(57)【要約】【課題】耐久性に優れ、光取り出し効率の高い紫外線発光装置を提供する。【解決手段】基板３ａ及び窒化物半導体層３ｂを有する紫外線発光素子３と、上面が、基板３ａの窒化物半導体層３ｂを有する側の面と対向して配置され、紫外線発光素子３と電気的に接続される接合基板２と、接続配線４ａを有する筐体４と、接合基板２と接続配線４ａとを電気的に接続するワイヤー５と、少なくともワイヤー５の一部を封止する第１樹脂層６と、第１樹脂層６の上層に設けられ第１樹脂層６とは特性の異なる第２樹脂層７と、を備える紫外線発光装置を構成する。例えば紫外線透過率のより低い第１樹脂層６によって、紫外線により第１樹脂層６が変質しこれによりワイヤー５に断線等が生じることを回避し、紫外線透過率のより高い第２樹脂層７によって、窒化物半導体層３ｂの側面上部から放射される紫外線を取り出すことで光取り出し効率を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に窒化物半導体層を有する基板を備えた紫外線発光素子と、
上面が、前記基板の前記窒化物半導体層を有する側の面と対向して配置され、前記紫外線発光素子と電気的に接続される接合基板と、
外部接続用の接続配線を有する筐体と、
前記接合基板と前記接続配線とを電気的に接続するワイヤーと、
少なくとも前記ワイヤーの一部を封止する第１樹脂層と、
前記第１樹脂層の上層に設けられ前記第１樹脂層とは特性の異なる第２樹脂層と、を備える紫外線発光装置。
【請求項２】
前記第１樹脂層は前記第２樹脂層よりも紫外線透過率が低い請求項１に記載の紫外線発光装置。
【請求項３】
前記筐体は、前記紫外線発光素子及び前記接合基板を収容する凹部を有し、
前記紫外線発光素子及び前記接合基板は、前記接合基板が前記凹部の底面側となるように配置され、
前記第１樹脂層は、前記接合基板全体と、前記窒化物半導体層の側面の一部と、前記ワイヤーの少なくとも一部を覆うように形成され、
前記第２樹脂層は、前記窒化物半導体層の側面の少なくとも前記基板側の端部を覆うように形成される請求項１又は請求項２に記載の紫外線発光装置。
【請求項４】
前記ワイヤー全体が前記第１樹脂層により覆われている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の紫外線発光装置。
【請求項５】
前記紫外線発光素子の前記接合基板側の端部から前記基板に垂直な方向を前記紫外線発光素子の高さとしたとき、
前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との界面の位置は、前記紫外線発光素子の高さの１／２となる位置以下である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の紫外線発光装置。
【請求項６】
前記第２樹脂層の紫外線透過率は９０％以上である請求項１から請求項５の何れか一項に記載の紫外線発光装置。
【請求項７】
前記第１樹脂層の紫外線透過率は１０％以下である請求項１から請求項６の何れか一項に記載の紫外線発光装置。
【請求項８】
前記基板の前記窒化物半導体層とは逆側の面に、さらにレンズを備える請求項１から請求項７の何れか一項に記載の紫外線発光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の紫外線発光装置を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外線発光装置及びそれを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物基板をベースとする半導体装置は、その広いバンドギャップを有する特徴を活かし、光を発光する発光装置や光を受光する受光装置、パワーデバイスへの適用が期待されている。特に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板を有する半導体発光装置は、波長が２８０ｎｍ以下の深紫外線を発光することができ、殺菌用途に利用可能な高出力、且つ長寿命の深紫外ＬＥＤ（ＵＶＣ−ＬＥＤ：ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ  Ｃ−Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）につながるものとして、その開発が期待されている。
深紫外線を発光することのできる半導体発光装置である紫外線発光装置のパッケージ方法は種々知られており、従来の技術として例えば特許文献１に開示された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７７４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、半導体発光デバイスをフリップチップ実装したパッケージに関する技術が開示されている。特許文献１では、実装基板にフリップチップ実装したＬＥＤを基板上に設け、ワイヤーボンディングによって実装基板と基板との間の電気的接続を確保している。その後全体を樹脂で封止している。
