JP5243806B2 - Ultraviolet light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、紫外光を放射する紫外光LEDチップ(紫外光発光ダイオードチップ)を利用した紫外光発光装置に関するものである。 The present invention relates to an ultraviolet light emitting device using an ultraviolet LED chip (ultraviolet light emitting diode chip) that emits ultraviolet light.
従来から、紫外光を放射する紫外光LEDチップ(紫外光発光ダイオードチップ)を利用した紫外光発光装置の研究開発が各所で行われ(例えば、特許文献1,2参照)、紫外光発光装置を殺菌用途などに用いることも提案されている(例えば、特許文献3)。
Conventionally, research and development of ultraviolet light emitting devices using ultraviolet LED chips (ultraviolet light emitting diode chips) that emit ultraviolet light have been conducted in various places (for example, see
ここにおいて、上記特許文献1には、図10に示すように、紫外光を放射するGaN系の紫外光LEDチップ110と、紫外光LEDチップ110が一表面側に実装された実装基板120と、実装基板120の上記一表面側において紫外光LEDチップ110から離間して配置され紫外光LEDチップ110から放射された光を集光する集光レンズ170と、実装基板120の上記一表面上において紫外光LEDチップ110を囲むように配置され集光レンズ170を接着剤部160を介して保持する枠状のレンズ保持部材150と、実装基板120とレンズ保持部材150と集光レンズ170とで囲まれる空間に充填された透光性封止材(例えば、シリコーン樹脂またはフッ素系樹脂)からなる封止部135とを備えた紫外光発光装置が記載されている。
Here, in
なお、図10に示した構成の紫外光発光装置では、実装基板120とレンズ保持部材150と集光レンズ170とでパッケージを構成している。また、図10に示した構成の紫外光発光装置は、集光レンズ170がガラスにより形成されており、封止部135が、気体(例えば、窒素)に比べて紫外光LEDチップ110の発光層との屈折率差が小さい屈折率差緩和部を構成している。また、上記特許文献1には、紫外光発光装置を、例えば、光ディスク用のピックアップレンズの接着や、電子部品の基板への接着などの光照射処理を行うための紫外線照射装置の光源として用いることが記載されている。
In the ultraviolet light emitting device having the configuration shown in FIG. 10, the
また、上記特許文献2には、紫外光LEDチップをパッケージに収納した紫外光発光装置を照明用途に利用することが記載されている。
また、上記特許文献3には、紫外光LEDチップおよび一対のリード端子の各一部を透光性樹脂によりモールドした砲弾型の紫外光発光装置が記載されている。
ところで、紫外光発光装置については、種々の用途が考えられ、例えば、殺菌用途などに用いる場合、所望の殺菌効果を得るために所定の光強度以上の紫外光を放射させる必要があるが、上記特許文献1に記載された紫外光発光装置では、紫外光LEDチップ110を一定の駆動電流で動作させても経時的に光量が低下するので、所望の光量を再現性良く得るのが難しくなるという問題があり、所望の殺菌効果が得られなくなってしまうという懸念があった。一方、上記特許文献1に記載された紫外光発光装置では、紫外光LEDチップ110から放射される紫外光の強度が強すぎると、封止部135などの他の部分の劣化が促進されてしまうという問題があり、封止部135が劣化すると透過率が低下し、紫外光発光装置から放射される紫外光の光量が低下してしまう。また、上記特許文献1に記載された紫外光発光装置では、紫外光LEDチップ110が点灯しているのか消灯しているのか視認することができないという問題がある。なお、上記特許文献2,3に記載の紫外光発光装置についても、同様の問題がある。
By the way, various uses are considered for the ultraviolet light emitting device. For example, when used for sterilization applications, it is necessary to radiate ultraviolet light having a predetermined light intensity or more in order to obtain a desired sterilization effect. In the ultraviolet light emitting device described in
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、所望の光量の紫外光を再現性良く得ることが可能な紫外光発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide an ultraviolet light emitting device capable of obtaining a desired amount of ultraviolet light with good reproducibility.
