TW201635594A - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種發光裝置以及其製造方法,其可達成提高可靠度之目的,且可達成降低成本之目的。在發光裝置(1a)中,帽蓋部6a的紫外線穿透部(666),係由紫外線可穿透的玻璃所形成。在發光裝置(1a)中,紫外線發光元件(3)的第1電極(31)與安裝基板(2a)的第1導體部(21),利用由AuSn所形成的第1接合部(61)接合;紫外線發光元件(3)的第2電極(32)與安裝基板(2a)的第2導體部(22),利用由AuSn所形成的第2接合部(62)接合;安裝基板(2a)的第1接合用金屬層(23)與帽蓋部(6a)的第2接合用金屬層(43),利用由AuSn所形成的第3接合部(63)接合。

Description

發光裝置及其製造方法
本發明係關於一種發光裝置以及其製造方法。
以往,關於散熱特性優異的薄型發光裝置,例如,有文獻提出一種具備:次底座基板、安裝於次底座基板的LED元件、具有孔隙的間隔件,以及光學元件的LED包裝 [文獻1(日本專利申請公開編號2006-270046)]。
光學元件,例如,由玻璃板所構成。
在LED包裝中,LED元件透過形成於LED元件的各電極的焊料凸塊以覆晶方式結合於電極圖案。
間隔件,例如,從矽基板製得,並利用接合片與次底座基板接合。光學元件,例如,由玻璃板所構成,並利用接合片與間隔件的頂面接合。
另外,關於發光裝置的製造方法,已知一種將LED元件以覆晶方式安裝於無機材質基板後,經過波長轉換層被覆步驟,再進行將無機材質基板與玻璃蓋接合的步驟的發光裝置的製造方法 [文獻2(日本專利申請公開編號2011-40577)]。
於無機材質基板,形成了LED元件覆晶安裝用的AuSn電極,以及玻璃蓋接合用的作為熔合基底層的Au層。
在發光裝置的技術領域中,吾人期望提高可靠度以及降低成本。
本發明之目的在於提供一種可達到提高可靠度之目的,且可達到降低成本之目的的發光裝置以及其製造方法。
本發明其中一個態樣的發光裝置,具備:安裝基板、安裝於該安裝基板的紫外線發光元件,以及配置在該安裝基板上並形成了收納該紫外線發光元件的凹部的帽蓋部。該安裝基板具備:支持體,以及該支持體所支持的第1導體部、第2導體部、第1接合用金屬層。該第1導體部以及該第2導體部,在該支持體的表面側配置成面對該帽蓋部的該凹部之內底面。該帽蓋部具備:具有表面以及背面且於該背面形成了該凹部的帽蓋部本體,以及在該帽蓋部本體的該背面的該凹部的周圍部位與該第1接合用金屬層對向配置的第2接合用金屬層。該帽蓋部,至少,該帽蓋部本體的該表面與該凹部的內底面之間的部分,係由該紫外線發光元件所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。該紫外線發光元件具備第1電極以及第2電極,該第1電極以及該第2電極配置在該紫外線發光元件的厚度方向的一面側。該第1導體部、該第2導體部以及該第1接合用金屬層,在該支持體的表面側由同一堆疊膜所構成。該第1導體部、該第2導體部以及該第1接合用金屬層各自的離該支持體最遠的最上層係由Au所形成。在發光裝置中,該第1電極與該第1導體部,利用由AuSn所形成的第1接合部接合,該第2電極與該第2導體部,利用由AuSn所形成的第2接合部接合。在發光裝置中,該第1接合用金屬層與該第2接合用金屬層,利用由AuSn所形成的第3接合部接合。
本發明其中一個態樣的發光裝置的製造方法,係具備以下構造的發光裝置的製造方法。
發光裝置具備:安裝基板、安裝於該安裝基板的紫外線發光元件,以及配置在該安裝基板上並形成了收納該紫外線發光元件的凹部的帽蓋部。該安裝基板具備:支持體,以及該支持體所支持的第1導體部、第2導體部、第1接合用金屬層。該第1導體部以及該第2導體部,在該支持體的表面側配置成面對該帽蓋部的該凹部之內底面。該帽蓋部具備:具有表面以及背面且於該背面形成了該凹部的帽蓋部本體,以及在該帽蓋部本體的該背面的該凹部的周圍部位與該第1接合用金屬層對向配置的第2接合用金屬層。該帽蓋部,至少,該帽蓋部本體的該表面與該凹部的內底面之間的紫外線穿透部,係由該紫外線發光元件所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。該紫外線發光元件具備第1電極以及第2電極,該第1電極以及該第2電極配置在該紫外線發光元件的厚度方向的一面側。
在發光裝置的製造方法中,形成該帽蓋部。在發光裝置的製造方法中,之後,將該紫外線發光元件的該第1電極、該第2電極以及該帽蓋部的該第2接合用金屬層與該安裝基板的該第1導體部、該第2導體部以及該第1接合用金屬層分別利用第1AuSn層、第2AuSn層以及第3AuSn層接合。該第1AuSn層、該第2AuSn層以及該第3AuSn層,係對該安裝基板以同一步驟一併形成。
在下述的實施態樣1~7中所説明的各圖,係示意圖,各構成要件的大小或厚度各自的比,並不一定會反映出實際的尺寸比。
(實施態樣1) 以下,針對本實施態樣的發光裝置1a,根據圖1~8進行説明。另外,圖1,係對應圖2的X-X剖面的示意概略剖面圖。
發光裝置1a具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3、配置在安裝基板2a上並形成了使紫外線發光元件3露出的貫通孔41的間隔件4,以及以塞住間隔件4的貫通孔41的方式配置在間隔件4上的蓋部5。安裝基板2a具備:支持體20a,以及支持體20a所支持的第1導體部21、第2導體部22、第1接合用金屬層23。第1導體部21以及第2導體部22,以在支持體20a的表面201側因為貫通孔41而露出的方式配置。間隔件4具備:由Si所形成的間隔件本體40,以及在間隔件本體40的與安裝基板2a的對向面42側與第1接合用金屬層23對向配置的第2接合用金屬層43。蓋部5,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。在發光裝置1a中,間隔件4與蓋部5互相接合。紫外線發光元件3具備第1電極31以及第2電極32,第1電極31以及第2電極32配置在紫外線發光元件3的厚度方向的一面側。在發光裝置1a中,第1電極31與第1導體部21,利用由AuSn所形成的第1接合部61互相接合,第2電極32與第2導體部22,利用由AuSn所形成的第2接合部62互相接合。在發光裝置1a中,間隔件4的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1接合用金屬層23,利用由AuSn所形成的第3接合部63互相接合。構成以上所説明之構造的發光裝置1a,可達到提高可靠度並降低成本之目的。發光裝置1a,在第1電極31與第1導體部21之間,存在由AuSn所形成並接合第1電極31與第1導體部21的第1接合部61,在第2電極32與第2導體部22之間,存在由AuSn所形成並接合第2電極32與第2導體部22的第2接合部62。另外,發光裝置1a,在第2接合用金屬層43與第1接合用金屬層23之間,存在由AuSn所形成並接合第2接合用金屬層43與第1接合用金屬層23的第3接合部63。
發光裝置1a,以間隔件4與蓋部5,構成覆蓋紫外線發光元件3的帽蓋部6a。於帽蓋部6a,形成了收納紫外線發光元件3的凹部663。因此,若改變觀察方式,發光裝置1a,則具備下述的構造。
發光裝置1a具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3,以及配置在安裝基板2a上並形成了收納紫外線發光元件3的凹部663的帽蓋部6a。安裝基板2a具備:支持體20a,以及支持體20a所支持的第1導體部21、第2導體部22、第1接合用金屬層23。第1導體部21以及第2導體部22,以在支持體20a的表面201側面對帽蓋部6a的凹部663的內底面664的方式配置。帽蓋部6a具備:具有表面661以及背面662且於背面662形成了凹部663的帽蓋部本體660,以及在帽蓋部本體660的背面662的凹部663的周圍部位與第1接合用金屬層23對向配置的第2接合用金屬層43。在帽蓋部6a中,至少,帽蓋部本體660的表面661與凹部663的內底面664之間的紫外線穿透部666,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。紫外線發光元件3,具備第1電極31以及第2電極32,第1電極31以及第2電極32配置在紫外線發光元件3的厚度方向的一面側。第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,係在支持體20a的表面201側以相同材料且相同厚度所構成的堆疊膜(換言之,第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,在支持體20a的表面201側由同一堆疊膜所構成)。第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23各自的離支持體20a最遠的最上層係由Au所形成。在發光裝置1a中,第1電極31與第1導體部21,利用由AuSn所形成的第1接合部61互相接合,第2電極32與第2導體部22,利用由AuSn所形成的第2接合部62互相接合。在發光裝置1a中,第1接合用金屬層23與第2接合用金屬層43,利用由AuSn所形成的第3接合部63互相接合。構成以上所説明之構造的發光裝置1a,可達到提高可靠度並降低成本之目的。
帽蓋部6a具備:配置在安裝基板2a上並形成了使紫外線發光元件3露出的貫通孔41的間隔件4,以及以塞住間隔件4的貫通孔41的方式配置在間隔件4上並與間隔件4互相接合的蓋部5。帽蓋部6a,其蓋部5中的因為貫通孔41而露出的面構成凹部663的內底面664。蓋部5,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。間隔件4具備:由Si所形成的間隔件本體40,以及在間隔件本體40的與安裝基板2a的對向面42側與第1接合用金屬層23對向配置的第2接合用金屬層43。因此,在發光裝置1a中,從紫外線發光元件3向凹部663的內底面664所放射之紫外線容易穿透蓋部5,且從紫外線發光元件3向凹部663的內側面665所放射之紫外線容易被間隔件4反射。藉此,發光裝置1a,便可使紫外線發光元件3所放射之紫外線有效率地從帽蓋部6a的表面661射出。另外,在發光裝置1a中,帽蓋部6a係由無機材料所形成。
在發光裝置1a中,第3接合部63(參照圖1、3),宜沿著間隔件本體40的與安裝基板2a的對向面42的外周緣421的全周形成。換言之,第3接合部63,宜沿著帽蓋部本體660的背面662的外周緣的全周形成。藉此,發光裝置1a,便可抑制外部空氣、水分等到達紫外線發光元件3、第1導體部21以及第2導體部22,並可達到提高可靠度之目的。
另外,發光裝置1a,以安裝基板2a、間隔件4以及蓋部5,構成收納紫外線發光元件3的包裝7a。發光裝置1a,如上所述的,可藉由第3接合部63沿著間隔件本體40的與安裝基板2a的對向面42的外周緣421的全周形成,而將紫外線發光元件3氣密封裝。
針對發光裝置1a的各構成要件,以下詳細進行説明。
安裝基板2a,係安裝紫外線發光元件3的基板。所謂「安裝」,係包含配置紫外線發光元件3並機械性連接以及電連接在內的概念。
安裝基板2a,例如,以可安裝1個紫外線發光元件3的方式構成。
安裝基板2a,在俯視下比紫外線發光元件3更大。
支持體20a,具有支持第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23的功能。另外,支持體20a,具有使第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23電性絶緣的功能。另外,支持體20a,宜具備將紫外線發光元件3所產生之熱有效率地傳到外部的散熱器(heat sink)功能。
在安裝基板2a中,支持體20a形成平板狀,第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23形成在與支持體20a的厚度方向正交的表面201上。
支持體20a的外周圍形狀為矩形(直角四邊形)形狀。支持體20a的外周圍形狀,不限於矩形形狀,例如,亦可為矩形以外的多角形狀或圓形形狀等。
第1導體部21,係與紫外線發光元件3的第1電極31電連接的導電層。第2導體部22,係與紫外線發光元件3的第2電極32電連接的導電層。
第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,各自可由例如Ti膜、Pt膜與Au膜的堆疊膜所構成。第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,各自亦可由例如 Al膜、Ni膜、Pd膜與Au膜的堆疊膜、Ni膜與Au膜的堆疊膜,或是Cu膜、Ni膜與Au膜的堆疊膜等所構成。當第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23各自係由堆疊膜所構成時,離支持體20a最遠的最上層由Au所形成,最靠近支持體20a的最下層由與支持體20a的密合性較高的材料所形成,為較佳的態樣。第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,不限於堆疊膜,亦可由單層膜所構成。
安裝基板2a,以第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23在空間上分離的方式,配置第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23。安裝基板2a,在第1導體部21與第2導體部22之間形成了溝槽203。溝槽203的內面,係由支持體20a的表面201的一部分,以及第1導體部21與第2導體部22的相互對向面所構成。在安裝基板2a中,第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,以相同的厚度形成在支持體20a的表面201上。藉此,安裝基板2a,以第1導體部21的表面211、第2導體部22的表面212以及第1接合用金屬層23的表面231(參照圖8)在一平面上對齊的方式構成。
安裝基板2a具備:第1外部連接電極24以及第2外部連接電極25,還有以貫通支持體20a的厚度方向的方式形成的第1貫通配線26以及第2貫通配線27。第1外部連接電極24以及第2外部連接電極25,形成於支持體20a的背面202。第1外部連接電極24,透過第1貫通配線26與第1導體部21電連接。第2外部連接電極25,透過第2貫通配線27與第2導體部22電連接。因此,發光裝置1a,例如,如圖5所示的,可安裝於配線基板10a的表面。
配線基板10a,為主基板。配線基板10a,例如,可由金屬基底印刷配線板所形成。此時,配線基板10a,例如,宜具備:金屬板111、形成在金屬板111上的Au層112、形成在Au層112上的絶緣樹脂層113,以及形成在絶緣樹脂層113上的第1配線部114與第2配線部115。金屬板111,係由Cu板所構成,惟不限於此,例如,亦可由Al板所構成。在具備發光裝置1a與配線基板10a的紫外線LED模組中,第1外部連接電極24利用由焊料所構成的第5接合部104與第1配線部114互相接合並電連接。另外,在紫外線LED模組中,第2外部連接電極25利用由焊料所構成的第6接合部105與第2配線部115互相接合並電連接。簡而言之,在紫外線LED模組中,發光裝置1a係2次安裝於配線基板10a。在發光裝置1a中,由於第1接合部61、第2接合部62以及第3接合部63各自係由AuSn所形成,故比起由AuSn以外的無鉛焊料的一種亦即SnCuAg所形成的情況而言,更可提高耐熱性。藉此,發光裝置1a,便可抑制例如在2次安裝於配線基板10a等時第1接合部61、第2接合部62以及第3接合部63再次熔融。在紫外線LED模組中,在俯視下,配線基板10a宜比發光裝置1a更大。藉此,便可使紫外線LED模組的散熱性更進一步提高。
配線基板10a,宜具備覆蓋第1配線部114以及第2配線部115各自之中與發光裝置1a並未重疊之區域的光阻層116。光阻層116的材料,例如,可採用白色光阻。白色光阻,可列舉出例如含有白色顏料的樹脂。白色顏料,可列舉出例如硫酸鋇(BaSO4 )、二氧化鈦(TiO2 )等。樹脂,可列舉出例如矽氧樹脂等。白色光阻,例如,可採用Asahi Rubber股份有限公司的矽氧樹脂製的白色光阻材料“ASA COLOR(登記商標) RESIST INK”等。光阻層116,例如,可利用塗布法形成。
第1外部連接電極24以及第2外部連接電極25,各自可由例如Ti膜、Pt膜與Au膜的堆疊膜所構成。第1導體部21以及第2導體部22,各自亦可由例如Al膜、Ni膜、Pd膜與Au膜的堆疊膜、Ni膜與Au膜的堆疊膜,或是Cu膜、Ni膜與Au膜的堆疊膜等所構成。當第1導體部21以及第2導體部22各自係由堆疊膜所構成時,離支持體20a最遠的最上層由Au所形成,最靠近支持體20a的最下層由與支持體20a的密合性較高的材料所形成,為較佳的態樣。第1外部連接電極24以及第2外部連接電極25,不限於堆疊膜,亦可由單層膜所構成。
第1貫通配線26以及第2貫通配線27,例如,可由W、Cu等所形成。第1貫通配線26以及第2貫通配線27,宜以在紫外線發光元件3的厚度方向上與紫外線發光元件3並未重疊的方式配置。
支持體20a,宜由AlN陶瓷所形成。藉此,發光裝置1a,比起支持體20a由樹脂基板所構成的情況而言,更可使紫外線發光元件3所產生之熱有效率地從支持體20a散熱。藉此,發光裝置1a,便可使散熱性提高。AlN陶瓷,具有電氣絶緣性,且熱傳導率比較高,比Si的熱傳導率更高。
