特許 6889533 紫外線発光装置及び紫外線照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6889533

(24)【登録日】2021年5月25日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】紫外線発光装置及び紫外線照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20210607BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20210607BHJP

   C02F 1/32 20060101ALI20210607BHJP

   A61L 2/10 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/48

   H01L23/02 F

   C02F1/32

   A61L2/10

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-164366(P2016-164366)

(22)【出願日】2016年8月25日

(65)【公開番号】特開2017-147432(P2017-147432A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2019年7月4日

(31)【優先権主張番号】特願2015-206883(P2015-206883)

(32)【優先日】2015年10月21日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2016-25535(P2016-25535)

(32)【優先日】2016年2月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100011

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 省三

(72)【発明者】

【氏名】大久保 努

(72)【発明者】

【氏名】加藤 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】谷口 和与至

(72)【発明者】

【氏名】松田 純司

【審査官】 百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２３４２７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／２０３９７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０３６２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１８８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１６０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１１２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３８０１６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２２７５１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ａ６１Ｌ ２／１０

Ｃ０２Ｆ １／３２

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部が形成され、該凹部を囲む上部を有する基板と、
前記基板の凹部内に設けられた紫外線発光素子と、
前記基板の凹部を覆うように前記基板の上部に設けられた紫外線透過窓部材と、
前記基板の上部と前記紫外線透過窓部材との間に設けられた樹脂接着層と、
前記樹脂接着層と前記紫外線透過窓部材との間に設けられた遮光層と
を具備し、
前記紫外線透過窓部材は前記基板の凹部に対応した凸部を有し、前記紫外線透過窓部材の凸部は前記基板の凹部内に嵌込められ、
前記遮光層は前記紫外線透過窓部材の凸部の側壁にも設けられると共に前記樹脂接着層の側辺は前記遮光層によって覆われ、
前記遮光層は前記紫外線透過窓部材内で反射した紫外線を反射及び吸収できると共に、前記遮光層は前記紫外線発光素子から前記樹脂接着層を直接照射する紫外線を抑制できるようにした紫外線発光装置。

【請求項2】

凹部が形成され、該凹部を囲む上部を有する基板と、
前記基板の凹部内に設けられた紫外線発光素子と、
前記基板の凹部を覆うように前記基板の上部に設けられた紫外線透過窓部材と、
前記基板の上部と前記紫外線透過窓部材との間に設けられた樹脂接着層と、
前記樹脂接着層と前記紫外線透過窓部材との間に設けられた遮光層と
を具備し、
前記樹脂接着層は前記基板の上部の外周部の段差に設けられると共に、前記樹脂接着層上は前記遮光層によって覆われ、
前記遮光層は前記紫外線透過窓部材内で反射した紫外線を反射及び吸収できると共に、前記遮光層は前記紫外線発光素子から前記樹脂接着層を直接照射する紫外線を抑制できるようにした紫外線発光装置。

【請求項3】

前記遮光層は金属層を具備する請求項１又は２に記載の紫外線発光装置。

【請求項4】

前記遮光層は紫外線反射多層膜を具備する請求項１又は２に記載の紫外線発光装置。

【請求項5】

前記紫外線透過窓部材の凸部に凹部が形成された請求項１に記載の紫外線発光装置。

【請求項6】

前記紫外線透過窓部材の外周部の一端を面取り、該面取りした外周部にも前記遮光層を設けた請求項１〜５のいずれかに記載の紫外線発光装置。

【請求項7】

前記紫外線発光素子は深紫外線発光素子であり、前記紫外線透過窓部材は深紫外線透過窓部材である請求項１又は２に記載の紫外線発光装置。

【請求項8】

前記紫外線発光素子は深紫外線発光素子であり、前記紫外線透過窓部材は深紫外線透過窓部材であり、
前記遮光層は深紫外線反射多層膜を具備する請求項１又は２に記載の紫外線発光装置。

【請求項9】

処理ガス又は処理水を流すためのケーシングと、
前記ケーシングの外面に設けられた請求項１〜８のいずれかに記載の紫外線発光装置の少なくとも１つと
を具備する紫外線照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は深紫外線発光装置を含む紫外線発光装置及び紫外線照射装置（深紫外線照射装置）に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、２１０〜３１０ｎｍの短波長領域の深紫外線を発する発光装置は、消毒、殺菌、浄化等に用いられ、他方、３１０ｎｍ以上の長波長領域の紫外線を発する発光装置は、露光等に用いられる。