このパッケージ技術を紫外線ＬＥＤに適用した場合、ＬＥＤが発する紫外線によって樹脂が硬化し、ワイヤーが断線するといった問題が生じる可能性がある。また樹脂封止を行わない場合には、光取り出しが低下するといった課題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、耐久性に優れ、且つ、光取り出し効率の高い紫外線発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る紫外線発光装置は、一方の面に窒化物半導体層を有する基板を備えた紫外線発光素子と、上面が、前記基板の前記窒化物半導体層を有する側の面と対向して配置され、前記紫外線発光素子と電気的に接続される接合基板と、外部接続用の接続配線を有する筐体と、前記接合基板と前記接続配線とを電気的に接続するワイヤーと、少なくとも前記ワイヤーの一部を封止する第１樹脂層と、前記第１樹脂層の上層に設けられ前記第１樹脂層とは特性の異なる第２樹脂層と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の一態様に係る装置は、上記態様の紫外線発光装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、耐久性に優れ、光取り出し効率の高い紫外線発光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る紫外線発光装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための一実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
＜紫外線発光装置＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置は、一方の面に窒化物半導体層を有する基板を備えた紫外線発光素子と、上面が、基板の窒化物半導体層を有する側の面と対向して配置され、紫外線発光素子と電気的に接続される接合基板と、外部接続用の接続配線を有する筐体と、接合基板と接続配線とを電気的に接続するワイヤーと、少なくともワイヤーの一部を封止する第１樹脂層と、第１樹脂層の上層に設けられ第１樹脂層とは特性の異なる第２樹脂層と、を備える。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置は、ワイヤーを封止する第１樹脂層と窒化物半導体層の側面の上部を封止する第２樹脂層とに別々の機能を有する樹脂を採用することができる。第１樹脂層として、紫外線に対する耐久性に優れた樹脂を採用することで、紫外線により樹脂が硬化することによって第１樹脂層内のワイヤーが応力等によって断線する事を防ぎ、耐久性を向上させることが可能となる。また第２樹脂層として、紫外線透過性に優れた樹脂を採用することで、窒化物半導体層の側面の上部から放射される紫外線を取り出すことが可能となり、その分、光取り出し効率を向上させることができる。
次に、本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置の各構成要件について説明する。以下に記載される紫外線発光装置の各構成要件の特徴は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲でそれぞれ単独または組み合わせて適用可能である。
【００１２】
＜接合基板＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置において、接合基板は、後述の紫外線発光素子と電気的に接続可能なものであれば特に限定されない。接合基板は、絶縁性基板を母材とし、主にセラミック材料からなる基板を用いることができる。接合基板として、例えばアルミナ基板や窒化アルミ基板等があげられ、熱伝導率の高い材料が好ましい。また接合基板は電気回路を形成するための電極を表面又は内部、或いは表面及び内部に有しており、電極材料としては導電性を持つものであれば何ら構わず、例えば、銀やタングステンを主成分とするペーストや、めっき、蒸着、スパッタリング法により形成された金や銅、ニッケル、チタン、コバルト等が一例として挙げられる。接合基板が有する電極と後述の紫外線発光素子との接合方法は特に限定されないが、半田材料や、金・金接合が好ましい。一例としては、接合基板の表面及び内部に形成された導電性の配線と、後述の紫外線発光素子のｎ型窒化物半導体層の一部、及び、ｐ型窒化物半導体層の一部とを電気的に接続する形態が挙げられる。両者の接続には、例えばＡｕボール等を用いたフリップチップ接続を行うことが可能であるが、特にこれには限定されない。