紫外線發光元件3,為紫外線LED晶片。紫外線發光元件3的晶片尺寸(chip size),設定為400μm正方(400μm×400μm),惟並非僅限於此。紫外線發光元件3的晶片尺寸,例如,可在200μm正方(200μm×200μm)~1mm正方(1mm×1mm)左右的範圍內適當設定之。另外,紫外線發光元件3的平面形狀,不限於正方形形狀,例如,亦可為長方形形狀等。
紫外線發光元件3,以覆晶方式安裝於安裝基板2a。
紫外線發光元件3,如圖6所示的,具備基板30,在基板30的第1面301側,從接近第1面301該側開始,依序形成了第1導電型半導體層33、第2導電型半導體層35。簡而言之,紫外線發光元件3,具備具有第1導電型半導體層33以及第2導電型半導體層35的半導體多層膜39。在紫外線發光元件3中,第1導電型半導體層33由n型半導體層所構成,第2導電型半導體層35由p型半導體層所構成。在紫外線發光元件3中,第1導電型半導體層33亦可由p型半導體層所構成,第2導電型半導體層35亦可由n型半導體層所構成。
基板30,具備支持半導體多層膜39的功能。半導體多層膜39,例如,可利用磊晶成長法形成。磊晶成長法,例如,可採用MOVPE(metal organic vapor phase epitaxy,金屬有機物氣相磊晶)法、HVPE(hydride vapor phase epitaxy,氫化物氣相磊晶)法、MBE(molecular beam epitaxy,分子束磊晶)法等的結晶成長法。另外,半導體多層膜39,亦可存在形成該半導體多層膜39時不可避免地混入的氫、碳、氧、矽、鐵等的雜質。基板30,可由形成半導體多層膜39時的結晶成長用基板所構成。
當紫外線發光元件3由AlGaN系紫外線LED晶片所構成時,基板30宜由藍寶石基板所構成。基板30,只要係由半導體多層膜39所放射之紫外線可有效率地穿透的材料所形成的基板即可,不限於藍寶石基板,例如,可採用單結晶AlN基板等。基板30,宜相對於半導體多層膜39所放射之紫外線呈透明。紫外線發光元件3,宜以與基板30的第1面301相對的第2面302構成採光面。在紫外線發光元件3中,半導體多層膜39,宜在基板30與第1導電型半導體層33之間具備緩衝層(buffer layer)。緩衝層,例如,宜由AlN層所構成。
半導體多層膜39,宜在第1導電型半導體層33與第2導電型半導體層35之間具備發光層34。此時,半導體多層膜39所放射之紫外線,係從發光層34所放射的紫外線,根據發光層34的材料限定出發光峰值波長。在紫外線發光元件3中,發光層34,宜具有單一量子井構造、多重量子井構造等,惟並非僅限於此。例如,紫外線發光元件3,亦可用第1導電型半導體層33、發光層34以及第2導電型半導體層35構成雙重混雜構造(double hetero structure)。
第1導電型半導體層33,例如,可由n型AlGaN層所構成。第1導電型半導體層33,不限於單層構造,亦可為多層構造。
第2導電型半導體層35,不限於單層構造,亦可為多層構造。第2導電型半導體層35,例如,可為由p型電子阻擋層、p型半導體層以及p型接觸層所構成的多層構造。此時,p型半導體層,係用來對發光層34輸送正電洞的膜層。p型電子阻擋層,係用來抑制在發光層34並未與正電洞再結合的電子洩漏(溢流)到p型半導體層側的膜層。p型電子阻擋層,宜以帶隙能量比p型半導體層以及發光層34更高的方式設定組成。p型接觸層,係為了降低與第2電極32的接觸電阻,以獲得與第2電極32良好的歐姆接觸,而設置的膜層。p型電子阻擋層以及p型半導體層,例如,可由組成彼此相異的AlGaN層所構成。另外,p型接觸層,例如,可由p型GaN層所構成。
紫外線發光元件3,將半導體多層膜39的一部分,藉由從半導體多層膜39的表面391側蝕刻到第1導電型半導體層33的途中而除去之。簡而言之,紫外線發光元件3,具有蝕刻掉半導體多層膜39的一部分所形成的平台式構造(mesa structure)37。藉此,紫外線發光元件3,在第2導電型半導體層35的表面351與第1導電型半導體層33的表面331之間形成高低差。紫外線發光元件3,在第1導電型半導體層33的露出表面331上形成第1電極31,並在第2導電型半導體層35的表面351上形成第2電極32。紫外線發光元件3,在第1導電型半導體層33的導電型(第1導電型)為n型且第2導電型半導體層35的導電型(第2導電型)為p型的情況下,第1電極31、第2電極32分別構成負電極、正電極。另外,紫外線發光元件3,在第1導電型為p型且第2導電型為n型的情況下,第1電極31、第2電極32分別構成正電極、負電極。
紫外線發光元件3,以第2導電型半導體層35的表面351的面積比第1導電型半導體層33的露出表面331的面積更大,為較佳的態樣。藉此,紫外線發光元件3,便可擴大第2導電型半導體層35與第1導電型半導體層33彼此在厚度方向上重疊的區域,進而達到提高發光效率之目的。
在發光裝置1a中,紫外線發光元件3宜具備突起構造部36。突起構造部36,宜從紫外線發光元件3的第2導電型半導體層35的表面351側向第2導體部22的表面212側突出而與第2導體部22的表面212接觸。另外,突起構造部36,宜沿著第2電極32的外周圍設置。然後,第2接合部62,如圖1所示的,宜以填滿第2電極32、突起構造部36以及第2導體部22所包圍之空間9(參照圖1)的方式形成。突起構造部36,在俯視下,沿著第2電極32的外周圍配置,包圍第2接合部62。安裝基板2a,其在俯視下的突起構造部36所重疊的部分,宜與第2導體部22的與第2接合部62接合的部位相同高度或比其更低。藉此,發光裝置1a,便可使第1接合部61以及第2接合部62均變得更薄,且可使第1接合部61以及第2接合部62分別與第1導體部21以及第2導體部22的接合面積變大。因此,發光裝置1a,便可達到降低紫外線發光元件3與安裝基板2a之間的熱電阻的目的。再者,發光裝置1a,由於可利用突起構造部36管理第2接合部62的厚度,故可提高第2接合部62的厚度以及尺寸的精度,並可降低熱電阻,以及縮小熱電阻的差異。所謂「可利用突起構造部36管理第2接合部62的厚度」,係指可利用沿著紫外線發光元件3的厚度方向的突起構造部36的突出量H1(參照圖6)限定第2接合部62的厚度的意思。藉此,發光裝置1a便可縮小各製品之間的熱電阻差異。藉此,發光裝置1a便可達到提高散熱性以及可靠度之目的。所謂「突起構造部36在俯視下」,係指從沿著紫外線發光元件3的厚度方向的突起構造部36的厚度方向觀察突起構造部36的形狀的意思。
在紫外線發光元件3中,突起構造部36,宜沿著第2電極32的外周圍形成,並在第2導電型半導體層35的表面351側突出。
在紫外線發光元件3中,第2電極32比第1電極31更大,突起構造部36遍及第2電極32的外周圍的全周形成,為較佳的態樣。藉此,發光裝置1a便更可抑制在製造時形成第2接合部62的AuSn所導致之第2電極32與第1電極31的短路的發生。而且,發光裝置1a,在將紫外線發光元件3安裝於安裝基板2a時,亦可提高第2接合部62的形狀的再現性,並降低熱電阻的差異。另外,發光裝置1a,可在不受第1接合部61的厚度影響的情況下,利用突起構造部36管理第2接合部62的厚度。因此,發光裝置1a,可提高散熱面積較大且接合第2電極32與第2導體部22的第2接合部62的厚度以及尺寸的精度。藉此,發光裝置1a,便可達到降低熱電阻以及減少熱電阻差異之目的。
突起構造部36,沿著第2電極32的外周圍形成的寬度W1(參照圖6)宜為固定。藉此,發光裝置1a,便可擴大第2電極32與第2導電型半導體層35的接觸面積,同時可抑制第2電極32與第1電極31因為焊料而發生短路。突起構造部36的寬度W1,例如,宜設定在5μm~10μm左右的範圍內。
在紫外線發光元件3中,第2電極32,宜以覆蓋第2導電型半導體層35的表面351的大略全面的方式形成。所謂「第2導電型半導體層35的表面351的大略全面」,並不限於表面351的全面。例如,當紫外線發光元件3具備後述的絶緣膜38,且第2導電型半導體層35的表面351的外周圍部位被絶緣膜38所覆蓋時,所謂「第2導電型半導體層35的表面351的大略全面」,係指第2導電型半導體層35的表面351之中的並未被絶緣膜38所覆蓋的部位的意思。簡而言之,在紫外線發光元件3中,第2電極32,宜以面狀覆蓋第2導電型半導體層35的表面351的方式形成。藉此,便可使發光裝置1a的散熱性提高。
在安裝基板2a中,第1導體部21以及第2導體部22的厚度,宜比第2電極32與第2導體部22的間隔更大。所謂「第2電極32與第2導體部22的間隔」,係指第2電極32的表面321(參照圖6)的中央部位與第2導體部22的表面212的間隔的意思。第2電極32與第2導體部22的間隔,可由突起構造部36的突出量H1所決定。換言之,第2電極32與第2導體部22的間隔,和突起構造部36的突出量H1(參照圖6)大略相同。
因此,發光裝置1a,即使在製造時熔融的AuSn的一部分從空間9溢出的情況下,仍可使所溢出之AuSn的流速在溝槽203降低。另外,發光裝置1a,在製造時,第2導體部22的側面,具有可將所溢出之AuSn引導流向支持體20a的表面201側的焊料引導部的功能。藉此,發光裝置1a,便可抑制從空間9溢出之AuSn所導致的第2電極32與第1電極31的短路的發生。另外,支持體20a的表面201,其焊料濡濕性宜比第1導體部21以及第2導體部22的各側面更低。
紫外線發光元件3,宜具備絶緣膜38。絶緣膜38,宜以包圍第2電極32的與第2導電型半導體層35的接觸區域的方式形成在第2導電型半導體層35的表面351上。另外,在紫外線發光元件3中,第2電極32跨第2導電型半導體層35的表面351與絶緣膜38的表面形成,且第2電極32之中的比中央部位更向遠離第2導電型半導體層35的方向突出的外周圍部位兼作突起構造部36,為較佳的態樣。藉此,發光裝置1a,便可使第2電極32與第2導體部22的接合面積增加,並達到提高散熱性以及降低接觸電阻之目的。
絶緣膜38的材料,採用SiO2 。因此,絶緣膜38,為矽氧化膜。絶緣膜38,只要為電氣絶緣膜即可。因此,絶緣膜38的材料,只要是具有電氣絶緣性的材料即可,不限於SiO2 ,例如,亦可採用Si3 N4 、Al2 O3 、TiO2 、Ta2 O5 、ZrO2 、Y2 O3 、CeO2 、Nb2 O5 等。絶緣膜38,宜具備作為用來保護半導體多層膜39之功用的鈍化膜(passivation film)的功能,其材料宜為SiO2 或Si3 N4 。藉此,便可使發光裝置1a的可靠度提高。絶緣膜38的厚度,例如,設定為1μm。絶緣膜38,例如,可利用CVD(chemical vapor deposition,化學氣相沉積)法、蒸鍍法、濺鍍法等形成。絶緣膜38,不限於單層膜,亦可由多層膜所構成。設置作為絶緣膜38的多層膜,亦可由用來反射在半導體多層膜39所產生之光的介電體多層膜所構成。
絶緣膜38,宜跨平台式構造37的表面371、平台式構造37的側面372以及第1導電型半導體層33的表面331形成。平台式構造37的表面371,為第2導電型半導體層35的表面351。絶緣膜38之中的形成在第1導電型半導體層33的表面331上的部位,宜形成包圍第1電極31與第1導電型半導體層33的接觸區域的圖案。
第1電極31,宜具備第1歐姆電極層31A以及第1墊片電極層31B。
第1歐姆電極層31A,為了獲得與第1導電型半導體層33歐姆接觸,而形成在第1導電型半導體層33的表面331上。第1墊片電極層31B,為了透過第1接合部61與安裝基板2a接合,而以覆蓋第1歐姆電極層31A的方式形成。第1歐姆電極層31A,例如,可藉由將Al膜、Ni膜、Al膜、Ni膜與Au膜的第1堆疊膜形成在第1導電型半導體層33的表面331上,然後進行退火處理,並使其徐徐冷卻而形成。藉此,第1歐姆電極層31A,由以Ni與Al為主成分的凝固組織所構成。所謂的凝固組織,係指熔融金屬改變狀態之後所生成的結晶組織的意思。以Ni與Ai為主成分的凝固組織,例如, 亦可包含Au、N作為雜質。第1堆疊膜,例如,將Al膜、Ni膜、Al膜、Ni膜以及Au膜的厚度,分別設定在10~200nm的範圍內。第1歐姆電極層31A,不限於以Ni與Al為主成分的構造,例如,亦可由以Ti等為成分的其他材料所形成。
第1墊片電極層31B,例如,可由Ti膜與Au膜的堆疊膜所構成。第1墊片電極層31B,只要最外表面側是Au膜,亦可採用其他堆疊膜。換言之,第1電極31,宜具備最外表面由Au膜的表面所構成的第1墊片電極層31B。第1墊片電極層31B,例如,可利用蒸鍍法等形成。第1墊片電極層31B,不限於Au膜的單層構造,例如,亦可由Ti膜與Au膜的堆疊膜所構成。另外,紫外線發光元件3,例如,可僅由第1歐姆電極層31A構成第1電極31整體的形狀,亦可構成在第1歐姆電極層31A與第1墊片電極層31B之間具備其他電極層的構造。
第2電極32,宜具備第2歐姆電極層32A以及第2墊片電極層32B。
第2歐姆電極層32A,為了獲得與第2導電型半導體層35歐姆接觸,而形成在第2導電型半導體層35的表面351上。第2墊片電極層32B,為了透過第2接合部62與安裝基板2a接合,而以覆蓋第2歐姆電極層32A的方式形成。第2歐姆電極層32A,例如,可藉由將Ni膜與Au膜的第2堆疊膜形成在第2導電型半導體層35的表面351上,然後進行退火處理而形成。
第2墊片電極層32B,例如,可由Ti膜與Au膜的堆疊膜所構成。第2墊片電極層32B,只要最外表面側為Au膜,亦可採用其他堆疊膜。換言之,第2電極32,宜具備最外表面由Au膜的表面所構成的第2墊片電極層32B。第2墊片電極層32B,例如,可利用蒸鍍法等形成。第2墊片電極層32B,不限於Au膜的單層構造,例如,亦可由Ti膜與Au膜的堆疊膜所構成。另外,紫外線發光元件3,例如,可僅由第2歐姆電極層32A構成第2電極32整體的形狀,亦可構成在第2歐姆電極層32A與第2墊片電極層32B之間具備其他電極層的構造。
第2墊片電極層32B,宜跨第2歐姆電極層32A的表面與絶緣膜38的表面形成。然後,在發光裝置1a中,第2電極32之中的比中央部位更向遠離第2導電型半導體層35的方向突出的外周圍部位,兼作突起構造部36,為較佳的態樣。藉此,發光裝置1a,便可使紫外線發光元件3與安裝基板2a的接合面積增加並達到降低熱電阻之目的,而且,在紫外線發光元件3的半導體多層膜39所產生之熱變得更容易通過突起構造部36傳導至安裝基板2a側。藉此,便可使發光裝置1a的散熱性提高。
當發光裝置1a 利用於例如殺菌、醫療、高速處理環境污染物質等的技術領域時,紫外線發光元件3,宜在210nm~280nm的波長範圍內具有發光峰值波長。亦即,紫外線發光元件3,宜以放射在UV-C的波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成。藉此,發光裝置1a,例如,便可適當用於殺菌用途。所謂「UV-C的波長範圍」,若依照例如國際照明委員會(CIE)的紫外線波長分類,為100nm~280nm。發光裝置1a,當利用於殺菌用途時,紫外線發光元件3,更宜在240nm~280nm的波長範圍內具有發光峰值波長。JIS(Japanese Industrial Standards,日本工業規格)Z8811-1968,規定「殺菌紫外線」,係在紫外線之中的某一段波長範圍內者,其殺菌效果曲線顯示出在波長260nm附近具有最大殺菌效果。圖9,係顯示出上述殺菌效果曲線的圖式。在圖9中,軸為波長,縱軸為殺菌效果相對値。「殺菌效果曲線」,係基於參考文獻1〔M.Luckiesh:Applications of Germicidal, Erythemal, and Infrared Energy (1946),p.115〕的資料的曲線。若參照殺菌效果曲線,便可推測出,在發光裝置1a中,若紫外線發光元件3所放射之紫外線的波長在240nm~280nm的範圍內,殺菌效果相對値便在60%以上,而可獲得較高的殺菌效果。紫外線發光元件3,例如,將發光峰值波長設定在265nm。
間隔件4的高度,比紫外線發光元件3的厚度更大。藉此,發光裝置1a,便可防止紫外線發光元件3與蓋部5接觸。間隔件4,其在俯視下的外周圍形狀宜為矩形形狀。間隔件4,宜在俯視下比安裝基板2a更小。更詳細而言,間隔件4在俯視下的外周圍形狀,宜比安裝基板2a在俯視下的外周圍形狀更小。若更進一步來說,間隔件4在俯視下的外周圍線,宜比安裝基板2a在俯視下的外周圍線更靠內側。藉此,便可防止在製造發光裝置1a時,間隔件4從安裝基板2a超出。
貫通孔41,形成於間隔件本體40。貫通孔41,宜隨著離開安裝基板2a開口面積逐漸增大。簡而言之,間隔件4的貫通孔41,在沿著安裝基板2a的厚度方向的方向上隨著離開安裝基板2a開口面積逐漸變大。藉此,在發光裝置1a中,便可使間隔件4具有將紫外線發光元件3向側邊放射的紫外線往蓋部5側反射的反射部的功能。間隔件本體40,如上所述的由Si所形成。Si基板,例如,當入射角為5°~55°時,相對於波長260nm~280nm的紫外線的反射率比70%更高。因此,間隔件4,即使在貫通孔41的內側面(凹部663的內側面665)並未形成Al膜等的反射膜仍可構成具有較高反射率的反射部。藉此,發光裝置1a,便可達到降低成本以及提高輸出之目的。
