(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面から所定の波長の光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板と、前記発光面を封止するガラス体と、を備えた発光ダイオードユニットの製造方法であって、
溶融ガラス滴を固化させることにより、前記パッケージ基板に載置された前記ＬＥＤチップの前記発光面を前記ガラス体で封止する封止工程を有し、
前記パッケージ基板は、前記溶融ガラス滴と前記パッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備え、
前記空気抜き部は、前記ＬＥＤチップを取り囲む溝を有しており、
前記封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下し、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板を上下反転させて、滴下された前記溶融ガラス滴が冷却を開始した後で固化する前に前記パッケージ基板と前記下型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項２】
発光面から所定の波長の光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板と、前記発光面を封止するガラス体と、を備えた発光ダイオードユニットの製造方法であって、
溶融ガラス滴を固化させることにより、前記パッケージ基板に載置された前記ＬＥＤチップの前記発光面を前記ガラス体で封止する封止工程を有し、
前記パッケージ基板は、前記溶融ガラス滴と前記パッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備え、
前記空気抜き部は、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かう縦穴を有しており、
前記縦穴は、前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かって内寸が広がる形状を有しており、
前記封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下し、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板を上下反転させて、滴下された前記溶融ガラス滴が冷却を開始した後で固化する前に前記パッケージ基板と前記下型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項３】
発光面から所定の波長の光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板と、前記発光面を封止するガラス体と、を備えた発光ダイオードユニットの製造方法であって、
溶融ガラス滴を固化させることにより、前記パッケージ基板に載置された前記ＬＥＤチップの前記発光面を前記ガラス体で封止する封止工程を有し、
前記パッケージ基板は、前記溶融ガラス滴と前記パッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備え、
前記空気抜き部は、前記ＬＥＤチップを取り囲む溝と、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かう縦穴とを有し、
前記縦穴は、前記溝に接続しており、
前記封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下し、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板を上下反転させて、滴下された前記溶融ガラス滴が冷却を開始した後で固化する前に前記パッケージ基板と前記下型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項４】
前記縦穴は、貫通していることを特徴とする請求項２または３に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項５】
前記空気抜き部は、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される内側から外側に向かう横穴を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項６】
発光面から所定の波長の光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板と、前記発光面を封止するガラス体と、を備えた発光ダイオードユニットの製造方法であって、
溶融ガラス滴を固化させることにより、前記パッケージ基板に載置された前記ＬＥＤチップの前記発光面を前記ガラス体で封止する封止工程を有し、
前記パッケージ基板は、前記溶融ガラス滴と前記パッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備え、
前記空気抜き部は、前記ＬＥＤチップを取り囲む溝と、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される内側から外側に向かう横穴とを有し、
前記横穴は、前記溝に接続しており、
前記封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下し、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板を上下反転させて、滴下された前記溶融ガラス滴が冷却を開始した後で固化する前に前記パッケージ基板と前記下型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項７】
発光面から所定の波長の光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板と、前記発光面を封止するガラス体と、を備えた発光ダイオードユニットの製造方法であって、
溶融ガラス滴を固化させることにより、前記パッケージ基板に載置された前記ＬＥＤチップの前記発光面を前記ガラス体で封止する封止工程を有し、
前記パッケージ基板は、前記溶融ガラス滴と前記パッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備え、
前記空気抜き部は、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かう縦穴と、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される内側から外側に向かう横穴とを有し、
前記横穴は、前記縦穴に接続しており、
前記封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下し、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板を上下反転させて、滴下された前記溶融ガラス滴が冷却を開始した後で固化する前に前記パッケージ基板と前記下型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項８】
前記横穴は、貫通していることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項９】
前記封止工程に先だって、前記ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を、前記ＬＥＤチップの前記発光面に供給する工程を有することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１０】
