特許 7397687 深紫外光を発する発光装置及びそれを用いた水殺菌装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-05

(45)【発行日】2023-12-13

(54)【発明の名称】深紫外光を発する発光装置及びそれを用いた水殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20231206BHJP

   H01L 33/58 20100101ALI20231206BHJP

   H01L 23/06 20060101ALI20231206BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20231206BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H01L33/48

H01L33/58

H01L23/06 A

H01L23/02 F

C02F1/32

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020008418

(22)【出願日】2020-01-22

(65)【公開番号】P2021118199

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-12-01

(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】110000888

【氏名又は名称】弁理士法人山王坂特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 千寿

(72)【発明者】

【氏名】山根 貴好

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８１２３０２３（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３３８３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０１００４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０１８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３７５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４７４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２７１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５３０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１０９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４７４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０９３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６３８３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１００７７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／００３５３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０３７９９６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０１Ｌ ２３／００ － ２３／１０

Ｃ０２Ｆ １／００ － １／２６

Ｃ０２Ｆ １／３０ － １／３８

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力供給用の電極が形成された基板と、該基板の上に搭載され、深紫外光を発する発光素子と、外周の端部が前記基板に固着され、前記発光素子を含む空間を気密状態で覆うドーム状のカバー部材とを有し、
前記カバー部材は、前記外周の端部に、底面が前記基板に固着された鍔部が形成されており、前記鍔部の端面は、外周に向かって曲面が形成されており、
前記カバー部材は、
前記発光素子から発せられた深紫外光を遮光する金属膜からなる遮光部と、
前記鍔部と前記基板とを接合する接合材の層と、を有し、
前記遮光部は、前記鍔部の端面に形成されており、前記接合材と接する領域を含み、
前記接合材の層は、前記基板と前記カバー部材との接合部を跨いで、前記遮光部に沿って前記鍔部の底面から端面にかけて這い上がり、前記遮光部の少なくとも一部を覆う接合材の領域を有する
ことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記金属膜は、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＴａのうち１以上を用いた単層または複層であることを特徴とする発光装置。

【請求項3】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記接合材として、ＡｕＳｎを用いていること特徴とする発光装置。

【請求項4】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記接合材として、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、およびＡｌのうちの１以上を用いていること特徴とする発光装置。

【請求項5】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記遮光部は、前記発光素子が搭載された基板の上面からの高さが、前記基板の上面からの前記発光素子の上面までの高さより高いことを特徴とする発光装置。

【請求項6】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記発光素子の中心を含む垂直方向断面において、前記発光素子の上面の中心と前記遮光部の最上部とを結ぶ線の、前記発光素子の上面に対する角度が２０度以下であることを特徴とする発光装置。

【請求項7】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記鍔部の底面には、前記遮光部は配置されていないことを特徴とする発光装置。

【請求項8】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記遮光部に沿って前記鍔部の底面から端面にかけて這い上がった前記接合材は、前記遮光部と前記接合材の層との接合境界を覆うことを特徴とする発光装置。

【請求項9】

請求項１に記載の発光装置であって、
前記接合材の層は、前記カバー部材側のメタライズ層と、前記基板側のパッド層とに挟まれており、
さらに、前記メタライズ層または前記パッド層の前記接合材の層側の面であって、前記カバー部材の内周側には、前記接合材に対して濡れ性が低い材料を用いたことを特徴とする発光装置。

【請求項10】

水を供給する供給路付近に配置され、供給路を流れる水に深紫外光を照射する発光装置と、その駆動回路とを備えた水殺菌装置であって、前記発光装置として、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の発光装置を用いたことを特徴とする水殺菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、深紫外光を発する半導体発光素子を用いた発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

深紫外光を発する半導体発光素子は、サファイアなどの単結晶基板上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層をテンプレート層とし、その上に発光層等を含む半導体多層膜構造をエピタキシャル成長させるか、あるいは、窒化アルミニウム単結晶基板上に発光層等を含む半導体多層膜構造をエピタキシャル成長させて形成される。このような半導体発光素子は、下地のＡｌＮ層（またはＡｌＮ単結晶基板）が水分によって容易に加水分解を起こし変質してしまうため、これを用いた発光装置は、半導体素子を実装したパッケージ基板を、ガラス等の透明な部材で封止した構造を持つ（特許文献１－３）。

