CN115084339A - 紫外线发光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种将紫外线发光元件密封并且实现光提取效率提高的紫外线发光装置。紫外线发光装置(100)具有基板(110)、紫外线发光元件(120)以及氟树脂层(140)。氟树脂层(140)具有：元件覆盖部(141)，覆盖紫外线发光元件(120)的第二面(120b)；和基板覆盖部(142)，覆盖基板(110)的安装面(110a)。基板覆盖部(142)具有平坦部(FS1)，该平坦部(FS1)具有平坦面(FS1a)。从元件覆盖部(141)中的与紫外线发光元件(120)的第二面(120b)最远离的点(Q1)到紫外线发光元件(120)的第二面(120b)为止的距离(H1)为从基板覆盖部(142)的平坦部(FS1)的平坦面(FS1a)到基板(110)的安装面(110a)为止的距离(H2)的1.3倍以上5倍以下。

Description

紫外线发光装置及其制造方法
技术领域
本发明的技术领域涉及具有紫外线发光元件的紫外线发光装置及其制造方法。
背景技术
在发出可见光的发光装置中，用树脂将安装于基板的半导体发光元件密封。密封树脂例如为硅树脂、环氧树脂。这些树脂的折射率比大气的折射率大。因此，抑制半导体发光元件与密封树脂的界面处的反射。即，光提取效率较高。
近年，研究开发了使用有紫外线发光元件的发光装置。例如，专利文献1中公开有在紫外线发光元件2之上配置玻璃等涂层膜5，并在涂层膜5之上配置硅树脂等密封树脂4的发光装置(专利文献1的段落[0020]-[0029])。
专利文献1：日本特开2019-114741号公报
然而，紫外线使硅树脂、环氧树脂变性。由于紫外线而固化或劣化的树脂成为裂缝的原因。因此，开发有不使用硅树脂、环氧树脂的紫外线发光装置。
但是，不使用硅树脂、环氧树脂等适合密封的树脂而将紫外线发光元件密封并不一定容易。另外，在不使用硅树脂等的情况下，存在密封部件的表面变得平坦且光提取效率降低的趋势。
发明内容
本说明书的技术欲解决的课题是提供一种将紫外线发光元件密封并且实现光提取效率提高的紫外线发光装置。
第一方式中的紫外线发光装置具有基板、紫外线发光元件以及氟树脂层。基板具有安装面。紫外线发光元件具备：具有电极的第一面、第一面的相反侧的第二面、以及侧面。紫外线发光元件的第一面的电极与基板的安装面接合。氟树脂层具有：元件覆盖部，覆盖紫外线发光元件的第二面；和基板覆盖部，覆盖基板的安装面。基板覆盖部具有平坦部，该平坦部具有位于安装面的相反侧的平坦面。从元件覆盖部中的与紫外线发光元件的第二面最远离的点到紫外线发光元件的第二面为止的距离为从基板覆盖部的平坦部的平坦面到基板的安装面为止的距离的1.3倍以上5倍以下。
在该紫外线发光装置中，氟树脂层具有元件覆盖部和基板覆盖部。元件覆盖部与基板覆盖部的膜厚相比，充分地***。因此，从紫外线发光元件的第二面射出的光在向紫外线发光装置的外部发出时难以被反射。该紫外线发光装置的光提取效率较高。
在本说明书中，可以提供一种将紫外线发光元件密封并且实现光提取效率提高的紫外线发光装置。
附图说明
图1是第一实施方式的紫外线发光装置100的概略结构图。
图2是表示第一实施方式的紫外线发光装置100的形状的图。
图3是用于对第一实施方式的紫外线发光装置100的制造方法进行说明的图(之一)。
图4是用于对第一实施方式的紫外线发光装置100的制造方法进行说明的图(之二)。
图5是用于对第一实施方式的紫外线发光装置100的制造方法进行说明的图(之三)。
图6是用于对第一实施方式的紫外线发光装置100的制造方法进行说明的图(之四)。
图7是第一实施方式的变形例中的紫外线发光装置200的概略结构图。
图8是第一实施方式的变形例中的紫外线发光装置300的概略结构图。
图9是第一实施方式的变形例中的紫外线发光装置400的概略结构图。
附图标记说明
100…紫外线发光装置；110…基板；120…紫外线发光元件；130…接合层；140…氟树脂层；150…空气层
具体实施方式
以下，举出紫外线发光装置及其制造方法为例并参照附图，对具体的实施方式进行说明。但是，本说明书的技术并不限定于这些实施方式。也可以具有与实施方式不同的结构。而且，各个附图中的各层的厚度之比是示意性地示出的，并非一定表示实际的厚度之比。
