Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7499019B2 - Light emitting device and method for manufacturing the same - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7499019B2 - Light emitting device and method for manufacturing the same - Google Patents

Light emitting device and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP7499019B2
JP7499019B2 JP2019222029A JP2019222029A JP7499019B2 JP 7499019 B2 JP7499019 B2 JP 7499019B2 JP 2019222029 A JP2019222029 A JP 2019222029A JP 2019222029 A JP2019222029 A JP 2019222029A JP 7499019 B2 JP7499019 B2 JP 7499019B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
substrate
emitting element
light emitting
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019222029A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021093418A (en
Inventor
鼓 東山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2019222029A priority Critical patent/JP7499019B2/en
Publication of JP2021093418A publication Critical patent/JP2021093418A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7499019B2 publication Critical patent/JP7499019B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Description

本発明は、紫外線を照射する発光素子を含む発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting device that includes a light-emitting element that emits ultraviolet light.

400nm以下の発光波長を有する紫外線は、蛍光インクによる紙幣等の偽造検出、樹脂硬化や水又は大気の滅菌といった多様な分野に応用されている。近年、紫外線を照射する発光装置として、従来の水銀蒸気を光源とした発光装置に置き換わり、紫外線発光ダイオード(Light Emitting diode:以下、LEDと称する)などの半導体発光素子を有する発光装置が普及している。また、普及に伴いさまざまな問題も明らかになり、それらの解決方法が開示されている。 Ultraviolet light with an emission wavelength of 400 nm or less is used in a variety of fields, such as detecting counterfeit banknotes using fluorescent ink, curing resins, and sterilizing water or air. In recent years, light-emitting devices that use semiconductor light-emitting elements such as ultraviolet light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) have become widespread as light-emitting devices that irradiate ultraviolet light, replacing conventional light-emitting devices that use mercury vapor as a light source. Furthermore, as this type of light-emitting device becomes more widespread, various problems have become apparent, and solutions to these problems have been disclosed.

例えば、引用文献1には、パッケージ内部に酸素を含む封止ガスを充填して封止することで、パッケージ内に存在する水素による半導体層の抵抗増加の影響から及ぼされる発光素子の特性劣化を防止する技術が開示されている。 For example, Cited Document 1 discloses a technology for preventing the deterioration of the characteristics of light-emitting elements caused by the increase in resistance of the semiconductor layer due to hydrogen present in the package by filling the inside of the package with a sealing gas containing oxygen and sealing it.

また、例えば、引用文献2には、気密封止されたパッケージ内に水素吸蔵材を設けることで、パッケージ内に存在する酸素と炭化水素の重合反応による発光素子の特性劣化を防止する技術が開示されている。 For example, Cited Document 2 discloses a technology that prevents the deterioration of the characteristics of light-emitting elements caused by a polymerization reaction between oxygen and hydrocarbons present in the package by providing a hydrogen storage material in a hermetically sealed package.

また、例えば、引用文献3には、パッケージ封止時に酸素を含む第1ガスから酸素濃度を低下させる第2ガスに切り替えることで、接合材の酸化による加熱溶融の阻害をさせずに信頼性の高い封止を可能とする技術が開示されている。 Furthermore, for example, Cited Document 3 discloses a technology that enables reliable sealing by switching from a first gas containing oxygen to a second gas that reduces the oxygen concentration during package sealing, without inhibiting heating and melting due to oxidation of the bonding material.

特開2007-67373号公報JP 2007-67373 A 特開2000-133868号公報JP 2000-133868 A 特開2018-93137号公報JP 2018-93137 A

半導体発光素子は、1つのウェハから複数の発光素子の製造を行う。1つのウェハから複数の発光素子を製造すると、所定の印加電圧に対して発光出力が高い素子から低い素子まで出力が分布する。しかしながら、発光素子を用いた発光装置においては、出荷される発光装置の発光出力は一定であることが求められる。それ故、製造された発光素子の発光出力に応じて選別を行い、所望する発光出力を有する発光素子のみを発光装置に用いることとなる。よって、1つのウェハから得られる発光素子の有効利用数量が低下し、コストの増加を招く問題がある。 For semiconductor light-emitting elements, multiple light-emitting elements are manufactured from one wafer. When multiple light-emitting elements are manufactured from one wafer, the output is distributed from elements with high light-emitting output to elements with low light-emitting output for a given applied voltage. However, in light-emitting devices using light-emitting elements, the light-emitting output of the shipped light-emitting device is required to be constant. Therefore, the manufactured light-emitting elements are selected according to their light-emitting output, and only the light-emitting elements having the desired light-emitting output are used in the light-emitting device. This results in a problem of a decrease in the effective number of light-emitting elements obtained from one wafer, which leads to an increase in costs.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、1つのウェハから得られる複数の発光素子の各々の発光出力の差異によらず、所望の発光出力を有する発光装置及びその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a light-emitting device and a manufacturing method thereof that has a desired light-emitting output, regardless of the difference in the light-emitting output of each of the multiple light-emitting elements obtained from one wafer.

本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板の1の面に配され、紫外光を放射する出光面を有し、前記出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素層を有する発光素子と、前記紫外光を透過する材料からなりかつ前記発光素子の前記出光面と対向して配置され、前記基板と共に前記発光素子を収容して封止する収容空間を形成する収容部材と、を有することを特徴としている。 The light emitting device according to the present invention is characterized by having a substrate, a light emitting element arranged on one surface of the substrate, having a light emitting surface that emits ultraviolet light, and having a carbon layer on the light emitting surface that contains a substance made of hydrocarbon or carbon, and a housing member made of a material that transmits the ultraviolet light and arranged opposite the light emitting surface of the light emitting element, and forming a housing space that houses and seals the light emitting element together with the substrate.

また、本発明に係る発光装置の製造方法は、1の面に金属配線が形成されている基板の金属配線上に揮発性ソルダーペーストを塗布する工程と、金属配線上に塗布された揮発性ソルダーペースト上に、紫外光を放射する出光面を有する発光素子を載置する工程と、記揮発性ソルダーペーストを加熱して金属配線と発光素子を接合する工程と、基板の1の面に紫外光を透過する透光部を有する収容部材を載置して、収容部材と基板とによって発光素子を封止する且つ収容空間を形成する工程と、発光素子に金属配線を介して通電を行い、発光素子の出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素層を形成する工程と、を含むことを特徴としている。 The method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention is characterized by including the steps of: applying a volatile solder paste onto the metal wiring of a substrate having metal wiring formed on one surface; placing a light-emitting element having a light-emitting surface that emits ultraviolet light on the volatile solder paste applied to the metal wiring; heating the volatile solder paste to bond the metal wiring and the light-emitting element; placing a housing member having a light-transmitting portion that transmits ultraviolet light on one surface of the substrate to seal the light-emitting element with the housing member and the substrate and form a housing space; and passing electricity through the light-emitting element via the metal wiring to form a carbon layer containing a substance made of hydrocarbon or carbon on the light-emitting surface of the light-emitting element.

本発明の実施例1に係る発光装置10の上面図である。1 is a top view of a light emitting device 10 according to a first embodiment of the present invention. 図1AのA-A線に沿った発光装置10の断面図である。1B is a cross-sectional view of the light emitting device 10 taken along line AA in FIG. 1A. 本発明の実施例1に係る発光装置10の製造工程を示すフロー図である。3 is a flow diagram showing a manufacturing process of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に係る発光装置10の製造工程を示す説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams showing a manufacturing process of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に係る発光装置10の製造工程を示す説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams showing a manufacturing process of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に係る発光装置10の製造工程を示す説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams showing a manufacturing process of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に係る発光装置10の製造工程を示す説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams showing a manufacturing process of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に係る発光装置10の製造工程を示す説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams showing a manufacturing process of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係る発光装置10の通電後における発光素子30の出光面のTOF-SIMSスペクトルを示すグラフである。1 is a graph showing a TOF-SIMS spectrum of the light emitting surface of a light emitting element 30 after current is passed through the light emitting device 10 according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係る発光装置10の通電時間と光出力維持率との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the power-on time and the light output maintenance rate of the light-emitting device 10 according to the embodiment of the present invention. 本発明の変形例に係る発光装置10の通電時間と光出力維持率との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the power-on time and the light output maintenance rate of a light-emitting device 10 according to a modified example of the present invention. 本発明の発光装置の封止構造の例を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a sealing structure of a light emitting device according to the present invention. 本発明の発光装置の封止構造の例を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a sealing structure of a light emitting device according to the present invention.

以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。 The following describes in detail an embodiment of the present invention. In the following description and accompanying drawings, the same reference numerals are used to refer to substantially the same or equivalent parts.

図1Aは、発光装置10の模式的な上面図を示している。図1Bは、図1AのA-A線に沿った断面図を示している。 Figure 1A shows a schematic top view of the light-emitting device 10. Figure 1B shows a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1A.

尚、図1Aは窓部材40がない場合での仮想上面図であり、窓部材40は図1Aの一点鎖線の位置に配置されている。 Note that FIG. 1A is a hypothetical top view in the absence of window member 40, and window member 40 is positioned at the position indicated by the dashed line in FIG. 1A.

発光装置10は、一方の面に凹形状のキャビティが形成されている基板20を有する。また、発光装置10は、基板20のキャビティ内に格納された発光素子30及び保護素子31を有する。また、発光装置10は、基板20のキャビティを覆うように固定された窓部材40を有する。 The light-emitting device 10 has a substrate 20 with a concave cavity formed on one surface. The light-emitting device 10 also has a light-emitting element 30 and a protective element 31 housed in the cavity of the substrate 20. The light-emitting device 10 also has a window member 40 fixed so as to cover the cavity of the substrate 20.

基板20は、矩形状の平面形状を有する基板であり、例えば、窒化アルミニウム(AlN)等の高い熱伝導率と気密性を備えたセラミックスからなる。本実施例においては、AlNを基板20として用いた場合を説明する。 The substrate 20 has a rectangular planar shape and is made of ceramics with high thermal conductivity and airtightness, such as aluminum nitride (AlN). In this embodiment, we will explain the case where AlN is used as the substrate 20.

基板20の一方の面である上面21には、底面23及び側面24を有する凹形状のキャビティが形成されている。言い換えれば、基板20には、基板20の一方の面の周辺に延在する枠状の側壁部22によって囲まれた底面23を有する凹状のキャビティが形成されている。 A concave cavity having a bottom surface 23 and a side surface 24 is formed on the top surface 21, which is one surface of the substrate 20. In other words, a concave cavity having a bottom surface 23 surrounded by a frame-shaped sidewall portion 22 extending around the periphery of one surface of the substrate 20 is formed on the substrate 20.

キャビティの底面23の中央には、例えば、金属等の導電層上にタングステン(W)/ニッケル(Ni)/金(Au)等のめっきが施された平面形状が矩形の素子載置部25が形成されている。 At the center of the bottom surface 23 of the cavity, an element mounting portion 25 having a rectangular planar shape is formed, for example, by plating tungsten (W), nickel (Ni), gold (Au), etc. on a conductive layer of metal, etc.

