JP6508189B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、紫外線領域の波長の光（以下、紫外光と記載する）を発するＬＥＤが多用されている。このようなＬＥＤは、例えば、印刷、硬化、殺菌等の光源として用いられる。

特許文献１では、基板と、その上に配置されて紫外光を発するＬＥＤ素子と、コネクタと、ＬＥＤ素子及びコネクタを囲む遮光性の窓保持枠と、窓保持枠上の窓部材と、を有する光源ユニットが開示されている。また、特許文献１に記載の光源ユニットは、ＬＥＤ素子とコネクタとの間に、遮光部材を備える。このような構成とすることで、ＬＥＤ素子が発する紫外光は遮光部材によって遮光され、コネクタに照射されにくい。したがって、ＬＥＤ素子からの紫外光によってコネクタが劣化することを抑制することができる（特許文献１の図１参照）。

特開２０１５−１２２４８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、紫外光を発する発光素子が載置される空間の密閉（気密）性が比較的高い発光装置では、その駆動中に発光素子の表面に黒い付着物が付着することがある。この付着物により、発光素子の光が吸収され、発光素子の光の取り出しが低下する恐れがある。なお、前述の黒い付着物は、基板、窓保持枠、窓部材等の構成部材に付着していた微量の有機物が、発光素子の発する紫外光によって分解されて発光素子の表面に付着したものであると考えられる。また、この付着物は、例えば、特許文献１に記載の発光素子を囲む窓部材を取り外し、発光素子を一定時間以上空気にさらすことで、解消できることが分かっている。

本発明の実施形態は、紫外光を発する発光素子を用いる場合に、発光素子の光の取り出しの低下を抑制可能な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る発光装置は、第１上面と、前記第１上面よりも低い第２上面と、を有する基板と、前記第１上面に載置され、紫外光を発する発光素子と、前記第２上面に載置され、上面が前記第１上面以下に設けられる保護素子と、前記発光素子よりも外側の前記第１上面に複数設けられた接着材と、前記接着材によって前記第１上面の一部と接合され、前記発光素子を囲むように、且つ、下面が前記第２上面の上方に配置されるように設けられる枠体と、前記枠体の上面に接合される透光性部材と、を備え、前記第１上面と前記枠体の下面との間に、前記発光素子が載置される空間から発光装置の外部に貫通する隙間を有する。

本発明の実施形態に係る発光装置によれば、紫外光を発する発光素子を用いる場合に、発光素子の光の取り出しの低下を抑制可能な発光装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る発光装置を示す概略平面図である。 図２は、図１に示す発光装置のＸ−Ｘ´線における概略断面図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る発光装置の概略断面斜視図である。 図４は、図１に示す発光装置に用いられる、発光素子、保護素子及び接着材が設けられた基板の概略平面図であり、基板に枠体と透光性部材とを有するキャップを接合する前の状態の発光装置を示す。 図５Ａは、実施形態２にかかる発光装置を示す概略断面図である。 図５Ｂは、実施形態２にかかる別の形態の発光装置を示す概略断面図である。 図６は、実施形態１にかかる発光装置が実装基板に実装された発光モジュールの一部を示す概略断面図である。 図７は、図１に示す発光装置のＸ−Ｘ´線における切断部端面図である。 図８Ａは、本発明の実施形態４に係る発光装置を示す概略平面図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す発光装置のＸ−Ｘ´線における概略断面図である。 図８Ｃは、図８Ａに示す発光装置に用いられる、発光素子、保護素子及び接着材が設けられた基板の概略平面図であり、基板に枠体と透光性部材とを有するキャップを接合する前の状態を示す。 図９Ａは、本発明の実施形態５に係る発光装置を示す概略平面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す発光装置のＸ−Ｘ´線における概略断面図である。 図９Ｃは、図９Ａに示す発光装置に用いられる、発光素子、保護素子及び接着材が設けられた基板の概略平面図であり、基板に枠体と透光性部材とを有するキャップを接合する前の状態を示す。 図１０は、発光装置の変形例を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施形態及び実施例について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、実施形態及び実施例の技術的思想を具現化するためのものであって、以下に限定されるものではない。特に、構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、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ものではない。また、各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。以下に記載される実施形態及び実施例は、各構成等を適宜組み合わせて適用できる。

＜実施形態１＞
前述のような黒い付着物による光の取り出しの低下を防ぐために、発光装置においては、発光素子が載置される空間に十分な酸素を供給可能であること、すなわち、発光素子が載置される空間と発光装置の外部との空気の流れがスムーズになるような構成とすることが重要である。
以下、本実施形態に係る発光装置１００の構成について説明する。

