JP7452446B2 - 紫外発光装置 - Google Patents

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Description

本明細書の技術分野は、紫外発光素子を有する紫外発光装置に関する。
可視光を発する発光装置においては、基板に実装した半導体発光素子を樹脂で封止する。封止樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂である。これらの樹脂の屈折率は大気の屈折率よりも高い。そのため、半導体発光素子と封止樹脂との界面における反射が抑制される。つまり、光取り出し効率が高い。
近年、紫外発光素子を用いた発光装置が研究開発されてきている。紫外線はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂を変性させる。これにより、封止樹脂にクラックが発生するおそれがある。このため、紫外発光素子の周囲を樹脂で封止しない発光装置が開発されている。紫外発光素子の屈折率は１．７程度であり、大気の屈折率と大きく異なっている。したがって、紫外発光素子と大気との界面で全反射が生じやすくなる。つまり、このような空気出射型の発光装置における光取り出し効率は低い傾向にある。
特開２０１６－２０７７５４号公報
一方、紫外発光素子を用いる発光装置に対して、封止する技術がある。例えば、特許文献１では、液体の有機ハロゲン化物により封止する技術が開示されている（特許文献１の段落［００４２］－［００４４］）。しかし、これらの液体は紫外線による劣化はしにくいものの、接着剤と反応するおそれがある。この場合には、基板とレンズ等とが剥離してしまうことがある。また、液体が接着剤のわずかな隙間から漏れ出るおそれがある。
このため、基板とレンズ等との間の剥離を抑制することが好ましい。また、液体の漏れを防止することが好ましい。もちろん、発光装置の出力は高いことが好ましい。
本明細書の技術が解決しようとする課題は、高出力であって基板とレンズ等との間の剥離を抑制することのできる紫外発光装置を提供することである。
第１の態様における紫外発光装置は、基板と、紫外発光素子と、接合層と、透光部材と、接着剤層と、フッ化炭素化合物と、を有する。基板は、紫外発光素子を実装するための実装面を有する。紫外発光素子は、電極を有する第１面と第１面の反対側の第２面と側面とを有する。接合層は、紫外発光素子の第１面の電極と基板の実装面の一部とを接合している。透光部材は、紫外線を透過させるものである。接着剤層は、基板と透光部材とを接着している。基板と透光部材とは、これらの間に紫外発光素子を挟んだ状態で配置されている。フッ化炭素化合物は常温常圧で液体である。フッ化炭素化合物は、紫外発光素子の第２面と透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、紫外発光素子の側面に接触しており、接着剤層および基板の実装面に接触していない。
また、他の態様における紫外発光装置は、基板と、紫外発光素子と、接合層と、透光部材と、接着剤層と、フッ化炭素化合物と、を有する。基板は、紫外発光素子を実装するための実装面を有する。紫外発光素子は、電極を有する第１面と第１面の反対側の第２面と側面とを有する。接合層は、紫外発光素子の第１面の電極と基板の実装面の一部とを接合している。透光部材は、紫外線を透過させるものである。接着剤層は、基板と透光部材とを接着している。基板と透光部材とは、これらの間に紫外発光素子を挟んだ状態で配置されている。フッ化炭素化合物は常温常圧で液体である。フッ化炭素化合物は、紫外発光素子の第２面と透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、紫外発光素子の側面に接触しており、接着剤層および接合層に接触していない。
また、他の態様における紫外発光装置は、基板と、紫外発光素子と、接合層と、透光部材と、接着剤層と、フッ化炭素化合物と、を有する。基板は、紫外発光素子を実装するための実装面と、紫外発光素子の周囲を紫外発光素子に非接触で取り囲む壁と、を有する。紫外発光素子は、電極を有する第１面と第１面の反対側の第２面と側面とを有する。接合層は、紫外発光素子の第１面の電極と基板の実装面の一部とを接合している。透光部材は、紫外線を透過させるものであって、基板側に平坦面を有する。接着剤層は、基板と透光部材とを接着し、基板の壁と透光部材の平坦面とを接着している。基板と透光部材とは、これらの間に紫外発光素子を挟んだ状態で配置されている。フッ化炭素化合物は常温常圧で液体である。フッ化炭素化合物は、紫外発光素子の第２面と透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、紫外発光素子の側面に接触しており、接着剤層に接触していない。壁の実装面からの高さは、紫外発光素子の第２面の実装面からの高さより低い。
この紫外発光装置においては、紫外発光素子からの光取り出し効率が高い。また、基板と透光部材とを接着する接着剤層が、フッ化炭素化合物から悪影響を受けるおそれがほとんどない。このため、この紫外発光装置は高出力である。また、基板と透光部材との間の剥離が生じにくい。
本明細書では、高出力であって基板とレンズ等との間の剥離を抑制することのできる紫外発光装置が提供されている。
第１の実施形態の発光装置１００の概略構成図である。 第１の実施形態の発光装置１００のレンズ１４０を示す断面図である。 第１の実施形態の発光装置１００のレンズ１４０を示す平面図である。 第１の実施形態の発光装置１００の空気層１７０とフッ化炭素化合物１６０との位置関係を示す図である。 第１の実施形態の発光装置１００の空気層１７０の領域を示す図である。 第１の実施形態の発光装置１００における紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０の天井面１４４との間の距離を示す図である。 第１の実施形態の発光装置１００の製造方法を説明する図（その１）である。 第１の実施形態の発光装置１００の製造方法を説明する図（その２）である。 第１の実施形態の発光装置１００の製造方法を説明する図（その３）である。 第１の実施形態の変形例における発光装置２００の概略構成図である。 第１の実施形態の変形例における発光装置３００の概略構成図である。 第１の実施形態の変形例における発光装置４００のレンズ４４０を説明するための図である。 第１の実施形態の変形例における発光装置５００のレンズ５４０を説明するための図である。 第１の実施形態の変形例における発光装置６００の空気層６７０の領域を示す図である。 第２の実施形態の発光装置７００の概略構成図である。 第２の実施形態の変形例における発光装置８００の概略構成図である。 第２の実施形態の変形例における発光装置９００の概略構成図である。 第２の実施形態の変形例における発光装置１０００の概略構成図である。 評価試験における比較例２のサンプルを示す図である。