請求項1の発明は、紫外光を放射する紫外光LEDチップと、紫外光LEDチップを収納するパッケージとを備え、パッケージに、紫外光LEDチップから放射された紫外光を検出する受光素子が設けられてなるものであり、パッケージは、収納凹所が一表面に形成され収納凹所の内底面に紫外光LEDチップが実装された実装基板と、実装基板の前記一表面側において収納凹所を閉塞する形で実装基板に固着された透光性部材とで構成されており、実装基板に受光素子が設けられており、透光性部材に集光レンズを連続一体に形成してあることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、紫外光LEDチップを収納するパッケージに、紫外光LEDチップから放射された紫外光を検出する受光素子が設けられているので、パッケージあるいは外部に受光素子の出力に基づいて紫外光LEDチップの駆動電流をフィードバック制御する制御部を設けることにより、所望の光量の紫外光を再現性良く得ることが可能になる。また、別途に点灯モニター用の可視光LEDチップを設けて、受光素子の出力に基づいて可視光LEDチップを適宜点灯させることにより、紫外光LEDチップが点灯しているか消灯しているかを視認することが可能となる。また、この発明によれば、透光性部材に集光レンズを連続一体に形成してあるので、外部への光取出し効率を高めることができる。 According to the present invention, since the light receiving element for detecting the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light LED chip is provided in the package that accommodates the ultraviolet light LED chip , the ultraviolet light based on the output of the light receiving element is provided on the package or outside. By providing a control unit that feedback-controls the driving current of the optical LED chip, it is possible to obtain a desired amount of ultraviolet light with good reproducibility. In addition, a visible light LED chip for lighting monitor is separately provided, and the visible light LED chip is appropriately turned on based on the output of the light receiving element, thereby visually checking whether the ultraviolet light LED chip is turned on or off. It becomes possible . Further, according to the present invention, since the condensing lens is continuously formed integrally with the translucent member, the light extraction efficiency to the outside can be improved.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記パッケージは、無機材料により形成されてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the package is made of an inorganic material.
この発明によれば、前記パッケージが無機材料により形成されているので、前記紫外光LEDチップから放射される紫外光によって前記パッケージが劣化するのを抑制することができる。 According to this invention, since the package is formed of an inorganic material, it is possible to suppress the package from being deteriorated by the ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED chip.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記実装基板は、少なくとも、前記無機材料により形成され前記紫外光LEDチップが搭載されたベース基板と、前記無機材料により形成され前記受光素子が形成された受光素子形成基板とを備えることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、前記パッケージに前記受光素子を容易に且つ位置精度良く形成することが可能となる。 According to the present invention, the light receiving element can be easily and accurately formed on the package.
請求項4の発明は、請求項2または請求項3の発明において、前記パッケージ内で前記紫外光LEDチップを封止した封止部を備え、当該封止部が透光性無機材料により形成されてなることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、前記紫外光LEDチップを封止した封止部が透光性無機材料により形成されているので、前記紫外光LEDチップから放射される紫外光によって封止部が劣化するのを抑制することができ、封止部の劣化に起因した光量低下を抑制することができる。 According to this invention, since the sealing part which sealed the said ultraviolet light LED chip is formed of the translucent inorganic material, a sealing part deteriorates with the ultraviolet light radiated | emitted from the said ultraviolet light LED chip. It is possible to suppress the decrease in the amount of light due to the deterioration of the sealing portion.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記透光性無機材料は、ガラスであることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、前記封止部の耐久性を向上させることができる。 According to this invention, the durability of the sealing part can be improved.
請求項1の発明では、所望の光量の紫外光を再現性良く得ることが可能になるという効果がある。 According to the first aspect of the invention, there is an effect that it is possible to obtain a desired amount of ultraviolet light with good reproducibility.
以下、本実施形態の紫外光発光装置について図1〜図9に基づいて説明する。 Hereinafter, the ultraviolet light-emitting device of this embodiment is demonstrated based on FIGS.
