(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＵＶ発光装置に用いられるメタル−ガラスリッドおよびそれを利用したＤＵＶ−ＬＥＤ装置を提供する。【解決手段】面１１を平坦に構成した３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金（インバー合金）、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金（４２アロイ）、４７％Ｎｉ−Ｆｅ合金、５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ−Ｆｅ合金（コバール合金）などの鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体１２と、枠体１２に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性のホウ珪酸ガラスからなるウインド１３とを備え、ウインド１３は、窓面１４を平坦に構成し、かつ窓面１４と枠体１２の板面１１とが同一平面を構成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板面を平坦に構成した鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体と、この枠体に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性ガラスからなるウインドとを備え、前記ウインドは窓面を平坦に構成し、かつ窓面と前記枠体の板面とが同一平面を構成したことを特徴とするＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッド。
【請求項２】
前記ウインドの窓面および前記枠体の板面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッド。
【請求項３】
前記ウインドの窓面と前記枠体の板面とで構成した平面のうねりは、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッド。
【請求項４】
前記ウインドは、窓面の反射防止および表面保護強化の目的でコーティング膜を施したことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一つに記載のＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッド。
【請求項５】
前記コーティング膜は、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２とＳｉＯ２とを積層したＡＲコーティングからなる請求項４に記載のＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッド。
【請求項６】
複数の配線電極を有する高熱伝導材からなる基板容器と、前記配線電極のうち前記基板容器内の配線電極に実装されたＤＵＶ−ＬＥＤ素子と、前記基板容器に充填された不活性ガスと、前記基板容器の開口部を覆って気密封止するＤＵＶ透過性の蓋体から形成されたＤＵＶ−ＬＥＤ装置において、前記蓋体は、板面を平坦に構成した鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体と、この枠体に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性ガラスからなるウインドとを備え、前記ウインドは窓面を平坦に構成し、かつ窓面と前記枠体の板面とが同一平面を構成し、さらに前記枠体は、少なくとも片側の板面を前記基板容器にロウ材を用いて気密封止したことを特徴とするＤＵＶ−ＬＥＤ装置。
【請求項７】
前記ウインドの窓面および前記枠体の板面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のＤＵＶ−ＬＥＤ装置。
【請求項８】
前記ウインドの窓面と前記枠体の板面とで構成した平面のうねりは、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のＤＵＶ−ＬＥＤ装置。
【請求項９】
前記ウインドは、窓面の反射防止および表面保護強化の目的でコーティング膜を施したことを特徴とする請求項６ないし請求項８の何れか一つに記載のＤＵＶ−ＬＥＤ装置。
【請求項１０】
前記コーティング膜は、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２とＳｉＯ２とを積層したＡＲコーティングからなる請求項９に記載のＤＵＶ−ＬＥＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＵＶ発光装置に用いられるメタル−ガラスリッドおよびそれを利用したＤＵＶ−ＬＥＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＵＶ）光よりも、さらに短い波長（２００〜３００ｎｍ）の深紫外（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＤＵＶ）光を照射可能なＤＵＶ−ＬＥＤデバイスが注目されている。ＤＵＶ−ＬＥＤは、高密度光情報記録、高輝度・長寿命蛍光照明装置などの情報・電子分野、公害物質やアレルゲンなどの高速分解処理、殺菌、皮膚治療、レーザメス、細胞選別などの殺菌・医療等への応用が期待されている。従来のＤＵＶ−ＬＥＤデバイスは、窒化アルミニウムなど高熱伝導材料からなる基板容器にＤＵＶ−ＬＥＤ素子を取り付け、この基板容器内を窒素ガスなどの不活性ガスで満たして、容器開口部をＤＵＶ透過性に優れる石英の蓋体で覆って、蓋体と基板容器とをＡｕ−Ｓｎ合金ロウ材で気密封止して形成されていた。