【0003】

特許文献１及び２に記載された発光装置は、凹部を形成したパッケージ基板の凹部に発光素子をフリップチップ接合によって実装し、パッケージ基板の上に平板上の透明な窓部材を接合し、凹部と透明体で囲まれる空間を封止している。これらの先行文献に記載された発光装置では、パッケージ基板と窓部材との接合面に複数の金属やシリコン酸化膜などを積層した接合層を形成することで、発光素子が実装された空間の気密性や発光素子の信頼性を保つようにしている。また特許文献２には、窓部材側にも端部に金属層を形成し、接合材が金属層に沿ってフィレットを形成することで、平板状の窓部材にかかる応力を低減することが記載されている。

【0004】

また特許文献３には、発光素子を実装した平板上のパッケージ基板に、発光素子を露出させる貫通孔を形成したスペーサを固定し、その上にガラス板を固定した構造の発光装置が開示されている。特許文献３には、ガラス板の、基板に固定される面に凹部を形成し、ガラス板がスペーサを兼ねた構造も開示されている。

【0005】

しかしながら、これら特許文献１－３に記載された発光装置では、発光素子からの光を取り出す窓部材やガラス板が平板上な透明体であるため、発光素子からの光の一部は透明体の下面すなわち光が当たる面で一部反射されるため、光の取り出し効率が低下するという課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第６２９４４１７号公報

【文献】特許第５８６６５６１号公報

【文献】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】

【0007】

発光装置の光取り出し効率を改善するために、本出願人はドーム状の透明体で基板に実装された発光素子を気密に封止した発光装置を提案している。この発光装置では、ドーム状の透明体は外周に鍔部を有し、鍔部を接合材を介して基板に接合することにより、発光素子を透明体と基板とで囲まれる空間に気密に封止している。発光素子から発せられる深紫外光は、ドーム状の透明体から発光装置の外側に出射される。この際、光が入射する透明体の面及び透明体から光が出射する面が曲面であることから、光は透明体の面に対し直交に近い角度で進み、入射面及び出射面での反射が抑制され、高い光取り出し効率が実現できる。

【0008】

しかしながら、この発光装置では、発光素子からその側面方向に向かう光が、ドーム状の透明体の下側、すなわち基板に固定された鍔部からも外側に照射されるという問題が生じた。深紫外光はエネルギーが高いため、細菌やカビに対し高い殺菌・殺黴効果があるが、照射されることによってプラスチック等が急速に劣化するという問題がある。また人体に対しても直接照射されることは好ましくない。

【0009】

本発明は、上述したドーム形状の透明体（以下、カバー部材ともいう）を持つ発光装置における新たな課題を解決するためなされたものであり、発光素子からその側面方向に向かう深紫外光が、ドーム状のカバー部材の下側端部から照射されるのを防ぐことを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明の発光装置は、電力供給用の電極が形成された基板と、該基板の上に搭載され、深紫外光を発する発光素子と、外周の端部が基板に固着され、発光素子を含む空間を気密状態で覆うドーム状のカバー部材とを有している。カバー部材は、端部の周囲の少なくとも一部に、発光素子から発せられた深紫外光を遮光する遮光部を有している。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、遮光部が深紫外光を遮光するため、発光素子からその側面方向に向かう深紫外光がカバー部材の下側端部から照射されるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】（ａ）は実施形態１の発光装置１０の上面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ’断面図、（ｃ）は発光装置１０の下面図。

【図2】（ａ）は金属層４の構成例を示す断面図、（ｂ）は金属層４の加熱（溶融）前の層構成の一例を示す断面図、（ｃ）は金属層１１と電極パッド５の加熱前の層構成の一例を示す断面図。

