペクトルデータは、0.2nm刻みの測定波長の各透過率に対して±1nmの幅の移動平均を計算してスムージング処理を施した後の透過率をプロットしたものである。
図5〜図7に示すように、導出された透過率は200nm〜400nmの波長範囲の大部分で100%を超過しているが、リファレンスとして使用したサファイア基板の表面と、サファイア基板上に形成した測定対象の非晶質フッ素樹脂の表面の性状(平滑さ、粗さ等)の差によるものと考えられる。また、波長204nm近傍より短波長側で透過率が急峻に上昇しているのは、当該波長域で大気中の酸素による吸収の影響が顕著となるため、サファイア基板及び測定対象の非晶質フッ素樹脂の各測定データの誤差が大きくなっていることに起因するものと考えられる。従って、図5〜図7の各スペクトルデータは波長210nm以上を利用するものとする。また、上述のように、上記要領で導出された透過率が200nm〜400nmの波長範囲の大部分で100%を超過するので、当該透過率が100%未満の波長範囲を、各非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲として規定することはできない。また、図5〜図7の各実測データは、測定誤差を含むため、測定波長が210nm付近から長波長側に移動するにつれて、当該透過率が単調に増加するスペクトルデータとはなっていない。従って、当該データから直接、吸収波長範囲の長波長端を特定することは困難である。尚、図5及び図6の各スペクトルデータを目視観察すると、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端は、260〜280nm近傍に、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端は、255〜275nm近傍に、夫々存在していると推定される。また、タイプC樹脂の吸収波長範囲については、図7のスペクトルデータから特定することは困難であるが、220nm近傍より長波長側には存在しないものと推定される。また、当該推定は、後述する紫外線発光素子の発光動作に伴う封止樹脂に起因する電気的特性の劣化の検証実験より、裏付けられる。
次に、紫外線発光動作に伴う封止樹脂の末端官能基に起因する電気的特性の劣化を検証した実験結果について、説明する。当該検証実験用のサンプルとして、以下の15種類のサンプル#1〜#15を準備した。各サンプル#1〜#15に使用したサブマウント1は、図2に示す側壁部13の外形寸法L(4隅の切り欠き部を含む)が5mm角で、側壁部13の内側の円形空間の直径φが4mmで、側壁部13の厚みD1が1mmで中央部分の基材の厚みD2が0.2mmのものを使用した。また、紫外線発光素子2のダイサイズは、0.8mm角である。また、各サンプル#1〜#15は、夫々、15mm角のプリント基板上に半田付けして、プリント基板上の電極端子から、サブマウント1に載置された紫外線発光素子2のp電極及びn電極間に発光動作に必要な順方向電圧を印加するようにした。尚、バンプは、p電極28側のパッド電極16に9個、n電極29側のパッド電極17に4個、夫々形成した。
サンプル#1〜#8は、何れも封止樹脂3(樹脂膜3a)として、末端官能基が反応性末端基のCOOH基であるタイプA樹脂を使用している。サンプル#9及び#10は、何れも封止樹脂3(樹脂膜3a)として、末端官能基が反応性末端基のCOOR基であるタイプB樹脂を使用している。サンプル#11〜#14は、何れも封止樹脂3(樹脂膜3a)として、末端官能基が非反応性末端基のCFのタイプC樹脂を使用している。サンプル#15は、封止樹脂3(樹脂膜3a)を設けていない。尚、サンプル#1〜#14は、樹脂膜3aのみを形成し、樹脂膜3bは形成しておらず、レンズ4も取り付けていない。サンプル#1〜#14に使用したタイプA樹脂、タイプB樹脂、及び、タイプC樹脂は、何れも、旭硝子社製のサイトップである。
サンプル#1〜#15に搭載した紫外線発光素子2の発光中心波長は、約260nmから約307nmの範囲に分布している。本実施形態では、各サンプルの発光中心波長は、発光スペクトル強度がピーク値の2分の1(−3dB)以上となる波長範囲の中心値(当該波長範囲の上限値と下限値の平均値)であり、概ねピーク発光波長に等しく、図8の一覧表に示す通りである。尚、各サンプルの発光波長分布の半値全幅は約12nm〜19nmである。一例として、サンプル#8,#10,#14に搭載した紫外線発光素子2の樹脂封止前に測定した発光波長分布を夫々図9に示す。図9に示す発光波長分布の縦軸は、分光放射照度(単位:μW/cm/nm)である。
サンプル#8の発光波長分布では、発光中心波長は約306.7nmで、半値全幅は約19.0nmで、発光スペクトル強度がピーク値の100分の1(−20dB)以上となる発光波長範囲は、約265.7nm〜342.5nmである。サンプル#10の発光波長分布では、発光中心波長は約304.8nmで、半値全幅は約17.3nmで、発光スペクトル強度がピーク値の100分の1(−20dB)以上となる発光波長範囲は、約265.4nm〜337.7nmである。サンプル#14の発光波長分布では、発光中心波長は約304.0nmで、半値全幅は約17.8nmで、発光スペクトル強度がピーク値の100分の1(−20dB)以上となる発光波長範囲は、約264.1nm〜312.9nmである。また、図9に示す各発光波長分布では、当該発光波長範囲の短波長端(約265.7nm、約265.4nm、約264.1nm)と発光中心波長(約306.7nm、約304.8nm、約304.0nm)の間隔は、夫々、約40.9nm、約39.4nm、約39.2nmである。