発光素子30は、例えば、紫外光を放射する発光ダイオード(LED)等の上面形状が矩形の半導体発光素子であり、素子載置部25上に載置されている。図1Bに示すように本実施例においては、発光素子30は、支持基板30a及び支持基板30aに支持され、発光層を含む半導体層30bを有する。支持基板30aは、例えば、導電性のシリコン(Si)等の基板からなる。 The light-emitting element 30 is a semiconductor light-emitting element with a rectangular top surface shape, such as a light-emitting diode (LED) that emits ultraviolet light, and is mounted on the element mounting portion 25. As shown in FIG. 1B, in this embodiment, the light-emitting element 30 has a support substrate 30a and a semiconductor layer 30b that is supported by the support substrate 30a and includes a light-emitting layer. The support substrate 30a is made of, for example, a substrate such as conductive silicon (Si).

また、半導体層30bは、支持基板30a側から順に、例えば、p型半導体層、発光層及びn型半導体層からなり、発光層から波長410nm以下の紫外光を放射する窒化ガリウム(GaN)系の半導体層である。本実施例においては、波長365nmの紫外光を放射する発光層を含む半導体層30bを用いた場合を説明する。 The semiconductor layer 30b is, for example, a gallium nitride (GaN)-based semiconductor layer that is composed of a p-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and an n-type semiconductor layer in that order from the support substrate 30a side, and emits ultraviolet light with a wavelength of 410 nm or less from the light-emitting layer. In this embodiment, a case where the semiconductor layer 30b including a light-emitting layer that emits ultraviolet light with a wavelength of 365 nm is used will be described.

発光素子30は、例えば、支持基板30a、支持基板30aの上面上に形成された半導体層30b、支持基板30aの下面に形成された第1の電極(図示せず)、及び半導体層30bの上面上に形成された第2の電極(図示せず)を有する。 The light-emitting element 30 has, for example, a support substrate 30a, a semiconductor layer 30b formed on the upper surface of the support substrate 30a, a first electrode (not shown) formed on the lower surface of the support substrate 30a, and a second electrode (not shown) formed on the upper surface of the semiconductor layer 30b.

また、発光素子30は、基板20のキャビティ内に形成された素子載置部25上に素子接合層50を介して接合されている。また、支持基板30aの下面に備えられている第1の電極は、素子接合層50を介して素子載置部25と電気的に接続される。 The light-emitting element 30 is bonded to an element mounting portion 25 formed in the cavity of the substrate 20 via an element bonding layer 50. A first electrode provided on the lower surface of the support substrate 30a is electrically connected to the element mounting portion 25 via the element bonding layer 50.

素子接合層50は、例えば、金錫合金(AuSn合金)である。また、素子接合層50は、例えば、AuSn合金粒子と、AuSn合金の融点付近に沸点を有するフラックスからなる揮発性ソルダーペーストが溶融して形成されたものである。フラックスは、例えば、揮発した気体状態において、紫外光で炭化するロジン類、アルコール類、糖類、エステル類、脂肪酸類、油脂類、重合油類、界面活性剤又は有機酸等からなる。 The element bonding layer 50 is, for example, a gold-tin alloy (AuSn alloy). The element bonding layer 50 is formed by melting a volatile solder paste made of, for example, AuSn alloy particles and a flux having a boiling point near the melting point of the AuSn alloy. The flux is, for example, made of rosins, alcohols, sugars, esters, fatty acids, oils and fats, polymerized oils, surfactants, organic acids, etc., which are carbonized by ultraviolet light in a volatilized gaseous state.

また、発光素子30の上面に備えられている第2の電極は、例えば、金(Au)ワイヤ等のボンディングワイヤBWによって第2の配線27と電気的に接続される。 The second electrode provided on the upper surface of the light-emitting element 30 is electrically connected to the second wiring 27 by a bonding wire BW such as a gold (Au) wire.

第1及び第2の配線26及び27は、キャビティの底面23及び基板20の下面28に形成された金属配線である。第1及び第2の配線26及び27は、例えば、金属等の導電層上にタングステンW/Ni/Au等のめっきが施されて形成されている。第1及び第2の配線26及び27は、基板20に設けられた貫通電極THを介して、キャビティの底面23に形成された金属配線と基板20の下面28に形成された金属配線とが電気的に接続されている。 The first and second wirings 26 and 27 are metal wirings formed on the bottom surface 23 of the cavity and the lower surface 28 of the substrate 20. The first and second wirings 26 and 27 are formed, for example, by plating a conductive layer of metal or the like with tungsten (W/Ni/Au) or the like. The first and second wirings 26 and 27 are electrically connected to the metal wiring formed on the bottom surface 23 of the cavity and the metal wiring formed on the lower surface 28 of the substrate 20 via a through electrode TH provided on the substrate 20.

また、第1及び第2の配線26及び27は、キャビティの底面23において、互いに離間しかつ素子載置部25と離間して形成されており、例えば、底面23の中央領域、具体的には素子載置部25及び発光素子30を囲繞するように形成される。第1の配線26は、素子載置部25の1つの辺において素子載置部25と接続されるように素子載置部25と連続して形成されており、素子載置部25と電気的に接続されている。 The first and second wirings 26 and 27 are formed on the bottom surface 23 of the cavity so as to be spaced apart from each other and from the element mounting portion 25, for example, so as to surround the central region of the bottom surface 23, specifically the element mounting portion 25 and the light emitting element 30. The first wiring 26 is formed continuously with the element mounting portion 25 so as to be connected to the element mounting portion 25 on one side of the element mounting portion 25, and is electrically connected to the element mounting portion 25.

また、第1の配線26と素子載置部25との接続部分には、素子載置部25の1つの辺に沿って伸張するアライメントスリットASが形成されている。発光素子30を素子載置部25に載置する際に、このアライメントスリットAS及び素子載置部25の上記配線26及び27と離間している各辺によって、発光素子30の位置及び配向のセルフアライメントがなされる。 In addition, an alignment slit AS is formed at the connection between the first wiring 26 and the element mounting portion 25, extending along one side of the element mounting portion 25. When the light-emitting element 30 is mounted on the element mounting portion 25, the position and orientation of the light-emitting element 30 are self-aligned by this alignment slit AS and each side of the element mounting portion 25 that is spaced apart from the wiring 26 and 27.

また、基板20の側壁部22の上面21には、環状の基板枠縁層29が形成されている。基板枠縁層29は、例えば、W/Ni/Au等のめっきが施された金属層である。尚、基板枠縁層29は、基板20のキャビティ内の側面24まで延在してもよい。 A ring-shaped substrate frame edge layer 29 is formed on the upper surface 21 of the side wall portion 22 of the substrate 20. The substrate frame edge layer 29 is a metal layer plated with, for example, W/Ni/Au or the like. The substrate frame edge layer 29 may extend to the side surface 24 within the cavity of the substrate 20.

保護素子31は、例えば、ツェナーダイオード等の逆電圧保護素子である。保護素子31は、発光素子30に供給される電圧を一定にするよう動作する。また、保護素子31は、例えば、第1の配線26と第2の配線27との上に載架され、揮発性ソルダーペーストによって素子両端に形成されている電極と第1及び第2の配線26及び27と接合される。尚、保護素子31は、キャビティの底面23に接合され、第1及び第2の配線26及び27の接続はワイヤボンディングによって接続されてもよい。 The protective element 31 is, for example, a reverse voltage protection element such as a Zener diode. The protective element 31 operates to keep the voltage supplied to the light-emitting element 30 constant. The protective element 31 is, for example, mounted on the first wiring 26 and the second wiring 27, and is bonded to the electrodes formed on both ends of the element and the first and second wirings 26 and 27 by volatile solder paste. The protective element 31 is bonded to the bottom surface 23 of the cavity, and the first and second wirings 26 and 27 may be connected by wire bonding.

収容部材としての窓部材40は、発光素子30の放射する紫外光を透過する透光部材からなる。窓部材40は、例えば、石英ガラスや硼珪酸ガラスである。 The window member 40 serving as the housing member is made of a translucent material that transmits the ultraviolet light emitted by the light-emitting element 30. The window member 40 is, for example, quartz glass or borosilicate glass.

窓部材40は、基板20のキャビティを覆うように基板20に保持されている。また、窓部材40の基板20の上面21と向かい合う下面には、窓部材40の縁に沿って環状の窓枠縁層41が設けられている。窓枠縁層41は、例えば、クロム(Cr)/ニッケル(Ni)/金(Au)からなる金属層である。 The window member 40 is held by the substrate 20 so as to cover the cavity of the substrate 20. In addition, a ring-shaped window frame edge layer 41 is provided along the edge of the window member 40 on the lower surface of the window member 40 that faces the upper surface 21 of the substrate 20. The window frame edge layer 41 is a metal layer made of, for example, chromium (Cr)/nickel (Ni)/gold (Au).

基板20と窓部材40は、窓接合層60を介して接合されている。窓接合層60は、例えば、フラックスを含まない環状のAuSn合金シートからなる。AuSn合金シートを溶融させ、基板枠縁層29及び窓枠縁層41と共晶接合させることで、基板20のキャビティ内を気密に封止させた収容空間HSを形成する。 The substrate 20 and the window member 40 are joined via a window joining layer 60. The window joining layer 60 is made of, for example, an annular AuSn alloy sheet that does not contain flux. The AuSn alloy sheet is melted and eutectic-joined with the substrate frame edge layer 29 and the window frame edge layer 41 to form a storage space HS that hermetically seals the inside of the cavity of the substrate 20.

換言すれば、基板20の上面21には、凹形状のキャビティが形成されており、キャビティと窓部材40とによって収容空間HSが形成されている。また、基板20と窓部材40とは、有機物を含まない金属層によって接合されて収容空間HSが気密態様で封止されている。 In other words, a concave cavity is formed on the upper surface 21 of the substrate 20, and the cavity and the window member 40 form the storage space HS. The substrate 20 and the window member 40 are joined together by a metal layer that does not contain organic matter, and the storage space HS is sealed in an airtight manner.

収容空間HSには、紫外光で変質しない封止ガスが充填されている。充填される封止ガスは、例えば、1気圧で充填された窒素(N)ガスである。 The housing space HS is filled with a sealing gas that is not altered by ultraviolet light, for example, nitrogen (N 2 ) gas filled at 1 atmosphere.

また、炭素層として、発光素子30の出光面には、紫外光で変質しない且つ紫外光の一部を吸光する炭素膜70が形成されている。炭素膜70は、例えば、炭素を主成分とした炭化水素又は炭素からなる物質を含む膜である。具体的には、例えば、グラファイト、アモルファスカーボン又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)を含む無機質な炭素膜の層である。なお、グラファイト、アモルファスカーボン及びDLC等の無機質な炭素においては、末端の炭素や格子欠陥付近の炭素が、例えば、ダングリングボンド等の未結合手と水素とが結合することで安定化している。 In addition, as a carbon layer, a carbon film 70 that is not altered by ultraviolet light and absorbs a part of the ultraviolet light is formed on the light-emitting surface of the light-emitting element 30. The carbon film 70 is, for example, a film containing a substance made of carbon or a hydrocarbon whose main component is carbon. Specifically, it is, for example, a layer of an inorganic carbon film containing graphite, amorphous carbon, or diamond-like carbon (DLC). In inorganic carbon such as graphite, amorphous carbon, and DLC, the carbon at the terminal or near the lattice defect is stabilized by, for example, bonding with hydrogen to dangling bonds or other dangling bonds.

炭素膜70は、素子接合層50である揮発性ソルダーペーストに含まれるフラックス残渣が収容空間HS内で再揮発し、発光素子30の放射する紫外光によって炭化されて発光素子30の出光面に堆積したものである。 The carbon film 70 is formed when flux residue contained in the volatile solder paste that is the element bonding layer 50 is re-volatilized within the storage space HS, carbonized by the ultraviolet light emitted by the light-emitting element 30, and deposited on the light-emitting surface of the light-emitting element 30.

