JP2018107241A - 光デバイス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単に製造できる、リード機能を有する光デバイス装置を得る。【解決手段】薄膜積層構造体２６は、被覆リード線１１の導電露出部Ｒ１１に連結して形成される薄膜２１と、薄膜２１の全周を覆って形成される薄膜２２と、薄膜２２の全周を覆って形成される薄膜２３と、薄膜２３の全周を覆って形成され、かつ、被覆リード線１２の導電露出部Ｒ１２を内部に埋め込むように形成される薄膜２４とを有している。さらに、薄膜積層構造体２６の全周を覆ってカバー２５が形成される。そして、被覆リード線１１及び１２、薄膜積層構造体２６並びにカバー２５によってリード機能を有する光デバイス装置１９を構成している。【選択図】図４

Description

この発明は、太陽電池及び発光素子等の光処理機能を有する光デバイス装置に関する。

図５は従来のＬＥＤチップ３０の断面構造を示す断面図である。同図に示すように、基板３１上にＰ型半導体層３２が設けられ、Ｐ型半導体層３２上にＩ型半導体層３３が設けられ、Ｉ型半導体層３３上にＮ型半導体層３４が設けられ、Ｎ型半導体層３４の表面上の一部に電極３５が設けられる。このように従来のＬＥＤチップ３０は基板３１、Ｐ型半導体層３２、Ｉ型半導体層３３、薄膜２４及び電極３５により構成され、砲弾型ＬＥＤ構造を呈している。

図６は図５で示したＬＥＤチップ３０にリード機能を持たせたリード機能付きの光デバイス装置３９の構成を模式的に示す説明図である。

同図に示すように、リードフレーム４１Ａを金ワイヤー４３を介してＬＥＤチップ３０の電極３５に電気的に接続し、リードフレーム４１Ｂのダイパッド４１ＢＤ上に導電ペースト４２を介してＬＥＤチップ３０を配置し、ＬＥＤチップ３０のＰ型半導体層３２とダイパッド４１ＢＤとを電気的に接続する。なお、基板３１が導電性を有する場合は、基板３１を介してＬＥＤチップ３０のＰ型半導体層３２とダイパッド４１ＢＤとを電気的に接続しても良い。

そして、ダイパッド４１ＢＤ及びＬＥＤチップ３０全体を含んでリードフレーム４１Ａ及び４１Ｂの上部を封止樹脂４４で被覆して光デバイス装置３９を完成する。このような光デバイス装置３９と同様な構造が例えば特許文献１の発光素子として開示されている。

特開２００３−６９０８１号公報

しかしながら、図５で示したＬＥＤチップ３０から、図６で示した光デバイス装置３９を完成するには、リードフレーム４１ＡとＬＥＤチップ３０との金ワイヤー４３による接合処理、導電ペースト４２を用いたダイパッド４１ＢＤ上へのＬＥＤチップ３０の搭載処理、及び、封止樹脂４４による樹脂封止処理が必要となる。

このように、従来のＬＥＤチップ３０等の光半導体素子を内蔵しつつ、リード機能を有する光デバイス装置３９を得る場合、光半導体素子であるＬＥＤチップ３０の完成後においても、他に複数の工程が必要となり、製造コストを下げることが難しいという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、比較的簡単に製造できる、リード機能を有する光デバイス装置を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の光デバイス装置は、一方端及び他方端を有し、第１の導電部の周囲が第１の絶縁物で被覆された第１の被覆リード線と、一方端及び他方端を有し、第２の導電部の周囲が第２の絶縁物で被覆された第２の被覆リード線とを備え、前記第１の被覆リード線の他方端は第１の導電部が露出された第１の導電露出部を有し、前記第２の被覆リード線の他方端は第２の導電部が露出された第２の導電露出部を有し、前記第１の被覆リード線の前記第１の導電露出部に電気的に接続して形成される光デバイス構造体をさらに備え、前記光デバイス構造体は、前記第１の被覆リード線の前記第１の導電露出部に連結して形成される第１の素子形成層と、前記第１の素子形成層の全周を覆って形成される第２の素子形成層と、前記第２の素子形成層の全周を覆って形成される第３の素子形成層と、前記第３の素子形成層の全周を覆って形成され、かつ、前記第２の導電露出部に連結される透明導電膜とを含み、前記第１〜第３の素子形成層は、その組み合わせにより、光電変換機能及び電光変換機能のうち少なくとも一つの光処理機能を有する。

この発明における請求項１記載の本願発明である光デバイス装置は、光デバイス構造体並びに第１及び第２の被覆リード線という比較的簡単な構成を呈している。

したがって、第１の被覆リード線の第１の導電露出部を基点として第１〜第３の素子形成層並びに透明導電膜を順次形成し、最後の透明導電膜を第２の被覆リード線の第２の導電露出部に連結させるという、比較的簡単な製造方法によって光デバイス装置の基本構造を実現することができる。