【０００３】
従来のＤＵＶ−ＬＥＤデバイスに用いられていた石英蓋体は、ＵＶ領域の透過率が９０〜９３％でありＤＵＶ光の透過性に非常に優れた材料であるが、熱膨張係数αが０．６ｐｐｍ／Ｋで、ほとんど熱膨張しない材料である。このため、Ａｕ−Ｓｎ合金ロウ材（α＝１３ｐｐｍ／Ｋ）や基板容器の窒化アルミニウム（α＝４．６ｐｐｍ／Ｋ）との熱膨張差が大きく温度変化に弱かった。例えば、点消灯の繰り返しや温度サイクルに曝されるとロウ接面が剥離して気密性が損なわれ、充填ガスがリークし水分などが進入することでデバイス寿命が低下しやすかった。
【０００４】
一方、ＤＵＶ光の透過性のガラス材は、特許文献１に記載の高紫外線透過性ホウ珪酸ガラス材がある。高紫外線透過性ホウ珪酸ガラスは、ＵＶ透過率が８０％以上と石英に近い値を有しており、熱膨張係数αも４ｐｐｍ／Ｋ前後で、窒化アルミニウムに近くαマッチングが良い。しかし機械的強度が石英に比べて劣るため石英蓋体の様に単体で用いることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０３２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解消するため提案するものであり、ＤＵＶ−ＬＥＤ装置の気密信頼性を向上するメタル−ガラスリッドおよび該メタル−ガラスリッド利用したＬＥＤ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、板面を平坦に構成した鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体と、この枠体に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性ガラスからなるウインドとを備え、該ウインドは窓面を平坦に構成し、かつ窓面と該枠体の板面とが同一平面を構成したことを特徴とするＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッドが提供される。本発明のメタル−ガラスリッドは、ウインドの窓面と金属枠体の板面とが極めて平坦に加工され、同一の平面を構成するように配置される。ウインドの窓面および金属枠体の板面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、本発明のメタル−ガラスリッドは、ウインドの窓面と金属枠体の板面とで構成した平面のうねりは、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下であることが好ましい。なお、算術平均粗さＲａおよび最大高さうねりＷｚは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２０１３ 「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）―表面性状：輪郭 曲線方式―用語，定義及び表面性状」による。
【０００８】
本発明に係るメタル−ガラスリッドの蓋体ウインドは、窓面の反射防止および表面保護強化の目的でコーティング膜を施してもよい。
【０００９】
本発明の別形態によれば、複数の配線電極を有する高熱伝導材からなる基板容器と、配線電極のうち基板容器内の配線電極に実装されたＤＵＶ−ＬＥＤ素子と、該基板容器に充填された不活性ガスと、該基板容器の開口部を覆って気密封止するＤＵＶ透過性の蓋体から形成されたＤＵＶ−ＬＥＤ装置において、該蓋体は、板面を平坦に構成した鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体と、この枠体に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性ガラスからなるウインドとを備え、該ウインドは窓面を平坦に構成し、かつ窓面と該枠体の板面とが同一平面を構成し、さらに枠体は、少なくとも片側の板面を基板容器にロウ材を用いて気密封止したことを特徴とするＤＵＶ−ＬＥＤ装置が提供される。本発明のＤＵＶ−ＬＥＤ装置の蓋体は、メタル−ガラスリッド用いる。蓋体を構成するメタル−ガラスリッドは、ウインドの窓面と枠体の板面とが極めて平坦に加工され、同一の平面を構成するように配置される。蓋体ウインドの窓面および枠体の板面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、蓋体のメタル−ガラスリッドは、ウインドの窓面と枠体の板面とで構成した平面のうねりは、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ装置の蓋体ウインドは、窓面の反射防止および表面保護強化の目的でコーティング膜を施してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ用メタル−ガラスリッドおよび該メタル−ガラスリッドを蓋体に利用したＤＵＶ−ＬＥＤ装置は、何れもウインドの窓面と枠体の板面とが極めて平坦に加工され、同一の平面を構成するように配置されているが、以下の効果がある。
【００１２】
