ИЗЛУЧАЮЩИЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПРИБОР
ULTRAVIOLET RADIATION EMITTING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к излучающему ультрафиолетовое излучение прибору и, в частности, к излучающему ультрафиолетовое излучение прибору с применением аморфного фторкаучука в качестве герметизирующей смолы для герметизации излучающего ультрафиолетовое излучение элемента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1-x-y
x
y
[0002] До настоящего времени имелось множество нитридных полупроводниковых светоизлучающих элементов, таких как СИДы (светоизлучающие диоды) и полупроводниковые лазеры, в которых структура светоизлучающего элемента, включающая множество нитридных полупроводниковых слоев, сформирована на подложке из сапфира или т.п. посредством эпитаксиального выращивания. Нитридный полупроводниковый слой представлен следующей общей формулой: AlGaInN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+у≤1).
[0003] Светоизлучающая структура имеет двойную гетероструктуру, в которой активный слой, включающий нитридный полупроводниковый слой со структурой с одиночной квантовой ямой (SQW) или структурой с множественными квантовыми ямами (MQW), размещен между слоем нитридного полупроводника n-типа и слоем нитридного полупроводника p-типа. Когда активный слой является слоем полупроводника на основе AlGaN, посредством регулирования молярной доли AlN (также называемой составной долей Al) может быть отрегулирована ширина запрещенной зоны в пределах интервала, где энергии запрещенной зоны, которые могут быть получены с помощью GaN и AlN (примерно 3,4 эВ и примерно 6,2 эВ), являются нижним и верхним пределами, таким образом, что получается излучающий ультрафиолетовое излучение элемент, имеющий длину волны светового излучения от примерно 200 нм до примерно 365 нм. Более конкретно, когда вызывают прохождение прямого тока из слоя нитридного полупроводника p-типа к слою нитридного полупроводника n-типа, в активном слое происходит световое излучение, соответствующее ширине запрещенной зоны.
[0004] Нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовое излучение элемент применяют на практике после герметизации прозрачной для ультрафиолетовых лучей смолой, такой как фторсодержащая смола или кремнийорганическая смола, как раскрыто на Фиг. 4, 6 и 7 и т.д. в Патентном документе 1 или Фиг. 2, 4 и 6 и т.д. в Патентном документе 2. Герметизирующая смола защищает внутреннюю часть излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, от внешней атмосферы, чтобы предотвратить ухудшение характеристик светоизлучающего элемента вследствие проникновения влаги, окисления и т.п. Кроме того, может быть предусмотрена герметизирующая смола в качестве материала, уменьшающего разницу в показателях преломления, для улучшения эффективности вывода световой энергии посредством уменьшения потерь на отражение света, обусловленных разницей в показателях преломления между светоконденсирующей линзой и излучающим ультрафиолетовое излучение элементом или разницей в показателях преломления между пространством, подлежащим облучению ультрафиолетовым излучением, и излучающим ультрафиолетовое излучение элементом. Кроме того, эффективность облучения может быть улучшена посредством придания поверхности герметизирующей смолы формы светоконденсирующей искривленной поверхности, такой как сферическая поверхность.
ДОКУМЕНТЫ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К УРОВНЮ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0005] Патентный документ 1: Публикация заявки на патент Японии № 2007-311707
Патентный документ 2: Публикация заявки на патент США № 2006/0138443
Патентный документ 3: Публикация заявки на патент Японии № 2006-348088
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0006] Несмотря на то, что было предложено применение фторсодержащей смолы и кремнийорганической смолы и т.п. в качестве герметизирующей смолы для излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, как описано выше, кремнийорганическая смола известна как постепенно деградирующая при подвергании воздействию большого количества ультрафиолетового излучения. В частности, повышению мощности излучающего ультрафиолетовое излучение элемента способствуют так, чтобы плотность энергии испускаемого излучения имела тенденцию к увеличению, а связанное с этим увеличение в потребляемой мощности вызывает увеличение тепловыделения, поднимая тем самым проблему деградации герметизирующей смолы под влиянием такого тепловыделения и ультрафиолетового излучения, имеющего высокую плотность энергии.
[0007] Фторсодержащие смолы известны как обладающие превосходной термостойкостью и высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, однако обычные фторкаучуки, такие как политетрафторэтиленовые смолы, являются непрозрачными. Причина того, почему такие фторсодержащие смолы являются непрозрачными, заключается в том, что, поскольку полимерная цепь является линейной и жесткой и легко кристаллизуется, сосуществуют кристаллическая часть и аморфная часть, а свет рассеивается на границе раздела между ними.
[0008] Соответственно, например, Патентный документ 3 предполагает, что прозрачность по отношению к ультрафиолетовому излучению улучшается посредством применения аморфного фторкаучука в качестве герметизирующей смолы для излучающего ультрафиолетовое излучение элемента. Примеры аморфных фторкаучуков включают в себя один пример с фторкаучуком из кристаллического полимера, сополимеризованного и сделанного аморфным в качестве полимерного сплава, сополимер перфтордиоксола (торговое наименование: Teflon AF (зарегистрированная торговая марка) производства компании E. I. du Pont de Nemours and Company) и продукт циклополимеризации перфторбутенилвинилового эфира (торговое наименование: CYTOP (зарегистрированная торговая марка) производства компании ASAHI GLASS Co., Ltd.). Последний фторкаучук продукта циклополимеризации имеет циклическую структуру на основной цепи и поэтому легко делается аморфным и имеет высокую прозрачность.
[0009] Например, как показано в Патентном документе 3, аморфные фторкаучуки разделяют в широком смысле на связываемые фторкаучуки, имеющие функциональную группу, способную связываться с металлом и несвязываемые фторкаучуки, имеющие функциональную группу, которая трудно связывается с металлом. Соответственно, Патентный документ 3 предполагает, что способность к образованию химической связи между основанием и т.п. и фторкаучуком улучшается посредством применения связываемого фторкаучука для поверхности основания, на которой смонтирован кристалл СИД, и части, покрывающей кристалл СИД. Подобным образом, некоторые из производителей, которые предоставляют аморфные фторкаучуки, рекомендуют применение способного к связыванию фторкаучука.
[0010] Однако, в качестве результата интенсивных исследований, проведенных авторами настоящей заявки на патент, было подтверждено, что в случае, когда способный к связыванию аморфный фторкаучук применяют для части, покрывающей плоский электрод нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, электрические характеристики излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, ухудшаются, когда генерацию ультрафиолетового светового излучения осуществляют посредством приложения прямого напряжения между металлическими электродными проводками, соединенными с p-электродом и n-электродом, соответственно, излучающего ультрафиолетовое излучение элемента. Более конкретно, было подтверждено, что токовый путь резистивной утечки формируется между p-электродом и n-электродом излучающего ультрафиолетовое излучение элемента. При этом полагают, что, когда аморфный фторкаучук является способным к связыванию аморфным фторкаучуком, имеющим реакционноспособную концевую функциональную группу, способную связываться с металлом, реакционноспособная концевая функциональная группа в связываемом аморфном фторкаучуке, облученном ультрафиолетовым излучением с высокой энергией, отделяется и радикализуется посредством фотохимической реакции и координационно связывается с атомами металла, который образует плоский электрод, так что атомы металла отделяются от плоского электрода. Кроме того, полагают, что электрическое поле приложено между плоскими электродами во время генерации светового излучения, и в результате атомы металла мигрируют с образованием токового пути резистивной утечки, так что короткое замыкание происходит между p-электродом и n-электродом излучающего ультрафиолетовое излучение элемента.
[0011] Настоящее изобретение было разработано, принимая во внимание вышеупомянутые проблемы, и задачей настоящего изобретения является предоставление излучающего ультрафиолетовое излучение прибора, обладающего высоким качеством и высокой надежностью, посредством предотвращения ухудшения электрических характеристик, которое связано с генерацией ультрафиолетового светового излучения и вызвано герметизирующей смолой.
СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[0012] Авторы настоящей заявки на патент провели интенсивные исследования, и в результате нашли, что, когда применяют аморфный фторкаучук, образованный полимером или сополимером, имеющим нереакционноспособную концевую функциональную группу, ухудшение электрических характеристик, которое связано с генерацией ультрафиолетового излучения и вызвано герметизирующей смолой, может быть предотвращено, что привело к настоящему изобретению, представленному ниже.
[0013] Для достижения задачи, описанной выше, настоящее изобретение предоставляет излучающий ультрафиолетовое излучение прибор, содержащий: излучающий ультрафиолетовое излучение элемент, сформированный из нитридного полупроводника, и герметизирующую прозрачную для ультрафиолетового излучения смолу, покрывающую упомянутый излучающий ультрафиолетовое излучение элемент, причем в качестве первого признака по меньшей мере определенная часть герметизирующей смолы, которая находится в контакте с плоским электродом излучающего ультрафиолетовое излучение элемента является аморфным фторкаучуком первого вида, и концевая функциональная группа полимера или сополимера, который образует аморфный фторкаучук первого вида, является нереакционноспособной концевой функциональной группой, которая не способна к связыванию с металлом, который образует плоский электрод.
[0014] Кроме того, предпочтительно в излучающем ультрафиолетовое излучение приборе в соответствии с первым признаком, структурное звено, которое образует полимер или сополимер, имеет фторсодержащую алифатическую циклическую структуру.
[0015] Кроме того, в качестве второго отличительного признака излучающий ультрафиолетовое излучение прибор в соответствии с первым отличительным признаком содержит основание с металлической электродной проводкой, сформированной на части поверхности подложки, излучающий ультрафиолетовое излучение элемент, размещен на основании, и плоский электрод излучающего ультрафиолетовое излучение элемента электрически соединен с металлической электродной проводкой.
[0016] Кроме того, предпочтительно в излучающем ультрафиолетовое излучение приборе в соответствии со вторым признаком плоский электрод и металлическая электродная проводка обращены друг к другу и электрически и физически соединены друг с другом с помощью материала контактного столбика, расположенного между ними, и воздушный зазор между стороной излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, снабженной плоским электродом, и верхней поверхностью основания заполнен аморфным фторкаучуком первого вида.
[0017] Кроме того, предпочтительно в излучающем ультрафиолетовое излучение приборе в соответствии со вторым признаком часть герметизирующей смолы, которая находится в контакте с металлической электродной проводкой, является аморфным фторкаучуком первого вида.
[0018] Кроме того, предпочтительно в излучающих ультрафиолетовое излучение приборах в соответствии с первым и вторым признаками центральная длина волны излучения излучающего ультрафиолетовое излучение элемента короче, чем 290 нм.
3
[0019] Кроме того, в излучающих ультрафиолетовое излучение приборах в соответствии с первым и вторым признаками концевая функциональная группа является предпочтительно перфторалкильной группой, и, в частности, концевая функциональная группа является предпочтительно CF.
[0020] Кроме того, предпочтительно в излучающих ультрафиолетовое излучение приборах в соответствии с первым и вторым признаками часть герметизирующей смолы, другая, чем упомянутая определенная часть, является аморфным фторкаучуком первого вида или аморфным фторкаучуком второго вида, имеющим концевую функциональную группу, отличную от таковой аморфного фторкаучука первого вида.
ЭФФЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] В соответствии с нитридным полупроводниковым прибором в соответствии с вышеупомянутыми отличительными особенностями, концевая функциональная группа аморфного фторкаучука первого вида, используемого в качестве герметизирующей смолы, является нереакционноспособной, и поэтому даже когда смола облучается ультрафиолетовым излучением с высокой энергией, затруднено образование посредством фотохимической реакции координационной связи между концевой функциональной группы и атомами металла, который образует плоские электроды, так что короткое замыкание между плоскими электродами предотвращается. В результате, ухудшение электрических характеристик, которые связаны с генерацией ультрафиолетового светового излучения и вызваны герметизирующей смолой, предотвращается, так что может быть предоставлен излучающий ультрафиолетовое излучение прибор, который обладает высоким качеством и высокой надежностью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0022] Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе, схематически показывающий общий вид одного примера конструкции излучающего ультрафиолетовое излучение прибора в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 представляет собой вид сверху и вид в разрезе, показывающие форму сверху и поперечную форму, соответственно, нижней опоры, показанной на Фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку и вид сверху, схематически показывающие структуру в плоскости поперечного сечения основной части и форму сверху кристалла в целом, соответственно, излучающего ультрафиолетовое излучение элемента, показанного на Фиг. 1.
Фиг. 4 представляет собой группу видов в поперечном сечении в процессе изготовления, каждый из которых схематически показывает обозначенный процесс в способе изготовления излучающего ультрафиолетовое излучение прибора в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 5 представляет собой таблицу, представляющую в обобщенном виде подробные данные экспериментальных образцов, используемых в первом контрольном эксперименте для подтверждения эффекта подавления дефекта выхода светового излучения из излучающего ультрафиолетовое излучение прибора в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 6 представляет собой вид, показывающий изменение выхода светового излучения в зависимости от времени для образцов №1 по №6, используемых в первом контрольном эксперименте.
Фиг. 7 представляет собой характеристический график I-V для каждого времени работы для образца №2, используемого в первом контрольном эксперименте.
Фиг. 8 представляет собой группу характеристических графиков I-V для каждого времени работы для образца №3, используемого в первом контрольном эксперименте.
Фиг. 9 представляет собой группу характеристических графиков I-V для каждого времени работы для образца №4, используемого в первом контрольном эксперименте.
Фиг. 10 представляет собой группу характеристических графиков I-V для каждого времени работы для образца №5, используемого в первом контрольном эксперименте.
Фиг. 11 представляет собой характеристический график I-V для каждого времени работы для образца №6, используемого в первом контрольном эксперименте.
Фиг. 12 представляет собой фотографию, полученную с помощью оптического микроскопа и подвергнутую преобразованию в двоичную форму, которая показывает результаты обследования периферии p-электрода экспериментального образца №8, который использован во втором контрольном эксперименте для подтверждения эффекта подавления дефекта выхода светового излучения из излучающего ультрафиолетовое излучение прибора в соответствии с данным изобретением, и который испытывает дефект выхода светового излучения.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0023] Вариант осуществления излучающего ультрафиолетовое излучение прибора в соответствии с настоящим изобретением (далее называемого «прибором по настоящему изобретению») будет описан со ссылками на чертежи. На чертежах, которые использованы в представленных ниже описаниях, сущность изобретения показана схематически наряду с тем, что сделан акцент на основной части для простоты понимания описаний, и поэтому соотношение размеров каждой части не всегда идентично его величине для реального прибора. Далее настоящее изобретение будет описано на основании предположения, что излучающий ультрафиолетовое излучение элемент, применяемый для прибора по настоящему изобретению, является излучающим ультрафиолетовое излучение диодом, сформированным из нитридного полупроводника.
[0024] Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе, схематически показывающий общий вид одного из примеров конструкции прибора по настоящему изобретению, в котором излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 размещен на нижней опоре 1. Фиг. 2 представляет собой вид сверху (A), показывающий сверху форму нижней опоры 1 (соответствующей основанию), и вид в разрезе (B), показывающий поперечную форму нижней опоры 1. Нижняя опора 1 выполнена таким образом, что первая металлическая электродная проводка 11 на стороне анода и вторая металлическая электродная проводка 12 на стороне катода сформированы каждая на части поверхности подложки 10, сформированной из изолирующего материала, толщина D1 части 13 боковой стенки подложки 10 больше, чем толщина D2 центральной части с внутренней стороны от части 13 боковой стенки, и герметизирующая смола 3 для герметизации излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 может быть накоплена в пространстве, окруженном частью 13 боковой стенки. Кроме того, светоконденсирующая линза 4, сформированная из полусферического кварцевого стекла, прозрачного для ультрафиолетового излучения, испускаемого из излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2, закреплена на верхней поверхности части 13 боковой стенки. Герметизирующая смола 3 покрыта линзой 4 и посредством этого закреплена в пространстве, окруженном частью 13 боковой стенки. Первая и вторая металлические электродные проводки 11 и 12 соединены с выводами 14 и 15, предусмотренными на поверхности задней стороны подложки 10 посредством сквозного электрода (не проиллюстрировано), предусмотренного на подложке 10 в центральной части. Когда нижняя опора 1 размещена на другой печатной плате и т.п., электрическое соединение сформировано между металлической проводкой на печатной плате и выводами 14 и 15. Характеристика прозрачности линзы 4 для ультрафиолетового излучения должна соответствовать длине волны светового излучения излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2, который применяется. Линза 4 может быть не только изготовленной из кварцевого стекла, но также сформированной посредством, например, придания поверхности герметизирующей смолы 3 формы светоконденсирующей искривленной поверхности, такой как сферическая поверхность. Кроме того, линза 4 может быть не только светоконденсирующей линзой, но также светорассеивающей линзой, в зависимости от цели использования, или она не обязательно должна быть предусмотрена.