前記封止工程の後、前記ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を、前記ガラス体の表面に供給する工程を有することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１１】
前記蛍光体の供給は、前記蛍光体を分散させた組成物を塗布し、塗布した前記組成物を加熱して蛍光体層を形成することにより行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１２】
前記組成物は無機ポリマーと有機溶剤とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１３】
前記無機ポリマーはパーハイドロポリシラザンであることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１４】
前記組成物は有機シロキサン化合物を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１５】
前記蛍光体の供給は、前記蛍光体を有する第２のガラス体を積層することにより行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１６】
前記第２のガラス体は、内部に前記蛍光体を分散させた混錬ガラスであることを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【請求項１７】
前記第２のガラス体は、少なくとも一方の表面に前記蛍光体を含む蛍光体層を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードユニットの製造方法に関し、より詳しくは、パッケージ基板の上に配置されたＬＥＤチップをガラス体で封止する工程を備えた発光ダイオードユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ基板の上にＬＥＤチップが配置された発光ダイオードユニットは、低消費電力、小型軽量、発熱が少ない、水銀フリー、光量の調節が容易などといった優れた特徴を備えている。中でも、青色光、青紫色光又は近紫外光等を発光するＬＥＤチップと、蛍光体とを組み合わせることで白色光を発光する白色発光ダイオードユニットは、白熱電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプなどを代替可能な次世代省エネルギー型照明光源として期待されている。
【０００３】
しかし、青色光等を発光するＬＥＤチップの材料として主に用いられる窒化ガリウム系の基板は屈折率が高いため、ＬＥＤチップの表面が空気層等と接していると、全反射によって光の取り出し効率が極端に低下してしまうという問題がある。
【０００４】
これに対して、ＬＥＤチップをエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料で封止した構成の発光ダイオードユニットが提案されている（特許文献１〜３参照）。特許文献１〜３に記載された発光ダイオードユニットは、ＬＥＤチップが樹脂材料で封止されているため、ＬＥＤチップの表面における全反射が抑制され、光の取り出し効率の低下を抑制できると考えられる。しかしながら、このような樹脂材料は、ＬＥＤチップからの光や、ＬＥＤチップ及び蛍光体からの熱の影響などによって着色等の劣化が進行し易く、長期使用に耐えうるだけの耐久性を得ることができないという問題がある。特に、自動車のヘッドライト用ＬＥＤのように単位面積当たりの明るさを要求される場合や、演色性の高い白色光を得るために近紫外光を発光するＬＥＤチップを用いる場合には、ＬＥＤチップを封止する樹脂材料の劣化が顕著であり問題となる。
【０００５】
このような課題に対して、蛍光体を混入した絶縁層で覆ったＬＥＤチップの上方及び下方にガラスシートを配置し、所定の温度のもとで加圧プレスすることにより半球状に成形する方法が提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８５０４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３１４１４２号公報
【特許文献３】特開２００５−９３６８１号公報
【特許文献４】特開２００６−５４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献４に記載されている方法では、ガラスシートを半球状に成形するために、ＬＥＤチップ、蛍光体、パッケージ基板などが長時間にわたって高温かつ高圧下に置かれることになり、これらの部材の劣化や破損が避けられないという問題がある。また、ガラスシートを半球状に成形するためにはこれらの部材全体の加熱と冷却が必要となるため工程に長時間を要し、高コスト化を招くという問題もある。
【０００８】
かかる問題は、白色光を発光する発光ダイオードユニットを製造する場合のみならず、パッケージ基板の上に配置されたＬＥＤチップをガラス体で封止した構成の発光ダイオードユニットを製造する場合に共通して起こる問題である。
【０００９】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、パッケージ基板の上に配置されたＬＥＤチップをガラス体で封止した構成の発光ダイオードユニットを、各部材の劣化や破損を抑制しながら、短時間で製造することができる発光ダイオードユニットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００１１】
１．発光面から所定の波長の光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板と、前記発光面を封止するガラス体と、を備えた発光ダイオードユニットの製造方法であって、
溶融ガラス滴を固化させることにより、前記パッケージ基板に載置された前記ＬＥＤチップの前記発光面を前記ガラス体で封止する封止工程を有し、
前記パッケージ基板は、前記溶融ガラス滴と前記パッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備えることを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１２】
２．前記空気抜き部は、前記ＬＥＤチップを取り囲む溝を有することを特徴とする前記１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１３】
３．前記空気抜き部は、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かう縦穴を有することを特徴とする前記１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１４】
４．前記縦穴は、前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かって内寸が広がる形状を有することを特徴とする前記３に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１５】
５．前記空気抜き部は、前記ＬＥＤチップを取り囲む溝と、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かう縦穴とを有し、
前記縦穴は、前記溝に接続していることを特徴とする前記１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１６】
６．前記縦穴は、貫通していることを特徴とする前記３から５の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１７】
７．前記空気抜き部は、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される内側から外側に向かう横穴を有することを特徴とする前記１から６の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１８】