尚、サンプル#8,#10,#14における当該発光波長範囲の短波長端より短波長側の波長領域の総放射照度の全波長領域のおける総放射照度に対する比率は、夫々、0.77%、0.73%、0.73%と当該サンプル間で略同じ値である。更に、サンプル#8,#10,#14における発光スペクトル強度がピーク値の100分の2以上となる発光波長範囲の短波長端及び上記比率は、夫々、約272.3nm及び1.16%、約271.6nm及び1.18%、約270.4nm及び1.21%と当該サンプル間で略同じ値である。更に、サンプル#8,#10,#14における発光スペクトル強度がピーク値の100分の3以上となる発光波長範囲の短波長端及び上記比率は、夫々、約276.7nm及び1.79%、約275.8nm及び1.65%、約275.1nm及び1.81%と当該サンプル間で略同じ値である。
また、サンプル#1〜#14の金属露出箇所を被覆する樹脂膜3aの膜厚は、薄い箇所で約30μmである。尚、サブマウント1と紫外線発光素子2に挟まれた間隙18の高さは、当該膜厚より薄く、間隙18内には、各サンプル#1〜#14に対応するタイプA〜タイプCの何れかの非晶質フッ素樹脂が充填されている。
第1の検証実験として、実験サンプル#1〜#4,#11,#15に対して、発光動作状態を維持しながら、その発光出力を紫外線発光素子と対向して配置したフォトダイオードで連続的に測定することで、発光出力の経時変化を検出する発光出力測定と、樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始からサンプルに応じた時間経過後の3つの時点でのIV特性を測定するIV特性測定を行った。
図10に、サンプル#1〜#4,#11,#15の各発光出力の経時変化を示す。図10の縦軸はフォトダイオードの検出電圧を、横軸は経過時間を夫々示す。尚、各サンプルに印加する順方向電流は20mAとした。図10に示す測定結果より、発光中心波長が約260〜270nmの紫外線発光素子をタイプA樹脂で樹脂封止したサンプル#1〜#3は、発光開始後10時間以内に、発光出力が急激に低下する不良が発生していることが分かる。これに対して、発光中心波長が約290nmの紫外線発光素子をタイプA樹脂で樹脂封止したサンプル#4、発光中心波長が約260nmの紫外線発光素子をタイプC樹脂で樹脂封止したサンプル#11、樹脂封止していないサンプル#15では、発光開始後300時間以上経過しても発光出力の急激な低下は観測されていない。
図10に示す測定結果より、タイプA樹脂を用いて樹脂封止したサンプルでは、搭載している紫外線発光素子の発光中心波長が270nm以下の場合に、何らかの原因で発光出力不良が生じることが分かる。
次に、図11〜図15に、サンプル#1〜#4,#11の上記3つの時点での各IV特性を示す。尚、IV特性の電圧は、正極性が順方向バイアス、負極性が逆方向バイアスを示しており、電流は各バイアス時の電流値の絶対値を示している。
図11(A)は、サンプル#1の樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始後105時間経過時点での各IV特性であり、図11(B)は、印加電圧0V付近を拡大したサンプル#1の発光開始後105時間経過時点でのIV特性である。図12(A)は、サンプル#2の樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始後32時間経過時点での各IV特性であり、図12(B)は、印加電圧0V付近を拡大したサンプル#2の発光開始後32時間経過時点でのIV特性である。図13(A)は、サンプル#3の樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始後306時間経過時点での各IV特性であり、図13(B)は、印加電圧0V付近を拡大したサンプル#3の発光開始後306時間経過時点でのIV特性である。図14は、サンプル#4の樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始後306時間経過時点での各IV特性である。図15は、サンプル#11の樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始後660時間経過時点での各IV特性である。尚、図11〜図15では、樹脂封止前の各IV曲線は「Mold前0h」と表記し、樹脂封止後の発光開始前の各IV曲線は「Mold後0h」と表記し、樹脂封止後且つ発光開始後でサンプル別の通電時間経過時点での各IV曲線は「Mold後MMh」(MMはサンプル別の各通電時間)と表記する。
