(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料基板と、
前記無機材料基板にフリップチップ実装により搭載され、直列に接続された複数の固体素子と、
前記複数の固体素子に接して前記無機材料基板に接着され、前記複数の固体素子を封止する封止ガラスと、
前記無機材料基板に形成され、前記複数の固体素子に電流を印加する回路パターンであって前記無機材料基板の表面に形成されて前記複数の固体素子に接続される表面パターン、及びこの表面パターンに接続され、前記無機材料基板の裏面に形成されて外部に接続される裏面パターンを含む回路パターンと、
前記複数の固体素子が搭載された前記無機材料基板の前記裏面に設けられ、前記複数の固体素子の熱を外部へ放出する放熱パターンとを備え、
前記放熱パターンは、前記無機材料基板の前記裏面における前記複数の固体素子に対応する部位であって前記裏面パターンが形成されていない部位に設けられている固体素子デバイス。
【請求項２】
前記封止ガラスと前記無機材料基板との接合面は、前記回路パターンの前記表面パターンを取り囲んでいる請求項１に記載の固体素子デバイス。
【請求項３】
前記回路パターンの前記表面パターンは、その外形が前記複数の固体素子より大きく形成されている請求項１又は２に記載の固体素子デバイス。
【請求項４】
前記無機材料基板は四角形状を有し、
前記回路パターンの前記裏面パターンは、前記無機材料基板の前記裏面の隅部において前記無機材料基板から露出し、
前記放熱パターンは、前記回路パターンの前記裏面パターンが前記露出した部分を除いて設けられている請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体素子デバイス。
【請求項５】
前記回路パターンの前記表面パターン及び前記裏面パターンは電解めっきによって形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体素子デバイス。
【請求項６】
前記複数の固体素子はＬＥＤ素子であり、
前記回路パターンの前記表面パターン及び前記裏面パターンは前記ＬＥＤ素子のアノードに接続された第１の回路パターン、及び前記ＬＥＤ素子のカソードに接続された第２の回路パターンからなる請求項１乃至５の何れか１項に記載の固体素子デバイス。
【請求項７】
前記第１の回路パターンは、直列に接続された複数の前記ＬＥＤ素子からなる素子群ごとに複数設けられ、
前記第２の回路パターンは、複数の前記素子群に共通して設けられた請求項６に記載の固体素子デバイス。
【請求項８】
蛍光体を含有した蛍光体層を有している請求項６又は７に記載の固体素子デバイス。
【請求項９】
前記蛍光体層は前記ＬＥＤ素子の周囲全体を覆っている請求項６乃至８の何れか１項に記載の固体素子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体素子をガラス材料で封止した固体素子デバイスに関し、特に、ガラス材料に低融点のガラス材料を用いた固体素子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード等の固体素子をエポキシ樹脂等の透光性樹脂材料で封止した固体素子デバイスがある。このような固体素子デバイスにおいて、透光性樹脂が強い光に反応して黄変等の劣化が見られることが知られている。特に、短波長光を放出するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子を用いる場合には、当該素子から放出される高エネルギーの光と素子自体の発熱によって素子近傍の透光性樹脂が黄変し、そのことにより光取り出し効率が無視できないほどに低下することがある。
【０００３】
このような封止部材の劣化を防止するため、低融点ガラスを封止部材に用いた発光デバイスが特開平８−１０２５５３号公報および特開平１１−１７７１２９号公報に提案されている。
【０００４】
特開平８−１０２５５３号公報に記載される発光デバイスは、ＬＥＤ素子、ワイヤボンディング部、およびリード部の上端の周囲を透明の低融点ガラスからなる封止体７で覆って構成されている。低融点ガラスには、例えば、セレン、タリウム、ヒ素、硫黄等を加えて融点を約摂氏１３０〜３５０度としたものが使用される。この場合、好ましくは、融点が摂氏２００度以下（より好ましくは１５０度以下）の低融点ガラスが使用される。
【０００５】
特開平８−１０２５５３号公報に記載される発光デバイスによれば、エポキシ系樹脂等が備えている紫外線に対する悪特性あるいは弱特性に起因して、時間経過とともにその封止体が黄色に変色するといった不具合を回避できる。
【０００６】
また、特開平１１−１７７１２９号公報に記載される発光デバイスは、ＬＥＤ発光素子を覆う封止体として、ＧａＮ系ＬＥＤ発光素子の屈折率２．３程度に近い屈折率が２程度の低融点ガラスを用いている。
【０００７】
特開平１１−１７７１２９号公報に記載される発光デバイスによれば、ＧａＮ系ＬＥＤ発光素子の屈折率に近い低融点ガラスでＬＥＤ発光素子を封止することによって、ＬＥＤ発光素子の表面で全反射して内部に戻る光が少なくなり、ＬＥＤ発光素子から放出されて低融点ガラスに入射する光の量が多くなる。その結果、本願発明に係るチップ型ＬＥＤ等の発光効率は、エポキシ樹脂でＬＥＤ発光素子を封止している従来のものよりも高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１０２５５３号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、固体素子で生じる熱をヒートシンク等へ速やかに熱伝導させることが可能な固体素子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、無機材料基板と、前記無機材料基板にフリップチップ実装により搭載され、直列に接続された複数の固体素子と、前記複数の固体素子に接して前記無機材料基板に接着され、前記複数の固体素子を封止する封止ガラスと、前記無機材料基板に形成され、前記複数の固体素子に電流を印加する回路パターンであって前記無機材料基板の表面に形成されて前記複数の固体素子に接続される表面パターン、及びこの表面パターンに接続され、前記無機材料基板の裏面に形成されて外部に接続される裏面パターンを含む回路パターンと、前記複数の固体素子が搭載された前記無機材料基板の前記裏面に設けられ、前記複数の固体素子の熱を外部へ放出する放熱パターンとを備え、前記放熱パターンは、前記無機材料基板の前記裏面における前記複数の固体素子に対応する部位であって前記裏面パターンが形成されていない部位に設けられている固体素子デバイス。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固体素子で生じる熱をヒートシンク等へ速やかに熱伝導させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。
【図３】第３の変形例として、他のアンダーフィルを用いた発光装置を示す縦断面図である。