８．前記空気抜き部は、前記ＬＥＤチップを取り囲む溝と、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される内側から外側に向かう横穴とを有し、
前記横穴は、前記溝に接続していることを特徴とする前記１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００１９】
９．前記空気抜き部は、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かう縦穴と、前記パッケージ基板の前記ＬＥＤチップが載置される内側から外側に向かう横穴とを有し、
前記横穴は、前記縦穴に接続していることを特徴とする前記１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２０】
１０．前記横穴は、貫通していることを特徴とする前記７から９の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２１】
１１．前記封止工程では、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板の上に、前記パッケージ基板よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下して固化させることにより、前記発光面を前記ガラス体で封止することを特徴とする前記１から１０の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２２】
１２．前記封止工程では、滴下された前記溶融ガラス滴が固化する前に前記パッケージ基板と上型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする前記１１に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２３】
１３．前記封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の前記溶融ガラス滴を滴下し、前記ＬＥＤチップが載置された前記パッケージ基板を上下反転させて、滴下された前記溶融ガラス滴が固化する前に前記パッケージ基板と前記下型とで前記溶融ガラス滴を加圧し、前記ガラス体を所定の形状に成形することを特徴とする前記１から１０の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２４】
１４．前記封止工程に先だって、前記ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を、前記ＬＥＤチップの前記発光面に供給する工程を有することを特徴とする前記１１から１３の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２５】
１５．前記封止工程の後、前記ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を、前記ガラス体の表面に供給する工程を有することを特徴とする前記１１から１３の何れか１項に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２６】
１６．前記蛍光体の供給は、前記蛍光体を分散させた組成物を塗布し、塗布した前記組成物を加熱して蛍光体層を形成することにより行うことを特徴とする前記１４又は１５に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２７】
１７．前記組成物は無機ポリマーと有機溶剤とを含むことを特徴とする前記１６に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２８】
１８．前記無機ポリマーはパーハイドロポリシラザンであることを特徴とする前記１７に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００２９】
１９．前記組成物は有機シロキサン化合物を含むことを特徴とする前記１６に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００３０】
２０．前記蛍光体の供給は、前記蛍光体を有する第２のガラス体を積層することにより行うことを特徴とする前記１４又は１５に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００３１】
２１．前記第２のガラス体は、内部に前記蛍光体を分散させた混錬ガラスであることを特徴とする前記２０に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【００３２】
２２．前記第２のガラス体は、少なくとも一方の表面に前記蛍光体を含む蛍光体層を有することを特徴とする前記２０に記載の発光ダイオードユニットの製造方法。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、溶融ガラス滴を固化させることによりＬＥＤチップの発光面をガラス体で封止するため、非常に短時間でＬＥＤチップの発光面を封止することができる。そのため、ＬＥＤチップ、蛍光体、パッケージ基板等の部材が長時間にわたって高温・高圧下に置かれることはなく、製造時におけるこれらの部材の劣化や破損を抑制することができる。また、パッケージ基板は、溶融ガラス滴とパッケージ基板との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部を備えているため、パッケージ基板とガラス体の間に空気溜まりが発生することを抑制することができる。従って、ＬＥＤチップ、蛍光体、パッケージ基板等の部材の劣化や破損を抑制しながら、短時間で発光ダイオードユニットを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板を示す模式図である。
【図２】ＬＥＤチップを載置するパッケージ基板を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態における封止工程を順に示す模式図である。
【図４】第１の実施形態の方法で製造した発光ダイオードユニットの模式図である。
【図５】第１の実施形態の方法で製造した発光ダイオードユニットの模式図である。
【図６】第２の実施形態における封止工程を順に示す模式図である。
【図７】第２の実施形態の方法で製造した発光ダイオードユニットの模式図である。
【図８】第２の実施形態の方法で製造した発光ダイオードユニットの模式図である。
【図９】第３の実施形態における封止工程を順に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図９を参照しつつ詳細に説明するが、本発明は該実施の形態に限られるものではない。
【００３６】
〈第１の実施形態〉
第１の実施形態の発光ダイオードユニットの製造方法について図１〜図５を参照して説明する。本実施形態の発光ダイオードユニットの製造方法は、ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を供給する工程（蛍光体供給工程）と、溶融ガラス滴を固化させることにより、パッケージ基板に載置されたＬＥＤチップの発光面をガラス体で封止する工程（封止工程）と、を有している。封止工程では、ＬＥＤチップが載置されたパッケージ基板の上に、パッケージ基板よりも高温の溶融ガラス滴を滴下して固化させることにより、発光面をガラス体で封止する。なお、蛍光体供給工程では、封止工程に先立ってＬＥＤチップの発光面に蛍光体を供給してもよいし、封止工程によって形成されたガラス体の表面に蛍光体を供給してもよい。また、ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換する蛍光体を用いて白色光を発光する発光ダイオードユニットを製造する場合を例に挙げて説明するが、蛍光体を使用しない発光ダイオードユニットを製造する場合には、蛍光体供給工程は不要である。
