(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部を有する絶縁基体と、
前記凹部の底面に設けられた、紫外線を放射する発光素子と、
下面の外周部に遮光膜が設けられており、前記凹部を塞ぐように前記絶縁基体の上面に設けられた透明蓋体と、を有しており、
該透明蓋体の前記遮光膜と、前記絶縁基体の前記上面とは、樹脂材で接合されており、
該樹脂材の内側の端部は、前記凹部の内側面よりも外側に位置し、
前記遮光膜の内側の端部は、前記樹脂材の内側の端部よりも内側に位置する
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記遮光膜の外側の端部は、前記樹脂材の外側の端部よりも外側に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記遮光膜の内側の端部は、前記凹部の内側面よりも外側に位置する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透明蓋体の上面又は下面の少なくとも一方に、反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオード等の発光素子を有する発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子を気密に収容した発光装置の例として、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、上面に凹部を有しており該凹部の底面に発光素子が搭載された絶縁基体と、この絶縁基体の上面にシールリングを介して接合された金属フレームと、この金属フレームの上面に低融点ガラスを介して接合された透明蓋体と、を有するものなどがあった（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、透明蓋体と金属フレームとを低融点ガラス等で接合した場合には、低融点ガラスの接合強度が低いので、低融点ガラスの接着面に応力が加わらないように厚みが厚く剛性の高い金属フレームを使用する傾向があった。
【０００４】
よって、発光装置の小型化を図るために、透明蓋体が樹脂材を介して絶縁基体の上面に接合された構成の発光装置が考えられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-253638号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発光素子によって発生される紫外線が樹脂に照射されることによって、樹脂材が劣化するため、発光装置の封止性を維持することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様による発光装置は、上面に凹部を有する絶縁基体と、前記凹部の底面に設けられた、紫外線を放射する発光素子と、下面の外周部に遮光膜が設けられており、前記凹部を塞ぐように前記絶縁基体の上面に設けられた透明蓋体と、を有しており、該透明蓋体の前記遮光膜と、前記絶縁基体の前記上面とは、樹脂材で接合されており、該樹脂材の内側の端部は、前記凹部の内側面よりも外側に位置し、前記遮光膜の内側の端部は、前記樹脂材の内側の端部よりも内側に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様による発光装置において、透明蓋体の遮光膜と、絶縁基体の上面とは、樹脂材で接合されており、樹脂材の内側の端部は、凹部の内側面よりも外側に位置するので、発光素子によって発生される紫外線は、樹脂材に直接当たりにくく、また、発光素子によって発生され透明蓋体の上面で反射された紫外線は、遮光膜で遮光されるので、反射された紫外線が樹脂材の上面および内側端部に当たることを防ぎ、樹脂材の劣化を防止することができる。よって、発光装置の封止性を維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における発光装置の平面図を示しており、（ｂ）は（ａ）に示された発光装置のＡ−Ａにおける縦断面図を示している。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）に示された発光装置において符号Ｂによって示された部分の拡大図を示しており、（ｂ）は（ａ）の他の例を示す拡大断面図である。なお、（ｂ）における破線は、紫外線を表している。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）の他の例を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）の他の例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１（ａ）および（ｂ）に示されているように、本発明の実施形態における発光装置は、絶縁基体１と、絶縁基体１に実装された発光素子２と、絶縁基体１に接合された透明蓋体３とを含んでいる。なお、以下、絶縁基体１を基体１という場合もある。