本実施形態の紫外光発光装置は、紫外光を放射する紫外光LEDチップ1と、紫外光LEDチップ1を収納するパッケージAとを備え、パッケージAに、紫外光LEDチップ1から放射された紫外光を検出する受光素子4が設けられている。
The ultraviolet light emitting device of the present embodiment includes an
ここにおいて、パッケージAは、紫外光LEDチップ1を収納する収納凹所2aが一表面に形成され収納凹所2aの内底面に紫外光LEDチップ1が実装された実装基板2と、実装基板2の上記一表面側において収納凹所2aを閉塞する形で実装基板2に固着された透光性部材3とで構成されており、実装基板2に受光素子4が設けられている。また、パッケージAは、実装基板2の収納凹所2a内が、紫外光LEDチップ1および当該紫外光LEDチップ1に接続されたボンディングワイヤ14(図2参照)を封止した透光性無機材料(例えば、ガラスなど)からなる封止部5により充実されている。ここで、実装基板2は、上記一表面側において収納凹所2aの周部から内方へ突出した庇状の突出部2cを有しており、当該突出部2cに受光素子4が設けられている。なお、本実施形態では、実装基板2と透光性部材3とでパッケージAを構成しているが、透光性部材3は、必ずしも設けなくてもよく、必要に応じて適宜設ければよい。
Here, the package A includes a
実装基板2は、図1〜図3に示すように、紫外光LEDチップ1が一表面側に搭載される矩形板状のベース基板20と、ベース基板20の上記一表面側に対向配置され円形状の光取出孔41が形成されるとともに受光素子4が形成された受光素子形成基板40と、ベース基板20と受光素子形成基板40との間に介在し光取出孔41に連通する矩形状の開口窓31が形成された配光用基板30とで構成されており、ベース基板20と配光用基板30と受光素子形成基板40とで囲まれた空間が上記収納凹所2aを構成している。ここにおいて、ベース基板20および配光用基板30および受光素子形成基板40の外周形状は矩形状であり、配光用基板30および受光素子形成基板40はベース基板20と同じ外形寸法に形成されている。また、受光素子形成基板40の厚み寸法はベース基板20および配光用基板30の厚み寸法に比べて小さく設定されている。なお、本実施形態では、受光素子形成基板40において配光用基板30の開口窓31上に張り出した部位が上述の突出部2cを構成している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
上述のベース基板20、配光用基板30、受光素子形成基板40は、それぞれ、導電形がn形で主表面が(100)面のシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成してあり、配光用基板30の内側面が、アルカリ系溶液(例えば、TMAH溶液、KOH溶液など)を用いた異方性エッチングにより形成された(111)面により構成されており(つまり、配光用基板30は、開口窓31の開口面積がベース基板20から離れるにつれて徐々に大きくなっており)、紫外光LEDチップ1から放射された光を前方へ反射するミラー2dを構成している。
The
ベース基板20は、図4および図5に示すように、シリコン基板20aの一表面側(図4(c)における左面側)に、紫外光LEDチップ1の両電極それぞれと電気的に接続される2つの導体パターン25a,25aが形成されるとともに、配光用基板30に形成された後述の2つの貫通孔配線34,34を介して受光素子4と電気的に接続される2つの導体パターン25b,25bが形成されており、各導体パターン25a,25a,25b,25bとシリコン基板20aの他表面側(図4(c)における右面側)に形成された4つの外部接続用電極27a,27a,27b,27bとがそれぞれ貫通孔配線24を介して電気的に接続されている。また、ベース基板20は、シリコン基板20aの上記一表面側に、配光用基板30と接合するための接合用金属層29も形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
本実施形態における紫外光LEDチップ1は、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極(図示せず)が形成された紫外光LEDチップである。そこで、ベース基板20は、紫外光LEDチップ1が電気的に接続される2つの導体パターン25a,25aのうちの一方の導体パターン25aを、紫外光LEDチップ1がダイボンディングされる矩形状のダイパッド部25aaと、ダイパッド部25aaに連続一体に形成され貫通孔配線24との接続部位となる引き出し配線部25abとで構成してある。要するに、紫外光LEDチップ1は、上記一方の導体パターン25aのダイパッド部25aaにダイボンディングされており、ダイパッド部25aa側の電極がダイパッド部25aaに接合されて電気的に接続され、光取り出し面側の電極がボンディングワイヤ14を介して他方の導体パターン25aと電気的に接続されている。
The
また、ベース基板20は、シリコン基板20aの上記他表面側に、シリコン基板20aよりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部28が形成されており、ダイパッド部25aaと放熱用パッド部28とがシリコン基板20aよりも熱伝導率の高い金属材料(例えば、Cuなど)からなる複数(本実施形態では、9つ)の円柱状のサーマルビア26を介して熱的に結合されており、紫外光LEDチップ1で発生した熱が各サーマルビア26および放熱用パッド部28を介して放熱されるようになっている。
The
ところで、ベース基板20は、シリコン基板20aに、上述の4つの貫通孔配線24それぞれが内側に形成される4つの貫通孔22aと、上述の9つのサーマルビア26それぞれが内側に形成される9つの貫通孔22bとが厚み方向に貫設され、シリコン基板20aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔22a,22bの内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜23が形成されており、各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29、各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、放熱用パッド部28、各貫通孔配線24および各サーマルビア26がシリコン基板20aと電気的に絶縁されている。