【００３７】
図１及び図２は、ＬＥＤチップ１０を載置するパッケージ基板２０の一例を示す模式図である。図１（ａ）、図２（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。ＬＥＤチップ１０は、所定の波長の光を射出する発光面１２を有し、発光面１２に対向する裏面側に受電のための電極部１１を有するフリップチップ型と呼ばれるものである。ＬＥＤチップ１０を構成する半導体の種類に特に制限は無く、例えば、窒化ガリウム系の半導体（ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなど）を用いたものなど、公知のＬＥＤチップを適宜選択して用いればよい。射出する光は青色光でもよいし、青緑色光、近紫外光、紫外光などでもよい。チップサイズについても制限は無く、０．３５ｍｍ角（スモールチップ）でも１ｍｍ角（ラージチップ）でもよい。チップサイズが大きいと発熱量も大きくなるが、本実施形態の製造方法では耐熱性に優れたガラス体でＬＥＤチップ１０を封止するため、サイズの大きい１ｍｍ角のチップを用いても、耐久性に優れた発光ダイオードユニットを製造することができる。
【００３８】
パッケージ基板２０は、電極部１１を介してＬＥＤチップ１０に給電するためのリード部２１を有している。パッケージ基板２０の材質は、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど、絶縁性の高いセラミック材料を用いることが好ましい。これらのセラミック材料は、第１のガラス体との密着性が高いという観点からも、好ましく用いることができる。また、耐熱性樹脂や金属材料を用いてもよい。導電性の材料の場合は、表面に絶縁膜を設けることが好ましい。
【００３９】
ＬＥＤチップ１０は、電極部１１とリード部２１とが電気的に接続された状態でパッケージ基板２０に載置されている。ＬＥＤチップ１０の電極部１１とパッケージ基板２０のリード部２１との接続には、通常のフリップチップボンディングの手法を用いればよい。例えば、リード部２１の上に導電材料からなるバンプ（突起）を設けておき、高温のヒータ上にパッケージ基板２０を固定し、画像処理によってＬＥＤチップ１０とパッケージ基板２０の位置調整を行いながら荷重を加えて接続する方法などが挙げられる。接続の際、ヒータの熱と荷重の他、超音波を加えることも好ましい。なお、ＬＥＤチップ１０はフリップチップ型に限られるものではなく、ＬＥＤチップ１０の電極部１１とパッケージ基板２０のリード部２１とをワイヤーボンディングによって接続するタイプのものでもよい。
【００４０】
また、１つのパッケージ基板２０に複数個のＬＥＤチップ１０を配列することも好ましい。このような構成は、特に高い光束が必要とされる用途に適している。
【００４１】
パッケージ基板２０は、後述する封止工程の際に溶融ガラス滴とパッケージ基板２０との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部２３を備えている。図１のパッケージ基板２０の場合は、ＬＥＤチップ１０を囲むように円状に設けられた溝２３１と、溝２３１に接続されて外部に空気を逃がす横穴２３２とが、空気抜き部２３として機能する。また、図２のパッケージ基板２０の場合は、底面側に向かって径が広がる形状の４つの縦穴２３３と、縦穴２３３のそれぞれに接続されて外部に空気を逃がす横穴２３２とが、空気抜き部２３として機能する。このように、ＬＥＤチップ１０の周囲に、溝２３１や、縦穴２３３が配置された構成とすることで、ＬＥＤチップ１０の周囲の空気を均等に逃がすことができる。また、外部に空気を逃がす横穴２３２が、溝２３１や縦穴２３３に接続する構成とすることで、パッケージ基板２０とガラス体の間に空気溜まりが発生することを、より確実に抑制することができる。更に、これらの空気抜き部２３にガラス体の一部が入り込むため、ガラス体がパッケージ基板２０に強固に固定されるという効果もある。ガラス体をパッケージ基板２０に強固に固定するという観点からは、ガラス体の一部が入り込む位置に横穴２３２を設ける構成や、底面側に向かって径が広がる形状（ＬＥＤチップが載置される側の面から反対側の面に向かって内寸が広がる形状）の縦穴２３３を設ける構成が好ましい。
【００４２】
なお、空気抜き部２３の構成は、図１及び図２に図示したものに限定されるものではなく、封止工程の際に溶融ガラス滴とパッケージ基板２０との間に介在する空気を逃がすことができる構成であればよい。例えば、横穴２３２や縦穴２３３は、外部に貫通していなくてもよいし、断面形状にも特に制限はない。また、溝２３１や縦穴２３３のみで横穴２３２のない構成であってもよい。
【００４３】
（蛍光体供給工程）
ここでは、封止工程に先立って、パッケージ基板２０に載置されたＬＥＤチップ１０の発光面１２に蛍光体を供給する場合を例に挙げて説明するが、ＬＥＤチップ１０の発光面１２に蛍光体を供給する代わりに、封止工程によって形成されたガラス体の表面に蛍光体を供給してもよい。
【００４４】
供給する蛍光体は、ＬＥＤチップ１０の発光面１２から射出した光の波長を変換するものであり、製造する発光ダイオードユニットの用途や種類に応じて適宜選択して用いればよい。ＬＥＤチップ１０として青色光を発光するチップを用いる場合は、例えば、青色光を黄色光に波長変換する（青色光で励起され黄色光を発光する）黄色蛍光体を用いて、青色ＬＥＤチップ＋黄色蛍光体という構成にすることで白色光を得ることができる。２種類以上の蛍光体を用いて、例えば、青色ＬＥＤチップ＋黄色蛍光体＋赤色蛍光体という構成や、青色ＬＥＤチップ＋緑色蛍光体＋赤色蛍光体という構成にすることもできる。また、ＬＥＤチップ１０として近紫外光を発光するチップを用いる場合は、近紫外ＬＥＤチップ＋青色蛍光体＋黄色蛍光体という構成や、近紫外ＬＥＤチップ＋青色蛍光体＋緑色蛍光体＋赤色蛍光体という構成にすることで白色光を得ることができる。
【００４５】
好適な蛍光体として、ＹＡＧ系蛍光体、シリケート系蛍光体、ナイトライド系蛍光体、オキシナイトライド系蛍光体、サルファイド系蛍光体、チオガレート系蛍光体、アルミネート系蛍光体などが挙げられる。
【００４６】
蛍光体を供給する方法に特に制限はなく、例えば、蛍光体を有するガラス板を発光面１２に載置する方法（方法Ａ）や、蛍光体を含む蛍光体層を発光面１２に形成する方法（方法Ｂ）などが好適である。方法Ａの場合、蛍光体を有するガラス板としては、内部に蛍光体を分散させた混錬ガラスや、少なくとも一方の表面に蛍光体を含む蛍光体層を有するガラス板などを好適に用いることができる。
【００４７】
先ず、方法Ａにおいて、蛍光体を有するガラス板として、内部に蛍光体を分散させた混錬ガラスを用いる場合について説明する。
【００４８】
内部に蛍光体を分散させた混錬ガラスは、ガラス粉末と蛍光体粉末とを混合した混合材料を加圧成形することにより作製することが好ましい。それにより、ガラスの溶融プロセス中に蛍光体を混合する方法に比べて、熱による蛍光体の劣化、失活を抑制することができる。加圧成形の後、更に所定温度で焼成することにより緻密化させることも好ましい。
【００４９】
混合材料中には樹脂バインダーを添加してもよいが、その場合、加圧成形後に樹脂バインダーを除去する工程が必要となる。そのため、樹脂バインダーを用いずに、ガラス粉末と蛍光体粉末とを混合して加圧成形することが好ましい。
【００５０】
混合するガラス粉末の大きさは、最大粒子径が１６０μｍ以上、且つ、メジアン径ｄ５０が５μｍ以上であることが好ましい。それにより、樹脂バインダーを用いなくても、蛍光体が均一に分散された混錬ガラスを得ることができる。加圧成形時に、最大粒子径が１６０μｍ以上である方が気泡が抜けやすい。最大粒子径が１６０μｍ未満では気泡が抜けにくくなる。また、メジアン径ｄ５０が５μｍ未満であると、型に紛体を投入する際、粉塵の舞い上がりが多くなり、取り扱いが困難となる。更に、作業環境を害する恐れも生じる。また、最大粒子径の上限は、良好な散乱光が得られる範囲であればよく、ＬＥＤチップや蛍光体の組み合わせに応じて適宜決めることができる。