【００１３】
＜紫外線発光素子＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置において、紫外線発光素子は、第１主面及び第２主面を有する基板と、第１主面上に形成された窒化物半導体層と、を有し、接合基板上に、接合基板と第１主面とが対向して、接合基板と電気的に接続されるよう配置される。ここで、「接合基板と第１主面とが対向」するとは、接合基板の表面をなす面と、紫外線発光素子の基板の第１主面をなす面とが略平行となることを意味する。
紫外線発光素子に含まれる基板は第１主面と第２主面とを有し、第１主面上に窒化物半導体層を形成可能なものであれば特に制限されず、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の酸化物単結晶基板や、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ等の基板を使用することができる。紫外線発光素子に含まれる基板は、上記に列挙した基板材料に加えて、さらに同一組成または別組成のバッファ層を有していてもよい。例えばサファイア上に窒化アルミニウムのバッファ層を有するものも全体として基板となる。また、後の工程で元の基板を除去するような場合は、残ったバッファ層が基板となる。
【００１４】
基板の面方位は特に限定されず、ジャスト基板であっても、オフ角を付与した基板であっても良い。また、基板の厚みについても特に限定されることはなく、ハンドリングが可能な厚み以上で適正なものを用いることができる。
窒化物半導体層は、基板の第１主面上に形成される。窒化物半導体層は、ｎ型窒化物半導体層、発光層及びｐ型窒化物半導体層を含む層であってもよい。またこれらｎ型窒化物半導体層、発光層及びｐ型窒化物半導体層以外にも、電極との良好なオーミック接触を実現するためのコンタクト層や、発光効率を向上させるためのバリア層（ブロック層）等の他の層をさらに備えていてもよい。発光層は、発光効率を向上させるために、単一又は多重量子井戸構造であることが好ましい。窒化物半導体層に用いる材料としては、ＬＥＤの発光波長に応じて種々の材料を採用できる。一例としては、ＩｎＡｌＧａＮやＡｌＧａＩｎＰで表されるIII−Ｖ族化合物半導体材料を用いることができる。
【００１５】
窒化物半導体層は、予め設定した電圧が印加されると、中心発光波長が２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線を発光するものを適用することができる。波長が２３０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外線を発光する紫外線ＬＥＤは、殺菌やタンパク質成分の分離等、様々なアプリケーションに適用することができる。
ｎ型窒化物半導体層は、例えば、ＩｎＡｌＧａＮやＡｌＧａＩｎＰから構成される複数の層を有していてもよい。これら複数の層の少なくとも一部は発光層の格子パラメータに近づくように擬似格子整合的に歪まされていることが好ましい。または、ｎ型窒化物半導体層は、一層又は複数層のＩｎＡｌＧａＮやＡｌＧａＩｎＰを有していてもよい。これらのＩｎＡｌＧａＮやＡｌＧａＩｎＰの組成がｎ型窒化物半導体層の厚みと共に変化する組成、すなわち、厚み方向に沿って線形的又は段階的に変化する組成であってもよい。
【００１６】
ドーピングに用いられる不純物としては、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が例示され、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）が例示される。
ｎ型窒化物半導体層のうち、基板との界面を含む部位は、基板又は基板が有するバッファ層とほぼ同一の組成を有していることが好ましい。これにより、ｎ型窒化物半導体層の２次元の成長が促進され、不都合なアイランド形成が行われることを回避することができる。また、そのようなアイランド形成が行われることを回避することにより、ｎ型窒化物半導体層及び後続の成長層での不都合な弾性の歪み緩和が起こることを回避することができる。
【００１７】
発光層は、例えば多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層を含む。ＭＱＷ層は複数の量子井戸を含み、その量子井戸のそれぞれは、例えばＩｎＡｌＧａＮ、又は、ＡｌＧａＮから構成されている。一例を挙げると、ＭＱＷ層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ量子井戸及びＡｌｙＧａ１−ｙＮ量子井戸を含み、その一方が他方の上に積層された構造を有する。ここで、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ量子井戸の組成ｘと、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ量子井戸の組成ｙとは、互いに異なる値である。組成ｘと組成ｙとの差は、活性領域での電子及び正孔の良好な閉じ込めが得られるように十分に大きくなっていることが好ましい。これにより、放射性の再結合の、非放射性の再結合に対する比を高くすることができる。