【図3】発光装置から出射される光の分布図。

【図4】発光装置１０の製造方法を示すフロー図。

【図5】（ａ）～（ｅ）は、カバー部材２をパッケージ基板３に実装する方法を示す説明図。

【図6】（ａ）は実施形態２の発光装置１０Ｂの構成例を示す断面図、（ｂ）は発光装置１０Ｂの金属層４の加熱前の層構成の概要を示す断面図。

【図7】（ａ）～（ｄ）は、発光装置の変形例をそれぞれ示す断面図。

【図8】（ａ）～（ｃ）は水殺菌装置１００の使用例の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の発光装置の実施形態について説明する。

【0014】

＜＜実施形態１の発光装置１０＞＞
実施形態１の発光装置１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、電力供給用の電極が形成されたパッケージ基板（以下、単に基板ともいう）３と、基板３上に搭載され深紫外光を発する発光素子１と、発光素子１を含む空間Ｓを気密状態で覆うドーム状のカバー部材２とを備えている。カバー部材２は、その外周の端部が基板３に固着されている。またカバー部材２は、外周端部の周囲の少なくとも一部に、発光素子１から発せられた深紫外光を遮光する遮光部８を有している。カバー部材２の端部は、接合材の層（金属層）４により基板３に接合されている。

【0015】

以下、発光装置１０を構成する各部材の具体例について説明する。なお、以下の説明において、基板３に発光素子１が搭載される側を上側とし、その反対側を下側とする。

【0016】

＜発光素子１＞
発光素子１は、波長２１０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下の深紫外波長領域の光を放射する深紫外発光素子（ＤＵＶ－ＬＥＤ）である。発光素子１は、既知の構造（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やサファイア等の単結晶基板上に、ＡｌＮ層をテンプレート層として深紫外発光をする発光層や電極等を積層した構造）を有する半導体発光素子である。発光素子１の基板としてＡｌＮの単結晶基板を用いた場合、転位密度が１０^４（個／ｃｍ^２）オーダーと少なく、高品質になるため、発光素子１は、より短い波長の深紫外光を出射することができる。発光素子１の発光層は、たとえばＡｌＧａＮ系材料で構成される。

【0017】

発光素子１は、パッケージ基板３に対して既知の方法により実装されている。例えば発光素子１が底面に一対の電極を有している場合、基板３に設けた電極に対し、図１（ｂ）のように半田等の金属層１１を用いてフリップチップ接合により実装してもよいし、ダイボンディングとボンディングワイヤで実装してもよい。

【0018】

＜基板３＞
基板３には発光素子１に電力を供給する電極として、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、基板３の上面側の電極パッド５と、基板３の下面側の裏面電極７と、基板３を貫通し電極パッド５及び裏面電極７を接続する貫通電極６とが形成されている。電極パッド５上には、発光素子１に対して電気的に並列に接続され発光素子１を逆電圧から保護するツェナーダイオード９が接続されている。また基板３の下面には、裏面電極７に接続し電極パッド５に給電するための不図示の配線が設けられている。

【0019】

基板３は、絶縁性で良好な熱伝導性を有し発光素子１の熱を外部に放出可能であることが好ましく、例えばセラミック製、ダイヤモンド製またはＳｉ製である。例えば、基板３がセラミック製の場合、セラミックとしてＡｌＮ、アルミナ、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、及びＬＴＣＣ（Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ：低温同時焼成セラミックス）のうちの１以上を含むもの用いることができる。また、Ｃｕ等の高熱伝導材を絶縁層でコートしたものでも良い。

【0020】

＜カバー部材２＞
カバー部材２は、上に凸となる曲面を上下両面に有するドーム状部２０と、ドーム状部２０の下端部から外周に向けて広がる鍔部２２とを備えている。カバー部材２を上面側から見た形状は、ドーム状部２０が円形であり、鍔部２２が矩形である。

【0021】

ドーム状部２０の下面と基板３との間の空間Ｓは中空であり、Ｈｅ、N₂などの不活性ガスが充填されている。金属層４によりカバー部材２が基板３に接合されているため、発光素子１は空間Ｓ内に気密に封止されている。気密の程度は、例えば不活性ガスのリークレートで３．０×１０^－１０Ｐａｍ^３／ｓ以下であることが望ましい。これにより、カバー部材２と基板３との接合部分から空間Ｓ内への水分の侵入を防ぐことができ、空間Ｓ内の水分量が３０００ｐｐｍ以下に維持される。この値は、発光素子１の基板が通電中に水分により加水分解を起こし変質することを防ぎ、市場要求を満足するレベルの寿命を担保可能な値である。