(第一实施方式)1.紫外线发光装置
图1是第一实施方式的紫外线发光装置100的概略结构图。如图1所示，紫外线发光装置100具有基板110、紫外线发光元件120、接合层130、氟树脂层140以及空气层150。紫外线发光装置100发出紫外线。
基板110是用于安装紫外线发光元件120的基板。基板110具有安装面110a。安装面110a是用于安装紫外线发光元件120的面。基板110具有基材111、电路图案112、113以及通孔114。电路图案112是基板110的安装面110a侧的图案。电路图案113是基板110的安装面110a的相反侧的图案。通孔114将电路图案112和电路图案113电连接。通孔114由金属填充。安装面110a是电路图案112的表面。
紫外线发光元件120是发出紫外光的半导体发光元件。紫外线发光元件120的发光波长例如为200nm以上320nm以下。紫外线发光元件120具有第一面120a、第二面120b以及侧面120c。第一面120a具有电极。第一面120a与基板110的安装面110a相对。紫外线发光元件120的第一面120a的电极经由接合层130而与基板110的安装面110a接合。第二面120b是第一面120a的相反侧的面。第二面120b是向紫外线发光元件120的外部提取光的光提取面。第二面120b与氟树脂层140相对。侧面120c是除第一面120a及第二面120b以外的面。
接合层130是用于将紫外线发光元件120安装于基板110的层。接合层130将紫外线发光元件120的第一面120a的电极和基板110的安装面110a的电路图案112接合。接合层130的材质例如为Au-Sn焊料。
氟树脂层140是用于向外部适当地提取从紫外线发光元件120发出的紫外光的透光性氟树脂。氟树脂层140当然会使紫外线透过。氟树脂层140固定于紫外线发光元件120及基板110。
空气层150是位于基板110与紫外线发光元件120之间的密封空间。在空气层150，填充有气体。气体例如为大气。空气层150位于基板110的安装面110a与紫外线发光元件120的第一面120a之间。此外，紫外线发光元件120的第二面120b及侧面120c与氟树脂层140之间几乎不存在空气层。
2.氟树脂层2-1.氟树脂层的材质
氟树脂层140的材质为氟树脂。氟树脂是具有CF键的聚合物。氟树脂例如为FEP。氟树脂层140的折射率比大气的折射率大。氟树脂层140的折射率例如为1.2以上1.6以下。
2-2.氟树脂层的区域
如图1所示，氟树脂层140具有元件覆盖部141和基板覆盖部142。
元件覆盖部141是占据紫外线发光装置100的中心附近的区域。元件覆盖部141覆盖紫外线发光元件120的第二面120b。元件覆盖部141与紫外线发光元件120的第二面120b接触。元件覆盖部141占据比紫外线发光元件120的第二面120b靠上的区域。紫外线发光元件120的第二面120b为矩形，所以将元件覆盖部141向基板110投影而得到的投影区域的形状也为矩形。
基板覆盖部142是占据紫外线发光装置100的外缘附近的区域。基板覆盖部142覆盖基板110的安装面110a。基板覆盖部142与基板110的安装面110a接触。基板覆盖部142占据紫外线发光元件120的侧面120c的外侧的区域。基板覆盖部142是除元件覆盖部141以外的区域。基板覆盖部142环绕元件覆盖部141的周围。基板覆盖部142是接近环状的区域。
2-3.氟树脂层的形状
图2是表示第一实施方式的紫外线发光装置100的形状的图。如图2所示，将紫外线发光元件120的侧面120c延长的面是元件覆盖部141与基板覆盖部142的边界面。
元件覆盖部141具有从紫外线发光元件120远离的朝向的凸形状部PR1。凸形状部PR1为穹顶状。
点Q1是在元件覆盖部141中距紫外线发光元件120的第二面120b最远的点。点Q2是将点Q1向紫外线发光元件120的第二面120b正投影而得到的点。点Q2位于紫外线发光元件120的第二面120b的中心附近。距离H1是点Q1与点Q2之间的距离。距离H1是元件覆盖部141中的膜厚最厚的部位的膜厚。