間隔件4的貫通孔41,宜為四角錐台狀的推拔孔。更詳細而言,間隔件本體40,宜由表面401為(100)面的單結晶Si基板400所形成。間隔件4,其貫通孔41的內側面係沿著{111}面的平面,為較佳的一個態樣。簡而言之,間隔件4,其構成貫通孔41的內側面的結晶面係{111}面,為較佳的一個態樣。藉此,在發光裝置1a中,便可使單結晶Si基板400的背面402與貫通孔41的內側面所形成的角度θ大略為55°(理論上為54.7°)。該等貫通孔41,使用鹼系溶液進行蝕刻,便可輕易形成。簡而言之,貫通孔41,可利用結晶異向性蝕刻形成之。鹼系溶液,例如,可使用TMAH(tetramethylammonium hydroxide,四甲基氫氧化銨)水溶液。鹼系溶液,不限於TMAH水溶液,例如,亦可使用加熱到85℃左右的TMAH溶液、KOH水溶液、乙二胺鄰苯二酚等。在形成貫通孔41時所進行的蝕刻,亦可分成2階段進行。例如,在形成貫通孔41時,亦可利用KOH水溶液,從單結晶Si基板400的表面401蝕刻到單結晶Si基板400的厚度方向的中間,之後,利用TMAH水溶液,蝕刻到單結晶Si基板400的背面402。間隔件本體40的與安裝基板2a的對向面42,由單結晶Si基板400的背面402所構成。間隔件本體40,在間隔件本體40的對向安裝基板2a的對向面42與第2接合用金屬層43之間,形成了矽氧化膜44。第2接合用金屬層43,例如,宜由基底膜431與Au膜432的堆疊膜所構成。基底膜431的材料,例如,可採用Al等。
在間隔件4中,貫通孔41的內側面亦可由沿著{111}面形成的矽氧化膜的表面所構成。藉此,在發光裝置1a中,由於構成貫通孔41的內側面的結晶面亦即{111}面被矽氧化膜所覆蓋,故可使製造產能提高,而且,可防止紫外線輸出因為時間經過而變化。矽氧化膜,例如,可由自然氧化膜所形成,亦可由熱氧化膜所形成。
在發光裝置1a中,形成蓋部5的玻璃含有鹼成分,且間隔件4與蓋部5直接接合,為較佳的一個態樣。在發光裝置1a中,形成蓋部5的玻璃含有鹼成分,便可將蓋部5與間隔件4以陽極接合方式直接接合,故可達到降低製造成本之目的。鹼成分例如為Na、K、Na3 O、K2 O等。所謂「直接接合」,係指不使用接合材料等而直接接合的意思。
形成蓋部5的玻璃,相對於紫外線發光元件3所放射之紫外線的穿透率宜在70%以上,更宜在80%以上。當紫外線發光元件3放射在UV-C的波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線時,形成蓋部5的玻璃,例如,可採用硼矽酸玻璃。硼矽酸玻璃含有鹼成分。硼矽酸玻璃,例如,採用SCHOTT公司製的8347、SCHOTT公司製的8337B等,便可使相對於波長265nm的紫外線的穿透率在80%以上。
發光裝置1a,從減少因為蓋部5與間隔件本體40的線膨脹係數差而發生於蓋部5等的應力的觀點來看,蓋部5與間隔件本體40的線膨脹係數差宜較小為佳。
蓋部5,宜在俯視下比安裝基板2a更小。更詳細而言,蓋部5,在俯視下宜與間隔件4相同大小。簡而言之,蓋部5在俯視下的外周圍形狀,宜與間隔件4在俯視下的外周圍形狀相同。因此,蓋部5在俯視下的外周圍形狀,宜為矩形形狀。藉此,在發光裝置1a的製造方法中,於形成帽蓋部6a之際,例如,可將形成了複數個間隔件4的第1晶圓與成為複數個蓋部5的基材的第2晶圓以晶圓層級接合,並在之後將其分割成複數個帽蓋部6a。帽蓋部6a,宜在俯視下比安裝基板2a更小。藉此,發光裝置1a,即使在製造時帽蓋部6a的位置發生偏差的情況下,仍可防止帽蓋部6a從安裝基板2a超出。
蓋部5,不限於平板狀,例如,亦可為透鏡一體成型的形狀。簡而言之,在發光裝置1a中,亦可蓋部5的一部分或全部構成透鏡。
在發光裝置1a中,宜將安裝基板2a、間隔件4以及蓋部5所包圍的空間8設置成惰性氣體環境。換言之,在發光裝置1a中,宜將安裝基板2a與帽蓋部6a所包圍的空間設置成惰性氣體環境。藉此,發光裝置1a,便可抑制紫外線發光元件3、第1導體部21以及第2導體部22等的氧化,並達到更進一步提高可靠度之目的。
惰性氣體環境,宜為N2 氣體環境。惰性氣體環境,雖以惰性氣體純度高為較佳的態樣,惟並非必須100%的純度。例如,當惰性氣體環境採用N2 氣體作為惰性氣體時,例如含有不可避免地混入的100~200ppm左右的O2 ,也沒有關係。惰性氣體,不限於N2 氣體,例如,亦可為Ar氣體,或是N2 氣體與Ar氣體的混合氣體等。
發光裝置1a,宜在第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23,與第1接合部61、第2接合部62以及第3接合部63之間,分別形成第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83。第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83宜以相同材料形成,並形成相同厚度。藉此,在製造發光裝置1a時,可防止在第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23與第1接合部61、第2接合部62以及第3接合部63之間的金屬擴散。另外,在製造發光裝置1a時,可使第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83各自的障蔽性大略相同。因此,在製造發光裝置1a時,可使紫外線發光元件3以及帽蓋部6a相對於安裝基板2a的接合性提高。
在發光裝置1a中,第1電極31具備最外表面由Au膜的表面所構成的第1墊片電極層31B,第2電極32具備最外表面由Au膜的表面所構成的第2墊片電極層32B,第2接合用金屬層43由基底膜與Au膜的堆疊膜所構成,為較佳的態樣。藉此,在製造發光裝置1a時,便可使紫外線發光元件3以及帽蓋部6a相對於安裝基板2a的接合性提高。
以下,針對發光裝置1a的製造方法,根據圖7以及8進行説明。
在發光裝置1a的製造方法中,例如,依序進行下述的第1步驟、第2步驟、第3步驟以及第4步驟。
在第1步驟中,於單結晶Si基板400的背面402上形成矽氧化膜44與第2接合用金屬層43的堆疊構造,之後,蝕刻單結晶Si基板400的貫通孔41的形成預定區域以形成貫通孔41,藉此形成間隔件4(圖7A)。矽氧化膜44,可利用薄膜形成技術、微影技術以及蝕刻技術等形成。另外,第2接合用金屬層43,亦可利用薄膜形成技術、微影技術以及蝕刻技術等形成。形成貫通孔41時,會先在單結晶Si基板400的表面401以及背面402側分別形成適當的蝕刻遮罩,然後再利用TMAH水溶液從單結晶Si基板400的表面401進行蝕刻。
在第2步驟中,將間隔件4與蓋部5接合,以形成帽蓋部6a(圖7B)。更詳細而言,將間隔件4與蓋部5以陽極接合方式直接接合,藉此形成帽蓋部6a。在進行陽極接合時,例如,在真空環境中,使間隔件本體40的貫通孔41的周圍部位與蓋部5的周圍部位直接接觸,並對間隔件4與蓋部5的堆疊體,以間隔件4為高電位側,並以蓋部5為低電位側,施加既定的直流電壓。既定的直流電壓,例如為600V。在進行陽極接合時,例如,在將間隔件4與蓋部5的堆疊體加熱到既定接合溫度的狀態下,將既定的直流電壓施加既定的時間,之後,使堆疊體的溫度降低。接合溫度,例如為400℃。
上述的第1步驟以及第2步驟,宜在晶圓層級進行。更詳細而言,在第1步驟中,宜於成為單結晶Si基板400的基材的第1晶圓形成複數個間隔件4。在第2步驟中,於形成帽蓋部6a之際,例如,宜將形成了複數個間隔件4的第1晶圓與成為複數個蓋部5的基材的第2晶圓以晶圓層級接合,並在之後將其分割成複數個帽蓋部6a。
在第3步驟中,對安裝基板2a,形成成為第1接合部61、第2接合部62以及第3接合部63各自之基材的第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73(圖7C)。更詳細而言,在第3步驟中,於安裝基板2a的第1導體部21的表面211側、第2導體部22的表面212側、第1接合用金屬層23的表面231側,分別形成第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73。第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,例如,可利用蒸鍍法、電鍍法等形成。
在第3步驟中,將第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73的厚度設定成相同的數値。第1AuSn層71的表面的面積,設定成比第1電極31的表面311(參照圖6)的面積更小。另外,第2AuSn層72的表面的面積,設定成比第2電極32的表面321(參照圖6)的面積更小。另外,第3AuSn層73的表面的面積,設定成比第1接合用金屬層23的表面231(參照圖7C、8)的面積更小。
第1AuSn層71以及第2AuSn層72的厚度,以比紫外線發光元件3的突起構造部36的突出量H1(參照圖6)與紫外線發光元件3的厚度方向的第2電極32與第1電極31的高低差的高度H2(參照圖6)的合計(H1+H2)更大既定厚度(α)的方式設定。亦即,第1AuSn層71以及第2AuSn層72的厚度,為H1+H2+α。例如,當H1=1μm、H2=1μm時,第1AuSn層71以及第2AuSn層72的厚度,只要設定在3μm左右即可。此時,α為1μm。該等數値,僅為一例,只要根據紫外線發光元件3的構造等適當設定即可。第1AuSn層71、第2AuSn層72,宜形成在安裝基板2a之中的分別與第1電極31、第2電極32互相對向的區域的中央部位。第2AuSn層72,以位於比突起構造部36的垂直投影區域更內側,且離開該垂直投影區域的位置的方式,配置在第2導體部22的表面212上。所謂突起構造部36的垂直投影區域,係指突起構造部36的厚度方向的投影區域的意思。亦即,所謂突起構造部36的垂直投影區域,係指在突起構造部36的厚度方向上沿著投影方向的垂直投影區域的意思。換言之,所謂突起構造部36的垂直投影區域,係指投影到與突起構造部36的厚度方向正交的面的垂直投影區域的意思。
第1AuSn層71以及第2AuSn層72,其AuSn,宜為Au的組成比比共晶組成(70at%Au、30at%Sn)更小且會在例如300℃以上未達400℃的溫度熔融的組成(例如60at%Au、40at%Sn)的AuSn。
在第3步驟中,宜在第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23與第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73之間,分別形成第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83。第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83,係具有防止在第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73與第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23之間因為金屬(例如Sn等)擴散而導致AuSn組成變動的擴散障蔽功能的膜層。第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83的材料,例如,可採用Pt,惟不限於此,亦可採用Pd等。在第3步驟中,將第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83的厚度設定成相同的數値。第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83的厚度,例如,宜設定成0.2μm左右。第1障蔽層81、第2障蔽層82以及第3障蔽層83,例如,可利用蒸鍍法、電鍍法等形成。
另外,在第3步驟中,宜在第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73上,分別形成第1Au層91、第2Au層92以及第3Au層93。第1Au層91、第2Au層92以及第3Au層93,係為了抑制第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73的Sn的氧化而設置的膜層。第1Au層91、第2Au層92以及第3Au層93的厚度,宜比起第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73的厚度而言非常薄,例如,宜在0.15μm以下。第1Au層91、第2Au層92以及第3Au層93的厚度,必須設定成當第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73熔融時,Au熱擴散到第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,而實現第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23與第1電極31、第2電極32以及第2接合用金屬層43的接合。第1Au層91、第2Au層92以及第3Au層93的厚度,例如,宜設定在0.05μm~0.15μm左右的範圍內。第1Au層91、第2Au層92以及第3Au層93,例如,可利用蒸鍍法或電鍍法等形成。以下,將第1障蔽層81、第1AuSn層71與第1Au層91的堆疊膜稱為第1接合用層101,並將第2障蔽層82、第2AuSn層72與第2Au層92的堆疊膜稱為第2接合用層102。另外,以下,將第3障蔽層83、第3AuSn層73與第3Au層93的堆疊膜稱為第3接合用層103。第1接合用層101,只要至少具備第1AuSn層71即可,不限於堆疊膜,亦可為單層膜。第2接合用層102,只要至少具備第2AuSn層72即可,不限於堆疊膜,亦可為單層膜。第3接合用層103,只要至少具備第3AuSn層73即可,不限於堆疊膜,亦可為單層膜。
在第4步驟中,藉由實行第1階段、第2階段,將紫外線發光元件3安裝於安裝基板2a(圖7D),接著,藉由依序實行第3階段以及第4階段,將帽蓋部6a接合於安裝基板2a(圖7E)。藉此,便可在發光裝置1a的製造方法中,製得發光裝置1a。在第4步驟中,利用結合裝置。更詳細而言,在第4步驟中,以1台結合裝置連續實行第1階段、第2階段、第3階段以及第4階段。若將帽蓋部6a視為與紫外線發光元件3大小相異的晶粒,結合裝置,便可視為晶粒結合裝置、覆晶結合裝置。
結合裝置,例如,具備:第1吸附保持具、第2吸附保持具、平台、第1加熱器、第2加熱器,以及接合室。第1吸附保持具,係吸附保持紫外線發光元件3的第1筒夾(collet)。第2吸附保持具,係吸附保持帽蓋部6a的第2筒夾。平台,可載置安裝基板2a。第1加熱器,以可加熱載置於平台的安裝基板2a的方式構成。第2加熱器,以裝設於擇一地保持第1吸附保持具與第2吸附保持具的支架並可加熱晶粒的的方式構成。結合裝置,亦可取代支架具備第2加熱器的構造,而構成第1筒夾以及第2筒夾各自具備第2加熱器的構造。晶粒,係第1吸附保持具所吸附保持的紫外線發光元件3或是第2吸附保持具所吸附保持的帽蓋部6a。結合室,係收納並配置著平台,並對平台上的安裝基板2a分別實行紫外線發光元件3以及帽蓋部6a的接合處理的處理室。結合室內的氣體環境,只要配合包裝7a內的既定氣體環境適當調整即可。在本實施態樣的發光裝置1a的製造方法中,例如,使結合室內的環境為N2 氣體環境。結合裝置,在將結合室的出入口開放,並從結合室的外側通過出入口將N2 氣體供給到結合室內的狀態下,將安裝基板2a、第1吸附保持具、第2吸附保持具等從出入口送入或送出。藉此,結合裝置,比起以在真空室內實行接合處理的方式構成的態樣而言,更可達到降低成本之目的。
在第1階段中,如圖8所示的,使紫外線發光元件3與安裝基板2a互相對向。所謂「使紫外線發光元件3與安裝基板2a互相對向」,係指以紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32分別與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22互相對向的方式,使紫外線發光元件3與安裝基板2a互相對向的意思。
在第1階段中,使第1吸附保持具所吸附保持的紫外線發光元件3中的第1電極31、第2電極32與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22互相對向。更詳細而言,在第1階段中,使第1電極31與第1導體部21的表面211上的第1AuSn層71互相對向,且使第2電極32與第2導體部22的表面212上的第2AuSn層72互相對向。
在第2階段中,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22分別利用第1AuSn層71、第2AuSn層72互相接合。第1接合部61,不限於僅由AuSn所形成的態樣,除了由AuSn所形成的部分之外,亦可包含第1障蔽層81。另外,第2接合部62,不限於僅由AuSn所形成的態樣,除了由AuSn所形成的部分之外,亦可包含第2障蔽層82。
在上述的第2階段中,在紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32與安裝基板2a上的第1接合用層101、第2接合用層102接觸並疊合的狀態下,一邊進行適當的加熱以及加壓,一邊使第1AuSn層71以及第2AuSn層72熔融。當第1AuSn層71熔融時,Au從第1Au層91擴散到熔融的AuSn,熔融的AuSn中的Au的組成比增加。另外,當第2AuSn層72熔融時,Au從第2Au層92擴散到熔融的AuSn,熔融的AuSn中的Au的組成比增加。
在第2階段中,使第1AuSn層71以及第2AuSn層72熔融,之後,以突起構造部36與第2導體部22接觸的方式,從紫外線發光元件3側加壓,推壓熔融的AuSn,使其往方向擴散,讓熔融的AuSn充滿空間9,之後,使熔融的AuSn冷卻凝固。