【0022】

カバー部材２は、発光素子１の発する深紫外光を透過する材質（例えば石英ガラス、水晶、ＵＶ透過ガラス）で構成されている。

【0023】

＜金属層４＞
金属層４は、上述したようにカバー部材２と基板３とを気密に接合するための層であり、基板３の上面とカバー部材２の鍔部２２の下面との間で、発光素子１の配置された空間Ｓの全周を囲むように、枠状に形成されている。金属層４は、例えば図２（ａ）に示すように、カバー部材２に接合されたメタライズ層４ａと、基板３に接合されたパッド層４ｂと、メタライズ層４ａおよびとパッド層４ｂの間に配置された接合層４ｃとを備える構成とすることができる。

【0024】

メタライズ層４ａ、パッド層４ｂ及び接合層４ｃの層構成は任意であり、それぞれ単層であっても、図２（ｂ）に示すように多層構造であってもよい。

【0025】

金属層４の厚さおよび幅は任意であるが、外周側と内周側との幅Ｗは、図２（ａ）に示すようにカバー部材２の厚さＴよりも大きい（Ｗ＞Ｔ）と、金属層４の接合時、カバー部材２の金属層４との接合界面付近における破断を防止することができる。金属層４の幅Ｗは、２２０μｍより大きいことが好ましく、３００μｍ以上であることがより好ましく、３７０μｍ以上であることが更に好ましい。カバー部材２の厚さＴは、５００μｍよりも小さいことが好ましく、２００μｍ以上５００μｍ未満であることがより好ましく、２２０μｍ以上３７０μｍ以下であることが更に好ましい。金属層４の厚みは、０．３μｍ以上２０μｍ以下であることが望ましい。

【0026】

＜遮光部８＞
遮光部８は、発光素子１からの光をカバー部材２の側面から出射されるのを防止するための手段であり、本実施形態では、鍔部２２の外側面に形成されている。遮光部８は、カバー部材２からの深紫外光を遮光できるものであれば限定されず、遮光可能な材料及び部材を用いることができる。本実施形態では、カバー部材２の表面に形成された金属膜である。

【0027】

遮光部８は、発光素子１から発せられる深紫外光が発光装置の周囲の部材に到達しないように、カバー部材２の下端から側方への漏れ光を遮光できる高さまで配置されていればよい。遮光部８の高さは、発光素子１の中心を含む垂直方向断面において、発光素子１の上面の中心と遮光部８の最上部とを結ぶ線の、発光素子１の上面に対する角度が２０度以下となるような高さであることが好ましい。

【0028】

発光装置から出射される深紫外光の分布を図３に示す。この図では、発光素子１の中心を含む垂直方向断面において、発光装置から真上に向けて出射される光の方向を０°、発光素子の発光面に対して水平な方向を±９０°として示している。

【0029】

図３の強調部Ｅに示すように、深紫外光が－７０°以下、及び＋７０°以上の範囲の光は漏れ光となって、カバー部材２の鍔部２２の端部から漏れ出ることがわかる。従ってこの範囲をカバーするように遮光部８の高さを設定する。この図では発光素子１の上面が±９０°の位置にある場合を示しているが、発光素子１の上面がこれより高い位置にある場合には、漏れ光の範囲は－９０°以下、及び＋９０°以上の範囲になる。従って発光素子１の上面の位置が高い場合を考慮し、遮光部８は、－１００°～－７０°、及び＋７０°～＋１００°の範囲で遮光することが好ましい。

【0030】

具体的には、図１（ｂ）に示すように、発光素子１が搭載された基板３の上面から遮光部８の上端までの高さ（遮光部８の高さｈ１）が、基板３の上面からの発光素子１の上面までの高さ（発光素子１の高さｈ２）より高くなるように遮光部８を配置することが好ましい。