基板覆盖部142具有平坦部FS1和连接部JC1。平坦部FS1具有平坦面FS1a和平坦面FS1b。平坦面FS1a是基板110的安装面110a的相反侧的面。平坦面FS1b是与基板110的安装面110a接触的面。距离H2是平坦面FS1a与平坦面FS1b之间的距离。距离H2是平坦部FS1的膜厚。
距离H1例如为200μm以上500μm以下。距离H2例如为100μm以上200μm以下。紫外线发光元件120的宽度W1、即、紫外线发光元件120的第二面120b的一边的长度例如为0.5mm以上2mm以下。紫外线发光元件120的高度例如为0.3mm以上0.7mm以下。
从元件覆盖部141中的与紫外线发光元件120的第二面120b最远离的点到紫外线发光元件120的第二面120b为止的距离H1为从基板覆盖部142的平坦部FS1的平坦面FS1a到基板110的安装面110a为止的距离H2的1.3倍以上5倍以下。即，距离H1为距离H2的1.3倍以上5倍以下。优选为1.4倍以上4倍以下。更加优选为1.5倍以上3倍以下。
距离H1例如为宽度W1的0.15倍以上0.8倍以下。优选为0.2倍以上0.7倍以下。更加优选为0.2倍以上0.6倍以下。
连接部JC1是元件覆盖部141的周围的区域。连接部JC1随着朝向元件覆盖部141而膜厚变厚。因此，连接部JC1的膜厚比平坦部FS1的膜厚厚。
另外，氟树脂层140不填埋基板110的安装面110a与紫外线发光元件120的第一面120a之间的间隙。该未填埋的间隙是空气层150。
3.折射率
紫外线发光元件120的折射率为1.7左右。氟树脂层140的折射率为1.2以上1.6以下左右。大气的折射率为1。按紫外线发光元件120、氟树脂层140、大气的顺序，折射率高。在该情况下，在各材料彼此的边界难以产生全反射。
在第一实施方式中，紫外线发光元件120的第二面120b及侧面120c不与空气层150接触。如上所述，紫外线发光元件120的折射率比空气层150的折射率充分大。紫外线发光元件120中的向外部提取光的第二面120b及侧面120c不与折射率较低的空气层150接触，所以来自紫外线发光元件120的光容易向元件外部射出。因此，紫外线发光装置100的光提取效率较高。
4.制造方法4-1.元件安装工序
如图3所示，在基板110的安装面110a安装紫外线发光元件120。在基板110的安装面110a之上装载例如Au-Sn焊料。以紫外线发光元件120的第一面120a的电极与Au-Sn焊料接触的方式，在Au-Sn焊料之上装载紫外线发光元件120。而且，例如，通过回流将紫外线发光元件120安装于基板110。由此，紫外线发光元件120的第一面120a与基板110的安装面110a接合。
4-2.氟树脂片载置工序
如图4所示，在紫外线发光元件120的第二面120b之上载置氟树脂片F1。氟树脂片F1是与紫外线发光装置100相同程度的大小的氟树脂。氟树脂片F1的宽度与紫外线发光元件120的宽度W1相同程度。氟树脂片F1例如为FEP。氟树脂片F1具有第一面F1a和第二面F1b。第二面F1b是第一面F1a的相反侧的面。氟树脂片F1的第一面F1a与紫外线发光元件120的第二面120b接触。氟树脂片F1的数量与紫外线发光元件120的数量相同。即，在各个紫外线发光元件120之上配置有氟树脂片F1。
4-3.氟树脂膜载置工序
如图5所示，在氟树脂片F1之上载置氟树脂膜F2。氟树脂片F1的材质和氟树脂膜F2的材质相同。氟树脂膜F2的膜厚比氟树脂片F1的膜厚薄。氟树脂膜F2具有第一面F2a和第二面F2b。第二面F2b是第一面F2a的相反侧的面。在氟树脂片F1的第二面F1b之上接触有氟树脂膜F2的第一面F2a。在氟树脂膜F2的第二面F2b之上什么都没有配置。
4-4.减压工序
接下来，将以图5的状态层叠了的结构放入真空加热装置。而且，将真空加热装置减压。真空加热装置的内压例如为1Pa以上100Pa以下。
4-5.减压加热工序
接下来，在上述的减压状态下对层叠体进行加热。加热温度例如为100℃以上500℃以下。加热温度根据氟树脂片F1及氟树脂膜F2的熔点来调整即可。由此，氟树脂片F1及氟树脂膜F2几乎同时熔融(参照图6)。这样，在使氟树脂膜F2熔融时，氟树脂片F1熔融而氟树脂片F1和氟树脂膜F2融合。保持时间例如为1分以上10分以下。