以下、具体的な実施形態について、紫外発光装置を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。実施形態とは異なる構造を有していても構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みの比は、概念的に示したものであり、実際の厚みの比を示しているわけではない。
（第１の実施形態）
１．発光装置
図１は、第１の実施形態の発光装置１００の概略構成図である。図１に示すように、発光装置１００は、基板１１０と、紫外発光素子１２０と、接合層１３０と、レンズ１４０と、接着剤層１５０と、フッ化炭素化合物１６０と、空気層１７０と、を有する。発光装置１００は、紫外線を発する紫外発光装置である。
基板１１０は、紫外発光素子１２０を実装するための基板である。基板１１０は、実装面１１０ａを有する。実装面１１０ａは、紫外発光素子１２０を実装するための面である。実装面１１０ａは、回路パターンの表面である。
紫外発光素子１２０は、紫外光を発する半導体発光素子である。紫外発光素子１２０の発光波長は、例えば、２００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下である。紫外発光素子１２０は接合層１３０を介して基板１１０に実装されている。紫外発光素子１２０は、第１面１２０ａと第２面１２０ｂと側面１２０ｃとを有する。第１面１２０ａは電極を有する。第１面１２０ａは基板１１０の実装面１１０ａと対面している。第２面１２０ｂは第１面１２０ａの反対側の面である。第２面１２０ｂは紫外発光素子１２０の外部に光を取り出す光取り出し面である。第２面１２０ｂはレンズ１４０と対面している。側面１２０ｃは、第１面１２０ａおよび第２面１２０ｂ以外の面である。
接合層１３０は、紫外発光素子１２０を基板１１０に実装するための層である。接合層１３０は、紫外発光素子１２０の第１面１２０ａの電極と、基板１１０の実装面１１０ａの回路パターンと、を接合する。接合層１３０の材質は、例えば、Ａｕ－Ｓｎ半田である。
レンズ１４０は、紫外発光素子１２０から発せられる紫外光を外部に好適に取り出すための透光部材である。レンズ１４０は、もちろん、紫外線を透過させる。レンズ１４０は、例えば、石英ガラスである。レンズ１４０の屈折率は、大気の屈折率より大きい。レンズ１４０の屈折率は、例えば、１．２以上１．６以下である。
図２は、第１の実施形態の発光装置１００のレンズ１４０を示す断面図である。図２に示すように、レンズ１４０は、凸面１４１と平坦面１４２と内側壁１４３と天井面１４４と基部１４５とを有する。レンズ１４０は、基板１１０の実装面１１０ａの側に凹部Ｕ１を有する。凹部Ｕ１は、内側壁１４３と天井面１４４とを有する。凸面１４１は発光装置１００の外部に面する。凸面１４１は回転放物面を有する。また、発光装置１００は、凸面１４１から紫外光を発する（図１の矢印Ｌ１参照）。平坦面１４２は基板１１０との接着面である。内側壁１４３は、天井面１４４とともに基板１１０と対面する。内側壁１４３は、基板１１０に向かうにつれて広がっている。天井面１４４は、基板１１０との接着後には基板１１０および紫外発光素子１２０と対面する面である。基部１４５は、レンズ１４０の根本に位置する部分である。
図３は、第１の実施形態の発光装置１００のレンズ１４０を示す平面図である。図３に示すように、凸面１４１は、回転放物面であるため、平面視では円形である。基部１４５は、平面視では正方形である。
接着剤層１５０は、基板１１０とレンズ１４０とを接着する。接着剤層１５０は、基板１１０とレンズ１４０とが紫外発光素子１２０を間に挟んだ状態で基板１１０とレンズ１４０とを接着している。このため、基板１１０とレンズ１４０とは、基板１１０とレンズ１４０との間に紫外発光素子１２０を挟んだ状態で配置されている。
フッ化炭素化合物１６０は、紫外発光素子１２０とレンズ１４０との間に位置している。
空気層１７０は、基板１１０とレンズ１４０との間に位置する閉空間である。
２．フッ化炭素化合物
２－１．フッ化炭素化合物の領域
フッ化炭素化合物１６０はＣＦ結合を有するポリマーである。フッ化炭素化合物１６０は常温常圧で液体である。フッ化炭素化合物１６０における炭素原子数は、フッ化炭素化合物１６０におけるフッ素原子数の１．９倍以下である。フッ化炭素化合物１６０は、例えば、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）である。フッ化炭素化合物１６０の屈折率は、大気の屈折率より大きく紫外発光素子１２０の屈折率と同程度以下であればよい。フッ化炭素化合物１６０の屈折率は、例えば、１．２以上１．６以下である。
図１に示すように、フッ化炭素化合物１６０は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０との間の隙間を埋めている。このため、フッ化炭素化合物１６０は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０とに接触している。
図４は、第１の実施形態の発光装置１００の空気層１７０とフッ化炭素化合物１６０との位置関係を示す図である。図４に示すように、基板１１０は、基材１１１と回路パターン１１２とを有する。実装面１１０ａは回路パターン１１２上の面である。
フッ化炭素化合物１６０は、フィレット形状を形成している。フッ化炭素化合物１６０は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃおよびレンズ１４０の内側壁１４３に接触している。しかし、フッ化炭素化合物１６０は、基板１１０の実装面１１０ａに接触していない。
また、フッ化炭素化合物１６０は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃを覆うが、第１面１２０ａを覆わない。このため、フッ化炭素化合物１６０は、接合層１３０を覆うこともない。
