発光装置
【課題】 発光素子が実装されている基板上の複雑な三次元形状に対応したガラス封止部を、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で、簡易に量産性良く形成する。
【解決手段】一対の電極を有する発光素子１２と、発光素子が搭載される基板１１と、基板に設けられ、発光素子の電極に電気的に接続される基板電極と、発光素子を封止したガラス封止部１６ａと、を有する発光装置であって、ガラス封止部は、基板上で発光素子の周辺部に供給された粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料が融着されてなり、封止材料を構成する全粒子中の一次粒子の割合が２０％〜１００％の範囲内である。
【解決手段】一対の電極を有する発光素子１２と、発光素子が搭載される基板１１と、基板に設けられ、発光素子の電極に電気的に接続される基板電極と、発光素子を封止したガラス封止部１６ａと、を有する発光装置であって、ガラス封止部は、基板上で発光素子の周辺部に供給された粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料が融着されてなり、封止材料を構成する全粒子中の一次粒子の割合が２０％〜１００％の範囲内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に係り、特にガラス材料を用いて半導体発光素子を封止した構造の発光装置に関するもので、例えば白色発光ダイオードの製造に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置は、リードフレームまたはプリント配線基板などの基板に発光素子が載置され、その発光素子を被覆するように透光性を有する封止体が形成されている。封止体には、通常、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料が用いられており、発光素子から放出される光が封止体を透過して空気中に放出されることになる。有機材料で発光素子を被覆する場合、有機材料が発光素子や外部からの熱や光により劣化することがあり、有機材料中の成分が、発光素子搭載基板や発光素子の電極などを変質させることもある。これにより発光装置の光学特性、電気特性、信頼性特性の低下を招く場合がある。
【０００３】
一方、エポキシ樹脂等の有機材料を低融点ガラスに置き換えたチップ型発光装置が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。このような低融点ガラスを封止材料に用いた発光装置を製造する際、低融点ガラスを融点以上に加熱して液状で供給する方法は、ガラスが液体から冷却されて固体となる場合に、その膨張率や収縮率の大きさで応力が発生し、クラックが発生したり、配線が切断されたり外れたりする問題があった。また、ガラスが液体から冷却されて固体となる場合に、その膨張量や収縮量の大きさで応力が発生し、クラックが発生したり、配線が切断されたり、発光素子が基板から外れたりする問題があった。また、低融点ガラスは、着色されているので、発光素子から出射された光が低融点ガラスの着色部分で一部吸収され、光の取り出し効率が悪い。
【０００４】
他方、特許文献４では、板状の低融点ガラスを固体素子搭載基板に平行にセットし、板状のガラスをホットプレス加工することによってガラス封止部を形成し、耐湿性、透明性、耐熱性に優れた固体素子デバイスを実現する点が提案されている。
【０００５】
しかし、低融点ガラスを固体バルク状態の板材や仮成形固片状態の塊として供給し、加熱プレスによりガラスを軟化させて成形する方式は、発光素子を含む封止部分にワイヤー配線等の変形し易い部材があると、変形してしまい、必要な機能を果たさなくなる問題があった。特に、複雑な三次元形状にガラスを充填させる場合、例えば深い凹部内にガラスを充填させる場合には、軟化したガラス材の変形率が大きくなるので、周辺の部材に大きな応力がかかり、破損したりする問題があった。また、蛍光体を発光素子周辺に配置する場合、蛍光体を分散させたガラスを作成するか、または、封止前に蛍光体を発光素子周辺に配置する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７７１２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３９８９号公報
【特許文献３】特開２００４−２００５３１号公報
【特許文献４】特開２００６−８０３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、発光素子が実装されている基板上にガラス封止部を形成する際、複雑な三次元形状に対応したガラス封止部であっても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で、簡易に量産性良く形成でき、しかも、色むらが少ない高品質の発光装置を人体への悪影響が少ない環境下で製造し得る発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、発光素子封止用のガラス封止部が複雑な三次元形状であっても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で実現可能であり、色むらが少なく、耐熱性、耐光性に優れ、信頼性の高い発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し第１の封止材料を作成する第１の工程と、前記第１の封止材料を成型用金型内に配置する第２の工程と、前記第１の封止材料を前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱し、前記成形用金型を用いて前記封止材料を加圧することによって、前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させ、ガラス封止部を形成する第３の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１０】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し、湿潤状態になるまで液体分を除去して湿潤状態の第１の封止材料を作成する第１の工程と、前記第１の封止材料を第１の仮成形用金型を用いて仮成形する第２の工程と、前記基板をワーク部に保持した状態において、該基板上の発光素子を含む被封止部へ前記仮成形を経た第１の封止材料を供給し、被封止部に第１の封止材料が充填されるように前記第１の仮成形用金型を用いて加圧する第３の工程と、前記第１の仮成形用金型を外し、前記第１の封止材料を乾燥させる第４の工程と、前記第１の封止材料を前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱しながら、本成形用金型を用いて前記封止材料を加圧することによって、前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させ、単層構造のガラス封止部を形成する第５の工程と、前記ガラス封止部を冷却する第６の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１１】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し、湿潤状態になるまで液体分を除去して湿潤状態の第１の封止材料を作成する第１の工程と、前記第１の封止材料を第１の仮成形用金型を用いて仮成形する第２の工程と、前記基板をワーク部に保持した状態において、該基板上の発光素子を含む被封止部へ前記仮成形された第１の封止材料を供給し、被封止部に第１の封止材料が充填されるように前記第１の仮成形用金型を用いて加圧する第３の工程と、前記第１の仮成形用金型を外し、前記第１の封止材料を乾燥させる第４の工程と、第２の仮成形用金型を用いて仮成形された湿潤状態の第２の封止材料を、前記被封止部に供給されている第１の封止材料の外側の被封止部に供給し、該被封止部に第２の封止材料が充填されるように前記第２の仮成形用金型を用いて加圧する第６の工程と、前記第２の仮成形用金型を外し、前記第２の封止材料を乾燥させる第７の工程と、前記各封止材料を前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱しながら、本成形用金型を用いて前記封止材料を加圧することによって、前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させ、二層構造のガラス封止部を形成する第８の工程と、前記ガラス封止部を冷却する第９の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１２】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料を液体と混合し、湿潤状態程度になるまで液体分を除去して湿潤状態の封止材料を作成する第１の工程と、前記封止材料を乾燥させて液体成分を除去する第２の工程と、この後、前記封止材料を粉砕し、そのまま乾式粉体材料として前記基板上の発光素子の周辺の被封止部へ供給し、または、前記封止材料を再び湿潤状態にして湿式材料として前記基板上の発光素子の周辺の被封止部へ供給する第３の工程と、前記封止材料を、前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱し、プレス成形を行って前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させる第４の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１３】
本発明方法で使用する粉体ガラスは、ＳｉＯ2 、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｓｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＡｇＯ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ3 、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 、ＹＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｎＦ2 、ＺｎＦ2 のいずれかを含み、ガラス転移温度Ｔｇが２００℃〜６００℃、軟化点／屈伏点が２５０℃〜７００℃、かつ、融点が２００℃〜８００℃、線膨張係数が３〜１５ppm 、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍである。
【００１４】
前記封止材料は、粉体ガラスのみでもよいが、あるいは、粉体ガラスと粉体フィラーの混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体の混合物、粉体ガラスと粉末状蛍光体と粉体フィラーの混合物を用いることもできる。
【００１５】
本発明の発光装置は、一対の電極を有する発光素子と、前記発光素子が搭載される基板と、前記基板に設けられ、前記発光素子の電極に電気的に接続される基板電極と、前記発光素子を封止したガラス封止部と、を有する発光装置であって、前記ガラス封止部は、前記基板上で前記発光素子の周辺部に供給された粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料が融着されてなり、前記封止材料を構成する全粒子中の一次粒子の割合が２０％〜１００％の範囲内であることを特徴とする。
【００１６】
前記ガラス封止部は、前記粉体ガラスのみ、あるいは、粉体ガラスと粉体フィラーの混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体の混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体と粉体フィラーの混合物が融着されてなる。前記蛍光体は、ＹＡＧあるいは窒化物蛍光体であり、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍである。前記粉体フィラ−は、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 のいずれかであり、平均粒径が５ｎｍ〜１００μｍである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発光装置の製造方法によれば、発光素子が実装されている基板上にガラス封止部を形成する際、複雑な三次元形状に対応したガラス封止部であっても、封止材料を漏れなく充填させることが可能になり、ガラス封止部を簡易に量産性良く形成することが可能になる。この際、湿潤状態の封止材料を被封止部に供給することによって、作業時の粉塵の発生がなくなり作業環境が改善され、人体への悪影響が少ない環境下で製造することができる。また、必要箇所以外への材料の付着、飛散がなくなり、製品品質、工程品質が向上する。また、材料の立体形状保持性が良い。また、湿潤状態の封止材料を作成する際、均質な混合を短時間で得られ易い。均質性が得られると、発光の色むらが少ない。
【００１８】
しかも、湿潤状態の封止材料を作成する際、封止材料の撹拌の程度に応じて一次粒子と二次粒子との割合を調整することができる。一次粒子が二次粒子よりも多く、一次粒子の割合が多いほど、発光の色むらが少ない。
【００１９】
また、湿潤状態の封止材料を、被封止部の三次元形状に充填するように供給し、加熱プレスを行うので、プレス時の成形圧力を低く設定でき、周辺の部材へ与えるダメージを少なくすることができる。
【００２０】
また、一般的に熱膨張率の大きい低融点ガラスの粉体ガラスを用いたとしても、封止材料に粉体フィラーを混入することによってバルクとしての膨張率を低減でき、封止体中、封止体と被封止物界面のクラック抑制と応力を低減することができ、厳しい環境条件下での使用に耐え得る発光装置を実現できる。
【００２１】
また、封止材料に粉末状態の蛍光体を混合することにより、封止材料中に蛍光体を容易に供給することができ、封止材料中の蛍光体の比率を容易に調整することができる。
【００２２】
本発明の発光装置によれば、発光素子封止用のガラス封止部が複雑な三次元形状であっても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で実現可能であり、色むらが少なく、耐熱性、耐光性、信頼性を高めることができる。また、ガラス封止部に蛍光体を混入させる場合には、蛍光体を発光素子周辺に配置し、光の取り出し効率を高めることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の発光装置の製造方法の第１の実施形態に係る工程の一部を示す側断面図。
【図２】図１に示した工程とは別の工程の一部を示す側断面図。
【図３】図２に示した工程に続く工程を示す側断面図。
【図４】本発明に係る発光装置であって発光素子が基板上にフェイスダウン実装された場合の複数例を示す側断面図。
【図５】本発明に係る発光装置であって発光素子が基板上にフェイスアップ実装された場合の複数例を示す側断面図。
【図６】本発明の発光装置の製造方法の第２の実施形態に係る工程の一部を示す側断面図。
【図７】図６に示した工程に続く工程を示す側断面図。
【図８】図７に示した工程に続く工程を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態および実施例を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。但し、本発明は、この実施形態および実施例に限定されない。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）乃至（ｂ）は、本発明で使用する湿潤状態（粘土状態）の封止材料を形成する工程の一例を示す。図２（ａ）乃至図３（ｃ）は、本発明の発光装置の製造方法の第１の実施形態について工程順に概要を示す側断面図である。図４（ａ）乃至（ｉ）あるいは図５（ａ）乃至（ｉ）は、本発明に係る実施形態の製造工程を経て個々に分割して得られた発光装置の複数例を概略的に示す断面図である。ここで、図４（ａ）乃至（ｉ）はチップ状の発光素子（ＬＥＤ）が基板上にフェイスダウン実装されたもの、図５（ａ）乃至（ｉ）はＬＥＤが基板上にフェイスアップ実装されたものを示している。なお、図示の便宜上、基板上に形成されている基板電極の一部は図示を省略している。
【００２６】
（第１の実施形態に係る製造方法）
まず、図２（ａ）に示すように、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）あるいは窒化アルミ（ＡｌＮ）等を用いた基板１１上にＬＥＤ１２が例えば行列状の配置で複数個実装された実装済み基板１０（表示の簡略化を図るため１個のみ示す）を形成する。この際、各ＬＥＤは、例えばチップの同一面側に正負一対の電極を有し、基板上にフェイスダウン実装またはフェイスアップ実装されている。この実装済み基板上の各ＬＥＤは一括してガラス封止される対象となるもので、ワーク部、例えば下金型（図示せず）内の底面上に実装済み基板１０をセットする。
【００２７】
一方、所定の性質を有する粉体ガラスを主成分とする封止材料を湿潤状態（粘土状態）にしたものを生成しておく。ここで、粉体ガラスの熱特性は、ガラス転移温度Ｔｇが２００℃〜６００℃、軟化点／屈伏点が２５０℃〜７００℃、かつ、融点が２００℃〜８００℃であり、線膨張係数が３〜１５ppm であり、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍである。上記粉体ガラスは、ＳｉＯ2 、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｓｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＡｇＯ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ3 、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 、ＹＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｎＦ2 、ＺｎＦ2 のいずれかを含む。粉体ガラスの組成の具体例は後述する。
【００２８】
実際に使用する封止材料として、粉体ガラスのみに限らず、粉末状蛍光体または粉体フィラーまたはその両方を粉体ガラスに混合してもよい。即ち、粉体ガラスに粉体フィラーを混合して分散させた混合物、あるいは、粉体ガラスに粉末状蛍光体を混合して分散させた混合物、あるいは、粉体ガラスに粉末状蛍光体と粉体フィラーを混合して分散させた混合物を用いてもよい。粉末状蛍光体は、粉体ガラスと同様に平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍのものであり、例えばＹＡＧあるいは窒化物蛍光体である。また、粉末フィラーは、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3のいずれかであり、平均粒径が５ｎｍ〜１００μｍのものである。
【００２９】