換言すれば、実施例1の発光装置10は、基板20と、基板20のキャビティの底面23に配され、紫外光を放射する出光面を有し、出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素膜70を有する発光素子30と、紫外光を透過する材料からなりかつ発光素子30の出光面と対向して配置され、基板20と共に発光素子30を収容して封止する収容空間HSを形成する窓部材40と、を有する。 In other words, the light emitting device 10 of Example 1 includes a substrate 20, a light emitting element 30 that is disposed on the bottom surface 23 of the cavity of the substrate 20, has a light emitting surface that emits ultraviolet light, and has a carbon film 70 containing a substance made of hydrocarbon or carbon on the light emitting surface, and a window member 40 that is made of a material that transmits ultraviolet light, is disposed opposite the light emitting surface of the light emitting element 30, and forms a storage space HS that, together with the substrate 20, stores and seals the light emitting element 30.

炭素膜70によって、発光素子30の出光面から放射される紫外光は減衰される。すなわち、例えば、炭素膜70の膜厚等の状態を制御することにより、所定の電流が供給された発光素子30から放射される紫外光の光出力を調整することが可能となる。 The carbon film 70 attenuates the ultraviolet light emitted from the light-emitting surface of the light-emitting element 30. In other words, for example, by controlling the film thickness of the carbon film 70, it is possible to adjust the optical output of the ultraviolet light emitted from the light-emitting element 30 to which a specified current is supplied.

また、本実施例においては、発光装置10、基板20、基板20のキャビティ、素子載置部25又は発光素子30は、発光装置10の実装面に垂直な方向から見たときに矩形(本実施例においては正方形)の上面形状を有する場合について説明した。しかし、上記したそれぞれの上面形状は、矩形に限定されず、例えば円形状、楕円形状及び長方形状等、種々の形状であってもよい。 In addition, in this embodiment, the light emitting device 10, the substrate 20, the cavity of the substrate 20, the element mounting portion 25, or the light emitting element 30 have a rectangular (square in this embodiment) top surface shape when viewed from a direction perpendicular to the mounting surface of the light emitting device 10. However, the above-mentioned respective top surface shapes are not limited to rectangular, and may be various shapes such as circular, elliptical, and rectangular.

図2は、本実施例の発光装置10の製造工程を示すフローである。図3A-3Eは、図2の各工程を示した発光装置10の断面図である。図2及び図3A-3Eを参照して上記で説明した発光装置10の製造方法について説明する。 Figure 2 is a flow diagram showing the manufacturing process of the light emitting device 10 of this embodiment. Figures 3A-3E are cross-sectional views of the light emitting device 10 showing each step in Figure 2. The manufacturing method of the light emitting device 10 described above will be explained with reference to Figures 2 and 3A-3E.

まず、実装基板として、一方の面である上面21に凹形状に形成されたキャビティと、キャビティの底面23と基板20の下面28に形成された第1及び第2の配線26及び27と、キャビティの底面23から基板20の下面28側の表面まで貫通して金属配線を接続する貫通電極THと、基板20の側壁部22の上面21に形成された環状の基板枠縁層29を備えたAlN基材の基板20を用意する。 First, as a mounting substrate, an AlN-based substrate 20 is prepared, which includes a cavity formed in a concave shape on one of the surfaces, the top surface 21, first and second wirings 26 and 27 formed on the bottom surface 23 of the cavity and the bottom surface 28 of the substrate 20, a through electrode TH that penetrates from the bottom surface 23 of the cavity to the surface on the bottom surface 28 side of the substrate 20 to connect the metal wiring, and a ring-shaped substrate frame edge layer 29 formed on the top surface 21 of the side wall portion 22 of the substrate 20.

図2及び図3Aに示すように、第1の配線26の素子載置部25上に素子接合層50の原料である揮発性ソルダーペーストを塗布する(ステップS11)。素子載置部25上に揮発性ソルダーペーストを塗布する際は、揮発性ソルダーペーストを充填したディスペンサーを用いて塗布するとよい。 2 and 3A, a volatile solder paste, which is a raw material of the element bonding layer 50, is applied onto the element mounting portion 25 of the first wiring 26 (step S11). When applying the volatile solder paste onto the element mounting portion 25, it is preferable to apply it using a dispenser filled with the volatile solder paste.

次いで、図3Bに示すように、揮発性ソルダーペーストが塗布された素子載置部25上に発光素子30を載置する(ステップS12)。具体的には、発光素子30の下面に設けられた第1の電極(図示せず)が揮発性ソルダーペーストと接するように載置する。 Next, as shown in FIG. 3B, the light-emitting element 30 is placed on the element mounting portion 25 on which the volatile solder paste has been applied (step S12). Specifically, the light-emitting element 30 is placed so that the first electrode (not shown) provided on the lower surface of the light-emitting element 30 is in contact with the volatile solder paste.

この状態の基板20を、例えば、窒素雰囲気中で300℃まで加熱し揮発性ソルダーペースト内のAuSn合金粒子を溶融させ、素子接合層50で第1の配線26と発光素子30を固定させる(ステップS13)。この時、第1の配線26と発光素子30はAuSn合金により共晶接合され且つ、電気的に接続される。また、発光素子30の固定される位置及び配向は、第1の配線26の素子載置部25上で溶融されたAuSn合金及び第1の配線26に形成されたアライメントスリットAS及び素子載置部25の上記配線26及び27と離間している各辺によってセルフアライメントされる。 The substrate 20 in this state is heated to, for example, 300° C. in a nitrogen atmosphere to melt the AuSn alloy particles in the volatile solder paste, and the first wiring 26 and the light emitting element 30 are fixed by the element bonding layer 50 (step S13). At this time, the first wiring 26 and the light emitting element 30 are eutectic bonded and electrically connected by the AuSn alloy. The fixed position and orientation of the light emitting element 30 are self-aligned by the AuSn alloy melted on the element mounting portion 25 of the first wiring 26, the alignment slit AS formed in the first wiring 26, and each side of the element mounting portion 25 that is separated from the wirings 26 and 27.

尚、揮発性ソルダーペーストを加熱溶融させた際に、揮発性ソルダーペーストに含まれるフラックスの殆どは揮発する。 When the volatile solder paste is heated and melted, most of the flux contained in the volatile solder paste volatilizes.

次いで、図3Cに示すように、発光素子30が実装された基板20をワイヤボンディング装置セットし、発光素子30の上面に形成された第2の電極(図示せず)と第2の配線27をAuワイヤ等のボンディングワイヤBWで接続する(ステップS14)。尚、Auワイヤの接続順序は発光素子30の第2の電極と第2の配線27のどちらが先でもよい。これにより、発光素子30の第2の電極と第2の配線27は電気的に接続される。 Next, as shown in FIG. 3C, the substrate 20 on which the light-emitting element 30 is mounted is set in a wire bonding device, and the second electrode (not shown) formed on the upper surface of the light-emitting element 30 is connected to the second wiring 27 with a bonding wire BW such as an Au wire (step S14). Note that the order of connecting the Au wire can be either the second electrode of the light-emitting element 30 or the second wiring 27 first. This electrically connects the second electrode of the light-emitting element 30 to the second wiring 27.

次いで、ワイヤボンディングされた基板20を、例えば、大気雰囲気中で330℃にて20秒間加熱し、素子接合層50に残留したフラックスを追揮発させる(ステップS15)。尚、残留したフラックスを追揮発する温度の下限値は、残留したフラックスが揮発するAuSn合金粒子の溶融温度(本実施例においては300℃)以上が好ましい。また、残留したフラックスを追揮発する温度の上限値は、発光素子30の半導体層30bの素子特性が劣化する温度(例えば、330℃)以下が好ましい。 Next, the wire-bonded substrate 20 is heated , for example, at 330° C. for 20 seconds in an air atmosphere to volatilize the flux remaining in the element bonding layer 50 (step S15). The lower limit of the temperature at which the remaining flux is volatilized is preferably equal to or higher than the melting temperature of the AuSn alloy particles at which the remaining flux is volatilized (300° C. in this embodiment). The upper limit of the temperature at which the remaining flux is volatilized is preferably equal to or lower than the temperature at which the element characteristics of the semiconductor layer 30b of the light-emitting element 30 deteriorate (for example, 330° C.).

次いで、残留したフラックスの追揮発を実施した基板20に、例えば、エキシマ光を照射して基板20及び発光素子30の表面に付着したフラックス残渣を洗浄する(ステップS16)。本実施例においては、発光波長172nmのエキシマ光を2000mJ/cm2の出力で10分間照射して基板20及び発光素子30の表面の洗浄を実施した。尚、基板20及び発光素子30の表面の洗浄はエキシマ光による洗浄に限定されない。例えば、他の洗浄方法としては、プラズマ洗浄やオゾンガスによる洗浄又は溶剤による洗浄等、基板20及び発光素子30の表面に付着した有機物のフラックス残渣を除去できればよい。 Then, the substrate 20 from which the residual flux has been volatilized is irradiated with, for example, excimer light to clean the flux residue adhering to the surfaces of the substrate 20 and the light-emitting element 30 (step S16). In this embodiment, the surfaces of the substrate 20 and the light-emitting element 30 were cleaned by irradiating with excimer light having an emission wavelength of 172 nm for 10 minutes at an output of 2000 mJ/cm2. Note that cleaning of the surfaces of the substrate 20 and the light-emitting element 30 is not limited to cleaning with excimer light. For example, other cleaning methods may be used, such as plasma cleaning, cleaning with ozone gas, or cleaning with a solvent, as long as they can remove the organic flux residue adhering to the surfaces of the substrate 20 and the light-emitting element 30.

次いで、フラックス残渣の洗浄を実施した基板20を、所定の雰囲気下(本実施例においては、大気圧の窒素ガス)にて、基板枠縁層29上に環状のAuSnシートである窓接合層60を載置する。さらに、予め窓枠縁層41が形成された窓部材40を、窓枠縁層41の面を基板20に対向する面とする向きで窓接合層60上に載置する。すなわち、窓接合層60及び窓部材40は、基板20の基板枠縁層29と、窓接合層60と、及び窓枠縁層41が重なるような位置で載置される。 Next, the substrate 20 from which the flux residue has been cleaned is placed in a predetermined atmosphere (nitrogen gas at atmospheric pressure in this embodiment) and the window bonding layer 60, which is a ring-shaped AuSn sheet, is placed on the substrate frame edge layer 29. Furthermore, the window member 40 on which the window frame edge layer 41 has already been formed is placed on the window bonding layer 60 with the surface of the window frame edge layer 41 facing the substrate 20. In other words, the window bonding layer 60 and the window member 40 are placed in a position such that the substrate frame edge layer 29 of the substrate 20, the window bonding layer 60, and the window frame edge layer 41 overlap.

この状態において、基板20に窓部材40を押圧して密着させる。そして、窓部材40を押圧したまま、例えば、300℃まで加熱して窓接合層60を溶融させて基板20と窓部材40を接合させる(ステップS17)。この時、図3Dに示すように、基板20の基板枠縁層29及び窓枠縁層41は、窓接合層60のAuSn合金によって共晶接合され、気密に封止された収容空間HSが形成される。 In this state, the window member 40 is pressed against the substrate 20 to make it adhere closely to the substrate 20. Then, while the window member 40 is pressed, it is heated , for example, to 300° C. to melt the window bonding layer 60 and bond the substrate 20 and the window member 40 (step S17). At this time, as shown in FIG. 3D, the substrate frame edge layer 29 and the window frame edge layer 41 of the substrate 20 are eutectic bonded by the AuSn alloy of the window bonding layer 60, and a hermetically sealed storage space HS is formed.