（発光装置）
図１は、本発明の実施形態１に係る発光装置１００の概略平面図である。図２は、図１に示す発光装置１００のＸ−Ｘ´線における概略断面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る発光装置１００の概略断面斜視図である。図４は、発光装置１００に用いられる、発光素子３、保護素子４及び接着材５が設けられた基板１の概略平面図であり、基板に枠体６と透光性部材７とを有するキャップ８を接合する前の状態の発光装置１００を示す。図７は、図１に示す発光装置１００のＸ−Ｘ´線における切断部端面図である。図１０は、発光装置１００の変形例を示す概略平面図である。なお、本明細書中では、断面図及び端面図における上下方向を“高さ方向”、断面図における左右方向、すなわち高さ方向に垂直な方向を“幅方向”と記載することがある。

実施形態１の発光装置１００は、図１〜図４に示されるように、第１上面１ａと、第１上面１ａよりも低い位置に設けられる第２上面１ｂと、を有する基板１と、第１上面１ａに載置されて紫外光を発する発光素子３と、第２上面１ｂに載置され、その上面が第１上面１ａ以下に設けられる保護素子４と、を有する。実施形態１では、図２及び図３に示されるように、基板１は平板の上面に凹部が設けられた形状であり、第１上面１ａは凹部以外の上面であり、第２上面１ｂは凹部の底面である。このように、基板１において、発光素子３が載置される面と、基板１にキャップ８の枠体６が接合される面とが略同一面上に設けられていると、図３及び図７に示されるように、発光素子３と、基板１とキャップ８の間の隙間９と、の間の距離が比較的短くなり、発光素子３に外部の空気が供給されやすい構成の発光装置１００とすることができる。また、基板１の上面において、第１上面１ａが最も高い位置に設けられていることで、発光素子３と枠体６との間の空気の流れを遮るものが配置されにくくなる。なお、実施形態１の基板１は、図４に示されるように平面視で矩形であるが、これに限らず、例えば平面視で三角形、六角形等の多角形であってもよいし、円形、楕円形であってもよい。

基板１には、第１上面１ａ、第２上面１ｂのそれぞれに、正負の配線２ａが設けられている。図１及び図４では、正負の配線２ａは、それぞれ略矩形状に設けられているが、これに限らず適宜所望のパターンとすることができる。例えば、正負それぞれの配線を半円形状とし、正負の配線の外縁が略円形状又は略楕円形状となるように設けてもよい。これにより、発光素子３の熱を基板１へ均一に拡散させやすい、信頼性の高い発光装置１００とすることが可能である。

実施形態１では、発光素子３及び保護素子４は、基板１にフリップチップ実装されている。具体的には、同一面上に正負の電極を有する発光素子３を用い、発光素子３の正負の電極と、基板１の第１上面１ａの正負の配線２ａと、がそれぞれ導電性接着剤によって電気的に接続されている。また、同一面上に正負の電極を有する保護素子４を用い、保護素子４の正負の電極と、基板１の第２上面１ｂの正負の配線２ａと、がそれぞれ導電性接着剤によって電気的に接続されている。なお、保護素子４は、その上面が第１上面１ａ以下の高さとなるように、第２上面１ｂに載置される。

実施形態１では、図４に示されるように、発光素子３よりも外側の第１上面１ａに、キャップ８を接合するための接着材５が配置されている。接着材５は、第１上面１ａのキャップ８が載置される領域の一部に複数設けられる。キャップ８は発光素子３を囲むように載置されるため、接着材５も、発光素子３を囲むように設けられることが好ましい。実施形態１では、図３に示されるように、この接着材５によって、基板１の第１上面１ａとキャップ８下面との間に隙間９が設けられる。すなわち、接着材５の厚み、量、粘度等を適宜調整することで、高さ方向において所望の幅を有する隙間を設けることができる。高さ方向における隙間９は、基板１とキャップ８とで形成される発光素子３が載置される空間（以降、“発光素子３が載置される空間”と記載することがある）と発光装置１００の外部との空気の流れを妨げにくく、且つ、発光装置１００を実装基板へ実装するときに、発光素子３が載置される空間に接着材やフラックス等が侵入しにくい範囲に設定することが好ましい。前記の観点から、例えば、高さ方向における隙間９は、１０μｍ〜５０μｍに設定することが好ましい。

また、平面視で複数の接着材５どうしが離間して設けられることで、図３に示されるように、発光素子３が載置される空間から発光装置１００の外部へ貫通する隙間９を形成することができる。このような構成とすることで、例えば平面視で接着材５を基板１の外縁に沿って一体の環状に設ける場合に比べて、発光素子３が載置される空間と発光装置１００の外部との空気の出入りをスムーズにすることができる。したがって、枠体６が載置される位置に環状に一体の接着材５を設ける場合と比べて、発光装置１００を駆動したときに、発光素子３の表面に付着物が付着することを抑制することができる。