この発明の実施の形態１であるの薄膜製造装置の構成を示す説明図である。 この発明の実施の形態２である薄膜製造方法を実行するための薄膜製造システムの構成を示す説明図である。 実施の形態２の薄膜製造方法で得られたリード線付球状半導体素子の詳細構造を示す説明図である。 この発明の実施の形態３である光デバイス装置の詳細構造を示す説明図である。 従来のＬＥＤチップの断面構造を示す断面図である。 図５で示したＬＥＤチップにリード機能を持たせた従来の光デバイス装置３９の構成を模式的に示す説明図である。

＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１であるの薄膜製造装置５０の構成を示す説明図である。同図に示すように、薄膜製造装置５０は、霧化容器１及びミスト発生部３からなる霧化装置とリード線保持部である製造用ヒーター機構１０とにより構成される。

霧化容器１は内部に原料溶液２を収容している。ミスト発生部３は霧化容器１の外部である底面下に１個または複数個設けられ、霧化容器１に収容された原料溶液を霧化して液滴状の原料ミストを得る。具体的には、ミスト発生部３は超音波を発生する超音波振動子であり、超音波振動子を利用して霧化容器１に超音波を印加することにより、霧化容器１内に収容される原料溶液２を液滴に霧化して、霧化容器１内に原料ミストを生成している。

リード線保持部である製造用ヒーター機構１０は、霧化容器１の上部に着脱可能に設置され、ヒーター４及びヒートシンク５から構成される。ヒーター４は加熱機能を有し、ヒートシンク５は例えばアルミニウムを構成材料としており、ヒーター４に連結して設けられ、底面に被覆リード線１１の一方端が取り付けられ、ヒーター４からの熱を被覆リード線１１に伝導する熱伝導部として機能する。

被覆リード線１１は例えば銅線より構成されるリード線導電部１１ｍを有し、リード線導電部１１ｍの周囲がアルミナ等の耐熱性絶縁物よりなる線被覆部１１ｃにより被覆されている。このような構造の被覆リード線１１は、図中上側の一方端がヒートシンク５に固定され、図中下側の他方端においてリード線導電部１１ｍの一部が露出している。この際、被覆リード線１１の他方端は原料溶液２に浸かることなく霧化容器１内に配置される。

すなわち、熱伝導部であるヒートシンク５は、被覆リード線１１を垂直方向に垂らした状態で、被覆リード線１１の他方端が最下方になるように、被覆リード線１１を保持している。

このような構成の薄膜製造装置５０は、被覆リード線１１がリード線保持部である製造用ヒーター機構１０によって保持された状態で、ヒーター４から熱を発生させるとともに、ミスト発生部３によって霧化容器１内に原料ミストを生成させる薄膜形成処理を行うことができる。

実施の形態１の薄膜製造装置５０は、上記薄膜形成処理を実行して、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを加熱しつつ、霧化容器１内に原料ミストを発生させることにより、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを中心として略球状の薄膜２０を成膜することができる。

薄膜２０が球状になるのは、霧化容器１内に原料溶液２の原料ミストが充満しているため、被覆リード線１１全体が濡れるとともに自重で被覆リード線１１の他方端に液滴が溜まる。この際、被覆リード線１１がヒーター４によって加熱されているため、原料ミストの溶媒が蒸発し固化していく。したがって、瞬時に原料ミストの溶媒が蒸発してしまわない温度で被覆リード線１１を加熱することにより、被覆リード線１１の他方端において、露出したリード線導電部１１ｍを中心として略球状の薄膜２０を成膜することができる。

その結果、実施の形態１の薄膜製造装置５０は、霧化装置（霧化容器１＋ミスト発生部３）以外に、リード線保持部である製造用ヒーター機構１０及び被覆リード線１１のみを追加した比較的簡単な装置構成により、比較的安価に略球状の薄膜２０を成膜することができる。

加えて、薄膜製造装置５０における霧化装置も霧化容器１の底面下にミスト発生部３を設置するという、比較的簡単な構成であり、安価に実現できる。

また、実施の形態１の薄膜製造装置５０は、霧化容器１内で薄膜２０を成膜しているため、霧化容器１の外部に薄膜形成用の成膜処理室を設ける必要がない。このため、原料ミストを成膜処理室に搬送するためのキャリアガスを必要としない分、さらに、装置構成の簡略化を図ることができる。

加えて、霧化容器１外の成膜処理室が不要となるため、成膜処理室内で用いる、原料ミストを噴射するノズル等のミスト噴射機構も必然的に不要となる結果、ミスト噴射機能の目詰まりが生じることもなく、薄膜製造装置５０のメンテナンス周期を比較的長く設定することができる。