[0025] Как показано на Фиг. 2, первая и вторая металлические электродные проводки 11 и 12 сформированы таким образом, чтобы быть открытыми на поверхности центральной части подложки 10, окруженной частью 13 боковой стенки, расположены отдельно одна от другой и электрически изолированы одна от другой. Вторая металлическая электродная проводка 12 имеет выступающую часть 12a, которая выступает к первой металлической электродной проводке 11 вблизи центра ее центральной части, и расстояние между выступающей частью 12a и первой металлической электродной проводкой 11 сужено. Излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 размещен и закреплен на первой и второй металлических электродных проводках 11 и 12, охватывающих зазор с суженным расстоянием между проводками таким образом, что поверхность, на которой сформированы плоские электроды 16 и 17, обращена вниз, и плоские электроды 16 и 17 и первая и вторая металлические электродные проводки 11 и 12 обращены друг к другу и электрически и физически соединены друг с другом посредством материала 5 металлического контактного столбика. В этом варианте осуществления излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 смонтирован на нижней опоре 1 посредством так называемого монтажа перевернутого кристалла. Зазор 18, поддерживаемый между нижней опорой 1 и излучающим ультрафиолетовое излучение элементом 2 на периферии материала 5 контактного столбика также заполнен герметизирующей смолой 3.
2
3
[0026] В этом варианте осуществления подложка 10 нижней опоры 1 сформирована из керамики, такой как оксид алюминия (AlO), а металлом, который образует первую и вторую металлические электродные проводки 11 и 12, является золото (Au).
[0027] Как показано на Фиг. 3, излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 имеет слоистую структуру, в которой подложка со слоем 21 AlN и слоем 22 AlGaN, выращенными на сапфировой (0001) подложке 20, использована в качестве основы, и на данную основу последовательно наслоены плакирующий слой 23 n-типа, сформированный из AlGaN n-типа, активный слой 24 из однослойной или многослойной структуры с квантовыми ямами, блокирующий электроны слой 25 из AlGaN p-типа, имеющий молярную долю Al выше, чем таковая в активном слое 24, плакирующий слой 26 p-типа из AlGaN p-типа и контактный слой 27 p-типа из GaN p-типа. Часть слоистой структуры, включающая активный слой 24, блокирующий электроны слой 25, плакирующий слой 26 p-типа и контактный слой 27 p-типа, которые расположены выше плакирующего слоя 23 n-типа, удаляется посредством реактивного ионного травления и т.п. до тех пор, пока поверхность плакирующего слоя 23 n-типа не становится частично открытой, а слоистая структура, включающая слои от активного слоя 24 до контактного слоя 27 p-типа, сформирована на первой области (A1) на плакирующем слое 23 n-типа. Поверхность плакирующего слоя 23 n-типа открыта на участке второй области (A2), которая отличается от первой области (A1).
2
[0028] Например, p-электрод 28 из ITO/Ni/Au сформирован на поверхности контактного слоя 27 p-типа, и, например, n-электрод 29 из Ti/Al/Ti/Au сформирован на открытой поверхности плакирующего слоя 23 n-типа в пределах второй области (A2). В этом варианте осуществления Au в самом верхнем слое p-электрода 28 образует плоский электрод 16 на стороне анода, а Au в самом верхнем слое n-электрода 29 образует плоский электрод 17 на стороне катода. Открытая поверхность между электродом 28 p-типа и n-электродом 29 покрыта защитной изолирующей пленкой 30 из SiO и т.п.
[0029] В этом варианте осуществления материалом 5 контактного столбика, который соединяет плоские электроды 16 и 17 и первую и вторую металлические электродные проводки 11 и 12, является золото (Au), которое является таким же материалом, что и материал плоских электродов 16 и 17 и первой и второй металлических электродных проводок 11 и 12.
3
[0030] В этом варианте осуществления аморфный фторкаучук применяют в качестве герметизирующей смолы 3. В частности, в качестве части герметизирующей смолы 3 (соответствующей определенной области), которая покрывает участок (далее называемый «участком с открытым металлом»), на котором металлы первой и второй металлических электродных проводок 11 и 12, плоских электродов 16 и 17 и материала 5 контактного столбика и т.п. открыты, применяют аморфный фторкаучук первого вида, описанный ниже. Аморфный фторкаучук первого вида является аморфным фторкаучуком, образованным полимером или сополимером, имеющим нереакционноспособную концевую функциональную группу, которая не способна к связыванию с вышеупомянутыми металлами. Более конкретно, аморфный фторкаучук первого вида является аморфным фторкаучуком, в которой структурное звено, которое образует полимер или сополимер, имеет фторсодержащую алифатическую циклическую структуру, и концевая функциональная группа является перфторалкильной группой, такой как CF. А именно, аморфный фторкаучук первого вида не имеет реакционноспособной концевой функциональной группы, которая способна к связыванию с вышеупомянутыми металлами.
[0031] Предпочтительно, структурными звеньями, имеющими фторсодержащую алифатическую циклическую структуру, являются звенья, основанные на циклическом фторсодержащем мономере, (далее называемые как «звено A») или звенья, сформированные посредством циклополимеризации диеновых фторсодержащих мономеров (далее называемые как «звено B»).
[0031] Мономер звена A является мономером, имеющим полимеризуемую двойную связь между атомами углерода, составляющими фторсодержащее алифатическое кольцо, или мономером, имеющим полимеризуемую двойную связь между атомом углерода, составляющим фторсодержащее алифатическое кольцо, и атомом углерода, который не содержится во фторсодержащем алифатическом кольце. Предпочтительно мономером звена A является соединение (1) или соединение (2), представленные приведенными ниже формулами 1 и 2, соответственно.
[0033] [Формула 1]
[0034] [Формула 2]
11
12
13
14
11
12
11
12
13
14
11
12
[0035] X, X, X и X в формуле 1 и Y и Y в формуле 2 являются атомом фтора, перфторалкильной группой или перфторалкокси группой независимо одна от другой. В перфторалкильной группе в качестве X, X, X, X, Y и Y число атомов углерода предпочтительно находится в интервале от 1 до 7 и, более предпочтительно, от 1 до 4.
11
12
13
14
11
12
[0036] Перфторалкильная группа является предпочтительно линейной или разветвленной и, более предпочтительно, линейной. Более конкретно, ее примерами являются трифторметильная группа, пентафторэтильная группа и гептафторпропильная группа, и трифторметильная группа является особенно предпочтительной. Что касается перфторалкокси группы в качестве X, X, X, X, Y и Y, ее примеры являются такими, в которых атом кислорода (-O-) связан с перфторалкокси группой.
11
12
13
14
[0037] X является предпочтительно атомом фтора. X является предпочтительно атомом фтора, трифторметильной группой или перфторалкокси группой с числом атомов углерода в интервале 1 до 4 и, более предпочтительно, атомом фтора или трифторметокси группой. X и X являются предпочтительно атомом фтора или перфторалкильной группой с числом атомов углерода в интервале 1 до 4 и, более предпочтительно, атомом фтора или трифторметильной группой, независимо одна от другой.
