JP6920602B2 - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

紫外光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光装置として、ガラスで封止された構造の発光装置が知られている（例えば、特許文献１）。ガラスはパッケージと接着材等で接合されている。

特開２０１５−１０９３３１号公報

接着材等によって紫外光が吸収されると、光取り出し効率が低下する。

本開示は、以下の構成を含む。
第１領域と、第１領域の周囲に配置される第２領域と、を同一面側に備える基板と、基板の第１領域と第１接合部材を介して接合される第１面と、第１面の反対側の第２面と、を備える紫外発光素子と、紫外発光素子の第２面と直接接している素子接合領域と、第２接合部材を介して前記基板の第２領域と接合される基板接合領域と、を備える無機透光性部材と、を備える発光装置。

以上により、紫外光の光取り出し効率に優れた発光装置とすることができる。

図１Ａは、実施形態に係る発光装置を示す概略上面図である。 図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における断面を含む概略断面斜視図である。 図１Ｃは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における概略端面図である。 図２Ａは、実施形態に係る発光装置の基板の概略端面図である。 図２Ｂは、実施形態に係る発光装置の基板の概略上面図である。 図２Ｃは、実施形態に係る発光装置の基板の概略上面図である。 図３Ａは、実施形態に係る発光装置の無機透光性部材の概略斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線における概略端面図である。 図４Ａは、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略端面図である。 図４Ｂは、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略端面図である。 図４Ｃは、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略端面図である。 図４Ｄは、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略端面図である。 図４Ｅは、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略端面図である。 図４Ｆは、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略端面である。 図５Ａは、実施形態に係る発光装置の概略端面図である。 図５Ｂは、実施形態に係る発光装置の基板の概略端面図である。

本発明を実施するための形態を、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発光装置及び発光装置の製造方法を例示するものであって、本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法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、特定的な記載がない限りは、本開示の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。尚、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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。

実施形態に係る発光装置は、基板と、紫外発光素子と、無機透光性部材と、を備える。基板は同一面側に第１領域と第２領域とを備える。第２領域は、上面視において第１領域の周囲に配置される領域である。紫外発光素子は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを備える。第１面は、第１接合部材を介して基板の第１領域と接合される。無機透光性部材は、素子接合領域と、基板接合領域とを備える。素子接合領域は、紫外発光素子の第２面と直接接している。基板接合領域は、第２接合部材を介して基板の第２領域と接合されている。

紫外発光素子と無機透光性部材とが直接接しているため、発光素子からの紫外光が無機透光性部材の表面で反射されにくい。そのため、効率よく無機透光性部材内に紫外光を導光することができる。これにより、紫外光の光取り出し効率に優れた発光装置とすることができる。
以下、各部材について詳説する。

（基板）
基板は、紫外発光素子を実装する部材であり、母材となる絶縁性の基体と、配線となる導電部材と、を備えている。基板は、板状、又は、発光素子を収容可能な凹部を備えた形状とすることができる。基板は、上面視において、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円、更には、これら組み合わせた形状や、一部が欠けたような形状等とすることができる。

基板は、同一面側に第１領域と第２領域とを備える。第２領域は、上面視において、第１領域の周囲に配置される。第１領域と第２領域は、同じ高さ、又は、異なる高さに位置することができる。

基板の第１領域は、第１接合部材を介して紫外発光素子の第１面と接合される領域である。すなわち、基板の第１領域は、素子載置領域（素子接合領域）のことを指す。１つの基板に、１つ又は複数の紫外発光素子を載置することができる。複数の紫外発光素子を用いる場合は、複数の素子載置領域をまとめて１つの第１領域とみなし、その第１領域の周囲に第２領域を配置する。このように、第１領域内に複数の素子載置領域を備える場合、複数の素子載置領域は同じ高さ、また、異なる高さとすることができる。好ましくは、複数の素子載置領域の高さは、それぞれ同じ高さである。

基板の第１領域には、少なくとも２つの導電部材を備えている。２つの導電部材は、正負一対の配線電極として機能する。基板の一対の導電部材は、紫外発光素子の一対の電極と、第１接合部材を介して接合される。

第１領域は、上述のように第１接合部材を介して紫外発光素子と接続される領域を含む領域であり、紫外発光素子の直下の領域を指す。つまり、一対の導電部材の間に露出される基体など、実際には第１接合部材とは接していない領域も含めて、紫外発光素子の直下の領域を第１領域とする。