在第2階段中,可僅利用第1加熱器加熱安裝基板2a,亦可利用第2加熱器加熱紫外線發光元件3。在第2階段中,若考慮到安裝基板2a與紫外線發光元件3的接合性,則宜從第1加熱器以及第2加熱器兩方進行加熱。另外,在第2階段中,藉由施加適當的負重以進行加壓。負重,例如,相對於1個紫外線發光元件3,設定在0.1~1kg/cm2 左右的範圍內,為較佳的態樣。另外,施加負重的時間,例如,設定在0.1~1秒左右的範圍內,為較佳的態樣。第2階段,宜在N2 氣體環境中進行。
第1AuSn層71以及第2AuSn層72的熔融溫度,宜比紫外線發光元件3的耐熱溫度更低。第1AuSn層71以及第2AuSn層72,例如, Au的組成比比共晶組成(70at%Au、30at%Sn)更小且在300℃以上未達400℃的溫度會熔融的組成(例如60at%Au、40at%Sn)的AuSn,為較佳的態樣。
另外,在第3步驟所形成的第2接合用層102的體積,宜以形成第2接合部62的AuSn不會從空間9超出的方式,設定成與空間9的容積相等,為較佳的態樣。
在第4步驟的第2階段中,在第1AuSn層71以及第2AuSn層72各自均熔融的狀態下,以紫外線發光元件3的突起構造部36與第2導體部22的表面212接觸的方式,推壓熔融的AuSn,將紫外線發光元件3與安裝基板2a接合。藉此,便可在第4步驟的第2階段中防止第1電極31與第1導體部21發生並未接合的情況。
在第4步驟的第2階段中,突起構造部36與第2導體部22接觸,第1電極31與第1導體部21,利用由AuSn所形成的第1接合部61接合,第2電極32與第2導體部22,利用由AuSn所形成的第2接合部62接合。藉此,在發光裝置1a的製造方法中,第2接合部62,便可構成以充滿第2電極32、突起構造部36以及第2導體部22所包圍之空間9的方式形成的構造。在發光裝置1a的製造方法中,當推壓第2接合用層102的熔融的AuSn使其往方向擴散時,突起構造部36防止熔融的AuSn沿著紫外線發光元件3的表面流動。藉此,在發光裝置1a的製造方法中,便可防止第1電極31與第2電極32因為AuSn而發生短路。而且,在發光裝置1a的製造方法中,便可製造出可降低紫外線發光元件3與安裝基板2a之間的熱電阻,並縮小熱電阻差異的發光裝置1a。
另外,在第4步驟的第2階段中,宜以突起構造部36的前端面的全面與第2導體部22的表面212接觸的方式施加負重。然而,在第4步驟的第2階段中,有時會因為突起構造部36的前端面的平面度與第2導體部22的表面212的平面度的差異,而導致難以使突起構造部36的前端面的全面與第2導體部22的表面212接觸。此時,會有突起構造部36的前端面的一部分與第2導體部22的表面212接觸,而於突起構造部36的前端面的剩下的部分與第2導體部22的表面212之間殘留由製造時滲入而凝固的AuSn所構成的薄AuSn層的情況。簡而言之,在發光裝置1a中,若紫外線發光元件3相對於安裝基板2a的平行度在所期望的範圍內,則構成突起構造部36部分地與第2導體部22的表面212接觸的構造也沒有關係。在第4步驟的第2階段中,若更進一步增加所施加之負重,則可減少突起構造部36的前端面的平面度與第2導體部22的表面212的平面度的差,並可擴大突起構造部36與第2導體部22的接觸面積。另外,在第4步驟的第2階段中,當突起構造部36由例如金屬等所形成時,若增加所施加之負重,則可能會使突起構造部36壓縮變形,亦可擴大突起構造部36與第2導體部22的接觸面積。
發光裝置1a的製造方法,在上述的第3步驟中,宜在第1AuSn層71、第2AuSn層72上,分別形成第1Au層91、第2Au層92。藉此,在發光裝置1a的製造方法中,便可防止在第4步驟之前第1AuSn層71以及第2AuSn層72的Sn氧化,並可使紫外線發光元件3與安裝基板2a的接合性提高。接合性,例如,可根據晶粒抗剪強度(die shear strength)來進行評價。晶粒抗剪強度,係將接合於安裝基板2a的紫外線發光元件3以平行接合面的方式進行推壓而使其剝離所必要的力量。晶粒抗剪強度,例如,可利用晶粒抗剪測試器(die shear tester)等進行測定。
在第4步驟的第3階段中,使第2吸附保持具所吸附保持的帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1接合用金屬層23互相對向。更詳細而言,在第3階段中,使第2接合用金屬層43與第1接合用金屬層23的表面231上的第3AuSn層73互相對向。
在第4階段中,將帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1接合用金屬層23,利用第3AuSn層73接合。第3接合部63,不限於僅由AuSn所形成的態樣,除了由AuSn所形成的部分之外,亦可包含第3障蔽層83。
在上述的第4階段中,在帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a上的第3接合用層103接觸疊合的狀態下,進行適當的加熱以及加壓,使第3AuSn層73熔融。當第3AuSn層73熔融時,Au從第3Au層93擴散到熔融的AuSn,熔融的AuSn中的Au的組成比增加。在第4階段中,使第3AuSn層73熔融,之後,從帽蓋部6a側進行加壓,推壓熔融的AuSn,使其往方向擴散,之後,使其冷卻凝固。
在第4階段中,可僅利用第1加熱器加熱安裝基板2a,亦可利用第2加熱器加熱帽蓋部6a。在第4階段中,若考慮到安裝基板2a與帽蓋部6a的接合性,則宜從第1加熱器以及第2加熱器兩方進行加熱。另外,在第4階段中,藉由施加適當的負重以進行加壓。負重,例如,相對於1個帽蓋部6a,設定在0.1~1kg/cm2 左右的範圍內,為較佳的態樣。另外,施加負重的時間,例如,設定在0.1~1秒左右的範圍內,為較佳的態樣。第4階段,宜在N2 氣體環境中進行。
發光裝置1a的製造方法,在第3步驟中,宜將第3接合用層103形成於安裝基板2a。藉此,發光裝置1a的製造方法,比起將第3接合用層103形成於帽蓋部6a的態樣而言,製造變得更容易。
在以上所説明的本實施態樣的發光裝置1a的製造方法中,係將間隔件4與蓋部5接合以形成帽蓋部6a,之後,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32以及帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23分別利用第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73接合。藉此,在本實施態樣的發光裝置1a的製造方法中,便可達到提高可靠度之目的,並可達到降低成本之目的。
發光裝置1a的製造方法,係具備以下構造的發光裝置1a的製造方法。
發光裝置1a具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3,以及配置在安裝基板2a上並形成了收納紫外線發光元件3的凹部663的帽蓋部6a。安裝基板2a具備:支持體20a,以及支持體20a所支持的第1導體部21、第2導體部22、第1接合用金屬層23。第1導體部21以及第2導體部22,以在支持體20a的表面201側面對帽蓋部6a的凹部663的內底面664的方式配置。帽蓋部6a具備:具有表面661以及背面662並於背面662形成了凹部663的帽蓋部本體660,以及在帽蓋部本體660的背面662的凹部663的周圍部位與第1接合用金屬層23對向配置的第2接合用金屬層43。帽蓋部6a,至少,帽蓋部本體660的表面661與凹部663的內底面664之間的紫外線穿透部666,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。紫外線發光元件3具備:第1電極31以及第2電極32,並在紫外線發光元件3的厚度方向的一面側配置第1電極31以及第2電極32。
在發光裝置1a的製造方法中,形成帽蓋部6a,之後,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32以及帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23分別利用第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73接合。第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,係對安裝基板2a以同一步驟一併形成。藉此,在發光裝置1a的製造方法中,可達到提高可靠度之目的,並可達到降低成本之目的。在發光裝置1a的製造方法中,可對安裝基板2a以同一步驟一併形成第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,故可達到降低成本之目的。
在發光裝置1a的製造方法中,進行將紫外線發光元件3的第1電極31以及第2電極32與安裝基板2a的第1導體部21以及第2導體部22分別利用第1AuSn層71以及第2AuSn層72接合的第1接合處理。在發光裝置1a的製造方法中,接續第1接合處理,進行將帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1接合用金屬層23利用第3AuSn層73接合的第2接合處理。在發光裝置1a的製造方法中,宜在設置了1台結合裝置的結合室連續進行第1接合處理以及第2接合處理。藉此,在發光裝置1a的製造方法中,便可達到降低成本之目的。
另外,發光裝置1a,宜具備與紫外線發光元件3逆並聯連接的齊納二極體。藉此,便可使發光裝置1a的靜電耐性提高。簡而言之,發光裝置1a,可防止紫外線發光元件3因為靜電而絶緣被破壞。齊納二極體,例如,宜在包裝7a內安裝於安裝基板2a。齊納二極體的晶片尺寸,宜比紫外線發光元件3的晶片尺寸更小。齊納二極體,宜與紫外線發光元件3同樣,利用AuSn以覆晶方式安裝於安裝基板2a。此時,只要在發光裝置1a的製造方法中,準備好具備用來安裝齊納二極體的第3導體部以及第4導體部的基板作為安裝基板2a,並在第3步驟中,於第3導體部以及第4導體部各自的表面,形成包含第4AuSn層的第4接合用層、包含第5AuSn層的第5接合用層,並在第4步驟中,在第2階段與第3階段之間,或是在第1階段之前,利用上述的結合裝置將齊納二極體以覆晶方式安裝於安裝基板2a即可。
圖10,係第1變化實施例的發光裝置1b的概略俯視圖。第1變化實施例的發光裝置1b,取代安裝基板2a,而具備安裝複數個紫外線發光元件3的安裝基板2b,此點有所不同。另外,在發光裝置1b中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
發光裝置1b,於安裝基板2b安裝了複數個紫外線發光元件3。複數個紫外線發光元件3,宜在1個假想圓上等間隔配置。發光裝置1b,宜具備用來使靜電耐性提高的齊納二極體ZD。齊納二極體ZD,宜配置在上述的假想圓的中心。
發光裝置1b,取代發光裝置1a的包裝7a,而具備由安裝基板2b與帽蓋部6a所構成的包裝7b。
在發光裝置1b中,複數個紫外線發光元件3係並聯連接,惟並非以此為限,例如,亦可具有複數個紫外線發光元件3串聯連接的構造,或是具有串並聯連接的構造。
文獻1記載了間隔件係由矽基板或是絶緣性樹脂所作成。另外,文獻1記載了為了從孔隙側面獲得充分的光反射效果,宜於孔隙側面形成由Ag或Al所構成的反射用金屬膜的技術內容。
另外,作為發光裝置,有文獻提出一種光電元件,其具備:載體、裝設在載體主面上的發光二極體(亦即光電半導體晶片),以及對載體所安裝的光學零件 [文獻3(日本專利申請公表編號2012-515441)]。載體,係印刷電路基板或陶瓷。光學零件,具有框架以及玻璃平板。框架,係使用矽所構成。光電半導體晶片所射出之放射光可穿透玻璃平板。
在射出紫外線的發光裝置的技術領域中,吾人期望紫外線高輸出化。
上述的發光裝置1a,若改變觀察方式,則具備下述的構造。
發光裝置1a具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3、配置在安裝基板2a上並形成了使紫外線發光元件3露出的貫通孔41的間隔件4,以及以塞住間隔件4的貫通孔41的方式配置在間隔件4上的蓋部5。紫外線發光元件3,以放射在紫外波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成。間隔件4,具備由Si所形成的間隔件本體40。貫通孔41,形成於間隔件本體40。貫通孔41,隨著遠離安裝基板2a開口面積逐漸增大。蓋部5,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。在發光裝置1a中,間隔件4與蓋部5互相接合。該等構造的發光裝置1a,可達到紫外線高輸出化之目的。
紫外線發光元件3,只要在紫外波長範圍內具有發光峰值波長即可,不限於UV-C的波長範圍,亦可在UV-B的波長範圍或是UV-A的波長範圍內具有發光峰值波長。所謂「UV-B的波長範圍」,若依照例如國際照明委員會的紫外線波長分類,為280nm~315nm。所謂「UV-A的波長範圍」,若依照例如國際照明委員會的紫外線波長分類,為315nm~400nm。
本案發明人,分別針對使用Si基板的評價用樣本以及Al基板實行反射率測定實驗。評價用樣本,係在與單結晶Si基板400相同規格的Si基板的表面形成了厚度1nm左右的自然氧化膜的樣本。反射率,係使用分光光度計測定的數値。更詳細而言,評價用樣本的反射率,係用分光光度計分光測定紫外線以既定入射角射至評價用樣本表面(自然氧化膜表面)並從評價用樣本反射的反射光所得到者。Al基板的反射率,係用分光光度計分光測定紫外線以既定入射角射至Al基板表面並從Al基板反射的反射光所得到者。
圖11A、11B、11C、11D、11E以及11F,分別顯示出入射角為5°、15°、25°、35°、45°以及55°時的評價用樣本的反射特性。另外,圖12A、12B、12C、12D以及12E,分別顯示出入射角為15°、25°、35°、45°以及55°時的Al基板的反射特性。
吾人確認出,評價用樣本,無論入射角為何,其相對於波長220nm~390nm的紫外線反射率在50%以上,且相對於波長400nm的紫外線反射率也在50%左右。另外,當Al基板氧化時,其相對於UV-C的波長範圍的紫外線的反射率存在變小的傾向。這是因為,氧化鋁的反射率在UV-C的波長範圍大幅降低,故形成於Al基板的氧化鋁膜會導致整體(形成了氧化鋁膜的Al基板)的反射率降低的關係。換言之,Al基板的表面氧化的進展程度,會導致其相對於UV-C的波長範圍的紫外線的反射率的降低。Al基板的氧化腐蝕,比Si基板的表面的氧化進展更快。因此,當Al基板以及Al膜,使用於反射UV-C波長範圍的紫外線的用途時,必須有所注意。
在發光裝置1a中,間隔件4,具備由Si所形成的間隔件本體40,形成於間隔件本體40的貫通孔41,隨著遠離安裝基板2a開口面積逐漸增大。在發光裝置1a中,由於間隔件本體40的貫通孔41的內側面具有反射紫外線的反射面的功能,故可達到提高取光效率之目的,並可達到紫外線高輸出化之目的。另外,發光裝置1a,比起與發光裝置1a基本構造相同且於貫通孔41的內側面增設Al膜作為反射膜的比較例而言,更可抑制輸出的差異或反射特性因為時間經過而發生變化的情況。因此,發光裝置1a,除了可達到降低成本之目的外,更可達到紫外線高輸出化之目的,且可達到提高可靠度之目的。
(實施態樣2) 以下,針對本實施態樣的發光裝置1c,根據圖13以及14進行説明。發光裝置1c,在間隔件4與蓋部5係用無機接合材料接合此點,與實施態樣1的發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1c中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
在發光裝置1c中,間隔件4與蓋部5,係利用由具有間隔件本體40的熱膨脹係數與蓋部5的熱膨脹係數之間的熱膨脹係數的低熔點玻璃所形成的第4接合部64接合。藉此,在發光裝置1c中,作為蓋部5,不限於含有鹼成分的玻璃,亦可採用石英玻璃等。
在本說明書中,所謂低熔點玻璃,係軟化點在600℃以下的玻璃,宜為軟化點在500℃以下的玻璃,更宜為軟化點在400℃以下的玻璃。低熔點玻璃,可列舉出例如含有氧化鉛(PbO)以及硼酸酐(B2 O3 )作為主成分的玻璃。
發光裝置1c,取代發光裝置1a的帽蓋部6a,而具備由間隔件4、第4接合部64以及蓋部5所構成的帽蓋部6c。帽蓋部6c,係由無機材料所形成。帽蓋部6c具備:具有表面661以及背面662且於背面662形成了凹部663的帽蓋部本體660,以及在帽蓋部本體660的背面662的凹部663的周圍部位與第1接合用金屬層23對向配置的第2接合用金屬層43。另外,發光裝置1c,取代發光裝置1a的包裝7a,而具備由帽蓋部6c與安裝基板2a所構成的包裝7c。
本實施態樣的發光裝置1c的製造方法,與發光裝置1a的製造方法大略相同,惟在第2步驟中的間隔件4與蓋部5的接合方法有所不同。亦即,發光裝置1b的製造方法,在第2步驟中,係藉由將間隔件4與蓋部5接合以形成帽蓋部6c。然而,發光裝置1c的製造方法,在第2步驟中,則係利用低熔點玻璃將間隔件4與蓋部5接合。在第2步驟中,可利用塊狀的低熔點玻璃,亦可利用膏狀的低熔點玻璃。
在本實施態樣的發光裝置1c的製造方法中,藉由將間隔件4與蓋部5接合以形成帽蓋部6c,之後,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32以及帽蓋部6c的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23分別利用第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73接合。因此,本實施態樣的發光裝置1b的製造方法,可達到提高可靠度之目的,並可達到降低成本之目的。