11
12
[0038] Y и Y являются предпочтительно атомом фтора, перфторалкильной группой с числом атомов углерода в интервале 1 до 4, перфторалкокси группой с числом атомов углерода в интервале 1 до 4 и, более предпочтительно, атомом фтора или трифторметильной группой, независимо одна от другой.
13
14
13
14
[0039] В соединении (1) X и X могут быть взаимно связаны, чтобы сформировать фторсодержащее алифатическое кольцо вместе с атомами углерода связанных X и X. Фторсодержащее алифатическое кольцо является предпочтительно кольцом с числом членов от четырех до шести. Фторсодержащее алифатическое кольцо является предпочтительно насыщенным алифатическим кольцом. Фторсодержащее алифатическое кольцо может иметь эфирный атом кислорода (-O-) в кольце. В этом случае число эфирных атомов кислорода во фторсодержащем алифатическом кольце составляет предпочтительно 1 или 2. Предпочтительно, конкретные примеры соединения (1) включают в себя соединения с (1-1) по (1-5), представленные в приведенных ниже формулах 3-7, соответственно.
[0040] [Формула 3]
[0041] [Формула 4]
[0042] [Формула 5]
[0043] [Формула 6]
[0044] [Формула 7]
11
12
11
12
[0045] В соединении (2) Y и Y могут быть взаимно связаны, чтобы сформировать фторсодержащее алифатическое кольцо вместе с атомами углерода связанных Y и Y. Фторсодержащее алифатическое кольцо является предпочтительно кольцом с числом членов от четырех до шести. Фторсодержащее алифатическое кольцо является предпочтительно насыщенным алифатическим кольцом. Фторсодержащее алифатическое кольцо может иметь эфирный атом кислорода (-O-) в кольце. В этом случае, число эфирных атомов кислорода во фторсодержащем алифатическом кольце составляет предпочтительно 1 или 2. Предпочтительно, конкретные примеры соединения (2) включают в себя соединения с (2-1) по (2-2), представленные в приведенных ниже формулах 8-9, соответственно.
[0046] [Формула 8]
[0047] [Формула 9]
[0048] Аморфный фторкаучук первого вида может быть гомополимером вышеупомянутого мономера звена A или сополимером мономера звена A и другого мономера, помимо такого мономера. Кроме того, в сополимере доля мономера звена A по отношению ко всем повторяющимся звеньям, составляющих сополимер, составляет предпочтительно 20 мол.% или более, более предпочтительно, 40 мол.% или более, и может составлять 100 мол.%. Другой мономер не ограничивается особым образом, при условии, что мономер может быть сополимеризован с мономером звена A. Более конкретно, его примерами являются диеновый фторсодержащий мономер, описанный ниже, тетрафторэтилен, хлортрифторэтилен, перфторметилвиниловый эфир, перфторэтилвиниловый эфир, и перфторпропилвиниловый эфир.
[0049] Диеновый фторсодержащий мономер, образующий вышеупомянутое звено B посредством циклополимеризации, является мономером, имеющим две полимеризуемые двойные связи и атомы фтора. Полимеризуемая двойная связь не ограничивается особым образом и является предпочтительно винильной группой, аллильной группой, акрилоильной группой и метакрилоильной группой. В качестве диенового фторсодержащего мономера, приведенное ниже соединение (3) является предпочтительным.
2
2
[0050] CF=CF-Q-CF=CF (3)
[0051] В этой формуле Q может иметь эфирный атом кислорода и является перфторалкиленовой группой с числом атомов углерода в интервале от 1 до 3, так что часть атомов фтора может быть замещена атомами галогена, помимо атома фтора. Примерами атома галогена, помимо атома фтора, являются атом хлора и атом брома. Когда Q является перфторалкиленовой группой, имеющей эфирные атомы кислорода, эфирные атомы кислорода в перфторалкиленовой группе могут находиться на одном конце группы, на обоих концах группы или между атомами углерода данной группы. С точки зрения циклополимеризации, атомы кислорода предпочтительно находятся на одном конце. В качестве звена B, сформированного циклополимеризацией соединения (3), его примерами являются повторяющиеся звенья с (3-1) по (3-4), представленные приведенными ниже формулами 10-13.
[0052] [Формула 10]
[0053] [Формула 11]
[0054] [Формула 12]
[0055] [Формула 13]
[0056] Конкретные примеры соединения (3) включают следующие соединения:
2
2
2
[0057] CF=CFOCFCF=CF
2
3
2
CF=CFOCF(CF)CF=CF
2
2
2
2
CF=CFOCFCFCF=CF
2
2
3
2
CF=CFOCFCF(CF)CF=CF
2
3
2
2
CF=CFOCF(CF)CFCF=CF
2
2
2
CF=CFOCFClCFCF=CF
2
2
2
2
CF=CFOCC1CFCF=CF
2
2
2
CF=CFOCFOCF=CF
2
3
2
2
CF=CFOC(CF)OCF=CF
2
2
3
2
CF=CFOCFCF(OCF)CF=CF
2
2
2
CF=CFCFCF=CF
2
2
2
2
CF=CFCFCFCF=CF
2
2
2
2
CF=CFCFOCFCF=CF
[0058] Аморфный фторкаучук первого вида может состоять из полимера, образованного лишь вышеупомянутым звеном B, или может быть сополимером, имеющим звено B и другие мономеры, помимо звена B. Кроме того, в сополимере доля звена B по отношению ко всем повторяющимся звеньям, составляющих сополимер, составляет предпочтительно 50 мол.% или более, более предпочтительно, 80 мол.% или более и, наиболее предпочтительно, 100 мол.%. Другой мономер не ограничивается особым образом при условии, что мономер может быть сополимеризован с диеновым фторсодержащим мономером. Более конкретно, его примерами являются циклические фторсодержащие мономеры, такие как соединение (l) и соединение (2), как описано ранее, тетрафторэтилен, хлортрифторэтилен, перфторметилвиниловый эфир, перфторэтилвиниловый эфир и перфторпропилвиниловый эфир.
[0059] Средняя молекулярная масса аморфного фторкаучука первого вида находится предпочтительно в интервале от 3000 до 1000000, более предпочтительно, от 10000 до 300000 и, еще более предпочтительно, от 100000 до 250000. Кроме того, в качестве способа циклополимеризации, способа гомополимеризации и способа сополимеризации вышеупомянутых мономеров возможно, например, применение обычных общеизвестных способов, описанных в публикации заявки на патент Японии № H04-189880, и т.п.
3
[0060] В качестве концевых функциональных групп аморфного фторкаучука после обработки с полимеризацией описанные далее концевые реакционноспособные функциональные группы и другие нестабильные функциональные группы могут быть сформированы, и поэтому посредством приведения газообразного фтора в контакт с аморфным фторкаучуком после обработки с полимеризацией при применении известного способа, описанного, например, в публикации заявки на патент Японии № H11-152310 и т.п., эти реакционноспособные концевые функциональные группы и нестабильные концевые функциональные группы замещаются CF, которая является нереакционноспособной функциональной группой, так что получают аморфный фторкаучук первого вида, применяемый в приборе по настоящему изобретению.
3
[0061] Одним из примеров коммерческого продукта аморфного фторкаучука первого вида является CYTOP (производства компании ASAHI GLASS Co., Ltd.). CYTOP, концевой функциональной группой которого является CF, представляет собой полимер звена B, который представлен приведенной ниже химической формулой 14.
[0062] [Формула 14]
[0063] Далее, будет кратко описана схема способа изготовления прибора по настоящему изобретению со ссылками на Фиг. 4. Первоначально, как показано на Фиг. 4 (A), бескорпусный кристалл вырезанного излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 закрепляют на первой и второй металлических электродных проводках 11 и 12 нижней опоры 1 посредством хорошо известного монтажа методом перевернутого кристалла при применении материала 5 контактного столбика (этап 1). Более конкретно, плоский электрод 16 и первую металлическую электродную проводку 11 физически и электрически соединяют друг с другом с помощью материала 5 контактного столбика, расположенного между ними, и плоский электрод 17 и вторую металлическую электродную проводку 12 физически и электрически соединяют друг с другом с помощью материала 5 контактного столбика, расположенного между ними. В результате, p-электрод 28 излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 и первую металлическую электродную проводку 11 электрически соединяют друг с другом, и n-электрод 29 излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 и вторую металлическую электродную проводку 12 электрически соединяют друг с другом.