実施形態１では、図４に示されるように、平面視で矩形の基板１の第１上面１aの角部の４箇所に、発光素子３を囲むように接着材５が設けられている。このように、接着材５を、平面視で基板１の中心に点対称又は線対称に設けることで、基板１とキャップ８との接合性をより高めることができる。また、第１上面１ａのキャップ８が載置される領域の４％〜２０％の領域に接着材５を設けることで、基板１とキャップ８との接合性を維持しつつ、発光素子３が載置される空間から発光装置１００の外部へ貫通する隙間を十分に確保することができる。

なお、接着材５の個数、配置位置、配置領域、粘度、量、厚み等は、基板１上にキャップ８が接合可能であり、且つ、基板１上にキャップ８が接合されたときに、発光素子３が載置される空間から発光装置１００の外部へ貫通する隙間が十分に確保できれば、特に限定されない。

実施形態１では、図２及び図３に示されるように、基板１の上面１の保護素子４が載置される凹部は空隙である。凹部が空隙であると、発光素子３が載置される空間と外部との空気の流れがスムーズになりやすく好ましい。なお、凹部に、保護素子４を被覆する被覆部材を設けてもよい。被覆部材は、その上面が基板１の第１上面１ａ以下の高さになるように設ける。被覆部材を設けると、接着材５をその上に配置することができ、キャップ８の接合が容易になる。光反射性の被覆部材を設けると、発光装置３の光が保護素子４によって吸収されることを抑制することができる。

実施形態１では、前記のように発光素子３及び保護素子４が載置された基板１の第１上面１ａ上に、接着材５によってキャップ８が接合される。キャップ８は、発光素子３及び保護素子４を基板１とともに囲むことで、埃や外力、発光装置１００を実装基板へ実装する際の接着剤やフラックスから保護する機能を有する。キャップ８は、発光素子３の光を外部に出射可能なように、少なくとも発光素子３の上方に透光性部材７を有する。

実施形態１のキャップ８は、発光素子３の周囲を囲み、且つ、下面の一部が第２上面１ｂの上方に位置するように、接着材５によって第１上面１ａ上に接合される遮光性の枠体６と、枠体６の上面に接合される透光性部材７と、を有する。枠体６の下面は、第２上面１ｂの上方の全てを覆う範囲に設けてもよいし、第２上面１ｂの上方の一部を覆うように設けられてもよい。特に、枠体６の下面は第２上面１ｂ上の保護素子４を覆うように設けられると、発光素子３の光が吸収されにくく好ましい。なお、実施形態１の枠体６の下面は、略平坦面である。

キャップ８の内側面、すなわち、実施形態１の枠体６の内側面６ａは、基板１に対して垂直な面であってもよいが、傾斜面であると好ましい。図２に示されるように、枠体６の内側面６ａが、基板１側から透光性部材７側へ外側に傾斜する傾斜面であると、発光素子３の光を上方の透光性部材７へ効率的に反射可能であり、発光素子３の光の取り出しを向上させることができる。なお、枠体６の内側面６ａは、基板１に対して垂直であってもよいし、凹凸を有していてもよい。
また、枠体６の内側面６ａに、それよりも反射率の高い反射膜６ｂが設けられていると、さらに発光素子３の光の取り出しを向上させることができる。例えば、反射膜６ｂとして、Ａｌ、Ａｇ等の金属が挙げられる。反射膜６ｂが金属の場合は、例えば、蒸着、スパッタ等で形成することができる。なお、比較的反射率の高い材料で枠体６を形成する場合は、反射膜６ｂは設けなくてもよい。これにより、工程数を減らすことができる。

また、キャップ８の下面、すなわち、実施形態１の枠体６の下面は、光反射率が低い方が好ましい。これにより、発光素子３の光が、基板１と枠体６との隙間９から外部へ出射されにくくなる。したがって、発光装置１００の上面、すなわち、透光性部材７から発光素子３の光が出射する発光装置１００とすることができる。

実施形態１では、平面視で矩形の基板１に、矩形環の枠体６が接合されている。実施形態１の枠体６の外縁は、平面視で基板１の外縁よりも小さく、基板１の外縁よりも内側に配置されるように設けられている。このように枠体６を設けると、例えば平面視で枠体６の外縁が基板１の外縁よりも大きい場合に比べて、枠体６の下面と基板１の上面の接合領域を広くとることが可能なので、基板１と枠体６とが剥離しにくい。なお、枠体６の外縁は、平面視で基板１の外縁と一致するように設けられてもよい。また、基板１及び枠体６は、図１０に示すように平面視で長方形であってもよい。この場合、枠体６の長手方向において対向する内側面６ｃの傾斜角と、枠体６の短手方向において対向する内側面６ｄの傾斜角は、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、枠体６の長手方向において対向する内側面６ｃの傾斜角が、枠体６の短手方向において対向する内側面６ｄの傾斜角より大きい場合は、発光装置の短手方向に光を広げることができる。そのため、発光装置を短手方向に配列して線状光源を形成するのに適している。
また、枠体６の上面には、透光性部材７が配置・接合しやすいように、凹部や溝が設けられていてもよい。