By the way, the
ここにおいて、各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29、各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、放熱用パッド部28は、絶縁膜23上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜23上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜23との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線24およびサーマルビア26の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Ni、Alなどを採用してもよい。
Here, each
配光用基板30は、図6および図7に示すように、シリコン基板30aの一表面側(図6(c)における右面側)に、ベース基板20の2つの導体パターン27b,27bと接合されて電気的に接続される2つの導体パターン35,35が形成されるとともに、ベース基板20の接合用金属層29と接合される接合用金属層36が形成されている。また、配光用基板30は、シリコン基板30aの他表面側(図6(c)における左面側)に、貫通孔配線34,34を介して導体パターン35,35と電気的に接続される導体パターン37,37が形成されるとともに、受光素子形成基板40と接合するための接合用金属層38が形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
また、配光用基板30は、上述の2つの貫通孔配線34それぞれが内側に形成される2つの貫通孔32がシリコン基板30aの厚み方向に貫設され、シリコン基板30aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔32の内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜33が形成されており、各導体パターン35,35,37,37および各接合用金属層36,38がシリコン基板30aと電気的に絶縁されている。ここにおいて、各導体パターン35,35,37,37および各接合用金属層36,38は、絶縁膜33上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜33上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜33との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線34の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Ni、Alなどを採用してもよい。
Further, the
受光素子形成基板40は、図8および図9に示すように、シリコン基板40aの一表面側(図8(c)における右面側)に、配光用基板30の2つの導体パターン37,37と接合されて電気的に接続される2つの導体パターン47a,47bが形成されるとともに、配光用基板30の接合用金属層38と接合される接合用金属層48が形成されている。ここにおいて、受光素子4は、フォトダイオードにより構成されており、受光素子形成基板40に形成された2つの導体パターン47a,47bの一方の導体パターン47a(図9における上側の導体パターン47a)は、受光素子4を構成するフォトダイオードのp形領域4aに電気的に接続され、他方の導体パターン47b(図9における下側の導体パターン47b)は、上記フォトダイオードのn形領域4bを構成するシリコン基板40aに電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the light receiving
また、受光素子形成基板40は、シリコン基板40aの上記一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜43が形成されており、当該絶縁膜43がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、受光素子形成基板40は、上記一方の導体パターン47aが、絶縁膜43に形成したコンタクトホール43aを通してp形領域4aと電気的に接続され、上記他方の導体パターン47bが絶縁膜43に形成したコンタクトホール43bを通してn形領域4bと電気的に接続されている。ここにおいて、各導体パターン47a,47bおよび接合用金属層48は、絶縁膜43上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜43上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜43との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。
In the light receiving
上述の実装基板2の形成にあたっては、例えば、受光素子4、絶縁膜43、各導体パターン47a,47b、および接合用金属層48が形成されたシリコン基板40aと配光用基板30とを接合する第1の接合工程を行った後、シリコン基板40aを所望の厚みまで研磨する研磨工程を行い、その後、誘導結合プラズマ(ICP)型のドライエッチング装置などを用いてシリコン基板40aに光取出孔41を形成する光取出孔形成工程を行うことで受光素子形成基板40を完成させてから、紫外光LEDチップ1が実装されボンディングワイヤ14の結線が行われたベース基板20と配光用基板30とを接合する第2の接合工程を行うようにすればよい。ここにおいて、第1の接合工程、第2の接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用しているが、常温接合法に限らず、AuSnや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。