[0064] После этого, как показано на Фиг. 4 (B), раствор покровного материала 6, полученный растворением аморфного фторкаучука первого вида во фторсодержащем растворителе, предпочтительно апротонном фторсодержащем растворителе, инжектируют в пространство, окруженное частью 13 боковой стенки нижней опоры 1 при применении тефлоновой иглы и т.п., имеющей хорошую возможность передачи. После этого, как показано на Фиг. 4 (C), раствор покровного материала 6 постепенно нагревают, чтобы испарить растворитель, таким образом, что пленку 3a аморфного фторкаучука первого вида формируют на внутренней поверхности части 13 боковой стенки нижней опоры 1, верхних поверхностях первой и второй металлических электродных проводок 11 и 12, открытой поверхности подложки 10 между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, и на верхней поверхности и боковой поверхности излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 и в зазоре 18 между нижней поверхностью излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 и верхней поверхностью нижней опоры 1 (этап 2). При испарении растворителя на этапе 2 важно постепенно нагревать раствор покровного материала от низкотемпературного интервала, включающего температуру кипения растворителя и ниже (например, вблизи комнатной температуры), до высокотемпературного интервала, включающего температуру кипения растворителя и выше (например, примерно 200°C), чтобы испарить растворитель таким образом, что пузырьки не остаются в пленке 3a смолы.
[0065] После этого, как показано на Фиг. 4 (D), твердый аморфный фторкаучук первого вида помещают в пространство внутри и выше пленки 3a смолы, которая сформирована на этапе 2, в пространство, окруженное частью 13 боковой стенки нижней опоры 1, и аморфный фторкаучук первого вида плавят при высокой температуре, например, от 250°C до 300°C, и затем постепенно охлаждают, чтобы сформировать пленку 3b смолы из расплава (этап 3).
[0066] В заключение, линзу 4 закрепляют на верхней поверхности части 13 боковой стенки (этап 4), и таким образом изготавливают прибор по настоящему изобретению, показанный на Фиг. 1. В способе изготовления, проиллюстрированном на Фиг. 4, герметизирующая смола 3 включает в себя пленку 3a смолы и пленку 3b смолы. Линзу 4 закрепляют на верхней поверхности части 13 боковой стенки посредством адгезива, как описано, например, в Патентном документе 1, или закрепляют на верхней поверхности части 13 боковой стенки посредством закрепляющей структуры, предоставленной на линзе 4 и части 13 боковой стенки. Способ закрепления линзы 4 не ограничивается проиллюстрированным способом.
[0067] Молекулярная масса фторсодержащего растворителя, используемого на этапе 2, является чрезмерно высокой, что вызывает не только увеличение вязкости раствора покровного материала 6, но также снижает растворимость аморфного фторкаучука первого вида, и поэтому молекулярная масса фторсодержащего растворителя составляет предпочтительно 1000 или менее. Кроме того, чтобы увеличить растворимость аморфного фторкаучука первого вида, содержание фтора в растворителе находится предпочтительно в интервале от 60 процентов до 80 процентов по массе.
[0068] Примерами апротонного фторсодержащего растворителя являются полифторароматическое соединение, полифтортриалкиламин, полифторалкан, полифторциклический эфир и гидрофторэфир (HFE). Эти апротонные фторсодержащие растворители могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более их видов.
[0069] Примеры полифторароматического соединения включают в себя перфторбензол, пентафторбензол, 1,3-бис(трифторметил)бензол и 1,4-бис(трифторметил)бензол. Примерами полифтортриалкиламина являются перфтортрибутиламин и перфтортрипропиламин. Примеры полифторциклического эфира включают в себя перфтор(2-бутилтетрагидрофуран).
[0070] Примерами полифторалкана являются перфторгексан, перфтороктан, перфтордекан, перфтордодекан, перфтор(2,7-диметилоктан), 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтан, 1,1,1-трихлор-2,2,2-трифторэтан, 1,3-дихлор-1,1,2,2,3-пентафторпропан, 1,1,1,3-тетрахлор-2,2,3,3-тетрафторпропан, 1,1,3,4-тетрахлор-1,2,2,3,4,4-гексафторбутан, перфтор(1,2-диметилгексан), перфтор(1,3-диметилгексан), перфторциклогексан, перфтор(1,3,5-триметилциклогексан), 2H,3H-перфторпентан, 1H-перфторгексан, 1H-перфтороктан, 1H-перфтордекан, 1H,1H,1H,2H,2H-перфторгексан, 1H,1H,1H,2H,2H-перфтороктан, 1H,1H,1H,2H,2H-перфтордекан, 3H,4H-перфтор-2-метилпентан, 2H,3H-перфтор-2-метилпентан, 1H-1,1-дихлорперфторпропан и 1H-1,3-дихлорперфторпропан.
1
2
1
2
1
1
1
1
[0071] Гидрофторэфир (HFE) является предпочтительно гидрофторэфиром (HFE), представленным общей формулой R-O-R (R представляет собой линейную или разветвленную полифторалкильную группу с числом атомов углерода в интервале от 5 до 12, которая может иметь эфирную связь, а R представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода в интервале от 1 до 5). Когда число атомов углерода R составляет 4 или менее, затруднено растворение фторсодержащего полимера, и поскольку затруднено коммерческое получение R с числом атомов углерода, составляющим 13 или более, число атомов углерода R выбирают из интервала от 5 до 12. Число атомов углерода R предпочтительно находится в интервале от 6 до 10 и, более предпочтительно, от 6 до 7 и от 9 до 10. Полифторалкильная группа является группой, в которой два или более атомов водорода алкильной группы замещены атомами фтора, и включает в себя перфторалкильные группы, в которых все атомы водорода алкильной группы замещены атомами фтора, и группы, в которых два или более атомов водорода алкильной группы замещены атомами фтора, в то время как один или более атомов водорода алкильной группы замещены атомами галогена, помимо атома фтора. Атом галогена, помимо атома фтора, является предпочтительно атомом хлора.
1
1
2
2
[0072] Полифторалкильная группа является предпочтительно группой, в которой 60% или более атомов водорода соответствующей алкильной группы замещены атомами фтора, и, более предпочтительно, группой, в которой 80% или более таких атомов водорода замещены атомами фтора. Полифторалкильная группа является, кроме того, предпочтительно перфторалкильной группой. В случае R, имеющей эфирную связь, поскольку растворимость ингибируется, когда число эфирных связей слишком велико, то число эфирных связей в R предпочтительно находится в интервале от 1 до 3 и, более предпочтительно, составляет 1 или 2. Когда число атомов углерода R составляет 6 или более, растворимость полимера, содержащего фторсодержащую циклическую структуру, ингибируется чрезвычайным образом. Предпочтительно примерами R являются метильная группа или этильная группа.
2
5
3
2
6
3
2
7
3
2
8
3
2
9
3
2
10
3
2
6
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
3
2
3
3
2
3
2
3
2
8
2
2
3
3
2
2
2
3
2
2
2
4
2
3
3
2
3
2
3
[0073] Примерами гидрофторэфира (HFE) являются F(CF)OCH, F(CF)OCH, F(CF)OCH, F(CF)OCH, F(CF)OCH, F(CF)OCH, H(CF)OCH, (CF)CF(OCH)CFCFCF, F(CF)OCF(CF)CFOCH, F(CF)OCF(CF)CFOCF(CF)CFOCH, F(CF)OCHCHCH, (CF)CFCFCFOCH и F(CF)O(CF)OCHCH. В качестве гидрофторэфира (HFE), особенно подходящим является (CF)CF(OCH)CFCFCF. Кроме того, примерами фторсодержащих растворителей, помимо вышеупомянутых растворителей, являются фторсодержащие полиэфиры с низкой молекулярной массой, и т.п.