ｐ型窒化物半導体層は発光層上に形成され、例えば、不純物でドープされたＩｎＡｌＧａＮ、又は、不純物でドープされたＡｌＧａＮから構成される。不純物としては、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が例示され、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）が例示される。
【００１８】
紫外線発光素子が有する窒化物半導体層の数は１つでもよいし、複数であってもよい。単位面積当たりの発光量を向上させる観点から、紫外線発光素子は並列接続された複数の窒化物半導体層を備えることが好ましい場合もある。また、窒化物半導体層の形状も特に制限されず、例えば平面視で矩形状、円形状又は楕円形状、多角形状、或いはそれらを組み合わせた形状等でもよい。
紫外線発光素子に電極を形成する場合には、電極は導電性の材料からなる。電極は、例えば金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）又はそれらの組み合わせ等で構成することができる。一例を挙げると、ｐ型窒化物半導体層に接続する電極はＮｉ／Ａｕ合金で構成することができる。またｎ型窒化物半導体層に接続する電極はＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕスタックで構成することができる。これらの電極は、例えばスパッタリング法又は蒸着によって形成することができる。
【００１９】
＜筐体＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置において、筐体は、その表面又は内部、或いは表面及び内部に接続配線を有する。この接続配線により外部に電気信号を出力することができる。接続配線は導電性の材料であれば特に限定されないが、銅やニッケル等に金やニッケル、パラジウムや銀等の表面処理を施したリード構造のものや、銀やタングステンを主成分とするペーストや、めっき、蒸着、スパッタリング法により形成された金や銅、ニッケル、チタン、コバルト膜等が一例として挙げられる。
【００２０】
筐体はその内部に接合基板及び紫外線発光素子を収納出来る断面が凹字形状の空間（キャビティ構造）を有していることが好ましい。接合基板は、筐体の凹部の底部に接着剤を用いて接合すればよい。接着剤は導電性でも絶縁性でも何ら構わないが、熱伝導性を向上させるため、銀等の導電性材料を高含有率で有する接着剤が特に好ましい。筐体の材料としては、樹脂パッケージやセラミックパッケージや金属材料が一例として挙げられるが、特にこれらには限定されない。その他、樹脂パッケージと金属部材の組み合わせや、セラミック材料と金属材料の組み合わせ等も適用可能である。
【００２１】
＜ワイヤー＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置において、ワイヤーは、接合基板と接続配線とを電気的に接続するものである。ワイヤーは金や銅等の半導体の組立工程で一般的に用いられるものが使用可能である。またワイヤーが後述の第１樹脂層と第２樹脂層とによってそれぞれ封止され、例えばワイヤーの下部が第１樹脂層、上部が第２樹脂層によって封止されている場合には、第１樹脂層及び第２樹脂層によってワイヤーの各部分にそれぞれ異なる応力が付加されるため、断線等が発生しやすくなる。よってワイヤーは第１樹脂層によって完全に覆われることがより好ましい。
第１樹脂層及び第２樹脂層は、機械的強度向上のためにパッケージとしての筐体の凹部に充填される。そのため、紫外線発光素子が収容される筐体の凹部の縁側の端部は、紫外線発光素子に含まれる基板の第２主面、すなわち、窒化物半導体層が形成された面とは逆側の面よりも上方にあることが望ましい。
【００２２】
＜第１樹脂層＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置において、第１樹脂層は、接合基板、紫外線発光素子の側面の少なくとも一部及び少なくともワイヤーの一部を封止するものである。第１樹脂層の上面は平坦であってもよく、また、平坦でない面形状を有してもよい。第１樹脂層の一例としては、エポキシ樹脂を用いることが可能であるが、特にこれには限定されない。第１樹脂層は、特に、紫外線を透過しないことが望ましく、好ましくは第１樹脂層の紫外線透過率は２０％以下である事が好ましい。ここで紫外線とは波長が２６０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の光を意味するものとする。また紫外線透過率が２０％以下とは、上述の波長域において、何れか一つの波長の透過率が２０％以下であることを意味する。