そして、フッ化炭素化合物１６０は、接着剤層１５０に接触していない。
フッ化炭素化合物１６０は、中心部１６１と、外縁部１６２と、を有する。中心部１６１と外縁部１６２とはつながっている。中心部１６１は、紫外発光素子１２０とレンズ１４０との間に挟まれた領域である。中心部１６１は直方体形状である。その直方体形状の縦横の長さは、紫外発光素子１２０の縦横の長さと等しい。
外縁部１６２は、レンズ１４０と空気層１７０との間に挟まれた領域である。外縁部１６２は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃとレンズ１４０の内側壁１４３とに接触している。このため、紫外発光素子１２０のすぐ外側の領域においては、基板１１０、空気層１７０の環状部１７１、フッ化炭素化合物１６０の外縁部１６２、レンズ１４０の順に積層されている。
紫外発光素子１２０の側面１２０ｃに接触しているフッ化炭素化合物１６０の厚みは、基板１１０の実装面１１０ａから離れるほど厚くなっている。
図４に示すように、点Ｂ１または点Ｃ１は、フッ化炭素化合物１６０のうち基板１１０の実装面１１０ａに最も近い位置に位置している。点Ｂ１は、レンズ１４０の平坦面１４２と内側壁１４３とが交差する点である。点Ｃ１は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃと第１面１１０ａとが交差する点である。
すなわち、フッ化炭素化合物１６０のうち基板１１０の実装面１１０ａに最も近い位置に位置している箇所は、レンズ１４０の内側壁１４３に沿う位置か、または、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃに沿う位置に位置している。
特に、フッ化炭素化合物１６０のうち基板１１０の実装面１１０ａに最も近い位置に位置している箇所は、レンズ１４０の内側壁１４３上の点のうち最も実装面１１０ａに近い位置（点Ｂ１）か、または、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃ上の点のうち最も実装面１１０ａに近い位置（点Ｃ１）に位置している。
２－２．フッ化炭素化合物の効果
フッ化炭素化合物１６０が紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃを覆っている。フッ化炭素化合物１６０の屈折率は、大気の屈折率より大きく紫外発光素子１２０の屈折率と同程度以下である。このため、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃから出射しようとする光は、フッ化炭素化合物１６０との境界面で全反射されにくい。つまり、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃの光取り出し効率は高い。
フッ化炭素化合物１６０が紫外発光素子１２０の第１面１２０ａを覆っていない。ここで、紫外発光素子１２０の屈折率は１．７程度であり、大気の屈折率は１程度である。このため、紫外発光素子１２０の第１面１２０ａから出射しようとする光は、全反射しやすい。仮に、第１面１２０ａ側にも紫外線がある程度出射してしまう紫外発光素子１２０を用いる場合には、第１面１２０ａ側に出射しようとする光を第２面１２０ｂ側に反射させることができる。
３．空気層
３－１．空気層の領域
空気層１７０には、気体が充填されている。気体は、例えば、大気である。空気層１７０は、基板１１０とレンズ１４０との間に位置している。空気層１７０は、フッ化炭素化合物１６０および接着剤層１５０に接触している。
空気層１７０は、紫外発光素子１２０の周囲を環状に囲う環状部１７１と、紫外発光素子１２０と基板１１０との間の隙間である連結部１７２と、を有する。環状部１７１は、紫外発光素子１２０の形状に合わせた四角形を基本とする環状の空間である。連結部１７２は、環状部１７１を連結する隙間である。
環状部１７１は、基板１１０の実装面１１０ａとフッ化炭素化合物１６０の外縁部１６２との間に位置している。環状部１７１は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃの周囲を取り囲んでいる。環状部１７１と紫外発光素子１２０の側面１２０ｃとの間にはフッ化炭素化合物１６０が存在している。
連結部１７２は、基板１１０の実装面１１０ａと紫外発光素子１２０の第１面１２０ａとの間に位置している。このため、紫外発光素子１２０の第１面１２０ａは、フッ化炭素化合物１６０に接触していない。
図４に示すように、距離Ｔ１ａは、距離Ｔ２より小さく距離Ｔ３、Ｔ４より大きい。距離Ｔ１ａは、空気層１７０における基板１１０の実装面１１０ａから最も遠い位置に位置する点Ｑ１ａから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離である。距離Ｔ２は、レンズ１４０の天井面１４４から基板１１０の実装面１１０ａまでの距離である。距離Ｔ３は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離である。距離Ｔ４は、紫外発光素子１２０の第１面１２０ａから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離である。
つまり、空気層１７０における基板１１０の実装面１１０ａから最も遠い位置に位置する点Ｑ１ａから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離Ｔ１ａは、レンズ１４０の天井面１４４から基板１１０の実装面１１０ａまでの距離Ｔ２より小さい。また、空気層１７０における基板１１０の実装面１１０ａから最も遠い位置に位置する点Ｑ１ａから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離Ｔ１ａは、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離Ｔ３より大きい。
空気層１７０における基板１１０の実装面１１０ａから最も遠い位置に位置する点Ｑ１ａは、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃの外側であってレンズ１４０の平坦面１４２と内側壁１４３とが交差する点Ｂ１より内側に位置している。