さらに、薄膜２４の形成用の下地となる基板が不要となるため、その分、安価に略球状の薄膜２４を成膜することができる。

また、ＭＯＣＶＤ等の真空プロセスでは製造コストが高く、含浸法等の液相法では高温での成膜が困難で膜質が悪いという短所があるが、実施の形態１の薄膜製造装置５０では薄膜２０の成膜に原料溶液２をミスト化した原料ミストを使用することにより、上記短所を克服し、比較的安価に高品質の薄膜２０の成膜が可能となる。

また、ヒートシンク５は被覆リード線１１を垂直方向に垂らした状態で被覆リード線１１の他方端が最下方になるように、被覆リード線１１を保持している。

このため、実施の形態１の薄膜製造装置５０は、原料溶液２の液面から最も近い位置に被覆リード線１１の他方端を配置することにより、上記薄膜形成処理によって被覆リード線１１の最下方先端部において、リード線導電部１１ｍを中心とした略球状の薄膜２０を効率的に成膜することができる。

さらに、霧化容器１は原料溶液２が収容される高さの下部領域に冷却機構７を設けている。なお、冷却機構７として、例えば霧化容器１の側面に流路を設け、当該流路に冷却水を流す等の態様が考えられる。

実施の形態１の薄膜製造装置５０は、霧化容器１に冷却機構７を設けることにより、原料溶液２を効果的に冷却することができ、上記薄膜形成処理の実行時に原料溶液２が蒸発する現象を防止することができる。

さらに、霧化容器１は原料溶液２の液面高さを検出する液面センサー６を有している。したがって、液面センサー６によって原料溶液２の液面高さをモニタすることにより、原料溶液２の液面高さが一定になるように、ミスト発生部３の原料ミスト生成能力、図示しない原料溶液２の供給機構の供給能力等を制御して、霧化容器１内における原料ミスト量を一定に保ちつつ、原料溶液２がなくならないようにすることができる。

また、ミスト発生部３として超音波を発生する超音波振動子を用いることにより、霧化容器１内に原料ミストを均等に発生させることができるため、膜厚精度良く薄膜２０を成膜することができる。

＜実施の形態２＞
図２はこの発明の実施の形態２である薄膜製造方法を実行するための薄膜製造システムの構成を示す説明図である。具体的には、薄膜製造システムを、各々が図１で示した薄膜製造装置５０と等価な構成を有する４つの薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄにより構成して、実施の形態２の薄膜製造方法を実行している。

薄膜製造装置５０Ａの霧化容器１Ａは内部に原料溶液２Ａを収容している。原料溶液２Ａは、基本態様の場合、「銅アセチルアセトナート＋メタノール＋水」の混合溶液である。

薄膜製造装置５０Ｂの霧化容器１Ｂは内部に原料溶液２Ｂを収容している。原料溶液２Ｂは、基本態様の場合、「銅アセチルアセトナート＋亜鉛アセチルアセトナート＋メタノール＋水」の混合溶液である。

薄膜製造装置５０Ｃの霧化容器１Ｃは内部に原料溶液２Ｃを収容している。原料溶液２Ｃは、基本態様の場合、「亜鉛アセチルアセトナート＋メタノール＋水」の混合溶液である。

薄膜製造装置５０Ｄの霧化容器１Ｄは内部に原料溶液２Ｄを収容している。原料溶液２Ｄは、基本態様の場合、「亜鉛アセチルアセトナート＋ガリウムアセチルアセトナート＋メタノール＋水」の混合溶液である。

このように、薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ（複数の薄膜製造装置）に対応して、互いに異なる霧化容器１Ａ〜１Ｄ（複数の霧化容器）が構成部となり、薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄに対応して互いに異なる複数の原料溶液２Ａ〜２Ｄが霧化容器１Ａ〜１Ｄ内に収容される。

なお、実施の形態１の霧化容器１が液面センサー６及び冷却機構７を有するのと同様に、霧化容器１Ａ〜１Ｄはそれぞれ液面センサー６Ａ〜６Ｄ及び冷却機構７Ａ〜７Ｄを有している。

霧化容器１Ａの外部である底面下部には（一つまたは複数の）ミスト発生部３Ａが設けられ、霧化容器１Ｂの底面下部にミスト発生部３Ｂが設けられ、霧化容器１Ｃの底面下部にミスト発生部３Ｃが設けられ、霧化容器１Ｄの下部にはミスト発生部３Ｄが設けられる。

このように、薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄに対応して互いに独立した少なくとも一つのミスト発生部３Ａ〜３Ｄ（複数のミスト発生部）が設けられる。

一方、リード線保持部である製造用ヒーター機構１０は、図１で示した製造用ヒーター機構１０と同一構成であり、１単位の製造用ヒーター機構１０が薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ間で共用され、霧化容器１Ａ〜１Ｄそれぞれに対し着脱可能である。