ウインド部分においては、ガラス窓面の表面平坦化により、ガラス表面の微小傷を減少させ、残った微小傷も切欠き角度が鈍化されることで応力集中を緩和する。さらに、ガラス窓面と枠体板面とを同一平面に構成するにより、枠体の通孔内壁全体でウインド端全面を過不足なく包接でき、金属枠体とウインドガラスとの間に生じた応力（ガラス窓のエッジ部分や孔周りに集中して作用する引張・圧縮応力）を通孔内壁全体およびウインド端全面に均等分散できる。これらの効果によりウインドのガラス疲労を軽減してガラス窓の強度信頼性を向上する。
【００１３】
さらに、金属枠体においては、板面を平坦化することにより溶融ロウ材の浸透性を向上させると共に、板面の凹凸が減少することで其処にトラップされる気泡を減少させることができ、メタル−ガラスリッドの気密信頼性と接合信頼性を向上する。その結果、より少ないＡｕ−Ｓｎ合金ロウを用いて経済的な気密ロウ接が可能となる。
【００１４】
そして、コーティング膜（例えば、ＡＲコーティング［Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ］など）をウインドの窓面に施すことにより、ＤＵＶ光の反射を防ぎウインドのＤＵＶ光透過率をさらに向上させる。コーティング膜は、ガラス表面の微小傷を埋めて窓面の平坦度を増し、表面を被覆保護するのでガラス窓の強度向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るメタル−ガラスリッド１０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄに沿って切断した正面部分断面図を示す。
【図２】本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ装置２０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）を切断した正面断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るメタル−ガラスリッド１０は、図１に示すように、板面１１を平坦に構成した３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金（インバー合金）、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金（４２アロイ）、４７％Ｎｉ−Ｆｅ合金、５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ−Ｆｅ合金（コバール合金）などの鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体１２と、枠体１２に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性のホウ珪酸ガラスからなるウインド１３とを備え、ウインド１３は、窓面１４を平坦に構成し、かつ窓面１４と枠体１２の板面１１とが同一平面を構成したことを特徴とする。本発明のメタル−ガラスリッド１０は、ウインド１３の窓面１４と金属枠体１２の板面１１とが、極めて平坦に加工され同一の平面を構成するように配置され、ウインド１３の窓面１４および金属枠体１２の板面１１の表面粗さは、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、本発明のメタル−ガラスリッド１０は、ウインド１３の窓面１４と金属枠体１２の板面１１とで構成した平面のうねりは、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下であることが好ましい。本発明に係るメタル−ガラスリッド１０の枠体１２およびウインド１３の熱膨張係数αは、広い温度範囲にわたって略同一となるよう整合させている。
【００１７】
本発明に係るメタル−ガラスリッド１０の蓋体ウインド１３は、さらに窓面１４の反射防止および表面保護強化の目的でＨｆＯ２またはＺｒＯ２とＳｉＯ２とを積層したＡＲコーティングを施してもよい。
【００１８】
本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ装置２０は、図２に示すように、複数の配線電極を有する窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの高熱伝導材からなる基板容器２００と、配線電極のうち基板容器内の配線電極に実装されたＤＵＶ−ＬＥＤ素子２１０と、基板容器２００に充填された窒素ガス、Ｈｅガス、Ａｒガスなどの不活性ガス２２０と、基板容器２００の開口部を覆って気密封止するＤＵＶ透過性の蓋体２３０から形成されたＤＵＶ−ＬＥＤ装置において、蓋体２３０は、板面２１を平坦に構成した３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金（インバー合金）、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金（４２アロイ）、４７％Ｎｉ−Ｆｅ合金、５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ−Ｆｅ合金（コバール合金）などの鉄ニッケル基封着合金材からなる枠体２２と、枠体２２に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過性のホウ珪酸ガラスからなるウインド２３とを備え、ウインド２３は、窓面２４を平坦に構成し、かつ窓面２４と枠体２２の板面２１とが同一平面を構成し、さらに枠体２２は、少なくとも片側の板面２１を基板容器２００にＡｕ−Ｓｎ合金ロウなどのロウ材２４０を用いて気密封止したことを特徴とする。