In forming the mounting
上述の第1の接合工程では、シリコン基板40aの接合用金属層48と配光用基板30の接合用金属層38とが接合されるとともに、シリコン基板40aの導体パターン47a,47bと配光用基板30の導体パターン37,37とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン47a,47bと導体パターン37,37との接合部位は、貫通孔配線34に重なる領域からずらしてあるので、導体パターン47a,47bと導体パターン37,37との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。また、第2の接合工程では、ベース基板20の接合用金属層29と配光用基板30の接合用金属層36とが接合されるとともに、ベース基板20の導体パターン25b,25bと配光用基板30の導体パターン35,35とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン25b,25bと導体パターン35,35との接合部位は、貫通孔配線24に重なる領域および貫通孔配線34に重なる領域からずらしてあるので、導体パターン25b,25bと導体パターン35,35との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。
In the first bonding step, the
また、上述の透光性部材3は、透光性材料(例えば、ガラスなど)により形成された透光性基板からなり、実装基板2と同じ外周形状の矩形板状に形成されており、中央部に、紫外光LEDチップ1から放射された光を集光する平凸レンズ状の集光レンズ3aが連続一体に形成されている。
The above-described
本実施形態の紫外光発光装置の製造にあたっては、上述の各シリコン基板20a,30a,40aとして、それぞれベース基板20、配光用基板30、受光素子形成基板40を多数形成可能なシリコンウェハを用いるとともに、上述の透光性基板として透光性部材3を多数形成可能なウェハ状のもの(透光性ウェハ)を用い、上述の第1の接合工程、研磨工程、光取出孔形成工程、第2の接合工程、実装基板2の収納凹所2aに透光性封止材を充填して封止部5を形成する封止部形成工程、封止部形成工程の後で実装基板2と透光性部材3とを接合する第3の接合工程などの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程により実装基板2のサイズに分割されている。したがって、ベース基板20と配光用基板30と受光素子形成基板40と透光性部材3とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。また、配光用基板30におけるミラー2dと受光素子形成基板40における受光素子4との相対的な位置精度を高めることができ、紫外光LEDチップ1から放射された紫外光がミラー2dにより反射されて受光素子4へ導かれる。
In manufacturing the ultraviolet light emitting device of this embodiment, a silicon wafer capable of forming a large number of the
ところで、本実施形態の紫外光発光装置は、殺菌用途に利用することを想定して、紫外光LEDチップ1の発光ピーク波長を260nmに設定してあるが、発光ピーク波長は特に限定するものではなく、用途に応じて適宜設定すればよく、例えば、UV殺菌、検査用光源、UVキュアなど種々の用途に用いることができる。
By the way, the ultraviolet light emitting device of this embodiment is set to 260 nm as the emission peak wavelength of the
以上説明した本実施形態の紫外光発光装置では、紫外光LEDチップ1を収納するパッケージAに、紫外光LEDチップ1から放射された紫外光を検出する受光素子4が設けられているので、パッケージAあるいは外部(例えば、紫外光発光装置を実装する回路基板など)に受光素子4の出力に基づいて紫外光LEDチップ1の駆動電流をフィードバック制御する制御部(制御回路部)を設けることにより、紫外光LEDチップ1の特性劣化や封止部5の透過率の低下などによらず、所望の光量の紫外光を再現性良く得ることが可能になる。また、別途に点灯モニター用の可視光LEDチップを設けて、受光素子4の出力に基づいて可視光LEDチップを適宜点灯させることにより、紫外光LEDチップ1が点灯しているか消灯しているかを視認することが可能となる。ここで、受光素子4の出力が紫外光発光装置の出力として要求される紫外光の所望の光量に応じて予め規定した規定値以上の場合には、可視光LEDチップを点灯させることで、所望の光量が得られている正常状態にあることを報知するようにし、規定値よりも低く設定した寿命末期判定値以上かつ規定値未満の場合には、可視光LEDチップを点滅させることで寿命末期状態にあることを報知するようにしてもよい。なお、本実施形態の紫外光発光装置では、パッケージAを3枚のシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成してあるので、上述の制御部をIC製造プロセスなどにより製造することでパッケージAに集積化することができる。
In the ultraviolet light emitting device of the present embodiment described above, the