【0003】

図１２は第１の従来の紫外線発光装置を示す断面図である（参照：特許文献１）。図１２において、紫外線発光装置１００は、凹部１０１ａが形成され、凹部１０１ａを囲む上部１０１ｂを有する基板１０１と、基板１０１の凹部１０１ａ内に設けられた紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１０２と、基板１０１の凹部１０１ａを覆うように設けられた紫外線透過窓部材１０３と、基板１０１の上部１０１ｂと紫外線透過窓部材１０３との間に設けられた封止部材としての樹脂接着層１０４とによって構成される。樹脂接着層１０４は、たとえばＡｇペースト、紫外線接着剤、Ｐｂフリー低温ガラス、アクリル樹脂、又はセラミック接着剤等を用いている（参照：特許文献１の段落００８６）。図１２においては、紫外線ＬＥＤ素子１０２から発生した紫外線ＵＶ１は紫外線透過窓部材１０３を透過して外部へ出射される。他方、紫外線ＵＶ２は紫外線透過窓部材１０３内で反射し、樹脂接着層１０４に向かう。また、紫外線ＵＶ３は紫外線ＬＥＤ素子１０２から直接樹脂接着層１０４に向かう。

【0004】

図１３は第２の従来の紫外線発光装置を示す断面図である（参照：特許文献２）。図１３の紫外線発光装置２００においては、図１２の封止部材としての樹脂接着層１０４の代りに、基板１０１側に設けられた金属層２０１、紫外線透過窓部材１０３側に設けられた金属層２０２、及び金属層２０１、２０２間に設けられた金錫（ＡｕＳｎ）共晶接合層（又はＡｇＳｎ共晶接合層）２０３を設けてある（参照：特許文献２の段落００２６、００２７、００２８）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２２７５１１号公報

【特許文献2】特開２０１５−１８８７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図１２に示す第１の従来の紫外線発光装置１００においては、紫外線ＬＥＤ素子１０２からの紫外線ＵＶ２が紫外線透過窓部材１０３に入射後、紫外線透過窓部材１０３内で反射して樹脂接着層１０４を照射する。また、紫外線ＬＥＤ素子１０２からの紫外線ＵＶ３が樹脂接着層１０４を直接照射する。但し、樹脂接着層１０４の横方向面積が縦方向面積より大きいので、紫外線ＵＶ２の方が紫外線ＵＶ３より影響が大きい。このとき、樹脂接着層１０４が有機物を含む場合、その有機物の結合種の一部が切断されて変質することがある。たとえば、図１４に示すように、紫外線によってエネルギー換算波長３１０ｎｍ以上の有機物の結合種が切断され、特に、２１０〜３１０ｎｍの深紫外線によってエネルギー換算波長２１０ｎｍ以上の有機物の多くの結合種が切断される。従って、樹脂接着層１０４が変質劣化し、この結果、クラックの発生、変色等によって樹脂接着層１０４の接着能力が低下して装置の信頼性が低下するという課題がある。

【0007】

また、図１５の（Ａ）に示すごとく、図１２に示す第１の従来の紫外線発光装置１００を紫外線照射装置の処理ガス、処理水等の殺菌対象物を矢印のごとく流す紫外線透過ケーシング１１１の外側に配置すると共に、紫外線発光装置１００に対向して反射板１１２を配置すると、紫外線発光装置１００から発生した紫外線ＵＶは反射板１１２にて反射されて紫外線が再び紫外線発光装置１００に入射する。また、図１５の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、２つの紫外線発光装置１００を紫外線透過ケーシング１１１に対向して配置すると、一方の紫外線発光装置１００から発生した紫外線ＵＶは他方の紫外線発光装置１００に入射する。この結果、やはり、紫外線発光装置１００の樹脂接着層１０４は紫外線ＵＶで照射され、樹脂接着層１０４の接着能力が低下して装置の信頼性が低下するという課題もある。

【0008】

さらに、基板１０１の上部１０１ｂに紫外線透過窓部材１０３を樹脂接着層１０４によって接合する際に、樹脂接着層１０４の一時的な粘度の低下により紫外線透過窓部材１０３が横方向にずれてしまうという課題もある。