基板の第１領域の大きさ及び形状は、載置される紫外発光素子の大きさ及び形状に応じて決められる。例えば、紫外発光素子が、上面視が１ｍｍ×１ｍｍの四角形である場合、第１領域は、紫外発光素子の直下の１ｍｍ×１ｍｍの領域である。

基板の第２領域は、第２接合部材を介して無機透光性部材と接合される領域である。第２領域は、第１領域の周囲に配置されている。尚、紫外発光素子を気密封止する場合は、第２接合部材は第２領域の全周にわたるように形成され、紫外発光素子を非気密封止する場合は、第２接合部材は第２領域の一部に形成される。このように第２接合部材が接合されない領域を含め、第１領域を囲むように設けられる領域を、第２領域とする。

第２領域は、基板の基体のみ、基板の基体の上に形成された第１金属層のみ、基体と第１金属層、のいずれかで構成される。第２領域に第１金属層を設けることで、第２接合部材と基板との接合性を向上させることができる。換言すると、第１金属層は、接合補助部材として機能させることができる。

第１金属層は、配線電極として機能する一対の導電部材とは電気的に分離され、接合補助部材のみとして機能させることができる。あるいは、配線電極として機能する導電部材と電気的に繋がった部分、つまり、導電部材の一部であってもよい。

第１金属層は、第２領域の全域にわたって環状に配置された１つの金属部材とすることができる。あるいは、第１金属層は、第２領域において部分的に形成された金属部材とすることができる。つまり、第１金属層は複数であってもよい。複数の第１金属層とする場合は、左右対称配置、点対称配置、又は、一定の間隔で配置させるなど、バランスよく配置することが好ましい。

基板は、第１領域と第２領域との間に、第３領域を備えていてもよい。第３領域は、紫外発光素子の直下の領域と、無機透光性部材と接合される領域とを除く基板の上面である。この第３領域は、透光性基板と対向する領域であり、基体又は導電部材で構成される。

基板の第３領域と無機透光性部材とによって形成される空間内は、例えば、空気などの気体で構成することができる。この気体は、紫外発光素子の側面に接している。これにより紫外発光素子と気体との屈折率差が大きくなるため、側面から出射される光を抑制でき、無機透光性部材と接する第２面からの光出射が増加し、出力の高い発光装置を得ることができる。また、紫外発光素子からの光の一部は、側面からも出射される。側面から出射された光は、気体内を伝搬した後、再び無機透光性部材に入射する。無機透光性部材の傾斜面に反射部材を設ける場合は、紫外発光素子の側面にも反射部材を設けることが好ましい。

また、基板の第３領域には、目的や用途に応じて、種々の機能性部材を配置することもできる。例えば、ツェナーダイオードなどの保護素子、紫外光を吸収して可視光などの変換する波長変換部材、紫外光を反射する光反射部材、有機物や水分などを吸着するゼオライトなどの吸着部材などの機能性部材を配置してもよい。

基体は、発光素子からの光を反射することができる材料で形成されていることが好ましい。特に、発光素子からの光を６０％以上、７０％以上反射することが好ましい。また、発光素子の光を吸収しにくい材料で形成されると好適である。例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、パルプ等の絶縁材料、半導体、金属（例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、クロム、錫、パラジウム等）等の導電材料の単一材料及びこれらの複合材料によって形成することができる。なかでも、金属、セラミックス、樹脂等が好ましく、無機材料であるセラミックスがより好ましい。セラミックスとしては、特に放熱性の高い窒化アルミ二ウムが好ましい。

導電部材は、発光素子と電気的に接続可能なものであれば、特に限定されるものではなく、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、銅、アルミニウム、金、銀等の金属を用いることができる。厚みは、数μｍ〜数百μｍとすることができる。導電部材は、めっき、スパッタ、その他の公知の方法で形成することができる。また、導電部材は、紫外発光素子が載置される面に配置されるほか、外部接続端子として、基板の上面、側面、又は下面にも配置される。基板の下面に導電材を配置する場合は、基板の上面の第１金属層と、内部又は側面に設けた金属部材で電気的に接続される。