(實施態樣3) 以下,針對本實施態樣的發光裝置1d,根據圖15~18進行説明。發光裝置1d,取代實施態樣1的發光裝置1a的安裝基板2a,而具備安裝基板2d,此點與發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1d中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
發光裝置1d,取代發光裝置1a的包裝7a,而具備由帽蓋部6a與安裝基板2d所構成的包裝7d。
安裝基板2d,係多層基板。安裝基板2d具備:第1外部連接電極24、第2外部連接電極25、第1配線層28、第2配線層29,以及電氣絶緣層253。第1配線層28以及第2配線層29,配置在支持體20d的表面201側。第1導體部21以及第1外部連接電極24,配置在第1配線層28上並與第1配線層28電連接。第2導體部22以及第2外部連接電極25,配置在第2配線層29上並與第2配線層29電連接。電氣絶緣層253,在支持體20d的表面201側以覆蓋第1配線層28與第2配線層29的方式配置。第1接合用金屬層23,配置在電氣絶緣層253上。因此,發光裝置1d,例如,如圖18所示的,可利用安裝基板2d的表面側的第1外部連接電極24以及第2外部連接電極25安裝於配線基板600。
安裝基板2d具備有別於由電氣絶緣層253所構成之第1電氣絶緣層的第2電氣絶緣層251。支持體20d,由Si所形成。第2電氣絶緣層251,配置在支持體20d的表面201上。第1配線層28以及第2配線層29,配置在第2電氣絶緣層251上。因此,發光裝置1d,可使散熱性提高。
安裝基板2d,宜在第1接合用金屬層23與電氣絶緣層253之間隔設著第1基底層254。
安裝基板2d,於支持體20d的背面202形成了第4電氣絶緣層252。另外,安裝基板2d,於第4電氣絶緣層252隔著第2基底層255堆疊了導體層256。
第1電氣絶緣層、第2電氣絶緣層251、第3電氣絶緣層以及第4電氣絶緣層252各自可由例如矽氧化膜所構成。
第1基底層254以及第2基底層255,各自可由例如Al膜等所構成。第1基底層254與第2基底層255,係由相同材料所形成,惟亦可由彼此相異的材料所形成。
導體層256,例如,可由Ni膜、Pd膜與Au膜的堆疊膜所構成。
配線基板600,為主基板。配線基板600,例如,可由金屬基底印刷配線板所形成。此時,配線基板600,例如,宜具備金屬板601、形成在金屬板601上的絶緣樹脂層602,以及形成在絶緣樹脂層602上的第1配線部604與第2配線部605。金屬板601,係由Cu板所構成,惟並非僅限於此,例如,亦可由Al板所構成。配線基板600,使金屬板601的表面611的發光裝置1d的投影區域露出。
在具備發光裝置1d以及配線基板600的紫外線LED模組中,發光裝置1d的背面側的導體層256利用接合層310與金屬板601接合。接合層310,係由焊料所形成,惟不限於此,亦可由燒結銀所形成。燒結銀,係由銀粒子燒結所結合的燒結體。燒結銀,為多孔質銀。當欲以燒結銀形成接合層310時,只要先在金屬板601的表面611上塗布含有銀粒子、揮發性黏結劑以及溶劑的糊膏,之後將發光裝置1d隔著糊膏疊合於金屬板601,然後加熱糊膏以形成燒結銀即可。
另外,在紫外線LED模組中,第1外部連接電極24透過第1導線294與第1配線部604電連接。另外,在紫外線LED模組中,第2外部連接電極25透過第2導線295與第2配線部605電連接。第1導線294以及第2導線295,均宜為Au導線。在紫外線LED模組中,發光裝置1d係2次安裝於配線基板600。在紫外線LED模組中,配線基板600宜在俯視下比發光裝置1a更大。藉此,紫外線LED模組便可使散熱性更進一步提高。
本實施態樣的發光裝置1d的製造方法,與發光裝置1a的製造方法基本上相同。在本實施態樣的發光裝置1d的製造方法中,藉由將間隔件4與蓋部5接合以形成帽蓋部6a,之後,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32以及帽蓋部6a的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23分別利用第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73接合。藉此,本實施態樣的發光裝置1d的製造方法,便可達到提高可靠度之目的,並可達到降低成本之目的。
發光裝置1d,亦可取代帽蓋部6a,而具備實施態樣2的發光裝置1c中的帽蓋部6c。
(實施態樣4) 以下,針對本實施態樣的發光裝置1e,根據圖19以及20進行説明。發光裝置1e,取代實施態樣1的發光裝置1a的帽蓋部6a,而具備帽蓋部6e,此點與實施態樣1的發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1e中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
發光裝置1e,取代發光裝置1a的包裝7a,而具備由帽蓋部6e與安裝基板2a所構成的包裝7e。
在帽蓋部6e中,帽蓋部本體660的全體,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。藉此,本實施態樣的發光裝置1e,比起實施態樣1的發光裝置1a,更可達到提高可靠度以及降低成本之目的。
在帽蓋部6e的形成方法中,首先,對成為帽蓋部本體660的基材的平板狀玻璃板形成第2接合用金屬層43。在帽蓋部6e的形成方法中,之後,對玻璃板利用鑽鑿加工形成對應凹部663的孔穴。在帽蓋部6e的形成方法中,之後,宜進行利用蝕刻液(例如氟酸溶液)使孔穴內面圓滑化的圓滑化處理。
發光裝置1e,在製造時,採用上述的帽蓋部6e的形成方法。藉此,在發光裝置1e中,便可使帽蓋部本體660的背面662的凹部663的開口面積與凹部663的內底面664的面積大略相同。凹部663的深度,例如,為300μm。
第2接合用金屬層43,例如,宜由基底膜431與Au膜432的堆疊膜所構成。基底膜431,例如,可由形成在帽蓋部本體660的背面662上的Cr膜與形成在該Cr膜上的Pt膜的堆疊膜所構成。在發光裝置1e中,第2接合用金屬層43的基底膜431具備Cr膜,可使由玻璃所形成的帽蓋部本體660與第2接合用金屬層43的密合性提高。第2接合用金屬層43,例如,可利用蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法等的膜層形成技術、微影技術以及蝕刻技術形成之。
本實施態樣的發光裝置1e的製造方法,與實施態樣1的發光裝置1a的製造方法大略相同。亦即,在發光裝置1e的製造方法中,形成帽蓋部6e,之後,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32以及帽蓋部6e的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22以及第1接合用金屬層23分別利用第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73接合。第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,係對安裝基板2a以同一步驟一併形成。所謂「以同一步驟一併形成」,係指第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,利用同一步驟同時形成的意思。因此,發光裝置1e的製造方法,可達到提高可靠度之目的,並可達到降低成本之目的。在發光裝置1e的製造方法中,可對安裝基板2a以同一步驟一併形成第1AuSn層71、第2AuSn層72以及第3AuSn層73,故可達到降低成本之目的。紫外線發光元件3的第1電極31以及第2電極32各自的Au膜的厚度,與第2接合用金屬層43的Au膜432的厚度,宜設定在相對較接近的數值或是相同數値。藉此,便可使連續進行對安裝基板2a的紫外線發光元件3的安裝步驟與對安裝基板2a的帽蓋部6e的安裝步驟時的安裝性更進一步提高。紫外線發光元件3的第1電極31以及第2電極32各自的Au膜的厚度,例如為1.3μm。另外,第2接合用金屬層43的Au膜432的厚度,例如為1.0μm。
圖21,係表示實施態樣4的帽蓋部6e的第1變化實施例的概略剖面圖。在第1變化實施例的帽蓋部6e中,帽蓋部本體660的凹部663,係藉由噴射加工所形成,此點與實施態樣4的帽蓋部6e有所不同。噴射加工,係噴砂加工。在第1變化實施例的帽蓋部6e中,凹部663的內底面664形成毛玻璃狀的面。換言之,於凹部663的內底面664,形成了細微的凹凸構造。另外,在第1變化實施例的帽蓋部6e中,凹部663的開口面積,在凹部663的深度方向上逐漸變小。在第1變化實施例的帽蓋部6e的形成方法中,首先,對成為帽蓋部本體660的基材的平板狀玻璃板形成第2接合用金屬層43。在第1變化實施例的帽蓋部6e的形成方法中,之後,對玻璃板進行噴射加工以形成凹部663,藉此形成帽蓋部本體660。
圖22,係表示實施態樣4的帽蓋部6e的第2變化實施例的概略剖面圖。在第2變化實施例的帽蓋部6e中,帽蓋部本體660的凹部663,係藉由濕蝕刻所形成,此點與實施態樣4的帽蓋部6e有所不同。濕蝕刻,例如,係使用氟酸溶液的等向性蝕刻。因此,凹部663的內側面665,形成具有圓度的凹曲面狀。在第2變化實施例的帽蓋部6e的形成方法中,首先,對成為帽蓋部本體660的基材的平板狀玻璃板進行濕蝕刻以形成凹部663,藉此形成帽蓋部本體660。在第2變化實施例的帽蓋部6e的形成方法中,之後,對帽蓋部本體660形成第2接合用金屬層43。
圖23,係表示實施態樣4的帽蓋部6e的第3變化實施例的概略剖面圖。在第3變化實施例的帽蓋部6e中,帽蓋部本體660係藉由沖壓成型所形成。簡而言之,係對帽蓋部6e的帽蓋部本體660進行沖壓成型以形成凹部663。因此,在第3變化實施例的帽蓋部6e中,考慮到脫模性,將帽蓋部本體660的背面662的凹部663的開口面積設定成比凹部663的內底面664的面積更大。換言之,第3變化實施例的帽蓋部6e的凹部663,形成在深度方向上開口面積逐漸變小的正推拔狀的形狀。第3變化實施例的帽蓋部6e的凹部663,係採用四角錐台狀的形狀,作為正推拔狀的形狀。在第3變化實施例的帽蓋部6e的形成方法中,首先,利用沖壓成型形成帽蓋部本體660。在第3變化實施例的帽蓋部6e的形成方法中,之後,對帽蓋部本體660形成第2接合用金屬層43。
圖24,係表示實施態樣4的帽蓋部6e的第4變化實施例的概略剖面圖。第4變化實施例的帽蓋部6e,係藉由將玻璃所形成的蓋部5與玻璃所形成的間隔件4接合而形成。第4變化實施例的帽蓋部6e,相較於第1變化實施例、第2變化實施例以及第3變化實施例,更可使凹部663的內底面664為光滑表面。在第4變化實施例的帽蓋部6e中,可帽蓋部6e全體均由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成,亦可僅蓋部5由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。
(實施態樣5) 以下,針對本實施態樣的發光裝置1f,根據圖25以及26進行説明。發光裝置1f,取代實施態樣4的發光裝置1e的安裝基板2a,而具備安裝基板2d,此點與發光裝置1e有所不同。另外,在發光裝置1f中,針對與發光裝置1e相同的構成要件,會附上與發光裝置1e相同的符號,並省略説明。
發光裝置1f,取代發光裝置1e的包裝7e,而具備由帽蓋部6e與安裝基板2d所構成的包裝7f。
安裝基板2d,為多層基板。安裝基板2d具備:第1外部連接電極24、第2外部連接電極25、第1配線層28、第2配線層29,以及電氣絶緣層253。第1配線層28以及第2配線層29,配置在支持體20d的表面201側。第1導體部21以及第1外部連接電極24,配置在第1配線層28上並與第1配線層28電連接。第2導體部22以及第2外部連接電極25,配置在第2配線層29上並與第2配線層29電連接。電氣絶緣層253,在支持體20d的表面側以覆蓋第1配線層28與第2配線層29的方式配置。第1接合用金屬層23,配置在電氣絶緣層253上。因此,發光裝置1f,可利用安裝基板2d的表面側的第1外部連接電極24以及第2外部連接電極25安裝於配線基板600(參照圖18)。
安裝基板2d具備有別於由電氣絶緣層253所構成的第1電氣絶緣層的第2電氣絶緣層251。支持體20d,係由Si所形成。第2電氣絶緣層251,配置在支持體20d的表面201上。第1配線層28以及第2配線層29,配置在第2電氣絶緣層251上。因此,發光裝置1f,可使散熱性提高。
安裝基板2d,宜在第1接合用金屬層23與電氣絶緣層253之間隔設著第1基底層254。
安裝基板2d,於支持體20d的背面202形成了第4電氣絶緣層252。另外,安裝基板2d,於第4電氣絶緣層252隔著第2基底層255堆疊了導體層256。
第1電氣絶緣層、第2電氣絶緣層251、第3電氣絶緣層以及第4電氣絶緣層252均可由例如矽氧化膜所構成。
第1基底層254以及第2基底層255均可由例如Al膜等所構成。第1基底層254與第2基底層255,係由相同材料所形成,惟亦可由彼此相異的材料所形成。
導體層256,例如,可由Ni膜、Pd膜與Au膜的堆疊膜所構成。
(實施態樣6) 如上所述的,在射出紫外線的發光裝置的技術領域中,吾人期望紫外線高輸出化。
在實施態樣1的發光裝置1a中,當紫外線發光元件3以放射在UV-C的波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成時,從提高紫外線穿透率的觀點來看,比起SCHOTT公司製的8347而言,更宜採用SCHOTT公司製的8337B。在此,SCHOTT公司製的8337B的熱膨脹係數,比Si的熱膨脹係數更大。SCHOTT公司製的8337B的熱膨脹係數與Si的熱膨脹係數的差,比SCHOTT公司製的8347的熱膨脹係數與Si的熱膨脹係數的差更大。
在發光裝置1a的製造方法中,於形成帽蓋部6a之際,例如,進行將形成了複數個間隔件4的第1晶圓與成為複數個蓋部5的基材的第2晶圓在晶圓層級接合以形成晶圓層級接合體的接合步驟,之後,進行將晶圓層級接合體利用切割鋸(dicing saw)切斷以分割出各個帽蓋部6a的切割步驟。然而,該發光裝置1a的製造方法,在採用SCHOTT公司製的8337B作為形成第2晶圓的硼矽酸玻璃的情況下,比起採用SCHOTT公司製的8347作為形成第2晶圓的硼矽酸玻璃的情況而言,製造產能會降低。更詳細而言,在該發光裝置1a的製造方法中,即使在晶圓層級接合體中第1晶圓與第2晶圓看起來已經接合,惟在切割步驟中間隔件4與蓋部5仍可能會分離。亦即,發光裝置1a的製造方法,在採用SCHOTT公司製的8337B作為形成第2晶圓的硼矽酸玻璃的情況下,可能會發生間隔件4與蓋部5接合不良的情況。
相對於此,在圖27所示之本實施態樣的發光裝置1g中,間隔件4,具備形成於由Si所形成的間隔件本體40的與蓋部5的對向面45側的矽氧化膜46,且間隔件4與蓋部5係直接接合,該等特點與發光裝置1a有所不同。間隔件本體40的厚度,約為0.3mm。蓋部5的厚度,約為0.3mm。矽氧化膜46的膜厚,約為50nm。矽氧化膜46,為熱氧化膜。在發光裝置1g中,形成蓋部5的玻璃含有鹼成分,且間隔件4與蓋部5係直接接合。另外,在發光裝置1g中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
在本實施態樣的發光裝置1g中,以間隔件4與蓋部5,構成覆蓋紫外線發光元件3的帽蓋部6g。另外,在發光裝置1g中,以安裝基板2a與帽蓋部6g,構成收納紫外線發光元件3的包裝7g。
本實施態樣的發光裝置1g具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3,以及配置在安裝基板2a上且形成了收納紫外線發光元件3的凹部663的帽蓋部6g。帽蓋部6g具備:配置在安裝基板2a上且形成了使紫外線發光元件3露出的貫通孔41的間隔件4,以及以塞住間隔件4的貫通孔41的方式配置在間隔件4上並與間隔件4接合的蓋部5。蓋部5,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的硼矽酸玻璃所形成。間隔件4具備:由Si所形成的間隔件本體40,以及形成於間隔件本體40的與蓋部5的對向面45側的矽氧化膜46。間隔件4與蓋部5係直接接合。在以上所説明之構造的發光裝置1g中,可使蓋部5由相對於紫外線發光元件3所放射之紫外線的穿透率更高的硼矽酸玻璃所形成,故可達到紫外線高輸出化之目的。
第2接合用金屬層43,例如,宜由基底膜431與接合層433的堆疊膜所構成。基底膜431,例如,可由Al膜所構成。接合層433,例如,可由Ni膜與Au膜的堆疊膜所構成。