図10に示す発光出力不良が発生したサンプル#1〜#3では、図11〜図13に示すように、発光動作用の通電を継続した後にIV特性に大きな変化が生じており、アノード・カソード間(p電極とn電極間)で短絡の生じていることが分かる。短絡後のIV特性が、図11(B)〜図13(B)に夫々共通するように、極めて直線性が高い点、発光出力不良が、当該短絡が金属との結合性の高い反応性の末端官能基を備えたタイプA樹脂を使用したサンプルで生じており、金属との結合性を呈しない非反応性の末端官能基を備えたタイプC樹脂を使用したサンプルでは生じていない点、等を、総合的に判断すると、当該発光出力不良が、アノード・カソード間(p電極とn電極間)の短絡により生じており、また、当該短絡がタイプA樹脂の反応性の末端官能基に起因して生じていることが、明らかである。
一方、同じ反応性の末端官能基を備えたタイプA樹脂を使用した発光中心波長が290nmのサンプル#4では、経過時間300時間程度では、サンプル#1〜#3と同様の発光出力不良が生じていない点を考慮すると、サンプル#1〜#3より長波長の紫外線照射では、光化学反応の程度が弱く、反応性の末端官能基と金属原子との配位結合が起こり難いと考えられる。
次に、第2の検証実験として、サンプル#5及び#12に対して、サンプル#1〜#4,#11,#15と同様に発光動作を行い、第1の検証実験と同じ発光出力測定とIV特性測定を行い、更に、サンプル#5及び#12のp電極28とn電極29間に異常がないかを目視観測した。
タイプC樹脂を使用したサンプル#12は、サンプル#11と同様に、発光動作を283時間継続した後も発光出力不良を起こさず、IV特性も正常であった。タイプA樹脂を使用して作製されたサンプル#5は、他のサンプル#1〜#3と同様に発光出力不良を起こし、発光動作開始24時間経過後からIV特性に変化が生じ、92時間経過後には、アノード・カソード間に短絡症状が確認された。
更に、目視観測では、図16の光学顕微鏡写真に示すように、発光出力不良を起こしたサンプル#5では、p電極28の周辺部に金属がマイグレーションを起こしていると思われる痕跡(矢印A)が見られ、短絡箇所と思われる形跡(矢印B)も確認された。これに対して、発光出力不良を起こしていないサンプル#12では、p電極28の周辺部に金属がマイグレーションを起こしている痕跡は見当たらなかった。
図16に示す観測結果は、図10に示す発光出力測定結果、及び、図11〜図15に示すIV特性測定結果と符合するものであり、タイプA樹脂の反応性の末端官能基によってp電極28とn電極29間に短絡が生じて、発光動作に必要な順方向電圧がp電極28とn電極29間に印加できずに、発光出力不良を起こしていることが分かる。
更に、図17に、タイプA樹脂を使用したサンプル#5〜#8の、樹脂封止前、樹脂封止後の発光開始前、及び、発光開始からサンプルに応じた時間経過後の3つの時点でのIV特性を、図18に、タイプB樹脂を使用したサンプル#9〜#10の上記3つの時点でのIV特性を、図19に、タイプC樹脂を使用したサンプル#12〜#14の上記3つの時点でのIV特性を、夫々示す。図17〜図19における表記方法は、図11〜図15と同じであり、上記サンプルに応じた時間経過は、各図に示す通りである。
図17に示すIV特性より、タイプA樹脂を使用したサンプル#5〜#8においても、図11〜図14に示すサンプル#1〜#4と同様に、発光中心波長が約268nm、約263nm及び約265nmのサンプル#5,#6,#7では、発光出力が急激に低下する不良が発生しているのに対して、発光中心波長が約307nmのサンプル#8では、当該不良は発生していない。
図18に示すIV特性より、タイプA樹脂を使用したサンプルと同様に、反応性の末端官能基を備えたタイプB樹脂を使用したサンプル#9〜#10においても、発光中心波長が約265nmのサンプル#9では、発光出力が急激に低下する不良が発生しているのに対して、発光中心波長が約305nmのサンプル#10では、当該不良は発生していない。
図19に示すIV特性より、タイプC樹脂を使用した発光中心波長が約265nm〜304nmのサンプル#12〜#14においても、図15に示す発光中心波長が約260nmサンプル#11と同様に、サンプルでは、発光出力が急激に低下する不良が発生していない。
以上のタイプA樹脂、タイプB樹脂、タイプC樹脂を使用した各サンプルのIV特性より、反応性の末端官能基を備えたタイプA樹脂及びタイプB樹脂を使用したサンプルでは、搭載する紫外線発光素子の発光中心波長が約260〜270nmの範囲では、上述の発光出力が急激に低下する不良が発生するのに対して、当該発光中心波長が約290〜30nmでは、同様の不良が発生しないことが明らかである。次に、この点を、図5及び図6に示したタイプA樹脂及びタイプB樹脂の紫外線透過率のスペクトルデータと、図9に示すサンプル#8及び#10の各発光波長分布とを対比させて考察する。