【0009】

他方、図１３に示す第２の従来の紫外線発光装置２００においては、紫外線ＬＥＤ素子１０２からの紫外線ＵＶ２が紫外線透過窓部材１０３に入射後、紫外線透過窓部材１０３内で反射して金属層２０２を照射し、紫外線ＵＶ２は金属層２０２によって反射及び吸収され、たとえ金属層２０２の温度が高くなっても、また、紫外線ＵＶ３がＡｕＳｎ共晶接合層２０３を直接照射しても、ＡｕＳｎ共晶接合層２０３が変質することはない。しかしながら、ＡｕＳｎ共晶接合層２０３の製造工程は製造コストの上昇を招き、この結果、紫外線発光装置２００の製造コストが高いという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の課題を解決するために、本発明に係る紫外線発光装置は、凹部が形成され、凹部を囲む上部を有する基板と、基板の凹部内に設けられた紫外線発光素子と、基板の凹部を覆うように基板の上部に設けられた紫外線透過窓部材と、基板の上部と紫外線透過窓部材との間に設けられた樹脂接着層と、樹脂接着層と紫外線透過窓部材との間に設けられた遮光層とを具備するものである。これにより、紫外線通過窓部材内で反射して樹脂接着層を照射する紫外線は抑制される。

【0011】

また、紫外線透過窓部材は基板の凹部に対応した凸部を有し、紫外線透過窓部材の凸部は基板の凹部内に嵌込められると共に樹脂接着層の側辺は遮光層によって覆われ、遮光層は紫外線透過窓部材内で反射した紫外線を反射及び吸収できると共に、遮光層は紫外線発光素子から樹脂接着層を直接照射する紫外線を抑制できるようにした。また、樹脂接着層は基板の上部の外周部の段差に設けられると共に、樹脂接着層上は遮光層によって覆われ、遮光層は紫外線透過窓部材内で反射した紫外線を反射及び吸収できると共に、遮光層は紫外線発光素子から樹脂接着層を直接照射する紫外線を抑制できるようにした。

【0012】

さらに、本発明に係る紫外線照射装置は、処理ガス又は処理水を流すためのケーシングと、ケーシングの外面に設けられた上述の紫外線発光装置の少なくとも１つとを具備するものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、紫外線透過窓部材内で反射した紫外線及び紫外線発光素子からの直接照射される紫外線は遮光層及び基板によって反射及び吸収されて遮光されるので、樹脂接着層は紫外線照射を受けず、従って、樹脂接着層は変質することがない。この結果、樹脂接着層の接着能力の低下を防止して装置の信頼性を向上できる。

【0014】

また、基板の上部に紫外線透過窓部材を樹脂接着層によって接合する際の樹脂接着層の一時的な粘度の低下による紫外線透過窓部材の横方向のずれを紫外線透過窓部材の凸部によって抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る深紫外線発光装置の第１の実施の形態を示す上面図である。

【図2】図１の深紫外線発光装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図3】図１、図２の金属層の代りの深紫外線反射多層膜の断面図である。

【図4】本発明に係る深紫外線発光装置の第２の実施の形態を示す上面図である。

【図5】図４の深紫外線発光装置のＶ−Ｖ線断面図である。

【図6】図４、図５の深紫外線透過窓部材の変更例を示す断面図である。

【図7】本発明に係る深紫外線発光装置の第３の実施の形態を示す上面図である。

【図8】図７の深紫外線発光装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。

【図9】図８の深紫外線発光装置の変更例を示す断面図である。

【図10】本発明に係る深紫外線発光装置の第４の実施の形態を示す上面図である。

【図11】図１０の深紫外線発光装置のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

【図12】第１の従来の紫外線発光装置を示す断面図である。

【図13】第２の従来の紫外線発光装置を示す断面図である。

【図14】有機物の主な結合種の分子結合エネルギーを示す表である。

【図15】図１２の紫外線発光装置が設けられた紫外線照射装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は本発明に係る深紫外線発光装置の第１の実施の形態を示す上面図、図２は図１の深紫外線発光装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【0017】

図１、図２において、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板１は４層の基板１−１、１−２、１−３、１−４の積層よりなり、基板１−３、１−４によって凹部１ａが形成される。