透光性部材７は、透光性を有する部材であり、実施形態１では枠体６の上面に接合されている。実施形態１では、枠体６と透光性部材７との接合面は、全面的に接合されている。これにより、枠体６の内側面６ａによって上方に反射された光が、枠体６と透光性部材７との間から出射しにくいので、所望の配光の発光装置１００を得ることができる。
実施形態１では、図１〜図３に示されるように、透光性部材７は平面視でその外縁が枠体６の外縁と一致している。これにより、例えば平面視で透光性部材７の外縁が枠体６の外縁よりも外側にくる場合に比べて、枠体６と透光性部材７の接合性を維持しやすい。なお、透光性部材７は、図２及び図３に示されるような平板状のほか、凸レンズ状でもよく、表面に凹部や溝等を有していてもよい。

透光性部材７は、発光素子３と対向する下面と、当該下面と反対側の上面のいずれか一方又は両方に、発光素子３の光の全反射を抑制可能な透光性の被覆膜を設けてもよい。これにより、発光素子３の光の取り出しを向上させることができる。なお、被覆膜は、上面及び／又は下面の全面に設けてもよいし、一部に設けてもよい。被覆膜としては、ＡＲ（Anti Reflection）コートが挙げられ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、Ｓｉ、ＳｉＯ_２などの屈折率の異なる層を積層することで設けることができる。例えば、被覆膜は、透光性部材７の上面全面と、下面において枠体６との接合部を除いた領域と、に設けることができる。
なお、実施形態１では、枠体６と透光性部材７とが接合されたキャップ８を用いたが、枠体と透光性部材とが元々一体に形成されたキャップを用いてもよい。

なお、透光性部材７、接着材５、被覆部材、反射膜には、所望に応じて蛍光体、着色料、光拡散材、フィラー等を含有させてもよい。

以上のような構成の発光装置１００では、基板１の外縁に沿って離間して複数設けられる接着材５によって、図３及び図７に示されるように基板１の上面と枠体６の下面との間に、隙間９を設けることができる。隙間９は、基板１とキャップ８とで囲まれた発光素子３が載置される空間から、発光装置１００の外部へ貫通する。このような隙間９を、発光素子３が配置される基板１と枠体６との間に設けることで、例えば、枠体６と透光性部材７との間に設ける場合と比べて、隙間９が発光素子３の近くに配置されやすい。したがって、発光装置１００の外部の空気が発光素子３に触れやすく、より効果的に発光素子３の表面に付着する付着物を抑制することができる。
また、保護素子４は、その上面が第１上面１ａ以下の高さとなるように第２上面１ｂに載置される。したがって、発光素子３から該隙間９の間が保護素子４によって遮られることがなく、発光素子３が載置される空間と外部との空気が出入りしやすい構造となっている。これにより、発光装置１００の駆動中、発光素子３の表面に黒い付着物が付くことを抑制することができ、当該付着物によって発光素子３の光の取り出しが低下しにくい、信頼性の高い発光装置１００を提供することができる。

以下、実施形態１の発光装置１００を構成する部材について詳述する。

（基板）
基板１は、例えば図２に示されるように、正負の配線２ａと、それを保持する絶縁性の基材２ｂと、を有する。正負の配線２ａ及び基材２ｂは、その上面に載置される発光素子３の出射光を反射可能な材料からなることが好ましい。
正負の配線２ａの材料は、発光素子３と電気的に接続可能なものであれば特に限定されず、当該分野で公知の材料によって形成することができる。例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ又はそれらの合金等を用いることができる。正負の配線２ａとして、放熱性の観点から、特にＣｕ又はＣｕ合金が好ましい。なお、正負の配線２ａの表面には、Ａｇ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｒｄ、又はこれらの合金や、酸化物の被膜が形成されていてもよい。正負の配線２ａは、めっき、スパッタ、その他の公知の方法で形成してもよいし、リードフレーム等を用いてもよい。

基材２ｂの材料としては、セラミックス、樹脂、ガラス等の絶縁材料が挙げられる。特に、放熱性の観点から、無機材料であるセラミックスが好ましい。セラミックスとしては、特に放熱性の高いＡｌＮが好ましい。
なお、基板１上に発光素子３や保護素子４を接合する導電性接着剤又は絶縁性接着剤は、当該分野で公知のものを適宜使用することができる。例えば、導電性接着剤としては、Ａｕ−Ｓｎ等の半田が挙げられる。