次いで、気密封止された基板20の第1及び第2の配線26及び27を介して発光素子30に所定の電流を供給して、発光素子30のエージングを行うと共に、図3Eに示すように発光素子30の出光面に炭素膜70を形成する(ステップS18)。 Next, a predetermined current is supplied to the light-emitting element 30 via the first and second wirings 26 and 27 of the hermetically sealed substrate 20 to age the light-emitting element 30 and form a carbon film 70 on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 as shown in FIG. 3E (step S18).

発光素子30は、エージング中に発光駆動することで自己発熱を起こす。発光素子30の自己発熱により、素子接合層50に残留したフラックスが収容空間HS内に再揮発する。再揮発されたフラックスは、出光面近傍で発光素子30が放射する紫外光を受け炭化する。炭化したフラックスは、発光素子30の出光面に炭素を主成分とした炭素膜70として堆積される。 The light-emitting element 30 generates heat by itself when driven to emit light during aging. The self-heating of the light-emitting element 30 causes the flux remaining in the element bonding layer 50 to re-evaporate into the housing space HS. The re-evaporated flux is exposed to ultraviolet light emitted by the light-emitting element 30 near the light-emitting surface and is carbonized. The carbonized flux is deposited on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 as a carbon film 70, the main component of which is carbon.

尚、ステップS18において、発光装置10を加熱しながら電流を供給してもよい。 In step S18, the light emitting device 10 may be heated while being supplied with current.

また、炭素膜70は、再揮発したフラックスが発光素子30の高い光出力密度で紫外光を放射する出光面近傍又は出光面表面でのみ炭化する故、発光素子30の出光面に選択的に炭素膜70として堆積される。上記したグラファイト等の炭素膜は、導電性を有しているが上記理由により発光素子30の出光面に選択的に堆積するため、発光素子30の第1及び第2の電極間又は基板20の第1及び第2の配線26及び27間で短絡等の不具合は発生しない。 The carbon film 70 is selectively deposited on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 as the re-volatilized flux is carbonized only near or on the light-emitting surface of the light-emitting element 30, where ultraviolet light is emitted at a high optical output density. The carbon film such as graphite described above is conductive, but is selectively deposited on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 for the above-mentioned reasons, so that no defects such as short circuits occur between the first and second electrodes of the light-emitting element 30 or between the first and second wirings 26 and 27 of the substrate 20.

以上の工程により、本実施例の発光装置10を製造する。 The above steps are used to manufacture the light emitting device 10 of this embodiment.

実施例2として、図2の製造フローにおけるフラックス追揮発工程(ステップS15)及びエキシマ光洗浄工程(ステップS16)を実施しない発光装置10を製造した。実施例2においては、上記以外の製造工程は、実施例1と同様の工程にて発光装置10を製造した。 As Example 2, a light emitting device 10 was manufactured without performing the flux volatilization process (step S15) and the excimer light cleaning process (step S16) in the manufacturing flow of FIG. 2. In Example 2, the light emitting device 10 was manufactured using the same manufacturing process as Example 1 except for the above.

実施例3として、図2の製造フローにおけるフラックス追揮発工程(ステップS15)及びエキシマ光洗浄工程(ステップS16)を実施しないことに加え、窓部材接合(ステップS17)時のガス雰囲気を、窒素ガスを充填した後真空ポンプで1.0kPaまで減圧した雰囲気で窓部材40を接合した発光装置10を製造した。実施例3の上記以外の製造工程は、実施例1と同様の工程にて発光装置10を製造した。 In Example 3, the flux volatilization process (step S15) and the excimer light cleaning process (step S16) in the manufacturing flow of FIG. 2 were not performed, and the gas atmosphere during window member bonding (step S17) was filled with nitrogen gas and then reduced to 1.0 kPa with a vacuum pump to produce a light emitting device 10. Other manufacturing steps in Example 3 were the same as those in Example 1 to produce the light emitting device 10.

実施例4として、図2の製造フローにおけるフラックス追揮発工程(ステップS15)及びエキシマ光洗浄工程(ステップS16)を実施しないことに加え、窓部材接合(ステップS17)時のガス雰囲気を、大気圧で酸素ガスと窒素ガスの混合ガス(酸素ガス20体積%、窒素80体積%)とした雰囲気で窓部材40を接合した発光装置10を製造した。実施例4の上記以外の製造工程は、実施例1と同様の工程にて発光装置10を製造した。 In Example 4, the flux volatilization process (step S15) and the excimer light cleaning process (step S16) in the manufacturing flow of FIG. 2 were not performed, and in addition, the gas atmosphere during window member bonding (step S17) was a mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas (oxygen gas 20 volume %, nitrogen 80 volume %) at atmospheric pressure, to manufacture a light emitting device 10. Other manufacturing processes in Example 4 were the same as those in Example 1 to manufacture the light emitting device 10.

実施例5として、図2の製造フローにおけるフラックス追揮発工程(ステップS15)及びエキシマ光洗浄工程(ステップS16)を実施しないことに加え、窓部材接合(ステップS17)時のガス雰囲気を、大気圧で酸素ガスと窒素ガスの混合ガス(酸素ガス1体積%、窒素99体積%)とした雰囲気で窓部材40を接合した発光装置10を製造した。実施例5の上記以外の製造工程は、実施例1と同様の工程にて発光装置10を製造した。 In Example 5, the flux volatilization process (step S15) and the excimer light cleaning process (step S16) in the manufacturing flow of FIG. 2 were not performed, and in addition, the gas atmosphere during window member bonding (step S17) was a mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas (1 vol% oxygen gas, 99 vol% nitrogen) at atmospheric pressure, to manufacture a light emitting device 10. Other manufacturing steps in Example 5 were the same as those in Example 1 to manufacture the light emitting device 10.

換言すれば、実施例1~5の発光装置10の製造方法は、キャビティの底面23に金属の配線26及び27が形成されている基板20の第1の配線26上に揮発性ソルダーペーストを塗布する工程と、第1の配線26上に塗布された揮発性ソルダーペースト上に、紫外光を放射する出光面を有する発光素子30を載置する工程と、揮発性ソルダーペーストを加熱して第1の配線26と発光素子30を接合する工程と、基板20の上面21に紫外光を透過する透光部を有する窓部材40を載置して、窓部材40と基板20とによって発光素子30を封止する且つ収容空間HSを形成する工程と、発光素子30に第1及び第2の配線26及び27を介して通電を行い、発光素子30の出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素膜70を形成する工程と、を含む。 In other words, the manufacturing method of the light emitting device 10 of Examples 1 to 5 includes the steps of applying a volatile solder paste onto the first wiring 26 of the substrate 20, in which the metal wirings 26 and 27 are formed on the bottom surface 23 of the cavity; placing a light emitting element 30 having a light emitting surface that emits ultraviolet light on the volatile solder paste applied to the first wiring 26; heating the volatile solder paste to bond the first wiring 26 and the light emitting element 30; placing a window member 40 having a light transmitting portion that transmits ultraviolet light on the upper surface 21 of the substrate 20, sealing the light emitting element 30 with the window member 40 and the substrate 20 and forming a storage space HS; and passing a current through the light emitting element 30 via the first and second wirings 26 and 27 to form a carbon film 70 containing a substance made of hydrocarbon or carbon on the light emitting surface of the light emitting element 30.

また、実施例1~5の発光装置10の製造方法は、揮発性ソルダーペーストが加熱された後に、揮発性ソルダーペーストに残留したフラックスを追揮発する工程と、基板20及び発光素子30の表面に付着したフラックスの残渣をエキシマ光で洗浄する工程と、をさらに含む。 In addition, the manufacturing method of the light-emitting device 10 of Examples 1 to 5 further includes a process of volatilizing the flux remaining in the volatile solder paste after the volatile solder paste is heated , and a process of cleaning the flux residue adhering to the surfaces of the substrate 20 and the light-emitting element 30 with excimer light.

尚、実施例1~3の封止ガス及び実施例4~5において酸素ガスと混合するガスに窒素ガスを用いた事例について説明したが、このガスは窒素ガスに限定されない。封止ガス及び酸素ガスと混合するガスは、例えば、アルゴン(Ar)、キセノン(Xe)又はクリプトン(Kr)ガス等の不活性ガスを用いてもよい。また、窒素、アルゴン、キセノン又はクリプトンガスは、一種又は二種以上のガスを混合して用いてもよい。 Note that, although nitrogen gas is used as the sealing gas in Examples 1 to 3 and as the gas to be mixed with oxygen gas in Examples 4 and 5, this gas is not limited to nitrogen gas. The sealing gas and the gas to be mixed with oxygen gas may be, for example, an inert gas such as argon (Ar), xenon (Xe), or krypton (Kr) gas. In addition, one or more types of nitrogen, argon, xenon, or krypton gas may be mixed and used.

また、実施例1~5の封止ガスの封止圧において、大気圧又は減圧して封止ガスを充填した発光装置10について説明したが、封止圧を増圧した封止ガスを用いてもよい。 In addition, in the light emitting device 10 described in Examples 1 to 5, the sealing gas is filled at atmospheric pressure or reduced pressure, but a sealing gas with an increased sealing pressure may also be used.

[評価]
表1に、上述した実施例1~5の発光装置10の連続点灯の評価を示す。
[evaluation]
Table 1 shows the evaluation of continuous lighting of the light emitting devices 10 of Examples 1 to 5 described above.

Figure 0007499019000001
Figure 0007499019000001

実施例1~5の評価として、連続点灯を実施した後の発光装置10の炭素膜70の堆積確認、電気特性の確認及び初期光出力に対する光出力維持率の確認を実施した。 To evaluate Examples 1 to 5, we checked the deposition of the carbon film 70 on the light-emitting device 10 after continuous lighting, checked the electrical characteristics, and checked the light output maintenance rate relative to the initial light output.

炭素膜70の堆積確認は、例えば、肉眼及び光学顕微鏡を用いて、連続点灯を実施した後に発光素子30の出光面表面に炭素膜70が堆積されているかを確認した。発光素子30の出光面表面の変色を確認することで炭素膜70が堆積しているかを判定した。 The deposition of the carbon film 70 was confirmed, for example, by using the naked eye and an optical microscope to confirm whether the carbon film 70 had been deposited on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 after continuous lighting. The deposition of the carbon film 70 was determined by checking the discoloration of the light-emitting surface of the light-emitting element 30.

電気特性の確認は、連続点灯を実施した後の発光装置10の電圧-電流特性(V-I特性)、順方向リーク電圧(Vf)、及び逆方向リーク電圧(Vr)を確認した。V-I特性の確認を行うことにより、発光素子30の半導体層30bの抵抗率が変異しているかを判定した。また、Vf及びVrの確認を行うことにより、導電性を有する炭素膜70が発光素子30の第1及び第2の電極間又は基板20の第1及び第2の配線26及び27間で異常堆積しているかを判定した。 The electrical characteristics were confirmed by checking the voltage-current characteristics (VI characteristics), forward leakage voltage (Vf), and reverse leakage voltage (Vr) of the light-emitting device 10 after continuous lighting. By checking the VI characteristics, it was determined whether the resistivity of the semiconductor layer 30b of the light-emitting element 30 had changed. In addition, by checking Vf and Vr, it was determined whether the conductive carbon film 70 had abnormally accumulated between the first and second electrodes of the light-emitting element 30 or between the first and second wirings 26 and 27 of the substrate 20.