以下、図２で示した薄膜製造システム（薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ）を用いて実行される、実施の形態２の薄膜製造方法を説明する。

実施の形態２の薄膜製造方法は、薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ間において、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ及び５０Ｄで行う設定実行順序（所定の順序）に沿って上記薄膜形成処理を行う。

まず、図２(a) に示すように、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１の上部に設置した状態で、１回目の上記薄膜形成処理を実行する。

すると、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを中心として略球状の薄膜２１を形成することができる。この際、原料溶液２Ａの基本態様の原料ミストより成膜される薄膜２１は酸化銅膜（ＣｕＯ）となり、Ｐ型半導体層（一方の導電型の半導体層）として働く。

そして、他方端に薄膜２１が形成された被覆リード線１１の一方端がヒートシンク５に取り付けられた状態で、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１Ａから取り外す。

次に、図２(b) に示すように、他方端に薄膜２１が形成された被覆リード線１１の一方端がヒートシンク５に固定された状態で、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１Ｂの上部に装着する。そして、この状態で２回目の上記薄膜形成処理を実行する。

すると、薄膜２１の外形を反映して薄膜２１の周囲に薄膜２２を形成することにより、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを中心として、略球状の薄膜２１及び２２の積層構造を得ることができる。この際、原料溶液２Ｂの基本態様の原料ミストより成膜される薄膜２２は酸化銅亜鉛膜（ＺｎＣｕＯ）となり、Ｉ型半導体層として働く。

そして、他方端に薄膜２１及び２２の積層構造が形成された被覆リード線１１の一方端がヒートシンク５に固定された状態で、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１Ｂから取り外す。

次に、図２(c) に示すように、他方端に薄膜２１及び２２の積層構造が形成された被覆リード線１１の一方端がヒートシンク５に固定された状態で、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１Ｃの上部に装着する。そして、この状態で３回目の上記薄膜形成処理を実行する。

すると、薄膜２２の外形を反映して薄膜２２の周囲に薄膜２３を形成することにより、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを中心として、略球状の薄膜２１〜２３の積層構造を得ることができる。この際、原料溶液２Ｃの基本態様の原料ミストより成膜される薄膜２３は酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）となり、Ｎ型半導体層（他方の導電型の半導体層）として働く。

そして、他方端に薄膜２１〜２３の積層構造が形成された被覆リード線１１の一方端がヒートシンク５に固定された状態で、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１Ｃから取り外す。

その後、被覆リード線１１に隣接するように、他方端のリード線導電部１２ｍが露出した被覆リード線１２（第２の被覆リード線）の一方端をヒートシンク５の底面に取り付け、被覆リード線１１の他方端に形成された薄膜２３に近接して被覆リード線１２の他方端が位置するように配置する事前準備処理を実行する。なお、被覆リード線１２は被覆リード線１１と同様に、例えば銅線よりなるリード線導電部１２ｍを有し、リード線導電部１２ｍの周囲がアルミナ等の耐熱性絶縁物よりなるリード線被覆部１２ｃにより被覆されている。

次に、図２(d) に示すように、他方端に薄膜２１〜２３の積層構造が形成された被覆リード線１１の一方端及び被覆リード線１２の一方端がヒートシンク５に固定された状態で、製造用ヒーター機構１０を霧化容器１Ｄの上部に装着する。そして、この状態で４回目の上記薄膜形成処理を実行する。

すると、薄膜２３の外形を反映して薄膜２３の周囲に薄膜２４を形成することにより、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを中心として、略球状の薄膜２１〜２４の積層構造である薄膜積層構造体２６を得ることができる。この際、原料溶液２Ｄの基本態様の原料ミストより成膜される薄膜２４はＧＺＯ膜となり、透明導電膜として働く。その結果、薄膜２１〜２４からなる薄膜積層構造体２６を得ることができる。

さらに、薄膜２４は、薄膜２３に近接配置された被覆リード線１２のリード線導電部１２ｍにも連結して形成される。

図３は実施の形態２の薄膜製造方法で得られたリード線付球状半導体素子９の詳細構造を示す説明図である。同図に示すように、実施の形態２の薄膜製造方法によって、薄膜２１〜２４によって略球状の薄膜積層構造体２６が構成され、薄膜２１に被覆リード線１１のリード線導電部１１ｍが電気的に接続され、薄膜２４に被覆リード線１２のリード線導電部１２ｍが電気的に接続されてなる。したがって、薄膜積層構造体２６、被覆リード線１１及び被覆リード線１２からなるリード線付球状半導体素子９を最終的に得ることができる。

このように、実施の形態２の薄膜製造方法は、薄膜製造システムを構成する薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄそれぞれにおいて、製造用ヒーター機構１０を設置し、製造用ヒーター機構１０が設置された状態で上記薄膜形成処理を各１回実行している。