（発光素子）
発光素子３は、当該分野で一般的に用いられる発光ダイオード、レーザダイオードであり、例えば、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰ、ＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等、種々の半導体を利用することができる。発光素子３は、少なくとも、発光層を含む半導体層と、正負の電極と、を有する。実施形態１にかかる発光素子３は、正負の電極が同一面上に設けられている。したがって、発光素子３と基板１とをフリップチップ実装することが可能であり、ワイヤによって発光素子３と基板１とを電気的に接続する場合に比べて、発光装置１００を小型化することができる。また、フリップチップ実装することで、発光素子３と隙間９との間に、ワイヤやそのボンディング部等を設けなくてもよい。したがって、発光素子３が載置される空間と発光装置１００の外部との空気の流れがスムーズになりやすい。
なお、電極を有する面と反対側の面を基板１の第１上面１ａと接合し、発光素子３の正負の電極と基板１の正負の配線２ａとをワイヤによってそれぞれ電気的に接続してもよい。また、上面に正負いずれか一方の電極を有し、下面に他方の電極を有する発光素子を用いてもよい。

実施形態１の発光素子３は、紫外光を発する。ここで、紫外光とは、発光波長１０ｎｍ〜４００ｎｍ、より好ましくは、１０ｎｍ〜３８０ｎｍのものを指す。このような比較的強いエネルギーを発する発光素子３を用いると、発光装置１００の駆動中に発光素子３の表面に黒い付着物が付くことがある。特に、発光波長２００ｎｍ〜３８０ｎｍの近紫外と言われる領域の光を発する発光素子３を用いる場合、この現象が顕著に表れることがある。しかし、実施形態１の発光装置１００のように、発光素子３が載置される空間と外部との空気の流れがスムーズな構成とすることで、付着物の付着を抑制することができる。したがって、所望の光を発する信頼性の高い発光装置１００を提供することができる。

発光素子３の電極の材料としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属を用いることができ、これらの金属を単層又は複数層積層して用いてもよい。
発光素子３は、半導体層を成長させるための成長基板を有していてもよい。成長基板としては、サファイアのような絶縁性基板、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジム等の酸化物基板が挙げられる。成長基板は、透光性であることが好ましい。なお、成長基板はレーザリフトオフ法等を利用して除去されていてもよい。

（保護素子）
保護素子４としては、例えば、ツェナーダイオード、コンデンサ、バリスタ等が挙げられる。特に、保護素子４としてツェナーダイオードを載置することで、駆動における信頼性が高い発光装置１００を提供することができる。なお、保護素子４は、基板１の第２上面１ｂの正負の配線２ａにフリップチップ実装されていてもよいし、ワイヤ等で電気的に接続されていてもよい。図２及び図３に示されるように、保護素子４が基板１の第２上面１ｂにフリップチップ実装されていると、発光装置を小型化することが可能である。また、フリップチップ実装によれば、保護素子４と基板１の正負の配線２ａとを電気的に接続するワイヤ等を設けなくてもよいので、発光素子３が載置される空間と外部との空気の流れが遮られにくい。

（接着材）
接着材５は、基板１とキャップ８とを接合可能な材料であれば、特に限定されない。接着材５の材料としては、樹脂、半田、低融点ガラス等が挙げられる。特に、樹脂は、基板１の上面１ａに配置しやすいため好ましい。樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、特に耐熱性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。半田の材料としては、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ等が挙げられる。半田は、発光素子３の光による劣化が少なく、接合時にセルフアライメント効果によりキャップ８と基板１との位置ズレを補正することが可能である。

接着材５は、ポッティング、印刷等で設けることができる。特に、工程コストや作業効率の観点から、ポッティングが好ましい。

（キャップ）
キャップ８は、基板１とは別体であり、接着材５によって基板１に接合される。実施形態１では、キャップ８は、枠体６と透光性部材７とを有する。

（枠体）
枠体６の材料は、発光素子３の光を遮光可能であり、基板１及び透光性部材７と接合可能なものであればよい。例えば、無機材料としては、Ｓｉ等の非金属、Ａｌ、Ｃｏ、Ｗ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗ等の金属が挙げられる。有機材料としては、ポリアミド樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
枠体６は、所望の形状に加工しやすい材料からなることが好ましい。加工しやすい材料としては、Ｓｉ等が挙げられる。枠体６の加工方法としては、へき開法、エッチング法、金型による成形法等が挙げられる。特に、Ｓｉは、枠体６の内側面６ａを所望の傾斜面に形成しやすく好ましい。具体的には、Ｓｉはその結晶構造から、へき開法により５４．７°傾斜した平滑なへき開面を得ることができる。これを、枠体６の内側面６ｂとすることで、発光素子３の光を透光性部材６に効率的に反射可能な枠体６を容易に形成することができる。