第１金属層は、導電部材の一部として用いられる場合は、上述の材料を用いることができる。また、導電部材とは電気的に分離された第１金属層は、第２接合部材との接合性を向上させることができる材料を選択することができる。第１金属層は、基板の基体との接合性が良好な材料を選択することができる。第１金属層としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｇｒ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）白金(Ｐｔ)、ロジウム（Ｒｈ）、ｔタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）等の単一材料およびこれらの複合材料が挙げられる。第１金属部材の厚みは、数μｍ〜数百μｍとすることができる。第１金属層は、めっき、スパッタ、その他の公知の方法で形成することができる。また、第１金属部材は、導電部材の一部である場合、又は、通電に寄与しない場合、いずれの場合においても、導電部材と同じ材料を用いる場合は、同時に形成することができる。

（紫外発光素子）
紫外発光素子は、紫外光を発光可能な半導体発光素子である。紫外発光素子は、第１面と、第１面の反対側の第２面と、を備える。第１面は、第１接合部材を介して基板の第１領域と接合される面である。第２面は、無機透光性部材の素子接合領域と直接接する面である。ここで、紫外光とは、例えば、発光ピーク波長が２００〜４１０ｎｍの波長の光を指す。１つの発光装置に用いられる紫外発光素子は１つ又は２以上の複数であり、複数用いる場合は、例えば、それぞれ同じ発光ピーク波長の紫外発光素子でもよく、あるいは、異なる発光ピーク波長の紫外発光素子であってもよい。紫外発光素子の大きさや形状は、目的や用途に応じて適宜選択することができる。例えば、紫外発光素子の上面視形状は、四角形（正方形又は長方形）、三角形、六角形等の多角形や、これらを組み合わせた形状等とすることができる。

紫外発光素子は、少なくとも、発光層を含む半導体層を備えた積層構造体と、一対の電極と、を備える。積層構造体は、半導体層に加えて、透光性基板を備えていてもよい。さらに、一対の電極は、積層構造体の半導体層に形成されるものである。例えば、ｐ型半導体層にｐ側電極が形成され、ｎ型半導体層にｂ側電極が形成される。紫外発光素子の第１面は、電極が形成された面であり、第２面は、透光性基板又は半導体層で構成される面である。

半導体層としては、例えば、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の半導体を利用することができる。

透光性基板は、成長基板又は貼り合わせた基板を用いることができる。透光性基板としては、例えば、サファイア、窒化物半導体等が挙げられる。

電極は、Ａ ｕ 、Ｐ ｔ 、Ｐ ｄ 、Ｒ ｈ 、Ｎ ｉ 、Ｗ 、Ｍ ｏ 、Ｃ ｒ 、
Ｔ ｉ等の金属又はこれらを含む合金を用いることができ、単層又は積層構造とすることができる。電極の形状、大きさ、配置等は、目的や用途等に応じて適宜選択することができる。

（無機透光性部材）
無機透光性部材は、紫外発光素子を被覆する部材であり、紫外発光素子からの光を透過する性質を備える。ここで、透光性とは、紫外発光素子からの光を７０％以上透過させることを指す。

無機透光性部材は、紫外発光素子の第２面と直接接している素子接合領域と、第２接合部材を介して前記基板の第２領域と接合される基板接合領域と、を備える。素子接合領域と基板接合領域は、基板の形状等に応じて、同一面上、又は、異なる面上に位置することができる。また、基板の第２領域が、上面視において第１領域の周囲に配置されているのと同様に、無機透光性部材の基板接合領域は、上面視において素子接合領域の周囲に配置される。

無機透光性部材の素子接合領域は、紫外発光素子の第２面と接する面であり、紫外発光素子からの光が入射される光入射面として機能する面である。基板の第１領域と同様に、無機透光性部材の素子接合領域は、紫外発光素子の直下の領域を指す。素子接合領域の大きさは、紫外発光素子の第２面と同じ大きさが最大であり、紫外発光素子の第２面の大きさの１／２程度が最小である。素子接合領域の大きさは、紫外発光素子の第２面と同じ大きさとすることが好ましい。これにより、紫外発光素子からの光を効率よく無機透光性部材に入射させることができる。

無機透光性部材の基板接合領域は、第２接合部材を介して基板の第２領域と接合される領域である。基板接合領域は、素子接合領域の周囲に配置されている。尚、紫外発光素子を気密封止する場合は、第２接合部材は基板接合領域の全周にわたるように形成され、紫外発光素子を非気密封止する場合は、第２接合部材は基板接合領域の一部に形成される。このように第２接合部材と接合されない領域を含め、素子接合領域を囲むように設けられる領域を、基板接合領域とする。