実施の形態２の薄膜製造方法は、薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ間において設定実行順序（所定の順序）に沿って上記薄膜形成処理を各１回実行することにより、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍを中心として、薄膜２１〜２４（複数の薄膜）が積層されてなる薄膜積層構造体２６を有するリード線付球状半導体素子９を得ることができる。

このように、実施の形態２の薄膜製造方法は、霧化装置（霧化容器１Ａ〜１Ｄ＋ミスト発生部３Ａ〜３Ｄ）以外に、１単位の製造用ヒーター機構１０、被覆リード線１１及び被覆リード線１２のみを追加したシステム構成により、比較的安価に略球状の薄膜積層構造体２６を有するリード線付球状半導体素子９を製造することができる。

また、薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄのうち設定実行順序に沿って最後の上記薄膜形成処理を実行する薄膜製造装置５０Ｄが最終薄膜製造装置となる。薄膜製造装置５０Ｄ用の原料溶液２Ｄである最終原料溶液は、前述したように、「亜鉛アセチルアセトナート＋ガリウムアセチルアセトナート＋メタノール＋水」の混合溶液であるため、薄膜２４として透明導電膜となるＧＺＯ膜を得ることができる。

このように、実施の形態２の薄膜製造方法は、薄膜積層構造体２６の最外膜となる薄膜２４を透明導電膜として形成することにより、薄膜積層構造体２６の内部に光を透過させ、かつ、被覆リード線１２のリード線導電部１２ｍと良好な電気的接続関係を保つことができる。

さらに、実施の形態２の薄膜製造方法では、４回目に行う最後の上記薄膜形成処理に先がけて、上述した事前準備処理を実行している。

このように、実施の形態２の薄膜製造方法は、上記事前準備処理の後、最終薄膜製造装置である薄膜製造装置５０Ｄによる最後の薄膜形成処理の実行することにより、薄膜積層構造体２６と被覆リード線１２（第２の被覆リード）の他方端のリード線導電部１２ｍとを連結させて、被覆リード線１２をリード線付球状半導体素子９のリード線として用いることができる。

また、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして基本態様の混合溶液を用いることにより、リード線付球状半導体素子９としてＰＩＮ構造の光処理機能を有する半導体素子を得ることができる。なお、光処理機能としては、太陽電池の発電機能、ＬＥＤの電流を光に代える発光機能等が考えられる。

また、基本態様における原料溶液２Ａと原料溶液２Ｃとを逆にして、薄膜２１と薄膜２３とを置き換えて薄膜積層構造体２６を形成しても、同様にＰＩＮ構造（ＮＩＰ構造）の光処理機能を有する半導体素子を得ることができる。

（原料溶液２Ａ〜２Ｄの他の態様）
上述した実施の形態２の薄膜製造方法において、原料溶液２Ａ〜２Ｄの基本態様以外に、以下に示す他の態様の混合溶液が考えられる。

原料溶液２Ａは「チオシアン酸銅＋メタノール＋水」の混合溶液である。原料溶液２Ｂは、「ヨウ化鉛＋ヨウ化メチルアンモニウム＋メタノール＋水」の混合溶液である。原料溶液２Ｃは「チタンアセチルアセトナート＋メタノール＋水」の混合溶液である。原料溶液２Ｄは、「塩化スズ＋フッ化アンモニウム＋水」の混合溶液である。

原料溶液２Ａ〜２Ｄの他の態様で実施の形態２の薄膜製造方法を実行すると、以下の構造の薄膜積層構造体２６を得ることができる。

原料溶液２Ａの原料ミストより成膜される薄膜２１はＣｕＳＣＮ膜となり、正孔輸送層として働く。原料溶液２Ｂの原料ミストより成膜される薄膜２２はＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３膜となり、光電変換層あるいは電光変換層として働く。原料溶液２Ｃの原料ミストより成膜される薄膜２３はＴｉＯ_２膜となり、電子輸送層として働く。原料溶液２Ｄの原料ミストより成膜される薄膜２４はＦＴＯ膜となり、透明導電膜として働く。

このように、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして上述した他の態様の混合溶液を用いることにより、リード線付球状半導体素子９として、正孔輸送層、光電変換層（電光変換層）及び電子輸送層からなる構造の光処理機能を有する半導体素子を得ることができる。なお、光処理機能としては、太陽電池の発電機能、ＬＥＤの電流を光に代える発光機能等が考えられる。

また、原料溶液２Ａと原料溶液２Ｃとを逆にして、薄膜２１と薄膜２３とを置き換えて薄膜積層構造体２６を形成しても、同様に、電子輸送層、光電変換層（電光変換層）及び正孔輸送層からなる構造の光デバイス素子を得ることができる。

また、上述した基本態様及び他の態様以外にも、薄膜積層構造体２６（薄膜２１〜２４）が光処理機能を有する構成材料であれば、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして用いることができる。