【図４】第４の変形例として、樹脂材料からなるモールド部を設けた発光装置を示す縦断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す縦断面図である。
【図８】第４の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は発光装置の側面図、（ｃ）は発光装置の底面図である。
【図１２】第５の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。
【図１３】第５の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す縦断面図である。
【図１４】第６の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図１５】第６の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。
【図１６】第６の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。
【図１７】第７の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。
【図１８】第７の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。
【図１９】第８の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。
【図２０】第８の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す縦断面図である。
【図２１】（ａ）から（ｅ）は、ＡｌＮ基板にＡｕ層を有する回路パターンを形成する形成工程を示す図である。
【図２２】第９の実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。
【図２３】リードフレームに対してホットプレス加工に基づくガラス封止を行った状態を示す図である。
【図２４】ツェナーダイオードとして機能するＳｉサブマウントにＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載した状態を示す図である。
【図２５】第１０の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）は下部ガラスの斜視図である。
【図２６】第１０の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す断面図である。
【図２７】第１０の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す断面図である。
【図２８】第１１の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はガラス封止にあたっての斜視図である。
【図２９】第１２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図３０】この発明の実施例で用いるフェイスアップタイプの発光素子の構成を示す断面図である。
【図３１】発光素子とリードとの組み付け体を示す斜視図である。
【図３２】光デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図３３】実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図３４】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図３５】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図３６】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図３７】光デバイスの製造方法を示す斜視図である。
【図３８】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図３９】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図４０】光デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図４１】フリップチップタイプの発光素子の構成を示す断面図である。
【図４２】発光素子を用いる光デバイスの実施例を示す断面図である。
【図４３】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図４４】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図４５】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図４６】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図４７】フリップチップタイプの発光素子を電力受送手段との組み付け体の他の態様を示す平面図である。
【図４８】組み付け体を備えた光デバイスの実施例を示す断面図である。
【図４９】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図５０】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図５１】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図５２】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図５３】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図５４】他の実施例の光デバイスを示す断面図である。
【図５５】他の実施例の光デバイスを示す平面図である。
【図５６】光学素子の構造を示す断面図である。
【図５７】第１０の実施例の光デバイスの製造方法を示す図である。
【図５８】基板に対する光学素子のマウントの状態を示す図である。
【図５９】第１０の実施例の光デバイスの構成を示す図である。
【図６０】他の実施例の光デバイスの構成を示す平面図である。
【図６１】図６０におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６２】図６１におけるＣ−Ｃ矢視線断面図である。
【図６３】底面図である。
【図６４】他の実施例の光デバイスを示す平面図である。
【図６５】実施例の光学素子の構造を示す断面図である。
【図６６】第１２の実施例の光デバイスの平面図である。
【図６７】図６６におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図６８】図６７における要部拡大図である。
【図６９】実施例の光デバイスの底面図である。