[0074] В представленных выше описаниях как инжекцию раствора покровного материала 6, так и испарение растворителя на этапе 2 выполняют однократно, однако пленка 3a смолы может быть сформирована посредством неоднократной инжекции раствора покровного материала 6 и выполнения испарения растворителя несколько раз.
[0075] В способе изготовления, проиллюстрированном на Фиг. 4, пленку 3b смолы формируют из расплава на этапе 3, однако пленка 3b смолы может быть сформирована повторением выполнения способа, в котором используют раствор покровного материала 6, аналогичный таковому, применяемому на этапе 2, и растворитель испаряют.
2
n
3
2
2
[0076] Аморфный фторкаучук, используемый для пленки 3b смолы, может быть аморфным фторкаучуком первого вида, используемым для пленки 3a смолы, или может быть аморфным фторкаучуком второго вида, образованным полимером или сополимером, имеющим реакционноспособную концевую функциональную группу, способную к связыванию с металлами, которые образуют первую и вторую металлические электродные проводки 11 и 12, плоские электроды 16 и 17 и материал 5 контактного столбика. В качестве структурного звена, которое образует полимер или сополимер в аморфном фторкаучуке второго вида, может быть использовано звено, идентичное структурному звену аморфного фторкаучука первого вида. Примеры концевой функциональной группы аморфного фторкаучука второго вида включают группу COOH, группу NH, группу COOR, группу Si(OR), группу COF, группу SiCl, группу N=C=O, группу OH, группу CF=CF, группу OR и группу CFH. R представляет собой алкильную группу.
[0077] Прибор по настоящему изобретению отличается тем, что в качестве части герметизирующей смолы 3, покрывающей участок с открытым металлом (пленка 3a смолы в примере, показанном на Фиг. 4), используют аморфный фторкаучук первого вида, образованный полимером или сополимером, имеющим нереакционноспособную концевую функциональную группу, которая не способна к связыванию с металлами.
[0078] Далее будут описаны экспериментальные результаты проверки эффекта применения аморфного фторкаучука первого вида в качестве пленки 3a смолы, покрывающей участок с открытым металлом.
[0079] Представленные ниже восемь образцов с №1 по №8 предоставляли в качестве экспериментальных образцов. Нижняя опора 1, использованная в каждом из примеров с №1 по №8, являлась опорой, в которой наружный размер L части 13 боковой стенки, показанный на Фиг. 2 (включая участки выемок на четырех углах), составлял 5 мм для стороны квадрата, диаметр φ кругового пространства внутри части 13 боковой стенки составлял 4 мм, толщина D1 части 13 боковой стенки составляла 1 мм, и толщина D2 подложки в центральной части составляла 0,2 мм. Размер кристалла излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 составляет 0,8 мм для стороны квадрата. Каждый из образцов с №1 по №8 припаивали на печатную плату со стороной квадрата 15 мм, и от электродного вывода на печатной плате прикладывали прямое напряжение, необходимое для генерации светового излучения, между p-электродом и n-электродом излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2, размещенного на нижней опоре 1. Девять контактных столбиков формировали для плоского электрода 16 на стороне p-электрода 28, и четыре контактных столбика формировали для плоского электрода 17 на стороне n-электрода 29.
[0080] Образец №1 является образцом, который еще не герметизирован смолой и имеет центральную длину волны излучения 260 нм, образец №2 является образцом, герметизированным аморфным фторкаучуком первого вида и имеющим центральную длину волны излучения 260 нм, образцы №3 и №4 являются образцами, герметизированными аморфными фторкаучуками второго вида и имеющими центральную длину волны излучения 260 нм, образец №5 является образцом, герметизированным аморфными фторкаучуками второго вида и имеющим центральную длину волны излучения 270 нм, образец №6 является образцом, герметизированным аморфным фторкаучуком второго вида и имеющим центральную длину волны излучения 290 нм, образец №7 является образцом, герметизированным аморфным фторкаучуком первого вида и имеющим центральную длину волны излучения 269 нм, и образец №8 является образцом, герметизированным аморфным фторкаучуком второго вида и имеющим центральную длину волны излучения 268 нм. Ширина на половине высоты пика распределения длин волн светового излучения для каждого образца составляет примерно 12 нм. В образцах с №2 по №8 формируют лишь пленку 3a смолы, а пленку 3b смолы не формируют. Линза 4 не присоединена к образцам с №1 по №8.
3
[0081] Аморфные фторкаучуки первого и второго вида, используемые в экспериментальных образцах, являются каждый CYTOP производства компании ASAHI GLASS Co., Ltd., нереакционноспособной концевой функциональной группой аморфного фторкаучука первого вида является CF, и реакционноспособной концевой функциональной группой аморфного фторкаучука второго вида является COOH. Образец №3 и образец №4 отличаются в температуре кипения растворителя, применяемого на этапе 2 способа приготовления на Фиг. 4, с температурой кипения растворителя, применяемого для образца №3, составляющей примерно 100°C, и температурой кипения растворителя, применяемого для образца №4, составляющей примерно 180°C, так что имеет место разница между образцами №3 и №4 в температуре нагревания и времени нагревания для испарения растворителя на этапе 2. Температура кипения растворителя, применяемого для приготовления образцов №2 и №7, составляет примерно 180°C, и температура кипения растворителя, применяемого для приготовления образцов №5, №6 и №8, составляет примерно 100°C. Фиг. 5 показывает таблицу, представляющую в общем виде подробные данные в отношении экспериментальных образцов. Образцы №2 и №7 являются образцами прибора по настоящему изобретению, а другие образцы, т.е. образцы №1, и с №3 по №6, и №8 являются образцами для сравнения. Толщина пленки 3a смолы, покрывающей участок с открытым металлом в образцах с №2 по №8, составляет примерно 30 мкм на тонком участке. Высота зазора 18, поддерживаемого между нижней опорой 1 и излучающим ультрафиолетовое излучение элементом 2 меньше, чем эта толщина, и зазор 18 заполнен аморфным фторкаучуком первого или второго вида в соответствии с каждым из образцов с №2 по №8.
[0082] В качестве первого контрольного эксперимента экспериментальные образцы с №1 по №6 подвергали измерению выхода светового излучения, в котором зависящее от времени изменение выхода светового излучения определяли посредством непрерывного измерения выхода светового излучения фотодиодом, расположенным таким образом, что он обращен к излучающему ультрафиолетовое излучение элементу 2 при поддержании состояния с генерацией светового излучения, и выполняли измерение I-V характеристики, в котором I-V характеристику измеряли в каждый из трех моментов времени: перед герметизацией смолой; после герметизации смолой и перед началом светового излучения; и после истечения времени, соответствующего образцу, после начала светового излучения.
[0083] Фиг. 6 показывает изменение выхода светового излучения в зависимости от времени для образцов №1 по №6. На Фиг. 6 ордината представляет измеренное напряжение фотодиода, а абсцисса представляет время работы. Прямой ток, приложенный к каждому образцу, составлял 20 мА. Из результатов измерений, представленных на Фиг. 6, видно, что в образцах с №3 по №5, герметизированных аморфным фторкаучуком второго вида, возникает дефект, при котором выход светового излучения быстро уменьшается в пределах 10 часов после начала светового излучения. С другой стороны, в образце №1, который не герметизирован смолой, образце №2, герметизированным аморфным фторкаучуком первого вида, и образце №6, герметизированным аморфным фторкаучуком второго вида, но имеющем центральную длину волны излучения больше, чем центральные длины волны излучения других образцов, быстрое уменьшение выхода светового излучения не наблюдается даже после истечения 300 часов после начала светового излучения.
[0084] Из результатов измерений, представленных на Фиг. 6, видно, что в образцах, герметизированных аморфным фторкаучуком второго вида, дефект выхода светового излучения возникает в некоторых случаях, независимо от температуры кипения растворителя, когда центральная длина волны излучения составляет 270 нм или менее.