【００１２】
図１（ａ）および（ｂ）において、発光装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、以下、便宜上、上方向とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。
【００１３】
絶縁基体１は、その内部や表面に配線導体（図示せず）が設けられている。
【００１４】
絶縁基体１は、例えばセラミック材料から成り、上面に凹部11ａを有している。絶縁基体１は、例えば、セラミック材料から成る場合、焼成によって一体的に形成されているものである。図１（ａ）において、凹部11ａは、２段構造を有しており、１段目の凹部の底部に１段目よりも狭い２段目の凹部が形成され、２段目の凹部の底部に発光素子２が実装されている。２段目の凹部の側面が傾斜面となっていることで、発光素子２から横方向に放射された光が上方向に放射され、上方向への発光効率が高くなり、また、２段目の凹部が狭く形成されていることで光源が点光源に近づき光学設計が容易になるので好ましい。
【００１５】
また、凹部11ａの側面全体が傾斜面となっていてもよい。この場合にも、上方向への発光効率が高くなる等の効果がある。
【００１６】
絶縁基体１が例えばセラミック材料から成る場合、その例は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等である。絶縁体11上には、上述の配線導体が形成されている。
【００１７】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まずアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とシリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ）またはマグネシア（ＭｇＯ）等との原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。
【００１８】
次に、スクリーン印刷法等によってグリーンシートの所定位置に配線導体となる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍ程度の厚みに形成する。
【００１９】
導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。
【００２０】
次に、適当な打ち抜き加工によりグリーンシートの所定位置に凹部11ａとなる貫通孔を形成し、必要に応じてこれらグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1600℃程度の高温で焼成することによって多数個取り状態の母基板が作製される。
【００２１】
絶縁基体１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、機械強度が高いために反りが発生し難く、また適度な熱伝導率を持っているので、発光素子２によって発生される熱を
外部に放散し易いものとなり、機械強度、熱伝導率またコストの観点において好ましいものとなる。
【００２２】
発光素子２は、例えば発光ダイオード素子であり、例えば紫外領域（ＵＶ領域）の波長を有する光を放射するものである。発光素子２は、凹部の底面に設けられている。また、この発光素子２は、凹部の底面において、前述した絶縁基体１の配線導体に電気的に接続されている。
【００２３】
透明蓋体３は、図１および図２（ａ）に示されているように、下面の外周部に遮光膜５が設けられており、絶縁基体１の凹部を塞ぐように絶縁基体１の上面に設けられている。
【００２４】
透明蓋体３の材料としては、ガラス材料や石英ガラス等が用いられる。ガラス材料としては、ＢＫ７（ＨＯＹＡ社製、線熱膨張係数が約7.5×10−６／℃）、Ｄ２６３（ショッ
ト社製、線熱膨張係数が約7.2×10−６／℃）等の絶縁基体４と近い熱膨張係数を有する
ものを用いると、絶縁基体１に接合する樹脂材４の選択範囲が広くなるので好ましい。
【００２５】