本発明のＤＵＶ−ＬＥＤ装置に用いる蓋体２３０は、メタル−ガラスリッドから成り、ウインド２３の窓面２４と金属枠体２２の板面２１とが、極めて平坦に加工され同一の平面を構成するように配置され、ウインド２３の窓面２４および金属枠体２２の板面２１の表面粗さは、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、本発明の蓋体２３０は、ウインド２３の窓面２４と金属枠体２２の板面２１とで構成した平面のうねりは、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下であることが好ましい。本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ装置２０の基板容器２００、蓋体の枠体２２およびウインド２３の熱膨張係数αは、広い温度範囲にわたって略同一となるよう整合させている。
【００１９】
本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ装置の蓋体ウインド２３は、窓面２４の反射防止および表面保護強化の目的でＨｆＯ２またはＺｒＯ２とＳｉＯ２とを積層したＡＲコーティングを施してもよい。
【実施例】
【００２０】
本発明に係るメタル−ガラスリッド１０の実施例１は、図１に示すように、板面１１を平坦に構成したα＝５．４ｐｐｍ／Ｋのコバール合金製枠体１２と、枠体１２に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過率８８〜９２％、α＝４．１ｐｐｍ／Ｋのホウ珪酸ガラス（ＳＣＨＯＴＴ社製８３３７Ｂ）からなるウインド１３とを備え、ウインド１３は、窓面１４を平坦に構成し、かつ窓面１４と枠体１２の板面１１とが同一平面となるように構成する。このメタル−ガラスリッド１０は、ウインド１３の窓面１４と金属枠体１２の板面１１とが、極めて平坦に加工され同一の平面を構成するように配置され、ウインド１３の窓面１４および金属枠体１２の板面１１の表面粗さを、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下、さらにウインド１３の窓面１４と金属枠体１２の板面１１とで構成した平面のうねりを、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下に表面研磨した後、窓面１４にＨｆＯ２とＳｉＯ２とを積層した多層ＡＲコーティングを施し、ＤＵＶ光透過率を９５％に向上させる。
【００２１】
本発明に係るＤＵＶ−ＬＥＤ装置２０は、図２に示すように、複数の配線電極を有するα＝４．５ｐｐｍ／Ｋの窒化アルミニウム製基板容器２００と、配線電極のうち基板容器内の配線電極に実装されたＤＵＶ−ＬＥＤ素子２１０と、基板容器２００に充填された窒素ガス２２０と、基板容器２００の開口部を覆って気密封止するＤＵＶ透過性の蓋体２３０から形成されたＤＵＶ−ＬＥＤ装置において、蓋体２３０は、板面２１を平坦に構成したα＝５．４ｐｐｍ／Ｋのコバール合金製枠体２２と、この枠体２２に設けた通孔に気密封着したＤＵＶ光透過率８８〜９２％、α＝４．１ｐｐｍ／Ｋのホウ珪酸ガラス（ＳＣＨＯＴＴ社製８３３７Ｂ）のウインド２３とを備え、ウインド２３は、窓面２４を平坦に構成し、かつ窓面２４と枠体２２の板面２１とが同一平面を構成し、さらに枠体２２は、片側の板面２１を基板容器２００にα＝１３ｐｐｍ／ＫのＡｕ−Ｓｎ合金ロウ材２４０を用いて気密封止する。蓋体２３０は、メタル−ガラスリッドから成り、ウインド２３の窓面２４と金属枠体２２の板面２１とが、極めて平坦に加工され同一の平面を構成するように配置され、ウインド２３の窓面２４および金属枠体２２の板面２１の表面粗さを、算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下とする。さらにウインド２３の窓面２４と金属枠体２２の板面２１とで構成した平面のうねりを、最大高さうねりＷｚが５μｍ以下とし、窓面２４は、ＺｒＯ２とＳｉＯ２とを積層した多層ＡＲコーティングを施し、ＤＵＶ光透過率を９５％に向上させる。
【００２２】
なお、各実施例の表面粗さおよび平面のうねりは、Ｚｙｇｏ社製三次元光学プロファイラーシステム、ＮｅｗＶｉｅｗ６３００により測定した。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、特に高エネルギーの深紫外光に対して長期の耐久性が要求される高出力の深紫外光ＬＥＤ装置、例えば、高密度光情報記録装置、高輝度・長寿命蛍光照明装置、公害物質やアレルゲンなどの高速分解処理装置、殺菌灯、皮膚治療装置、レーザメス、細胞選別装置等のＤＵＶ-ＬＥＤデバイス用のリッドおよびＤＵＶ-ＬＥＤデバイスのパッケージに利用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１０・・・メタル−ガラスリッド、
２０・・・ＤＵＶ−ＬＥＤ装置、
１１，２１・・・板面、
１２，２２・・・枠体、
１３，２３・・・ウインド、
１４，２４・・・窓面、
２００・・・基板容器、
２１０・・・ＤＵＶ−ＬＥＤ素子、
２２０・・・不活性ガス、
２３０・・・蓋体、
２４０・・・ロウ材。
【図１】
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【図２】
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