光出力維持率の確認は、点灯開始時の発光装置10の光出力に対する連続点灯を100時間実施した後の発光装置10の光出力の変異率である。 The light output maintenance rate is the rate of change in the light output of the light emitting device 10 after 100 hours of continuous lighting, relative to the light output of the light emitting device 10 at the start of lighting.

実施例1の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に変色はみられなかった。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は90.9%であり、点灯開始時の光出力から約1割程度の出力減衰が確認された。 In the light emitting device 10 of Example 1, no discoloration was observed on the light emitting surface of the light emitting element 30 after continuous lighting. In addition, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. In addition, the light output maintenance rate was 90.9%, and output attenuation of about 10% was confirmed from the light output at the start of lighting.

実施例2の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に灰色~黒色の変色がみられ、炭素膜70の堆積が確認された。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は58.7%であり、点灯開始時の光出力から約4割程度の出力減衰が確認された。 After continuous lighting, the light emitting device 10 of Example 2 showed gray to black discoloration on the light emitting surface of the light emitting element 30, and deposition of the carbon film 70 was confirmed. Furthermore, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. Furthermore, the light output maintenance rate was 58.7%, and it was confirmed that the output had attenuated by approximately 40% from the light output at the start of lighting.

実施例3の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に黒色の変色がみられ、炭素膜70の堆積が確認された。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は9.7%であり、点灯開始時の光出力から約9割程度の出力減衰が確認された。 After continuous lighting, the light emitting device 10 of Example 3 showed black discoloration on the light emitting surface of the light emitting element 30, and deposition of the carbon film 70 was confirmed. Furthermore, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. Furthermore, the light output maintenance rate was 9.7%, and it was confirmed that the output had attenuated by approximately 90% from the light output at the start of lighting.

実施例4の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に変色はみられなかった。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は96.4%であり、点灯開始時の光出力からほぼ減衰はみられず、発光素子30の通常のエージング量の範囲であった。 In the light-emitting device 10 of Example 4, no discoloration was observed on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 after continuous lighting. In addition, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. In addition, the light output maintenance rate was 96.4%, and almost no attenuation was observed from the light output at the start of lighting, which was within the normal aging range of the light-emitting element 30.

実施例5の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に灰色~黒色の変色がみられ、炭素膜70の堆積が確認された。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は54.0%であり、点灯開始時の光出力から半分程度の出力減衰が確認された。 After continuous lighting, the light emitting device 10 of Example 5 showed gray to black discoloration on the light emitting surface of the light emitting element 30, and deposition of the carbon film 70 was confirmed. Furthermore, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. Furthermore, the light output maintenance rate was 54.0%, and it was confirmed that the output had attenuated by about half from the light output at the start of lighting.

実施例1及び2の結果から、収容空間HSに窒素ガスを充填させた発光素子30において、フラックス追揮発工程及びエキシマ光洗浄工程(図2のステップS15及び16)の有無によって、光出力を約1割~約4割の幅で減衰することが確認された。すなわち、追揮発工程の処理温度並びに処理時間及びエキシマ光洗浄工程の処理条件並びに処理時間を調整することによって、発光素子30の光出力を、初期の光出力から約1割~約4割の幅で調整することが可能となる。 From the results of Examples 1 and 2, it was confirmed that in the light-emitting element 30 in which the storage space HS is filled with nitrogen gas, the light output is attenuated by about 10% to about 40% depending on whether or not the flux volatilization process and the excimer light cleaning process (steps S15 and 16 in FIG. 2) are performed. In other words, by adjusting the processing temperature and processing time of the volatilization process and the processing conditions and processing time of the excimer light cleaning process, it is possible to adjust the light output of the light-emitting element 30 by about 10% to about 40% from the initial light output.

実施例2及び3の結果から、フラックス追揮発工程及びエキシマ洗浄工程を実施しない発光装置10において、封止ガスである窒素ガスを減圧することによって、光出力を約4割~約9割の幅で減衰することが確認された。すなわち、窓部材接合工程(図2のステップS17)時の窒素ガス雰囲気の圧力を調整することによって、発光素子30の光出力を、初期の光出力から約4割~約9割の幅で調整することが可能となる。 From the results of Examples 2 and 3, it was confirmed that in a light-emitting device 10 in which the flux volatilization process and the excimer cleaning process were not performed, the light output was attenuated by about 40% to about 90% by reducing the pressure of the nitrogen gas sealing gas. In other words, by adjusting the pressure of the nitrogen gas atmosphere during the window member bonding process (step S17 in FIG. 2), it is possible to adjust the light output of the light-emitting element 30 by about 40% to about 90% of the initial light output.

実施例4及び5の結果から、フラックス追揮発工程及びエキシマ洗浄工程を実施しない発光装置10において、封止ガスである窒素ガスと酸素ガスの混合ガスの酸素濃度を1体積%~20体積%まで変異させることによって、光出力をエージング範囲の発光出力から約半分の幅で減衰することが確認された。すなわち、窓部材接合工程時の封止ガスの酸素濃度を調整することによって、発光素子30の光出力を、初期の光出力から約半分の幅で調整することが可能となる。 From the results of Examples 4 and 5, it was confirmed that in a light-emitting device 10 that does not undergo the flux volatilization process and excimer cleaning process, by varying the oxygen concentration of the mixed gas of nitrogen gas and oxygen gas, which is the sealing gas, from 1% by volume to 20% by volume, the light output is attenuated by approximately half the light output in the aging range. In other words, by adjusting the oxygen concentration of the sealing gas during the window member bonding process, it is possible to adjust the light output of the light-emitting element 30 by approximately half the initial light output.

次に、図4を参照して、発光素子30の出光面に堆積した堆積物について説明する。 Next, referring to FIG. 4, we will explain the deposits that have accumulated on the light-emitting surface of the light-emitting element 30.

図4は、光出力維持率がほぼ減衰しなかった実施例4及び光出力維持率が半分程度となった実施例5の発光素子30の出光面表面における飛行時間型二次イオン質量分析法(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry:TOF-SIMS)の測定結果のスペクトル図である。図4の上段のスペクトルは実施例4の測定結果を示し、図4の下段のスペクトルは実施例5の測定結果を示す。 Figure 4 is a spectrum diagram showing the measurement results of time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 in Example 4, in which the light output maintenance rate was almost not attenuated, and Example 5, in which the light output maintenance rate was reduced to about half. The upper spectrum in Figure 4 shows the measurement results in Example 4, and the lower spectrum in Figure 4 shows the measurement results in Example 5.

図4の横軸(m/z)は2次イオンの質量電荷比を示し、縦軸(Intensity)は検出強度を示す。また、図4の左側、中央及び右側のスペクトルは、検出されたピークの2次イオンの質量電荷比近傍を抽出して図示している。 The horizontal axis (m/z) of Figure 4 indicates the mass-to-charge ratio of the secondary ions, and the vertical axis (Intensity) indicates the detection intensity. The spectra on the left, center, and right of Figure 4 are extracted and illustrated in the vicinity of the mass-to-charge ratio of the secondary ions of the detected peaks.

炭素膜70の堆積及び光出力維持率の減衰がほぼみられなかった実施例4の測定結果においては、酸化珪素(SiO)に由来するピークが検出された。実施例4の発光素子30の表面から検出されたSiOは発光素子30の半導体層30bを皮膜する保護膜(図示せず)に起因している。また、実施例4においては、炭素に由来するピークは検出されず、炭素膜70の堆積がなかったことを示している。 In the measurement results of Example 4, in which almost no deposition of carbon film 70 or attenuation of light output maintenance rate was observed, a peak derived from silicon oxide (SiO 2 ) was detected. The SiO 2 detected on the surface of the light-emitting element 30 in Example 4 is due to the protective film (not shown) that covers the semiconductor layer 30b of the light-emitting element 30. Furthermore, in Example 4, no peak derived from carbon was detected, indicating that no deposition of carbon film 70 occurred.

炭素膜70の堆積及び光出力維持率の減衰がみられた実施例5の測定結果においては、炭素(C)に由来するピークが検出された。すなわち、実施例5において炭素膜70の堆積があったことを示している。また、検出されたピークから、堆積された膜は、グラファイト、アモルファスカーボン又はDLCであることが同定された。 In the measurement results of Example 5, in which deposition of carbon film 70 and attenuation of light output maintenance rate were observed, a peak derived from carbon (C 2 ) was detected, which indicates that deposition of carbon film 70 occurred in Example 5. In addition, from the detected peak, the deposited film was identified as graphite, amorphous carbon, or DLC.

すなわち、製造工程のステップS18後に発光素子30の出光面に変色及び堆積物がみられた実施例1~3及び5において、発光素子エージング及び炭素膜形成工程(図2のステップS18)時に、収容空間HS内に再揮発されたフラックスが発光素子30の放射する紫外光により炭化され、発光素子30の出光面に炭素を主成分とした炭素膜70として堆積されたことを示す。 In other words, in Examples 1 to 3 and 5, where discoloration and deposits were observed on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 after step S18 of the manufacturing process, this indicates that the flux re-volatilized in the storage space HS during the light-emitting element aging and carbon film formation process (step S18 in FIG. 2) was carbonized by the ultraviolet light emitted by the light-emitting element 30 and deposited as a carbon film 70 mainly composed of carbon on the light-emitting surface of the light-emitting element 30.

図5は、実施例1~5の発光装置10の連続点灯時の通電時間と光出力の経時変化を示すグラフである。 Figure 5 is a graph showing the change over time in the power supply time and light output when the light-emitting devices 10 of Examples 1 to 5 are continuously lit.

実施例1~3及び4においては、通電開始時から光出力が急峻に減衰していく領域と、その後緩やかに減衰していく2つの領域を有している。 In Examples 1 to 3 and 4, there are two regions where the light output attenuates steeply from the start of power application, and then gradually attenuates.

光出力が急峻に減衰していく領域は発光素子30の出光面に炭素膜70が堆積していることを示す。また、緩やかに減衰していく領域は、発光素子30の半導体層30bがエージングされていることを示す。 The region where the light output decays sharply indicates that a carbon film 70 has been deposited on the light-emitting surface of the light-emitting element 30. The region where the light output decays gently indicates that the semiconductor layer 30b of the light-emitting element 30 has been aged.

光出力が急峻に減衰していく領域では、収容空間HS内に素子接合層50に残留したフラックスが再揮発して発光素子30の紫外光を受け炭化し、発光素子30の出光面に炭素膜70として堆積する。炭素膜70が発光素子30の出光面に堆積していくことにより、出光面から放射される紫外光が炭素膜70に阻まれ急激に光出力が減衰していく。 In the region where the light output is rapidly attenuated, the flux remaining in the element bonding layer 50 within the housing space HS is re-volatilized, carbonized by the ultraviolet light of the light-emitting element 30, and deposited as a carbon film 70 on the light-emitting surface of the light-emitting element 30. As the carbon film 70 accumulates on the light-emitting surface of the light-emitting element 30, the ultraviolet light emitted from the light-emitting surface is blocked by the carbon film 70, causing the light output to rapidly attenuate.