なお、紫外線の中でも殺菌等に使用される波長範囲である250〜270ｎｍの深紫外線の波長で使用される発光装置においては、透明蓋体３としてガラス材料を使用した場合には透過率が低くなってしまうため、石英ガラスや水晶およびサファイアガラスを透明蓋体３に使用することが好ましい。また、同じ厚みの場合、石英ガラスは、水晶やサファイアガラスに比べ深紫外線の透過率が高いのでさらに好ましい。
【００２６】
なお、酸化アルミニウム質焼結体の絶縁基体１に石英ガラスの透明蓋体３を使用する場合には、一般的に酸化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数が約7.2×10−６／℃であり、
石英ガラスの熱膨張係数が約0.58×10−６／℃と小さいため、樹脂材４にかかる熱応力が大きくなってしまうので、ヤング率が３ＧＰａ未満の樹脂材４を使用することが好ましい。この場合には、樹脂材４にかかる絶縁基体４と透明蓋体３の熱膨張差の違いによる応力を緩和することができるようになる。
【００２７】
透明蓋体３は、従来周知のダイシングまたはレーザーカット等を用いることによって矩形に成形することができる。
【００２８】
図においてはコーナー部の面取り加工を行っていない形状となっているが、各エッジ部をＣ面またはＲ面とすることで、透明蓋体３の加工によるマイクロクラックからの割れを低減させることができる。
【００２９】
遮光膜５は、図１に示すように、透明蓋体３の下面の外周部に設けられている。遮光膜５の材料としては、紫外線を遮光できるものであればよく、例えば、ＣｒＯ−Ｃｒ−ＣｒＯ等が挙げられる。また、遮光膜５は、透明蓋体３に対してスパッタリング等を行うことによって形成される。
【００３０】
ある膜が、紫外線領域の光(波長で200ｎｍ〜300ｎｍ)で、その膜の無い透過領域での透過率を100％とした場合に、膜部分の透過率が１％未満(望ましくは０．１％未満)となる
膜となっていれば、その膜は紫外線領域で遮光膜５と判断してよい。
【００３１】
なお、紫外線の透過率の測定においては、分光光度計の測定部位に、遮光膜５の形成された領域部分だけに光が透過する穴を空けたセット治具を配置し、遮光膜５の形成された領域以外に測定光が入らないようにして透過率を測定する。
【００３２】
また、図１に示すように、透明蓋体３の遮光膜５と、絶縁基体１の上面とは、樹脂材４
で接合されており、樹脂材４の内側の端部は、凹部１１ａの内側面よりも外側に位置する。この樹脂材４としては、例えばエポキシ樹脂等を用いればよい。
【００３３】
また、上述したように、樹脂材４のヤング率を３ＧＰａ未満にするには、例えば使用するエポキシ樹脂に添加する充填剤をヤング率の小さい有機材料粉末として更に公知の硬化剤を添加してエポキシ樹脂硬化物とすればよい。このような有機材料粉末としては、シリコンゴムやシリコンレジン・ポリエチレン樹脂・メタクリル樹脂・架橋メタクリル樹脂・ポリスチレン樹脂・架橋ポリスチレン樹脂・エチレン−アクリル共重合体・ポリメタクリル酸エチル樹脂・ブチルアクリレート樹脂・ウレタン樹脂等の軟質微粒子が好ましい。
【００３４】
また、図１、図２に示す例のように、樹脂材４の上面の全面に、遮光膜５が設けられている。これにより、反射された紫外線が樹脂材４の上面に当たることを防ぐことができる。これにより樹脂材４の上面の劣化を防止することができる。
【００３５】
なお、図２に示す例においては、断面を示しているだけだが、遮光膜５は、図１に示すように、環状に形成され、凹部１１ａの外周の全周にわたって樹脂材４の上面を覆っている。この場合には、凹部１１ａの外周の全周にわたって、反射された紫外線が樹脂材４の上面に当たることを防ぐことが可能となる。
【００３６】
この樹脂材４となる樹脂ペーストをスクリーン印刷で絶縁基体１の上面に形成し、透明蓋体３を絶縁基体１の上面に載置し、所定の温度に保持し、樹脂ペーストを固化させればよい。それによって、透明蓋体３と絶縁基体１とが接着される。
【００３７】
また、樹脂材４となる樹脂ペーストは、絶縁基体１の上面ではなく、透明蓋体３の下面に塗布し形成してもよい。
【００３８】
この樹脂材４は、一般的に、発光素子２によって発生される紫外線によって劣化するが、上述したように、樹脂材４の内側の端部は、凹部１１ａの内側面よりも外側に位置するので、発光素子２によって発生される紫外線は、樹脂材４の内側の端部に直接当たりにくく、また、透明蓋体３の遮光膜５と、絶縁基体の上面とは、樹脂材４で接合されており、樹脂材４は遮光膜５で覆われているため、発光素子２によって発生され透明蓋体３の上面で反射された紫外線は、遮光膜５で遮光されるので、反射された紫外線が樹脂材４の上面に当たることを防ぎ、樹脂材４の劣化を防止することができる。
