(57)【要約】【課題】紫外〜青色波長範囲の光照射による劣化が抑制された光装置を提供する。【解決手段】実施形態にかかる光装置は、支持体と、前記支持体に設けられた光素子と、キャップと、第１の接着層と、を有する。前記キャップは、前記光素子を離間して覆い、前記支持体に取り付けられ、前記光素子の光路の一部を構成する窓部を有する。前記第１の接着層は、マルトトリオースがα−１，６結合により連なった多糖を含む。また、前記支持体は、前記光素子および前記キャップの少なくともいずれかと前記第１の接着層を介して接着されたことを特徴とする。【選択図】図１
2012089606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体に設けられた光素子と、
前記光素子を離間して覆い、前記支持体に取り付けられ、前記光素子の光路の一部を構成する窓部を有するキャップと、
マルトトリオースがα−１，６結合により連なった多糖を含む第１の接着層と、
を備え、
前記支持体は、前記光素子および前記キャップの少なくともいずれかと前記第１の接着層を介して接着されたことを特徴とする光装置。
【請求項２】
前記光路の広がりを制御可能な光学部材と、
マルトトリオースがα−１，６結合により連なった多糖を含み、前記光学部材と前記キャップとを接着可能な第２の接着層と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の光装置。
【請求項３】
支持体と、
前記支持体に設けられた発光素子と、
マルトトリオースがα−１，６結合により連なった多糖を含み、蛍光体粒子が分散配置された波長変換層であって、前記発光素子からの放出光の一部を吸収し前記放出光の波長よりも長い波長を有する波長変換光を放出可能な波長変換層と、
を備え、
前記放出光の他の一部と、前記波長変換光と、の混合光が放出可能とされたことを特徴とする光装置。
【請求項４】
前記発光素子を覆うように前記支持体に取り付けられたバルブをさらに備え、
前記波長変換層は、前記発光素子から離間して前記バルブの内面に設けられたことを特徴とする請求項３記載の光装置。
【請求項５】
前記発光素子を離間して覆い、前記支持体に取り付けら、前記放出光を透過可能なキャップと、
前記放出光を導光可能とされ、前記キャップの側面方向に延在する導光体と、
をさらに備え、
前記波長変換層は、前記導光体に接触して設けられ、
前記混合光は、前記導光体が延在する方向とは直交する方向に放出可能とされることを特徴とする請求項３記載の光装置。
【請求項６】
前記支持体は、凹部を有し、
前記発光素子は、前記凹部の底面に設けられ、
前記波長変換層は、前記発光素子を覆うように前記凹部内に設けられたことを特徴とする請求項３記載の光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発受光装置は、樹脂材料からなる封止層や接着層を有していることが多い。
【０００３】
例えば、封止層は、光素子を覆うように設けられたエポキシやシリコーンなどにより形成される。封止層内に蛍光体粒子を分散配置すると、放出光の波長よりも長い波長を有する波長変換光を得ることができる。また、接着層は、銀粒子が分散配置されてたエポキシなどからなる。
【０００４】
これらの樹脂材料は、ガラス材料に比べて加工および熱処理温度が低い。このため、光素子の劣化が抑制されるとともに、光素子の量産性を高めることができる。
【０００５】
しかしながら、樹脂材料は、フォトンのエネルギーが高い紫外〜青色波長範囲の光により劣化を生じることがある。樹脂の劣化により、例えば変色を生じ光学特性が変化する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２１００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
紫外〜青色波長範囲の光照射による部材の劣化が抑制された光装置を提供する。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態にかかる光装置は、支持体と、前記支持体に設けられた光素子と、キャップと、第１の接着層と、を有する。前記キャップは、前記光素子を離間して覆い、前記支持体に取り付けられ、前記光素子の光路の一部を構成する窓部を有する。前記第１の接着層は、マルトトリオースがα−１，６結合により連なった多糖を含む。また、前記支持体は、前記光素子および前記キャップの少なくともいずれかと前記第１の接着層を介して接着されたことを特徴とする。