先ず、タイプA樹脂のサンプル#8(発光中心波長が約307nm)については、上述の発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端が265.7nmであるので、図5に示すタイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端(260〜280nm近傍)と一致している。サンプル#8において上述の不良が発生していないことから、搭載する紫外線発光素子の発光波長範囲が、封止樹脂であるタイプA樹脂の吸収波長範囲と重複していない、或いは、重複していても、発光スペクトル強度がピーク値の1%程度以下の波長域が、吸収率が極めて小さい吸収波長範囲の長波長端側の裾野部分と重複しているに過ぎず、実用上問題ないと、判断できる。この点は、発光中心波長が更に290nmと短いサンプル#4において上述の不良が発生していないことから、更に裏付けられる。尚、サンプル#4は、半値全幅が約12nmで、サンプル#8の半値全幅の約19.0nmの約3分の2であるので、発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上の波長範囲と定義した場合の発光波長範囲の短波長端は、約265nm近傍と推定される。以上より、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端が260〜280nm近傍に存在するという上述の目視観察による推定は、サンプル#4及び#8のIV特性から得られる結果より妥当である。更に具体的には、封止樹脂としてタイプA樹脂を使用する紫外線発光装置では、搭載する紫外線発光素子の発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端を260〜265nm以上に設定すれば良く、発光中心波長では、290nm以上、より好ましくは300nm以上の紫外線発光素子を使用することで、上述の不良を回避することが可能となる。また、搭載する紫外線発光素子の発光波長範囲が、封止樹脂であるタイプA樹脂の吸収波長範囲と重複していないことを前提とした場合、上述の発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の定義に対しては、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端は約260〜265nmとなる。発光波長範囲の定義を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の2以上、或いは、100分の3以上と変更した場合は、夫々の発光波長範囲の短波長端が、約265nm近傍から、約270〜272nm近傍、或いは、約275〜277nm近傍へと、約5nm程度ずつ上昇するので、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端は、約265〜270nm近傍、或いは、約270〜275nm近傍へとシフトする。以上より、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端を厳密に規定すること自体はそれほど重要ではなく、発光波長範囲の定義との関係で、目視観察による推定範囲内で合目的的に柔軟に規定すれば十分であることが分かる。本実施形態では、一例として、発光波長範囲を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上となる波長範囲と定義し、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端を265nmと設定する。尚、他の一例として、発光波長範囲を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の2以上となる波長範囲と定義し、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端を270nmと設定しても良く、更には、発光波長範囲を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の3以上となる波長範囲と定義し、タイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端を275nmと設定しても良い。
一方、タイプA樹脂のサンプル#1〜#3,#5〜#7では、搭載する紫外線発光素子の発光中心波長が約260nm〜約270nmであり、半値全幅が約12nmであるので、発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端は、約245nm〜255nmであると推定され、また、発光中心波長がタイプA樹脂の吸収波長範囲の長波長端と概ね一致していることから、図5に示したタイプA樹脂の紫外線透過率のスペクトルデータと対比して、明らかに、発光波長域の半分程度の光がタイプA樹脂に吸収され、上述の不良に至っていることが分かる。
次に、タイプB樹脂のサンプル#10(発光中心波長が約305nm)については、上述の発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端が265.4nmであるので、図6に示すタイプ樹脂の吸収波長範囲の長波長端(255〜275nm近傍)と一致している。サンプル#10において上述の不良が発生していないことから、搭載する紫外線発光素子の発光波長範囲が、封止樹脂であるタイプB樹脂の吸収波長範囲と重複していない、或いは、重複していても、発光スペクトル強度がピーク値の1%程度以下の波長域が、吸収率が極めて小さい吸収波長範囲の長波長端側の裾野部分と重複しているに過ぎず、実用上問題ないと、判断できる。以上より、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端が255〜275nm近傍に存在するという上述の目視観察による推定は、サンプル#10のIV特性から得られる結果より妥当である。