第２金属層は、基板接合領域の全域にわたって環状に配置された１つの金属部材とすることができる。あるいは、第２金属層は、基板接合領域において部分的に形成された金属部材とすることができる。つまり、第２金属層は複数であってもよい。複数の第２金属層とする場合は、左右対称配置、点対称配置、又は、一定の間隔で配置させるなど、バランスよく配置することが好ましい。

基板接合領域は、無機透光性部材、又は、無機透光性部材に形成された第２金属層で構成される。基板接合領域に第２金属層を設けることで、第２接合部材と無機透光性部材との接合性を向上させることができる。基板に設けられる第１金属層と同様に、第２金属層も接合補助部材として機能させることができる。第２金属層は、第２接合部材との接合性を向上させることができる材料を選択することができる。また、第２金属層は、透光性部材との接合性が良好な材料を選択することができる。第２金属層としては、例えば、第１金属と同じ材料を用いることができる。

無機透光性部材は、素子接合領域と基板接合領域との間に、これらと異なる領域を備えることができる。この領域は、基板の第３領域と対向する領域であり、例えば、光反射面として機能させることができる。このように無機透光性部材の一部を光反射面として機能させる場合は、例えば、光反射部材を設けることができる。光反射部材としては、Ａｇ、Ａｌ等の金属や、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の白色系の反射部材などを用いることができる。また、光反射面は、素子載置領域である光入射面に対して傾斜した面とすることができる。

無機透光性部材は、素子接合領域の反対側の面は、外部に光が出射される光出射面として機能する面である。無機透光性部材の光出射面は、平面、曲面、又はこれらを組み合わせた面とすることができる。例えば、光出射面を半球面とすることで、凸レンズとして機能させることができる。

無機透光性部材は、例えば、ガラス、サファイア等を用いることができる。また、第２接合部材と接合される基板接合領域や、光反射面として機能させる領域には、金属層などの非透光性部材や反射性部材等を備えていてもよい。また、無機透光性部材の内部に、拡散材、波長変換部材などを含有させてもよい。

（第１接合部材）
第１接合部材は、基板の第１領域と、紫外発光素子の第１面とを接合させる部材である。詳細には、第１領域のうち、配線電極として機能する導電部材と、紫外発光素子の第１面に形成されている電極とを、電気的に接合させる部材である。

第１接合部材は、例えば、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、ＡｕとＳｎ、ＡｕとＳｉ、ＡｕとＧｅ、ＡｕとＣｕ、ＡｇとＣｕとをそれぞれ主成分とする合金等の共晶合金、あるいは、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属のろう材等の導電性の接合部材が挙げられる。特に、紫外光によって劣化しにくい半田、合金等の共晶合金、バンプを用いることが好ましい。

第１接合部材の厚みは、第２接合部材の厚みより薄い厚みとすることが好ましい。例えば、３μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。

（第２接合部材）
第２接合部材は、基板の第２領域と、無機透光性部材の基板接合領域とを接合させる部材である。第２接合部材は、第１接合部材として用いられる材料と同様の導電性の接合部材を用いることができる。さらに、絶縁性の接合部材を用いることができる。例えば、樹脂などが挙げられる。

発光装置を気密封止構造とする場合は、基板の第２領域の全域にわたって連続する少なくとも１つの第２接合部材を配置する。また、発光装置を非気密構造とする場合は、基板の第２領域のうち、複数の離間した第２接合部材を配置する。複数の第２接合部材とする場合は、基板の上面視において、左右対称配置、点対称配置、又は、一定の間隔で配置させるなど、バランスよく配置することが好ましい。それにより基板と無機透光性部材との接合時に局所的に負荷が集中することを抑制することができる。

第２接合部材を部分的に設ける場合、第２接合部材と隣接する第２接合部材の間は、非気密構造とする場合の通気口となる部分である。この通気口となる部分を大きくすることで、通気性を向上させることができる。また、通気口となる部分を小さくすることは、すなわち、第２接合部材を形成する領域が大きくなることを示しており、この場合は、基板と無機透光性部材との接合性を向上させることができる。