[0085] Затем I-V характеристики при вышеупомянутых трех моментах времени для образцов с №2 по №6 представлены на Фигурах с 7 по 11. Напряжение в I-V характеристике показывает прямое смещение в положительной полярности и обратное смещение в отрицательной полярности, а ток показывает абсолютную величину тока для любого смещения.
[0086] Фиг. 7 показывает I-V характеристики перед герметизацией смолой, после герметизации смолой и перед началом светового излучения и в момент времени по истечению 660 часов после начала светового излучения для образца №2. Фиг. 8(A) показывает I-V характеристики перед герметизацией смолой, после герметизации смолой и перед началом светового излучения и в момент времени по истечению 105 часов после начала светового излучения для образца №3, и Фиг. 8(B) показывает I-V характеристику в момент времени по истечению 105 часов после начала светового излучения для образца №3 с помощью увеличенного графика при приложенном напряжении 0 В и вблизи него. Фиг. 9(A) показывает I-V характеристики перед герметизацией смолой, после герметизации смолой и перед началом светового излучения и в момент времени при истечении 32 часов после начала светового излучения для образца №4, и Фиг. 9(B) показывает I-V характеристику в момент времени при истечении 32 часов после начала светового излучения для образца №4 с помощью увеличенного графика при приложенном напряжении 0 В и вблизи него. Фиг. 10(A) показывает I-V характеристики перед герметизацией смолой, после герметизации смолой и перед началом светового излучения и в момент времени при истечении 306 часов после начала светового излучения для образца №5, и Фиг. 10(B) показывает I-V характеристику в момент времени при истечении 306 часов после начала светового излучения для образца №5 с помощью увеличенного графика при приложенном напряжении 0 В и вблизи него. Фиг. 11 показывает I-V характеристики перед герметизацией смолой, после герметизации смолой и перед началом светового излучения и в момент времени при истечении 306 часов после начала светового излучения для образца №6. На Фигурах с 7 по 11 каждая I-V кривая I-V перед герметизацией смолой представлена как «0 ч перед формованием», каждая I-V кривая после герметизации смолой и началом светового излучения представлена как «0 ч после формования», и каждая I-V кривая после герметизации смолой и началом светового излучения и в момент времени при истечении времени подачи питания для каждого образца представлена как «MM ч после формования» (MM является временем подачи питания для каждого образца).
[0087] Видно, что в образцах с №3 по №5, в которых возникает дефект выхода светового излучения, как показано на Фиг. 6, I-V характеристика существенным образом изменяется после того, как подача питания продолжена для генерации светового излучения, как показано на Фиг. 8 по 10, так что короткое замыкание происходит между анодом и катодом (между p-электродом и n-электродом). При всестороннем рассмотрении того факта, что I-V характеристика после короткого замыкания имеет чрезвычайно высокую линейность, как показано на Фиг. 8(B) по 10(B) в совокупности, и того факта, что в случае дефекта выхода светового излучения короткое замыкание происходит лишь в образцах с применением аморфного фторкаучука второго вида, имеющего реакционноспособную концевую функциональную группу, обладающую высокой способностью к связыванию с металлом, и не происходит в образцах с применением аморфного фторкаучука первого вида, имеющего нереакционноспособную концевую функциональную группу, которая не способна к связыванию с металлом, и т.п., очевидно, что дефект выхода светового излучения возникает вследствие короткого замыкания между анодом и катодом (между p-электродом и n-электродом), и короткое замыкание вызвано реакционноспособной концевой функциональной группой аморфного фторкаучука второго вида.
[0088] Принимая во внимание тот факт, что в образце №6 с применением аморфного фторкаучука второго вида, имеющем центральную длину волны излучения 290 нм, дефект выхода светового излучения, подобный тому, что имеет место в образцах с №3 по №5, не возникает при времени работы примерно 300 часов, полагают, что при испускании ультрафиолетового излучения, имеющего увеличенную длину волны по сравнению с образцами с №3 по №5, степень фотохимической реакции низкая, так что затруднено образование координационной связи между реакционноспособной концевой функциональной группой и атомами металла.
[0089] После этого в качестве второго контрольного эксперимента образцы №7 и №8 подвергали генерации светового излучения аналогично образцам с №1 по №6 и подвергали такому же измерению выхода светового излучения и измерению I-V характеристики, как и в первом контрольном эксперименте, и наличие/отсутствие аномалий между p-электродом 28 и n-электродом 29 каждого из образцов №7 и №8 обследовали визуальным образом.
[0090] В образце №7 с применением аморфного фторкаучука первого вида, аналогично образцу №2, дефект выхода светового излучения не возникал даже после продолжения генерации светового излучения в течение 283 часов, и получали надлежащую I-V характеристику. В образце №8, приготовленном при применении аморфного фторкаучука второго вида, дефект выхода светового излучения происходил аналогично другим образцам для сравнения, т.е. образцам с №3 по №6, I-V характеристика изменялась после истечения 24 часов после начала генерации светового излучения, и состояние короткого замыкания наблюдалось между анодом и катодом после истечения 92 часов.
[0091] Кроме того, при визуальном обследовании, как показано на Фиг. 12 на фотографии, полученной с помощью оптического микроскопа, имел место след (стрелка A), где металл, как представляется, мигрирует на периферии p-электрода 28, а пятно (стрелка B), которое, как предполагают, является местом короткого замыкания, наблюдали в образце №8, в котором происходил дефект выхода светового излучения. С другой стороны, в образце №7, в котором дефект выхода светового излучения не происходил, след, где металл мигрировал, не был найден на периферии p-электрода 28.
[0092] Результаты обследования, представленные на Фиг. 12, согласуются с результатами измерения выхода светового излучения, показанными на Фиг. 6 и результатами измерения I-V характеристики, показанными на Фигурах с 7 по 11, и очевидно, что реакционноспособная концевая функциональная группа аморфного фторкаучука второго вида вызывает короткое замыкание, которое происходит между p-электродом 28 и n-электродом 29, так что прямое напряжение, необходимое для генерации светового излучения, не может быть приложено между p-электродом 28 и n-электродом 29, и поэтому имеет место дефект выхода светового излучения.
[0093] Полагают, что поскольку разделяющее расстояние между p-электродом 28 и n-электродом 29 (между плоскими электродами 16 и 17) меньше, чем разделяющее расстояние между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, электрическое поле между p-электродом 28 и n-электродом 29 больше, чем электрическое поле между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, так что легко возникает короткое замыкание. Однако когда разделяющее расстояние между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12 является таким коротким, как расстояние между плоскими электродами 16 и 17 излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 может происходить аналогичное явление короткого замыкания. Поэтому является предпочтительным, чтобы часть, находящаяся в контакте с первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, также была покрыта аморфным фторкаучуком первого вида, имеющим нереакционноспособную концевую функциональную группу, которая не способна к связыванию с металлом. В заключение, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из участка между плоскими электродами 16 и 17 (включая материал 5 контактного столбика) и участка между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, разделяющее расстояние для которого является более коротким, был обязательно включен и покрыт аморфным фторкаучуком первого вида.
[0094] Соответственно, было подтверждено из контрольных экспериментов, что в приборе по настоящему изобретению по меньшей мере часть герметизирующей смолы 3 (пленки 3a смолы), покрывающей участок с открытым металлом, является аморфным фторкаучуком первого вида, имеющим нереакционноспособную концевую функциональную группу, и поэтому возникновение дефекта выхода светового излучения, вызываемого реакционноспособной концевой функциональной группой, подавляется эффективным образом.
[0095] Также было подтверждено, что эффект подавления дефекта выхода светового излучения посредством применения аморфного фторкаучука первого вида является заметным, когда центральная длина волны излучения излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 короче, чем 290 нм. Однако даже если центральная длина волны излучения излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 составляет 290 нм или более, эффект подавления дефекта выхода светового излучения может проявляться, аналогично случаю, когда центральная длина волны излучения короче, чем 290 нм, когда диапазон длин волн светового излучения является широким.