【0018】

ＬＴＣＣ基板１の凹部１ａの基板１−１、１−２の上下には放熱パッド２−１、２−２、２−３が設けられ、放熱パッド２−１、２−２、２−３は金属ビア３−１、３−２によって結合される。この場合、下側の金属ビア３−１は直径０．３ｍｍと大きく、上側の金属ビア３−２は直径０．２５ｍｍと小さくしてあり、これにより、放熱効率を高くする。金属ビア３−１、３−２はＡｇ又はＡｇ合金よりなり、焼結を阻害しない範囲でＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ等を添加してもよい。

【0019】

ＬＴＣＣ基板１の凹部１ａを囲み上部をＬＴＣＣ基板１の上部を構成する基板１−３、１−４の下の基板１−１、１−２の上下には、電極パッド４−１、配線パッド４−２、４−３が設けられ、金属ビア（図示せず）によって電気的に接続される。尚、この金属ビアは金属ビア３−１、３−２と同一層よりなる。

【0020】

たとえば６個の深紫外線ＬＥＤ素子５は波長２１０〜３１０ｎｍの領域の深紫外線を発生するものであり、たとえばその発光層はＡｌＧａＮ系材料で構成される。これらの深紫外線ＬＥＤ素子５はＡｕＳｎ共晶接合層又はバンプ（図示せず）を用いてサブマウント６に搭載される。また、サブマウント６はＡｌＮ又は酸化シリコンを有するシリコンより構成され、放熱性能がよいＡｕＳｎ共晶接合層（図示せず）によって放熱パッド２−３に接合される。従って、深紫外線ＬＥＤ素子５から発生した熱はサブマウント６、放熱パッド２−３、金属ビア３−２、放熱パッド２−２、金属ビア３−１及び放熱パッド２−１を介して外部へ放熱される。

【0021】

深紫外線ＬＥＤ素子５はサブマウント６上の配線層６ａ、６ｂ間に電気的に接続され、配線層６ａ、６ｂはワイヤ７ａ、７ｂによって基板１−２上のワイヤボンディングパッド８ａ、８ｂに電気的に接続される。尚、ワイヤボンディングパッド８ａ、８ｂは配線パッド４−３の一部であり、配線パッド４−３、４−２を介して２つの電極パッド４−１に電気的に接続される。従って、深紫外線ＬＥＤ素子５は２つの電極パッド４−１間に電気的に接続されることになる。

【0022】

ツェナダイオード素子９は深紫外線ＬＥＤ素子５を逆電圧から保護するためのものであり、深紫外線ＬＥＤ素子５に電気的に逆並列に接続される。つまり、ツェナダイオード素子９の一方の電極はＬＴＣＣ基板１の凹部１ａのサブマウント６が搭載されていない領域上の配線パッド４−３’上に搭載され、ツェナダイオード素子９の他方の電極はワイヤ７ｃによってワイヤボンディングパッド８ｂに電気的に接続される。

【0023】

尚、放熱パッド２−１、電極パッド４−１は同一層であり、放熱パッド２−２、配線パッド４−２は同一層であり、放熱パッド２−３、配線パッド４−３、４−３’、ワイヤボンディングパッド８ａ、８ｂは同一層である。

【0024】

ＬＴＣＣ基板１の凹部１ａを覆うようにＬＴＣＣ基板１の上部つまり基板１−４上に平板状の深紫外線透過窓部材１０を設けてある。深紫外線透過窓部材１０の材料は、深紫外線を透過する材料、たとえば、石英ガラス、サファイヤ、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、合成フューズドシリカ等である。

【0025】

基板１−４と深紫外線透過窓部材１０との間に封止部材として樹脂接着層１１を設ける。樹脂接着層１１の材料は、たとえば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂、有機／無機（たとえばシリコーン／シリカ）ハイブリッド樹脂、フッ素系樹脂等である。

【0026】

さらに、樹脂接着層１１と深紫外線透過窓部材１０との間に、遮光層として深紫外線に対して反射率が高い金属層１２を設ける。金属層１２は、たとえば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ等よりなる単層又は複層よりなる。この場合、金属層１２は深紫外線透過部材１０上に予め形成し、樹脂接着層１１は金属層１２及びＬＴＣＣ基板１の基板１−４のいずれか一方又は両方に塗布する。