第２接合部材の厚みは、第１接合部材の厚みより厚くすることが好ましい。紫外発光素子や、紫外発光素子と無機透光性部材との接合部には、接合時に圧縮応力が発生する。そのため、第２接合部材の厚みを厚くすることで、紫外発光素子と無機透光性部材との接合や、紫外発光素子にかかる応力ダメージを軽減することができる。第２接合部材の厚みは、例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。

＜実施形態１＞
実施形態１に係る発光装置１００を、図１Ａ〜図１Ｃに示す。図１Ａは、実施形態１にかかる発光装置１００の概略上面図、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における断面を含む概略断面斜視図、図１Ｃは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における概略端面図である。発光装置１００は、基板１１０と、基板の上に載置される紫外発光素子１２０と、無機透光性部材１３０と、を備える。

（基板）
基板１１０の概略端面図を、図２Ａに示す。基板１１０は、第１領域１１０１と、第１領域１１０１の周囲に配置される第２領域１１０２と、を備える。実施形態１では、基板１１０は、側壁と底面とを有する凹部Ｓを備える。凹部Ｓの底面は、紫外発光素子１２０が載置可能な面積を備えている。

図１Ａでは、基板１１０の外形は略正方形であり、凹部Ｓの底面は略正方形である例を示している。また、基板１１０の外形と凹部Ｓの底面の形状は同じであってもよく、異なっていてもよい。

図１Ａでは、凹部Ｓの側壁高さは、紫外発光素子１２０の高さよりも高い例を示している。ただし、側壁の高さについては、これに限らず、紫外発光素子１２０の高さと同じ、又は、それよりも低い高さとすることができる。側壁の内側面は、底面に対して垂直又は傾斜した面、さらに段差を備えた面などとすることができる。

実施形態１では、第１領域１１０１は、凹部の底面の少なくとも一部であり、第２領域１１０２は、側壁の上面の少なくとも一部である。つまり、第１領域１１０１と第２領域１１０２とが、同一面上ではなく、異なる高さの面上に配置されている。いずれも、基板１１０の同一面側（上面側）に配置されているものであり、互いに平行な面である。ただし、第１領域１１０１と第２領域１１０２とは、互いに平行な面でなく、±３度程度傾斜した面であってもよい。その場合も含めて、同一面側に配置されているものとする。

第２領域１１０２は、第１領域１１０１の周囲に配置されている。図１では、第２領域１１０２で囲まれた領域の中央に第１領域１１０１が配置された例を示している。これに限らず、第１領域１１０１は、第２領域１１０２で囲まれた領域の、任意の位置に配置することができる。

基板１１０は、絶縁性の基体１１１と、一対の導電部材１１２と、を備える。例えば、セラミックであるアルミナからなる基体１１１と、最表面が金である導電部材１１２と、を備えた基板１１０が挙げられる。導電部材１１２は、紫外発光素子に給電するための正負一対の配線電極として機能するものである。基板１１０凹部の底面において、２つの導電部材１１２が、互いに離間した位置に配置されている。

実施形態１では、第２領域１１０２には第１金属層１１３が配置されている。この第１金属層１１３、通電されない金属であり、基板と第２接合部材との接合強度を向上する接合補助部材である。

第１金属層１１３は、図１Ａ等に示すように、基板１１０の側壁の上面において全周に渡って環状に形成されている。第１金属層１１３の幅は、側壁の上面の幅と同じか、それよりも狭い幅とすることができる。図１Ａ等では、側壁の上面の幅よりも狭い幅の第１金属層１１３を例示している。図１Ａにおいて、ハッチングを施した領域が側壁の上面であり、それと重なる部分であって薄墨を施した領域が第１金属層１１３である。

さらに、側壁の上面において、その幅方向における両端から離間した位置に、第１金属層１１３の両端が位置するような幅としている。このように、側壁の上面よりも狭い幅の第１金属層１１３とすることで、例えば、第２接合部材が側壁の上面からはみ出すことを防ぐことができる。

図２Ｂ、図２Ｃは、図１Ａに示す基板１１０の第１金属層１１３の変形例を示す概略上面図である。薄墨を施した部分が第１金属層である。図２Ｂに示す基板１１０Ａは、凹部の側壁の上面において、４つの角部から２方向に延伸するＬ字状の第１金属層１１３Ａを４つ備えている。つまり、環状の第２領域１１０２Ａにおいて、互いに離間する４つの第１金属層１１３Ａが配置されている。このように、離間する第１金属層１１３Ａとすることで、第２接合部材も離間させることができる。これにより、非気密構造の発光装置とすることができる。また、図２Ｃに示す基板１１０Ｂに比して、第２接合部材を広い範囲で形成することができる。つまり、第２領域１１０２において、第１金属層１１３Ａが占める比率が、比較的大きい。そのため、基板１１０と透光性部材との接合強度を向上させることができる。