【0031】

ただし遮光部８は、カバー部材２の周囲全体に配置する必要はなく、漏れ光が問題となりうる側面にのみ設けたり、部分的に設けたりすることが可能である。

【0032】

遮光部８には、深紫外光を反射または吸収できる材料を用いればよい。遮光部８が深紫外光を反射する場合、遮光部８が反射した深紫外光を取り出して利用できるため、取り出し効率がより高くなる。遮光部８には、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＴａのうち１以上を用いた単層または複層の金属層を用いることができる。

【0033】

遮光部８が金属膜の場合、遮光部８は、蒸着法や、スパッタリング法等により形成することができる。

【0034】

＜電極パッド５及び金属層１１＞
発光素子１が基板３に対して金属層１１により実装されている場合、金属層１１は、基板３上の電極パッド５に対して接続層（例えばＡｕＳｎ）を介して接続されている。電極パッド５及び金属層１１は、それぞれ単層であっても、図２（ｃ）に示すように多層構造であってもよい。電極パッド５の材質には、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、およびＮｉＣｒのうちの１以上を用いることができ、金属層１１の材質には、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、および Ａｌのうちの１以上を用いることができる。

【0035】

＜貫通電極６及び裏面電極７＞
貫通電極６の材料には、発光素子１が発光時に出す熱を放熱する作用を有している材料を用いることが好ましく、例えばＣｕ、Ｗを用いることができる。裏面電極７にはＮｉＣｒ、Ａｕ、Ｎを用いることができる。

【0036】

実施形態１の発光装置では、カバー部材がドーム状であるため、発光素子から出射され発光装置の外に出射される深紫外光は、カバー部材に対し直交に近い角度で入射する。これにより本実施形態の発光装置では、カバー部材の入射面及び出射面での深紫外光の反射が抑制され、高い光取り出し効率を実現することができる。

【0037】

またこの発光装置では、カバー部材がドーム状であるため、深紫外光の出射可能な角度範囲が従来よりも広くなる。さらにカバー部材に遮光部を配置したことにより、発光素子からその側面方向に向かう深紫外光がカバー部材の下側端部から漏出するのを防ぐことができる。これにより、発光装置の周囲に配置されている部材が深紫外光の照射により劣化するのを防ぐことができる。

【0038】

＜製造方法＞
以下、実施形態１の発光装置１０の製造方法の一例を、図４、５を参照して説明する。

【0039】

［工程８０１］
発光素子１と基板３を用意し、発光素子１を基板３上に配置する。
具体的には、深紫外光を発光する発光素子１を既知の手法により、全体の厚さが数百μｍ程度となるように製造する。発光素子１は例えば、ＡｌＮ単結晶の基板上に深紫外発光をする発光層や電極等を積層して形成する。発光素子１の下面であってｐ側電極およびｎ側電極がある部分には金属層１１の材料を形成する。

【0040】

基板３の上面には、電極パッド５の材料を形成し、その上に接合材（例えばＡｕＳｎ合金ペースト）を形成する。基板３の下面には、裏面電極７の材料を形成する。電極パッド５と裏面電極７とを電気的に接続するように、基板３を貫通する貫通電極６を形成する。

【0041】

金属層１１が電極パッド５に接するように、発光素子１を基板３上に配置する。

【0042】

［工程８０２］
基板３上の配線パターンに、金属層１１と電極パッド５とを接合する接合材（ＡｎＳｎ合金ペースト）を塗布し、その上にツェナーダイオード９を配置する。

【0043】

［工程８０３］
発光素子１及びツェナーダイオード９を配置した基板３を、１７０℃で６０秒間プリヒートし、共晶炉にて３１５℃で３０秒間加熱（リフロ－）する。これにより接合材が溶融する。その後、基板３を冷却して、ＡｕＳｎ共晶合金により、発光素子１と基板３、ツェナーダイオードと基板３が、それぞれ接合する。以上の工程８０１～８０３により、発光素子１が基板３にフリップチップ実装される。