更に具体的には、封止樹脂としてタイプB樹脂を使用する紫外線発光装置では、搭載する紫外線発光素子の発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端を255〜265nm以上に設定すれば良く、発光中心波長では、290nm以上、より好ましくは300nm以上の紫外線発光素子を使用することで、上述の不良を回避することが可能となる。これは、搭載する紫外線発光素子の発光波長範囲が、封止樹脂であるタイプB樹脂の吸収波長範囲と重複していないことを前提とした場合、上述の発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の定義に対しては、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端は約255〜265nmとなる。発光波長範囲の定義を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の2以上、或いは、100分の3以上と変更した場合は、夫々の発光波長範囲の短波長端が、約265nm近傍から、約270〜272nm近傍、或いは、約275〜277nm近傍へと、約5nm程度ずつ上昇するので、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端は、約260〜270nm近傍、或いは、約265〜275nm近傍へとシフトする。以上より、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端を厳密に規定すること自体はそれほど重要ではなく、発光波長範囲の定義との関係で、目視観察による推定範囲内で合目的的に柔軟に規定すれば十分であることが分かる。本実施形態では、図5及び図6に示されるように、タイプB樹脂の吸収波長範囲が、タイプA樹脂の吸収波長範囲より、僅かに短波長側に存在すると認められるので、一例として、発光波長範囲を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上となる波長範囲と定義し、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端を260nmと設定する。尚、他の一例として、発光波長範囲を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の2以上となる波長範囲と定義し、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端を265nmと設定しても良く、更には、発光波長範囲を、発光スペクトル強度がピーク値の100分の3以上となる波長範囲と定義し、タイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端を270nmと設定しても良い。
一方、タイプB樹脂のサンプル#9では、搭載する紫外線発光素子の発光中心波長が約265nmであり、半値全幅が約12nmであるので、発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端は、約250nmであると推定され、また、発光中心波長がタイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端より更に短波長側に位置することから、図6に示したタイプB樹脂の紫外線透過率のスペクトルデータと対比して、明らかに、発光波長域の半分程度の光がタイプB樹脂に吸収され、上述の不良に至っていることが分かる。
次に、タイプC樹脂のサンプル#11〜#14(発光中心波長が約260〜305nm)については、発光波長範囲(発光スペクトル強度がピーク値の100分の1以上)の短波長端は、約245nm〜約264nmと推定されるが、何れのサンプルも上述の不良に至っていないことから、タイプC樹脂の吸収波長範囲の長波長端は、仮に200nm以上の波長域に存在するとしても、240nm近傍より短波長であると考えられる。この点は、図7に示すタイプC樹脂のスペクトルデータから目視観察によって推定される吸収波長範囲が220nm近傍より長波長側には存在しない点と符合する。
次に、反応性の末端官能基であるCOOH基を備えたタイプA樹脂に対して、発光中心波長が約260nmの紫外線を照射して、当該照射によりタイプA樹脂から発生したガスの成分を分析した実験結果を説明する。実験方法は、溶媒に溶解したタイプA樹脂を200℃で1時間乾燥させて、溶媒を除去した後、上記紫外線を479時間照射したタイプA樹脂と、上記紫外線を照射しないタイプA樹脂の2つのサンプルを準備し、夫々に対してTPD/MS(Temperature Programmed Desorption/Mass Spectrometry:昇温脱離/質量分析)測定を行い、発生ガスを分析した。当該2つのサンプルに対するTPD/MS測定より、上記紫外線を照射したサンプルから発生したガス中に、HO、CO及びCOが含まれること、特に、HOとCOが顕著に含まれることが確認された。一方、上記紫外線を照射していないサンプルからは、上記紫外線を照射したサンプルと比較してCO及びCOの発生は確認できなかった。両サンプルを対比するとCO発生の有無において大きく相違していることが確認できた。以上の測定結果より、タイプA樹脂の反応性の末端官能基であるCOOH基が、上記紫外線の照射により分解して、HO、CO及びCOが発生したことが明らかである。よって、これらの発生ガス、特に、COがラジカル化して、パッド電極を構成する金属原子と配位結合を起こして、当該金属原子がパッド電極から分離する結果、当該金属原子がマイグレーションを起こして、紫外線発光素子のp電極及びn電極間に抵抗性のリーク電流経路が形成されて短絡し、上述の発光出力が急激に低下する不良が発生するものと考えられる。