また、図２Ｃに示す基板１１０Ｂは、凹部の側壁の上面において、２つの角部上に位置する略四角形の第１金属層１１３Ｂを４つ備えている。このように、環状の第２領域１１０２Ｂにおいて、第１金属層１１３Ｂが示す比率を比較的小さくすることで、基板と無機透光性部材とを接合する際にかかる負荷を低減することができる。また、基板と無機透光性部材との間の空間の通気性を向上させることができる。そのため、例えば、揮発成分を含む部材を空間内に備える場合は、その揮発成分を外部に排出し易くすることができる。第１金属層は、図２Ｂ、図２Ｃに示すほか、種々の形状、大きさ、配置とすることができる。

（紫外発光素子）
紫外発光素子１２０は、第１面１２１と、第１面１２１の反対側の第２面１２２と、を備える。第１面１２１は、基板１１０の第１領域１１０１と、第１接合部材１４１を介して接合される。第２面１２２は、無機透光性部材１３０の素子接合領域１３０Ａと直接接している。

紫外発光素子１２０は、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）からなる半導体層と、透光性基板であるサファイアと、を備えた積層構造体を有する。さらに、半導体層には正負一対の電極が備えらえる。紫外発光素子１２０の第１面１２１は、正負一対の電極が形成された面である。紫外発光素子１２０の第２面１２２は、サファイアから構成される。尚、積層構造体は透光性基板を備えない場合は、半導体層が第２面１２２を構成する。

紫外発光素子１２０は、例えば上面視が１ｍｍ×１ｍｍの四角形であり、発光ピーク波長は３６０ｎｍ〜３７０ｎｍである。電極は、Ａｕからなるパッド電極と、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔからなる補助電極、透光性電極としてＩＴＯ、ＺｎＯ等を備えてもよい。

（無機透光性部材）
無機透光性部材１３０の概略斜視図を、図３Ａに示す。図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線における概略断面図であり、第２金属層を備えた状態を示す。無機透光性部材１３０は、素子接合領域１３０Ａと、基板接合領域１３０Ｂとを有する。

無機透光性部材１３０は、上面視が略正方形であり、基板の外形サイズと略同じ外形サイズである。また、図３Ａ等に示すように、下側に凸部を備えた形状であり、この凸部の頂面が素子接合領域１３０Ａである。この凸部は、図３Ａに示すような略四角錐台形のほか、例えば円錐台形とすることもできる。その場合は、素子載置領域は円形となる。

素子接合領域１３０Ａは、紫外発光素子１２０の第２面が直接接している面であり、上面視において基板接合領域１３０Ｂに囲まれた略四角形の領域である。素子接合領域１３０Ａは、上面視が略正方形であり、無機透光性部材１３０の中央に配置されている。素子接合領域１３０Ａの各辺と、基板接合領域１３０Ｂの内側辺は、それぞれ平行に配置されている。

基板接合領域１３０Ｂは、基板１１０の第２領域１１０２と第２接合部材１４２を介して接合される領域である。実施形態１では、基板１１０が凹部Ｓを備え、その側壁の上面が第２領域１１０２である。そのため、無機透光性部材１３０の基板接合領域１３０Ｂは、第２領域１１０２の幅と同じ幅を備えた環状の領域とすることができる。

基板接合領域１３０Ｂは、無機透光性部材、又は、無機透光性部材に形成された第２金属層１３４で構成される。第２金属層１３４は、基板１１０の第１金属層１１３と同様に、基板接合領域１３０Ｂと同じ幅、若しくはそれよりも小さい幅とすることができる。さらに、図２Ｂ、図２Ｃに示すような、互いに分離した複数の第１金属層１１３Ａ、１１３Ｂと同様に、第２接合部材１４２もそれぞれ２以上の複数に分離した領域に形成してもよい。特に、第１金属層と第２金属層とを、互いに対向するように同じ形状とすることで、第２接合部材の広がり等を制御し易くすることができる。