【００２３】
また第１樹脂層の紫外線透過率は１０％以下であることがより好ましい。紫外線が第１樹脂層を透過すると、第１樹脂層を形成する樹脂が変質或いは収縮し、ワイヤーに応力等の外力がかかり断線等が生じる可能性があるためである。
また、窒化物半導体層の基板とは逆側の端部を基準として、基板に垂直な方向を、紫外線発光素子の高さとしたとき、第１樹脂層と後述の第２樹脂層との界面は紫外線発光素子の高さの１／２となる位置以下となる位置にあることが好ましい。第１樹脂層が紫外線発光素子の高さの１／２となる位置より高いと第１樹脂層が紫外線発光素子に含まれる基板の第２主面に回り込みやすくなる。そのため、第１樹脂層と第２樹脂層との界面の位置は、紫外線発光素子の高さの１／２となる位置以下が好ましい。これにより、少なくとも窒化物半導体層の基板側の端部の側面は、第２樹脂層によって覆われることになり、紫外線発光素子の側面から放射される光の取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。
【００２４】
＜第２樹脂層＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置において、第２樹脂層は、筐体の凹部において、第１樹脂層の上部を封止するものである。ここで、「第１樹脂層の上部」とは、第１樹脂層側面の上部の少なくとも一部に第２樹脂層が形成されている事を意味する。紫外線発光素子の側面から放射された紫外線の取り出し効率をさらに向上させる観点から、第２樹脂層の紫外線透過率は８０％以上である事が好ましい。ここで紫外線とは波長が２６０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の光を意味するものとする。また紫外線透過率が８０％以上とは、上述の波長域において、何れか一つの波長の透過率が８０％以上であることを意味する。またより好ましくは、第２樹脂層の紫外線透過率は９０％以上である。第２樹脂層の厚みは特に限定されない。第２樹脂層は、キュア後にゲル状である場合には、最上層に用いることが好ましい。つまり、第２樹脂層の上に他の層が形成されないように用いることが好ましい
【００２５】
＜レンズ＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置は、紫外線発光素子の含まれる基板の第２主面上にレンズをさらに備えてもよい。レンズの形成材料は、一例としては石英やサファイア等が挙げられる。またゾル−ゲル法を用いてレンズを作製する場合には、レンズの形成材料は樹脂材料でも構わない。レンズの形状は特に限定されないが、半球型、砲弾型、平板型等何ら構わない。またレンズ上に光学的な屈折率制御や波長フィルター機能を有する部材をさらに形成してもよい。レンズと基板との間に接着層を設け、両者を結合させることも好ましい。この場合、接着層の紫外線透過率は２６０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の波長領域で８０％以上である事が好ましい。またより好ましくは紫外線透過率が９０％以上であることが好ましい。接着層に用いられる材料としては、紫外線に耐性があるものが好ましい。接着層は、例えばシリコーンを主成分とする樹脂で形成することができる。その中でも基板とレンズとの接着性の観点から、ジメチルシリコーンやシリコーンオイル等の熱硬化型の樹脂が望ましい。また接着層の厚みは、紫外線の吸収による劣化を抑制するという観点から、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。シリコーン樹脂は紫外線を吸収してしまうようなフェニル基などを有しないものが好ましく、ジメチルシリコーンやシリコーンオイルを用いることが特に望ましい。適用可能なシリコーン樹脂としてはダウコーニング社のＯＥ、ＪＣＲシリーズや、Ｓｃｈｏｔｔ社のＤｅｅｐ  ＵＶ２００等を用いることが出来る。またレンズとして、ガラスをベースにした材料も使用可能であり、旭硝子株式会社のサイトップ（登録商標）や、Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌ社のＮｏｖａｘｉｌ等も使用可能であるが、上記の材料に限定されるものではない。
【００２６】
＜装置＞
また、本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子を備えた装置を作製してもよい。本発明の一実施形態における紫外線発光装置は、紫外線発光装置から放射される紫外線を用いて、殺菌、計測、樹脂硬化、治療、半導体加工等、種々の装置に用いることが可能である。
装置の一例としては、殺菌装置、計測装置、樹脂硬化装置等が挙げられる。