【0027】

このように、樹脂接着層１１上に遮光層としての金属層１２を設けているので、深紫外線透過窓部材１０内で反射した深紫外線は金属層１２によって反射及び吸収されて遮光され、樹脂接着層１１は深紫外線照射を受けない。従って、樹脂接着層１１は変質劣化せず、この結果、樹脂接着層１１の接着能力の低下を防止して装置の信頼性を向上できる。

【0028】

また、図１、図２の金属層１２の代りに、図３に示す深紫外線反射多層膜１３を用いることができる。

【0029】

図３において、深紫外線反射多層膜１３は、深紫外線を透過する誘電体層である高屈折率層１３１、低屈折率層１３２よりなる組１３−１、１３−２、…、１３−Ｎを積層することによって構成されている。各組１３−ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）は、所定の中心波長λ_ｉを有する深紫外線を光の干渉を利用して反射する。このときの反射条件は、
ｎ_１３１・ｄ_１３１＝ｎ_１３２・ｄ_１３２＝λ_ｉ／４
但し、ｎ_１３１は高屈折率層１３１の屈折率、
ｄ_１３１は高屈折率層１３１の厚さ、
ｎ_１３２は低屈折率層１３２の屈折率、
ｄ_１３２は低屈折率層１３２の厚さ
である。つまり、広い波長範囲の深紫外線を反射するためには、中心波長λ_ｉが少し異なる複数組１３−１、１３−２、…、１３−Ｎが必要となる。この場合、高屈折率層１３１と低屈折率層１３２との屈折率差が大きい程、反射できる深紫外線の波長幅が大きくなるので、反射したい深紫外線の波長幅に応じて高屈折率層１３１、低屈折率層１３２の材料を選択する。

【0030】

たとえば、高屈折率層１３１を屈折率２．０のＨｆＯ_２層とし、低屈折率層１３２を屈折率１．５の酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層とする。また、ＨｆＯ_２層１３１、ＳｉＯ_２層１３２の組数Ｎを１５とし、さらに、１つのＨｆＯ_２層１３１を付加し、合計３１層積層し、この場合、ＨｆＯ_２層１３１の厚さｄ_１３１を徐々に異なる値とし、また、ＳｉＯ_２層１３２の厚さｄ_１３２を徐々に異なる値とする。このとき、深紫外線反射多層膜１３の上側の深紫外線透過窓部材１０もたとえば石英ガラスよりなる低屈折率であり、また、深紫外線反射多層膜１３の下側の樹脂接着層１１もたとえばアクリル系樹脂よりなる低屈折率であるので、深紫外線反射多層膜１３においては、始端及び終端はＨｆＯ_２層１３１とする。従って、Ｎ×２＋１＝３１層となる。尚、深紫外線反射多層膜１３の反射率は層数に応じて指数関数的に増加し、層数３１の深紫外線反射多層膜１３により、２６０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲で十分な深紫外線反射特性を得ることができる。

【0031】

尚、高屈折率層１３１としては、ＨｆＯ_２の代りに、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３等の酸化物系材料を用いることもできる。また、低屈折率層１３２としては、ＳｉＯ_２の代りに、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＢａＦ_２等の低屈折率材料を用いることもできる。

【0032】

図４は本発明に係る深紫外線発光装置の第２の実施の形態を示す上面図、図５は図４の深紫外線発光装置のＶ−Ｖ線断面図である。

【0033】

図４、図５においては、図１、図２の平板状の紫外線透過窓部材１０の代りに、凸部１０’ａを有する深紫外線透過窓部材１０’を設けてある。深紫外線透過窓部材１０’の凸部１０’ａはＬＴＣＣ基板１の凹部１ａに対応し、凹部１ａ内に嵌込められる。この場合、金属層１２’は基板１−４に対応した深紫外線透過窓部材１０’の領域に設けられるが、図５に示すごとく深紫外線透過窓部材１０’の凸部１０’ａの側壁にも設けられる。このとき、金属層１２’が必ずしも基板１−４に接触する必要性はないが、樹脂接着層１１の側辺を覆っている。これにより、深紫外線透過窓部材１０’内で反射した深紫外線をさらに反射及び吸収できると共に、深紫外線ＬＥＤ素子５からの深紫外線の直接照射を抑制できる。このようにして、基板１−４に深紫外線透過窓部材１０’を樹脂接着層１１によって接合する際に、樹脂接着層１１の一時的な粘度の低下があっても、深紫外線透過窓部材１０’の横方向のずれはその凸部１０’ａの側壁によって抑制できる。