【0044】

［工程８０４］
必要に応じ、基板３を洗浄して、接合材に含まれるフラックスの残渣を除去する。

【0045】

［工程８０５］
遮光部８が形成されたカバー部材２を、図５（ａ）～（ｅ）に示すように基板３に接合する。

【0046】

まず、カバー部材２を例えば金型成形により製造する。カバー部材２は、鍔部２２の最外端のサイズが基板３の外側端のサイズと同等かそれよりわずかに小さくなるようにする。製造したカバー部材２の鍔部２２の外周面全体に、遮光部８を形成する（図５（ａ））。

【0047】

金属層４をカバー部材２と基板３との間にそれぞれ枠状に形成する。例えばカバー部材２の下面側には、金属層４のメタライズ層４ａとして図２（ｂ）に示すように、Ｔｉ／Ｐｄ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ層をこの順に配置する。基板３の上面側縁部には、メタライズ層４ａと向かい合うように金属層４のパッド層４ｂとしてＮｉＣｒ／Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ層をこの順に配置する。パッド層４ｂ上には、接合層４ｃとしてＡｕＳｎ合金ペーストを塗布する。

【0048】

次に、カバー部材２および基板３を、上下逆さまになるように治具９１にセットする（図５（ｂ））。このとき、基板３とカバー部材２の間に隙間を設けることが好ましい。

【0049】

次にプリヒートを行い、材料に含まれる水分を除去する（図５（ｃ））。プリヒートの条件は、真空中で温度１５０℃～２７５℃、時間５ｍｉｎ～１５ｍｉｎとする。

【0050】

次に、バネ荷重を利用して、押上げピン９２でカバー部材２を押し上げる（図５（ｄ））。押し上げ時の条件は、窒素中で温度１５０℃～２７５℃、時間６０ｓとし、バネ荷重は５０ｇ～１５０ｇとする。

【0051】

次に、共晶炉にて本加熱を行う（図５（ｅ））。本加熱条件は、窒素中で温度２９５～３５０℃、時間５ｓ～３０ｓとし、５ｇ～１５０ｇのバネ荷重でカバー部材２を押圧した状態で行う。

【0052】

この本加熱により、カバー部材２と基板３との間に配置した金属層のうち、Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ層が溶融してＡｕＳｎ共晶合金を形成し、基板３側のパッド層４ｂとカバー部材２側のメタライズ層４ａとが接合する。このようにして金属層４を形成することにより、カバー部材２と基板３とを、これらの間の空間Ｓが気密状態となるように接合できる。

【0053】

本加熱後に冷却を行い、完成した発光装置を取り出す。

【0054】

［工程８０６］
完成した各発光装置について、加圧Ｈｅ雰囲気内に一定時間放置して後述する気密試験（リークチェック）を行い、気密性が担保されているものについて合格とする。

【0055】

［工程８０７］
工程８０６でリークチェックに合格した製品を出荷可能品と判定する。以上の工程により、発光装置１０を製造することができる。

【0056】

＜＜実施形態２の発光装置１０Ｂ＞＞
以下、実施形態２の発光装置１０Ｂについて説明する。発光装置１０Ｂは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した実施形態１の発光装置１０と同様に、発光素子１、カバー部材２、基板３、金属層４、及び遮光部８を備えている。

【0057】

一方、発光装置１０Ｂは、遮光部８と金属層４の形状が発光装置１０と異なる。発光装置１０Ｂにおいて、遮光部８は、金属層４と接するように、カバー部材２の端部においてその外周面から下面にかけて連続して配置されている。その結果金属層４は、基板３とカバー部材２との接合部を跨いで遮光部８の少なくとも一部を覆うように、遮光部８の下面から外周面にかけて這い上がり、図示するように遮光部８と金属層４との接合境界を覆うような形状を有している。

【0058】

このように発光装置１０Ｂでは、金属層４が遮光部８の外周面に這い上がるような形状を有していることにより、カバー部材２と基板３の密着性がより高まる。そのため、発光装置１０Ｂでは、発光装置１０で得られる効果に加えて、カバー部材内部の空間Ｓの気密性を高め加水分解による変質を防ぐという効果をより高めることができる。

【0059】

＜製造方法＞
実施形態２の発光装置１０Ｂの製造方法は、実施形態１の発光装置１０の製造方法とほぼ同じであるが、工程８０５の遮光部８をカバー部材２に形成する工程（図５（ａ））がわずかに異なるため、その異なる点について説明する。