【００５１】
ここで、メジアン径ｄ５０とは、粒子体の一つの集団の全体積を１００％として累積曲線を求めた時、累積曲線が５０％となる点の粒子径（累積平均径）であり、最大粒子径は累積曲線が１００％となる点の粒子径である。これらのパラメータは、粒度分布を評価するパラメータの一つとして、一般的に利用されている。なお、メジアン径ｄ５０、最大粒子径は、一般的なレーザー回折・散乱式粒径測定装置を用いて測定可能であり、具体的には、ＨＥＬＯＳ（ＪＥＯＬ社製）、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＨＲＡ（日機装社製）、ＳＡＬＤシリーズ（島津製作所社製）などが挙げられる。特に好ましくは、ＳＡＬＤシリーズ（島津製作所社製）である。
【００５２】
上記したように、ガラス粉末の粒子径を所定の大きさとすることで、蛍光体が均一に分散された混錬ガラスを得ることが可能となる。それにより、ＬＥＤチップが発光する一次光を良好に散乱し、ガラスを白乳化させる気泡の発生を抑制することができ、この一次光と蛍光体が発する二次光とを良好に混色して一様な混色光（第三光）で発光可能な混錬ガラスを製造することができる。
【００５３】
また、ガラス粉末は、加圧成形の際の加熱環境下において結晶の析出がないか、もしくは、わずかに析出しても大量に析出しないものが好ましい。そのために、結晶析出温度が加熱温度よりも高いガラスが好ましい。例えば、加熱温度をガラス屈伏点より１５０℃〜２００℃高い温度とする場合は、結晶の析出温度がガラス屈伏点よりも２００℃以上のものが好ましい。具体的には、Ｐ２Ｏ５−ＢａＯ系ガラス、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス、Ｐ２Ｏ５−Ｎｂ２Ｏ５系、Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌａ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラスなどを好適に用いることができる。
【００５４】
また、混錬ガラス中の蛍光体の含有量は体積比で、０．０２〜１２％が好ましく、０．０５〜５％が更に好ましい。蛍光体の含有量が０．０２％未満では、蛍光される光が少なくなりすぎ、１２％を超えると蛍光体自身が光を遮蔽してしまう。このように、蛍光体の含有量が、０．０２〜１２％であれば、変換される光の量が低すぎず、また、透光を阻害しない程度の量とすることができ、所望の混色光を発光可能な混錬ガラスを製造することができる。また、蛍光体の含有量が０．０５〜５％であれば、変換される光と透光とのバランスが更に良好になり、更に良好な混色光を発光可能な混錬ガラスを製造することができる。
【００５５】
次に、方法Ａにおいて、少なくとも一方の表面に蛍光体層を有するガラス板を用いる場合や、方法Ｂによって蛍光体を供給する場合に好適な、蛍光体を含む蛍光体層を形成する方法について説明する。
【００５６】
方法Ａの場合、蛍光体を含む蛍光体層は、ガラス板の対向する２つの表面のうち、ＬＥＤチップ１０と接する側の表面に設けてもよいし、光を射出する側の表面に設けてもよい。また、両方の表面に蛍光体層を設けてもよい。
【００５７】
複数種の蛍光体を用いる場合は、単一の蛍光体層に全ての蛍光体を含有させてもよいし、含有する蛍光体の種類の異なる複数の層を積層した構成としてもよい。一般に、複数種の蛍光体を同時に使用する場合、第１の蛍光体からの発光が別の第２の蛍光体を励起する、いわゆる多段励起による損失が問題となりやすい。このような多段励起による損失を効果的に減少させる観点からは、含有する蛍光体の種類の異なる複数の層を積層した構成とすることが好ましい。更に、光源となるＬＥＤチップ１０からの光が先に到達する側に発光波長が長い方の蛍光体を配置し、後から到達する側に発光波長が短い方の蛍光体を配置することで、多段励起による損失をより効果的に減少させることができる。
【００５８】
蛍光体層は、蛍光体を分散させた組成物をガラス板やＬＥＤチップ１０の表面に塗布し、塗布した組成物を加熱することにより形成することができる。組成物の塗布は、スピンコートやディップコートなど公知の手法を用いればよい。また、塗布面の形状に応じ、バーコーターを用いて塗布することも好ましい。塗布した組成物の加熱には、ドライオーブン等を用いればよい。加熱後に形成される蛍光体層の膜厚は、１０μｍ〜８０μｍが好ましい。塗布する組成物は、加水分解等の反応によりゲル化した後、ゲルを加熱することによりガラス体が形成されるもの（ゾルゲル溶液）であってもよいし、溶媒成分を揮発させることにより、ゲル化することなく直接ガラス体が形成されるものであってもよい。
【００５９】
前者（ゾルゲル溶液）としては、金属の有機化合物を含む溶液を用いることができる。透光性のガラス体を形成することができれば金属の種類に制限はないが、形成されるガラス体の安定性や製造の容易性の観点から、Ｓｉを含んでいることが好ましい。また、複数種の金属を含んでいてもよい。好ましい有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートなどが挙げられる。中でも金属アルコキシドは、加水分解と重合反応によりゲル化し易いため好ましく、特にポリシロキサンや、テトラエトキシシランなど、有機シロキサン化合物を含む組成物が好適である。これらの化合物を用いることで、低温の加熱によってシリカガラスからなる安定な透光性部材を形成することができる。複数種の有機金属化合物を組み合わせて使用してもよい。
【００６０】
塗布する組成物には、上記有機金属化合物の他、加水分解用の水、溶媒、触媒等を適宜含有させることが好ましい。溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類が挙げられる。触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸、アンモニア等が挙げられる。
【００６１】
有機金属化合物としてポリシロキサンを用いる場合、市販のポリシロキサン分散液（ＣＩＫナノテック社製ＣＯＡＴ−ＡＴ）を用いてもよい。組成物中に含まれるポリシロキサンの固形分（ＳｉＯ２）と蛍光体との質量比は、ポリシロキサンの固形分１００質量部に対して、蛍光体１００〜９００質量部が好ましい。塗布後の加熱温度は１５０℃〜２５０℃が好ましく、ＬＥＤチップ１０等の劣化をより抑制する観点からは１５０℃〜２００℃とすることがより好ましい。
【００６２】
有機金属化合物としてテトラエトキシシランを用いる場合、エチルアルコール及び純水との混合液を用いることが好ましい。混合比は、テトラエトキシシラン１００質量部に対して、エチルアルコール１１０〜１８０質量部、純水１５〜１２０質量部とすることが好ましく、テトラエトキシシラン１００質量部に対して、エチルアルコール１３８質量部、純水５２質量部とすることがより好ましい。また、組成物中に含まれるテトラエトキシシランの固形分（ＳｉＯ２）と蛍光体との質量比は、テトラエトキシシランの固形分１００質量部に対して、蛍光体１〜５０質量部が好ましい。塗布後の加熱温度は１５０℃〜２５０℃が好ましく、ＬＥＤチップ１０等の劣化をより抑制する観点からは１５０℃〜２００℃とすることがより好ましい。
【００６３】
一方、後者（溶媒成分を揮発させることにより、ゲル化することなく直接ガラス体が形成されるもの）としては、例えば、無機ポリマーと有機溶剤とを含む組成物が挙げられる。無機ポリマーとしては、下記の化学式１で表されるパーハイドロポリシラザン（Ｐｅｒｈｙｄｒｏｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ）を用いることが好ましい。
【００６４】
−（ＳｉＨ２ＮＨ）ｎ−    （化学式１）