【０００９】
実施形態にかかる光装置は、支持体と、前記支持体に設けられた発光素子と、波長変換層と、を有する。前記波長変換層は、マルトトリオースがα−１，６結合により連なった多糖を含み、蛍光体粒子が分散配置された波長変換層であって、前記発光素子からの放出光の一部を吸収し前記放出光の波長よりも長い波長を有する波長変換光を放出可能な波長変換層と、を有する。また、前記放出光の他の一部と、前記波長変換光と、は混合光を放出することを特徴とする。  
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる光装置のキャップの模式斜視図、図１（ｂ）はその支持体の模式斜視図、図１（ｃ）は光装置の模式斜視図、である。
【図２】図２（ａ）は第２の実施形態にかかる光装置の集光レンズを接着前の模式斜視図、図２（ｂ）はその模式斜視図、である。
【図３】第３の実施形態にかかる光装置の模式斜視図である。
【図４】図４（ａ）は第４の実施形態にかかる光装置の光ファイバを設ける前の模式斜視図、図４（ｂ）はその模式斜視図、である。
【図５】図５（ａ）は第５の実施形態にかかる光装置の導光体を設ける前の模式斜視図、図５（ｂ）はその模式斜視図、図５（ｃ）は変形例の模式断面図、である。
【図６】第６の実施形態にかかる光装置の模式斜視図である。
【図７】第７の実施形態にかかる光装置の部分模式断面図である。
【図８】第８の実施形態にかかる光装置の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる光装置のキャップの模式斜視図、図１（ｂ）はその支持体の模式斜視図、図１（ｃ）は光装置の模式斜視図、である。
光装置は、支持体２０と、支持体２０に設けられた光素子１０と、キャップ２２と、接着層と、を有している。
【００１２】
支持体２０は、金属ブロック状の第１の電極２０ａと、金属ブロック状の第２の電極２０ｂと、２つの金属ブロックを絶縁する絶縁体２０ｃと、を有する。支持体２０は、サブマウント１２を有してもよい。光素子１０は、表面に導電部が設けられ、ＡｌＮなどからなるサブマウント１２の表面に設けられる。光素子１０の下面の電極は、サブマウント１２の導電部を介して第１の電極２０ａと接続される。また、光素子１０の上面の電極は、ボンディングワイヤ１４により、第２の電極２０ｂと接続される。なお、支持体２０は、絶縁材と、その上面に設けられた第１および第２の電極と、を有するものであってもよい。
【００１３】
ガラスなどからなるキャップ２２には、例えば、凹部２２ａを設けることができる。キャップ２２は、側面２２ｂに光素子１０の光路の一部を構成する窓部を有する。キャップ２２を透明材料とすると、キャップ２２の全体が窓部となる。または、窓部を透明材料とし、他の部分を遮光性材料とするキャップとすることもできる。
【００１４】
接着層は、プルランを含む。プルランは、マルトトリオースがα−１，６結合により連なった重合体である多糖であり、その組成式は、（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎで表される（ｎ：重合数）。プルランは、水を溶媒とする水溶性タイプほか、アルコール、アセトン、ヘキサンのような有機物を溶媒とするタイプがある。いずれのプルランも接着性に富む。
【００１５】
支持体２０は、光素子１０およびキャップ２２の少なくともいずれかと第１の接着層３０を介して接着される。図１では、キャップ２２と支持体２０とが第１の接着層３０を介して接着されている。この場合、光素子１０は、凹部２２ａの内壁と離間して凹部２２ａ内に設けられる。なお、光素子１０とサブマウント１２とがさらにプルランからなる接着層で接着されてもよい。
【００１６】