【0034】

尚、図５の深紫外線透過窓部材１０’の凸部１０’ａの側壁は垂直となっているが、図６の（Ａ）に示すごとく、メサ状にしてもよく、また、図６の（Ｂ）に示すごとく、逆メサ状にしてもよい。これにより、凸部１０’ａの側壁に形成された金属層１２’によって深紫外線透過窓部材１０’内で反射した深紫外線をさらに反射及び吸収できる。

【0035】

また、図５、図６の（Ａ）、（Ｂ）の深紫外線透過窓部材１０’の凸部１０’ａには、図６の（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すごとく、凹部１０’ｂを設けることもできる。これにより、深紫外線透過窓部材１０’を出射する深紫外線が増加すると共に、深紫外線透過窓部材１０’内で反射して金属層１２’に入射する深紫外線を減少させることができる。

【0036】

図５、図６の（Ｃ）の深紫外線透過窓部材１０’の垂直状の凸部１０’ａは、平板状窓部材たとえば石英ガラスに、ダイサー等を用いてハーフカットにより溝を格子状に形成し、溝の中心部をフルダイシングにより切断することで形成できる。

【0037】

また、図６の（Ａ）、（Ｄ）の深紫外線透過窓部材１０’のメサ状の凸部１０’ａは、マスキングした平板状窓部材たとえば石英ガラスに、サンドブラストにより溝を格子状に形成し、溝の中心部を切断することにより、たとえば７０°程度のテーパ角を有する凸部を形成できる。この際、サンドブラスト条件により、形成するテーパ角を変えることが可能である。

【0038】

さらに、図６の（Ｂ）、（Ｅ）の深紫外線透過窓部材１０’の逆メサ状の凸部１０’ａは、マスキングした平板状窓部材たとえば石英ガラスに、サンドブラストにてメサ構造を形成後、メサ側と平板状窓部材に貼り合せることにより形成できる。貼り合せ方法としては、原子拡散接合や表面活性化接合を用いることができる。その後メサ構造を形成した窓部材裏面の平板部を研磨して取り除くことにより逆メサ構造を形成できる。その後、所望のサイズに切断して作製する。

【0039】

また、加工部分のダメージ除去や平坦性を向上させるために、化学腐食によるエッチング、たとえばフッ酸混合液等を用いてエッチングしてもよい。

【0040】

尚、図４、図５の金属層１２’の代りに、図３に示す深紫外線反射多層膜１３を用いることもできる。

【0041】

図７は本発明に係る深紫外線発光装置の第３の実施の形態を示す上面図、図８は図７の深紫外線発光装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。

【0042】

図７、図８においては、図１、図２のＬＴＣＣ基板１の基板１−４の外周部に段差１−４ａを設け、この段差１−４ａに樹脂接着層１１を塗布する。この段差１−４ａは、樹脂接着層１１の熱応力を小さくするために、０．１〜０．２ｍｍとする。金属層１２は樹脂接着層１１を含めてＬＴＣＣ基板１の基板１−４全体の上に位置する。この場合、金属層１２を深紫外線透過窓部材１０上に予め形成し、他方、樹脂接着層１１はＬＴＣＣ基板１の基板１−４の外周部段差に予め塗布し、深紫外線透過窓部材１０の金属層１２をＬＴＣＣ基板１の基板１−４に樹脂接着層１１によって接着する。

【0043】

このように、樹脂接着層１１上に遮光層としての金属層１２を設けているので、深紫外線透過窓部材１０内で反射した深紫外線は金属層１２によって反射及び吸収されて遮光され、樹脂接着層１１は深紫外線照射を受けない。また、同時に深紫外線ＬＥＤ素子５からの直接の深紫外光はＬＴＣＣ基板１の基板１−４によって遮光される。従って、樹脂接着層１１は変質劣化せず、この結果、樹脂接着層１１の接着能力の低下を防止して装置の信頼性を向上できる。