また、図４に示すように、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０の天井面１４４との間には空気層は存在しない。
図５は、第１の実施形態の発光装置１００の空気層１７０の領域を示す図である。図５では、紫外発光素子１２０の周囲のフッ化炭素化合物１６０が仮想的に描かれている。空気層１７０は、フッ化炭素化合物１６０を間に挟んで紫外発光素子１２０の周囲を取り囲んでいる。空気層１７０における紫外発光素子１２０の反対側の外縁は、四角形である。
３－２．空気層の効果
フッ化炭素化合物１６０の外縁部１６２と基板１１０の実装面１１０ａとの間に空気層１７０の環状部１７１があることにより、フッ化炭素化合物１６０が接着剤層１５０に接触しない。このため、フッ化炭素化合物１６０と接着剤層１５０とが反応するおそれはほとんどない。また、フッ化炭素化合物１６０が接着剤層１５０に到達しないため、接着剤層１５０にわずかな隙間があったとしても、この隙間からフッ化炭素化合物１６０が発光装置１００の外部に零れるおそれがほとんどない。
４．紫外発光素子とレンズとの間の距離
４－１．距離
図６は、第１の実施形態の発光装置１００における紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０の天井面１４４との間の距離を示す図である。紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂは、紫外発光素子１２０における基板１１０の反対側に面する。図６に示すように、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０の天井面１４４との間の距離Ｈ１は、０．１μｍ以上５００μｍ以下である。好ましくは、０．１μｍ以上以上４００μｍ以下である。より好ましくは、０．１μｍ以上以上３００μｍ以下である。
４－２．距離の効果
フッ化炭素化合物１６０は紫外線をある程度吸収する。このため、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０の天井面１４４との間の距離Ｈ１は、小さいほうがよい。距離Ｈ１が小さいほど、紫外線はフッ化炭素化合物１６０に吸収されず光出力は大きい。
５．屈折率
紫外発光素子１２０の屈折率は１．７程度である。フッ化炭素化合物１６０の屈折率は１．２以上１．６以下の程度である。レンズ１４０の屈折率は１．２以上１．６以下の程度である。大気の屈折率は１である。
第１の実施形態では、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃは、空気層１７０と接触していない。前述のように紫外発光素子１２０の屈折率は空気層１７０の屈折率より十分に大きい。紫外発光素子１２０のうち外部に光を取り出す第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃが屈折率の低い空気層１７０と接触していないため、紫外発光素子１２０からの光は素子外部に出射しやすい。
６．製造方法
６－１．素子実装工程
図７に示すように、基板１１０の実装面１１０ａに紫外発光素子１２０を実装する。基板１１０の実装面１１０ａの上に半田を載せる。紫外発光素子１２０の第１面１２０ａの電極が半田と接触するように半田の上に紫外発光素子１２０を載せる。そして、例えば、リフローにより紫外発光素子１２０を基板１１０に実装する。
６－２．滴下工程
図８に示すように、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂの上にフッ化炭素化合物１６０を滴下する。これにより、フッ化炭素化合物１６０は紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂの上に濡れ広がる。また、この段階では、フッ化炭素化合物１６０は紫外発光素子１２０の側面１２０ｃには接触していない。
６－３．レンズ接着工程
図９に示すように、基板１１０の実装面１１０ａの上に接着剤層１５０を塗る。その後、レンズ１４０を基板１１０の実装面１１０ａに接着させる。この際に、レンズ１４０の天井面１４４がフッ化炭素化合物１６０を押圧する。この圧力により、フッ化炭素化合物１６０は紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂの上から外側に広がる。そして、フッ化炭素化合物１６０は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃに濡れ広がるとともに、レンズ１４０の内側壁１４３に濡れ広がる。これにより、発光装置１００が製造される。
７．第１の実施形態の効果
７－１．フッ化炭素化合物
フッ化炭素化合物１６０が紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃを覆っている。このため、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃから素子外部に出射しようとする光は、フッ化炭素化合物１６０との境界面で全反射されにくい。つまり、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃの光取り出し効率は高い。
７－２．空気層
フッ化炭素化合物１６０の外縁部１６２と基板１１０の実装面１１０ａとの間に空気層１７０の環状部１７１があることにより、フッ化炭素化合物１６０が接着剤層１５０に接触しない。このため、フッ化炭素化合物１６０と接着剤層１５０とが反応するおそれはほとんどない。また、フッ化炭素化合物１６０が発光装置１００の外部にこぼれにくい。
７－３．紫外発光素子とレンズとの間の距離
フッ化炭素化合物１６０は紫外線をある程度吸収する。このため、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとレンズ１４０の天井面１４４との間の距離Ｈ１は、小さいほうがよい。距離Ｈ１が小さいほど、紫外線はフッ化炭素化合物１６０に吸収されず光出力は大きい。
８．変形例
８－１．フィレットの形状
図１０は、第１の実施形態の変形例における発光装置２００の概略構成図である。発光装置２００においては、フッ化炭素化合物２６０および空気層２７０が発光装置１００と異なっている。図１０に示すように、フッ化炭素化合物２６０は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃを覆っているが、レンズ１４０の内側壁１４３を覆っていない。