殺菌装置の一例としては、冷蔵庫、空気洗浄器、加湿器、除湿器、便器等の各種の装置内に紫外線発光装置を組み込むことで、雑菌が繁殖しやすい場所の殺菌を行うことができる。
【００２７】
また殺菌装置の別の例としては、ウォーターサーバーや浄水器、給水器、排水処理装置、透析用水殺菌モジュール等の装置内に本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置を組み込むことで、水等の流体内に含まれる雑菌を殺菌することができる。
また殺菌装置の別の例としては、掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機等の装置内に本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置を組み込むことで、床や布等の表面及び内部に含まれる雑菌を殺菌することができる。
また殺菌装置の別の例としては、室内殺菌灯に本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置を組み込むことで、空気中の細菌の殺菌を行うことができる。
【００２８】
次に図面を用いて本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置を説明する。
＜第１実施形態＞
図１に本発明の第１実施形態に係る紫外線発光装置の断面図の一例を示す。
第１実施形態に係る紫外線発光装置１は、接合基板２と、基板３ａ及び窒化物半導体層３ｂを有する紫外線発光素子３と、接続配線４ａを有する筐体４と、接合基板２と筐体４とを電気的に接続するワイヤー５と、第１樹脂層６と、第２樹脂層７と、を備える。
接合基板２は、断面が凹字形状の筐体４の凹部４ｂの底部に設けられる。紫外線発光素子３は、基板３ａの第１主面３１に窒化物半導体層３ｂが配置されてなり、紫外線発光素子３の窒化物半導体層３ｂ側が接合基板２と向かい合うようにして、紫外線発光素子３が半田８を介して接合基板２と電気的に接続される。
【００２９】
なお、図１では、接合基板２と紫外線発光素子３とが半田８を介して電気的に接続されている例を示しているが、特に半田８に限定されない。
接続配線４ａは、筐体４の凹部４ｂの底部部分に設けられ、接合基板２と接続配線４ａとが、ワイヤー５を介して電気的に接続される。
筐体４は、断面視で、筐体４内に収容された紫外線発光素子３の基板３ａの、第１主面３１とは逆側の第２主面３２が、筐体４の開口側端部と略一致となるように形成される。そして、接合基板２、接続配線４ａ、ワイヤー５全体を覆うように、筐体４の凹部４ｂに第１樹脂層６が充填され、さらに、第１樹脂層６の上に、第２樹脂層７が充填されている。第１樹脂層６は、断面視で、上面が、筐体４内に配置された紫外線発光素子３の高さの１／２程度の位置に達するように形成され、第２樹脂層７は、上面が、筐体４の開口側端部と略一致するように形成される。このため、接合基板２、接続配線４ａ及びワイヤー５、また、窒化物半導体層３ｂの側面の一部が第１樹脂層６によって覆われ、窒化物半導体層３ｂの側面の他の部分及び基板３ａの側面が第２樹脂層７によって覆われる。
【００３０】
このように第１樹脂層６及び第２樹脂層７を筐体４の凹部４ｂに充填することによって、紫外線発光装置の機械的強度を向上させることができる。
また、第１樹脂層６のみによりワイヤー５全体を封止しているため、より一層ワイヤー５を保護することができる。つまり、ワイヤー５は、第１樹脂層６のみにより覆われているため、第１樹脂層６を紫外線に対して耐性の強い材料にすることで、ワイヤー５に付加される応力等の外力を低減し、耐久性を高めることができる。
また第２樹脂層７は、紫外線透過率が大きく、第１樹脂層６の上部を封止している。これにより、光を放射する窒化物半導体層３ｂと空気との屈折率差を第２樹脂層７で緩和することが可能となり、紫外線発光素子３の側面から放射された光の取り出し効率を高める事ができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図２に本発明の第２実施形態に係る紫外線発光装置の断面図の一例を示す。
第２実施形態に係る紫外線発光装置１１は、図１に示す第１実施形態における紫外線発光装置１において、さらに、レンズ１２を備えたものである。紫外線発光装置１と同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
図２に示すように、紫外線発光装置１１は、断面視で、紫外線発光素子３の基板３ａの第２主面３２が、筐体４の開口側端部よりも低い位置となるように配置される。
そして、断面視で、基板３ａの幅よりも直径が長い半球型のレンズ１２が、基板３ａの第２主面３２上に配置される。