[0096] <ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ>
В варианте осуществления, описанном выше, один пример предпочтительного варианта осуществления прибора по настоящему изобретению был описан подробно. Конструкция прибора по настоящему изобретению не ограничивается вариантом осуществления, описанным выше, и различные модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности настоящего изобретения. Далее в настоящем документе будет описан другой аспект прибора по настоящему изобретению.
[0097] <1> В варианте осуществления, описанном выше, излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 предназначен для применения в качестве излучающего ультрафиолетовое излучение диода, имеющего структуру, проиллюстрированную на Фиг. 3, однако излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 не ограничивается элементом, имеющим структуру, показанную на Фиг. 3, при условии, что он является нитридным полупроводниковым светоизлучающим элементом, и он включает не только светоизлучающие диоды, но также и полупроводниковые лазеры.
[0098] <2> В варианте осуществления, описанном выше, проиллюстрирован случай, в котором бескорпусный кристалл одного излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 размещен на нижней опоре 1, имеющей форму, проиллюстрированную на Фиг. 1, образуя посредством этого прибор по настоящему изобретению. Однако в случае, когда применяют нижнюю опору 1, ее форма, структура и материал не ограничиваются теми, что проиллюстрированы в варианте осуществления, описанном выше. Например, внутренней стенке внутренней части 13 боковой стенки нижней опоры 1 может быть придана форма наклонной поверхности, и она может быть снабжена металлической поверхностью, чтобы отражать ультрафиолетовое излучение. Кроме того, вместо размещения одного излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 на одной нижней опоре 1, бескорпусные кристаллы нескольких излучающих ультрафиолетовое излучение элементов 2 могут быть размещены непосредственно на другой плате, с последующей герметизацией по отдельности индивидуальных излучающих ультрафиолетовое излучение элементов 2 герметизирующей смолой 3.
[0099] Кроме того, в варианте осуществления, описанном выше, проиллюстрирован случай, в котором плоские электроды 16 и 17 излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 соединены, соответственно, с первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, сформированными на поверхности нижней опоры 1, однако может быть применена структура, в которой первая и вторая металлические электродные проводки 11 и 12, соединенные с плоскими электродами 16 и 17, являются металлическими элементами, находящимися в контакте с плоскими электродами 16 и 17, такими как рамка с внешними выводами, а не тонкопленочными металлическими проводками, сформированными на нижней опоре 1 или печатной плате, и металлические элементы герметизированы герметизирующей смолой вместе с излучающим ультрафиолетовое излучение элементом 2 без нахождения в контакте с изолирующим элементом, таким как нижняя опора 1 или печатная плата.
[0100] В варианте осуществления, описанном выше, проиллюстрирован случай, в котором излучающий ультрафиолетовое излучение элемент 2 смонтирован на нижней опоре 1 посредством так называемого метода монтажа перевернутого кристалла, однако, например, когда эмитированное излучение от излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 выпускается от верхней поверхности кристалла, соединение плоских электродов 16 и 17 и первой и второй металлических электродных проводок 11 и 12, и т.п. может быть выполнено посредством проводного соединения с тыльной поверхностью бескорпусного кристалла излучающего ультрафиолетовое излучение элемента 2 размещенного на нижней опоре 1, печатной плате или рамке с внешними выводами.
[0101] <3> В варианте осуществления, описанном выше, проиллюстрирован случай, в котором пленку 3a смолы, покрывающую участок с открытым металлом, формируют только из аморфного фторкаучука первого вида, однако даже если пленка 3a смолы содержит очень небольшое количество аморфного фторкаучука второго вида, имеющего реакционноспособную концевую функциональную группу, высока вероятность того, что аморфный фторкаучук второго вида не способствует короткому замыканию между плоскими электродами 16 и 17 или между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, поскольку поблизости отсутствует сильное электрическое поле, даже если реакционноспособная концевая функциональная группа отделяется от очень небольшого количества аморфного фторкаучука второго вида с образованием координационной связи между концевой функциональной группой и атомами металла в случае, когда очень небольшое количество аморфного фторкаучука второго вида покрывает область плоских электродов 16 и 17, имеющих небольшое разделяющее расстояние, и участок между первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12, имеющих короткое расстояние между ними, или покрывает участки с открытым металлом, имеющие тот же самый электрический потенциал. Поэтому случай, когда аморфный фторкаучук второго вида содержится в таком количестве и в таком месте, что аморфный фторкаучук второго вида не способствует короткому замыканию, является приемлемым в качестве другого варианта осуществления настоящего изобретения.
[0102] <4> В варианте осуществления, описанном выше, аморфный фторкаучук первого вида, имеющий нереакционноспособную концевую функциональную группу, которая не способна к связыванию с металлом, применяют для пленки 3a смолы, покрывающей участок с открытым металлом, и поэтому адгезия между пленкой 3a смолы и первой и второй металлическими электродными проводками 11 и 12 ниже по сравнению со случаем, в котором применяют аморфный фторкаучук второго вида. Монтаж методом перевернутого кристалла, показанный на Фиг. 1, является предпочтительным, поскольку зазор 18, поддерживаемый между нижней опорой 1 и излучающим ультрафиолетовое излучение элементом 2 на периферии материала 5 контактного столбика, также заполнен аморфным фторкаучуком первого вида, и поэтому аморфный фторкаучук первого вида, заполняющий зазор 18, служит в качестве анкера, так что затруднено отслаивание пленки 3a смолы в целом от поверхности нижней опоры 1.
[0103] Однако в случае, когда монтаж методом перевернутого кристалла не выполняют, или в случае, когда монтаж методом перевернутого кристалла выполняют, площадь контакта всей пленки 3a смолы с нижней опорой 1 больше по сравнению с количеством аморфного фторкаучука первого вида, заполняющего зазор 18, и смола, заполняющая зазор 18 может недостаточным образом функционировать в качестве анкера, поэтому предпочтительно отдельно предоставлять структуру, служащую в качестве дополнительного анкера, например, структуру, в которой аморфный фторкаучук первого вида закреплен на основании, таком как нижняя опора 1.
[0104] Например, в примере нижней опоры 1, показанном на Фиг. 1, вблизи участка нижнего конца внутренней части 13 боковой стенки предусматривают углубленный участок, ориентированный к наружной стороне (в боковом направлении) от внутренней части 13 боковой стенки, и данный углубленный участок также заполняют аморфным фторкаучуком первого вида, чтобы образовать вышеупомянутую структуру, служащую в качестве дополнительного анкера. В качестве структуры, служащей в качестве дополнительного анкера, подобный анкер может быть предусмотрен на другом участке нижней опоры 1, или анкер, включающий углубленный участок, имеющий суженный участок, может быть предусмотрен в середине, и возможны различные структуры.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0105] Излучающий ультрафиолетовое излучение прибор в соответствии с данным изобретением может быть применен в качестве излучающего ультрафиолетовое излучение прибора с применением аморфного фторкаучука в качестве герметизирующей смолы для герметизации излучающего ультрафиолетовое излучение элемента.
[0106] ОПИСАНИЕ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Нижняя опора (основание)
2 Излучающий ультрафиолетовое излучение элемент
3 Герметизирующая смола
3a, 3b Пленка смолы
4 Светоконденсирующая линза
5 Материал контактного столбика
6 Раствор покровного материала
10 Подложка
11 Первая металлическая электродная проводка
12 Вторая металлическая электродная проводка
12a Выступающая часть второй металлической электродной проводки
13 Часть боковой стенки
14, 15 Вывод
16, 17 Плоский электрод
18 Зазор
19 Сапфировая подложка
21 Слой AlN
22 Слой AlGaN
23 Плакирующий слой n-типа (AlGaN n-типа)
24 Активный слой
25 Слой, блокирующий электроны (AlGaN p-типа)
26 Плакирующий слой p-типа (AlGaN p-типа)
27 Контактный слой p-типа (GaN p-типа)
28 p-электрод
29 n-электрод
30 Защитная изолирующая пленка
A1 Первая область
A2 Вторая область