湿潤状態の封止材料を作成する際、まず、封止材料を液体と混合（湿式混合）する。具体例として、図１（ａ）に示すように、容器１に液体（水あるいは純水あるいは超純水、または、メタノールあるいはエタノールあるいはIPA 等）２を入れ、粉体ガラスのみ、あるいは、粉体ガラス、粉末状蛍光体、粉体フィラーをそれぞれ計量して任意量を投入し、撹拌して粉体材料の混合液を生成する。この時、より均質な混合状態を得たい場合は、ボールミルや超音波ホモジナイザーを用いて混合する。次に、例えば図１（ｂ）に示すように、ヌッチェ３の内底面に濾紙４を敷き、粉体材料の混合液を注ぎ、濾過し、湿潤状態になるまで液体分をヌッチェ３の底部の排水口５から除去することによって、濾紙上に湿潤状態の封止材料が得られる。
【００３０】
このような湿潤状態の封止材料をそのまま用いる場合、まず、封止材料を仮成形するために、例えば図２（ａ）に示すように、仮成形金型２０の凹部に湿潤状態の封止材料１６を詰める。
【００３１】
前記実装済み基板１０をワーク部、例えば下金型（図示せず）内にセットして保持した状態において、基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部へ前記仮成形を経た封止材料１６を供給する。この際、仮成形金型２０を基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部（パッケージの被封止部）へ密着させ、仮成形された湿潤状態の封止材料を実装基板側へ移転させる。そして、封止材料が被封止部に充填形成されるように、仮成形用金型２０を用いて加圧し、湿潤状態の封止材料１６を被封止部へ密着させる。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、仮成形金型２０を取り外し、封止材料１５を乾燥（加熱乾燥、真空乾燥、あるいはそれらの併用、または自然乾燥）させる。次に、例えば図３（ａ）に示すように、ワーク（基板側）および本成形用金型（上金型）２１を加熱しながら、図３（ｂ）に示すように本成形用金型２１を封止材料上に被せ、さらに加圧し、全体を加熱する。この時の加熱温度は、粉体ガラスのガラス軟化点以上である。このように加熱し、粉体ガラスを融着させながら封止材料を本成形用金型２１により加圧成形（プレス成形）し、本成形用金型２１の内面形状を転写させ、ガラス封止部１６ａを形成する。この際、加熱は、例えば石英チャンバー内に基板および金型を配設し、石英チャンバーの周囲に配設したヒーターの温度を調節することによって、封止材料中の粉体ガラスの軟化温度以上、好ましくは融点より低い温度となるように加熱する。
【００３３】
上記したように加熱とプレス成形（加熱圧縮成形あるいは真空加熱圧縮成形）を行う際、粉体ガラスをガラス転移温度以上に加熱することで、粉体ガラスが軟化状態になり、また、粉体ガラスが融点よりも低い温度に保持されているので液状になっておらず、ガラス封止部の膨張率を問題とすることなくガラス封止部と基板との固定を容易に行うことができる。この際、ガラス封止部１６ａは、軟化状態の時に基板に押圧されており、ガラス封止部を冷却して固化させると、基板に固定される。
【００３４】
また、本成形用金型２１の内面に所望の三次元または二次元形状の型枠を持たせておくことにより、ガラス封止部１６ａの表面に、図４（ａ）あるいは図５（ａ）に示すような平面、図４（ｂ）、（ｆ）あるいは図５（ｂ）、（ｆ）に示すような球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、ナローレンズ、ワイドレンズ等の任意の形状を転写させることができる。
【００３５】
次に、ガラス封止部１６ａを冷却し、図３（ｃ）に示すように、本成形用金型２１を取り外す。この際、本成形用金型２１によりガラス封止部１６ａおよび基板を押圧した状態で冷却を行っても良いが、封止材料が半固化された状態で本成形用金型２１を取り外し、冷却を行うことも可能である。また、加熱と冷却を１段階で行うことも可能であるが、数段階に分けて加熱を行い、数段階に分けて冷却を行うことが好ましい。これにより、封止材料を冷却する際の割れを防止することができるからである。
【００３６】
次に、下金型からガラス封止済み基板を取り出した後、必要に応じて所望の切断位置でガラス封止部および基板１１のダイシングを行い、複数の発光装置に分割する。この際、ＬＥＤを避けたダイシングライン部でガラス封止済み基板をダイシング・ブレードにより切断し、ＬＥＤを１個単位の固片に分割した発光装置、あるいは、実装済み基板上のＬＥＤ配列の各列間で基板を切断し、ＬＥＤを複数個単位のモジュールに分割した発光装置を得るようにしてもよい。この際、ダイシングブレードを用いることなく、基板に予めスナップラインを形成しておき、応力を加えてスナップラインのブレーキングにより分割してもよい。あるいは、ダイシングブレードを用いて部分的に切断した後、スナップラインのブレーキングにより分割してもよい。この後、必要に応じて、ガラス封止部１６ａの側面および上面を研磨し、凹凸のない平坦面または滑らかな曲面に形成することもできる。
【００３７】
＜第１の実施形態の変形例＞
なお、前述した封止材料の供給は、被封止部に対応して窓部を有する枠（中子）をパッケージ上に載せ、その窓部から湿潤状態の封止材料を供給し、乾燥させ、枠（中子）を取り外した後、本成形金型で加熱加圧成形するようにしてもよい。詳述すると、まず、上面に発光素子が実装された基板を下金型内にセットするとともに、前記基板上に封止対象であるチップ実装部分に対応して窓部が開けられた形状の中子を載置する。次に、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し、湿潤状態程度になるまで液体分を除去して湿潤状態の封止材料を作成する。次に、前記中子の窓部内へ前記湿潤状態の封止材料を供給する。この後、前記封止材料を乾燥させて液体成分を除去する。次に、前記封止材料を、前記粉体ガラスのガラス転移温度以上で、かつ、融点より低い温度となるように加熱して前記粉体ガラスを融着させる。次に、本成形用金型を用いて前記封止材料を加圧してガラス封止部を形成する。この後、前記封止材料を冷却する。次に、前記中子およびガラス封止済み基板を下金型から取り外した後、所望の切断位置でガラス封止部および基板のダイシングを行い、所望の発光装置に分割する。
【００３８】
上記した第１実施形態による発光装置の製造方法によれば、発光素子が実装されている基板上にガラス封止部を形成する際、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を湿潤状態で供給し、加熱プレスを行う。これにより、複雑な三次元形状に対応したガラス封止部であっても、複雑な形状に応じて漏れなく封止材料を充填させることが可能になり、複雑な形状に対応したガラス封止部を簡易に、かつ、量産性良く形成することが可能になる。この際、湿潤状態の封止材料を被封止部に供給するので、作業時の粉塵の発生がなくなり作業環境が改善され、人体への悪影響が少ない環境下で製造することができる。また、必要箇所以外への材料の付着、飛散がなくなり、製品品質、工程品質が向上する。また、封止材料の共給時に立体形状を保持することができるので、例えば非球面形状、半球状、円錐状、台形回転立体状等、水平断面の最下面よりも上面が小さくなるような形状を有するガラス封止部を基板上に直接に形成するのが容易になる。
【００３９】
また、湿潤状態の封止材料を作成する際、例えばボールミルを用いて粉体ガラスまたはそれと粉末状蛍光体あるいは粉体フィラ−もしくはその両方とを混合することによって、均質な混合を短時間で得られ易い。均質性が得られると、発光の色むらが少ない。しかも、湿潤状態の封止材料を作成する際、封止材料の撹拌の程度に応じて、全粒子（一次粒子、凝集により生じた二次粒子）中の一次粒子の割合を調節することができる。一次粒子の割合が多いほど（例えば２０〜１００％の範囲内）、発光の色むらが少なくなる。
【００４０】
また、発光素子が基板上にフェイスダウン実装されている場合には、発光素子と基板との間の間隙部に封止材料が入り込んだ状態になる。このように間隙部に存在している封止材料により、発光素子から基板への放熱効果が向上し、また、封止材料と基板との接着効果も向上し、また、間隙部に空気層が存在している場合よりも発光素子から基板方向への光の取り出し効率も向上する。特に、ガラス基板を用いた場合に基板方向への光の取り出し効率は大きく向上する。
【００４１】
また、粉体を湿潤状態にした封止材料を被封止部に予め充填させて加熱プレスを行うので、成形圧力を低く設定でき、周辺の部材（例えば発光素子と基板電極とを接続するボンディングワイヤーなど）へ与えるダメージを少なくすることができる。
【００４２】
また、一般的に熱膨張率の大きい低融点ガラスの粉体ガラスを用いたとしても、封止材料に粉体フィラーを混入することによってバルクとしての膨張率を低減でき、封止体中、封止体と被封止物界面のクラック抑制と応力を低減することができ、厳しい環境条件下での使用に耐え得る発光装置を実現できる。また、封止材料に粉末状態の蛍光体を混合することにより、封止材料中に蛍光体を容易に供給することができ、封止材料中の蛍光体の比率を容易に調整することができる。
【００４３】
また、粉体ガラスに、例えば粉末状のＹＡＧを混合することで、白色系に発光する発光装置を安価に量産性よく実現することができる。封止材料は、粉体ガラスのほか、粉末状蛍光体、粉体フィラーに限らず、顔料、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか１つを含有していてもよい。これにより用途に応じた発光装置を提供することができる。即ち、光拡散部材を粉体ガラスに混合することにより、色むらの少ない均一に発光する発光装置を提供することができる。また、発光素子の近傍に蛍光物質等を配置することができるので、蛍光物質が少量で済み、経済的である。また、封止材料を溶融して固着するので、蛍光物質等の分散性を高めることができる。
【００４４】
なお、ＬＥＤをガラス封止部により直接に被覆することに代えて、ＬＥＤを被覆部材（図示せず）で被覆した後にガラス封止部により被覆することにより、ＬＥＤを熱や埃等から保護することができる。この場合、被覆部材は粉末状の蛍光物質、セラミックス粉などを用いることができる。また、所定の液体、ゾル、ゲルなどに蛍光物質等を混合しておくこともできる。例えば被覆部材に粉末状の蛍光物質を用いる場合、水や有機溶剤に混合した蛍光物質をＬＥＤの周囲に固着させることができる。粉体ガラスを軟化させるために温度を上げると、水や有機溶剤が揮発する。このようにすれば、ＬＥＤは、直接的にガラス封止部に被覆されておらず、被覆部材を介してガラス封止部に被覆されているので、蛍光物質の使用量を少なくすることができ、配向特性を向上することができる。なお、被覆部材は、ＬＥＤを被覆するだけでなく、基板電極も被覆することができ、発光素子の周囲に容易に配置することができる。
【００４５】
さらに、ガラス封止部の外表面に被膜が固着されていることが好ましい。これにより、ガラス封止部の変質、劣化、変色などを低減し、また、被膜に所定の機能を持たせることもできる。例えば、所定の波長の光を吸収し、特定の波長の光を外部に放出するフィルター作用を有する被膜などである。また、ガラス封止部の表面にガラスレンズあるいは樹脂レンズを貼り付けるようにしてもよい。
【００４６】
（第１の実施形態に係る発光装置）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｆ）あるいは図５（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示す発光装置は、主として、ＬＥＤ１２、基板１１、基板電極１１ａ、単層構造のガラス封止部１６ａあるいは１６ｂから構成される。即ち、例えば同一面側に正負一対の電極（ｐ側電極、ｎ側電極）を有するＬＥＤ１２と、このＬＥＤ１２が上面に搭載された基板１１と、この基板１１に設けられ、ＬＥＤ１２の電極に電気的に接続される基板電極あるいはパターン配線部１１ｂと、ＬＥＤ１２を直接に封止したガラス封止部とを有する。ここで、図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）、（ｂ）は、蛍光体が入っていないガラス封止部１６ａを有する場合を示し、図４（ｆ）および図５（ｆ）は、蛍光体が入っているガラス封止部１６ｂを有する場合を示している。
【００４７】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示すようにフェイスダウン実装された発光装置は、所定の形状を有する基板１１の上面に所定の基板電極が設けられており、ＬＥＤ１２の一対の電極がそれぞれＡｕバンプ４１または半田ボールを介して基板電極１１ａに接合（フリップチップ接続）するように実装される。なお、フェイスダウン実装に際して、上記例に限らず、配線基板上のパターン配線部とＬＥＤのパッド電極との間が半田を用いて超音波接合された構造、金、銀、パラジウム、ロジウム等の導電性ペースト、異方性導電ペースト等を用いて接合された構造など、種々の形態を採用できる。
【００４８】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示すようにフェイスアップ実装された発光装置は、所定の形状を有する基板１１の上面に所定のパターン配線部１１ｂが設けられており、ＬＥＤ１２の底面がＡｕＳｎ、ＡｇＳｎ等の金属ロウ材５１を用いて基板にダイボンディングされ、ＬＥＤ上面の一対の電極と基板のパターン配線部１１ｂとがＡｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｗ等のボンディングワイヤー５２を介して接続されている。なお、フェイスアップ実装における配線基板とＬＥＤとの接続は上記例に限らず、金属接合など種々の形態を採用できる。
【００４９】
内側のガラス封止部１６ａは、基板上でＬＥＤ１２の周辺部に供給された所定の性質を有する粉体ガラスを主成分とする封止材料が加熱・加圧によって融着されてなり、ＬＥＤ１２を直接に被覆している。また、ガラス封止部１６ａは、押圧により基板１１に固定されている。これは、ガラスと金属との固定力よりもガラスとセラミックスとの固定力の方が強いからである。
【００５０】
ガラス封止部１６ａは、例えば図４（ａ）、（ｂ）、（ｆ）あるいは図５（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示すように所望の形状を有し、ＬＥＤ１２からの光を透過するとともに、ＬＥＤ１２を外部からの水や埃等から保護する。基板１１は、ガラス封止後に切断あるいは分割された端面を有する。また、図４（ａ）あるいは図５（ａ）に示すガラス封止部１６ａは、封止後に切断あるいは分割された端面を有し、必要に応じて端面、上面の少なくとも一方が研磨される場合がある。
【００５１】
上記した構造の発光装置によれば、ガラス封止部１６ａが複雑な三次元形状であったとしても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で形成することが容易になるので、耐熱性、耐光性、信頼性を高めることができる。また、ガラス封止部１６ａに蛍光体を混入させる場合には、蛍光体を発光素子周辺に配置することが容易になる。また、フェイスアップ実装の場合には、封止材料がワイヤー周囲に予め充填された状態で配置されるので、ガラスを押圧してもワイヤー５２が切断されることなくガラスを基板に固定することが可能である。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図１（ａ）乃至（ｂ）および図６（ａ）乃至図７（ｅ）は、本発明の発光装置の製造方法の第２の実施形態について工程の概要を示す側断面図である。第２の実施形態は、前述した第１の実施形態の一部を変更したものである。前述したように仮成形用金型２０を外し、封止材料１６を乾燥させた後、あるいは、さらに冷却させた後、（中子を使用した場合にはそれを取り外した後、ガラス封止部１６ａの外側を再び封止（アウターモールド）して二層構造のガラス封止部を形成するように変更した。
【００５３】
即ち、図１（ａ）乃至（ｂ）を参照して前述したように湿潤状態の封止材料を作成する。そして、例えば図６（ａ）に示すように、第１の仮成形金型６１の方形状の凹部に湿潤状態の第１の封止材料１６を詰める。
【００５４】
次に、実装済み基板１０をワーク部にセットして保持した状態において、基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部へ仮成形を経た第１の封止材料１６を供給する。この際、図６（ｂ）に示すように、仮成形金型６１を基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部（パッケージの被封止部）へ密着させ、仮成形された湿潤状態の封止材料を実装基板側へ移転させる。そして、封止材料が被封止部に充填形成されるように、第１の仮成形用金型６１を用いて加圧し、湿潤状態の封止材料１６を被封止部へ密着させる。
【００５５】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１の仮成形用金型６１を外し、第１の封止材料１６を乾燥させる。次に、図７（ａ）に示すように、アウターモールド用の第２の仮成形金型６２の半球状の凹部に湿潤状態の第２の封止材料１８を詰める。
【００５６】
次に、図７（ａ）に示すように第２の仮成形金型６２により仮成形された湿潤状態の第２の封止材料１８を、図７（ｂ）に示すように被封止部に供給されている第１の封止材料１６の外側の被封止部に供給（移転）し、該被封止部に第２の封止材料１８が充填されるように第２の仮成形用金型６２を用いて加圧する。
【００５７】
次に、図７（ｃ）に示すように、第２の仮成形用金型６２を外し、第２の封止材料１８を乾燥させる。次に、ワーク部および図８（ａ）に示すような本成形用金型６３を全体的に加熱しながら、本成形用金型６３を用いて図８（ｂ）に示すように封止材料を加圧する。この時の加熱温度は、粉体ガラスのガラス軟化点以上、かつ、融点より低い温度にし、粉体ガラスを融着させることによってＬＥＤ１２を封止させ、二層構造のガラス封止部１６ａ，１８ａを形成する。この際、本成形金型６３の内面に任意の三次元または二次元形状を持たせ、外側のガラス封止部１８ａに金型内面の形状を転写させる。これにより、例えば図４（ｃ）あるいは図５（ｃ）に示すような形状、あるいは、図４（ｄ）あるいは図５（ｄ）に示すようなレンズ形状のガラス封止部１８ａを形成することができる。なお、第１の封止材料１６には蛍光体を入れておき、第２の封止材料１８には蛍光体を入れないことにより、内側に蛍光体入りのガラス封止部（インナーモールド）１６ｂ、外側に蛍光体なしのガラス封止部（アウターモールド）１８ａを形成することができる。アウターモールドに使用する封止材料は、粉体ガラスのみに限らず、粉体ガラスと粉末フィラーとの混合物などを用いてもよい。
【００５８】
この後、ガラス封止部１６ａ，１８ａを冷却し、図８（ｃ）に示すように本成形金型６３を取り外す。このように製造されたガラス封止済み基板を所望の発光装置に分割することにより、例えば図４（ｃ）、（ｄ）あるいは図５（ｃ）、（ｄ）に示すように二層構造のガラス封止部１６ａ，１８ａを有する発光装置が得られる。
【００５９】
また、最初のガラス封止工程によって従来の樹脂封止部よりも高い信頼性を有する封止部が得られるので（必要十分な信頼性が得られる場合には）、外側のガラス封止部を形成する際、場合によっては、エポキシ樹脂やシリコ−ン樹脂などの有機材料を用い、それを硬化させて外側の封止部を形成することも可能である。
【００６０】
以下、前記した各実施形態における構成要素について詳述する。
【００６１】
＜発光素子＞
発光素子１２は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
【００６２】
屋外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。