光素子１０が発光素子であれば、その放出光は窓部から外側に放出される。発光素子１０は、側面発光型および上面発光型のいずれであってもよい。図１（ｃ）では、発光素子１０がＬＤ(Laser  Diode)であり、側面からレーザ光を放出するものとする。レーザ光は、Ｇ１で表す光路を有し、例えば、垂直方向の半値全角が３０度、水平方向の半値全角が１０度、などのように光路Ｇ１の広がりを小さくできる。また、ＬＤの場合、レーザ光の出射端面は所定の反射率を有する必要がある。このため、キャップ２２と発光素子１０との離間領域には、空気や不活性ガスを満たすことが多い。
【００１７】
図２（ａ）は第２の実施形態にかかる光装置の集光レンズを接着前の模式斜視図、図２（ｂ）はその模式斜視図、である。
キャップ２２の側面２２ｂに第２の接着層３２を設ける。第２の接着層３２は、第１の接着層３０のようにプルランを含むものとする。集光レンズからなる光学部材３７は、第２の接着層３２を介してキャップ２２と接着される。光素子１０をＬＤとすると、集光レンズにより、例えば発光点から発散するレーザ光を平行光に近づけた光路Ｇ１とすることができる。なお、光学部材３７は、光ファイバや導光体などであってもよい。
【００１８】
第１および第２の実施形態における接着層３０、３２について、詳細に説明する。プルランは、水や有機溶媒に容易に融ける。プルラン溶液を所望の箇所に塗布し、光学部材やチップを載置し、溶剤が蒸発する温度で加熱する。気化点が１００℃以下の溶剤を用いると、１００℃以下でもガラスおよびセラミックなどの無機材料同士、または無機材料と、銅系合金、鉄系合金、コバールなどの金属材料との間、を強固に接着できる。もし、金属からなる支持体と、ガラスからなるキャップと、を、半田やフリットガラスなどで接着すると、１００℃よりも高い接着温度が必要となり、光素子１０に劣化を生じることがある。
【００１９】
これに対して、プルランを接着層として用いると、より低い温度で接着可能である。また、エポキシ、シリコーン、アクリルなどの樹脂の熱硬化温度は、例えば１３０〜１７０℃の範囲であるから、プルランを用いると、これよりも低い温度で接着できる。この結果、接着工程が容易となり、かつ高い接着強度が得られる。
【００２０】
発明者らは、プルランからなる接着層は、紫外〜青色波長範囲の光を透過し、かつ光照射による劣化が樹脂における劣化よりも小さいことを見出した。また、発明者らの実験によれば、光素子の最大動作温度を８５℃以上とすることができることが判明した。
【００２１】
また、もし、キャップ、支持体、接着層、封止層などにシロキサン（siloxane）を含む樹脂を用いると、紫外〜青色光照射により光化学反応が促進される。このため、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有するシロキサンが分解され、Ｓｉを含む異物が発光点近傍に堆積することがある。光素子１０が紫外〜青色光を放出するＬＤの場合、エネルギーが高いのでより光化学反応が生じやすい。これに対して、プルランはシロキサンを含まないので、異物発生が抑制できる。
【００２２】
図３は、第３の実施形態にかかる光装置の模式斜視図である。
光装置は、支持体２０と、支持体２０に設けられた受光素子１１と、キャップ２２と、光学部材３７と、プルランからなる第２の接着層３２と、を有している。
【００２３】
支持体２０は、第１の電極２０ａと、第２の電極２０ｂと、絶縁体２０ｃと、を有する。また、支持体２０は、サブマウント１２を有していてもよい。受光素子１１は、ＡｌＮなどからなるサブマウント１２を介して設けられてもよい。受光素子１１は、例えばＳｉからなるフォトダイオードや受光ＩＣなどとすることができる。すなわち、光装置は、光センサなどとして用いることができる。
【００２４】
窓部とされるキャップ２２の面２２ｃに、第２の接着層３２を介して集光レンズからなる光学部材３７が設けられる。光ファイバなどからの出射光の光路Ｒ１は、光学部材３７により集光されて受光素子１１の受光面に入射する。光学部材３７は、キャップ２２の面２２ｃと強固に接着される。また、第２の接着層３２は、出射光に対して劣化が抑制される。
【００２５】
図４（ａ）は第４の実施形態にかかる光装置の光ファイバを設ける前の模式斜視図、図４（ｂ）はその模式斜視図、である。