發光裝置1g的製造方法,與實施態樣1所説明的發光裝置1a的製造方法大略相同,惟在形成間隔件4時,係於間隔件4的與蓋部5的對向面45形成矽氧化膜46,之後,將間隔件4與蓋部5以陽極接合方式接合,僅在此點有所不同而已。當將間隔件4與蓋部5以陽極接合方式接合時,例如,如圖28所示的,在將形成了複數個間隔件4的第1晶圓4001與可形成複數個蓋部5的第2晶圓5000疊合之後,在矽氧化膜46的露出表面上配置電極4010,並在第2晶圓5000上配置電極5010。之後,在將第1晶圓4001以及第2晶圓5000加熱到既定溫度(例如305℃)的狀態下,對電極4010與電極5010之間,以電極4010為陽極側,從直流電源E施加既定時間(例如30分鐘)的既定電壓値(例如600V)的直流電壓。另外,在圖28中,係以一點鏈線示意地表示相鄰的間隔件4之間界線。另外,在圖28中,係以一點鏈線示意地表示相鄰蓋部5之間的界線。第1晶圓4001,係於成為單結晶Si基板400的基材的Si晶圓4000形成了矽氧化膜46、矽氧化膜44、基底膜431以及貫通孔41的晶圓。第2晶圓5000,係由硼矽酸玻璃所形成。第2晶圓5000的直徑,與Si晶圓4000的直徑相同。設置於第2晶圓5000的側面的一部分的平面5003的寬度(與圖28的紙面正交的方向的寬度),比設置於Si晶圓4000的側面的一部分的平面(定向平面,orientation flat)4003的寬度更大。因此,在將第1晶圓4001與第2晶圓5000疊合的狀態下,從第1晶圓5000側觀察,第1晶圓4001的一部分露出。
發光裝置1g的製造方法,係具備以下構造的發光裝置1g的製造方法。
發光裝置1g具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3,以及配置在安裝基板2a上並形成了收納紫外線發光元件3的凹部663的帽蓋部6g。帽蓋部6g具備:配置在安裝基板2a上並形成了使紫外線發光元件3露出的貫通孔41的間隔件4,以及以塞住間隔件4的貫通孔41的方式配置在間隔件4上並與間隔件4接合的蓋部5。蓋部5,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的硼矽酸玻璃所形成。間隔件4具備:由Si所形成的間隔件本體40,以及形成於間隔件本體40的與蓋部5的對向面45側的矽氧化膜46。間隔件4與蓋部5係直接接合。
在發光裝置1g的製造方法中,將形成了複數個間隔件4的第1晶圓4001與可形成複數個蓋部5的第2晶圓5000以陽極接合方式直接接合,藉此形成晶圓層級接合體,之後,將晶圓層級接合體切割以形成帽蓋部6g,並將安裝了紫外線發光元件3的安裝基板2a與帽蓋部6g接合。因此,發光裝置1g的製造方法,便能夠以比較簡單的方式製造出可達到紫外線高輸出化之目的的發光裝置1g。另外,發光裝置1g的製造方法,可達到提高製造產能之目的,並可達到降低成本之目的。在此,發光裝置1g的製造方法,在形成晶圓層級接合體之前,於間隔件4的基底膜431上,並未形成接合層433。另外,發光裝置1g的製造方法,在形成晶圓層級接合體之後且在切割晶圓層級接合體之前,對基底膜431進行著鋅處理(zincate treatment),接著,利用無電解電鍍法,在基底膜431上形成由Ni膜與Au膜的堆疊膜所構成的接合層433。
本案發明人,在實施態樣1的發光裝置1a的製造方法中,將第1晶圓與由SCHOTT公司製的8337B所形成的第2晶圓以陽極接合方式接合,藉此製作出晶圓層級接合體,並利用光學顯微鏡,從第2晶圓的表面側觀察第1晶圓與第2晶圓的界面,並未發現會造成問題的較大的孔隙(void),看起來,第1晶圓與第2晶圓係接合在一起。另外,成為第1晶圓的基材的Si晶圓的厚度,為0.3mm。另外,第2晶圓的厚度,為0.3~0.5mm。
然而,當以切割鋸切割該晶圓層級接合體時,間隔件4與蓋部5有時會分離。
相對於此,在發光裝置1g的製造方法中,即使以切割鋸切割晶圓層級接合體,間隔件4與蓋部5仍不會分離。
圖29,係SEM影像圖與EDX組成分析的結果的彙整圖。在EDX組成分析中,分別針對C、O、Na、Al、Si、K以及Ba調查深度方向分布。在此,「深度方向分布」,係在蓋部5中,當以距離間隔件本體40與矽氧化膜46的界面約4.73μm的位置為基準位置時,各元素(C、O、Na、Al、Si、K以及Ba)的深度方向分布。深度方向,係從基準位置往間隔件本體40的方向。根據SEM觀察以及EDX分析結果,本案發明人確認到,在矽氧化膜46的表面附近發生了K的移動,且於蓋部5的矽氧化膜46側的部分形成了厚度350nm左右的反應層。本案發明人,推測認為矽氧化膜46發揮了作為Si晶圓4000與第2晶圓5000的密合層的功能,而將間隔件4與蓋部5接合。
本案發明人,進行製作出矽氧化膜46的膜厚不同的複數個晶圓層級接合體並針對各晶圓層級接合體利用光學顯微鏡、SEM等觀察接合狀態的實驗。在此,矽氧化膜46的膜厚為0nm、25nm、40nm、50nm、80nm、100nm、300nm。矽氧化膜46的膜厚,係利用橢圓偏光計(ellipsometer)所測定之値。
然後,本案發明人,獲得矽氧化膜46的膜厚為0nm、25nm、40nm的各晶圓層級接合體在切割時蓋部5與間隔件4會分離的實驗結果。另外,本案發明人,獲得矽氧化膜46的膜厚為50nm、80nm、100nm、300nm的各晶圓層級接合體在切割時蓋部5與間隔件4不會分離的實驗結果。於是,晶圓層級接合體的接合狀態,以SEM觀察晶圓層級接合體的剖面來進行評價。本案發明人,以SEM觀察,在矽氧化膜46與蓋部5的界面並未發現孔隙,且在觀察到反應層時,判斷晶圓層級接合體的接合狀態良好。
另外,本案發明人,針對矽氧化膜46在50nm以上的晶圓層級接合體,為了調查熱衝撃耐性,而進行熱循環試驗。熱循環試驗,將低溫期間的溫度設在-40℃,將高溫期間的溫度設在105℃,將熱循環的循環數設為100。
本案發明人,根據上述的實驗結果,發現只要矽氧化膜46的厚度在50nm以上,晶圓層級接合體的接合狀態、切割耐性以及熱衝撃耐性便都很良好。
在發光裝置1g中,矽氧化膜46,宜為熱氧化膜。藉此,在發光裝置1g中,比起矽氧化膜46係由CVD法所形成的矽氧化膜的態樣而言,更可使可靠度提高。
在發光裝置1g中,矽氧化膜46的膜厚,宜在50nm以上。藉此,發光裝置1g,便可提高製造產能,進而達到降低成本之目的。從提高發光裝置1g的製造產能的觀點來看,矽氧化膜46的膜厚,更宜在80μm以上。然而,矽氧化膜46的膜厚越厚,陽極接合時施加的直流電壓的電壓値必須越大,故矽氧化膜46的膜厚,宜在1μm以下,更宜在300nm以下。
本實施態樣的發光裝置1g的帽蓋部6g,亦可用來取代其他發光裝置1b、1d等的帽蓋部6a。
(第1例) 以下,針對第1例的發光裝置1h,根據圖30以及31進行説明。在發光裝置1h中,紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22係分別利用由Au凸塊所構成的接合部161、由Au凸塊所構成的接合部162接合,此點與實施態樣1的發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1h中,第3障蔽層83係位於間隔件4的第2接合用金屬層43與第3接合部63之間,此點與發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1h中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
Au凸塊,宜由對安裝基板2a進行柱狀凸塊法(亦稱為球狀凸塊法)所形成的柱狀凸塊所構成。在發光裝置1h中,由於第2電極32的平面尺寸比第1電極31的平面尺寸更大,故宜對第2電極32設置複數個接合部162。藉此,在發光裝置1h中,比起接合部162為1個的態樣而言,更可達到提高散熱性之目的。
第2接合用金屬層43,例如,宜由基底膜431與接合層433的堆疊膜所構成。基底膜431,例如,可由Al膜所構成。接合層433,例如,可由Ni膜、Pd膜與Au膜的堆疊膜所構成。
發光裝置1h,以間隔件4與蓋部5,構成覆蓋紫外線發光元件3的帽蓋部6h。另外,發光裝置1h,以安裝基板2a與帽蓋部6h,構成收納紫外線發光元件3的包裝7h。
文獻1記載了間隔件由矽基板或絶緣性樹脂所作成的技術內容。另外,文獻1記載了為了從孔隙側面獲得充分的光反射效果,宜在孔隙側面形成由Ag或Al所構成的反射用金屬膜的技術內容。
另外,文獻3,作為發光裝置,提出了一種光電元件,其具備:載體、裝設在載體主面上的發光二極體(亦即光電半導體晶片),以及對載體所安裝的光學零件。載體,係印刷電路基板或陶瓷。光學零件,具有框架以及玻璃平板。框架,係使用矽所構成。光電半導體晶片所射出之放射光可穿透玻璃平板。
在射出紫外線的發光裝置的技術領域中,吾人期望紫外線高輸出化。
相對於此,發光裝置1h具備:安裝基板2a、安裝於安裝基板2a的紫外線發光元件3、配置在安裝基板2a上並形成了使紫外線發光元件3露出的貫通孔41的間隔件4,以及以塞住間隔件4的貫通孔41的方式配置在間隔件4上的蓋部5。紫外線發光元件3,以放射在紫外波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成。間隔件4,具備由Si所形成的間隔件本體40。貫通孔41,形成於間隔件本體40。貫通孔41,隨著遠離安裝基板2a開口面積逐漸增大。蓋部5,係由紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。在發光裝置1h中,間隔件4與蓋部5互相接合。該等構造的發光裝置1h,可達到紫外線高輸出化之目的。
以下,針對發光裝置1h的製造方法簡單進行説明。另外,針對與發光裝置1a的製造方法相同的步驟適當省略説明。
在發光裝置1h的製造方法中,例如,依序進行下述的第1步驟、第2步驟、第3步驟以及第4步驟。
在第1步驟中,於間隔件4的矽氧化膜44上形成由Al膜所構成的基底膜431,之後,將蓋部5與間隔件4以陽極接合方式直接接合,藉此形成帽蓋部6h。
在第2步驟中,在對帽蓋部6e的基底膜431進行著鋅處理(zincate treatment)後,利用無電解電鍍法,在基底膜431上形成由Ni膜、Pd膜與Au膜的堆疊膜所構成的接合層433。在第2步驟中,在形成接合層433之後,在接合層433上形成例如由Pt膜所構成的第3障蔽層83,之後,在第3障蔽層83上利用電解電鍍法形成第3AuSn層73,接著,在第3AuSn層73上利用電解電鍍法形成第3Au層93。以第3障蔽層83、第3AuSn層73以及第3Au層93,構成第3接合用層103。
上述的第1步驟以及第2步驟,宜在晶圓層級進行,在第2步驟中,在形成第3Au層93之後,宜從由形成了複數個間隔件4的第1晶圓與成為複數個蓋部5的基材的第2晶圓所接合的構造體,分割出複數個帽蓋部6h。
在第3步驟中,將紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32與安裝基板2a的第1導體部21、第2導體部22分別利用由Au凸塊所構成的接合部161、由Au凸塊所構成的接合部162接合。在第3步驟中,利用超音波進行將紫外線發光元件3安裝於安裝基板2a的覆晶式安裝。
在第4步驟中,依序進行第1階段、第2階段,將帽蓋部6h接合於安裝基板2a。在第4步驟的第1階段中,使第2吸附保持具所吸附保持的帽蓋部6h的第2接合用金屬層43與安裝基板2d的第1接合用金屬層23互相對向。更詳細而言,在第1階段中,使堆疊於第2接合用金屬層43的第3接合用層103與第1接合用金屬層23互相對向。在第4步驟的第2階段中,將帽蓋部6h的第2接合用金屬層43與安裝基板2a的第1接合用金屬層23利用第3AuSn層73接合。在第2階段中,利用第1加熱器將安裝基板2a加熱到第3AuSn層73的熔點以上的溫度,且在帽蓋部6h未達第3AuSn層73的熔點溫度的狀態下,以帽蓋部6h的第3接合用層103與安裝基板2a的第1接合用金屬層23互相接觸的方式,使其疊合。然後,在第2階段中,一邊對帽蓋部6h進行加壓,一邊使第3AuSn層73熔融,之後使其冷卻凝固,藉此形成第3接合部63。第2階段,宜在N2 氣體環境中進行。
在發光裝置1h的製造方法中,藉由依序進行第1步驟、第2步驟、第3步驟以及第4步驟,便可製得發光裝置1h。
(第2例) 以下,針對第2例的發光裝置1i,根據圖32以及33進行説明。在發光裝置1i中,紫外線發光元件3的第1電極31、第2電極32與安裝基板2d的第1導體部21、第2導體部22分別利用由Au凸塊所構成的接合部161、由Au凸塊所構成的接合部162接合,此點與實施態樣3的發光裝置1d有所不同。另外,在發光裝置1i中,第3障蔽層83位於間隔件4的第2接合用金屬層43與第3接合部63之間,此點與發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1i中,針對與發光裝置1d相同的構成要件,會附上與發光裝置1d相同的符號,並省略説明。
Au凸塊,宜由利用柱狀凸塊法形成的柱狀凸塊所構成。在發光裝置1i中,由於第2電極32的平面尺寸比第1電極31的平面尺寸更大,故宜對第2電極32設置複數個接合部162。藉此,在發光裝置1i中,比起接合部162為1個的態樣而言,更可達到提高散熱性之目的。
發光裝置1i,以間隔件4與蓋部5,構成覆蓋紫外線發光元件3的帽蓋部6h。另外,發光裝置1i,以安裝基板2d與帽蓋部6h,構成收納紫外線發光元件3的包裝7i。
發光裝置1i的製造方法,由於與發光裝置1h的製造方法相同,故省略説明。
(實施態樣7) 以下,針對本實施態樣的發光裝置1j,根據圖34以及35進行説明。發光裝置1j,在安裝基板2a、間隔件4以及蓋部5所包圍的空間8內具備覆蓋紫外線發光元件3的封裝部80,此點與實施態樣1的發光裝置1a有所不同。另外,在發光裝置1j中,針對與發光裝置1a相同的構成要件,會附上與發光裝置1a相同的符號,並省略説明。
形成封裝部80的封裝材料,具有電氣絶緣性。另外,形成封裝部80的封裝材料,係相對於紫外線發光元件3所放射之紫外線具有耐紫外線性,且紫外線發光元件3所放射之紫外線可穿透的封裝樹脂。所謂「相對於紫外線發光元件3所放射之紫外線具有耐紫外線性」,係指例如 令紫外線發光元件3以額定電流連續通電2000小時,通電開始前後的穿透率的降低率在30%以下的意思。封裝部80的折射率,比惰性氣體的折射率更高。
封裝樹脂,例如,亦可採用主骨架由Si-O鍵結所構成,且紫外線的穿透率在90%以上的矽氧樹脂,或是主骨架由C-F鍵結所構成,且紫外線的穿透率在90%以上的氟系樹脂(例如非晶氟樹脂)等。
蓋部5相對於波長265nm的紫外線的折射率,為1.5左右。另外,基板30相對於波長265nm的紫外線的折射率,為1.8左右。相對於此,封裝部80相對於波長265nm的紫外線的折射率,例如,為1.3~1.5左右。
發光裝置1j,藉由在安裝基板2a、間隔件4以及蓋部5所包圍的空間8內具備覆蓋紫外線發光元件3的封裝部80,便可使取光效率提高,並可達到高輸出化之目的。
本實施態樣的發光裝置1j的製造方法,與發光裝置1a的製造方法大略相同,惟在帽蓋部6a中於蓋部5與間隔件4所包圍之空間塗布成為封裝部80的基材的封裝樹脂800(圖35A),之後,使帽蓋部6a對向安裝基板2a(圖35B),接著,將帽蓋部6a接合於安裝基板2a,之後,使封裝樹脂800熱硬化,藉此形成封裝部80,此點有所不同。使封裝樹脂800熱硬化的處理條件,例如,加熱溫度為150℃,加熱時間為2小時。
實施態樣1~7所記載的材料、數値等,僅係表示較佳的實施例,並無限定於該等條件之意圖。再者,本案發明,在不超出其發明精神的範圍內,可對構造加入適當變更。
例如,發光裝置1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h以及1j,係採用紫外線LED晶片作為紫外線發光元件3,惟並非僅限於此,例如,亦可採用紫外線LD(laser diode)晶片作為紫外線發光元件3。
另外,在發光裝置1a、1b、1c、1d以及1j中,間隔件本體40係由Si所形成,惟間隔件本體40亦可由Al所形成。
(本發明的態樣) 由上述的實施態樣1~7可知,本發明之第1態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j)具備:安裝基板(2a、2b、2d)、安裝於該安裝基板(2a、2b、2d)的紫外線發光元件(3),以及配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了收納該紫外線發光元件(3)的凹部(663)的帽蓋部(6a、6c、6e、6g);該安裝基板(2a、2b、2d)具備:支持體(20a、20d),以及該支持體(20a、20d)所支持的第1導體部(21)、第2導體部(22)、第1接合用金屬層(23);該第1導體部(21)以及該第2導體部(22),在該支持體(20a、20d)的表面(201)側以面對該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)的該凹部(663)的內底面(664)的方式配置;該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)具備:具有表面(661)以及背面(662)並於該背面(662)形成了該凹部(663)的帽蓋部本體(660),以及在該帽蓋部本體(660)的該背面(662)的該凹部(663)的周圍部位與該第1接合用金屬層(23)對向配置的第2接合用金屬層(43);至少,該帽蓋部本體(660)的該表面(661)與該凹部(663)的內底面(664)之間的紫外線穿透部(666),係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成;該紫外線發光元件(3)具備:第1電極(31)以及第2電極(32);於該紫外線發光元件(3)的厚度方向的一面側配置了該第1電極(31)以及該第2電極(32);該第1導體部(21)、該第2導體部(22)以及該第1接合用金屬層(23),在該支持體(20a、20d)的表面(201)側係由同一堆疊膜所構成;該第1導體部(21)、該第2導體部(22)以及該第1接合用金屬層(23)各自的離該支持體(20a、20d)最遠的最上層係由Au所形成;該第1電極(31)與該第1導體部(21),利用由AuSn所形成的第1接合部(61)接合;該第2電極(32)與該第2導體部(22),利用由AuSn所形成的第2接合部(62)接合;該第1接合用金屬層(23)與該第2接合用金屬層(43),利用由AuSn所形成的第3接合部(63)接合。