また、枠体６は、透光性部材７との接合が容易な材料であることが好ましい。透光性部材７が例えばガラスの場合、枠体６がＳｉであると、枠体６と透光性部材７とを陽極接合することができる。陽極接合によれば、熱及び電圧を加えることで容易に部材どうしを強固に接合できる。さらに、枠体６は、反射率の高い材料で形成されることが好ましい。これにより、発光素子３の光を効率的に透光性部材７へ反射させることができる。例えば、反射率の高い材料としては、Ａｌ、Ａｇ等が挙げられる。
その他、枠体６は、基板１と熱膨張係数の近い材料で構成されると好ましい。これにより、基板１と枠体６との接合時に、部材の熱膨張に起因する割れや破損を抑制することができる。

（透光性部材）
透光性部材７は、例えば劣化しにくいガラス等であると好ましい。その他、透光性部材７としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂や、石英等を用いることができる。透光性部材７は、透明であることが好ましいが、白濁などの不透明であってもよい。なお、透光性部材７は、熱膨張係数の小さい材料で形成されると好ましい。また、透光性部材７は、基板１及び枠体６と熱膨張係数の差が少ない材料で形成されると好ましい。これにより、透光性部材７の割れを抑制することができる。

発光素子３の発光波長が４００ｎｍ以下の近紫外〜紫外領域である場合は、透光性部材７の材料にガラスを用いることが好ましい。これにより、樹脂等を用いるよりも劣化を抑制することができる。また、発光素子３の発光波長が２５０ｎｍ以下の深紫外領域である場合は、石英を用いることが好ましい。これにより、発光素子３の光を効率よく取り出すことができる。

＜実施形態２＞
図５Ａは、実施形態２にかかる発光装置２００ａを示す概略断面図である。実施形態１では、下面が略平坦である枠体６を用いたが、下面に凹部を有する枠体を用いてもよい。実施形態２では、図５Ａに示されるように、枠体２６の下面は、基板２１の上面側の第１下面２６ｃと、それよりも高い位置に設けられる第２下面２６ｄと、を有する。第２下面２６ｄは、第１下面２６ｃよりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ高い位置に設けることができる。その他の発光装置の構成については、実施形態１と略同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。

このように、第２下面２６ｄを設けることで、基板２１の第１上面２１ａと枠体２６の下面との間の隙間が狭い部分を少なくしつつ、実装基板へ実装する際に接着剤やフラックス等が枠体２６内に侵入しにくい発光装置２００ａとすることができる。したがって、発光素子２３が載置される空間と発光装置２００ａの外部との空気の流れをスムーズにしつつ、接着剤やフラックス等の浸入による発光素子２３や保護素子２４の不具合を抑制することができるので、信頼性の高い発光装置２００ａを提供することができる。

第２下面２６ｄは、少なくとも基板２１の第２上面２１ａの上方に設けられることが好ましい。
発光素子２３が載置される空間と発光装置２００ａの外部との間を流れる空気の一部は、基板２１の第１上面２１ａから第２上面２１ｂに沿って流れていく。ここで、第２上面２１ｂに沿って流れる空気は、第１上面２１ａと第２上面２１ｂの高低差により、その流れの勢いが緩やかになる可能性がある。しかしながら、基板２１の第２上面２１ａの上方に、枠体２６の第２下面２６ｄを設け、その部分の基板２１と枠体２６との間の隙間を広くすることで、空気の流れを活発にすることが可能である。

図５Ｂは、実施形態２にかかる別の形態の発光装置２００ｂを示す概略断面図である。実施形態２のように、下面に第１下面２６ｃと第２下面２６ｄとを有する枠体２６を用いれば、上面が基板２１の第１上面２１ａよりも高い保護素子２４を用いたとしても、保護素子２４と枠体２６との間に隙間を十分確保することができる。したがって、発光素子２３が載置される空間と発光装置２００ｂの外部との空気の流れを比較的スムーズにすることが可能である。

なお、実施形態２では、反射膜は枠体２６の内側面だけでなく、第１下面２６ｃ、第２下面２６ｄ、下面の凹部の側面、に設けてもよい。これにより、発光素子３の光の取り出しをさらに向上させることができる。

＜実施形態３＞
図６は、発光装置１００が実装基板３００に実装された発光モジュール１０００の一部を示す概略断面図である。発光モジュール１０００は、発光装置１００の基板１が上側に配置されるように、発光装置１００が実装基板３００に接合されて使用される。