また、本実施形態の紫外光発光装置は、上述の説明から分かるように、パッケージAが無機材料により形成されているので、紫外光LEDチップ1から放射される紫外光によってパッケージAが劣化するのを抑制することができる。また、本実施形態の紫外光発光装置では、パッケージAが、ベース基板20と配光用基板30と受光素子形成基板40とで構成されているが、ベース基板20もしくは受光素子形成基板40に配光用基板30に相当する構造を一体に設けてもよく、少なくとも、紫外光LEDチップ1が搭載されたベース基板20と、受光素子4が形成された受光素子形成基板40とを備えていればよく、パッケージAに受光素子4を容易に且つ位置精度良く形成することが可能となる。
In the ultraviolet light emitting device of this embodiment, as can be seen from the above description, since the package A is formed of an inorganic material, the package A is deteriorated by the ultraviolet light emitted from the
また、本実施形態の紫外光発光装置は、パッケージA内で紫外光LEDチップ1を封止した封止部5を備え、当該封止部5が透光性無機材料により形成されているので、紫外光LEDチップ1から放射される紫外光によって封止部5が劣化するのを抑制することができ、封止部5の劣化に起因した光量低下を抑制することができる。しかも、上記透光性無機材料がガラスなので、封止部5の耐久性を向上させることができる。
Moreover, since the ultraviolet light-emitting device of this embodiment is provided with the sealing
また、本実施形態の本実施形態の紫外光発光装置では、紫外光LEDチップ1を収納する収納凹所2aが一表面に形成され当該収納凹所2aの内底面に紫外光LEDチップ1が実装される実装基板2が、収納凹所2aの周部から内方へ突出する突出部2cを有し、当該突出部2cに紫外光LEDチップ1から放射された紫外光を検出する受光素子4が設けられているので、実装基板2の一表面側において収納凹所2aの周囲に受光素子4を配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、受光素子4を実装基板2に設けながらも小型化が可能になる。また、本実施形態の紫外光発光装置では、透光性部材3に集光レンズ3aを連続一体に形成してあるので、外部への光取出し効率を高めることができる。
Further, in the ultraviolet light emitting device of this embodiment of the present embodiment, a housing recess 2a for housing the
また、本実施形態では、実装基板2の形成にあたって上述の各接合工程において、低温での直接接合が可能な常温接合法を採用しているので、各接合工程で紫外光LEDチップ1のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えるのを防止することができる。
Moreover, in this embodiment, since the room temperature bonding method in which direct bonding at low temperature is possible in each bonding process described above in forming the mounting
また、本実施形態の紫外光発光装置では、実装基板2のベース基板20に紫外光LEDチップ1と熱結合するサーマルビア26を設けてあるので、紫外光LEDチップ1で発生した熱を効率良く外部へ逃がすことができ、紫外光LEDチップ1のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。
Further, in the ultraviolet light emitting device of this embodiment, the thermal via 26 that is thermally coupled to the
ところで、上述の実施形態では、ベース基板20、配光用基板30、受光素子形成基板40それぞれをシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成してあるが、シリコン基板20a,30a,40aに限らず、半導体基板であればよく、例えば、シリコンカーバイド基板(SiC基板)を用いて形成してもよい。また、上述の実施形態では、ベース基板20と配光用基板30とで構成される部分を2枚のシリコン基板20a,30aを用いて形成してあるが、1枚のシリコン基板を用いて形成してもよい。また、ベース基板20および配光用基板30については、必ずしも半導体基板により形成する必要はなく、例えば、金属板などを用いて形成してもよく、シリコン基板20aの代わりに、金属板を用いた場合には、紫外光LEDチップ1で発生した熱をより効率良く放熱させることが可能となる。また、紫外光LEDチップ1としては、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光層を含む多層構造膜をエピタキシャル成長した後に多層構造膜を支持する導電性基板(例えば、Si基板など)を多層構造膜に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、受光素子形成基板40は、シリコン基板40aなどの半導体基板に限らず、ガラス基板などの透明基板を用いてもよく、この場合には、光取出孔41は特に設ける必要はなく、フォトダイオードを例えばアモルファスSiフォトダイオードにより構成し、実装基板2側とは反対側に外部からの紫外線を反射もしくは吸収して遮光する遮光膜を設ければよい。
The light receiving
1 紫外光LEDチップ
2 実装基板
2a 収納凹所
3 透光性部材
4 受光素子
5 封止部
20 ベース基板
20a シリコン基板
30 配光用基板
30a シリコン基板
40 受光素子形成基板
40a シリコン基板
A パッケージ
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