光装置は、キャップ２２の側面２２ｂに設けられた接着層３２と、一方の端面が接着層３２と接着され、放出光を導く光学部材となる光ファイバ（光学部材）４２と、Ｖ溝が設けられた台座４４と、をさらに有している。光ファイバ４２は、Ｖ溝に固定されている。光ファイバ４２は、円柱状のコア４２ａと、コア４２ａの屈折率よりも低い屈折率を有しコア４２ａの外縁に設けられたクラッド４２ｂと、を有する。
【００２６】
また、光ファイバ４２は、円柱状のガラスからなるコア４２ａと、コア４２ａの屈折率よりも低い屈折率を有しコア４２ａの外縁に設けられたプルランからなるクラッド４２ｂと、を有してもよい。または、光ファイバ４２は、透明樹脂などからなるクラッド４２ｂと、クラッド４２ｂの屈折率よりも高い屈折率を有しクラッド４２ｂの内部に設けられたプルランからなるコア４２ａと、を有していてもよい。
【００２７】
発光素子１０からの放出光は、光ファイバ４２の一方の端面から導入され、コアとクラッドの界面で反射しながら、第１の方向６０に沿って進み、光ファイバ４２の他方の端面から放出される（Ｇ３）。
【００２８】
図５（ａ）は第５の実施形態にかかる光装置の導光体を設ける前の模式斜視図、図５（ｂ）はその模式斜視図、図５（ｃ）は変形例の模式断面図、である。
光装置は、放出光を導光可能とされ、キャップ２２の側面２２ｂに対して交差する方向に延在する導光体（光学部材）４０と、導光体４０の外縁に接触して設けられ、蛍光体粒子がフィラーとして分散配置されたプルランからなる波長変換層３４と、を有する。
【００２９】
もし、スラリー法を用いてガラスに蛍光体粒子を塗布する場合、６００℃以上で熱処理を加える必要がある。シリケート系蛍光体粒子は耐熱性が低く、このような高温処理では波長変換効率が低下する問題がある。また、スラリー法では、接着強度が低い。このため、特に蛍光体層が厚くなると剥離を生じやすく、蛍光灯やＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp:冷陰極蛍光ランプ）のように、外部と直接接触する可能性が少なく、薄い場合を除くと、使用が困難である。
【００３０】
これに対して、本実施形態では、ガラスからなり円柱状の導光体４０に高い接着強度を保ちつつ、蛍光体粒子が分散配置された波長変換層３４が薄く均一に設けられる。発光素子１０からの放出光が導光体４０の端面に導入され、側面２２ｂに対して直交する方向に延在する第１の方向６０に沿って、反射を繰り返しながら、導光体４０の内部を進む。放出光の一部は、第１の方向６０に沿って進行しつつ、第１の方向６０とは直交する方向に、波長変換光と、放出光の他の一部を放出する。放出光を青色光、波長変換光を黄色光、とすると、混合光として擬似白色光Ｇ４を得ることができる。また、発明者らの実験によれば、プルランからなる波長変換層は、光照射による劣化が樹脂における劣化よりも小さく、最大動作温度を８５℃以上とすることができることが判明した。
【００３１】
波長変換層３４の外縁のうち、図５（ｃ）のように、台座４４側に反射体４５により反射面を設けると、擬似白色光Ｇ４が反射され、第１の方向６０と直交する方向に高い発光強度を有する擬似白色光Ｇ４を放出することができる。反射体４５は、プルランからなる波長変換層３４の下側となる外縁に硫酸バリウムなどの白色反射材が混合されたプルラン溶液を塗布することにより容易に設けることができる。なお、蛍光体粒子は、緑色光、赤色光などを放出するものであってもよい。放出光の波長は、紫外〜青色光の波長範囲とすることができる。
【００３２】
導光体４０の断面は、円と限定されず、矩形、多角形などでもよい。また、板状導光体とすると、面光源とできる。さらに、蛍光体粒子を均一に設けずに、パターニングなどにより発光強度を制御してもよい。
【００３３】
図６は、第６の実施形態にかかる光装置の模式斜視図である。
光装置は、発光素子１０と、パッケージ（支持体）７０と、を有している。本図では、発光素子１０は、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode)であるものとする。支持体７０は、セラミックなどの絶縁体や金属を含む。支持体７０に設けられた凹部７０ａの底面には、電極が露出する。発光素子１０は、プルランからなる第１の接着層を介して電極上に接着することができる。
【００３４】