炭素膜70の堆積による急峻な光出力の減衰は、図5に示すように、通電時間が約30時間程度で消失し、その後発光素子30のエージングによる緩やかな減衰に移行する。尚、炭素膜70による光出力の減衰量は、素子接合層50内に残留したフラックス量に由来する。 As shown in FIG. 5, the steep attenuation of the light output due to the deposition of the carbon film 70 disappears after about 30 hours of current flow, and then the light output transitions to a gradual attenuation due to aging of the light-emitting element 30. The amount of attenuation of the light output due to the carbon film 70 is derived from the amount of flux remaining in the element bonding layer 50.

すなわち、追揮発処理及びエキシマ光洗浄処理を実施した実施例1は残留フラックス量が少ないため炭素膜70の堆積量も少なくなり、光出力の減衰量も小さい。 That is, in Example 1, in which the volatilization process and the excimer light cleaning process were performed, the amount of residual flux was small, so the amount of deposition of the carbon film 70 was also small, and the amount of attenuation of the light output was also small.

また、追揮発処理及びエキシマ光洗浄処理を実施していない実施例2は残留フラックス量が多いため炭素膜70の堆積量が多くなり、光出力の減衰量も大きくなる。 In addition, in Example 2, in which the volatilization process and the excimer light cleaning process were not performed, the amount of residual flux was large, so the amount of deposition of the carbon film 70 was large, and the amount of attenuation of the light output was also large.

また、追揮発処理及びエキシマ光洗浄処理を実施していない且つ収容空間を減圧状態にした実施例3は、減圧により素子接合層50から残留フラックスが再揮発しやすい故、炭素膜70の堆積量が非常に多くなり、光出力の減衰量も極めて大きくなる。 In addition, in Example 3, in which the volatilization process and the excimer light cleaning process were not performed and the storage space was reduced in pressure, the residual flux was easily re-volatilized from the element bonding layer 50 due to the reduced pressure, resulting in a very large amount of carbon film 70 deposition and extremely large attenuation of the light output.

実施例4は、急峻な光出力の減衰がみられない。これは、封止ガスに酸素ガスを20体積%混合することにより、炭素膜70の堆積を防止する効果があるためである。 In Example 4, no steep attenuation of the light output was observed. This is because the mixing of 20% by volume of oxygen gas into the sealing gas has the effect of preventing the deposition of the carbon film 70.

また、実施例5のように、酸素ガスを1体積%混合に変化させると炭素膜70が堆積されて光出力が減衰することを示す。 In addition, as in Example 5, when the oxygen gas is changed to a 1% by volume mixture, a carbon film 70 is deposited and the light output is attenuated.

本発明によれば、実施例1~3のように、封止ガスを窒素ガスとし、残留フラックスの追揮発処理条件、エキシマ光洗浄条件及び封止ガス圧力を調整することにより、発光素子エージング及び炭素膜形成工程後に、初期の光出力に対して任意の光出力を有する発光装置10を得ることが可能となる。 According to the present invention, as in Examples 1 to 3, by using nitrogen gas as the sealing gas and adjusting the residual flux volatilization treatment conditions, excimer light cleaning conditions, and sealing gas pressure, it is possible to obtain a light emitting device 10 that has an arbitrary light output relative to the initial light output after the light emitting element aging and carbon film formation processes.

また、本発明によれば、実施例4~5のように、封止ガスを窒素ガスと酸素ガスの混合ガスとした場合においても、酸素ガス濃度及び封止ガス圧力を調整することにより、発光素子エージング及び炭素膜形成工程後に、初期の光出力に対して任意の光出力を有する発光装置10を得ることが可能となる。 In addition, according to the present invention, even when the sealing gas is a mixture of nitrogen gas and oxygen gas as in Examples 4 and 5, it is possible to obtain a light emitting device 10 having an arbitrary light output relative to the initial light output after the light emitting element aging and carbon film formation process by adjusting the oxygen gas concentration and sealing gas pressure.

これによれば、所望の光出力以上の出力を有する発光素子においても、所望の光出力を有する発光装置10を製造することが可能となる。また、1つのウェハから得られる発光素子の有効利用数量を多くすることが可能となり、紫外光を放射する発光装置10のコスト低減をすることが可能となる。 This makes it possible to manufacture a light emitting device 10 having a desired light output even when the light emitting element has an output equal to or greater than the desired light output. It also makes it possible to increase the effective number of light emitting elements obtained from one wafer, thereby reducing the cost of the light emitting device 10 that emits ultraviolet light.

尚、発光素子30の初期の光出力については、ウェハ上で複数の発光素子を製造した後のプローブテストにて確認される。この際、複数の発光素子は、発光素子のそれぞれが有する光出力によって、いくつかの光出力ごとに選別され、所望の光出力に対して初期の光出力からの減衰量を判定される。選別された発光素子は、フラックス追揮発工程並びにエキシマ光洗浄工程の工程条件及び封止ガス種並びに封止ガス圧条件でそれぞれ製造される。 The initial light output of the light-emitting element 30 is confirmed by a probe test after manufacturing multiple light-emitting elements on a wafer. At this time, the multiple light-emitting elements are selected into several light outputs according to the light output possessed by each light-emitting element, and the amount of attenuation from the initial light output to the desired light output is determined. The selected light-emitting elements are manufactured under the process conditions, sealing gas type, and sealing gas pressure conditions of the flux volatilization process and the excimer light cleaning process.

これにより、光出力に差異を有する複数の発光素子においても、所望の光出力を有する発光装置10を製造することが可能となる。 This makes it possible to manufacture a light emitting device 10 with the desired light output even when multiple light emitting elements have different light outputs.

上述の実施例1~5においては、発光波長365nmの紫外光を放射する発光素子30を用いた発光装置10について説明した。しかし、発光素子30が放射する紫外光の発光波長はこれに限定されない。 In the above-mentioned Examples 1 to 5, a light-emitting device 10 using a light-emitting element 30 that emits ultraviolet light with an emission wavelength of 365 nm has been described. However, the emission wavelength of the ultraviolet light emitted by the light-emitting element 30 is not limited to this.

変形例として、発光波長275nmの深紫外光を放射する発光素子30を用いた発光装置10について以下に説明する。 As a modified example, the following describes a light-emitting device 10 that uses a light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light with an emission wavelength of 275 nm.

変形例1として、フラックス追揮発工程及びエキシマ光洗浄工程を実施し、封止ガスに大気圧の窒素ガスを用いた発光装置10を製造した。変形例1は、発光素子30に深紫外光を放射する発光素子30を用いたこと以外は実施例1と同様の製造部材及び製造方法である。 As a first modification, a flux volatilization process and an excimer light cleaning process were performed, and a light-emitting device 10 was manufactured using atmospheric nitrogen gas as the sealing gas. The first modification uses the same manufacturing materials and method as the first embodiment, except that a light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light was used as the light-emitting element 30.

変形例2として、フラックス追揮発工程及びエキシマ光洗浄工程を実施しない発光装置10を製造した。変形例2は、発光素子30に深紫外光を放射する発光素子30を用いたこと以外は実施例2と同様の製造部材及び製造方法である。 As a second modification, a light-emitting device 10 was manufactured without performing the flux volatilization process and the excimer light cleaning process. The second modification uses the same manufacturing materials and method as the second embodiment, except that a light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light is used as the light-emitting element 30.

変形例3として、フラックス追揮発工程及びエキシマ光洗浄工程を実施しないことに加え、封止ガスに大気圧の酸素ガスと窒素ガスの混合ガス(酸素ガス20体積%、窒素80体積%)を用いた発光装置10を製造した。変形例3は、発光素子30に深紫外光を放射する発光素子30を用いたこと以外は実施例4と同様の製造部材及び製造方法である。 As a third modification, the flux volatilization process and the excimer light cleaning process were not performed, and a light-emitting device 10 was manufactured using a mixture of atmospheric oxygen gas and nitrogen gas (oxygen gas 20 volume %, nitrogen 80 volume %) as the sealing gas. The third modification uses the same manufacturing materials and method as the fourth embodiment, except that a light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light is used as the light-emitting element 30.

尚、本変形例の深紫外光を放射する発光素子30のエージング時間は240時間である。 The aging time of the light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light in this modified example is 240 hours.

表2に、上述した変形例1~3の発光装置10の連続点灯の評価を示す。 Table 2 shows the evaluation of continuous lighting of the light-emitting devices 10 of the above-mentioned variations 1 to 3.

Figure 0007499019000002
Figure 0007499019000002

尚、本変形例の光出力維持率は、連続点灯240時間後の発光装置10の光出力の変異率である。 The light output maintenance rate of this modified example is the rate of change in the light output of the light-emitting device 10 after 240 hours of continuous lighting.

変形例1の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に変色はみられなかった。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は76.0%であり、点灯開始時の光出力から出力減衰が確認された。 In the light emitting device 10 of variant 1, no discoloration was observed on the light emitting surface of the light emitting element 30 after continuous lighting. In addition, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. In addition, the light output maintenance rate was 76.0%, and output attenuation was confirmed from the light output at the start of lighting.

変形例2の発光装置10は、連続点灯後において発光素子30の出光面表面に灰色~黒色の変色がみられ、炭素膜70の堆積が確認された。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は51.9%であり、点灯開始時の光出力から半分程度の出力減衰が確認された。 After continuous lighting, the light-emitting device 10 of variant 2 showed a gray to black discoloration on the light-emitting surface of the light-emitting element 30, and deposition of a carbon film 70 was confirmed. Furthermore, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. The light output maintenance rate was 51.9%, and it was confirmed that the output had attenuated by about half from the light output at the start of lighting.

変形例3の発光装置10は、100時間連続点灯後において発光素子30の出光面表面に変色はみられなかった。また、V-I特性、Vf、及びVrに異常を認められる値はみられなかった。また、光出力維持率は79.8%であり、点灯開始時の光出力から約2割程度の出力減衰が確認された。しかし、この光出力維持率は、本変形例で用いた深紫外光を放射する発光素子30の通常のエージング量の範囲である。 In the light-emitting device 10 of the third modified example, no discoloration was observed on the light-emitting surface of the light-emitting element 30 after 100 hours of continuous lighting. Furthermore, no abnormal values were observed in the V-I characteristics, Vf, and Vr. Furthermore, the light output maintenance rate was 79.8%, and it was confirmed that the output had attenuated by approximately 20% from the light output at the start of lighting. However, this light output maintenance rate is within the normal aging range of the light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light and is used in this modified example.

図6は、変形例1~3の発光装置10の連続点灯時の通電時間と光出力の経時変化を示すグラフである。 Figure 6 is a graph showing the change over time in the power supply time and light output when the light-emitting devices 10 of variants 1 to 3 are continuously lit.

まず、変形例3においては、上記の実施例4と同様に、発光素子30の出光面表面に炭素膜70の堆積はみられなかった。すなわち、変形例3において、通電時間120時間程度までに見られる光出力の減衰は、発光素子30のエージングによるものである。 First, in the third modification, as in the fourth embodiment, no deposition of carbon film 70 was observed on the light-emitting surface of the light-emitting element 30. In other words, in the third modification, the attenuation of the light output observed up to about 120 hours of current flow is due to aging of the light-emitting element 30.