ところで、p電極28とn電極29間(パッド電極16,17間)は、第1及び第2金属電極配線11,12間の離間距離より短いため、第1及び第2金属電極配線11,12間より電界が大きくなっていて、当該短絡が生じ易いと考えられる。しかし、第1及び第2金属電極配線11,12間の離間距離が、紫外線発光素子2のパッド電極16,17間と同程度に短いと、同様の短絡現象は起こり得ると考えられる。
以上より、本発明装置では、少なくとも上記金属露出箇所を被覆する封止樹脂3の一部(樹脂膜3a)が、反応性の末端官能基であるCOOH基或いはCOOR基を備えた第1タイプの非晶質フッ素樹脂(タイプA樹脂、タイプB樹脂)であっても、紫外線発光素子2の発光波長範囲を、当該第1タイプの非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲より長波長側に位置するように設定することで、上述の反応性の末端官能基に起因する発光出力不良の発生が効果的に抑制されることが、上記各検証実験により確認された。
〈別実施形態〉
上記実施形態では、本発明装置の好適な実施形態の一例を詳細に説明した。本発明装置の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。以下に、本発明装置の別の態様につき説明する。
〈1〉上記実施形態では、紫外線発光素子2として、図3に例示する構造の紫外線発光ダイオードを想定したが、紫外線発光素子2は、窒化物半導体発光素子であれば、図3に示す構造のものに限定されるものではなく、発光ダイオードの他、半導体レーザも含まれる。
〈2〉上記実施形態では、図1に例示する形状のサブマウント1に1つの紫外線発光素子2のベアチップを載置して、本発明装置を構成する場合を例示した。しかし、サブマウント1を使用する場合において、その形状、構造及び材料は、上記実施形態で例示したものに限定されるものではない。例えば、サブマウント1の側壁部13の内壁を傾斜面とし、紫外線を反射する金属面を設けても良い。更に、1つのサブマウント1に紫外線発光素子2を1つずつに載置せず、複数の紫外線発光素子2のベアチップを別の基板に直接載置し、個々の紫外線発光素子2を封止樹脂3で個別に封止するようにしても良い。
更に、上記実施形態では、紫外線発光素子2のパッド電極16,17は、サブマウント1の表面に形成された第1及び第2金属電極配線11,12に夫々接続する場合を例示したが、パッド電極16,17と接続する第1及び第2金属電極配線11,12は、サブマウント1やプリント基板上に形成された薄膜状の金属配線ではなく、リードフレームのようなパッド電極16,17と接する金属部材であって、当該金属部材が、サブマウント1やプリント基板等の絶縁部材と接触せず、紫外線発光素子2とともに封止樹脂により封止される構造であっても構わない。
また、上記実施形態では、紫外線発光素子2をサブマウント1上に、所謂フリップチップ実装する場合を例示したが、紫外線発光素子2の発光をチップ上面から取り出す場合等において、紫外線発光素子2のベアチップの裏面を、サブマウント1、プリント基板、或いは、リードフレーム上に載置し、パッド電極16,17と第1及び第2金属電極配線11,12等との接続を、ワイヤーボンディングにより行っても構わない。
〈3〉上記実施形態では、金属露出箇所を被覆する樹脂膜3aを、第1タイプの非晶質フッ素樹脂で100%構成される場合を例示したが、非反応性の末端官能基を備えた第2タイプの非晶質フッ素樹脂を含んでいても良い。
〈4〉上記実施形態では、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の末端官能基が反応性官能基であるCOOH基またはCOOR基を備える場合を例示し、その場合の紫外線発光素子の発光波長範囲及び発光中心波長について具体的に説明したが、第1タイプの非晶質フッ素樹脂の末端官能基、COOH基とCOOR基に限定されるものではない。末端官能基がCOOH基とCOOR基以外の反応性官能基である非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端が、例えば、200nm〜365nmの範囲内であれば、紫外線発光素子の発光波長範囲の短波長端を当該200nm〜365nmの範囲内の長波長端より長波長側に設定することで、紫外線発光素子から出力される紫外線により反応性官能基が分解され、その分解物質がラジカル化して、パッド電極を構成する金属原子と配位結合を起こすことが未然に防止される。この結果、末端官能基がCOOH基或いはCOOR基である上記実施形態の本発明装置と同様に、当該金属原子がマイグレーションを起こして、紫外線発光素子のp電極及びn電極間に抵抗性のリーク電流経路が形成されて短絡し、上述の発光出力が急激に低下する不良が発生することが抑制される。