【0044】

図９は図８の深紫外線発光装置の変更例を示す断面図である。

【0045】

図９においては、図８の深紫外線透過窓部材１０の外周部の一部を予め面取りして面取り部１０ａとする。従って、深紫外線透過窓部材１０に予め形成される金属層１２は深紫外線透過窓部材１０の面取り部１０ａで上方へ曲る。この結果、深紫外線透過窓部材１０の外周部から漏れようとする深紫外光ＵＶ４は上方へ曲った金属層１２によって反射されて戻されることになる。従って、深紫外光の取り出し効率が上昇する。また、この深紫外線発光装置の横に配置される他の装置に、深紫外線透過窓部材１０の外周部から漏れる深紫外光が照射されることを抑制できる。

【0046】

尚、紫外線透過窓部材１０の外周部の一部を予め面取りし、その部分まで金属層１２を形成する図９に示す変更例は、図１、図４に示す第１、第２の実施の形態及び次の図１０に示す第４の実施の形態にも適用できる。

【0047】

図１０は本発明に係る深紫外線発光装置の第４の実施の形態を示す上面図、図１１は図１０の深紫外線発光装置のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

【0048】

図１０、図１１においては、図１、図２のＬＴＣＣ基板１の基板１−４の凹部１−４ｂを設け、この凹部１−４ｂに樹脂接着層１１を塗布する。この凹部１−４ｂは樹脂接着層１１の熱応力を小さくするために、０．１〜０．２ｍｍとする。金属層１２は樹脂接着層１１を含めてＬＴＣＣ基板１の基板１−４全体の上に位置する。この場合も、金属層１２を深紫外線透過窓部材１０上に予め形成し、他方、樹脂接着層１１はＬＴＣＣ基板１の基板１−４の凹部１−４ｂに予め塗布し、深紫外線透過窓部材１０の金属層１２をＬＴＣＣ基板１の基板１−４に樹脂接着層１１によって接着する。

【0049】

尚、上述の実施の形態は２１０〜３１０ｎｍの短波長領域の深紫外線発光装置に係るが、本発明は３１０ｎｍ以上の長波長領域の紫外線発光装置にも適用できる。この場合には、深紫外線ＬＥＤ素子５を紫外線ＬＥＤ素子に変更し、金属層１２として当該長波長領域における反射率が良好な材料を用いるか、又は深紫外線反射多層膜１３を紫外線の長波長領域に合わせた紫外線反射多層膜に変更する。

【0050】

さらに、上述の実施の形態においては、基板材料としてＬＴＣＣを用いる場合を示したが、高温同時焼成セラミックス（ＨＴＣＣ）やＡｌＮを用いることもできる。また、ＨＴＣＣやＡｌＮの場合には、金属ビア材料としてＷ、Ｍｏ、Ｃｕ及びそれらの合金を用いることができる。さらに、ＡｌＮの場合には、熱伝導率が大きいので、金属ビアを用いなくても良い。

【0051】

さらにまた、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用できる。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明の紫外線発光装置、特に、深紫外線発光装置は、殺菌効果が大きいので、浄水器、ウォータクーラ、ウォータサーバ、医療用純水製造装置、加湿器、食器洗浄機、デンタルチェア等における水の殺菌浄化装置に利用できる。

【符号の説明】

【0053】

１：ＬＴＣＣ基板
１−１、１−２、１−３、１−４：基板
１ａ：凹部
１−４ａ：段差
１−４ｂ：凹部
２−１、２−２、２−３：放熱パッド
３−１、３−２：金属ビア
４−１：電極パッド
４−２、４−３、４−３'：配線パッド
５：深紫外線ＬＥＤ素子
６：サブマウント
６ａ、６ｂ：配線層
７ａ、７ｂ：ワイヤ
８ａ、８ｂ：ワイヤボンディングパッド
９：ツェナダイオード
１０、１０’：深紫外線透過窓部材
１０ａ：面取り部
１０’ａ：凸部
１０’ｂ：凹部
１１：樹脂接着層
１２、１２’：金属層
１３：深紫外線反射多層膜
１００：紫外線発光装置
１０１：基板
１０１ａ：凹部
１０１ｂ：上部
１０２：紫外線ＬＥＤ素子
１０３：紫外線透過窓部材
１１１：ケーシング
１１２：反射板
２００：紫外線発光装置
２０１、２０２：金属層
２０３：ＡｕＳｎ共晶接合層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】