素子接合領域１３０Ａと基板接合領域１３０Ｂの間には、傾斜面１３０Ｄを備える。傾斜面１３０Ｄの角度Θは、素子接合領域１３０Ａに対して、例えば１度〜７０度傾斜させた面とすることができる。角度Θを小さくすることで、無機透光性部材及び基板を薄型にすることができ、発光装置を薄型にすることができる。また、角度Θを大きくすることで、単位面積当たりの光のエネルギーを高くすることができる。傾斜面１３０Ｄは、光反射面として機能させることができる。例えば、光反射部材を設けてもよい。

無機透光性部材１３０は、素子接合領域１３０Ａの反対側の面は、外部に光が出射される光出射面１３０Ｃとして機能する面である。図１Ａ、図３Ｂ等に示すように、実施形態１では、光出射面１３０Ｃは平面である例を示している。

上述の発光装置１００は、図４Ａ〜図４Ｆに示すような工程を備えた製造方法で得ることができる。各工程の概略としては、１）紫外発光素子を準備する工程、２）無機透光性部材を準備する工程、３）基板を準備する工程、４）無機透光性部材と紫外発光素子とを接合する工程、５）無機透光性部材及び紫外発光素子と、基板とを接合する工程、が挙げられる。尚、１）〜３）に示す各部材を準備する工程は、この順に行うことは必要ではなく、どの順序で行ってもよい。

１）紫外発光素子を準備する工程
図４Ａに示すように、第１面１２１及び第２面１２２を備えた紫外発光素子１２０を準備する。第１面１２１には、電極が備えられている。この工程は、このような紫外発光素子１２０を購入して準備する、又は、半導体の積層構造体や電極を形成する工程を経て紫外発光素子を製造して準備することができる。また、ウエハ状態の紫外発光素子の集合体を購入して分割して個片化された紫外発光素子１２０を準備してもよい。

２）無機透光性部材を準備する工程
図４Ｂに示すように、素子接合領域１３０Ａと、基板接合領域１３０Ｂとを備えた無機透光性部材１３０を準備する。無機透光性部材１３０は、素子接合領域１３０Ａが基板接合領域１３０Ｂよりも上側に突出している。また、素子接合領域には、第２金属層１３４が形成されている。この工程は、このような無機透光性部材１３０を購入して準備する、又は、無機透光性部材を加工して準備する工程、第２金属層１３４を形成する工程などを経て準備することができる。

３）基板を準備する工程
図４Ｃに示すように、凹部Ｓの底面に第１領域１１０１を備え、凹部Ｓの側壁の上面に第２領域１１０２を備えた基板１１０を準備する。第２領域１１０２には、第１金属層１１３が形成されている。この工程は、このような基板１１０を購入して準備する、又は、基体１１１を加工する、導電部材１１２や第１金属層１１３を形成する工程などを経て準備することができる。

４）無機透光性部材と紫外発光素子とを接合する工程
図４Ｄに示すように、紫外発光素子１２０の第２面１２２と、無機透光性部材１３０の素子接合領域１３０Ａとが直接接するように接合する。この接合は、直接接合であり、例えば表面活性化結合、水酸基結合、原子拡散結合が利用できる。表面活性化結合は、接合面を真空中で処理することで化学結合しやすい表面状態として接合面同士を結合する方法である。水酸基結合は、例えば原子層堆積法などにより接合面に水酸基を形成し、それぞれの接合面の水酸基同士を結合させる方法である。このような直接接合により、常温に近い環境下で紫外発光素子１２０と無機透光性部材１３０とを直接接するようにすることができる。尚、直接接合によって、紫外発光素子１２０の一部と無機透光性部材１３０の一部が一体化されており、この一体化された部分は、一体化する前の部材とは異なる性質を備えた部材となっている。このような部分も含めて直接接合された部分と称する。

５）無機透光性部材及び紫外発光素子と、基板とを接合する工程
図４Ｅに示すように、紫外発光素子１２０の第１面１２１に、第１接合部材１４１を形成する。同様に、無機透光性部材１３０の第２金属層１３４の上に、第２接合部材１４２を形成する。