【００６３】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。発光素子はフェイスダウンで用いるため、基板は透光性であることを要する。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子を示す。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成する。その上にＮ或いはＰ型のＧａＮである第１のコンタクト層、量子効果を有するＩｎＧａＮ薄膜である活性層、Ｐ或いはＮ型のＡｌＧａＮであるクラッド層、Ｐ或いはＮ型のＧａＮである第２のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。
【００６４】
一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後、半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成することができる。
【００６５】
発光素子は、不純物濃度１０17〜１０20／ｃｍ3 で形成されるｎ型コンタクト層のシート抵抗ＲｎΩ／□と、透光性ｐ電極のシート抵抗ＲｐΩ／□とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係となるように調節されていることが好ましい。発光素子として形成した後にＲｎを測定するのは難しく、ＲｐとＲｎとの関係を知るのは実質上不可能であるが、発光時の光強度分布の状態からどのようなＲｐとＲｎとの関係になっているのかを知ることは可能である。
【００６６】
ｎ型コンタクト層は、例えば膜厚３〜１０μｍ、より好ましくは４〜６μｍに形成されると好ましく、そのシート抵抗は１０〜１５Ω／□と見積もられることから、このときのＲｐは前記シート抵抗値以上のシート抵抗値を有するように薄膜に形成するとよい。また、透光性ｐ電極は、膜厚が１５０μｍ以下の薄膜で形成されていてもよい。また、ｐ電極は金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯも使用することができる。ここで透光性ｐ電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
【００６７】
透光性ｐ側電極とｎ型コンタクト層とがＲｐ≧Ｒｎの関係である場合、前記透光性ｐ電極上に接して延長伝導部を有するｐ側台座電極を設けると、さらなる外部量子効率の向上を図ることができる。延長伝導部の形状および方向に制限はなく、延長伝導部が衛線上である場合、光を遮る面積が減るので好ましいが、メッシュ状でもよい。また、形状は、直線状以外に、曲線状、格子状、枝状、鉤状でもよい。この場合、ｐ側台座電極の総面積に比例して遮光効果が増大するので、遮光効果が発光増強効果を上回らないように延長導電部の線幅および長さを設計することが好ましい。
【００６８】
透光性ｐ電極が、金および白金族元素の群から選択された１種と、少なくとも１種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成される場合には、含有されている金または白金族元素の含有量により透光性ｐ電極のシート抵抗の調整をすると安定性および再現性が向上される。金または金属元素は、半導体発光素子の波長領域における吸収係数が高いので、透光性ｐ電極に含まれる金または白金族元素の量は少ないほど透過性がよくなる。
【００６９】
発光素子は、適宜に複数個用いることができ、その組み合わせによって種々の色調を実現することができる。例えば、三原色となるように青色系、緑色系、赤色系が発光可能な発光素子を用いる。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、緑色系の発光波長が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色系の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍであることが好ましい。また、白色系の発光装置は、青色の発光素子と、黄色に発光する蛍光物質とを用いる。蛍光物質は、発光素子からの光を吸収して波長変換を行い黄色に発光する。この蛍光物質からの光と、発光素子からの光とが混合され、混色光となり白色系に発光する。また、複数個の発光素子の配列は用途、製造工程等により適宜変更する。
【００７０】
発光素子のｐ側電極は、直線状、曲線状、ひげ状、櫛状、網目状等の形状を成す。ｐ側電極はＡｕ、Ａｕ―Ｓｎ等の金属や、金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯも使用することができる。また透光性ｐ側電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。発光素子の大きさは任意のサイズの素子が実装可能である。
【００７１】
＜基板＞
基板１１は、所定の配線パターンを有する基板電極を設けており、発光素子の電極と基板電極とを電気的に接続して発光素子を載置している。基板は、粉体ガラスを加熱して軟化状態にする温度で変質しない物質であればよい。例えば、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の金属酸化物、金属窒化物からなる基板、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ等を含む低膨脹金属基板等である。そのうち、耐熱性、耐光性に優れたセラミックス基板が好ましい。
【００７２】
基板は、所定の厚さを有する平板に所定の位置にスルーホールを設け、そのスルーホールに導電性の部材を配置することもできる。例えば略直方体の形状をなすセラミックスの基板の上面から裏面にかけて四隅にスルーホールを設ける。さらに、向かい合う二辺にスルーホールを設け、基板の上面から裏面にかけて導電性部材を設ける。基板の上面は、所定の配線パターンを形成し、スルーホールの導電性の部材と電気的に接続している。また、基板の裏面は、短絡しない程度に広面積の導電性の部材を配置し、スルーホールの導電性の部材と電気的に接続しており、これらの導電性の部材を基板電極とする。これにより、セラミックスの基板の裏面側と導通をとることができる。基板に設けられる基板電極は、発光素子のｎ側電極とｐ側電極とを電気的に接続する少なくとも一対の導電性の部材である。基板電極の配線パターンは、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属またはＩＴＯのように電気伝導率が高く、反射効率の高い部材を使用することが好ましい。発光素子からの光を基板電極で反射させ、正面への発光効率を高めるためである。基板電極の材質は発光素子の発光波長との関係で選択することが好ましい。ある波長域では反射率が高いが、異なる波長域では反射率が低い場合もあるからである。基板電極は基板の上面の大部分を占めることもできるが、基板へのガラスの固定力を高めるためおよび配線パターンの絶縁性を取るため、基板の上面積の半分以下とすることが好ましい。
【００７３】
例えば、セラミックスを用いた基板は、所定の形状を形成した後、焼成を行い、基板を形成する。基板はセラミックスグリーンシートを１枚若しくは複数枚使用する。焼成前のグリーンシート段階においてセラミックスの基板は種々の形状をとることができる。セラミックスの基板内の配線パターンは、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料から形成される。スクリーン印刷などの方法により、ペースト状の材料グリーンシートに設けたスルーホールを介して所望の形状とし、セラミックスの焼成によって導体の配線パターンとなる。このようなグリーンシートを積層させた後、焼結させることによってセラミックスの基板とすることができる。
【００７４】
基板に用いるセラミックス材料は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｉＮなどが好ましい。特に、原料粉末の９０重量％〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシアおよびシリカ等が４重量％〜１０重量％添加され１５００℃から１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０重量％〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０重量％〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００℃〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。これらのセラミックス材料にＴｉＯ2 、ＴｉＮなどを添加しておくこともできる。また、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 などをグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。
【００７５】
基板の厚さは０．３ｍｍから３ｍｍが好ましいが、任意のものを使用することができる。基板は、略長方形の平面を持つものや、略正方形の平面を持つもの、略多角形の平面を持つものなどを使用することができる。個片化された基板は、長辺が２ｍｍから５ｍｍ、短辺が１ｍｍから３ｍｍの平面を持つものを製造できるほか、所定の大きさのものも製造できる。
【００７６】
（基板電極）
セラミックスパッケージの外側の底面および側面に電極を設ける。この電極は外部電極と電気的接続をとるためのものである。また電極は、セラミックスパッケージの凹部内の配線パターンと電気的に接続されている。この接続は、グリーンシートを積層、焼成した後、載置部に貫通孔を設け、該貫通孔を導電性部材で埋めるなどして載置部の上面とセラミックスパッケージの底面との電気的接続をとっている。
【００７７】
セラミックスパッケージに一対のカソード電極とアノード電極とを設ける。カソード電極は、セラミックスパッケージの外側の底面側およびセラミックスパッケージの外側の側面側、セラミックスパッケージの外側の平面側まで設けられている。以下、カソード電極で説明するが、アノード電極も同様の形状を成している。
【００７８】
載置部に対して平行方向の断面形状において、セラミックスパッケージの外側の側面側のカソード電極の断面形状は、カソード電極と導通をとる外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることが好ましい。例えば、セラミックスパッケージの外側の側面側の電極の断面形状は平坦部分を持つＣ型を成していることが好ましい。
【００７９】
カソード電極は発光正面側まで電極部分が延びている形状とすることもできる。カソード電極の底面は、対向する側面部を連結するように設けている。このカソード電極の面積を広くすることで、セラミックスパッケージから漏れる光を反射等させ、発光正面側に放出させることができる。特にカソード電極の底面およびアノード電極の底面の面積は、セラミックスパッケージの全底面積の５５％被覆していることが好ましい。より好ましくは６５％以上である。カソード電極とアノード電極とを絶縁するだけで良いからである。また、電極を広面積にすることにより放熱性を高めることができる。
【００８０】
金属部材である電極は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また、電極の表面に銀やアルミニウム、ニッケル、銅、金等の金属メッキを施すこともできる。電極の表面は反射率を向上させるために平滑にすることが好ましい。
【００８１】
＜バンプ＞
発光素子のｎ側電極とｐ側電極とは、バンプを介して基板電極と電気的に接合する。バンプの材質は導電性である。また、粉体ガラスを加熱して軟化状態にする際にバンプ等の金属が軟化して短絡しないものを用いる。例えば、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ等の金属および合金を用いることができる場合もあるが、好ましくはＡｕである。Ａｕの融点は１０６４℃である。金バンプは粉体ガラスを加熱して軟化状態にする温度では軟化せず、発光素子の電極と基板電極との短絡は生じない。バンプは、通常１００から３００μｍ径のボールのものである。
【００８２】
（粉体ガラス） 粉体ガラスの一例は、Ｐ2 Ｏ5 を５６〜６３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を５〜１３ｗｔ％、ＺｎＯを２１〜４１ｗｔ％含み、さらに、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜６ｗｔ％、ＣａＯ、ＳｒＯをそれぞれ０〜１２ｗｔ％、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜２２ｗｔ％含む。
【００８３】
粉体ガラスの他の例は、Ｂ2 Ｏ3 を２０〜３１ｗｔ％、ＳｉＯ2 を０．３〜１４．５ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏを１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを４０〜５８ｗｔ％、Ｎｂ2 Ｏ5 を１０〜２０ｗｔ％含み、さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯをそれぞれ０〜６ｗｔ％含む。
【００８４】
粉体ガラスのさらに他の例は、Ｂ2 Ｏ3 を１５〜３０ｗｔ％、ＳｉＯ2 を１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを２５〜５９ｗｔ％、Ｂｉ2 Ｏ3 を１０〜４９ｗｔ％含み、さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＳｒＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜１９ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を０〜９ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜４ｗｔ％含む。
【００８５】
粉体ガラスのさらに他の例は、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 を含み、その中でＰｂＯを２９〜６９ｗｔ％、Ｂ2 Ｏ3 を２０〜５０ｗｔ％含む。
【００８６】
＜粉末状の蛍光物質＞
粉体ガラスには、粉末状の蛍光物質を含有することもできる。蛍光物質を含有することにより、発光素子から射出された光が蛍光物質に吸収され、波長変換を行い発光素子と異なる色を発光することができる。よって、蛍光物質は発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、または、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩またはＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機および有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
【００８７】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ2 Ｓｉ5 Ｎ8 ：Ｅｕ、ＭＡｌＳｉＮ3 ：Ｅｕ、ＭＡｌ1-X ＢX ＳｉＮ3 ：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。０＜Ｘ＜１である。）などがある。また、Ｍ2 Ｓｉ5 Ｎ8 ：ＥｕのほかＭＳｉ7 Ｎ10：Ｅｕ、Ｍ1.8 Ｓｉ5 Ｏ0.2 Ｎ8 ：Ｅｕ、Ｍ0.9 Ｓｉ7 Ｏ0.1 Ｎ10：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
【００８８】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ2 Ｏ2 Ｎ2 ：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
【００８９】
Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ5 （ＰＯ4 ）3 Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【００９０】
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ2 Ｂ5 Ｏ9 Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【００９１】
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ2 Ｏ4 ：Ｒ、Ｓｒ4 Ａｌ14Ｏ25：Ｒ、ＣａＡｌ2 Ｏ4 ：Ｒ、ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ27：Ｒ、ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ12：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【００９２】
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕなどがある。
【００９３】
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ0.8 Ｇｄ0.2 ）3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ、Ｙ3 （Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）5 Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3 （Ａｌ，Ｇａ）5 Ｏ12の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ、Ｌｕ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅなどもある。
【００９４】
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ2 ＧｅＯ4 ：Ｍｎ、ＭＧａ2 Ｓ4 ：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
【００９５】
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、または、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
【００９６】
これらの蛍光体は、発光素子の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
【００９７】
例えば、青色に発光するＧａＮ系化合物半導体を用いて、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ若しくは（Ｙ0.8 Ｇｄ0.2 ）3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子からの光と、蛍光体からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