この場合、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂから発せられる光は、紫外発光素子１２０とフッ化炭素化合物２６０との間の界面でそれほど反射されずに出射する。紫外発光素子１２０の屈折率とフッ化炭素化合物１６０の屈折率との差が小さいためである。
同様に、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃから発せられる光は、紫外発光素子１２０とフッ化炭素化合物２６０との間の界面でそれほど反射されない。つまり、紫外発光素子１２０からフッ化炭素化合物２６０へと多くの光が入射する。その光は、フッ化炭素化合物２６０から空気層２７０へと入射するが、フッ化炭素化合物２６０の屈折率は、紫外発光素子１２０の屈折率と空気層２７０の屈折率との間の値である。このため、紫外発光素子１２０から空気層へと直接入射する場合に比べて、フッ化炭素化合物２６０から空気層２７０へと入射する光の量は多い。
図１１は、第１の実施形態の変形例における発光装置３００の概略構成図である。発光装置３００においては、フッ化炭素化合物３６０および空気層３７０が発光装置１００と異なっている。図１１に示すように、距離Ｔ１ｂは、距離Ｔ２、Ｔ３より小さく距離Ｔ４より大きい。距離Ｔ１ｂは、空気層３７０における基板１１０の実装面１１０ａから最も遠い位置に位置する点Ｑ１ｂから基板１１０の実装面１１０ａまでの距離である。
このように、フッ化炭素化合物３６０の量が多い場合であっても、フッ化炭素化合物３６０のうち基板１１０の実装面１１０ａに最も近い位置に位置している箇所は、レンズ１４０の内側壁１４３上の点のうち最も実装面１１０ａに近い位置（点Ｂ１）か、または、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃ上の点のうち最も実装面１１０ａに近い位置（点Ｃ１）に位置している。
８－２．フィラー
フッ化炭素化合物１６０は紫外線を透過させるフィラーを含有してもよい。フィラーの材質は、例えば、フッ素パウダー、シリカである。フィラーの屈折率は、フッ化炭素化合物１６０の屈折率と同程度であるとよい。フィラーの屈折率は、例えば、１．２以上１．６以下である。フィラーの粒子径は、例えば、２０ｎｍ以上５０μｍ以下である。フッ化炭素化合物１６０に占めるフィラーの存在比は、例えば、０．１ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下である。
フィラーがシリカのようにフッ素を含まない材料である場合には、フィラーが紫外線を吸収するおそれがある。この場合には、フィラーの粒子径は、紫外発光素子１２０の発光波長のピーク値よりも小さければよい。フィラーの粒子径は、例えば、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
フッ化炭素化合物１６０の静粘度および動粘度を調整するためにフィラーは用いるとよい。つまり、滴下する際には滴下しやすいように動粘度が低く、フィレットを形成した後にはフィレットの形状が崩れにくいよう静粘度が高いとよい。
８－３．レンズの形状
図１２は、第１の実施形態の変形例における発光装置４００のレンズ４４０を説明するための図である。図１２に示すように、レンズ４４０の内側壁４４３とレンズ４４０の平坦面４４２との間に凹部４４５が存在する。凹部４４５は、平坦面４４２または内側壁４４３からレンズ４４０の側に凹んでいる。凹部４４５は、フッ化炭素化合物１６０と接着剤層１５０との間に位置している。このため、フッ化炭素化合物１６０は、表面張力により凹部４４５の端部Ｂ２の位置で留まる。つまり、フッ化炭素化合物１６０は、接着剤層１５０に接触しにくい。
図１３は、第１の実施形態の変形例における発光装置５００のレンズ５４０を説明するための図である。図１３に示すように、レンズ５４０の内側壁５４３とレンズ５４０の平坦面５４２との間に凹部５４５が存在する。凹部５４５は、平坦面５４２または内側壁５４３からレンズ５４０の側に凹んでいる。凹部５４５は、フッ化炭素化合物１６０と接着剤層１５０との間に位置している。このため、フッ化炭素化合物１６０は、表面張力により凹部５４５の端部Ｂ３の位置で留まる。つまり、フッ化炭素化合物１６０は、接着剤層１５０に接触しにくい。
８－４．空気層の形状
図１４は、第１の実施形態の変形例における発光装置６００の空気層６７０の領域を示す図である。図１４では、紫外発光素子１２０の周囲のフッ化炭素化合物６６０が仮想的に描かれている。空気層６７０は、フッ化炭素化合物６６０を間に挟んで紫外発光素子１２０の周囲を取り囲んでいる。空気層６７０における紫外発光素子１２０の反対側の外縁は、円形である。空気層６７０の外縁は、レンズの内側壁の形状に依存する。空気層６７０の外縁は、その他の形状であってもよい。
８－５．天井面
天井面１４４は基板１１０の実装面１１０ａに平行な平面である。しかし、天井面１４４は基板１１０の実装面１１０ａに平行でなくてもよい。また、天井面１４４は曲面であってもよい。
８－６．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
１．発光装置
図１５は、第２の実施形態の発光装置７００の概略構成図である。図１５に示すように、発光装置７００は、基板７１０と、紫外発光素子１２０と、接合層１３０と、ガラス７４０と、接着剤層７５０と、フッ化炭素化合物７６０と、空気層７７０と、を有する。
基板７１０は、壁７８０を有する。
ガラス７４０は、紫外光を透過させる透光部材である。ガラス７４０は、平板形状である。ガラス７４０は、基板１１０の側に平坦面を有する。
接着剤層７５０は、基板７１０の壁７８０とガラス７４０とを接着させるためのものである。接着剤層７５０は、基板７１０の壁７８０と、ガラス７４０における基板１１０側の平坦面と、を接着している。接着剤層７５０の材質は、例えば、シリコーン樹脂である。
壁７８０は、基板１１０の実装面１１０ａの上に形成されている。壁７８０は、紫外発光素子１２０の四方を囲んでいる。壁７８０は、個々の紫外発光素子１２０を区画するためのものである。壁７８０は、紫外発光素子１２０の周囲を紫外発光素子１２０に非接触で取り囲んでいる。壁７８０の材質は、例えば、銅、ＡｌＮである。壁７８０の材質は、紫外線を吸収しにくい材質であるとよい。
２．フッ化炭素化合物