本發明之第2態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j),如第1態樣,其中,該第1導體部(21)、該第2導體部(22)以及該第1接合用金屬層(23)與該第1接合部(61)、該第2接合部(62)以及該第3接合部(63)之間分別形成了第1障蔽層(81)、第2障蔽層(82)以及第3障蔽層(83),該第1障蔽層(81)、該第2障蔽層(82)以及該第3障蔽層(83)以相同材料形成,且形成相同厚度。
本發明之第3態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j),如第1或第2態樣,其中,該第1電極(31),具備最外表面由Au膜表面所構成的第1墊片電極層(31B);該第2電極(32),具備最外表面由Au膜表面所構成的第2墊片電極層(32B);該第2接合用金屬層(43),係由基底膜(431)與Au膜(432)的堆疊膜所構成。
本發明之第4態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j),如第1至第3態樣中任一態樣,其中,該第3接合部(63),沿著該帽蓋部本體(660)的該背面(662)的外周緣的全周形成。
本發明之第5態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g),如第4態樣,其中,使該安裝基板(2a、2b、2d)與該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)所包圍的空間為惰性氣體環境。
本發明之第6態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j),如第1至第5態樣中任一態樣,其中,該帽蓋部(6a、6c、6e、6g),在俯視下比該安裝基板(2a、2b、2d)更小。
本發明之第7態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1e、1g、1j),如第1至第6態樣中任一態樣,其中,該安裝基板(2a、2b)具備:第1外部連接電極(24)與第2外部連接電極(25),以及以貫通該支持體(20a)的厚度方向的方式形成的第1貫通配線(26)與第2貫通配線(27);該第1外部連接電極(24)以及該第2外部連接電極(25),形成於該支持體(20a)的背面(202);該第1外部連接電極(24),透過該第1貫通配線(26)與該第1導體部(21)電連接;該第2外部連接電極(25),透過該第2貫通配線(27)與該第2導體部(22)電連接。
本發明之第8態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1e、1g、1j),如第7態樣,其中,該支持體(20a)係由AlN陶瓷所形成。
本發明之第9態樣的發光裝置(1d、1f),如第1至第6態樣中任一態樣,其中,該安裝基板(2d),係多層基板;該安裝基板(2d)具備:第1外部連接電極(24)、第2外部連接電極(25)、第1配線層(28)、第2配線層(29),以及電氣絶緣層(253);該第1配線層(28)以及該第2配線層(29),配置在該支持體(20d)的該表面(201)側;該第1導體部(21)以及該第1外部連接電極(24),配置在該第1配線層(28)上並與該第1配線層(28)電連接;該第2導體部(22)以及該第2外部連接電極(25),配置在該第2配線層(29)上並與該第2配線層(29)電連接;該電氣絶緣層(253),在該支持體(20d)的該表面(201)側以覆蓋該第1配線層(28)與該第2配線層(29)的方式配置;該第1接合用金屬層(23),配置在該電氣絶緣層(253)上。
本發明之第10態樣的發光裝置(1d、1f),如第9態樣,其中,該安裝基板(2d),具備有別於由該電氣絶緣層(253)所構成的第1電氣絶緣層(253)的第2電氣絶緣層(251);該支持體(20d),係由Si所形成;該第2電氣絶緣層(251),配置在該支持體(20d)的該表面(201)上;該第1配線層(28)以及該第2配線層(29),配置在該第2電氣絶緣層(251)上。
本發明之第11態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1g、1j),如第1至第10態樣中任一態樣,其中,該帽蓋部(6a、6c、6g)具備:配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了使該紫外線發光元件(3)露出的貫通孔(41)的間隔件(4),以及以塞住該間隔件(4)的該貫通孔(41)的方式配置在該間隔件(4)上並與該間隔件(4)接合的蓋部(5);在該蓋部(5)中因為該貫通孔(41)而露出的面構成該凹部(663)的內底面(664);該蓋部(5),係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成;該間隔件(4)具備:由Si所形成的間隔件本體(40),以及在該間隔件本體(40)的與該安裝基板(2a、2b、2d)的對向面(42)側與該第1接合用金屬層(23)對向配置的該第2接合用金屬層(43)。
本發明之第12態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1g、1j),如第11態樣,其中,該貫通孔(41),形成於該間隔件本體(40),該貫通孔(41),隨著遠離該安裝基板(2a、2b、2d)開口面積逐漸增大。
本發明之第13態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1g、1j),如第12態樣,其中,該間隔件本體(40),係由表面(401)為(100)面的單結晶Si基板(400)所形成,該貫通孔(41)的內側面係沿著{111}面的平面。
本發明之第14態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1g、1j),如第13態樣,其中,在該間隔件(4)中,該貫通孔(41)的該內側面係由沿著{111}面形成的矽氧化膜的表面所構成。
本發明之第15態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1g、1j),如第11至第14態樣中任一態樣,其中,該紫外線發光元件(3),以放射在UV-C的波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成。
本發明之第16態樣的發光裝置(1a、1b、1d、1g、1j),如第11至第15態樣的中任一態樣,其中,形成該蓋部(5)的玻璃,含有鹼成分,且該間隔件(4)與該蓋部(5)係直接接合。
本發明之第17態樣的發光裝置(1c),如第11至第15態樣中任一態樣,其中,該間隔件(4)與該蓋部(5),利用由具有該間隔件本體(40)的熱膨脹係數與該蓋部(5)的熱膨脹係數之間的熱膨脹係數的低熔點玻璃所形成的第4接合部(64)互相接合。
本發明之第18態樣的發光裝置(1g),如第16的態樣,其中,該間隔件(4),具備形成在該間隔件本體(40)的與該蓋部(5)的對向面(45)側的矽氧化膜(46)。
本發明之第19態樣的發光裝置(1e、1f),如第1至第10態樣中任一態樣,其中,該帽蓋部本體(660)的全體,係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。
本發明之第20態樣係一種發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j)的製造方法,該發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j)具備:安裝基板(2a、2b、2d)、安裝於該安裝基板(2a、2b、2d)的紫外線發光元件(3),以及配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了收納該紫外線發光元件(3)的凹部(663)的帽蓋部(6a、6c、6e、6g);該安裝基板(2a、2b、2d)具備:支持體(20a、20d),以及該支持體(20a、20d)所支持的第1導體部(21)、第2導體部(22)、第1接合用金屬層(23);該第1導體部(21)以及該第2導體部(22),在該支持體(20a、20d)的表面(201)側以面對該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)的該凹部(663)的內底面(664)的方式配置;該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)具備:具有表面(661)以及背面(662)並於該背面(662)形成了該凹部(663)的帽蓋部本體(660),以及在該帽蓋部本體(660)的該背面(662)的該凹部(663)的周圍部位與該第1接合用金屬層(23)對向配置的第2接合用金屬層(43);至少,該帽蓋部本體(660)的該表面(661)與該凹部(663)的內底面(664)之間的紫外線穿透部(666),係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成;該紫外線發光元件(3)具備:第1電極(31)以及第2電極(32);在該紫外線發光元件(3)的厚度方向的一面側配置了該第1電極(31)以及該第2電極(32);該發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j)的製造方法的特徵為包含以下步驟:形成該帽蓋部(6a、6c、6e、6g),之後,將該紫外線發光元件(3)的該第1電極(31)、該第2電極(32)以及該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)的該第2接合用金屬層(43)與該安裝基板(2a、2b、2d)的該第1導體部(21)、該第2導體部(22)以及該第1接合用金屬層(23)分別利用第1AuSn層(71)、第2AuSn層(72)以及第3AuSn層(73)接合;該第1AuSn層(71)、該第2AuSn層(72)以及該第3AuSn層(73),係對該安裝基板(2a、2b、2d)以同一步驟一併形成。
本發明之第21態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1j)的製造方法,如第20態樣,其中,進行將該紫外線發光元件(3)的該第1電極(31)以及該第2電極(32)與該安裝基板(2a、2b、2d)的該第1導體部(21)以及該第2導體部(22)分別利用該第1AuSn層(71)以及該第2AuSn層(72)接合的第1接合處理,並接著該第1接合處理之後,進行將該帽蓋部(6a、6c、6e、6g)的該第2接合用金屬層(43)與該安裝基板(2a、2b、2d)的該第1接合用金屬層(23)利用該第3AuSn層(73)接合的第2接合處理,而將該第1接合處理與該第2接合處理,在1台結合裝置的結合室連續進行。
本發明之第22態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1f、1g、1h、1i、1j)具備:安裝基板(2a、2b、2d)、安裝於該安裝基板(2a、2b、2d)的紫外線發光元件(3)、配置該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了使該紫外線發光元件(3)露出的貫通孔(41)的間隔件(4),以及以塞住該間隔件(4)的該貫通孔(41)的方式配置在該間隔件(4)上的蓋部(5);該紫外線發光元件(3),以放射在紫外波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成;該間隔件(4),具備由Si所形成的間隔件本體(40);該貫通孔(41),形成於該間隔件本體(40);該貫通孔(41),隨著遠離該安裝基板(2a、2b、2d)開口面積逐漸增大;該蓋部(5),係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透過的玻璃所形成;該間隔件(4)與該蓋部(5)互相接合。
本發明之第23態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1f、1g、1h、1i、1j),如第22態樣,其中,該紫外線發光元件(3),以放射在UV-C的波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線的方式構成。
本發明之第24態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1f、1g、1h、1i、1j),如第22或第23態樣,其中,該間隔件本體(40),係由表面(401)為(100)面的單結晶Si基板(400)所形成,該貫通孔(41)的內側面係沿著{111}面的平面。
本發明之第25態樣的發光裝置(1a、1b、1c、1d、1f、1g、1h、1i、1j),如第24態樣,其中,在該間隔件(4)中,該貫通孔(41)的該內側面係由沿著{111}面形成的矽氧化膜的表面所構成。
本發明之第26態樣的發光裝置(1j),如第22至第25態樣中任一態樣,其中,在該安裝基板(2a、2b、2d)、該間隔件(4)以及該蓋部(5)所包圍的空間(8)內具備覆蓋該紫外線發光元件(3)的封裝部(80)。
本發明之第27態樣的發光裝置(1g)具備:安裝基板(2a、2b、2d)、安裝於該安裝基板(2a、2b、2d)的紫外線發光元件(3),以及配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了收納該紫外線發光元件(3)的凹部(663)的帽蓋部(6g);該帽蓋部(6g)具備:配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了使該紫外線發光元件(3)露出的貫通孔(41)的間隔件(4),以及以塞住該間隔件(4)的該貫通孔(41)的方式配置在該間隔件(4)上並與該間隔件(4)接合的蓋部(5);該蓋部(5),係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透的硼矽酸玻璃所形成;該間隔件(4)具備:由Si所形成的間隔件本體(40),以及形成在該間隔件本體(40)的與該蓋部(5)的對向面(45)側的矽氧化膜(46);該間隔件(4)與該蓋部(5)係直接接合。
本發明之第28態樣的發光裝置(1g),如第27態樣,其中,該矽氧化膜(46)係熱氧化膜。
本發明之第29態樣的發光裝置(1g),如第27或第28態樣,其中,該矽氧化膜(46)的膜厚在50nm以上。
本發明之第30態樣係一種發光裝置(1g)的製造方法,該發光裝置(1g)具備:安裝基板(2a、2b、2d)、安裝於該安裝基板(2a、2b、2d)的紫外線發光元件(3),以及配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了收納該紫外線發光元件(3)的凹部(663)的帽蓋部(6g);該帽蓋部(6g)具備:配置在該安裝基板(2a、2b、2d)上並形成了使該紫外線發光元件(3)露出的貫通孔(41)的間隔件(4),以及以塞住該間隔件(4)的該貫通孔(41)的方式配置在該間隔件(4)上並與該間隔件(4)接合的蓋部(5);該蓋部(5),係由該紫外線發光元件(3)所放射之紫外線可穿透的硼矽酸玻璃所形成;該間隔件(4)具備:由Si所形成的間隔件本體(40),以及形成在該間隔件本體(40)的與該蓋部(5)的對向面(45)側的矽氧化膜(46);該間隔件(4)與該蓋部(5)係直接接合;該發光裝置(1g)的製造方法的特徵為包含以下步驟:將形成了複數個該間隔件(4)的第1晶圓(4001)與可形成複數個該蓋部(5)的第2晶圓(5000)以陽極接合方式直接接合,藉此形成晶圓層級接合體,之後,切割晶圓層級接合體以形成該帽蓋部(6g),並將安裝了該紫外線發光元件3的安裝基板(2a、2b、2d)與該帽蓋部(6g)接合。
1a‧‧‧發光裝置
1b‧‧‧發光裝置
1c‧‧‧發光裝置
1d‧‧‧發光裝置
1e‧‧‧發光裝置
1f‧‧‧發光裝置
1g‧‧‧發光裝置
1h‧‧‧發光裝置
1i‧‧‧發光裝置
1j‧‧‧發光裝置
2a‧‧‧安裝基板
2b‧‧‧安裝基板
2d‧‧‧安裝基板
3‧‧‧紫外線發光元件
4‧‧‧間隔件
5‧‧‧蓋部
6a‧‧‧帽蓋部
6c‧‧‧帽蓋部
6e‧‧‧帽蓋部
6g‧‧‧帽蓋部
6h‧‧‧帽蓋部
7a‧‧‧包裝
7b‧‧‧包裝
7c‧‧‧包裝
7d‧‧‧包裝
7e‧‧‧包裝
7f‧‧‧包裝
7g‧‧‧包裝
7h‧‧‧包裝
7i‧‧‧包裝
8‧‧‧空間
9‧‧‧空間
10a‧‧‧配線基板
20a‧‧‧支持體
20d‧‧‧支持體
21‧‧‧第1導體部
22‧‧‧第2導體部
23‧‧‧第1接合用金屬層
24‧‧‧第1外部連接電極
25‧‧‧第2外部連接電極
26‧‧‧第1貫通配線
27‧‧‧第2貫通配線
28‧‧‧第1配線層
29‧‧‧第2配線層
30‧‧‧基板
31‧‧‧第1電極
31A‧‧‧第1歐姆電極層
31B‧‧‧第1墊片電極層
32‧‧‧第2電極
32A‧‧‧第2歐姆電極層
32B‧‧‧第2墊片電極層