パーハイドロポリシラザンを用いる場合、低温の加熱によってシリカガラスからなる安定な透光性部材を形成することができると共に、形成されたガラスに有機成分が残存しにくいため耐久性に優れているという利点がある。パーハイドロポリシラザンと反応しない有機溶剤として例えば、キシレン、ジブチルエーテル、ターペンなどを溶媒として用いることができる。また、前記有機溶剤に加えて、触媒等を添加してもよく、石油系混合溶剤で希釈してもよい。パーハイドロポリシラザンと有機溶剤とを含む市販の塗布液（例えば、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製アクアミカ（登録商標））を用いることも好ましい。組成物中に含まれるパーハイドロポリシラザンの固形分と蛍光体との質量比は、パーハイドロポリシラザンの固形分１００質量部に対して、蛍光体１００〜９００質量部が好ましい。塗布後の加熱温度は１５０℃〜２５０℃が好ましく、ＬＥＤチップ１０等の劣化をより抑制する観点からは１５０℃〜２００℃とすることがより好ましい。
【００６５】
また、パーハイドロポリシラザンを用いる場合には、組成物にナノ粒子を含有することが好ましい。ナノ粒子を含有することによって組成物の粘性が高くなるため、蛍光体を組成物に分散させる際の蛍光体の沈殿速度が低下し、組成物中に蛍光体を均一に分散させることが容易になる。例えば、シリカなどの各種酸化物のナノ粒子や、フッ化マグネシウムのナノ粒子などが好適である。ポリシラザンより形成されるガラス体との安定性の観点からは、シリカのナノ粒子を含有することが好ましい。ナノ粒子は５０％粒子径（メジアン径）が１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。ナノ粒子の形状は、特に限定されるものではないが、好適には球状の微粒子が用いられる。また、粒径の分布に関しても特に制限されるものではないが、蛍光体を均一に分散させる観点からは、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。なお、ナノ粒子の形状及び粒径分布は、ＳＥＭ、ＴＥＭを用いて確認することができる。ナノ粒子の含有量は蛍光体を含む組成物全体に対して０．１質量％〜２５質量％であることが好ましい。また、ナノ粒子の蛍光体を更に均一に分散させるため、蛍光体を混合した組成物に超音波を印加して分散させることも好ましい。
【００６６】
（封止工程）
本工程では、ＬＥＤチップが載置されたパッケージ基板の上に、パッケージ基板よりも高温の溶融ガラス滴を滴下して固化させることにより、パッケージ基板に載置されたＬＥＤチップの発光面をガラス体で封止する。図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態における封止工程を順に示す模式図である。
【００６７】
溶融ガラス滴４４の滴下は、溶融状態のガラスを収容する溶融槽（不図示）に接続されたパイプ状の滴下ノズル５１を、ヒータ５２によって所定温度に加熱することにより行う。滴下ノズル５１を所定温度に加熱すると、溶融ガラス４３は自重によって滴下ノズル５１の先端部に供給され、表面張力によって液滴状に溜まる（図３（ａ））。滴下ノズル５１の先端部に溜まった溶融ガラス４３が一定の重量になると、重力によって滴下ノズル５１から分離し、溶融ガラス滴４４となって下方に落下する（図３（ｂ））。
【００６８】
本実施形態では、滴下ノズル５１から滴下した溶融ガラス滴４４を、一旦、貫通細孔５５を設けた重量調整部材５０に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴４４の一部を貫通細孔５５を通過させることによって微小化し、微小化された溶融ガラス滴４４をパッケージ基板２０の上に滴下する。このような方法を用いることによって、例えば０．０１ｇといった微小な溶融ガラス滴４４を得ることができるため、滴下ノズル５１から滴下する溶融ガラス滴４４をそのまま用いる場合よりも、微小な発光ダイオードユニットの製造が可能となる。もっとも、製造する発光ダイオードユニットが比較的大きい場合には、滴下ノズル５１から分離した溶融ガラス滴を重量調整部材５０に衝突させることなく、そのままパッケージ基板２０の上に滴下して固化させてもよい。この場合には、ガラスの種類等によるが、０．１ｇ〜２ｇ程度の溶融ガラス滴４４を滴下させることができる。また、溶融ガラス４３を重力のみによって滴下ノズル５１から分離させて滴下する方法の他、溶融ガラス４３を加圧して押し出す方法や、気流や振動等の外力を加えて分離させる方法でもよい。
【００６９】
滴下した溶融ガラス滴４４は、パッケージ基板２０の上に落下した後、パッケージ基板２０等への熱伝導によって急速に冷却されて固化することでガラス体４０が形成され、ＬＥＤチップ１０の発光面１２が封止される（図３（ｃ））。溶融ガラス滴４４のサイズ等によるが、通常は、溶融ガラス滴４４が滴下してから数秒〜数十秒で固化が完了する。
【００７０】
溶融ガラス滴４４を滴下する前に、ＬＥＤチップ１０を載置するパッケージ基板２０を溶融ガラス滴４４の温度よりも低い所定の温度に加熱しておくことも好ましい。それにより、パッケージ基板２０に対する溶融ガラスのなじみがよくなり、短時間で必要な範囲全体に溶融ガラスが行き渡りやすくなる。また、パッケージ基板２０に対する密着性が向上するというメリットもある。そのため、本実施形態では、内部にヒータを備えた下型６２の上にパッケージ基板２０を置き、下型６２からの熱伝導によりパッケージ基板２０を加熱する構成としている。一方、パッケージ基板２０の温度が高すぎると、ＬＥＤチップ１０等の劣化が起こりやすくなる。このような観点から、溶融ガラス滴４４を滴下する際のパッケージ基板２０の温度は、５０℃〜２００℃の範囲が好ましく、８０℃〜１５０℃の範囲がより好ましい。
【００７１】
図４及び図５は、本実施形態の方法で製造した発光ダイオードユニット１００の模式図である。図４（ａ）、図５（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）、図４（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図４の発光ダイオードユニット１００は、溝２３１と横穴２３２とからなる空気抜き部２３を有するパッケージ基板２０（図１参照）を用い、ＬＥＤチップ１０の発光面１２に蛍光体層３０を形成した後、溶融ガラス滴を滴下してガラス体４０を形成したものである。空気抜き部２３を備えているため、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりは存在せず、溝２３１と横穴２３２とにガラス体４０の一部が入り込んでいるため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されている。また、図５の発光ダイオードユニット１００は、縦穴２３３と横穴２３２とからなる空気抜き部２３を有するパッケージ基板２０（図２参照）を用い、ＬＥＤチップ１０の上に溶融ガラス滴を滴下してガラス体４０を形成した後、ガラス体４０の表面に蛍光体層３０を形成したものである。この場合も、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりは存在せず、縦穴２３３と横穴２３２とにガラス体４０の一部が入り込んでいるため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されている。
【００７２】
このように、本実施形態の方法によれば、ガラス体による封止を行うためにＬＥＤチップ１０やパッケージ基板２０を長時間にわたって高温に加熱する必要が無く、溶融ガラス滴４４からの熱伝導による極短時間の昇温だけですむため、これらの部材の熱による劣化を十分に抑制しながら短時間で発光面１２の封止を完了することができる。また、パッケージ基板２０は、溶融ガラス滴４４とパッケージ基板２０との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部２３を備えているため、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりが発生することを抑制することができる。更に、空気抜き部２３にガラス体４０の一部が入り込むため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されるという効果もある。