フッ化炭素化合物７６０は、フィレット形状を形成している。そのため、フッ化炭素化合物７６０は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃおよびガラス７４０の天井面７４０ａに接触している。しかし、フッ化炭素化合物７６０は、基板１１０の実装面１１０ａに接触していない。
また、フッ化炭素化合物７６０は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃを覆うが、第１面１２０ａを覆わない。このため、フッ化炭素化合物７６０は、接合層１３０を覆うこともない。そして、フッ化炭素化合物７６０は、壁７８０および接着剤層７５０に接触していない。
フッ化炭素化合物７６０は、中心部７６１と、外縁部７６２と、を有する。中心部７６１は、紫外発光素子１２０とガラス７４０との間に挟まれた領域である。中心部７６１は直方体形状である。その直方体形状の縦横の長さは、紫外発光素子１２０の縦横の長さと等しい。
外縁部７６２は、ガラス７４０と空気層７７０との間に挟まれた領域である。外縁部７６２は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃとガラス７４０の天井面７４０ａとに接触している。このため、紫外発光素子１２０のすぐ外側の領域においては、基板１１０、空気層７７０の環状部７７１、フッ化炭素化合物７６０の外縁部７６２、ガラス７４０の順に積層されている。
中心部７６１では、フッ化炭素化合物７６０が、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとガラス７４０の天井面７４０ａとの間の隙間を埋めている。
３．空気層
空気層７７０は、紫外発光素子１２０の周囲を環状に囲う環状部７７１と、紫外発光素子１２０と基板１１０との間の隙間である連結部７７２と、を有する。環状部７７１は、紫外発光素子１２０の形状に合わせた四角形を基本とする環状の空間である。連結部７７２は、環状部７７１を連結する隙間である。
環状部７７１は、基板１１０の実装面１１０ａとフッ化炭素化合物７６０の外縁部７６２との間に位置している。環状部７７１は、紫外発光素子１２０の側面１２０ｃの周囲を囲っている。環状部７７１と紫外発光素子１２０の側面１２０ｃとの間にはフッ化炭素化合物７６０が存在している。
４．壁の高さ
壁７８０は、上面７８０ａを有する。上面７８０ａは、壁７８０における基板１１０の反対側に位置している。壁７８０の高さは、基板１１０の実装面１１０ａから壁７８０の上面７８０ａまでの距離である。基板１１０の実装面１１０ａから壁７８０の上面７８０ａまでの距離は、基板１１０の実装面１１０ａから紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂまでの距離よりも小さい。
フッ化炭素化合物７６０の中心部７６１の厚みは、接着剤層７５０の厚みよりも薄い。
５．発光装置の製造方法
５－１．素子実装工程
基板１１０の実装面１１０ａに紫外発光素子１２０を実装する。
５－２．壁形成工程
紫外発光素子１２０の周囲に壁７８０を形成する。
５－３．滴下工程
紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂの上にフッ化炭素化合物７６０を滴下する。
５－４．接着工程
壁７８０の上面７８０ａの上に接着剤層７５０を塗布し、ガラス７４０を接着させる。この際に、フッ化炭素化合物７６０は押圧されて濡れ広がる。
６．第２の実施形態の効果
６－１．フッ化炭素化合物
フッ化炭素化合物７６０が紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃを覆っている。このため、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃから素子外部に出射しようとする光は、フッ化炭素化合物７６０との境界面で全反射されにくい。つまり、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂおよび側面１２０ｃの光取り出し効率は高い。
６－２．空気層
フッ化炭素化合物７６０の外縁部７６２と基板１１０の実装面１１０ａとの間に空気層７７０の環状部７７１があることにより、フッ化炭素化合物７６０が接着剤層７５０に接触しない。このため、フッ化炭素化合物７６０と接着剤層７５０とが反応するおそれはほとんどない。また、フッ化炭素化合物７６０が発光装置７００の外部にこぼれにくい。
７．変形例
７－１．フッ化炭素化合物
図１６は、第２の実施形態の変形例における発光装置８００の概略構成図である。図１６に示すように、発光装置８００では、フッ化炭素化合物８６０が基板１１０の実装面１１０ａに接触するとともに覆っている。空気層８７０は、壁７８０の上面７８０ａの端部からガラス７４０の天井面７４０ａにかけて形成されている。フッ化炭素化合物７６０は、接着剤層７５０に接触していない。
７－２．壁
図１７は、第２の実施形態の変形例における発光装置９００の概略構成図である。図１７に示すように、壁９８０の上面７８０ａの基板７１０からの高さが、紫外発光素子１２０の第２面１２ｂの基板７１０からの高さよりも高い。
発光装置９００では、フッ化炭素化合物９６０が基板７１０の実装面に接触するとともに覆っている。フッ化炭素化合物９６０は、中心部９６１と、外縁部９６２と、を有する。中心部９６１と外縁部９６２とは分離している。
中心部９６１は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂとガラス７４０の天井面７４０ａとの間に位置する。外縁部９６２は、壁９８０と紫外発光素子１２０との間の隙間を埋めている。外縁部９６２は、紫外発光素子１２０の第２面１２０ｂまたは壁９８０の上面９８０ａまで満たされている。フッ化炭素化合物９６０は、接着剤層９５０に接触していない。
７－３．ざぐり
図１８は、第２の実施形態の変形例における発光装置１０００の概略構成図である。図１８に示すように、壁１０８０はざぐり１０８１を有する。ガラス７４０は、ざぐり１０８１の上に載せられている。そして、壁１０８０とガラス７４０とは、接着剤層１０５０により接着されている。
７－４．ガラス
平板形状のガラス以外の透光部材を用いてもよい。透光部材は、例えば、下面が平坦面であり下面の反対側が凸レンズである部材であってもよい。この場合であっても、透光部材は、基板１１０の側に平坦面を有する。この平坦面は、接着剤層により壁に接着されている。