【００９８】
例えば、緑色から黄色に発光するＣａＳｉ2 Ｏ2 Ｎ2 ：Ｅｕ、またはＳｒＳｉ2 Ｏ2 Ｎ2 ：Ｅｕと、青色に発光する（Ｓｒ，Ｃａ）5 （ＰＯ4 ）3 Ｃｌ：Ｅｕ、赤色に発光する（Ｃａ，Ｓｒ）2 Ｓｉ5 Ｎ8 ：Ｅｕと、からなる蛍光体を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているので、第１の蛍光体および第２の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
【００９９】
＜光拡散部材＞
前述の粉末状の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質とともに光拡散部材を粉体ガラスに含有させてもよい。具体的な光拡散部材としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。
【０１００】
本明細書において、蛍光物質、光拡散部材、フィラー、セラミックス粉の厳密な区別は特になく、蛍光物質のうち反射率の高い物質は光拡散部材として作用する。光拡散部材は、中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。１ｎｍ以上５μｍ未満の光拡散部材は、発光素子および蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色むらを抑制することができる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置を得ることができる。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の光拡散部材は、透明度が高く、光度を低下させることなくガラスの粘度を高めることができる。
【０１０１】
＜粉体フィラー＞
前述の粉末状の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質、光拡散部材とともに粉体フィラーを粉体ガラスに含有させてもよい。具体的な材料は、光拡散部材と同様であるが、光拡散部材と中心粒径が異なる。ここでは、粉体フィラ−は、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 のいずれかであり、中心粒径（平均粒径）が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。
【０１０２】
このような粒径のフィラーを粉体ガラス中に含有させると、光拡散作用により発光装置の色度バラツキを改善することができる。ガラスの流動性を一定に調整することが可能となり、歩留まり高く発光装置を量産することができる。また、ガラスの流動性を一定に調整することができる。
【０１０３】
粉体フィラーは、蛍光物質と同一若しくは類似の粒径および／または形状を有することが好ましい。類似の粒径は、各粒子の真円との近似程度を表す円形度（円経度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このような粉体フィラーを用いることにより、蛍光物質とフィラーが互いに作用しあい、ガラス中にて蛍光物質を良好に分散させることができ色むらを抑制することができる。
【０１０４】
＜セラミックス粉＞
前述の粉末状の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質、光拡散部材、フィラーと共にセラミックス粉を粉体ガラスに含有させてもよい。セラミックス粉の材質はＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｎＯ2 などであり、蛍光物質、光拡散部材、フィラーと材質が重複する場合がある。セラミックス粉の大きさは数μｍから数十μｍの大きさがあり、略球形、略楕円形、多角形などである。
【０１０５】
＜被膜＞
ガラス封止部の表面に被膜を形成することが好ましい。被膜は、ガラス封止部の変質、劣化、変色、白濁を抑制することができる。ガラス封止部の白濁はガラスが結晶化することに起因する。また水分の透過を抑制することができる。被膜はフィラーなどを入れたものを使用することができる。例えば所定の波長の光（３５０ｎｍ以下の波長および５５０ｎｍ以上の波長の光）を吸収する被膜を用いることにより、特定の波長の光（３５０ｎｍから５５０ｎｍまでの波長の光）を取り出すことができる発光装置を提供することができる。被膜は一層だけでなく、多層構造とすることもできる。多層構造とすることにより透過率を上げることもできる。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、前述した第１の実施形態の一部を変更したものである。実装基板として、例えば図４（ｅ）、（ｇ）あるいは図５（ｅ）、（ｇ）に示すように、上方が開口した凹部と、その底面に基板電極を有する例えばセラミックスのパッケージ４０を使用する。ここで、図４（ｅ）および図５（ｅ）は、蛍光体が入っているガラス封止部１６ｂを形成した場合を示し、図４（ｇ）および図５（ｇ）は、蛍光体が入っていないガラス封止部１６ａを形成した場合を示している。この場合の工程は、前述した第１の実施形態の工程と比べて、凹部を有するパッケージ４０の凹部底面（基板面）上にＬＥＤ１２を実装した実装済みパッケージ基板を準備し、パッケージの凹部内に全体的に封止材料を供給する点が異なり、その他はほぼ同様である。これにより、パッケージ４０の凹部内に単層構造のガラス封止部１６ａが形成された発光装置が得られる。このような構造によれば、パッケージの凹部側壁が存在するので、ＬＥＤ実装部への水の侵入を阻止することができる。また、パッケージの凹部側壁の内面に基板面に平行な方向の凹凸が存在するような場合には、この凹凸部で側壁とガラス封止部とが係合状態になり、ガラス封止部の抜け止め効果を呈する効果も期待できる。また、側壁により、側面方向への光の放出を抑制可能となり、さらに、側壁内面に適当な傾斜を持たせることで配光の制御が可能となる。
【０１０７】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、前述した第３の実施形態の一部を変更したものである。例えば図４（ｈ）あるいは図５（ｈ）に示すように、パッケージ４０の凹部内に蛍光体が入っていない第１の封止材料を供給して第１のガラス封止部１６ａを形成した後、さらに、その上側に蛍光体が入っていない第２の封止材料を供給するとともにレンズ状形状を転写することによって配光調整が可能な第２のガラス封止部１８ａを形成する。
【０１０８】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、前述した第３の実施形態の一部を変更したものである。例えば図４（ｉ）あるいは図５（ｉ）に示すように、パッケージ４０の凹部内に蛍光体が入っている第１の封止材料を供給して第１のガラス封止部１６ｂを形成した後、さらに、その上側に蛍光体が入っていない第２の封止材料を供給してレンズ状の第２のガラス封止部１８ａを形成する。
【０１０９】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、前述した第１の実施形態において生成した湿潤状態の封止材料をそのまま用いるのではなく、均質材料として再度、粉体化する。この際、湿潤状態の封止材料を加熱乾燥または真空乾燥またはそれらの併用または自然乾燥により液体成分を除去した後、粉砕し、混合済みの均質化された粉体材料を得る。この均質化された粉体材料を、そのまま、被封止部分に供給（乾式供給）し、または、再び湿潤状態にして湿式材料として供給する。
【実施例１】
【０１１０】
第１の実施形態で前述した図１（ａ）乃至図３（ｃ）および図４（ｂ）を参照しながら一実施例を説明する。
【０１１１】
Ａｌ2 Ｏ3 を用いた基板１１にスクリーン印刷やメッキ等により基板電極を形成し、基板電極上にＡｕ等のバンプを球状若しくは卵状に形成する。この際、基板電極をｎ側の基板電極とｐ側の基板電極に分け、基板の上面から側面、下面にかけて導電パターンを形成する。ＬＥＤ１２は、ピーク波長が４６０ｎｍ近傍にある青色に発光する素子であって、同一面側にｎ側電極とｐ側電極とを有し、その反対側に透光性の基板を持つ素子を使用するものとする。このＬＥＤを基板上に載置する際、透光性の基板をコレット等で吸引して、ｎ側電極とｐ側電極とをフェイスダウンする。バンプに熱を加え、ＬＥＤをコレット等で超音波振動を加え、ｎ側電極およびｐ側電極をバンプと接合することによって基板電極に電気的に接続する。この後、コレット等の吸引を止め、コレット等を引き上げる。
【０１１２】
上記したようにＬＥＤを実装した基板を所定の加熱成形装置内に配置する。この装置は、装置内を所定の温度に保持できるように構成されている。例えば下金型の内部に前記ＬＥＤを実装した基板をセットする。基板電極等の金属に酸化膜を形成させないために、装置内は、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気中に保持しておくほか、真空にすることも可能である。
【０１１３】
そして、湿潤状態の封止材料１６を仮成形用金型２０の内部に詰め込んで仮成形する。この際、封止材料１６を準備する際、例えば純水中に粉体ガラス、粉末状蛍光体および粉体フィラーを例えば１００：２０：１０（重量％）の割合で混合し、十分に撹拌することにより、封止材料の混合液中に粉末状蛍光体および粉体フィラーをほぼ均一に分散させる。粉体ガラスは、ガラス転移温度Ｔｇが２００℃〜６００℃、軟化点／屈伏点が２５０℃〜７００℃、かつ、融点が２００℃〜８００℃、線膨張係数が３〜１５ppm 、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍのものを使用する。この粉体ガラスは、Ｐ2 Ｏ5 を５６〜６３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を５〜１３ｗｔ％、ＺｎＯを２１〜４１ｗｔ％含み、さらに、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜６ｗｔ％、ＣａＯ、ＳｒＯをそれぞれ０〜１２ｗｔ％、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜２２ｗｔ％含む。
【０１１４】
次に、加熱成形装置内に窒素を充填して、仮成形用金型２０により仮成形された封止材料１６を基板上の発光素子を含む被封止部へ供給し、被封止部に封止材料１６が充填されるように第１の仮成形用金型を用いて加圧する。次に、仮成形用金型２０を外し、封止材料１６を乾燥させる。
【０１１５】
次に、封止材料１６を粉体ガラスのガラス軟化点以上、かつ、融点より低い温度となるように加熱し、約５６０℃までゆっくりと昇温する。これにより、粉体ガラスが軟化状態となる。但し、粉体ガラスは融点よりも低い温度であるので、液状となっていない。粉体ガラスを加熱する温度は２００℃以上８００℃以下の温度が好ましい。特に５００℃以上６００℃以下の温度に加熱を行い、粉体ガラスを軟化状態にすることも可能である。
【０１１６】
封止材料が軟化状態となったら、この状態で、本成形用金型２１を用いて封止材料を加圧し、軟化状態の封止材料を基板に押圧する。このように、粉体ガラスを融着させてＬＥＤを封止させ、単層構造のガラス封止部１６ａを形成する。
【０１１７】
この際、封止材料は軟化状態となっているので、ＬＥＤを破壊することなく基板に接触する。また、ＬＥＤ電極と基板とを接続するためのワイヤーを用いていない場合には、ワイヤーの断線を考慮する必要がない。さらに、ＬＥＤが持つ電極によりＬＥＤから出射される光が遮断されることもない。
【０１１８】
なお、バンプを介して接合されるＬＥＤと基板電極との隙間に、エポキシ樹脂等の絶縁部材を予め配置しておくこともできる。これにより、ＬＥＤから発生する熱を基板電極側に伝達し易くし、放熱性を向上させることが可能になる。また、フリップチップ実装の場合には、封止工程における封止材料による押圧に耐えることができる。
【０１１９】
所定の温度以下に下金型および上金型が冷えたら、上金型と下金型とを離し、封止材料が固着された基板１１を装置から取り出す。ガラス封止部１６ａが例えば図４（ａ）あるいは図５（ａ）に示すように角型である場合には、取り出された基板のガラス封止部１６ａの上面は、そのままでも使用できるが、透光性を向上させるため研磨して平坦面にしておくことが好ましい。ガラス封止部１６ａおよび基板１１を上方から切断機を用いて切断し、個別化された発光装置を得る。この切断により、ガラス封止部１６ａの側面が形成される。
【０１２０】
ガラス封止部１６ａおよび基板１１を切断機を用いて切断する際、ガラス封止部と基板との接触部分に達するまで、あるいは、接触部分に侵入しない程度まで入刃した後、所定の応力を加え、基板と共にガラス封止部１６ａを分割するようにしてもよい。基板を割るためには、基板の発光素子搭載面（ガラス封止部が固定されている側）とは反対の裏面側に、基板の厚さの（２／５）〜（３／５）程度まで切り込みを設けておき、この切り込み部分に沿って分割する。この場合には、ガラス封止部１６ａの側面は、切断された部分と分割された部分とを有する。ガラス封止部１６ａの側面は研磨しておくこともできる。これにより製品毎のバラツキを抑制できるからである。
【０１２１】
個別化された発光装置３０の大きさは縦３．０ｍｍ、横２．０ｍｍ、高さ１．５ｍｍである。基板の大きさは縦３．０ｍｍ、横２．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍである。ガラス封止部は、切断機で入刃する分だけ基板よりも小さく、その大きさは縦２．９ｍｍ、横１．９ｍｍ、高さ０．５ｍｍである。
【０１２２】
さらに、ガラス封止部１６ａの表面に被膜を形成してもよい。この被膜の形成は、ガラス封止部を切断する前に行ってもよい。被膜は所定のシートを貼り付ける他、被膜を付けたい部分にスプレーする方法、ガラス封止部を所定の液中に浸積する方法、所定の物質をスクリーン印刷する方法、スパッタや蒸着により形成する方法などがある。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の発光装置は、携帯電話のバックライト用照明、自動車前照灯、室内照明、屋外照明、各種デ−タを表示するディスプレイ装置、ラインセンサ−など各種センサー、各種インジケータなどの光源、各種計測機器、屋外の案内板、車載機器などの表示に利用される。特に、太陽光、深海、電気炉など、高圧、高温の環境下で使用される機器への適用が可能になる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…実装済み基板、１１…基板、１１ａ…基板電極、１１ｂ…パターン配線部、１２…ＬＥＤ、１６…封止材料、１６ａ…ガラス封止部、２０…仮成形金型、２１…本成形用金型。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に係り、特にガラス材料を用いて半導体発光素子を封止した構造の発光装置に関するもので、例えば白色発光ダイオードの製造に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置は、リードフレームまたはプリント配線基板などの基板に発光素子が載置され、その発光素子を被覆するように透光性を有する封止体が形成されている。封止体には、通常、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料が用いられており、発光素子から放出される光が封止体を透過して空気中に放出されることになる。有機材料で発光素子を被覆する場合、有機材料が発光素子や外部からの熱や光により劣化することがあり、有機材料中の成分が、発光素子搭載基板や発光素子の電極などを変質させることもある。これにより発光装置の光学特性、電気特性、信頼性特性の低下を招く場合がある。
【０００３】
一方、エポキシ樹脂等の有機材料を低融点ガラスに置き換えたチップ型発光装置が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。このような低融点ガラスを封止材料に用いた発光装置を製造する際、低融点ガラスを融点以上に加熱して液状で供給する方法は、ガラスが液体から冷却されて固体となる場合に、その膨張率や収縮率の大きさで応力が発生し、クラックが発生したり、配線が切断されたり外れたりする問題があった。また、ガラスが液体から冷却されて固体となる場合に、その膨張量や収縮量の大きさで応力が発生し、クラックが発生したり、配線が切断されたり、発光素子が基板から外れたりする問題があった。また、低融点ガラスは、着色されているので、発光素子から出射された光が低融点ガラスの着色部分で一部吸収され、光の取り出し効率が悪い。
【０００４】
他方、特許文献４では、板状の低融点ガラスを固体素子搭載基板に平行にセットし、板状のガラスをホットプレス加工することによってガラス封止部を形成し、耐湿性、透明性、耐熱性に優れた固体素子デバイスを実現する点が提案されている。
【０００５】
しかし、低融点ガラスを固体バルク状態の板材や仮成形固片状態の塊として供給し、加熱プレスによりガラスを軟化させて成形する方式は、発光素子を含む封止部分にワイヤー配線等の変形し易い部材があると、変形してしまい、必要な機能を果たさなくなる問題があった。特に、複雑な三次元形状にガラスを充填させる場合、例えば深い凹部内にガラスを充填させる場合には、軟化したガラス材の変形率が大きくなるので、周辺の部材に大きな応力がかかり、破損したりする問題があった。また、蛍光体を発光素子周辺に配置する場合、蛍光体を分散させたガラスを作成するか、または、封止前に蛍光体を発光素子周辺に配置する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７７１２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３９８９号公報
【特許文献３】特開２００４−２００５３１号公報