【0060】

カバー部材２を用意したら、図６（ｂ）に示すように、遮光部８の材料を鍔部２２の外周面２ａから下面２ｂにかけて連続するように形成する。

【0061】

カバー部材２下面に配置した遮光部８と基板３との間には、金属層４（例えばメタライズ層４ａ、パッド層４ｂ及び接合層４ｃ）の材料を形成する。メタライズ層４ａ及びパッド層４ｂの、接合層４ｃに接する領域よりも内側の領域４ｒには、メタライズ層４ａ及びパッド層４ｂの接合層４ｃに接する面に配置した材料（例えばＡｕ）より濡れ性が低い材料（例えばＣｒ）を塗布する。このようにして形成した金属層４を実施形態１と同様の工程により溶融させて、カバー部材２と基板３とを接合させる。

【0062】

実施形態２の発光装置において、金属層４の材料は実施形態１と同じであってもよいし、基板３とパッド層４ｂとの間にＰｔ／Ｔｉ等を塗布してもよい。

【0063】

金属層４に含まれるＡｕＳｎ合金は、カバー部材２を構成する材料（ガラス）よりも金属に対して濡れ広がりやすい性質を有している。そのため、遮光部８をカバー部材２端部の外周面２ａから下面２ｂに連続して配置することにより、金属層４は溶融時に、遮光部８の形状に沿って這い上がるように濡れ広がり、冷却時にその形状のまま固まり、遮光部８の外周面に沿って這い上がるような形状となる。

【0064】

また、メタライズ層４ａ及び／又はパッド層４ｂの内側の領域４ｒに濡れ性が低い材料を塗布することにより、その材料が共晶時に接合層４ｃの材料（ＡｕＳｎ）を濡れ性の悪さによって弾き、ＡｕＳｎが外側（矢印Ｙ側）へ押し出されやすくなる。このため、金属層４がより這い上がり構造を形成しやすくなる。

【0065】

以下、実施形態１、２の発光装置を基本とした変形例の発光装置について、図７を参照し説明する。

【0066】

＜＜変形例１＞＞
変形例１の発光装置は、図７（ａ）に示すように、カバー部材２の鍔部２２の端部に、外周面に向かって曲面が形成されている以外は、実施形態２と同様の構成であり、実施形態２と同様の方法により製造することができる。この発光装置は、鍔部２２の端部に曲面が形成されていることにより、実施形態２の発光装置１０Ｂのように遮光部８を鍔部２２の下面に配置しなくても、金属層４が遮光部８に沿って鍔部２２の下面から外周面にかけて這い上がるような構造となる。なお図示しないが、金属層４が実施形態２のように鍔部２２の下面に配置され、かつ鍔部２２の外周面が変形例１のように曲面を有している場合、金属層４の這い上がり構造はより形成されやすくなる。

【0067】

＜＜変形例２＞＞
変形例２の発光装置では、図７（ｂ）に示すように、基板３の外周全周に渡って立ち上がった壁部３０が形成されている。金属層４は、カバー部材２の鍔部２２の下面と壁部３０の上面との間に配置されている。

【0068】

また基板３上には、半導体発光装置１を載せる台座部３１が形成されており、基板３の台座部３１が載せられている部分の上面３２から発光素子１の上面までの高さは、基板３の上面３２から壁部３０の上端までの高さよりも高くなっている。

【0069】

変形例２では、電極パッド５は台座部３１の上面に配置され、電極パッド５と裏面電極７とを接続する貫通電極６は、台座部３１及び基板３を貫通するように形成されている。変形例２の発光装置では、これら以外の構成が実施形態１の発光装置の構成と同じである。

【0070】

＜＜変形例３＞＞
変形例３の発光装置は、図７（ｃ）に示すように、遮光部８が鍔部２２の外側面ではなく内側面に配置されている以外は、実施形態１と同様の構成である。

【0071】

＜＜変形例４＞＞
変形例４の発光装置は、図７（ｄ）に示すように、カバー部材２に鍔部が形成されておらず、ドーム状部２０の下端部と基板３とが金属層４により接合されている。遮光部８はドーム状部２０の下部の外周面に配置されている。またドーム状部２０は上面から見た形状が他の例の発光装置と同様に円形であり（図１（ａ）参照）、金属層４は上面から見て円形となるように配置されている。変形例４のこれら以外の構成は、実施形態１と同じ構成である。