＜実施の形態３＞
図４はこの発明の実施の形態３である光デバイス装置１９の詳細構造を示す説明図である。同図に示すように、光デバイス装置１９は実施の形態２の薄膜製造方法により最終的に得られたリード線付球状半導体素子９の構造を全て含み、さらに、薄膜２４の全体を覆ってカバー２５が形成されている。

したがって、カバー２５を形成する前段階のリード線付球状半導体素子９は、実施の形態２の薄膜製造方法により製造することができる。

実施の形態３の光デバイス装置１９は、図３で示したリード線付球状半導体素子９の完成後、リード線付球状半導体素子９を霧化容器１Ｄから取り出すとともに、被覆リード線１１の一方端及び被覆リード線１２の一方端をヒートシンク５から取り外し、リード線付球状半導体素子９のみを外部に取り出す。

そして、例えば、金型を用いて、リード線付球状半導体素子９の薄膜２４の全周を覆って絶縁被覆部であるカバー２５を形成することにより、光デバイス装置１９を得ることができる。なお、絶縁被覆部であるカバー２５は絶縁性及び透明性を有し、耐感光性に優れる、材料を構成材料としている。

以下、実施の形態３の光デバイス装置１９について詳述する。光デバイス装置１９は、被覆リード線１１、被覆リード線１２、薄膜積層構造体２６及びカバー２５から構成される。

被覆リード線１１（第１の被覆リード線）は、一方端及び他方端を有し、リード線導電部１１ｍ（第１の導電部）がリード線被覆部１１ｃ（第１の絶縁物）で被覆されている。

被覆リード線１２（第２の被覆リード線）は、一方端及び他方端を有し、リード線導電部１２ｍ（第２の導電部）の周囲がリード線被覆部１２ｃ（第２の絶縁物）で被覆されている。なお、図４において、被覆リード線１１及び１２の上方の端部を一方端、下方の端部を他方端としている。

そして、被覆リード線１１の他方端はリード線導電部１１ｍの一部が露出された導電露出部Ｒ１１（第１の導電露出部）を有し、被覆リード線１２の他方端はリード線導電部１２ｍの一部が露出された導電露出部Ｒ１２（第２の導電露出部）を有している。

そして、被覆リード線１１の導電露出部Ｒ１１に電気的に接続して薄膜積層構造体２６が光デバイス構造体として形成されている。

光デバイス構造体である薄膜積層構造体２６は、被覆リード線１１の導電露出部Ｒ１１に連結して形成される薄膜２１（第１の素子形成層）と、薄膜２１の全周を覆って形成される薄膜２２（第２の素子形成層）と、薄膜２２の全周を覆って形成される薄膜２３（第３の素子形成層）と、薄膜２３の全周を覆って形成され、かつ、被覆リード線１２の導電露出部Ｒ１２を内部に埋め込むように形成される薄膜２４（透明導電膜）とを有している。

薄膜２１〜２３（第１〜第３の素子形成層）は、その組み合わせにより、光電変換機能及び電光変換機能のうち少なくとも一つの光処理機能を有する。

例えば、実施の形態２の薄膜製造方法を実施する薄膜製造システム（薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ）において、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして基本態様を採用した場合、薄膜２１〜２３によりＰＩＮ構造を形成することにより、光電変換機能及び電光変換機能のうち少なくとも一つの光処理機能を有することができる。

また、実施の形態２の薄膜製造方法を実施する薄膜製造システム（薄膜製造装置５０Ａ〜５０Ｄ）において、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして他の態様を採用する場合、正孔輸送層、光電変換層（電光変換層）及び電子輸送層からなる構造を形成することにより、光電変換機能及び電光変換機能のうち少なくとも一つの光処理機能を有することができる。

したがって、実施の形態３の光デバイス装置１９は、光デバイス構造体である薄膜積層構造体２６並びに被覆リード線１１及び１２という比較的簡単な構成でリード機能を有するリード線付球状半導体素子９を実現している。

このように、被覆リード線１１の導電露出部Ｒ１１（第１の導電露出部）を基点として薄膜２１〜２３（第１〜第３の素子形成層）及び薄膜２４（透明導電膜）を順次形成し、最外周の薄膜２４を被覆リード線１２の導電露出部Ｒ１２（第２の導電露出部）に連結させるという、比較的簡単な製造方法によって光デバイス装置１９における基本構造であるリード線付球状半導体素子９を得ることができる。なお、リード線付球状半導体素子９の製造方法は実施の形態２の薄膜製造方法として詳述されている。