このように、発光装置１００の基板１が上側に配置されるように実装し、発光モジュール１０００として使用することで、発光素子３が載置される空間と発光装置１００の外部との空気の出入りをより活発にすることができる。具体的には、発光装置１００の発光素子３が載置される空間の空気は、発光素子３が発する光や熱により温められ、空間の上方、すなわち、実施形態３では図６に示される発光装置１００の基板１側へ移動しやすい。発光素子３が載置される空間において、その空気が集まりやすい領域に、発光装置１００の基板１と枠体６の隙間が配置されると、発光装置１００の内外の空気の流れがスムーズになりやすい。したがって、発光素子３の表面に付着物が付着することを効率的に抑制することができ、信頼性の高い発光モジュール１０００を提供することが可能である。

＜実施形態４＞
図８Ａは、実施形態４に係る発光装置４００を示す概略平面図である。図８Ｂは、図８Ａに示す発光装置４００のＸ−Ｘ´線における概略断面図である。図８Ｃは、発光装置４００に用いられる、発光素子４３、保護素子４４及び接着材４５が設けられた基板４１の概略平面図であり、基板４１に枠体４６と透光性部材４７とを有するキャップ４８を接合する前の状態を示す。発光装置４００において、基板４１は、その上面において、平面視で発光素子４３と接着材４５とを結ぶ直線と重なる領域に突起４１ｃを有している。発光装置４００は、複数設けられた接着材４５のそれぞれに対応して、複数の突起４１ｃが設けられている。突起４１ｃにより発光素子４３からの光を上方に反射させることができるので、光取り出し効率の低下を抑制しつつ、発光素子４３が発する光が接着材４５に直接照射されることによる接着剤４５の劣化を防止することができる。その他の発光装置の構成については、実施形態１と略同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。

突起４１ｃは、平面視において、枠体４６の内部に枠体４６の内側面４６ａに沿って設けられている。また、平面視において、複数の突起４１ｃどうしが離間して設けられることで、仮に突起４１ｃと枠体４６が接触したとしても、発光素子４３が載置される空間から発光装置４００の外部へ貫通する隙間を確保している。
突起４１ｃの上面は、枠体４６の下面と同じ高さ又は枠体４６の下面よりも高いことが好ましい。これにより、発光素子４３が発する光が接着材４５に直接照射されにくくなる。

＜実施形態５＞
図９Ａは、実施形態５にかかる発光装置５００を示す概略平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す発光装置５００のＸ−Ｘ´線における概略断面図である。図９Ｃは、図９Ａに示す発光装置５００に用いられる、発光素子５３、保護素子５４及び接着材５５が設けられた基板５１の概略平面図であり、基板５１に枠体５６と透光性部材５７とを有するキャップ５８を接合する前の状態を示す。発光装置５００において、基板５１は、その上面において、平面視で発光素子５３と保護素子５４とを結ぶ直線と重なる領域に突起５１ｃを有している。その他の発光装置の構成については、実施形態１と略同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。

このように、突起５１ｃを設けることで、発光素子５３が発する光が保護素子５５によって吸収されることを抑制することができる。突起５１ｃの上面は、枠体５６の下面と同じ高さ又は枠体５６の下面よりも高いことが好ましい。これにより、発光素子５３が発する光が保護素子５５に直接照射されにくくなる。なお、実施形態４に係る発光装置４００において、本実施形態の突起５１ｃに相当する突起を設けることもできる。

以下に、実施形態１にかかる発光装置１００の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

＜実施例１＞
実施例１に示す発光装置１００は、平面視で３．５ｍｍ×３．５ｍｍ、高さ方向の厚みは０．９ｍｍである。実施例１の発光装置１００は、ＡｌＮからなる基材２ｂと、Ｎｉ／Ａｕからなる正負の配線２ａと、を備える基板１を有する。実施例１の基板１は、平面視で３．５ｍｍ×３．５ｍｍの矩形状であり、高さ方向の厚みは０．４ｍｍである。基板１の上面は、第１上面１ａと、第１上面１ｂよりも低い第２上面１ｂとを有し、それぞれの上面に、正負の配線２ａが設けられている。
実施例１の第２上面１ｂは、第１上面１ａよりも０．２ｍｍ低く設けられている。第２上面１ｂは、平面視で、例えば基板１の上面の略中央から矩形のいずれか一辺側に寄って設けられており、０．７ｍｍ×０．７ｍｍの矩形状である。