【0072】

図７（ａ）～（ｄ）の変形例は例示であり、更に実施形態１、２や変形例１～４の構成を組み合わせることが可能である。

【0073】

＜＜水殺菌装置１００＞＞
以上で説明した発光装置は、殺菌装置、脱臭用装置、樹脂硬化用装置等、深紫外光を出射する装置に適用することができる。以下、発光装置が備えられた水殺菌装置１００の構成及び使用例について説明する。

【0074】

水殺菌装置１００は、電源から電力の供給を受けて照射される深紫外光により水を殺菌するものである。水殺菌装置１００は、図８に示すように、水１０１を供給する供給路Ｐに配置され、供給路Ｐを流れる水１０１に深紫外光Ｄを照射する発光装置１０と、その駆動回路とを備えている。

【0075】

水殺菌装置１００は、供給路Ｐに対して任意の位置に配置することができ、複数配置されていてもよい。例えば、同位置を流れる水１０１に対し深紫外光Ｄを出射するように、互いに向かい合う一対の水殺菌装置１００を配置し、より強い光で殺菌するようにしてもよい（図８（ａ））。或いは、互いに異なる位置に深紫外光Ｄを照射するように、向かい合う位置に水殺菌装置１００を配置して、広範囲を殺菌可能としてもよい（図８（ｂ））。また、深紫外光Ｄの照射方向に対し向かい合う位置に反射板を配置して深紫外光Ｄを反射させ、深紫外光Ｄの照射範囲を拡大させてもよい（図８（ｃ））。

【0076】

水殺菌装置１００は、遮光部を有する発光装置１０を備えているため、発光装置１０から発せられる深紫外光が発光装置の周囲に配置されている部材に照射されるのを防ぐことができる。また水殺菌装置１００が発光装置１０を複数備えている場合、各発光装置から発せられる深紫外光が互いの発光装置に照射されて劣化するのを防ぐことができる。

【実施例】

【0077】

以下、本発明の発光装置の実施例について説明する。

【0078】

＜気密性評価＞
［方法］
実施例として、実施形態２の発光装置を製造した。また、比較例として、カバー部材に遮光部を配置しなかった以外は実施形態１の発光装置と同じ構成の発光装置を製造した。これら実施例及び比較例の各発光装置について熱衝撃試験を行った後、気密性の評価を行った。各発光装置のサンプル数はそれぞれ５０個とし、各サンプルについて、－４０℃／１５分～８５℃／１５分を１サイクル（計３０分）とする、２００サイクル及び１０００サイクルの熱衝撃試験を行った。

【0079】

熱衝撃試験後の各サンプルの気密性について、ＪＩＳ Ｚ ２３３１に規定されるボンビング法に準じて評価した。具体的には、まず各発光装置を加圧Ｈｅ雰囲気内に一定時間放置した。これにより、発光素子１が配置されている空間ＳにＨｅが入り込む。加圧後、発光装置を真空炉内に設置し、空間Ｓから漏れ出すＨｅを検出することにより、発光装置のパッケージ内部のＨｅ量を計測した。Ｈｅのリークレートが３．０×１０^－１０Ｐａｍ^３／ｓ以下である場合には、カバー部材２内の気密が担保されていると評価した。

【0080】

［結果］
実施例の発光装置について、いずれのサンプルもリークがみられなかった。一方、比較例の発光装置では、Ｈｅのリークレートが３．０×１０^－１０Ｐａｍ^３／ｓを超えたサンプルがそれぞれ５個（割合：１０％）存在した。この結果から、遮光部８に這い上がり構造を有する発光装置では、カバー部材とパッケージ本体との密着性が向上し、気密性より高くなることがわかった。

【符号の説明】

【0081】

１…発光素子、１０…発光装置、１００…水殺菌装置、２…カバー部材、３…基板、４…金属層、８…遮蔽部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】