〈5〉上記実施形態では、タイプA樹脂及びタイプB樹脂の吸収波長範囲の長波長端を、紫外線透過率のスペクトルデータを目視観察することで、大まかに推定した。そして、実際に紫外線発光素子から出力される紫外線によって、反応性の末端官能基が分解され、発光出力に不良が発生するか否かを判断基準として、当該紫外線発光素子の発光波長範囲の短波長端との関係に基づいて、目視観測によって推測した長波長端を更に限定し、当該限定した吸収波長範囲の長波長端に対して、当該紫外線発光素子の発光波長範囲の短波長端を長波長側に設定するという設計指針を確立した。ここで、紫外線発光素子の発光波長範囲の定義の一例として、発光スペクトル強度がピーク値の1%以上となる波長範囲を採用した。
しかし、使用する第1タイプの非晶質フッ素樹脂の紫外線透過率のスペクトルデータが、図5或いは図6に示すような測定誤差によるバラツキを含まず、吸収波長範囲において波長の変化に対して透過率が単調に変化する特性を示す場合は、或いは、測定誤差によるバラツキ(図5及び図6に示すような波長の変化に対して透過率が上下に変化する場合等)を含む場合であっても、当該スペクトルデータに対して、周知のカーブフィッティング処理やスムージング処理を施すことで、波長の変化に対して透過率が単調に変化する特性カーブが得られる場合には、当該スペクトルデータから或る程度正確な長波長端を直接抽出し、実際に紫外線発光素子から出力される紫外線によって、反応性の末端官能基が分解され、発光出力に不良が発生するか否かを判断せずに、紫外線発光素子の発光波長範囲の短波長端を当該抽出された長波長端より長波長側に設定するようにしても良い。
本発明に係る紫外線発光装置は、紫外線発光素子を封止する封止樹脂として非晶質フッ素樹脂を用いる紫外線発光装置に利用可能である。
1: サブマウント(基台)
2: 紫外線発光素子
3: 封止樹脂
3a,3b: 樹脂膜
4: 集光レンズ
5: バンプ材料
6: 塗工液
10: 基材
11: 第1金属電極配線
12: 第2金属電極配線
12a: 第2金属電極配線の凸部
13: 側壁部
14,15: リード端子
16,17: パッド電極
18: 間隙
20: サファイア基板
21: AlN層
22: AlGaN層
23: n型クラッド層(n型AlGaN)
24: 活性層
25: 電子ブロック層(p型AlGaN)
26: p型クラッド層(p型AlGaN)
27: pコンタクト層(p型GaN)
28: p電極
29: n電極
30: 保護絶縁膜
A1: 第1領域
A2: 第2領域

Claims (9)

  1. 窒化物半導体からなる紫外線発光素子と前記紫外線発光素子を被覆する紫外線透過性の封止樹脂を備えてなる紫外線発光装置であって、
    前記紫外線発光素子のパッド電極が、p電極側の第1パッド電極とn電極側の第2パッド電極を備えて構成され、
    第1及び第2金属電極配線が基材の表面の一部に形成された基台を備え、
    前記紫外線発光素子が前記基台上にフリップチップ実装により載置され、
    前記紫外線発光素子の前記第1パッド電極と前記基台の前記第1金属電極配線が、前記紫外線発光素子の前記第2パッド電極と前記基台の前記第2金属電極配線が、夫々、互いに対向し、バンプ材料を介して電気的且つ物理的に接続しており、
    前記封止樹脂の内の少なくとも前記紫外線発光素子の前記第1パッド電極と前記第2パッド電極の間に存在し、前記第1パッド電極と前記第2パッド電極の両方と接触する特定部分が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂であり、
    前記紫外線発光素子の前記第1及び第2パッド電極が形成されている側と前記基台の上面との間の空隙に、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂が充填されており、
    前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈する反応性官能基であるCOOH基またはCOOR基を備え、但し、前記COOR中のRはアルキル基であり、
    前記紫外線発光素子の発光スペクトル強度がピーク値の1%以上となる発光波長範囲の短波長端の波長が、前記末端官能基が前記COOH基の場合、265nm以上であり、前記末端官能基が前記COOR基の場合、260nm以上であり、
    前記封止樹脂の内の前記特定部分以外の部分が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂とは異なる末端官能基を備えた第2タイプの非晶質フッ素樹脂であり、
    前記第2タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈しない非反応性官能基であることを特徴とする紫外線発光装置。
  2. 前記紫外線発光素子の発光中心波長が290nm以上365nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の紫外線発光装置。
  3. 窒化物半導体からなる紫外線発光素子と前記紫外線発光素子を被覆する紫外線透過性の封止樹脂を備えてなる紫外線発光装置であって、