【００７３】
また、本工程では、ガラス体４０を形成することで、発光面１２のみならず電極部１１も封止することが好ましい。通常、ＬＥＤチップ１０の電極部１１は破損しやすいため、電極部１１をガラス体４０で確実に封止しておくことにより、ＬＥＤチップ１０の破損をより効果的に抑制することができる。
【００７４】
パッケージ基板２０のＬＥＤチップ１０を載置する部分の周囲には、滴下した溶融ガラス滴４４の広がりを規制するためのバンク２２（図１、図２を参照）を形成しておくことが好ましい。それにより、溶融ガラス滴４４の粘度に拘わらず、必要な領域を確実に封止することができる。バンク２２は、ＬＥＤチップ１０の発光面１２を確実に封止できるように発光面１２よりも高く形成しておくことが好ましい。また、ＬＥＤチップ１０から射出した光の一部がバンク２２に到達した場合に、これらの光がバンク２２で反射して効率よく前方に射出されるように、バンク２２を所定の傾斜面とすることが好ましい。それにより、発光ダイオードユニットの発光効率を向上させることができる。
【００７５】
使用できるガラスの種類に特に制限は無く、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。ＬＥＤチップ１０の発光面１２とガラス体４１との境界面における光の反射を抑制し、光の取り出し効率をより向上させる観点からは、ＬＥＤチップ１０との屈折率の差が小さいガラスを用いることが好ましい。
【００７６】
ガラス体４０の表面はゆるやかな凸形状となるが、滴下する溶融ガラス滴４４の温度やサイズを変化させることで、表面の凸の程度を調整することができる。例えば、滴下する溶融ガラス滴４４の温度を高くすると粘度が下がり、ガラス体４０の表面は、より平坦な形状となる（曲率が小さくなる）。逆に、溶融ガラス滴４４の温度を低くすると粘度が上がり、ガラス体４０の表面は、よりきつい凸形状となる（曲率が大きくなる）。このように溶融ガラス滴４４を滴下する条件を変化させることで、ガラス体４０を所望の形状に形成することができる。
【００７７】
〈第２の実施形態〉
第２の実施形態の発光ダイオードユニットの製造方法について図６〜図８を参照して説明する。本実施形態の発光ダイオードユニットの製造方法は、ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を供給する工程（蛍光体供給工程）と、溶融ガラス滴を固化させることにより、パッケージ基板に載置されたＬＥＤチップの発光面をガラス体で封止する工程（封止工程）と、を有している。本実施形態の封止工程では、ＬＥＤチップが載置されたパッケージ基板の上にパッケージ基板よりも高温の溶融ガラス滴を滴下した後、溶融ガラス滴が固化する前に、パッケージ基板と上型とで溶融ガラス滴を加圧してガラス体を所定の形状に成形する。蛍光体供給工程については上述の第１の実施形態の場合と同様であり、蛍光体を使用しない発光ダイオードユニットを製造する場合には、蛍光体供給工程は不要である。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
図６（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態における封止工程を順に示す模式図である。先ず、第１の実施形態の場合と同様に、ＬＥＤチップ１０が載置されたパッケージ基板２０の上に、パッケージ基板２０よりも高温の溶融ガラス滴４４を滴下する（図６（ａ）、（ｂ））。パッケージ基板２０の上には、重量調整部材５０によって微小化した溶融ガラス滴を滴下することが好ましい。溶融ガラス滴４４の滴下方法の詳細については第１の実施形態の場合と同様である。
【００７９】
溶融ガラス滴４４を滴下した後、下型６２の上に配置されたパッケージ基板２０を上型６１と対向する位置に移動し、溶融ガラス滴４４が冷却されて固化する前に、パッケージ基板２０と上型６１とで溶融ガラス滴４４を加圧する（図６（ｃ））。溶融ガラス滴４４は、パッケージ基板２０及び上型６１への熱伝導によって急速に冷却され、短時間で固化してガラス体４０となる。加圧を解除した後、上型６１を上方に移動し、ガラス体４０と一体化したパッケージ基板２０を回収する（図６（ｄ））。このように、本実施形態においては、滴下した溶融ガラス滴４４を加圧して変形させるため、上述の特許文献４の記載のようにガラスシートをパッケージ基板２０等の部材ごと加熱して加圧する場合に比べ、加圧の荷重を非常に小さく抑えることができ、また、非常に短い加圧時間で十分に変形させることができる。そのため、各部材の温度による劣化や圧力による破損を十分に抑制しながら、短時間で発光ダイオードユニットを製造することができる。
【００８０】
溶融ガラス滴４４を成形するために加える荷重や加圧時間は、溶融ガラス滴４４のサイズ等に応じて適宜設定すればよいが、通常は、数十〜数百Ｎの範囲の荷重を数秒〜数十秒の時間だけ加圧すれば十分な場合が多い。また、加える荷重は時間的に変化させてもよい。なお、荷重を印加するための手段に特に制限は無く、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いればよい。
【００８１】
上型６１は、予め所定の温度に加熱しておくことが好ましい。所定の温度とは、滴下する溶融ガラス滴４４の温度よりも低く、加圧成形によって溶融ガラス滴４４が冷却されて固化する温度であって、使用するガラスの種類等に応じて適宜選択すればよい。一般的に、上型６１の温度が低すぎるとガラス成形体の表面にしわが生じ易くなってくる。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスとの融着や表面の酸化等によって上型６１の寿命が短くなり易い。これらの観点から、上型６１の温度は、使用するガラスのガラス転移温度をＴｇとしたとき、Ｔｇ−１００℃からＴｇ＋１００℃の範囲に設定することが好ましく、Ｔｇ−１００℃からＴｇ＋５０℃の範囲に設定することがより好ましい。上型６１を加熱するための加熱手段は、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。例えば、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置、上型６１の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒータ、上型６１の外側に接触させて使用するシート状のヒータ、などが好適である。
【００８２】
上型６１の材質は、加圧成形によってガラス成形体を製造するための成形型として公知の材質の中から適宜選択して用いることができる。例えば、各種耐熱合金（ステンレス等）、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等）、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。また、上型６１の耐久性向上やガラスとの融着防止などのため、溶融ガラス滴４４と接触する成形面に被覆層を設けておくことも好ましい。被覆層の材質に特に制限は無く、例えば、種々の金属（クロム、アルミニウム、チタン等）、窒化物（窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化硼素等）、酸化物（酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン等）等を用いることができる。
【００８３】