実施例１の発光素子３は、同一面上に正負の電極を有し、平面視で１．０ｍｍ×１．０ｍｍの矩形状であり、高さ方向の厚みは０．２ｍｍである。発光素子３は、平面視で基板１の第１上面１ａ（例えば略中央）に導電性接着剤によってフリップチップ実装されている。実施例１の保護素子４は、同一面上に正負の電極を有し、平面視で０．４３ｍｍ×０．３５ｍｍの矩形状のものを用いることができ、高さ方向の厚みは０．１４ｍｍである。保護素子４は、基板１の第２上面１ｂに導電性接着剤によってフリップチップ実装されており、その上面は第１上面１ａ以下の高さに設けられる。

実施例１では、接着材５としてシリコーン樹脂が、平面視で矩形の基板１の第１上面１ａの角部にそれぞれ設けられる。例えば、接着材５として、粘度８０Ｐａ・Ｓ〜１５０Ｐａ・Ｓのシリコーン樹脂を、直径０．３７ｍｍとなるように基板１の４角にぞれぞれ配置することができる。

実施例１のキャップ８は、平面視で矩形環状のＳｉからなる枠体６の上面に、透光性部材７として矩形状のガラス板が陽極接合されている。平面視で、枠体６の外縁と透光性部材７の外縁は略一致している。実施例１では、枠体６の高さ方向の厚みは０．３ｍｍ、枠体６の幅方向の厚みは１．１ｍｍ、透光性部材６の高さ方向の厚みは０．２ｍｍである。実施例１では、平面視でキャップ８の外縁は、基板１の外縁よりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ内側に配置されるように設けられる。実施例１の枠体６の内側面６ａは、基板１側から透光性部材７側へ外側に傾斜した傾斜面となっており、その上に反射膜６ｂとして厚み１μｍ〜５μｍのＡｌを設けることができる。実施例１では、透光性部材７の上面及び下面の枠体６との接合面以外の領域に、被覆膜としてＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２からなるＡＲコートが設けられている。

実施例１では、基板１の第１上面１ａと枠体６の下面との間の隙間９は、高さ方向において３０μｍである。隙間９は、図３及び図７に示されるように、接着材５間において、発光素子３が載置される空間から発光装置１００の外部に貫通しており、発光素子３と隙間９との間には、保護素子４やワイヤ等の部材が配置されない。したがって、発光素子３が載置される空間と、発光装置１００の外部との間の空気の出入りが比較的スムーズであり、発光素子３の表面に黒い付着物が付着しにくい、信頼性の高い発光装置１００を提供可能である。

１００、２００ａ、２００ｂ、４００、５００…発光装置
３００…実装基板
１０００…発光モジュール
１、２１、４１、５１…基板
１ａ、２１ａ、４１ａ、５１ａ…第１上面
１ｂ、２１ｂ、４１ｂ、５１ｂ…第２上面
４１ｃ、５１ｃ…突起
２ａ…正負の配線
２ｂ…基材
３、２３、４３、５３…発光素子
４、２４、４４、５４…保護素子
５、２５、４５、５５…接着材
６、２６、４６、５６…枠体
６ａ、４６ａ…枠体の内側面
６ｂ…反射膜
２６ｃ…第１下面
２６ｄ…第２下面
７、２７、４７、５７…透光性部材
８、２８、４８、５８…キャップ
９…隙間

Claims (10)

1. 第１上面と、前記第１上面よりも低い第２上面と、を有する基板と、
   前記第１上面に載置され、紫外光を発する発光素子と、
   前記第２上面に載置され、上面が前記第１上面以下に設けられる保護素子と、
   前記発光素子よりも外側の前記第１上面に複数設けられた接着材と、
   前記接着材によって前記第１上面の一部と接合され、前記発光素子を囲むように、且つ、下面が前記第２上面の上方に配置されるように設けられる枠体と、
   前記枠体の上面に接合される透光性部材と、を備え、
   前記第１上面と前記枠体の下面との間に、前記発光素子が載置される空間から発光装置の外部に貫通する隙間を有し、
   前記接着材によって、前記第１上面と前記枠体の下面との間に前記隙間が設けられる発光装置。
2. 前記第１上面と前記枠体の下面との隙間は、１０μｍ〜５０μｍである請求項１に記載の発光装置。
3. 前記枠体の下面は、前記第２上面の上方に位置する領域に、凹部を有する請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記基板は平面視で矩形状であり、
   前記接着材は、前記第１上面の角部に設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記発光素子は、前記基板にフリップチップ実装されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記保護素子は、前記基板にフリップチップ実装されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記枠体の内側面に、反射膜が設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記基板は、その上面において、平面視で前記発光素子と前記接着材とを結ぶ直線と重なる領域に突起を有している請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記突起は、前記複数設けられた接着材のそれぞれに対応して複数設けられ、
   平面視において、複数の前記突起どうしが離間して設けられている請求項８に記載の発光装置。
10. 前記基板は、その上面において、前記発光素子と前記保護素子とを結ぶ直線と重なる領域に突起を有している請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。

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