このように、実施の形態３の光デバイス装置１９は比較的簡単な製造方法によって、リード機能を有するリード線付球状半導体素子９を得ることができる。

さらに、光デバイス装置１９は、絶縁性及び透明性を有し、薄膜積層構造体２６の全周を覆って形成されるカバー２５（絶縁被覆部）をさらに備えている。

したがって、光デバイス装置１９は、光デバイス構造体である薄膜積層構造体２６の光処理機能を損ねることなく、薄膜積層構造体２６を外部から保護することができる。また、カバー２５を形成する処理は、前述したように、例えば金型を用いて薄膜積層構造体２６の全周を覆って形成する処理であるため、実施の形態３の光デバイス装置１９を比較的簡単に製造することができる。

また、図５及び図６で示した従来の光デバイス装置３９と比較した場合、補助部材である導電ペースト４２や金ワイヤー４３が不要となるため、比較的安価に光デバイス装置１９を製造することができる。

加えて、実施の形態３の光デバイス装置１９は、従来の光デバイス装置３９と比較した場合、リード機能を実現する構成部としてリードフレーム４１Ａ及び４１Ｂを被覆リード線１１及び１２置き換えることができるため、比較的安価に光デバイス装置１９を作製することができる。

さらに、被覆リード線１２の導電露出部Ｒ１２が薄膜２４（透明導電膜）内に埋設されているため、被覆リード線１２を光デバイス構造体である薄膜積層構造体２６の電気信号伝播用の外部リード線として安定性良く利用することができる。

さらに、光デバイス構造体である薄膜積層構造体２６は以下の形状的な特徴を有している。

薄膜２１（第１の素子形成層）は、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍの導電露出部Ｒ１１を中心として略球状に形成される。

薄膜２２（第２の素子形成層）は薄膜２１の外形を反映して形成され、薄膜２３（第３の素子形成層）は薄膜２２の外形を反映して形成され、薄膜２４（透明導電膜）は薄膜２３の形を反映して形成されることにより、薄膜積層構造体２６は、被覆リード線１１の他方端のリード線導電部１１ｍの導電露出部Ｒ１１を中心として略球状に形成されることを特徴としている。

このように、実施の形態３の光デバイス装置１９における薄膜積層構造体２６を略球状に形成することにより、光の吸収あるいは発光の効率等の光処理機能の特性の向上を図ることができる。

さらに、カバー２５（絶縁被覆部）は薄膜積層構造体２６の外形を反映して形成されることにより、薄膜積層構造体２６及びカバー２５の組み合わせ構造は、被覆リード線１１の導電露出部Ｒ１１を中心として略球状に形成されることを特徴としている。

このように、実施の形態３の光デバイス装置１９は、光デバイス構造体である薄膜積層構造体２６及び絶縁被覆部であるカバー２５の組み合わせ構造を略球状に形成することにより、光処理機能の特性を損ねることなく、薄膜積層構造体２６を外部から保護することができる。

さらに、絶縁被覆部であるカバー２５は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びガラスのうち、いずれか一つを構成材料としている。

このため、実施の形態３の光デバイス装置１９は、透明性、強度、耐感光性に優れたカバー２５を得ることができる。

さらに、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして基本態様の混合溶液を用いることにより、薄膜２１（第１の素子形成層）はＰ型半導体層（一方の導電型の半導体層）となり、薄膜２２（第２の素子形成層）はＩ型半導体層となり、薄膜２３（第３の素子形成層）はＮ型半導体層（他方の導電型の半導体層）となり、薄膜積層構造体２６内にＰＩＮ構造を実現することができる。

したがって、実施の形態３の光デバイス装置１９は、原料溶液２Ａ〜２Ｄの基本態様を採用することにより、薄膜積層構造体２６内のＰＩＮ構造によって太陽電池あるいはＬＥＤ等の光処理機能を有する光半導体素子を得ることができる。

なお、原料溶液２Ａと原料溶液２Ｃとを逆にして、薄膜２１と薄膜２３とを置き換えて、薄膜２１をＮ型半導体層、薄膜２３をＰ型半導体層とした薄膜積層構造体２６をして、ＰＩＮ構造（ＮＩＰ構造）を実現しても良い。

また、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして基本態様を採用して、酸化物によりＰＩＮ構造を実現することにより、ＰＩＮ構造が比較的製造し易くなるといる利点も奏している。

さらに、原料溶液２Ａ〜２Ｄとして他の態様の混合溶液を採用することにより、薄膜２１（第１の素子形成層）は正孔輸送層（一方キャリアの輸送層）となり、薄膜２２（第２の素子形成層）は光電変換層あるいは電光変換層となり、薄膜２３（第３の素子形成層）は電子輸送層（他方キャリアの輸送層）となり、薄膜積層構造体２６内に正孔輸送層、光電変換層（電光変換層）及び電子輸送層からなる構造を実現することができる。

したがって、実施の形態３の光デバイス装置１９は、原料溶液２Ａ〜２Ｄの他の態様を採用することにより、薄膜積層構造体２６内の正孔輸送層、光電変換層（電光変換層）及び電子輸送層からなる構造によって、太陽電池あるいはＬＥＤ等の光処理機能を有する光半導体素子を得ることができる。