図７及び図８は、本実施形態の方法で製造した発光ダイオードユニット１００の模式図である。図７（ａ）、図８（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）、図８（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図７の発光ダイオードユニット１００は、縦穴２３３と横穴２３２とからなる空気抜き部２３を有するパッケージ基板２０（図２参照）を用い、ＬＥＤチップ１０の発光面１２に蛍光体層３０を形成して溶融ガラス滴を滴下した後、成形面が平面の上型６１で溶融ガラス滴を加圧してガラス体４０を平面に成形したものである。空気抜き部２３を備えているため、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりは存在せず、縦穴２３３と横穴２３２とにガラス体４０の一部が入り込んでいるため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されている。また、図８の発光ダイオードユニット１００は、溝２３１と横穴２３２とからなる空気抜き部２３を有するパッケージ基板２０（図１参照）を用い、ＬＥＤチップ１０の発光面１２に蛍光体層３０を形成して溶融ガラス滴を滴下した後、成形面が凹の球面からなる上型６１で溶融ガラス滴を加圧してガラス体４０を凸の球面に成形したものである。この場合も、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりは存在せず、溝２３１と横穴２３２とにガラス体４０の一部が入り込んでいるため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されている。
【００８４】
このように、本実施形態の方法によれば、特許文献４の記載のようにガラスシートをパッケージ基板２０等の部材ごと加熱して加圧する方法では長時間にわたって高温、高圧を加えなければ形成できないような形状であっても、非常に短時間、小さい圧力を加えるだけで形成することができる。また、パッケージ基板２０は、溶融ガラス滴４４とパッケージ基板２０との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部２３を備えているため、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりが発生することを抑制することができる。更に、空気抜き部２３にガラス体４０の一部が入り込むため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されるという効果もある。
【００８５】
〈第３の実施形態〉
第３の実施形態の発光ダイオードユニットの製造方法について図９を参照して説明する。本実施形態の発光ダイオードユニットの製造方法は、ＬＥＤチップから射出した光の波長を変換するための蛍光体を供給する工程（蛍光体供給工程）と、溶融ガラス滴を固化させることにより、パッケージ基板に載置されたＬＥＤチップの発光面をガラス体で封止する工程（封止工程）と、を有している。本実施形態の封止工程では、下型の上に該下型よりも高温の溶融ガラス滴を滴下し、ＬＥＤチップが載置されたパッケージ基板を上下反転させて、溶融ガラス滴が固化する前にパッケージ基板と下型とで溶融ガラス滴を加圧してガラス体を所定の形状に成形する。蛍光体供給工程については上述の第１の実施形態の場合と同様であり、蛍光体を使用しない発光ダイオードユニットを製造する場合には、蛍光体供給工程は不要である。以下、第１及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
図９（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態における封止工程を順に示す模式図である。先ず、下型６２の成形面に、下型６２よりも高温の溶融ガラス滴４４を滴下する（図９（ａ）、（ｂ））。下型６２の成形面は、予め、製造する発光ダイオードユニット５０のガラス体４０の形状に応じた所定の形状に加工しておく。成形面の上には、重量調整部材５０によって微小化した溶融ガラス滴を滴下することが好ましい。溶融ガラス滴４４の滴下方法の詳細については第１の実施形態の場合と同様である。また、この際、ＬＥＤチップ１０が載置されたパッケージ基板２０を上下反転させて上型６１に固定しておく。
【００８７】
次に、滴下された溶融ガラス滴４４が冷却されて固化する前の所定のタイミングで、パッケージ基板２０と下型６２とで溶融ガラス滴４４を加圧する（図９（ｃ））。溶融ガラス滴４４は、パッケージ基板２０及び下型６２への熱伝導によって急速に冷却され、短時間で固化してガラス体４０となる。ガラス体４０が所定の温度に冷却された後、パッケージ基板２０を上方に移動して加圧を解除し、ガラス体４０と一体化したパッケージ基板２０を回収する（図９（ｄ））。
【００８８】
パッケージ基板２０と下型６２とで溶融ガラス滴４４を加圧するタイミングは、熱によるＬＥＤチップ１０等の劣化を抑制するという観点からは遅い方が好ましいが、遅すぎるとガラス体４０を所定の形状に成形するために大きな圧力が必要となってしまう。このような観点から、溶融ガラス滴４４を下型６２に滴下してから数秒〜十数秒後に溶融ガラス滴４４を加圧することが好ましい。加える荷重や加圧時間は適宜設定すればよい。また、下型６２は予め所定の温度に加熱しておくことが好ましい。それにより、下型６２の転写によって形成されるガラス体４０の形状が安定する。所定の温度とは、滴下する溶融ガラス滴４４の温度よりも低い温度であって、使用するガラスの種類等に応じて適宜選択すればよい。下型６２の材質は、耐熱性が高く、溶融ガラスと反応しにくい材質が好ましく、上述の第２の実施形態で用いる上型６１と同様の材質を用いることが好ましい。
【００８９】
また、ＬＥＤチップ１０が載置されたパッケージ基板２０を溶融ガラス滴４４の温度よりも低い所定の温度に加熱しておくことも好ましい。それにより、ＬＥＤチップ１０やパッケージ基板２０に対する溶融ガラスのなじみがよくなり、短時間で必要な範囲全体に溶融ガラスが行き渡りやすくなる。また、溶融ガラス滴４４が固化した後の、ガラス体４０と、パッケージ基板２０との密着性が向上するというメリットもある。一方、パッケージ基板２０の温度が高すぎると、ＬＥＤチップ１０等の劣化が起こりやすくなる。このような観点から、パッケージ基板２０の温度は、５０℃〜２００℃の範囲が好ましく、８０℃〜１５０℃の範囲がより好ましい。
【００９０】
本実施形態の方法で製造された発光ダイオードユニット５０の構成は、図７及び図８に示した第２の実施形態の場合と同様である。
【００９１】
このように、本実施形態においては、下型６２の、所定の形状に形成された成形面に溶融ガラス滴４４を滴下するため、高い圧力を加えることなく、ガラス体４０を所望の形状に形成することができる。また、滴下された溶融ガラス滴４４がある程度冷却された後の所定のタイミングで、溶融ガラス滴４４とパッケージ基板２０とが接触するため、溶融ガラス滴４４からの熱の影響によるＬＥＤチップ１０等の劣化を最小限に抑えることができる。従って、各部材の温度による劣化や圧力による破損を十分に抑制しながら、短時間で発光ダイオードユニット５０を製造することができる。また、パッケージ基板２０は、溶融ガラス滴４４とパッケージ基板２０との間に介在する空気を逃がすための空気抜き部２３を備えているため、パッケージ基板２０とガラス体４０の間に空気溜まりが発生することを抑制することができる。更に、空気抜き部２３にガラス体４０の一部が入り込むため、ガラス体４０がパッケージ基板２０に強固に固定されるという効果もある。
【符号の説明】
【００９２】
１０  ＬＥＤチップ
１１  電極部
１２  発光面
２０  パッケージ基板
２１  リード部
２２  バンク
２３  空気抜き部
２３１  溝
２３２  横穴
２３３  縦穴
３０  蛍光体層
４０  ガラス体
４３  溶融ガラス
４４  溶融ガラス滴
５０  重量調整部材
５１  滴下ノズル
５２  ヒータ
５５  貫通細孔
６１  上型
６２  下型
１００  発光ダイオードユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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