【特許文献４】特開２００６−８０３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、発光素子が実装されている基板上にガラス封止部を形成する際、複雑な三次元形状に対応したガラス封止部であっても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で、簡易に量産性良く形成でき、しかも、色むらが少ない高品質の発光装置を人体への悪影響が少ない環境下で製造し得る発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、発光素子封止用のガラス封止部が複雑な三次元形状であっても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で実現可能であり、色むらが少なく、耐熱性、耐光性に優れ、信頼性の高い発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し第１の封止材料を作成する第１の工程と、前記第１の封止材料を成型用金型内に配置する第２の工程と、前記第１の封止材料を前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱し、前記成形用金型を用いて前記封止材料を加圧することによって、前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させ、ガラス封止部を形成する第３の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１０】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し、湿潤状態になるまで液体分を除去して湿潤状態の第１の封止材料を作成する第１の工程と、前記第１の封止材料を第１の仮成形用金型を用いて仮成形する第２の工程と、前記基板をワーク部に保持した状態において、該基板上の発光素子を含む被封止部へ前記仮成形を経た第１の封止材料を供給し、被封止部に第１の封止材料が充填されるように前記第１の仮成形用金型を用いて加圧する第３の工程と、前記第１の仮成形用金型を外し、前記第１の封止材料を乾燥させる第４の工程と、前記第１の封止材料を前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱しながら、本成形用金型を用いて前記封止材料を加圧することによって、前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させ、単層構造のガラス封止部を形成する第５の工程と、前記ガラス封止部を冷却する第６の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１１】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し、湿潤状態になるまで液体分を除去して湿潤状態の第１の封止材料を作成する第１の工程と、前記第１の封止材料を第１の仮成形用金型を用いて仮成形する第２の工程と、前記基板をワーク部に保持した状態において、該基板上の発光素子を含む被封止部へ前記仮成形された第１の封止材料を供給し、被封止部に第１の封止材料が充填されるように前記第１の仮成形用金型を用いて加圧する第３の工程と、前記第１の仮成形用金型を外し、前記第１の封止材料を乾燥させる第４の工程と、第２の仮成形用金型を用いて仮成形された湿潤状態の第２の封止材料を、前記被封止部に供給されている第１の封止材料の外側の被封止部に供給し、該被封止部に第２の封止材料が充填されるように前記第２の仮成形用金型を用いて加圧する第６の工程と、前記第２の仮成形用金型を外し、前記第２の封止材料を乾燥させる第７の工程と、前記各封止材料を前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱しながら、本成形用金型を用いて前記封止材料を加圧することによって、前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させ、二層構造のガラス封止部を形成する第８の工程と、前記ガラス封止部を冷却する第９の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１２】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に実装された発光素子がガラスにより封止された発光装置の製造方法であって、粉体ガラスあるいはそれと他の材料を液体と混合し、湿潤状態程度になるまで液体分を除去して湿潤状態の封止材料を作成する第１の工程と、前記封止材料を乾燥させて液体成分を除去する第２の工程と、この後、前記封止材料を粉砕し、そのまま乾式粉体材料として前記基板上の発光素子の周辺の被封止部へ供給し、または、前記封止材料を再び湿潤状態にして湿式材料として前記基板上の発光素子の周辺の被封止部へ供給する第３の工程と、前記封止材料を、前記粉体ガラスのガラス軟化点以上となるように加熱し、プレス成形を行って前記粉体ガラスを融着させて発光素子を封止させる第４の工程と、を具備することを特徴とする。前記加熱は、前記粉体ガラスの融点より低い温度となるように加熱する。
【００１３】
本発明方法で使用する粉体ガラスは、ＳｉＯ2 、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｓｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＡｇＯ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ3 、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 、ＹＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｎＦ2 、ＺｎＦ2 のいずれかを含み、ガラス転移温度Ｔｇが２００℃〜６００℃、軟化点／屈伏点が２５０℃〜７００℃、かつ、融点が２００℃〜８００℃、線膨張係数が３〜１５ppm 、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍである。
【００１４】
前記封止材料は、粉体ガラスのみでもよいが、あるいは、粉体ガラスと粉体フィラーの混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体の混合物、粉体ガラスと粉末状蛍光体と粉体フィラーの混合物を用いることもできる。
【００１５】
本発明の発光装置は、一対の電極を有する発光素子と、前記発光素子が搭載される基板と、前記基板に設けられ、前記発光素子の電極に電気的に接続される基板電極と、前記発光素子を封止したガラス封止部と、を有する発光装置であって、前記ガラス封止部は、前記基板上で前記発光素子の周辺部に供給された粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料が融着されてなり、前記封止材料を構成する全粒子中の一次粒子の割合が２０％〜１００％の範囲内であることを特徴とする。
【００１６】
前記ガラス封止部は、前記粉体ガラスのみ、あるいは、粉体ガラスと粉体フィラーの混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体の混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体と粉体フィラーの混合物が融着されてなる。前記蛍光体は、ＹＡＧあるいは窒化物蛍光体であり、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍである。前記粉体フィラ−は、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 のいずれかであり、平均粒径が５ｎｍ〜１００μｍである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発光装置の製造方法によれば、発光素子が実装されている基板上にガラス封止部を形成する際、複雑な三次元形状に対応したガラス封止部であっても、封止材料を漏れなく充填させることが可能になり、ガラス封止部を簡易に量産性良く形成することが可能になる。この際、湿潤状態の封止材料を被封止部に供給することによって、作業時の粉塵の発生がなくなり作業環境が改善され、人体への悪影響が少ない環境下で製造することができる。また、必要箇所以外への材料の付着、飛散がなくなり、製品品質、工程品質が向上する。また、材料の立体形状保持性が良い。また、湿潤状態の封止材料を作成する際、均質な混合を短時間で得られ易い。均質性が得られると、発光の色むらが少ない。
【００１８】
しかも、湿潤状態の封止材料を作成する際、封止材料の撹拌の程度に応じて一次粒子と二次粒子との割合を調整することができる。一次粒子が二次粒子よりも多く、一次粒子の割合が多いほど、発光の色むらが少ない。
【００１９】
また、湿潤状態の封止材料を、被封止部の三次元形状に充填するように供給し、加熱プレスを行うので、プレス時の成形圧力を低く設定でき、周辺の部材へ与えるダメージを少なくすることができる。
【００２０】
また、一般的に熱膨張率の大きい低融点ガラスの粉体ガラスを用いたとしても、封止材料に粉体フィラーを混入することによってバルクとしての膨張率を低減でき、封止体中、封止体と被封止物界面のクラック抑制と応力を低減することができ、厳しい環境条件下での使用に耐え得る発光装置を実現できる。
【００２１】
また、封止材料に粉末状態の蛍光体を混合することにより、封止材料中に蛍光体を容易に供給することができ、封止材料中の蛍光体の比率を容易に調整することができる。
【００２２】
本発明の発光装置によれば、発光素子封止用のガラス封止部が複雑な三次元形状であっても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で実現可能であり、色むらが少なく、耐熱性、耐光性、信頼性を高めることができる。また、ガラス封止部に蛍光体を混入させる場合には、蛍光体を発光素子周辺に配置し、光の取り出し効率を高めることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の発光装置の製造方法の第１の実施形態に係る工程の一部を示す側断面図。
【図２】図１に示した工程とは別の工程の一部を示す側断面図。
【図３】図２に示した工程に続く工程を示す側断面図。
【図４】本発明に係る発光装置であって発光素子が基板上にフェイスダウン実装された場合の複数例を示す側断面図。
【図５】本発明に係る発光装置であって発光素子が基板上にフェイスアップ実装された場合の複数例を示す側断面図。
【図６】本発明の発光装置の製造方法の第２の実施形態に係る工程の一部を示す側断面図。
【図７】図６に示した工程に続く工程を示す側断面図。
【図８】図７に示した工程に続く工程を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態および実施例を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。但し、本発明は、この実施形態および実施例に限定されない。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）乃至（ｂ）は、本発明で使用する湿潤状態（粘土状態）の封止材料を形成する工程の一例を示す。図２（ａ）乃至図３（ｃ）は、本発明の発光装置の製造方法の第１の実施形態について工程順に概要を示す側断面図である。図４（ａ）乃至（ｉ）あるいは図５（ａ）乃至（ｉ）は、本発明に係る実施形態の製造工程を経て個々に分割して得られた発光装置の複数例を概略的に示す断面図である。ここで、図４（ａ）乃至（ｉ）はチップ状の発光素子（ＬＥＤ）が基板上にフェイスダウン実装されたもの、図５（ａ）乃至（ｉ）はＬＥＤが基板上にフェイスアップ実装されたものを示している。なお、図示の便宜上、基板上に形成されている基板電極の一部は図示を省略している。
【００２６】
（第１の実施形態に係る製造方法）
まず、図２（ａ）に示すように、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）あるいは窒化アルミ（ＡｌＮ）等を用いた基板１１上にＬＥＤ１２が例えば行列状の配置で複数個実装された実装済み基板１０（表示の簡略化を図るため１個のみ示す）を形成する。この際、各ＬＥＤは、例えばチップの同一面側に正負一対の電極を有し、基板上にフェイスダウン実装またはフェイスアップ実装されている。この実装済み基板上の各ＬＥＤは一括してガラス封止される対象となるもので、ワーク部、例えば下金型（図示せず）内の底面上に実装済み基板１０をセットする。
【００２７】
一方、所定の性質を有する粉体ガラスを主成分とする封止材料を湿潤状態（粘土状態）にしたものを生成しておく。ここで、粉体ガラスの熱特性は、ガラス転移温度Ｔｇが２００℃〜６００℃、軟化点／屈伏点が２５０℃〜７００℃、かつ、融点が２００℃〜８００℃であり、線膨張係数が３〜１５ppm であり、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍである。上記粉体ガラスは、ＳｉＯ2 、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｓｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＡｇＯ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ3 、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 、ＹＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｎＦ2 、ＺｎＦ2 のいずれかを含む。粉体ガラスの組成の具体例は後述する。
【００２８】
実際に使用する封止材料として、粉体ガラスのみに限らず、粉末状蛍光体または粉体フィラーまたはその両方を粉体ガラスに混合してもよい。即ち、粉体ガラスに粉体フィラーを混合して分散させた混合物、あるいは、粉体ガラスに粉末状蛍光体を混合して分散させた混合物、あるいは、粉体ガラスに粉末状蛍光体と粉体フィラーを混合して分散させた混合物を用いてもよい。粉末状蛍光体は、粉体ガラスと同様に平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍのものであり、例えばＹＡＧあるいは窒化物蛍光体である。また、粉末フィラーは、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3のいずれかであり、平均粒径が５ｎｍ〜１００μｍのものである。
【００２９】
湿潤状態の封止材料を作成する際、まず、封止材料を液体と混合（湿式混合）する。具体例として、図１（ａ）に示すように、容器１に液体（水あるいは純水あるいは超純水、または、メタノールあるいはエタノールあるいはIPA 等）２を入れ、粉体ガラスのみ、あるいは、粉体ガラス、粉末状蛍光体、粉体フィラーをそれぞれ計量して任意量を投入し、撹拌して粉体材料の混合液を生成する。この時、より均質な混合状態を得たい場合は、ボールミルや超音波ホモジナイザーを用いて混合する。次に、例えば図１（ｂ）に示すように、ヌッチェ３の内底面に濾紙４を敷き、粉体材料の混合液を注ぎ、濾過し、湿潤状態になるまで液体分をヌッチェ３の底部の排水口５から除去することによって、濾紙上に湿潤状態の封止材料が得られる。
【００３０】
このような湿潤状態の封止材料をそのまま用いる場合、まず、封止材料を仮成形するために、例えば図２（ａ）に示すように、仮成形金型２０の凹部に湿潤状態の封止材料１６を詰める。
【００３１】
前記実装済み基板１０をワーク部、例えば下金型（図示せず）内にセットして保持した状態において、基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部へ前記仮成形を経た封止材料１６を供給する。この際、仮成形金型２０を基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部（パッケージの被封止部）へ密着させ、仮成形された湿潤状態の封止材料を実装基板側へ移転させる。そして、封止材料が被封止部に充填形成されるように、仮成形用金型２０を用いて加圧し、湿潤状態の封止材料１６を被封止部へ密着させる。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、仮成形金型２０を取り外し、封止材料１５を乾燥（加熱乾燥、真空乾燥、あるいはそれらの併用、または自然乾燥）させる。次に、例えば図３（ａ）に示すように、ワーク（基板側）および本成形用金型（上金型）２１を加熱しながら、図３（ｂ）に示すように本成形用金型２１を封止材料上に被せ、さらに加圧し、全体を加熱する。この時の加熱温度は、粉体ガラスのガラス軟化点以上である。このように加熱し、粉体ガラスを融着させながら封止材料を本成形用金型２１により加圧成形（プレス成形）し、本成形用金型２１の内面形状を転写させ、ガラス封止部１６ａを形成する。この際、加熱は、例えば石英チャンバー内に基板および金型を配設し、石英チャンバーの周囲に配設したヒーターの温度を調節することによって、封止材料中の粉体ガラスの軟化温度以上、好ましくは融点より低い温度となるように加熱する。
【００３３】
上記したように加熱とプレス成形（加熱圧縮成形あるいは真空加熱圧縮成形）を行う際、粉体ガラスをガラス転移温度以上に加熱することで、粉体ガラスが軟化状態になり、また、粉体ガラスが融点よりも低い温度に保持されているので液状になっておらず、ガラス封止部の膨張率を問題とすることなくガラス封止部と基板との固定を容易に行うことができる。この際、ガラス封止部１６ａは、軟化状態の時に基板に押圧されており、ガラス封止部を冷却して固化させると、基板に固定される。
【００３４】
また、本成形用金型２１の内面に所望の三次元または二次元形状の型枠を持たせておくことにより、ガラス封止部１６ａの表面に、図４（ａ）あるいは図５（ａ）に示すような平面、図４（ｂ）、（ｆ）あるいは図５（ｂ）、（ｆ）に示すような球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、ナローレンズ、ワイドレンズ等の任意の形状を転写させることができる。
【００３５】
次に、ガラス封止部１６ａを冷却し、図３（ｃ）に示すように、本成形用金型２１を取り外す。この際、本成形用金型２１によりガラス封止部１６ａおよび基板を押圧した状態で冷却を行っても良いが、封止材料が半固化された状態で本成形用金型２１を取り外し、冷却を行うことも可能である。また、加熱と冷却を１段階で行うことも可能であるが、数段階に分けて加熱を行い、数段階に分けて冷却を行うことが好ましい。これにより、封止材料を冷却する際の割れを防止することができるからである。
【００３６】
次に、下金型からガラス封止済み基板を取り出した後、必要に応じて所望の切断位置でガラス封止部および基板１１のダイシングを行い、複数の発光装置に分割する。この際、ＬＥＤを避けたダイシングライン部でガラス封止済み基板をダイシング・ブレードにより切断し、ＬＥＤを１個単位の固片に分割した発光装置、あるいは、実装済み基板上のＬＥＤ配列の各列間で基板を切断し、ＬＥＤを複数個単位のモジュールに分割した発光装置を得るようにしてもよい。この際、ダイシングブレードを用いることなく、基板に予めスナップラインを形成しておき、応力を加えてスナップラインのブレーキングにより分割してもよい。あるいは、ダイシングブレードを用いて部分的に切断した後、スナップラインのブレーキングにより分割してもよい。この後、必要に応じて、ガラス封止部１６ａの側面および上面を研磨し、凹凸のない平坦面または滑らかな曲面に形成することもできる。
【００３７】
＜第１の実施形態の変形例＞
なお、前述した封止材料の供給は、被封止部に対応して窓部を有する枠（中子）をパッケージ上に載せ、その窓部から湿潤状態の封止材料を供給し、乾燥させ、枠（中子）を取り外した後、本成形金型で加熱加圧成形するようにしてもよい。詳述すると、まず、上面に発光素子が実装された基板を下金型内にセットするとともに、前記基板上に封止対象であるチップ実装部分に対応して窓部が開けられた形状の中子を載置する。次に、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を液体と混合し、湿潤状態程度になるまで液体分を除去して湿潤状態の封止材料を作成する。次に、前記中子の窓部内へ前記湿潤状態の封止材料を供給する。この後、前記封止材料を乾燥させて液体成分を除去する。次に、前記封止材料を、前記粉体ガラスのガラス転移温度以上で、かつ、融点より低い温度となるように加熱して前記粉体ガラスを融着させる。次に、本成形用金型を用いて前記封止材料を加圧してガラス封止部を形成する。この後、前記封止材料を冷却する。次に、前記中子およびガラス封止済み基板を下金型から取り外した後、所望の切断位置でガラス封止部および基板のダイシングを行い、所望の発光装置に分割する。
【００３８】