4-6.复压工序
如图6所示，在紫外线发光元件120的第二面120b之上形成有元件覆盖部141，在基板110的安装面110a之上形成有基板覆盖部142。因此，在维持加热温度不变的状态下，将真空加热装置的内部恢复至大气压。从减压加热工序到复压工序，氟树脂片F1及氟树脂膜F2固定于紫外线发光元件120及基板110。
4-7.放置工序
在真空加热装置的内部放置层叠体片刻。由此，真空加热装置的内部下降到室温。或者，也可以将真空加热装置的内部冷却到室温。
4-8.其他工序
将基板110切出为各个紫外线发光装置100。另外，也可以实施其他工序。
5.第一实施方式的效果
第一实施方式的紫外线发光装置100的氟树脂层140具有元件覆盖部141和基板覆盖部142。元件覆盖部141具有从紫外线发光元件120的第二面120b突出的凸形状部PR1。凸形状部PR1充分高，是与平坦面较大不同的曲面。因此，从紫外线发光元件120的第二面120b射入至氟树脂层140的光在从凸形状部PR1向紫外线发光装置100的外部发出时难以被反射。即，该紫外线发光装置100的光提取效率较高。
6.变形例6-1.氟树脂层(之一)
图7是第一实施方式的变形例中的紫外线发光装置200的概略结构图。如图7所示，紫外线发光装置200具有基板110、紫外线发光元件120、接合层130以及氟树脂层240。氟树脂层240具有元件覆盖部241和基板覆盖部242。元件覆盖部241具有第一层241a和第二层241b。第一层241a是源自氟树脂片F1的层。第二层241b是源自氟树脂膜F2的层。氟树脂片F1和氟树脂膜F2是不同的氟树脂。氟树脂片F1的熔点比氟树脂膜F2的熔点高。因此，氟树脂片F1在真空加热装置的内部不熔融而作为第一层241a残留。即，第一层241a及第二层241b不融合。第一层241a覆盖紫外线发光元件120的第二面120b。第二层241b覆盖紫外线发光元件120的侧面120c及第一层241a。
6-2.氟树脂层(之二)
图8是第一实施方式的变形例中的紫外线发光装置300的概略结构图。如图8所示，紫外线发光装置300具有基板110、紫外线发光元件120、接合层130以及氟树脂层340。氟树脂层340具有元件覆盖部341和基板覆盖部342。元件覆盖部341具有第一层341a和第二层341b。第一层341a是源自氟树脂片F1的层。第二层341b是源自氟树脂膜F2的层。氟树脂片F1和氟树脂膜F2是不同的氟树脂。在真空加热装置的内部，氟树脂片F1及氟树脂膜F2熔融。而且，氟树脂片F1成为穹顶形状的第一层341a，氟树脂膜F2成为覆盖第一层341a的第二层341b。第一层341a及第二层341b融合。这里，第一层341a的折射率比第二层341b的折射率大即可。
6-3.氟树脂层(之三)
图9是第一实施方式的变形例中的紫外线发光装置400的概略结构图。如图9所示，紫外线发光装置400具有基板110、紫外线发光元件120、接合层130以及氟树脂层440。氟树脂层440具有元件覆盖部441和基板覆盖部442。元件覆盖部441具有第一层441a和第二层441b。第一层441a是源自氟树脂片F1的层。第二层441b是源自氟树脂膜F2的层。氟树脂片F1和氟树脂膜F2是不同的氟树脂。第二层441b覆盖紫外线发光元件120的侧面120c。这里，氟树脂片F1的宽度比紫外线发光元件120的宽度W1大。因此，在氟树脂片F1熔融时，覆盖紫外线发光元件120的侧面120c。
6-4.材质
氟树脂层140的材质例如为FEP、PFA、PTFE、ETFE、PVDF、PCTFE、ECTFE。
6-5.氟树脂膜的膜厚
氟树脂膜F2的膜厚也可以比氟树脂片F1的膜厚厚。
6-6.空气层
也可以通过底部填充来填埋空气层150。
6-7.组合
也可以自由组合上述的变形例。
(评价试验)1.样本的制作
作成了3个种类的样本。样本1是在基板110仅安装了紫外线发光元件120的发光装置。样本2是在样本1利用FEP的氟树脂膜覆盖了紫外线发光元件120的发光装置。样本3是在样本1装载FEP的氟树脂片F1，在其上装载FEP的氟树脂膜F2并使其熔融而成的发光装置。在样本3中，紫外线发光元件120的正上方的氟树脂层***为透镜形状。