【００３９】
また、図２（ａ）に示す例のように、遮光膜５の内側の端部が、樹脂材４の内側の端部よりも内側に位置していることにより、反射された紫外線が樹脂材４の内側の端部に斜めに当たることを防ぐことができる。これにより樹脂材４の内側の端部の劣化を防止することができる。
【００４０】
また、図２（ｂ）に示す例のように、遮光膜５の内側の端部は、凹部１１ａの内側面よりも外側に位置し、かつ、樹脂材４の内側の端部よりも内側に位置することが好ましい。この場合には、図２（ａ）と同様に、遮光膜５の内側の端部が、樹脂材４の内側の端部よりも内側に位置しているので、反射された紫外線が樹脂材４の内側の端部に斜めに当たることを防ぐことができると同時に、図２（ａ）と比較して、遮光膜５の内側の端部は、凹部１１ａの内側面よりも外側に位置するので、発光素子２ａから照射された光が遮光膜５で遮光されることを防ぎ、外部への良好な照射を可能とすることができる。
【００４１】
また、図２（ａ）、（ｂ）に示す例のように、遮光膜５の外側の端部が、樹脂材４の外側の端部よりも外側に位置していることが好ましい。これによって、樹脂材４の外側の端部において、外部からの紫外線や、発光素子２ａで照射され発光装置の外部で反射された
紫外線が外側から当たることを防ぐことが可能となる。従って、樹脂材４の外側の端部の劣化をさらに防止することができる。
【００４２】
また、図３（ａ）に示す例のように、透明蓋体３の下面に、反射防止膜６が設けられていることが好ましい。この場合には、透明蓋体３の下面において、発光素子２によって発生した紫外線が反射することを防ぐことができるので、透明蓋体３の下面で反射した紫外線が、樹脂材４の内側の端部に当たることを防ぐことができる。従って、樹脂材４の内側の端部の劣化をさらに防止することができる。
【００４３】
なお、透明蓋体３の下面に、反射防止膜６を設ける場合には、図３（ａ）に示す例のように、反射防止膜６を遮光膜５の下面に設ければ良い。この場合には、透明蓋体３の遮光膜５と、絶縁基体１の上面とは、樹脂材４および樹脂材４と遮光膜５との間に挟まれた反射防止膜６を介して接合されることとなる。
【００４４】
また、図３（ｂ）に示す例のように、透明蓋体３の上面に、反射防止膜６が設けられていることが好ましい。この場合には、透明蓋体３の上面において、発光素子２によって発生した紫外線が反射することを防ぐことができるので、透明蓋体３の上面で反射した紫外線が、樹脂材４の内側の端部や上面に当たることをさらに防ぐことができる。従って、樹脂材４の上面や内側の端部の分解・変色等をさらに防止することができる。
【００４５】
反射防止膜６の具体例としては、例えば、透明蓋体３側からＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＦ２が順に積層してなるものが用いられる。
【００４６】
また、図４（ａ）に示す例のように、絶縁基体１の上面の外周部に凸部１２が設けられていることが好ましい。この場合には、発光装置の外側から来た紫外線が樹脂材４の外側の端部に斜めから当たることを防ぐことができる。従って、樹脂材４の外側の端部の分解・変色等をさらに防止することができる。
【００４７】
なお、図４に示す例においては、断面を示しているだけだが、凸部１２は、図１（ａ）に示す樹脂材４と同様に、環状に形成され、凹部１１ａの外周の全周にわたって形成されていることが好ましい。この場合には、凹部１１ａの外周の全周にわたって、発光装置の外側から来た紫外線が樹脂材４の外側の端部に斜めから当たることを防ぐことができる。従って、樹脂材４の外側の端部の分解・変色等をさらに防止することができる。
【００４８】
また、図４（ｂ）に示す例のように、絶縁基体１の上面は、内側から外側に向かって、低くなるように傾斜していることが好ましい。この場合には、絶縁基体１の内側面側において、絶縁基体１と透明蓋体３との隙間が小さくなるので、発光素子２ａからの紫外線が樹脂材４の内側の端部に当たることを防ぐことができる。従って、樹脂材４の内側の端部の分解・変色等をさらに防止することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  絶縁基体
２  発光素子
３  透明蓋体
４  樹脂材
５  遮光膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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