上記した第１実施形態による発光装置の製造方法によれば、発光素子が実装されている基板上にガラス封止部を形成する際、粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料を湿潤状態で供給し、加熱プレスを行う。これにより、複雑な三次元形状に対応したガラス封止部であっても、複雑な形状に応じて漏れなく封止材料を充填させることが可能になり、複雑な形状に対応したガラス封止部を簡易に、かつ、量産性良く形成することが可能になる。この際、湿潤状態の封止材料を被封止部に供給するので、作業時の粉塵の発生がなくなり作業環境が改善され、人体への悪影響が少ない環境下で製造することができる。また、必要箇所以外への材料の付着、飛散がなくなり、製品品質、工程品質が向上する。また、封止材料の共給時に立体形状を保持することができるので、例えば非球面形状、半球状、円錐状、台形回転立体状等、水平断面の最下面よりも上面が小さくなるような形状を有するガラス封止部を基板上に直接に形成するのが容易になる。
【００３９】
また、湿潤状態の封止材料を作成する際、例えばボールミルを用いて粉体ガラスまたはそれと粉末状蛍光体あるいは粉体フィラ−もしくはその両方とを混合することによって、均質な混合を短時間で得られ易い。均質性が得られると、発光の色むらが少ない。しかも、湿潤状態の封止材料を作成する際、封止材料の撹拌の程度に応じて、全粒子（一次粒子、凝集により生じた二次粒子）中の一次粒子の割合を調節することができる。一次粒子の割合が多いほど（例えば２０〜１００％の範囲内）、発光の色むらが少なくなる。
【００４０】
また、発光素子が基板上にフェイスダウン実装されている場合には、発光素子と基板との間の間隙部に封止材料が入り込んだ状態になる。このように間隙部に存在している封止材料により、発光素子から基板への放熱効果が向上し、また、封止材料と基板との接着効果も向上し、また、間隙部に空気層が存在している場合よりも発光素子から基板方向への光の取り出し効率も向上する。特に、ガラス基板を用いた場合に基板方向への光の取り出し効率は大きく向上する。
【００４１】
また、粉体を湿潤状態にした封止材料を被封止部に予め充填させて加熱プレスを行うので、成形圧力を低く設定でき、周辺の部材（例えば発光素子と基板電極とを接続するボンディングワイヤーなど）へ与えるダメージを少なくすることができる。
【００４２】
また、一般的に熱膨張率の大きい低融点ガラスの粉体ガラスを用いたとしても、封止材料に粉体フィラーを混入することによってバルクとしての膨張率を低減でき、封止体中、封止体と被封止物界面のクラック抑制と応力を低減することができ、厳しい環境条件下での使用に耐え得る発光装置を実現できる。また、封止材料に粉末状態の蛍光体を混合することにより、封止材料中に蛍光体を容易に供給することができ、封止材料中の蛍光体の比率を容易に調整することができる。
【００４３】
また、粉体ガラスに、例えば粉末状のＹＡＧを混合することで、白色系に発光する発光装置を安価に量産性よく実現することができる。封止材料は、粉体ガラスのほか、粉末状蛍光体、粉体フィラーに限らず、顔料、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか１つを含有していてもよい。これにより用途に応じた発光装置を提供することができる。即ち、光拡散部材を粉体ガラスに混合することにより、色むらの少ない均一に発光する発光装置を提供することができる。また、発光素子の近傍に蛍光物質等を配置することができるので、蛍光物質が少量で済み、経済的である。また、封止材料を溶融して固着するので、蛍光物質等の分散性を高めることができる。
【００４４】
なお、ＬＥＤをガラス封止部により直接に被覆することに代えて、ＬＥＤを被覆部材（図示せず）で被覆した後にガラス封止部により被覆することにより、ＬＥＤを熱や埃等から保護することができる。この場合、被覆部材は粉末状の蛍光物質、セラミックス粉などを用いることができる。また、所定の液体、ゾル、ゲルなどに蛍光物質等を混合しておくこともできる。例えば被覆部材に粉末状の蛍光物質を用いる場合、水や有機溶剤に混合した蛍光物質をＬＥＤの周囲に固着させることができる。粉体ガラスを軟化させるために温度を上げると、水や有機溶剤が揮発する。このようにすれば、ＬＥＤは、直接的にガラス封止部に被覆されておらず、被覆部材を介してガラス封止部に被覆されているので、蛍光物質の使用量を少なくすることができ、配向特性を向上することができる。なお、被覆部材は、ＬＥＤを被覆するだけでなく、基板電極も被覆することができ、発光素子の周囲に容易に配置することができる。
【００４５】
さらに、ガラス封止部の外表面に被膜が固着されていることが好ましい。これにより、ガラス封止部の変質、劣化、変色などを低減し、また、被膜に所定の機能を持たせることもできる。例えば、所定の波長の光を吸収し、特定の波長の光を外部に放出するフィルター作用を有する被膜などである。また、ガラス封止部の表面にガラスレンズあるいは樹脂レンズを貼り付けるようにしてもよい。
【００４６】
（第１の実施形態に係る発光装置）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｆ）あるいは図５（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示す発光装置は、主として、ＬＥＤ１２、基板１１、基板電極１１ａ、単層構造のガラス封止部１６ａあるいは１６ｂから構成される。即ち、例えば同一面側に正負一対の電極（ｐ側電極、ｎ側電極）を有するＬＥＤ１２と、このＬＥＤ１２が上面に搭載された基板１１と、この基板１１に設けられ、ＬＥＤ１２の電極に電気的に接続される基板電極あるいはパターン配線部１１ｂと、ＬＥＤ１２を直接に封止したガラス封止部とを有する。ここで、図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）、（ｂ）は、蛍光体が入っていないガラス封止部１６ａを有する場合を示し、図４（ｆ）および図５（ｆ）は、蛍光体が入っているガラス封止部１６ｂを有する場合を示している。
【００４７】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示すようにフェイスダウン実装された発光装置は、所定の形状を有する基板１１の上面に所定の基板電極が設けられており、ＬＥＤ１２の一対の電極がそれぞれＡｕバンプ４１または半田ボールを介して基板電極１１ａに接合（フリップチップ接続）するように実装される。なお、フェイスダウン実装に際して、上記例に限らず、配線基板上のパターン配線部とＬＥＤのパッド電極との間が半田を用いて超音波接合された構造、金、銀、パラジウム、ロジウム等の導電性ペースト、異方性導電ペースト等を用いて接合された構造など、種々の形態を採用できる。
【００４８】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示すようにフェイスアップ実装された発光装置は、所定の形状を有する基板１１の上面に所定のパターン配線部１１ｂが設けられており、ＬＥＤ１２の底面がＡｕＳｎ、ＡｇＳｎ等の金属ロウ材５１を用いて基板にダイボンディングされ、ＬＥＤ上面の一対の電極と基板のパターン配線部１１ｂとがＡｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｗ等のボンディングワイヤー５２を介して接続されている。なお、フェイスアップ実装における配線基板とＬＥＤとの接続は上記例に限らず、金属接合など種々の形態を採用できる。
【００４９】
内側のガラス封止部１６ａは、基板上でＬＥＤ１２の周辺部に供給された所定の性質を有する粉体ガラスを主成分とする封止材料が加熱・加圧によって融着されてなり、ＬＥＤ１２を直接に被覆している。また、ガラス封止部１６ａは、押圧により基板１１に固定されている。これは、ガラスと金属との固定力よりもガラスとセラミックスとの固定力の方が強いからである。
【００５０】
ガラス封止部１６ａは、例えば図４（ａ）、（ｂ）、（ｆ）あるいは図５（ａ）、（ｂ）、（ｆ）に示すように所望の形状を有し、ＬＥＤ１２からの光を透過するとともに、ＬＥＤ１２を外部からの水や埃等から保護する。基板１１は、ガラス封止後に切断あるいは分割された端面を有する。また、図４（ａ）あるいは図５（ａ）に示すガラス封止部１６ａは、封止後に切断あるいは分割された端面を有し、必要に応じて端面、上面の少なくとも一方が研磨される場合がある。
【００５１】
上記した構造の発光装置によれば、ガラス封止部１６ａが複雑な三次元形状であったとしても、周辺の部材へ与えるダメージが少ない状態で形成することが容易になるので、耐熱性、耐光性、信頼性を高めることができる。また、ガラス封止部１６ａに蛍光体を混入させる場合には、蛍光体を発光素子周辺に配置することが容易になる。また、フェイスアップ実装の場合には、封止材料がワイヤー周囲に予め充填された状態で配置されるので、ガラスを押圧してもワイヤー５２が切断されることなくガラスを基板に固定することが可能である。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図１（ａ）乃至（ｂ）および図６（ａ）乃至図７（ｅ）は、本発明の発光装置の製造方法の第２の実施形態について工程の概要を示す側断面図である。第２の実施形態は、前述した第１の実施形態の一部を変更したものである。前述したように仮成形用金型２０を外し、封止材料１６を乾燥させた後、あるいは、さらに冷却させた後、（中子を使用した場合にはそれを取り外した後、ガラス封止部１６ａの外側を再び封止（アウターモールド）して二層構造のガラス封止部を形成するように変更した。
【００５３】
即ち、図１（ａ）乃至（ｂ）を参照して前述したように湿潤状態の封止材料を作成する。そして、例えば図６（ａ）に示すように、第１の仮成形金型６１の方形状の凹部に湿潤状態の第１の封止材料１６を詰める。
【００５４】
次に、実装済み基板１０をワーク部にセットして保持した状態において、基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部へ仮成形を経た第１の封止材料１６を供給する。この際、図６（ｂ）に示すように、仮成形金型６１を基板上のＬＥＤ１２を含む被封止部（パッケージの被封止部）へ密着させ、仮成形された湿潤状態の封止材料を実装基板側へ移転させる。そして、封止材料が被封止部に充填形成されるように、第１の仮成形用金型６１を用いて加圧し、湿潤状態の封止材料１６を被封止部へ密着させる。
【００５５】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１の仮成形用金型６１を外し、第１の封止材料１６を乾燥させる。次に、図７（ａ）に示すように、アウターモールド用の第２の仮成形金型６２の半球状の凹部に湿潤状態の第２の封止材料１８を詰める。
【００５６】
次に、図７（ａ）に示すように第２の仮成形金型６２により仮成形された湿潤状態の第２の封止材料１８を、図７（ｂ）に示すように被封止部に供給されている第１の封止材料１６の外側の被封止部に供給（移転）し、該被封止部に第２の封止材料１８が充填されるように第２の仮成形用金型６２を用いて加圧する。
【００５７】
次に、図７（ｃ）に示すように、第２の仮成形用金型６２を外し、第２の封止材料１８を乾燥させる。次に、ワーク部および図８（ａ）に示すような本成形用金型６３を全体的に加熱しながら、本成形用金型６３を用いて図８（ｂ）に示すように封止材料を加圧する。この時の加熱温度は、粉体ガラスのガラス軟化点以上、かつ、融点より低い温度にし、粉体ガラスを融着させることによってＬＥＤ１２を封止させ、二層構造のガラス封止部１６ａ，１８ａを形成する。この際、本成形金型６３の内面に任意の三次元または二次元形状を持たせ、外側のガラス封止部１８ａに金型内面の形状を転写させる。これにより、例えば図４（ｃ）あるいは図５（ｃ）に示すような形状、あるいは、図４（ｄ）あるいは図５（ｄ）に示すようなレンズ形状のガラス封止部１８ａを形成することができる。なお、第１の封止材料１６には蛍光体を入れておき、第２の封止材料１８には蛍光体を入れないことにより、内側に蛍光体入りのガラス封止部（インナーモールド）１６ｂ、外側に蛍光体なしのガラス封止部（アウターモールド）１８ａを形成することができる。アウターモールドに使用する封止材料は、粉体ガラスのみに限らず、粉体ガラスと粉末フィラーとの混合物などを用いてもよい。
【００５８】
この後、ガラス封止部１６ａ，１８ａを冷却し、図８（ｃ）に示すように本成形金型６３を取り外す。このように製造されたガラス封止済み基板を所望の発光装置に分割することにより、例えば図４（ｃ）、（ｄ）あるいは図５（ｃ）、（ｄ）に示すように二層構造のガラス封止部１６ａ，１８ａを有する発光装置が得られる。
【００５９】
また、最初のガラス封止工程によって従来の樹脂封止部よりも高い信頼性を有する封止部が得られるので（必要十分な信頼性が得られる場合には）、外側のガラス封止部を形成する際、場合によっては、エポキシ樹脂やシリコ−ン樹脂などの有機材料を用い、それを硬化させて外側の封止部を形成することも可能である。
【００６０】
以下、前記した各実施形態における構成要素について詳述する。
【００６１】
＜発光素子＞
発光素子１２は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
【００６２】
屋外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。
【００６３】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。発光素子はフェイスダウンで用いるため、基板は透光性であることを要する。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子を示す。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成する。その上にＮ或いはＰ型のＧａＮである第１のコンタクト層、量子効果を有するＩｎＧａＮ薄膜である活性層、Ｐ或いはＮ型のＡｌＧａＮであるクラッド層、Ｐ或いはＮ型のＧａＮである第２のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。
【００６４】
一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後、半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成することができる。
【００６５】
発光素子は、不純物濃度１０17〜１０20／ｃｍ3 で形成されるｎ型コンタクト層のシート抵抗ＲｎΩ／□と、透光性ｐ電極のシート抵抗ＲｐΩ／□とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係となるように調節されていることが好ましい。発光素子として形成した後にＲｎを測定するのは難しく、ＲｐとＲｎとの関係を知るのは実質上不可能であるが、発光時の光強度分布の状態からどのようなＲｐとＲｎとの関係になっているのかを知ることは可能である。
【００６６】
ｎ型コンタクト層は、例えば膜厚３〜１０μｍ、より好ましくは４〜６μｍに形成されると好ましく、そのシート抵抗は１０〜１５Ω／□と見積もられることから、このときのＲｐは前記シート抵抗値以上のシート抵抗値を有するように薄膜に形成するとよい。また、透光性ｐ電極は、膜厚が１５０μｍ以下の薄膜で形成されていてもよい。また、ｐ電極は金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯも使用することができる。ここで透光性ｐ電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
【００６７】
透光性ｐ側電極とｎ型コンタクト層とがＲｐ≧Ｒｎの関係である場合、前記透光性ｐ電極上に接して延長伝導部を有するｐ側台座電極を設けると、さらなる外部量子効率の向上を図ることができる。延長伝導部の形状および方向に制限はなく、延長伝導部が衛線上である場合、光を遮る面積が減るので好ましいが、メッシュ状でもよい。また、形状は、直線状以外に、曲線状、格子状、枝状、鉤状でもよい。この場合、ｐ側台座電極の総面積に比例して遮光効果が増大するので、遮光効果が発光増強効果を上回らないように延長導電部の線幅および長さを設計することが好ましい。
【００６８】
透光性ｐ電極が、金および白金族元素の群から選択された１種と、少なくとも１種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成される場合には、含有されている金または白金族元素の含有量により透光性ｐ電極のシート抵抗の調整をすると安定性および再現性が向上される。金または金属元素は、半導体発光素子の波長領域における吸収係数が高いので、透光性ｐ電極に含まれる金または白金族元素の量は少ないほど透過性がよくなる。
【００６９】
発光素子は、適宜に複数個用いることができ、その組み合わせによって種々の色調を実現することができる。例えば、三原色となるように青色系、緑色系、赤色系が発光可能な発光素子を用いる。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、緑色系の発光波長が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色系の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍであることが好ましい。また、白色系の発光装置は、青色の発光素子と、黄色に発光する蛍光物質とを用いる。蛍光物質は、発光素子からの光を吸収して波長変換を行い黄色に発光する。この蛍光物質からの光と、発光素子からの光とが混合され、混色光となり白色系に発光する。また、複数個の発光素子の配列は用途、製造工程等により適宜変更する。
【００７０】
発光素子のｐ側電極は、直線状、曲線状、ひげ状、櫛状、網目状等の形状を成す。ｐ側電極はＡｕ、Ａｕ―Ｓｎ等の金属や、金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯも使用することができる。また透光性ｐ側電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。発光素子の大きさは任意のサイズの素子が実装可能である。
【００７１】
＜基板＞
基板１１は、所定の配線パターンを有する基板電極を設けており、発光素子の電極と基板電極とを電気的に接続して発光素子を載置している。基板は、粉体ガラスを加熱して軟化状態にする温度で変質しない物質であればよい。例えば、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の金属酸化物、金属窒化物からなる基板、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ等を含む低膨脹金属基板等である。そのうち、耐熱性、耐光性に優れたセラミックス基板が好ましい。
【００７２】