７－５．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
（実施形態の組み合わせ）
第１の実施形態および第２の実施形態について変形例を含めて組み合わせてよい場合がある。
（評価試験）
１．サンプル
レンズを有する発光装置について実験を行った。発光装置の内部にフッ化炭素化合物の領域を変えて発光装置の明るさを評価した。フッ化炭素化合物の領域以外については、どのサンプルも同じである。
２．実験結果
表１は試験結果をまとめた表である。実施例１は、第１の実施形態に相当する。比較例１は、フッ化炭素化合物を全く入れなかったサンプルである。比較例２は、図１９に示すように、紫外発光素子とレンズの天井面との間にのみフッ化炭素化合物を充填したサンプルである。比較例３は、基板とレンズとの間の隙間にフッ化炭素化合物を充填し、空気層を設けなかったサンプルである。
比較例１の明るさを１として規格化した。
表１に示すように、実施例１では、明るさが高く密着性も優れていた。比較例１、２では、密着性は十分であるが、明るさがやや弱い。比較例３では、最も明るかったが、密着性が不十分であった。つまり、基板とレンズとの間で剥離が生じた。
［表１］
サンプル フッ化炭素化合物 明るさ 密着性
実施例１ 図１ １．４ ○
比較例１ 無し １ ○
比較例２ 図１９ １．３ ○
比較例３ フル充填 １．５ ×
（付記）
第１の態様における紫外発光装置は、基板と、紫外発光素子と、接合層と、透光部材と、接着剤層と、フッ化炭素化合物と、を有する。基板は、紫外発光素子を実装するための実装面を有する。紫外発光素子は、電極を有する第１面と第１面の反対側の第２面と側面とを有する。接合層は、紫外発光素子の第１面の電極と基板の実装面の一部とを接合している。透光部材は、紫外線を透過させるものである。接着剤層は、基板と透光部材とを接着している。基板と透光部材とは、これらの間に紫外発光素子を挟んだ状態で配置されている。フッ化炭素化合物は常温常圧で液体である。フッ化炭素化合物は、紫外発光素子の第２面と透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、紫外発光素子の側面に接触しており、接着剤層に接触していない。
第２の態様における紫外発光装置は、空気層を有する。空気層は、基板と透光部材との間に位置するとともに、フッ化炭素化合物および接着剤層に接触している。
第３の態様における紫外発光装置においては、空気層は、紫外発光素子の周囲を取り囲んでいる。空気層と紫外発光素子との間には、フッ化炭素化合物が存在している。
第４の態様における紫外発光装置においては、空気層における基板の実装面から最も遠い位置に位置する点から基板の実装面までの距離は、紫外発光素子の第２面から基板の実装面までの距離より大きい。
第５の態様における紫外発光装置においては、空気層における基板の実装面から最も遠い位置に位置する点から基板の実装面までの距離は、紫外発光素子の第２面から基板の実装面までの距離より小さい。
第６の態様における紫外発光装置においては、フッ化炭素化合物は、基板の実装面に接触していない。
第７の態様における紫外発光装置においては、フッ化炭素化合物は、接合層に接触していない。
第８の態様における紫外発光装置においては、紫外発光素子の側面に接触しているフッ化炭素化合物の厚みは、基板の実装面から離れるほど厚くなっている。
第９の態様における紫外発光装置においては、フッ化炭素化合物は、紫外線を透過させるフィラーを含有する。フィラーの屈折率は、１．２以上１．６以下である。
第１０の態様における紫外発光装置においては、フィラーは、フッ素を含まない材料である。フィラーの粒子径が、紫外発光素子の発光波長のピーク値よりも小さい。
第１１の態様における紫外発光装置においては、透光部材は、レンズである。レンズにおける基板の実装面の側には凹部が形成されている。凹部は、天井面と内側壁とを有する。
第１２の態様における紫外発光装置においては、フッ化炭素化合物は、内側壁の上に存在する。
第１３の態様における紫外発光装置においては、紫外発光素子の第２面とレンズの天井面との間の距離が、０．１μｍ以上５００μｍ以下である。
第１４の態様における紫外発光装置においては、基板は、紫外発光素子の周囲を紫外発光素子に非接触で取り囲む壁を有する。透光部材は、基板側に平坦面を有する。接着剤層は、基板の壁と透光部材の平坦面とを接着している。壁の実装面からの高さは、紫外発光素子の第２面の実装面からの高さより低い。
１００…発光装置
１１０…基板
１２０…紫外発光素子
１３０…接合層
１４０…レンズ
１５０…接着剤層
１６０…フッ化炭素化合物
１７０…空気層

Claims (16)

  1. 基板と、
    紫外発光素子と、
    接合層と、
    透光部材と、
    接着剤層と、
    フッ化炭素化合物と、
    を有し、
    前記基板は、
    前記紫外発光素子を実装するための実装面を有し、
    前記紫外発光素子は、
    電極を有する第１面と前記第１面の反対側の第２面と側面とを有し、
    前記接合層は、
    前記紫外発光素子の前記第１面の前記電極と前記基板の前記実装面の一部とを接合しており、
    前記透光部材は、
    紫外線を透過させるものであり、
    前記接着剤層は、
    前記基板と前記透光部材とを接着しており、
    前記基板と前記透光部材とは、
    これらの間に前記紫外発光素子を挟んだ状態で配置されており、
    前記フッ化炭素化合物は常温常圧で液体であり、
    前記フッ化炭素化合物は、
    前記紫外発光素子の前記第２面と前記透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、
    前記紫外発光素子の前記側面に接触しており、
    前記接着剤層および前記基板の前記実装面に接触していないこと
    を含む紫外発光装置。
  2. 基板と、
    紫外発光素子と、
    接合層と、
    透光部材と、
    接着剤層と、
    フッ化炭素化合物と、
    を有し、
    前記基板は、
    前記紫外発光素子を実装するための実装面を有し、
    前記紫外発光素子は、
    電極を有する第１面と前記第１面の反対側の第２面と側面とを有し、
    前記接合層は、