2.试验结果
表1是表示试验结果的表。此外，亮度由样本1的亮度标准化。如表1所示，与第一实施方式的紫外线发光装置100相当的样本3与没有氟树脂膜的样本1相比，明亮20％左右。样本3与样本2相比，明亮10％左右。
[表1]
Figure BDA0003538300460000091
(附记)
第一方式中的紫外线发光装置具有基板、紫外线发光元件以及氟树脂层。基板具有安装面。紫外线发光元件具有具备电极的第一面、第一面的相反侧的第二面、以及侧面。紫外线发光元件的第一面的电极与基板的安装面接合。氟树脂层具有：元件覆盖部，覆盖紫外线发光元件的第二面；和基板覆盖部，覆盖基板的安装面。基板覆盖部具有平坦部，该平坦部具有位于安装面的相反侧的平坦面。从元件覆盖部中的与紫外线发光元件的第二面最远离的点到紫外线发光元件的第二面为止的距离为从基板覆盖部的平坦部的平坦面到基板的安装面为止的距离的1.3倍以上5倍以下。
在第二方式中的紫外线发光装置中，元件覆盖部具有：第一层，覆盖紫外线发光元件的第二面；和第二层，覆盖第一层。第一层及第二层为氟树脂。
在第三方式中的紫外线发光装置中，第一层及第二层融合。
在第四方式中的紫外线发光装置中，第一层及第二层不融合。
在第五方式中的紫外线发光装置的制造方法中，在将第一面安装于基板的紫外线发光元件的第二面之上载置氟树脂片，在氟树脂片之上载置氟树脂膜，在减压下进行加热从而使氟树脂膜熔融，将氟树脂膜固定于紫外线发光元件及基板。
在第六方式中的紫外线发光装置的制造方法中，氟树脂片和氟树脂膜是相同的材质。在使氟树脂膜熔融时，氟树脂片熔融而氟树脂片和氟树脂膜融合。
在第七方式中的紫外线发光装置的制造方法中，氟树脂片和氟树脂膜是不同的材质。在使氟树脂膜熔融时，氟树脂片不熔融。
在第八方式中的紫外线发光装置的制造方法中，氟树脂片和氟树脂膜是不同的材质。在使氟树脂膜熔融时，氟树脂片熔融而使得氟树脂片和氟树脂膜融合。

Claims (8)

1.一种紫外线发光装置，其特征在于，
具有基板、紫外线发光元件以及氟树脂层，
所述基板具有安装面，
所述紫外线发光元件具备：具有电极的第一面、所述第一面的相反侧的第二面、以及侧面，
所述紫外线发光元件的所述第一面的所述电极与所述基板的所述安装面接合，
所述氟树脂层具有：
元件覆盖部，覆盖所述紫外线发光元件的所述第二面；和
基板覆盖部，覆盖所述基板的所述安装面，
所述基板覆盖部具有平坦部，所述平坦部具有位于所述安装面的相反侧的平坦面，
从所述元件覆盖部中的与所述紫外线发光元件的所述第二面最远离的点到所述紫外线发光元件的所述第二面为止的距离为从所述基板覆盖部的所述平坦部的所述平坦面到所述基板的所述安装面为止的距离的1.3倍以上5倍以下。
2.根据权利要求1所述的紫外线发光装置，其特征在于，
所述元件覆盖部具有：
第一层，覆盖所述紫外线发光元件的所述第二面；和
第二层，覆盖所述第一层，
所述第一层及所述第二层为氟树脂。
3.根据权利要求2所述的紫外线发光装置，其特征在于，
所述第一层及所述第二层融合。
4.根据权利要求2所述的紫外线发光装置，其特征在于，
所述第一层及所述第二层不融合。
5.一种紫外线发光装置的制造方法，其特征在于，
在第一面被安装于基板的紫外线发光元件的第二面之上载置氟树脂片，在所述氟树脂片之上载置氟树脂膜，在减压下进行加热从而使所述氟树脂膜熔融，将所述氟树脂膜固定于所述紫外线发光元件及所述基板。
6.根据权利要求5所述的紫外线发光装置的制造方法，其特征在于，
所述氟树脂片和所述氟树脂膜是相同的材质，
在使所述氟树脂膜熔融时，所述氟树脂片熔融而使得所述氟树脂片和所述氟树脂膜融合。
7.根据权利要求5所述的紫外线发光装置的制造方法，其特征在于，
所述氟树脂片和所述氟树脂膜是不同的材质，
在使所述氟树脂膜熔融时，所述氟树脂片不熔融。
8.根据权利要求5所述的紫外线发光装置的制造方法，其特征在于，
所述氟树脂片和所述氟树脂膜是不同的材质，
在使所述氟树脂膜熔融时，所述氟树脂片熔融而使得所述氟树脂片和所述氟树脂膜融合。
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