基板は、所定の厚さを有する平板に所定の位置にスルーホールを設け、そのスルーホールに導電性の部材を配置することもできる。例えば略直方体の形状をなすセラミックスの基板の上面から裏面にかけて四隅にスルーホールを設ける。さらに、向かい合う二辺にスルーホールを設け、基板の上面から裏面にかけて導電性部材を設ける。基板の上面は、所定の配線パターンを形成し、スルーホールの導電性の部材と電気的に接続している。また、基板の裏面は、短絡しない程度に広面積の導電性の部材を配置し、スルーホールの導電性の部材と電気的に接続しており、これらの導電性の部材を基板電極とする。これにより、セラミックスの基板の裏面側と導通をとることができる。基板に設けられる基板電極は、発光素子のｎ側電極とｐ側電極とを電気的に接続する少なくとも一対の導電性の部材である。基板電極の配線パターンは、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属またはＩＴＯのように電気伝導率が高く、反射効率の高い部材を使用することが好ましい。発光素子からの光を基板電極で反射させ、正面への発光効率を高めるためである。基板電極の材質は発光素子の発光波長との関係で選択することが好ましい。ある波長域では反射率が高いが、異なる波長域では反射率が低い場合もあるからである。基板電極は基板の上面の大部分を占めることもできるが、基板へのガラスの固定力を高めるためおよび配線パターンの絶縁性を取るため、基板の上面積の半分以下とすることが好ましい。
【００７３】
例えば、セラミックスを用いた基板は、所定の形状を形成した後、焼成を行い、基板を形成する。基板はセラミックスグリーンシートを１枚若しくは複数枚使用する。焼成前のグリーンシート段階においてセラミックスの基板は種々の形状をとることができる。セラミックスの基板内の配線パターンは、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料から形成される。スクリーン印刷などの方法により、ペースト状の材料グリーンシートに設けたスルーホールを介して所望の形状とし、セラミックスの焼成によって導体の配線パターンとなる。このようなグリーンシートを積層させた後、焼結させることによってセラミックスの基板とすることができる。
【００７４】
基板に用いるセラミックス材料は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｉＮなどが好ましい。特に、原料粉末の９０重量％〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシアおよびシリカ等が４重量％〜１０重量％添加され１５００℃から１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０重量％〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０重量％〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００℃〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。これらのセラミックス材料にＴｉＯ2 、ＴｉＮなどを添加しておくこともできる。また、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 などをグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。
【００７５】
基板の厚さは０．３ｍｍから３ｍｍが好ましいが、任意のものを使用することができる。基板は、略長方形の平面を持つものや、略正方形の平面を持つもの、略多角形の平面を持つものなどを使用することができる。個片化された基板は、長辺が２ｍｍから５ｍｍ、短辺が１ｍｍから３ｍｍの平面を持つものを製造できるほか、所定の大きさのものも製造できる。
【００７６】
（基板電極）
セラミックスパッケージの外側の底面および側面に電極を設ける。この電極は外部電極と電気的接続をとるためのものである。また電極は、セラミックスパッケージの凹部内の配線パターンと電気的に接続されている。この接続は、グリーンシートを積層、焼成した後、載置部に貫通孔を設け、該貫通孔を導電性部材で埋めるなどして載置部の上面とセラミックスパッケージの底面との電気的接続をとっている。
【００７７】
セラミックスパッケージに一対のカソード電極とアノード電極とを設ける。カソード電極は、セラミックスパッケージの外側の底面側およびセラミックスパッケージの外側の側面側、セラミックスパッケージの外側の平面側まで設けられている。以下、カソード電極で説明するが、アノード電極も同様の形状を成している。
【００７８】
載置部に対して平行方向の断面形状において、セラミックスパッケージの外側の側面側のカソード電極の断面形状は、カソード電極と導通をとる外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることが好ましい。例えば、セラミックスパッケージの外側の側面側の電極の断面形状は平坦部分を持つＣ型を成していることが好ましい。
【００７９】
カソード電極は発光正面側まで電極部分が延びている形状とすることもできる。カソード電極の底面は、対向する側面部を連結するように設けている。このカソード電極の面積を広くすることで、セラミックスパッケージから漏れる光を反射等させ、発光正面側に放出させることができる。特にカソード電極の底面およびアノード電極の底面の面積は、セラミックスパッケージの全底面積の５５％被覆していることが好ましい。より好ましくは６５％以上である。カソード電極とアノード電極とを絶縁するだけで良いからである。また、電極を広面積にすることにより放熱性を高めることができる。
【００８０】
金属部材である電極は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また、電極の表面に銀やアルミニウム、ニッケル、銅、金等の金属メッキを施すこともできる。電極の表面は反射率を向上させるために平滑にすることが好ましい。
【００８１】
＜バンプ＞
発光素子のｎ側電極とｐ側電極とは、バンプを介して基板電極と電気的に接合する。バンプの材質は導電性である。また、粉体ガラスを加熱して軟化状態にする際にバンプ等の金属が軟化して短絡しないものを用いる。例えば、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ等の金属および合金を用いることができる場合もあるが、好ましくはＡｕである。Ａｕの融点は１０６４℃である。金バンプは粉体ガラスを加熱して軟化状態にする温度では軟化せず、発光素子の電極と基板電極との短絡は生じない。バンプは、通常１００から３００μｍ径のボールのものである。
【００８２】
（粉体ガラス） 粉体ガラスの一例は、Ｐ2 Ｏ5 を５６〜６３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を５〜１３ｗｔ％、ＺｎＯを２１〜４１ｗｔ％含み、さらに、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜６ｗｔ％、ＣａＯ、ＳｒＯをそれぞれ０〜１２ｗｔ％、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜２２ｗｔ％含む。
【００８３】
粉体ガラスの他の例は、Ｂ2 Ｏ3 を２０〜３１ｗｔ％、ＳｉＯ2 を０．３〜１４．５ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏを１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを４０〜５８ｗｔ％、Ｎｂ2 Ｏ5 を１０〜２０ｗｔ％含み、さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯをそれぞれ０〜６ｗｔ％含む。
【００８４】
粉体ガラスのさらに他の例は、Ｂ2 Ｏ3 を１５〜３０ｗｔ％、ＳｉＯ2 を１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを２５〜５９ｗｔ％、Ｂｉ2 Ｏ3 を１０〜４９ｗｔ％含み、さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＳｒＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜１９ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を０〜９ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜４ｗｔ％含む。
【００８５】
粉体ガラスのさらに他の例は、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 を含み、その中でＰｂＯを２９〜６９ｗｔ％、Ｂ2 Ｏ3 を２０〜５０ｗｔ％含む。
【００８６】
＜粉末状の蛍光物質＞
粉体ガラスには、粉末状の蛍光物質を含有することもできる。蛍光物質を含有することにより、発光素子から射出された光が蛍光物質に吸収され、波長変換を行い発光素子と異なる色を発光することができる。よって、蛍光物質は発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、または、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩またはＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機および有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
【００８７】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ2 Ｓｉ5 Ｎ8 ：Ｅｕ、ＭＡｌＳｉＮ3 ：Ｅｕ、ＭＡｌ1-X ＢX ＳｉＮ3 ：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。０＜Ｘ＜１である。）などがある。また、Ｍ2 Ｓｉ5 Ｎ8 ：ＥｕのほかＭＳｉ7 Ｎ10：Ｅｕ、Ｍ1.8 Ｓｉ5 Ｏ0.2 Ｎ8 ：Ｅｕ、Ｍ0.9 Ｓｉ7 Ｏ0.1 Ｎ10：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
【００８８】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ2 Ｏ2 Ｎ2 ：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
【００８９】
Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ5 （ＰＯ4 ）3 Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【００９０】
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ2 Ｂ5 Ｏ9 Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【００９１】
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ2 Ｏ4 ：Ｒ、Ｓｒ4 Ａｌ14Ｏ25：Ｒ、ＣａＡｌ2 Ｏ4 ：Ｒ、ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ27：Ｒ、ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ12：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【００９２】
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕなどがある。
【００９３】
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ0.8 Ｇｄ0.2 ）3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ、Ｙ3 （Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）5 Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3 （Ａｌ，Ｇａ）5 Ｏ12の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ、Ｌｕ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅなどもある。
【００９４】
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ2 ＧｅＯ4 ：Ｍｎ、ＭＧａ2 Ｓ4 ：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
【００９５】
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、または、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
【００９６】
これらの蛍光体は、発光素子の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
【００９７】
例えば、青色に発光するＧａＮ系化合物半導体を用いて、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ若しくは（Ｙ0.8 Ｇｄ0.2 ）3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子からの光と、蛍光体からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
【００９８】
例えば、緑色から黄色に発光するＣａＳｉ2 Ｏ2 Ｎ2 ：Ｅｕ、またはＳｒＳｉ2 Ｏ2 Ｎ2 ：Ｅｕと、青色に発光する（Ｓｒ，Ｃａ）5 （ＰＯ4 ）3 Ｃｌ：Ｅｕ、赤色に発光する（Ｃａ，Ｓｒ）2 Ｓｉ5 Ｎ8 ：Ｅｕと、からなる蛍光体を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているので、第１の蛍光体および第２の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
【００９９】
＜光拡散部材＞
前述の粉末状の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質とともに光拡散部材を粉体ガラスに含有させてもよい。具体的な光拡散部材としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。
【０１００】
本明細書において、蛍光物質、光拡散部材、フィラー、セラミックス粉の厳密な区別は特になく、蛍光物質のうち反射率の高い物質は光拡散部材として作用する。光拡散部材は、中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。１ｎｍ以上５μｍ未満の光拡散部材は、発光素子および蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色むらを抑制することができる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置を得ることができる。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の光拡散部材は、透明度が高く、光度を低下させることなくガラスの粘度を高めることができる。
【０１０１】
＜粉体フィラー＞
前述の粉末状の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質、光拡散部材とともに粉体フィラーを粉体ガラスに含有させてもよい。具体的な材料は、光拡散部材と同様であるが、光拡散部材と中心粒径が異なる。ここでは、粉体フィラ−は、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 のいずれかであり、中心粒径（平均粒径）が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。
【０１０２】
このような粒径のフィラーを粉体ガラス中に含有させると、光拡散作用により発光装置の色度バラツキを改善することができる。ガラスの流動性を一定に調整することが可能となり、歩留まり高く発光装置を量産することができる。また、ガラスの流動性を一定に調整することができる。
【０１０３】
粉体フィラーは、蛍光物質と同一若しくは類似の粒径および／または形状を有することが好ましい。類似の粒径は、各粒子の真円との近似程度を表す円形度（円経度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このような粉体フィラーを用いることにより、蛍光物質とフィラーが互いに作用しあい、ガラス中にて蛍光物質を良好に分散させることができ色むらを抑制することができる。
【０１０４】
＜セラミックス粉＞
前述の粉末状の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質、光拡散部材、フィラーと共にセラミックス粉を粉体ガラスに含有させてもよい。セラミックス粉の材質はＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｎＯ2 などであり、蛍光物質、光拡散部材、フィラーと材質が重複する場合がある。セラミックス粉の大きさは数μｍから数十μｍの大きさがあり、略球形、略楕円形、多角形などである。
【０１０５】
＜被膜＞
ガラス封止部の表面に被膜を形成することが好ましい。被膜は、ガラス封止部の変質、劣化、変色、白濁を抑制することができる。ガラス封止部の白濁はガラスが結晶化することに起因する。また水分の透過を抑制することができる。被膜はフィラーなどを入れたものを使用することができる。例えば所定の波長の光（３５０ｎｍ以下の波長および５５０ｎｍ以上の波長の光）を吸収する被膜を用いることにより、特定の波長の光（３５０ｎｍから５５０ｎｍまでの波長の光）を取り出すことができる発光装置を提供することができる。被膜は一層だけでなく、多層構造とすることもできる。多層構造とすることにより透過率を上げることもできる。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、前述した第１の実施形態の一部を変更したものである。実装基板として、例えば図４（ｅ）、（ｇ）あるいは図５（ｅ）、（ｇ）に示すように、上方が開口した凹部と、その底面に基板電極を有する例えばセラミックスのパッケージ４０を使用する。ここで、図４（ｅ）および図５（ｅ）は、蛍光体が入っているガラス封止部１６ｂを形成した場合を示し、図４（ｇ）および図５（ｇ）は、蛍光体が入っていないガラス封止部１６ａを形成した場合を示している。この場合の工程は、前述した第１の実施形態の工程と比べて、凹部を有するパッケージ４０の凹部底面（基板面）上にＬＥＤ１２を実装した実装済みパッケージ基板を準備し、パッケージの凹部内に全体的に封止材料を供給する点が異なり、その他はほぼ同様である。これにより、パッケージ４０の凹部内に単層構造のガラス封止部１６ａが形成された発光装置が得られる。このような構造によれば、パッケージの凹部側壁が存在するので、ＬＥＤ実装部への水の侵入を阻止することができる。また、パッケージの凹部側壁の内面に基板面に平行な方向の凹凸が存在するような場合には、この凹凸部で側壁とガラス封止部とが係合状態になり、ガラス封止部の抜け止め効果を呈する効果も期待できる。また、側壁により、側面方向への光の放出を抑制可能となり、さらに、側壁内面に適当な傾斜を持たせることで配光の制御が可能となる。