基板３ａの第２主面３２上にレンズ１２をさらに備えることで、光取り出し効率をさらに高める事ができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の一実施形態における紫外線発光装置を、実施例及び比較例を挙げてより具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する各実施例に限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
２００μｍの厚みを有するアルミナイトライド単結晶基板（３ａ）の第１主面側に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＡｌＧａＮ層とＡｌＧａＮとＧａＮを交互に積層したＭＱＷ層ｐ−ＧａＮ層を有する窒化物半導体層３ｂを形成した。この窒化物半導体層３ｂをエッチング処理してメサ形状に成型し、ｎ−ＡｌＧａＮ層上にＮｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＡｕがこの順に積層されてなる電極を形成し、ｐ−ＧａＮ層上にＮｉ、Ｔｉ及びＡｕがこの順に積層されてなる電極を形成し、紫外線発光素子を得た。
得られた紫外線発光素子を、窒化アルミセラミックを母材とする接合基板２にフリップチップ実装した。
【００３４】
次に、筐体４の凹部４ｂの底面に銀ペーストを用いて接合基板２を固定した。さらに接合基板２と筐体４に設けられた接続配線４ａとを金ワイヤー（５）で電気的に接続した。
次にアルミナイトライド単結晶基板（３ａ）の第２主面上に、シリコーン樹脂を１ミクロンの厚みで塗布し、さらにその上に石英からなる半球型のレンズ１２を搭載した。次に、筐体４の凹部４ｂにエポキシ樹脂（第１樹脂層６に相当）を充填した。エポキシ樹脂（６）の高さは紫外線発光素子３の上面から１２０μｍの位置となるように制御した。また金ワイヤー（５）のループ頂点はエポキシ層で覆われていない状況であった。
最後に、レンズ１２用の接着層に用いたシリコーン樹脂（第２樹脂層７に相当）を追加充填した。シリコーン樹脂（７）は半球レンズの底面に到達するまで充填し、紫外線発光装置１１を得た。
【００３５】
（実施例２）
金ワイヤー５が完全に覆われるまで、エポキシ樹脂（第１樹脂層６に相当）を充填したこと以外は実施例１と同様の方法で紫外線発光装置を作製した。
【００３６】
（比較例１）
実施例１でエポキシ樹脂（第１樹脂層６に相当）によって封止していた領域についてもシリコーン樹脂（第２樹脂層７に相当）で封止したこと以外は実施例１と同様の方法で紫外線発光装置を作製した。つまり比較例１ではエポキシ樹脂では封止を行わず、筐体４の凹部４ｂは全てシリコーン樹脂で封止した。
【００３７】
（比較例２）
比較例１でシリコーン樹脂（第２樹脂層７に相当）によって封止していた領域をエポキシ樹脂（第１樹脂層６に相当）で封止したこと以外は比較例１と同様の方法で紫外線発光装置を作製した。つまり比較例２ではシリコーン樹脂では封止を行わず、筐体４の凹部４ｂは全てエポキシ樹脂で封止した。
【００３８】
＜実施した比較実験＞
実施例１、２及び比較例１、２に示す方法で、紫外線発光装置をそれぞれ１０個ずつ作製した。得られた紫外線発光装置に３００ｍＡ／１０００Ｈｒの条件で通電試験を実施した。通電試験の判定基準としては、通電中に電気的短絡やオープン（断線）が生じた紫外線発光装置を不良と見なし、さらに通電前の光出力を「１」と規格化した時の相対出力値を比較評価した。評価結果をまとめたものを表１に示す。なお、表１において、光出力は１０個の紫外線発光装置の相対出力値の平均値を表す。
【００３９】
【表１】
2017130587.tif 000003
【００４０】
表１に示すように、比較例１の構造では、電気的不良が５個発生した。電気的不良である不良モードと判断された紫外線発光装置について外観を確認したところ、接合基板２の上方に相当する位置において金ワイヤー（５）が破断されていた事によるものと確認した。同様に比較例１では試験前はゲル状であったシリコーン樹脂（第２樹脂層７に相当）が、試験後には硬化し、多数のクラックが入っている事が確認された。これは紫外線発光素子３から放射される紫外線によりシリコーン樹脂に変性又は硬化が生じ、クラック発生時の応力で金ワイヤー（５）が切断されたものと考える。
【００４１】
比較例２に関しては、電気的不良は発生しなかったが、試験後の平均出力は実施例１、２と比較して１０％程度低いものとなった。これはエポキシ樹脂によって紫外線発光素子の側面から放射された光の一部が外部に取り出されないためと考えられる。
実施例１及び実施例２の紫外線発光装置は、電気特性不良及び光出力低下もない事が確認された。
【符号の説明】
【００４２】
１、１１  紫外線発光装置
２  接合基板
３  紫外線発光素子
３ａ  基板
３ｂ  窒化物半導体層
４  筐体
４ａ  接続配線
４ｂ  凹部
５  ワイヤー
６  第１樹脂層
７  第２樹脂層
８  半田
１２  レンズ
【図１】
2017130587.tif 000004
【図２】
2017130587.tif 000005