変形例1は、変形例3と同様の挙動を示しているが、光出力維持率の減衰量が若干大きい。変形例1は、追揮発処理及びエキシマ光洗浄処理を実施している故、素子接合層50内に含まれる残留フラックス量が少ないためである。それ故、変形例1では炭素膜70の堆積量も少なくなり、光出力の減衰量も小さい。 Although variant 1 shows the same behavior as variant 3, the attenuation of the light output maintenance rate is slightly larger. This is because variant 1 has undergone volatilization processing and excimer light cleaning processing, so the amount of residual flux contained in the element bonding layer 50 is small. Therefore, in variant 1, the amount of deposition of the carbon film 70 is also small, and the attenuation of the light output is also small.

変形例2は、追揮発処理及びエキシマ光洗浄処理を実施していない故、素子接合層50内に含まれる残留フラックス量が多い。それ故、変形例2では炭素膜70の堆積量も多くなり、光出力の減衰量も大きくなる。 In the second modification, the amount of residual flux contained in the element bonding layer 50 is large because the volatilization process and the excimer light cleaning process are not performed. Therefore, in the second modification, the amount of deposition of the carbon film 70 is also large, and the amount of attenuation of the light output is also large.

変形例1~3によれば、深紫外光を放射する発光素子30を用いた発光装置10においても、封止ガス種、残留フラックスの追揮発処理条件、エキシマ光洗浄条件及び封止ガス圧力を調整することにより、実施例1~5と同様の効果を得ることが可能となる。 According to Modifications 1 to 3, even in a light-emitting device 10 using a light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light, it is possible to obtain the same effects as in Examples 1 to 5 by adjusting the sealing gas type, the residual flux volatilization processing conditions, the excimer light cleaning conditions, and the sealing gas pressure.

すなわち、深紫外光を放射する発光素子30を用いた発光装置10においても、エージング及び炭素膜形成工程(図2のステップS18)時に炭素膜70を堆積することで、初期の光出力に対して任意の光出力を有する発光装置10を得ることが可能となる。 In other words, even in a light-emitting device 10 using a light-emitting element 30 that emits deep ultraviolet light, by depositing a carbon film 70 during the aging and carbon film formation process (step S18 in FIG. 2), it is possible to obtain a light-emitting device 10 that has an arbitrary light output relative to the initial light output.

実施例1~5及び変形例1~3においては、キャビティを有する基板20と平板状の窓部材40を組み合わせて収容空間HSを形成した発光装置10について説明したが、発光装置10の構成はこれに限定されない。 In Examples 1 to 5 and Modifications 1 to 3, a light emitting device 10 has been described in which a substrate 20 having a cavity and a flat window member 40 are combined to form a storage space HS, but the configuration of the light emitting device 10 is not limited to this.

図7A及び図7Bは、発光装置10の他の封止構造の例を示す断面図である。上述の発光装置10と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 7A and 7B are cross-sectional views showing examples of other sealing structures of the light-emitting device 10. The same components as those in the light-emitting device 10 described above are given the same reference numerals and will not be described.

図7Aは、平板状の基板20aと、発光素子30の周囲を囲むように配された枠体80と、発光素子30を覆うように枠体80によって保持されている窓部材40aで構成された発光装置10Aの断面図である。 Figure 7A is a cross-sectional view of a light-emitting device 10A that is composed of a flat substrate 20a, a frame body 80 arranged to surround the periphery of the light-emitting element 30, and a window member 40a held by the frame body 80 so as to cover the light-emitting element 30.

側壁部材としての枠体80は、例えば、コバール(Kovar:鉄(Fe)-ニッケル(Ni)-コバルト(Co)合金)等の材料からなる。 The frame 80 serving as the side wall member is made of a material such as Kovar (an iron (Fe)-nickel (Ni)-cobalt (Co) alloy).

また、枠体80の上面(基板20aと向き合う面と逆の面、符号なし)には、窓部材40aが枠体80に挿嵌されるように接合される接合部(符号なし)を有する。枠体80と窓部材40aは、例えば、900℃で枠体80の接合部にガラスである窓部材40aを気密融着させて枠体付き窓部材として予め準備する。 The upper surface of the frame body 80 (the surface opposite to the surface facing the substrate 20a, no reference number) has a joint (no reference number) where the window member 40a is joined so as to be inserted into the frame body 80. The frame body 80 and the window member 40a are prepared in advance as a window member with a frame body, for example, by airtightly fusing the window member 40a, which is glass, to the joint of the frame body 80 at 900°C.

枠体付き窓部材は、窓部材接合工程(図2のステップS17)において、窓接合層60によって基板枠縁層29と共晶接合される。 The window member with the frame is eutectic-bonded to the substrate frame edge layer 29 by the window bonding layer 60 in the window member bonding process (step S17 in FIG. 2).

換言すれば、図7Aの発光装置10Aは、基板20が板状であり、基板20の1の面には、発光素子30及び第1及び第2の配線26及び27と離間されかつ、発光素子30及び第1及び第2の配線26及び27を取り囲む枠状の枠体80が配されており、基板20と枠体80及び窓部材40aとによって収容空間HSが形成されている。 In other words, the light emitting device 10A in FIG. 7A has a plate-shaped substrate 20, and a frame-shaped frame body 80 is arranged on one surface of the substrate 20, and is spaced apart from the light emitting element 30 and the first and second wirings 26 and 27 and surrounds the light emitting element 30 and the first and second wirings 26 and 27, and the storage space HS is formed by the substrate 20, the frame body 80, and the window member 40a.

図7Aの発光装置10Aのような構成とすることで、平板状の基板20aを採用することが可能となる。これにより、素子接合工程(図2のステップS13)及びフラックス追揮発工程(図2のステップS15)において、発光装置10のように素子接合層50から揮発するフラックスが基板20のキャビティ内に滞留せず、キャビティの側面24等にフラックス残渣を付着しづらくすることが可能となる。また、基板20aが平板状である故、エキシマ光洗浄工程(図2のステップS16)において、フラックス残渣の洗浄性を良好にすることが可能となる。それ故、発光装置10Aは、発光素子エージング及び炭素膜形成工程(図2のステップS18)において、収容空間HS内の残留フラックス量の制御が容易となり、炭素膜70の膜厚をより精密に制御することが可能となる。 By configuring the light emitting device 10A as shown in FIG. 7A, it is possible to adopt a flat substrate 20a. As a result, in the element bonding process (step S13 in FIG. 2) and the flux volatilization process (step S15 in FIG. 2), the flux volatilized from the element bonding layer 50 does not remain in the cavity of the substrate 20 as in the light emitting device 10, and it is possible to make it difficult for the flux residue to adhere to the side surface 24 of the cavity. In addition, since the substrate 20a is flat, it is possible to improve the cleaning properties of the flux residue in the excimer light cleaning process (step S16 in FIG. 2). Therefore, in the light emitting device 10A, it is easy to control the amount of residual flux in the storage space HS in the light emitting element aging and carbon film formation process (step S18 in FIG. 2), and it is possible to more precisely control the film thickness of the carbon film 70.

図7Bは、平板状の基板20aと、下面にキャビティ構造を有する窓部材40bで構成された発光装置10Bの断面図である。 Figure 7B is a cross-sectional view of a light-emitting device 10B that is composed of a flat substrate 20a and a window member 40b that has a cavity structure on its underside.

発光装置10Bは、基板20aが平板状であること及び窓部材40bがキャビティ構造を有する点を除いては、発光装置10と同様の構成を有する。 The light emitting device 10B has a similar configuration to the light emitting device 10, except that the substrate 20a is flat and the window member 40b has a cavity structure.

窓部材40bは、基板20aに対向する面にキャビティを有する。窓部材40bのキャビティは、例えば、厚板のガラスをフッ化水素(HF)等でエッチングして形成される。また、窓部材40bは、例えば、平板状のガラスと枠状のガラスを圧着溶接して形成される。 The window member 40b has a cavity on the surface facing the substrate 20a. The cavity of the window member 40b is formed, for example, by etching a thick glass plate with hydrogen fluoride (HF) or the like. The window member 40b is also formed, for example, by pressure welding a flat glass plate and a frame-shaped glass plate.

換言すれば、図7Bの発光装置10Bは、窓部材40の基板20に対向する面は、凹部が形成されており、基板20と窓部材40の凹部とによって収容空間HSが形成されている。 In other words, in the light emitting device 10B of FIG. 7B, a recess is formed on the surface of the window member 40 that faces the substrate 20, and the substrate 20 and the recess of the window member 40 form the storage space HS.

図7Bの発光装置10Bのような構成とすることで、発光装置10Aと同様に、フラックス残渣の洗浄性及び炭素膜70の膜厚制御を容易にすることが可能となる。 By configuring the light emitting device 10B as shown in FIG. 7B, it becomes possible to easily clean the flux residue and control the thickness of the carbon film 70, similar to the light emitting device 10A.

加えて、発光装置10Bは、気密接合部を基板20a及び窓部材40bの1箇所にすることができる。それ故、発光装置10Bは、収容空間HSの気密性を向上することができ、収容空間HSへの水分侵入を防ぎ信頼性の低下を防止することが可能となる。 In addition, the light emitting device 10B can have an airtight joint at a single location between the substrate 20a and the window member 40b. Therefore, the light emitting device 10B can improve the airtightness of the storage space HS, and can prevent moisture from entering the storage space HS, thereby preventing a decrease in reliability.

また、本発明は、支持基板30a、支持基板30aの上面上に形成された半導体層30b、支持基板30aの下面に形成された第1の電極、及び半導体層30bの上面上に形成された第2の電極を備えた発光素子30を例として説明したが、発光素子30の構成はこれに限定されない。 In addition, the present invention has been described with reference to an example of a light-emitting element 30 including a support substrate 30a, a semiconductor layer 30b formed on the upper surface of the support substrate 30a, a first electrode formed on the lower surface of the support substrate 30a, and a second electrode formed on the upper surface of the semiconductor layer 30b, but the configuration of the light-emitting element 30 is not limited to this.

例えば、発光素子30は、半導体層30bの結晶成長に用いられる成長基板を有していてもよい。この場合、例えば、発光素子30は、成長基板、当該成長基板上に成長された半導体層30b、当該半導体層30b上に形成された第1の電極及び第2の電極を有する。また、この場合、発光素子30は、成長基板が基板20のキャビティの底面23に接合される。また、第1及び第2の電極は、ボンディングワイヤを介して基板20のキャビティの底面23に設けられた第1及び第2の配線26及び27に接続される。 For example, the light-emitting element 30 may have a growth substrate used for crystal growth of the semiconductor layer 30b. In this case, for example, the light-emitting element 30 has a growth substrate, a semiconductor layer 30b grown on the growth substrate, and a first electrode and a second electrode formed on the semiconductor layer 30b. In this case, the light-emitting element 30 has a growth substrate bonded to the bottom surface 23 of the cavity of the substrate 20. The first and second electrodes are connected to first and second wirings 26 and 27 provided on the bottom surface 23 of the cavity of the substrate 20 via bonding wires.

また、発光素子30の他の構成として、発光素子30は、透光性の支持基板30a又は成長基板、当該支持基板30a又は30bの下面に配置された半導体層30b、当該半導体層30bの下面に形成された第1の電極及び第2の電極を有した構成としてもよい。この場合、第1及び第2の電極は、素子接合層50を介して第1及び第2の配線26及び27に接続される(フリップチップ実装ともいう)。 As another configuration of the light-emitting element 30, the light-emitting element 30 may have a configuration including a light-transmitting support substrate 30a or growth substrate, a semiconductor layer 30b disposed on the underside of the support substrate 30a or 30b, and a first electrode and a second electrode formed on the underside of the semiconductor layer 30b. In this case, the first and second electrodes are connected to the first and second wirings 26 and 27 via the element bonding layer 50 (also called flip-chip mounting).