    前記紫外発光素子の前記第１面の前記電極と前記基板の前記実装面の一部とを接合しており、
    前記透光部材は、
    紫外線を透過させるものであり、
    前記接着剤層は、
    前記基板と前記透光部材とを接着しており、
    前記基板と前記透光部材とは、
    これらの間に前記紫外発光素子を挟んだ状態で配置されており、
    前記フッ化炭素化合物は常温常圧で液体であり、
    前記フッ化炭素化合物は、
    前記紫外発光素子の前記第２面と前記透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、
    前記紫外発光素子の前記側面に接触しており、
    前記接着剤層および前記接合層に接触していないこと
    を含む紫外発光装置。
  3. 基板と、
    紫外発光素子と、
    接合層と、
    透光部材と、
    接着剤層と、
    フッ化炭素化合物と、
    を有し、
    前記基板は、
    前記紫外発光素子を実装するための実装面と、
    前記紫外発光素子の周囲を前記紫外発光素子に非接触で取り囲む壁と、を有し、
    前記紫外発光素子は、
    電極を有する第１面と前記第１面の反対側の第２面と側面とを有し、
    前記接合層は、
    前記紫外発光素子の前記第１面の前記電極と前記基板の前記実装面の一部とを接合しており、
    前記透光部材は、
    紫外線を透過させるものであって、前記基板側に平坦面を有し、
    前記接着剤層は、
    前記基板と前記透光部材とを接着し、前記基板の前記壁と前記透光部材の前記平坦面とを接着しており、
    前記基板と前記透光部材とは、
    これらの間に前記紫外発光素子を挟んだ状態で配置されており、
    前記フッ化炭素化合物は常温常圧で液体であり、
    前記フッ化炭素化合物は、
    前記紫外発光素子の前記第２面と前記透光部材との間の隙間をこれらに接触した状態で埋めるとともに、
    前記紫外発光素子の前記側面に接触しており、
    前記接着剤層に接触しておらず、
    前記壁の前記実装面からの高さは、
    前記紫外発光素子の前記第２面の前記実装面からの高さより低いこと
    を含む紫外発光装置。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の紫外発光装置において、
    空気層を有し、
    前記空気層は、
    前記基板と前記透光部材との間に位置するとともに、
    前記フッ化炭素化合物および前記接着剤層に接触していること
    を含む紫外発光装置。
  5. 請求項４に記載の紫外発光装置において、
    前記空気層は、
    前記紫外発光素子の周囲を取り囲んでおり、
    前記空気層と前記紫外発光素子との間には、
    前記フッ化炭素化合物が存在していること
    を含む紫外発光装置。
  6. 請求項４または請求項５に記載の紫外発光装置において、
    前記空気層における前記基板の前記実装面から最も遠い位置に位置する点から前記基板の前記実装面までの距離は、
    前記紫外発光素子の前記第２面から前記基板の前記実装面までの距離より大きいことを含む紫外発光装置。
  7. 請求項４または請求項５に記載の紫外発光装置において、
    前記空気層における前記基板の前記実装面から最も遠い位置に位置する点から前記基板の前記実装面までの距離は、
    前記紫外発光素子の前記第２面から前記基板の前記実装面までの距離より小さいこと
    を含む紫外発光装置。
  8. 請求項２または請求項３に記載の紫外発光装置において、
    前記フッ化炭素化合物は、
    前記基板の前記実装面に接触していないこと
    を含む紫外発光装置。
  9. 請求項１または請求項３に記載の紫外発光装置において、
    前記フッ化炭素化合物は、
    前記接合層に接触していないこと
    を含む紫外発光装置。
  10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の紫外発光装置において、
    前記紫外発光素子の前記側面に接触している前記フッ化炭素化合物の厚みは、
    前記基板の前記実装面から離れるほど厚くなっていること
    を含む紫外発光装置。
  11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の紫外発光装置において、
    前記フッ化炭素化合物は、
    紫外線を透過させるフィラーを含有し、
    前記フィラーの屈折率は、
    １．２以上１．６以下であること
    を含む紫外発光装置。
  12. 請求項１１に記載の紫外発光装置において、
    前記フィラーは、
    フッ素を含まない材料であり、
    前記フィラーの粒子径が、
    前記紫外発光素子の発光波長のピーク値よりも小さいこと
    を含む紫外発光装置。
  13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の紫外発光装置において、
    前記透光部材は、
    レンズであり、
    前記レンズにおける前記基板の前記実装面の側には凹部が形成されており、
    前記凹部は、
    天井面と内側壁とを有すること
    を含む紫外発光装置。
  14. 請求項１３に記載の紫外発光装置において、
    前記フッ化炭素化合物は、
    前記内側壁の上に存在すること
    を含む紫外発光装置。
  15. 請求項１３または請求項１４に記載の紫外発光装置において、
    前記紫外発光素子の前記第２面と前記レンズの前記天井面との間の距離が、
    ０．１μｍ以上５００μｍ以下であること
    を含む紫外発光装置。
  16. 請求項１または請求項２に記載の紫外発光装置において、
    前記基板は、
    前記紫外発光素子の周囲を前記紫外発光素子に非接触で取り囲む壁を有し、
    前記透光部材は、
    前記基板側に平坦面を有し、
    前記接着剤層は、
    前記基板の前記壁と前記透光部材の前記平坦面とを接着しており、
    前記壁の前記実装面からの高さは、
    前記紫外発光素子の前記第２面の前記実装面からの高さより低いこと
    を含む紫外発光装置。
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