33‧‧‧第1導電型半導體層
34‧‧‧發光層
35‧‧‧第2導電型半導體層
36‧‧‧突起構造部
37‧‧‧平台式構造
38‧‧‧絕緣膜
39‧‧‧半導體多層膜
40‧‧‧間隔件本體
41‧‧‧貫通孔
42‧‧‧對向面
43‧‧‧第2接合用金屬層
44‧‧‧矽氧化膜
45‧‧‧對向面
46‧‧‧矽氧化膜
61‧‧‧第1接合部
62‧‧‧第2接合部
63‧‧‧第3接合部
64‧‧‧第4接合部
71‧‧‧第1AuSn層
72‧‧‧第2AuSn層
73‧‧‧第3AuSn層
80‧‧‧封裝部
81‧‧‧第1障蔽層
82‧‧‧第2障蔽層
83‧‧‧第3障蔽層
91‧‧‧第1Au層
92‧‧‧第2Au層
93‧‧‧第3Au層
101‧‧‧第1接合用層
102‧‧‧第2接合用層
103‧‧‧第3接合用層
104‧‧‧第5接合部
105‧‧‧第6接合部
111‧‧‧金屬板
112‧‧‧Au層
113‧‧‧絕緣樹脂層
114‧‧‧第1配線部
115‧‧‧第2配線部
116‧‧‧光阻層
161‧‧‧接合部
162‧‧‧接合部
201‧‧‧表面
202‧‧‧背面
203‧‧‧溝槽
211‧‧‧表面
212‧‧‧表面
231‧‧‧表面
251‧‧‧第2電氣絕緣層
252‧‧‧第4電氣絕緣層
253‧‧‧電氣絕緣層
254‧‧‧第1基底層
255‧‧‧第2基底層
256‧‧‧導體層
294‧‧‧第1導線
295‧‧‧第2導線
301‧‧‧第1面
302‧‧‧第2面
310‧‧‧接合層
311‧‧‧表面
321‧‧‧表面
331‧‧‧表面
351‧‧‧表面
371‧‧‧表面
372‧‧‧側面
391‧‧‧表面
400‧‧‧單結晶Si基板
401‧‧‧表面
402‧‧‧背面
421‧‧‧外周緣
431‧‧‧基底膜
432‧‧‧Au膜
433‧‧‧接合層
600‧‧‧配線基板
601‧‧‧金屬板
602‧‧‧絕緣樹脂層
604‧‧‧第1配線部
605‧‧‧第2配線部
611‧‧‧表面
660‧‧‧帽蓋部本體
661‧‧‧表面
662‧‧‧背面
663‧‧‧凹部
664‧‧‧內底面
665‧‧‧內側面
666‧‧‧紫外線穿透部
800‧‧‧封裝樹脂
4000‧‧‧Si晶圓
4001‧‧‧第1晶圓
4003‧‧‧平面
4010‧‧‧電極
5000‧‧‧第2晶圓
5003‧‧‧平面
5010‧‧‧電極
E‧‧‧直流電源
H1‧‧‧突出量
H2‧‧‧高度
W1‧‧‧寬度
θ‧‧‧角度
X-X‧‧‧剖面
ZD‧‧‧齊納二極體
[圖1] 係表示實施態樣1的發光裝置的概略剖面圖。 [圖2] 係表示實施態樣1的發光裝置的概略俯視圖。 [圖3] 係表示實施態樣1的發光裝置的概略側視圖。 [圖4] 係表示實施態樣1的發光裝置的概略仰視圖。 [圖5] 係將實施態樣1的發光裝置安裝於配線基板的狀態的概略側視圖。 [圖6] 係實施態樣1的發光裝置的紫外線發光元件的概略剖面圖。 [圖7] 圖7A係用來說明實施態樣1的發光裝置的製造方法的主要步驟俯視圖。圖7B係用來說明實施態樣1的發光裝置的製造方法的主要步驟俯視圖。圖7C係用來說明實施態樣1的發光裝置的製造方法的主要步驟俯視圖。圖7D係用來說明實施態樣1的發光裝置的製造方法的主要步驟俯視圖。圖7E係用來說明實施態樣1的發光裝置的製造方法的主要步驟俯視圖。 [圖8] 係用來說明實施態樣1的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖9] 係殺菌效果曲線。 [圖10] 係表示實施態樣1的發光裝置的變化實施例的概略俯視圖。 [圖11] 圖11A係對使用Si基板的評價用樣本以入射角5°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖11B係對使用Si基板的評價用樣本以入射角15°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖11C係對使用Si基板的評價用樣本以入射角25°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖11D係對使用Si基板的評價用樣本以入射角35°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖11E係對使用Si基板的評價用樣本以入射角45°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖11F係對使用Si基板的評價用樣本以入射角55°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。 [圖12] 圖12A係對Al基板以入射角15°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖12B係對Al基板以入射角25°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖12C係對Al基板以入射角35°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖12D係對Al基板以入射角45°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。圖12E係對Al基板以入射角55°入射之光的波長與反射率的關係説明圖。 [圖13] 係表示實施態樣2的發光裝置的概略剖面圖。 [圖14] 係説明實施態樣2的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖15] 係表示實施態樣3的發光裝置的概略剖面圖。 [圖16] 係表示實施態樣3的發光裝置的概略俯視圖。 [圖17] 係用來說明實施態樣3的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖18] 係將實施態樣3的發光裝置安裝於配線基板的狀態的概略側視圖。 [圖19] 係表示實施態樣4的發光裝置的概略剖面圖。 [圖20] 係用來說明實施態樣4的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖21] 係表示實施態樣4的帽蓋部的第1變化實施例的概略剖面圖。 [圖22] 係表示實施態樣4的帽蓋部的第2變化實施例的概略剖面圖。 [圖23] 係表示實施態樣4的帽蓋部的第3變化實施例的概略剖面圖。 [圖24] 係表示實施態樣4的帽蓋部的第4變化實施例的概略剖面圖。 [圖25] 係表示實施態樣5的發光裝置的概略剖面圖。 [圖26] 係用來說明實施態樣5的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖27] 係表示實施態樣6的發光裝置的概略剖面圖。 [圖28] 係用來說明實施態樣6的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖29] 係針對帽蓋部進行SEM(scanning electron microscope,掃描電子顯微鏡)剖面觀察的結果以及進行EDX(energy dispersive x-ray spectroscopy,能量色散X射線光譜儀)組成分析的結果的説明圖。 [圖30] 係表示第1例的發光裝置的概略剖面圖。 [圖31] 係用來說明第1例的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖32] 係表示第2例的發光裝置的概略剖面圖。 [圖33] 係用來說明第2例的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。 [圖34] 係表示實施態樣7的發光裝置的概略剖面圖。 [圖35] 圖35A係用來說明實施態樣7的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。圖35B係用來說明實施態樣7的發光裝置的製造方法的主要步驟剖面圖。
1a‧‧‧發光裝置
2a‧‧‧安裝基板
3‧‧‧紫外線發光元件
4‧‧‧間隔件
5‧‧‧蓋部
6a‧‧‧帽蓋部
7a‧‧‧包裝
8‧‧‧空間
9‧‧‧空間
20a‧‧‧支持體
21‧‧‧第1導體部
22‧‧‧第2導體部
23‧‧‧第1接合用金屬層
24‧‧‧第1外部連接電極
25‧‧‧第2外部連接電極
26‧‧‧第1貫通配線
27‧‧‧第2貫通配線
31‧‧‧第1電極
32‧‧‧第2電極
36‧‧‧突起構造部
40‧‧‧間隔件本體
41‧‧‧貫通孔
42‧‧‧對向面
43‧‧‧第2接合用金屬層
44‧‧‧矽氧化膜
61‧‧‧第1接合部
62‧‧‧第2接合部
63‧‧‧第3接合部
81‧‧‧第1障蔽層
82‧‧‧第2障蔽層
83‧‧‧第3障蔽層
201‧‧‧表面
202‧‧‧背面
203‧‧‧溝槽
211‧‧‧表面
212‧‧‧表面
400‧‧‧單結晶Si基板
401‧‧‧表面
402‧‧‧背面
421‧‧‧外周緣
431‧‧‧基底膜
432‧‧‧Au膜
660‧‧‧帽蓋部本體
661‧‧‧表面
662‧‧‧背面
663‧‧‧凹部
664‧‧‧內底面
665‧‧‧內側面
666‧‧‧紫外線穿透部
θ‧‧‧角度

Claims (21)

  1. 一種發光裝置,其特徵為包含: 安裝基板;紫外線發光元件,其安裝於該安裝基板;以及帽蓋部,其配置在該安裝基板上,並形成了收納該紫外線發光元件的凹部; 該安裝基板包含:支持體;以及該支持體所支持的第1導體部、第2導體部、第1接合用金屬層; 該第1導體部以及該第2導體部,在該支持體的表面側配置成面對該帽蓋部的該凹部之內底面; 該帽蓋部包含:帽蓋部本體,其具有表面以及背面,且於該背面形成了該凹部;以及第2接合用金屬層,其在該帽蓋部本體的該背面之該凹部的周圍部位,與該第1接合用金屬層對向配置;至少,該帽蓋部本體的該表面與該凹部的內底面之間的紫外線穿透部,係由該紫外線發光元件所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成; 該紫外線發光元件包含第1電極以及第2電極,該第1電極以及該第2電極配置在該紫外線發光元件之厚度方向的一面側; 該第1導體部、該第2導體部以及該第1接合用金屬層,在該支持體的表面側由同一堆疊膜所構成; 該第1導體部、該第2導體部以及該第1接合用金屬層各自之距離該支持體最遠的最上層係由Au所形成; 該第1電極與該第1導體部,係利用由AuSn所形成的第1接合部接合; 該第2電極與該第2導體部,係利用由AuSn所形成的第2接合部接合; 該第1接合用金屬層與該第2接合用金屬層,係利用由AuSn所形成的第3接合部接合。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中, 在該第1導體部、該第2導體部、該第1接合用金屬層與該第1接合部、該第2接合部、該第3接合部之間分別形成了第1障蔽層、第2障蔽層以及第3障蔽層; 該第1障蔽層、該第2障蔽層以及該第3障蔽層係以相同材料形成,且形成相同厚度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該第1電極,包含最外表面係由Au膜的表面所構成的第1墊片電極層; 該第2電極,包含最外表面係由Au膜的表面所構成的第2墊片電極層; 該第2接合用金屬層,係由基底膜與Au膜的堆疊膜所構成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該第3接合部,沿著該帽蓋部本體的該背面的外周緣的全周形成。
  5. 如申請專利範圍第4項之發光裝置,其中, 該安裝基板與該帽蓋部所包圍的空間為惰性氣體環境。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該帽蓋部,在俯視下比該安裝基板更小。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該安裝基板包含:第1外部連接電極與第2外部連接電極;以及第1貫通配線與第2貫通配線,其以貫通該支持體的厚度方向的方式形成; 該第1外部連接電極以及該第2外部連接電極,形成於該支持體的背面; 該第1外部連接電極,透過該第1貫通配線與該第1導體部電連接; 該第2外部連接電極,透過該第2貫通配線與該第2導體部電連接。
  8. 如申請專利範圍第7項之發光裝置,其中, 該支持體係由AlN陶瓷所形成。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該安裝基板,係多層基板; 該安裝基板包含:第1外部連接電極;第2外部連接電極;第1配線層;第2配線層;以及電氣絶緣層; 該第1配線層以及該第2配線層,配置在該支持體的該表面側; 該第1導體部以及該第1外部連接電極,配置在該第1配線層上並與該第1配線層電連接; 該第2導體部以及該第2外部連接電極,配置在該第2配線層上並與該第2配線層電連接; 該電氣絶緣層,在該支持體的該表面側以覆蓋該第1配線層與該第2配線層的方式配置; 該第1接合用金屬層,配置在該電氣絶緣層上。
  10. 如申請專利範圍第9項之發光裝置,其中, 該安裝基板,包含第2電氣絶緣層,其有別於由該電氣絶緣層所構成的第1電氣絶緣層; 該支持體,係由Si所形成; 該第2電氣絶緣層,配置在該支持體的該表面上; 該第1配線層以及該第2配線層,配置在該第2電氣絶緣層上。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該帽蓋部包含:間隔件,其配置在該安裝基板上,並形成了使該紫外線發光元件露出的貫通孔;以及蓋部,其以塞住該間隔件的該貫通孔的方式配置在該間隔件上,並與該間隔件接合;在該蓋部中由該貫通孔露出的面構成該凹部的內底面; 該蓋部,係由該紫外線發光元件所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成; 該間隔件包含:間隔件本體,其由Si所形成;以及該第2接合用金屬層,其在該間隔件本體的與該安裝基板的對向面側與該第1接合用金屬層對向配置。
  12. 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中, 該貫通孔,形成於該間隔件本體; 該貫通孔,越遠離該安裝基板其開口面積越增大。
  13. 如申請專利範圍第12項之發光裝置,其中, 該間隔件本體,係由表面為(100)面的單結晶Si基板所形成,該貫通孔的內側面係沿著{111}面的平面。
  14. 如申請專利範圍第13項之發光裝置,其中, 在該間隔件中,該貫通孔的該內側面係由沿著{111}面形成之矽氧化膜的表面所構成。
  15. 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中, 該紫外線發光元件,以放射在UV-C的波長範圍內具有發光峰值波長的紫外線之方式構成。
  16. 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中, 形成該蓋部的玻璃含有鹼成分; 該間隔件與該蓋部係直接接合。
  17. 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中, 該間隔件與該蓋部,係利用由低熔點玻璃所形成的第4接合部接合,該低熔點玻璃的熱膨脹係數介於該間隔件本體的熱膨脹係數與該蓋部的熱膨脹係數之間。
  18. 如申請專利範圍第16項之發光裝置,其中, 該間隔件包含形成於該間隔件本體之與該蓋部的對向面側的矽氧化膜。
  19. 如申請專利範圍第1或2項之發光裝置,其中, 該帽蓋部本體的整體,係由該紫外線發光元件所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成。
  20. 一種發光裝置的製造方法,該發光裝置包含: 安裝基板;紫外線發光元件,其安裝於該安裝基板;以及帽蓋部,其配置在該安裝基板上並形成了收納該紫外線發光元件的凹部; 該安裝基板包含:支持體;以及該支持體所支持的第1導體部、第2導體部、第1接合用金屬層; 該第1導體部以及該第2導體部,在該支持體的表面側配置成面對該帽蓋部的該凹部之內底面; 該帽蓋部包含:帽蓋部本體,其具有表面以及背面且於該背面形成了該凹部;以及第2接合用金屬層,其在該帽蓋部本體的該背面的該凹部的周圍部位與該第1接合用金屬層對向配置;至少,該帽蓋部本體的該表面與該凹部的內底面之間的紫外線穿透部,係由該紫外線發光元件所放射之紫外線可穿透的玻璃所形成; 該紫外線發光元件具備第1電極以及第2電極,該第1電極以及該第2電極配置在該紫外線發光元件的厚度方向的一面側; 該發光裝置的製造方法之特徵為包含以下步驟: 形成該帽蓋部; 之後,將該紫外線發光元件的該第1電極、該第2電極以及該帽蓋部的該第2接合用金屬層與該安裝基板的該第1導體部、該第2導體部以及該第1接合用金屬層分別利用第1AuSn層、第2AuSn層以及第3AuSn層接合; 該第1AuSn層、該第2AuSn層以及該第3AuSn層,係對該安裝基板以同一步驟一併形成。
  21. 如申請專利範圍第20項之發光裝置的製造方法,其中, 進行將該紫外線發光元件的該第1電極以及該第2電極與該安裝基板的該第1導體部以及該第2導體部分別利用該第1AuSn層以及該第2AuSn層接合的第1接合處理; 接著該第1接合處理之後,進行將該帽蓋部的該第2接合用金屬層與該安裝基板的該第1接合用金屬層利用該第3AuSn層接合的第2接合處理; 將該第1接合處理與該第2接合處理,在1台結合裝置的結合室連續進行。
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