発光素子30の構成においては、発光素子30の上面である、発光素子30における基板20のキャビティの底面23とは反対側の表面が、光取り出し面として機能すればよい。 In the configuration of the light-emitting element 30, the top surface of the light-emitting element 30, that is, the surface opposite the bottom surface 23 of the cavity of the substrate 20 in the light-emitting element 30, may function as a light extraction surface.

また、上述した実施例における種々の数値、寸法、材料等は、例示に過ぎず、用途及び製造される発光装置に応じて、適宜選択することができる。 In addition, the various numerical values, dimensions, materials, etc. in the above-mentioned embodiments are merely examples and can be selected appropriately depending on the application and the light emitting device to be manufactured.

10 発光装置
20 基板
25 素子載置部
26 第1の配線
27 第2の配線
29 基板枠縁層
30 発光素子
40 窓部材
41 窓枠縁層
50 素子接合層
60 窓接合層
70 炭素膜
80 枠体
REFERENCE SIGNS LIST 10 Light emitting device 20 Substrate 25 Element mounting portion 26 First wiring 27 Second wiring 29 Substrate frame edge layer 30 Light emitting element 40 Window member 41 Window frame edge layer 50 Element bonding layer 60 Window bonding layer 70 Carbon film 80 Frame body

Claims (11)

基板と、
前記基板の1の面に配され、紫外光を放射する出光面を有し、前記出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素層を有する発光素子と、
前記紫外光を透過する材料からなりかつ前記発光素子の前記出光面と対向して配置され、前記基板と共に前記発光素子を収容して封止する収容空間を形成する収容部材と、を有する発光装置であって、
前記炭素層を有することによって、前記発光装置からの前記紫外光の光出力が減少することを特徴とする発光装置。
A substrate;
a light emitting element disposed on one surface of the substrate, the light emitting element having a light emitting surface for emitting ultraviolet light, the light emitting surface having a carbon layer containing a substance made of hydrocarbon or carbon;
a housing member made of a material that transmits the ultraviolet light, disposed opposite the light output surface of the light emitting element, and forming a housing space that houses and seals the light emitting element together with the substrate,
A light emitting device, characterized in that the light output of the ultraviolet light from the light emitting device is reduced by having the carbon layer.
1の面に金属配線が形成された基板と、
前記基板の前記1の面に配され、紫外光を放射する出光面を有し、前記出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素層を有する発光素子と、
前記紫外光を透過する材料からなりかつ前記発光素子の前記出光面と対向して配置され、前記基板と共に前記発光素子を収容して封止する収容空間を形成する収容部材と、を有する発光装置であって、
前記発光素子は前記金属配線に有機物のフラックスを含む揮発性ソルダーペーストを用いて接合され、
前記炭素層は、前記揮発性ソルダーペーストに含まれる前記フラックスが炭化することで形成されていることを特徴とする発光装置。
A substrate having metal wiring formed on one surface thereof;
a light emitting element disposed on the first surface of the substrate, the light emitting element having a light emitting surface for emitting ultraviolet light, the light emitting surface having a carbon layer containing a substance made of hydrocarbon or carbon;
a housing member made of a material that transmits the ultraviolet light, disposed opposite the light output surface of the light emitting element, and forming a housing space that houses and seals the light emitting element together with the substrate,
the light emitting element is bonded to the metal wiring using a volatile solder paste containing an organic flux;
The light emitting device, wherein the carbon layer is formed by carbonizing the flux contained in the volatile solder paste.
前記炭素層は、グラファイト、アモルファスカーボン又はダイヤモンドライクカーボンの何れかを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 1 or 2, characterized in that the carbon layer contains any one of graphite, amorphous carbon, and diamond-like carbon. 前記収容空間には、窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の発光装置。 The light-emitting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the storage space is filled with nitrogen gas. 前記収容空間には、アルゴン、キセノン又はクリプトンガスが充填されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の発光装置。 The light-emitting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the storage space is filled with argon, xenon or krypton gas. 前記基板と前記収容部材とが金属層によって接合されることで、前記収容空間が気密態様で封止されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1に記載の発光装置。 The light-emitting device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate and the housing member are joined by a metal layer, thereby sealing the housing space in an airtight manner. 前記基板の前記1の面には、凹部が形成されており、前記凹部と前記収容部材とによって前記収容空間が形成されていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1に記載の発光装置。 The light-emitting device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a recess is formed on the first surface of the substrate, and the storage space is formed by the recess and the storage member. 前記収容部材の前記基板の前記1の面に対向する面には、凹部が形成されており、前記基板と前記収容部材の凹部とによって前記収容空間が形成されていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1に記載の発光装置。 The light-emitting device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a recess is formed on the surface of the housing member that faces the first surface of the substrate, and the housing space is formed by the substrate and the recess of the housing member. 前記基板は板状であり、前記基板の前記1の面には、前記発光素子が接合されている金属配線が形成されており、前記発光素子及び前記金属配線と離間されかつ、前記発光素子及び前記金属配線を取り囲む枠状の側壁部材が配されており、前記基板と前記側壁部材及び前記収容部材とによって前記収容空間が形成されていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1に記載の発光装置。 The light-emitting device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the substrate is plate-shaped, metal wiring to which the light-emitting element is joined is formed on the first surface of the substrate, a frame-shaped sidewall member is disposed so as to be spaced apart from the light-emitting element and the metal wiring and to surround the light-emitting element and the metal wiring, and the storage space is formed by the substrate, the sidewall member, and the storage member. 1の面に金属配線が形成されている基板の前記金属配線上に揮発性ソルダーペーストを塗布する工程と、
前記金属配線上に塗布された揮発性ソルダーペースト上に、紫外光を放射する出光面を有する発光素子を載置する工程と、
前記揮発性ソルダーペーストを加熱して前記金属配線と前記発光素子を接合する工程と、
前記基板の前記1の面に前記紫外光を透過する透光部を有する収容部材を載置して、前記収容部材と前記基板とによって前記発光素子を封止する且つ収容空間を形成する工程と、
前記発光素子に前記金属配線を介して通電を行い、前記発光素子の前記出光面に炭化水素または炭素からなる物質を含む炭素層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
applying a volatile solder paste onto a metal wiring of a substrate having a first surface on which the metal wiring is formed;
a step of placing a light emitting element having a light emitting surface that emits ultraviolet light on the volatile solder paste applied on the metal wiring;
heating the volatile solder paste to bond the metal wiring and the light emitting element;
a step of placing a container having a light transmitting portion that transmits the ultraviolet light on the first surface of the substrate, and sealing the light emitting element and forming a container space by the container and the substrate;
a step of applying a current to the light emitting element via the metal wiring to form a carbon layer containing a substance made of hydrocarbon or carbon on the light emitting surface of the light emitting element;
A method for manufacturing a light emitting device, comprising:
前記発光装置の製造方法は、前記揮発性ソルダーペーストが加熱された後に、前記揮発性ソルダーペーストに残留したフラックスを追揮発する工程と、
前記基板及び前記発光素子の表面に付着した前記フラックスの残渣をエキシマ光で洗浄する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の発光装置の製造方法。
The method for manufacturing the light emitting device includes a step of volatilizing flux remaining in the volatile solder paste after the volatile solder paste is heated;
a step of cleaning the flux residue adhering to the surfaces of the substrate and the light emitting element with excimer light;
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 10, further comprising:
JP2019222029A 2019-12-09 2019-12-09 Light emitting device and method for manufacturing the same Active JP7499019B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019222029A JP7499019B2 (en) 2019-12-09 2019-12-09 Light emitting device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019222029A JP7499019B2 (en) 2019-12-09 2019-12-09 Light emitting device and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021093418A JP2021093418A (en) 2021-06-17
JP7499019B2 true JP7499019B2 (en) 2024-06-13

Family

ID=76312656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019222029A Active JP7499019B2 (en) 2019-12-09 2019-12-09 Light emitting device and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7499019B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7739964B2 (en) * 2021-11-17 2025-09-17 沖電気工業株式会社 Method for manufacturing electronic structure and electronic circuit
CN116169231B (en) * 2023-04-21 2023-07-18 惠科股份有限公司 Light-emitting device, display device, and manufacturing method of light-emitting device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001203392A (en) 2000-01-19 2001-07-27 Matsushita Electric Works Ltd Light emitting diode
JP2005175458A (en) 2003-11-20 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light source, optical pickup device, and electronic device
JP2007180066A (en) 2005-12-26 2007-07-12 Kyocera Corp Light emitting device and lighting device
JP2009140835A (en) 2007-12-08 2009-06-25 Citizen Electronics Co Ltd Light emitting device, planar light unit, and display device
JP2015220330A (en) 2014-05-16 2015-12-07 日本電気硝子株式会社 Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2016219505A (en) 2015-05-15 2016-12-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light emitting device
JP2017059617A (en) 2015-09-15 2017-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light emitting device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001203392A (en) 2000-01-19 2001-07-27 Matsushita Electric Works Ltd Light emitting diode
JP2005175458A (en) 2003-11-20 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light source, optical pickup device, and electronic device
JP2007180066A (en) 2005-12-26 2007-07-12 Kyocera Corp Light emitting device and lighting device
JP2009140835A (en) 2007-12-08 2009-06-25 Citizen Electronics Co Ltd Light emitting device, planar light unit, and display device
JP2015220330A (en) 2014-05-16 2015-12-07 日本電気硝子株式会社 Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2016219505A (en) 2015-05-15 2016-12-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light emitting device
JP2017059617A (en) 2015-09-15 2017-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021093418A (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8110451B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
US5998232A (en) Planar technology for producing light-emitting devices
TWI499079B (en) N-type gallium nitride layer with multiple layers of conductive intervening layers
CN109690796A (en) The manufacturing method of optical semiconductor device and optical semiconductor device
US20150103856A1 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP2005108863A (en) Vertical structure gallium nitride light emitting diode and manufacturing method thereof
JP5856293B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
JP7499019B2 (en) Light emitting device and method for manufacturing the same
CN114245939B (en) Light emitting device and method of manufacturing the same
JP2014524675A (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
CN110235260A (en) For enhancing the method and encapsulation of the reliability of ultraviolet light emitting device
US7653099B2 (en) Semiconductor laser device which is capable of stably emitting short-wavelength laser light
US7170101B2 (en) Nitride-based semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof
CN113161467B (en) Light emitting device and water sterilizing device
WO2009078574A1 (en) Light emitting device and method of manufacturing the same
TWI307196B (en) Method for manufacturing laser devices
CN100420110C (en) Method of manufacturing laser device
WO2005064697A1 (en) Light emitting diode with vertical electrode structure and manufacturing method of the same
JP4963950B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP4401337B2 (en) Nitride semiconductor laser light source manufacturing method and nitride semiconductor laser light source manufacturing apparatus
KR20160097728A (en) Wafer Level Chip Scale Package
US20220165927A1 (en) Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing same
CN210379097U (en) A flip-chip light-emitting diode and display device
JP6736923B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
JP7554685B2 (en) Semiconductor light emitting device and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221104

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230801

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240603

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7499019

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150