また、凹部７０ａ内に、発光素子１０を覆うように波長変換層３４を設けてもよい。この場合、波長変換層３４は、プルラン中に蛍光体粒子５０がフィラーとして分散配置される。凹部７０ａが設けられた支持体７０がセラミックなどの無機材料を含む場合、プルランとセラミックとの接着性が高く、セラミックと波長変換層３４との間に隙間を生じることがない。このため、光学特性の変化やボンディングワイヤの断線などが抑制され、信頼性を高めることができる。また、発光素子１０が高輝度の紫外〜青色光を放出してもプルランの劣化を抑制することは容易である。
【００３５】
光装置は、実装基板７６に設けられた導電部７２、７３と、接着層３５を介して接着することができる。接着層３５は、高い導電性および熱伝導性を有するフィラーがプルラン中に分散配置されたものとする。フィラーとしては、例えばＡｇ粒子を用いることができる。このような部品接着方法は、光装置に限定されず、他の半導体装置の実装にも応用できる。
【００３６】
図７は、第７の実施形態にかかる光装置の部分模式断面図である。
光装置は、擬似白色光を放出可能な電球などとして用いることができる。光装置は、基板８０と口金８２とを含む支持体と、基板８０に設けられた発光素子１０と、バルブ８４と、波長変換層３４と、を有する。発光素子１０とバルブ８４とが離間するように、バルブ８４が支持体に取り付けられる。バルブ８４の内面８４ａには、例えば、黄色蛍光体が分散配置され、プルランからなる波長変換層３４が設けられている。
【００３７】
青色ＬＥＤなどの発光素子１０からの放出光の一部は、黄色蛍光体に吸収され、黄色光を放出する。他方、放出光の他の一部は、黄色蛍光体に吸収されずに放出される。この結果、バルブ８４の外側に向かって、擬似白色光Ｇ５が放出可能となる。この場合、プルランは、バルブ８４の内面８４ａに乾燥のみで強固に接着可能である。このため、工程が簡単であり、高い量産性が可能である。
【００３８】
図８は、第８の実施形態にかかる光装置の模式平面図である。
光装置は、発光素子１０と、ミラー９０と、スクリーン９２と、を有し、表示装置として使用可能である。発光素子１０は、青紫色ＬＤとする。ミラー９０は、例えばＭＥＭＳ(Micro  Electro  Mechanical Systems)構造とし、発光素子１０からのビーム状の放出光Ｇ６をスクリーン９２の上でスキャンできる。
【００３９】
スクリーン９２にはＲＧＢＷの画素パターン９４が設けられており、スキャンされたビームにより逐次照射される。例えば、ＲＧＢＷ蛍光体をフィラーとして含むプルラン溶液を無機材料からなるガラス薄板状の面にマスク印刷法を用いて順次塗布する。１００℃以下の温度で乾燥させる工程のみで、それぞれの画素パターン９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄが強固にガラス面に接着され、剥離しにくい。このため、紫外〜青色光に対して劣化が抑制されたスクリーン９２が、量産性よく生産可能となる。この表示装置は、ＴＶ画像の表示も可能である。
【００４０】
以上、第１〜第８の実施形態によれば、紫外〜青色波長範囲の光照射による部材の劣化が抑制された光装置が提供される。このような光装置は、量産性が高く、灯具、照明装置、表示装置、信号機、光センサなどに広く用いることができる。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  光素子（発光素子）、１１  受光素子、２０、７０  支持体、２２  キャップ、３０  第１の接着層、３２  第２の接着層、３４  波長変換層、３７  光学部材、４０  導光体、５０  蛍光体粒子、８４  バルブ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３  光路
【図１】
2012089606.tif 000003
【図２】
2012089606.tif 000004
【図３】
2012089606.tif 000005
【図４】
2012089606.tif 000006
【図５】
2012089606.tif 000007
【図６】
2012089606.tif 000008
【図７】
2012089606.tif 000009
【図８】
2012089606.tif 000010