【０１０７】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、前述した第３の実施形態の一部を変更したものである。例えば図４（ｈ）あるいは図５（ｈ）に示すように、パッケージ４０の凹部内に蛍光体が入っていない第１の封止材料を供給して第１のガラス封止部１６ａを形成した後、さらに、その上側に蛍光体が入っていない第２の封止材料を供給するとともにレンズ状形状を転写することによって配光調整が可能な第２のガラス封止部１８ａを形成する。
【０１０８】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、前述した第３の実施形態の一部を変更したものである。例えば図４（ｉ）あるいは図５（ｉ）に示すように、パッケージ４０の凹部内に蛍光体が入っている第１の封止材料を供給して第１のガラス封止部１６ｂを形成した後、さらに、その上側に蛍光体が入っていない第２の封止材料を供給してレンズ状の第２のガラス封止部１８ａを形成する。
【０１０９】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、前述した第１の実施形態において生成した湿潤状態の封止材料をそのまま用いるのではなく、均質材料として再度、粉体化する。この際、湿潤状態の封止材料を加熱乾燥または真空乾燥またはそれらの併用または自然乾燥により液体成分を除去した後、粉砕し、混合済みの均質化された粉体材料を得る。この均質化された粉体材料を、そのまま、被封止部分に供給（乾式供給）し、または、再び湿潤状態にして湿式材料として供給する。
【実施例１】
【０１１０】
第１の実施形態で前述した図１（ａ）乃至図３（ｃ）および図４（ｂ）を参照しながら一実施例を説明する。
【０１１１】
Ａｌ2 Ｏ3 を用いた基板１１にスクリーン印刷やメッキ等により基板電極を形成し、基板電極上にＡｕ等のバンプを球状若しくは卵状に形成する。この際、基板電極をｎ側の基板電極とｐ側の基板電極に分け、基板の上面から側面、下面にかけて導電パターンを形成する。ＬＥＤ１２は、ピーク波長が４６０ｎｍ近傍にある青色に発光する素子であって、同一面側にｎ側電極とｐ側電極とを有し、その反対側に透光性の基板を持つ素子を使用するものとする。このＬＥＤを基板上に載置する際、透光性の基板をコレット等で吸引して、ｎ側電極とｐ側電極とをフェイスダウンする。バンプに熱を加え、ＬＥＤをコレット等で超音波振動を加え、ｎ側電極およびｐ側電極をバンプと接合することによって基板電極に電気的に接続する。この後、コレット等の吸引を止め、コレット等を引き上げる。
【０１１２】
上記したようにＬＥＤを実装した基板を所定の加熱成形装置内に配置する。この装置は、装置内を所定の温度に保持できるように構成されている。例えば下金型の内部に前記ＬＥＤを実装した基板をセットする。基板電極等の金属に酸化膜を形成させないために、装置内は、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気中に保持しておくほか、真空にすることも可能である。
【０１１３】
そして、湿潤状態の封止材料１６を仮成形用金型２０の内部に詰め込んで仮成形する。この際、封止材料１６を準備する際、例えば純水中に粉体ガラス、粉末状蛍光体および粉体フィラーを例えば１００：２０：１０（重量％）の割合で混合し、十分に撹拌することにより、封止材料の混合液中に粉末状蛍光体および粉体フィラーをほぼ均一に分散させる。粉体ガラスは、ガラス転移温度Ｔｇが２００℃〜６００℃、軟化点／屈伏点が２５０℃〜７００℃、かつ、融点が２００℃〜８００℃、線膨張係数が３〜１５ppm 、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍのものを使用する。この粉体ガラスは、Ｐ2 Ｏ5 を５６〜６３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を５〜１３ｗｔ％、ＺｎＯを２１〜４１ｗｔ％含み、さらに、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜６ｗｔ％、ＣａＯ、ＳｒＯをそれぞれ０〜１２ｗｔ％、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜２２ｗｔ％含む。
【０１１４】
次に、加熱成形装置内に窒素を充填して、仮成形用金型２０により仮成形された封止材料１６を基板上の発光素子を含む被封止部へ供給し、被封止部に封止材料１６が充填されるように第１の仮成形用金型を用いて加圧する。次に、仮成形用金型２０を外し、封止材料１６を乾燥させる。
【０１１５】
次に、封止材料１６を粉体ガラスのガラス軟化点以上、かつ、融点より低い温度となるように加熱し、約５６０℃までゆっくりと昇温する。これにより、粉体ガラスが軟化状態となる。但し、粉体ガラスは融点よりも低い温度であるので、液状となっていない。粉体ガラスを加熱する温度は２００℃以上８００℃以下の温度が好ましい。特に５００℃以上６００℃以下の温度に加熱を行い、粉体ガラスを軟化状態にすることも可能である。
【０１１６】
封止材料が軟化状態となったら、この状態で、本成形用金型２１を用いて封止材料を加圧し、軟化状態の封止材料を基板に押圧する。このように、粉体ガラスを融着させてＬＥＤを封止させ、単層構造のガラス封止部１６ａを形成する。
【０１１７】
この際、封止材料は軟化状態となっているので、ＬＥＤを破壊することなく基板に接触する。また、ＬＥＤ電極と基板とを接続するためのワイヤーを用いていない場合には、ワイヤーの断線を考慮する必要がない。さらに、ＬＥＤが持つ電極によりＬＥＤから出射される光が遮断されることもない。
【０１１８】
なお、バンプを介して接合されるＬＥＤと基板電極との隙間に、エポキシ樹脂等の絶縁部材を予め配置しておくこともできる。これにより、ＬＥＤから発生する熱を基板電極側に伝達し易くし、放熱性を向上させることが可能になる。また、フリップチップ実装の場合には、封止工程における封止材料による押圧に耐えることができる。
【０１１９】
所定の温度以下に下金型および上金型が冷えたら、上金型と下金型とを離し、封止材料が固着された基板１１を装置から取り出す。ガラス封止部１６ａが例えば図４（ａ）あるいは図５（ａ）に示すように角型である場合には、取り出された基板のガラス封止部１６ａの上面は、そのままでも使用できるが、透光性を向上させるため研磨して平坦面にしておくことが好ましい。ガラス封止部１６ａおよび基板１１を上方から切断機を用いて切断し、個別化された発光装置を得る。この切断により、ガラス封止部１６ａの側面が形成される。
【０１２０】
ガラス封止部１６ａおよび基板１１を切断機を用いて切断する際、ガラス封止部と基板との接触部分に達するまで、あるいは、接触部分に侵入しない程度まで入刃した後、所定の応力を加え、基板と共にガラス封止部１６ａを分割するようにしてもよい。基板を割るためには、基板の発光素子搭載面（ガラス封止部が固定されている側）とは反対の裏面側に、基板の厚さの（２／５）〜（３／５）程度まで切り込みを設けておき、この切り込み部分に沿って分割する。この場合には、ガラス封止部１６ａの側面は、切断された部分と分割された部分とを有する。ガラス封止部１６ａの側面は研磨しておくこともできる。これにより製品毎のバラツキを抑制できるからである。
【０１２１】
個別化された発光装置３０の大きさは縦３．０ｍｍ、横２．０ｍｍ、高さ１．５ｍｍである。基板の大きさは縦３．０ｍｍ、横２．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍである。ガラス封止部は、切断機で入刃する分だけ基板よりも小さく、その大きさは縦２．９ｍｍ、横１．９ｍｍ、高さ０．５ｍｍである。
【０１２２】
さらに、ガラス封止部１６ａの表面に被膜を形成してもよい。この被膜の形成は、ガラス封止部を切断する前に行ってもよい。被膜は所定のシートを貼り付ける他、被膜を付けたい部分にスプレーする方法、ガラス封止部を所定の液中に浸積する方法、所定の物質をスクリーン印刷する方法、スパッタや蒸着により形成する方法などがある。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の発光装置は、携帯電話のバックライト用照明、自動車前照灯、室内照明、屋外照明、各種デ−タを表示するディスプレイ装置、ラインセンサ−など各種センサー、各種インジケータなどの光源、各種計測機器、屋外の案内板、車載機器などの表示に利用される。特に、太陽光、深海、電気炉など、高圧、高温の環境下で使用される機器への適用が可能になる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…実装済み基板、１１…基板、１１ａ…基板電極、１１ｂ…パターン配線部、１２…ＬＥＤ、１６…封止材料、１６ａ…ガラス封止部、２０…仮成形金型、２１…本成形用金型。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する発光素子と、
前記発光素子が搭載される基板と、
前記基板に設けられ、前記発光素子の電極に電気的に接続される基板電極と、
前記発光素子を封止したガラス封止部と、
を有する発光装置であって、前記ガラス封止部は、前記基板上で前記発光素子の周辺部に供給された粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料が融着されてなり、前記封止材料を構成する全粒子中の一次粒子の割合が２０％〜１００％の範囲内であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ガラス封止部は、ＳｉＯ2 、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｓｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＡｇＯ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ3 、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 、ＹＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｎＦ2 、ＺｎＦ2 のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ガラス封止部は、Ｐ2 Ｏ5 を５６〜６３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を５〜１３ｗｔ％、ＺｎＯを２１〜４１ｗｔ％含み、
さらに、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜６ｗｔ％、ＣａＯ、ＳｒＯをそれぞれ０〜１２ｗｔ％、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜２２ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記ガラス封止部は、Ｂ2 Ｏ3 を２０〜３１ｗｔ％、ＳｉＯ2 を０．３〜１４．５ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏを１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを４０〜５８ｗｔ％、Ｎｂ2 Ｏ5 を１０〜２０ｗｔ％含み、
さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯをそれぞれ０〜６ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ガラス封止部は、Ｂ2 Ｏ3 を１５〜３０ｗｔ％、ＳｉＯ2 を１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを２５〜５９ｗｔ％、Ｎｂ2 Ｏ5 を１０〜４９ｗｔ％含み、
さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＳｒＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜１９ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を０〜９ｗｔ％、Ｂｉ2 Ｏ3 を０〜９ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜４ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記ガラス封止部は、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 を含み、前記ＰｂＯを２９〜６９ｗｔ％、前記Ｂ2 Ｏ3 を２０〜５０ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記ガラス封止部は、前記粉体ガラスのみ、あるいは、粉体ガラスと粉体フィラーの混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体の混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体と粉体フィラーの混合物が融着されてなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光体は、ＹＡＧあるいは窒化物蛍光体であり、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記粉体フィラ−は、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 のいずれかであり、平均粒径が５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１】
一対の電極を有する発光素子と、
前記発光素子が搭載される基板と、
前記基板に設けられ、前記発光素子の電極に電気的に接続される基板電極と、
前記発光素子を封止したガラス封止部と、
を有する発光装置であって、前記ガラス封止部は、前記基板上で前記発光素子の周辺部に供給された粉体ガラスあるいはそれと他の材料からなる封止材料が融着されてなり、前記封止材料を構成する全粒子中の一次粒子の割合が２０％〜１００％の範囲内であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ガラス封止部は、ＳｉＯ2 、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｓｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＡｇＯ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ3 、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 、ＹＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｎＦ2 、ＺｎＦ2 のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ガラス封止部は、Ｐ2 Ｏ5 を５６〜６３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を５〜１３ｗｔ％、ＺｎＯを２１〜４１ｗｔ％含み、
さらに、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＷＯ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜６ｗｔ％、ＣａＯ、ＳｒＯをそれぞれ０〜１２ｗｔ％、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜２２ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記ガラス封止部は、Ｂ2 Ｏ3 を２０〜３１ｗｔ％、ＳｉＯ2 を０．３〜１４．５ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏを１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを４０〜５８ｗｔ％、Ｎｂ2 Ｏ5 を１０〜２０ｗｔ％含み、
さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＭｇＯをそれぞれ０〜６ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ガラス封止部は、Ｂ2 Ｏ3 を１５〜３０ｗｔ％、ＳｉＯ2 を１〜９ｗｔ％、ＺｎＯを２５〜５９ｗｔ％、Ｎｂ2 Ｏ5 を１０〜４９ｗｔ％含み、
さらに、ＢａＯ、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＣａＯ、Ｇｄ2 Ｏ3 、ＳｒＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 をそれぞれ０〜１９ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 を０〜９ｗｔ％、Ｂｉ2 Ｏ3 を０〜９ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、ＺｒＯ2 をそれぞれ０〜４ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記ガラス封止部は、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 を含み、前記ＰｂＯを２９〜６９ｗｔ％、前記Ｂ2 Ｏ3 を２０〜５０ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記ガラス封止部は、前記粉体ガラスのみ、あるいは、粉体ガラスと粉体フィラーの混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体の混合物、あるいは、粉体ガラスと粉末状蛍光体と粉体フィラーの混合物が融着されてなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光体は、ＹＡＧあるいは窒化物蛍光体であり、平均粒径が１０ｎｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記粉体フィラ−は、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＺｒＯ2 、ＴａＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 のいずれかであり、平均粒径が５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２７８４７４（Ｐ２０１０−２７８４７４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５７５５（Ｐ２０１０−１９５７５５）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【分割の表示】特願２００６−２３６９８４（Ｐ２００６−２３６９８４）の分割
【原出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【分割の表示】特願２００６−２３６９８４（Ｐ２００６−２３６９８４）の分割
【原出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
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