    前記紫外線発光素子のパッド電極が、p電極側の第1パッド電極とn電極側の第2パッド電極を備えて構成され、
    第1及び第2金属電極配線が基材の表面の一部に形成された基台を備え、
    前記紫外線発光素子が前記基台上にフリップチップ実装により載置され、
    前記紫外線発光素子の前記第1パッド電極と前記基台の前記第1金属電極配線が、前記紫外線発光素子の前記第2パッド電極と前記基台の前記第2金属電極配線が、夫々、互いに対向し、バンプ材料を介して電気的且つ物理的に接続しており、
    前記封止樹脂の内の少なくとも前記紫外線発光素子の前記第1パッド電極と前記第2パッド電極の間に存在し、前記第1パッド電極と前記第2パッド電極の両方と接触する特定部分が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂であり、
    前記紫外線発光素子の前記第1及び第2パッド電極が形成されている側と前記基台の上面との間の空隙に、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂が充填されており、
    前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈する反応性官能基であるCOOH基またはCOOR基を備え、但し、前記COOR中のRはアルキル基であり、
    前記紫外線発光素子の発光中心波長が290nm以上365nm以下であり、
    前記封止樹脂の内の前記特定部分以外の部分が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂とは異なる末端官能基を備えた第2タイプの非晶質フッ素樹脂であり、
    前記第2タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈しない非反応性官能基であることを特徴とする紫外線発光装置。
  4. 前記紫外線発光素子の発光中心波長が300nm以上365nm以下であることを特徴とする請求項2または3に記載の紫外線発光装置。
  5. 窒化物半導体からなる紫外線発光素子と前記紫外線発光素子を被覆する紫外線透過性の封止樹脂を備えてなる紫外線発光装置であって、
    前記紫外線発光素子のパッド電極が、p電極側の第1パッド電極とn電極側の第2パッド電極を備えて構成され、
    第1及び第2金属電極配線が基材の表面の一部に形成された基台を備え、
    前記紫外線発光素子が前記基台上にフリップチップ実装により載置され、
    前記紫外線発光素子の前記第1パッド電極と前記基台の前記第1金属電極配線が、前記紫外線発光素子の前記第2パッド電極と前記基台の前記第2金属電極配線が、夫々、互いに対向し、バンプ材料を介して電気的且つ物理的に接続しており、
    前記封止樹脂の内の少なくとも前記紫外線発光素子の前記第1パッド電極と前記第2パッド電極の間に存在し、前記第1パッド電極と前記第2パッド電極の両方と接触する特定部分が、第1タイプの非晶質フッ素樹脂であり、
    前記紫外線発光素子の前記第1及び第2パッド電極が形成されている側と前記基台の上面との間の空隙に、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂が充填されており、
    前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈する反応性官能基であって、
    前記紫外線発光素子の発光スペクトル強度がピーク値の1%以上となる発光波長範囲の短波長端が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂の吸収波長範囲の長波長端より長波長側にあり、
    前記封止樹脂の内の前記特定部分以外の部分が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂とは異なる末端官能基を備えた第2タイプの非晶質フッ素樹脂であり、
    前記第2タイプの非晶質フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、前記パッド電極を構成する金属に対して結合性を呈しない非反応性官能基であることを特徴とする紫外線発光装置。
  6. 前記重合体または前記共重合体を構成する構造単位が、含フッ素脂肪族環構造を有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の紫外線発光装置。
  7. 前記封止樹脂の内の前記第1及び第2金属電極配線と接触する部分が、前記第1タイプの非晶質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の紫外線発光装置。
  8. 前記非反応性官能基がパーフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の紫外線発光装置。
  9. 前記非反応性官能基がCFであることを特徴とする請求項に記載の紫外線発光装置。
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