次いで、図４Ｅで得られた無機透光性部材１３０と紫外発光素子１２０の接合体を上下反転させる。そして、図４Ｆに示すように、基板１１０の凹部Ｓの第１領域１１０１と、紫外発光素子１２０の第１面１２１とを対向させると共に、基板１１０の第２領域１１０２と、無機透光性部材１３０の基板接合領域１３０Ｂとを対向させる。そして、無機透光性部材１３０に設けられた第１接合部材１４１及び第２接合部材１４２と、基板１１０に設けられた第１領域１１０１及び第２領域１１０２とを接触させる。

最後に、加熱工程を経て、接合を完了させることで、図１Ａ〜図１Ｃに示す発光装置１００を得ることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２に係る発光装置２００を、図５に示す。図５は概略端面図であり、上面視形状は、図１Ａに示すような発光装置１００と同様に略正方形である。また、図５Ｂは、無機透光性部材２３０の概略端面図である。実施形態２に係る発光装置２００は、基板２１０と、基板の上に載置される紫外発光素子２２０と、無機透光性部材２３０と、を備える。

実施形態２は、基板２１０は平板状である。また、無機透光性部材２３０は、紫外発光素子２２０と接合される素子接合領域２３０Ａが、基板の第２領域２１０２と接合される基板接合領域２３０Ｂよりも上側（高い位置）にある。発光装置２００は、基板２１０に凹部を備えた実施形態１に係る発光装置１００に比して、薄型とすることができる。

無機透光性部材２３０は、光入射面として機能する素子接合領域２３０Ａと、その反対側の光出射面２３０Ｃとの距離が、実施形態１に比して近い。そのため、光が吸収されにくく、光の取り出し効率に優れている。

無機透光性部材２３０は、素子接合領域２３０Ａと、その周囲に配置される基板接合領域２３０Ｂとの間に、素子接合領域２３０Ａと同一平面上にある面を含む平面部２３０Ｅを有する。この平面部２３０Ｅは、実施形態１の傾斜面１３０Ｄと同様に、基板２１０と対向する面であり、光反射面として機能させることができる。

本発明の実施形態に係る発光装置は、印刷用インク硬化用光源、樹脂硬化用光源、露光装置用光源、プロジェクタ、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。

１００、２００…発光装置
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、２２０…基板
１１０１、２２０１…第１領域
１１０２、２１０２…第２領域
１１０３…第３領域
１１１、２１２…基体
１１２、２１２…導電部材
１１３、１１３Ａ、１１３Ｂ、２１３…第１金属層
Ｓ…凹部
１２０、２２０…紫外発光素子
１２１…第１面
１２２…第２面
１３０、２３０…無機透光性部材
１３０Ａ、２３０Ａ…素子接合領域（光入射面）
１３０Ｂ、２３０Ｂ…基板接合領域
１３０Ｃ、２３０Ｃ…光出射面
１３０Ｄ…傾斜面（光反射面）
２３０Ｅ…平面部
１３４…第２金属層
１４１、２４１…第１接合部材
１４２、２４２…第２接合部材

Claims (4)

1. 第１領域と、前記第１領域の周囲に配置される第２領域と、を同一面側に備える基板と、
   前記基板の第１領域と第１接合部材を介して接合される第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を備える紫外発光素子と、
   前記紫外発光素子の第２面と一体化して接合される素子接合領域と、第２接合部材を介して前記基板の第２領域と接合される基板接合領域と、を備える無機透光性部材と、
   を備え、
   前記第２接合部材の厚みは、前記第１接合部材の厚みよりも厚い発光装置。
2. 前記第２接合部材は、前記第２領域の全域にわたって連続して配置される請求項１記載の発光装置。
3. 前記第２接合部材は、前記第２領域において、部分的に配置される請求項１記載の発光装置。
4. 第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を備える紫外発光素子を準備する工程と、
   素子接合領域及び基板接合領域を備える無機透光性部材を準備する工程と、
   第１領域と、前記第１領域の周囲に配置される第２領域と、を同一面側に備える基板を準備する工程と、
   前記無機透光性部材の前記素子接合領域と、前記紫外発光素子の前記第２面とを表面活性化結合、水酸基結合、又は原子拡散結合によって接合する工程と、
   前記基板の前記第１領域と前記発光素子の第１面とを第１接合部材を介して接合し、前記基板の前記第２領域と前記無機透光性部材の基板接合領域とを第２接合部材を介して接合する工程と、
   を備え、
   前記第２接合部材の厚みは、前記第１接合部材の厚みよりも厚い発光装置の製造方法。

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