なお、原料溶液２Ａと原料溶液２Ｃとを逆にして、薄膜２１と薄膜２３とを置き換えて、薄膜２１を電子輸送層、薄膜２３を正孔輸送層とした薄膜積層構造体２６を形成しても良い。

また、原料溶液２Ａ〜２Ｄの他の態様を採用し、原料溶液２Ｂに「ヨウ化鉛＋ヨウ化メチルアンモニウム＋メタノール＋水」の混合溶液を用いることにより、光電変換層（電光変換層）となる薄膜２２をペロブスカイト構造で得ることができる。

＜その他＞
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１，１Ａ〜１Ｄ 霧化容器
２，２Ａ〜２Ｄ 原料溶液
３，３Ａ〜３Ｄ ミスト発生部
４ ヒーター
５ ヒートシンク
６，６Ａ〜６Ｄ 液面センサー
７，７Ａ〜７Ｄ 冷却機構
９ リード線付球状半導体素子
１０ 製造用ヒーター機構
１１，１２ 被覆リード線
１１ｍ，１２ｍ リード線導電部
１９ 光デバイス装置
２０〜２４ 薄膜
２５ カバー
２６ 薄膜積層構造体
５０，５０Ａ〜５０Ｄ 薄膜製造装置
Ｒ１１，Ｒ１２ 導電露出部

Claims (8)

1. 一方端及び他方端を有し、第１の導電部の周囲が第１の絶縁物で被覆された第１の被覆リード線と、
   一方端及び他方端を有し、第２の導電部の周囲が第２の絶縁物で被覆された第２の被覆リード線とを備え、前記第１の被覆リード線の他方端は第１の導電部が露出された第１の導電露出部を有し、前記第２の被覆リード線の他方端は第２の導電部が露出された第２の導電露出部を有し、
   前記第１の被覆リード線の前記第１の導電露出部に電気的に接続して形成される光デバイス構造体をさらに備え、
   前記光デバイス構造体は、
   前記第１の被覆リード線の前記第１の導電露出部に連結して形成される第１の素子形成層と、
   前記第１の素子形成層の全周を覆って形成される第２の素子形成層と、
   前記第２の素子形成層の全周を覆って形成される第３の素子形成層と、
   前記第３の素子形成層の全周を覆って形成され、かつ、前記第２の導電露出部に連結される透明導電膜とを含み、
   前記第１〜第３の素子形成層は、その組み合わせにより、光電変換機能及び電光変換機能のうち少なくとも一つの光処理機能を有する、
   光デバイス装置。
2. 請求項１記載の光デバイス装置であって、
   絶縁性及び透明性を有し、前記光デバイス構造体の全周を覆って形成される絶縁被覆部をさらに備える、
   光デバイス装置。
3. 請求項１または請求項２記載の光デバイス装置であって、
   前記第２の被覆リード線の前記第２の導電露出部は前記透明導電膜内に埋設される、
   光デバイス装置。
4. 請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載の光デバイス装置であって、
   前記第１の素子形成層は、前記第１の被覆リード線の前記第１の導電露出部を中心として略球状に形成され、
   前記第２の素子形成層は前記第１の素子形成層の外形を反映して形成され、前記第３の素子形成層は前記第２の素子形成層の外形を反映して形成され、前記透明導電膜は前記第３の素子形成層の外形を反映して形成されることにより、
   前記光デバイス構造体は、前記第１の被覆リード線の前記第１の導電露出部を中心として略球状に形成されることを特徴とする、
   光デバイス装置。
5. 請求項２記載の光デバイス装置であって、
   前記絶縁被覆部は前記光デバイス構造体の外形を反映して形成されることにより、
   前記光デバイス構造体及び前記絶縁被覆部の組み合わせ構造は、前記第１の被覆リード線の第１の導電露出部を中心として略球状に形成されることを特徴とする、
   光デバイス装置。
6. 請求項２または請求項５記載の光デバイス装置であって、
   前記絶縁被覆部は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びガラスのうち、いずれか一つを構成材料とすることを特徴とする、
   光デバイス装置。
7. 請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の光デバイス装置であって、
   前記第１の素子形成層はＰ型及びＮ型のうち一方導電型の半導体層であり、
   前記第２の素子形成層はＩ型半導体層であり、
   前記第３の素子形成層はＰ型及びＮ型のうち他方導電型の半導体層である、
   光デバイス装置。
8. 請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の光デバイス装置であって、
   前記第１の素子形成層は正孔及び電子のうち一方キャリアの輸送層であり、
   前記第２の素子形成層は光電変換層あるいは電光変換層であり、
   前記第３の素子形成層は正孔及び電子のうち他方キャリアの輸送層である、
   光デバイス装置。

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