【図７０】他の実施例の光デバイスの構成を示す図である。
【図７１】他の実施例の光デバイスの構成を示す図である。
【図７２】他の実施例の光デバイスの構成を示す図である。
【図７３】他の実施例の光デバイスの構成を示す図である。
【図７４】他の実施例の光デバイスの構成を示す図である。
【図７５】発光素子の構成を示す断面図である。
【図７６】実施例の発光装置の構成を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図７７】封止部材を備えた実施例の発光装置の構成を示す断面図である。
【図７８】他の形態の封止部材を備えた実施例の発光装置の構成を示す断面図である。
【図７９】他の形態のリードフレームを示す断面図である。
【図８０】他の形態のリードフレームを示す平面図である。
【図８１】他の形態のリードフレームを示す平面図である。
【図８２】他の形態のリードフレームを示す斜視図である。
【図８３】他の形態のリードフレームを示す斜視図である。
【図８４】第１３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図８５】第１３の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す断面図である。
【図８６】第１４の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図８７】第１５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図８８】第１６の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図８９】第１７の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図９０】第１８の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図９１】第１９の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図９２】標準サイズのＬＥＤ素子のバンプ形成面を示す平面図である。
【図９３】ラージサイズのＬＥＤ素子のバンプ形成面を示す平面図である。
【図９４】第２０の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図９５】リードフレームにサブマウントを搭載した状態を示す平面図である。
【図９６】金型を用いてガラス封止を行う直前の状態を示す図である。
【図９７】第２０の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す断面図である。
【図９８】本発明の第２１の実施の形態に係るフェイスアップ型の発光装置を示す断面図である。
【図９９】第２２の実施の形態に係るフリップチップ型の発光装置を示し（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面から見た側面図である。
【図１００】第２３の実施の形態に係るフェイスアップ型の発光装置を示し（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る固体素子デバイスについて、図面等を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。この発光装置１は、図１（ａ）に示すようにフリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と、タングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成されてガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３に形成される回路パターン４と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ５と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を封止するとともにガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と接着されるＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部６とを有する。
【００１５】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２は、図１（ｂ）に示されるようにサファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる基板２０の表面に、バッファ層２１、ｎ型層２２、発光する層を含む層２３、ｐ型層２４を順次結晶成長させることによって形成されており、ｐ型層２４の表面に設けられるｐ電極２５と、ｐ型層２４からｎ型層２２の一部にかけてをエッチングすることにより除去して露出したｎ型層２２に形成されるｎ電極２６とを有する。このＧａＮ系ＬＥＤ素子２は７００℃以上でエピタキシャル成長され、耐熱温度は６００℃以上であり、後述する低融点ガラスを用いて封止加工を行うときの温度に対して安定である。
【００１６】
また、ｐ電極２５は、発光する層を含む層２３から発せられる光を基板２０の方向に反射する下面反射鏡として機能する。そして、サイズは０．３４ｍｍ０．３４ｍｍ×厚さ０．０９ｍｍである。
【００１７】
ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３は、熱膨張率：１２．３×１０−６／℃であり、ビアホール３Ａを有する。このビアホール３Ａは、基板の表面および裏面にメタライズされたＷからなる回路パターン４を導通させている。
【００１８】
ガラス封止部６は、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系の低融点ガラス（熱膨張率：１１．４×１０−６／℃、屈伏点：４１５℃、屈折率：１．５９、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））によって形成されており、金型によるホットプレス加工によってガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と接着された後にダイサーでカットされることに基づく上面６Ａおよび側面６Ｂを有して矩形状に形成されている。
【００１９】
低融点ガラスは、一般に樹脂において高粘度といわれるレベルより、桁違いに高い粘度で加工される。また、ガラスの場合には屈伏点を数十℃超えても粘度が一般の樹脂封止レベルまで低くはならない。また、一般の樹脂成型時レベルの粘度にしようとすると、ＬＥＤ素子の結晶成長温度を超える温度を要するもの、あるいは金型に付着するものとなり、封止・成形加工が困難になる。このため、１０６ポアズ以上で加工するのが好ましい。
【００２０】
この発光装置１の製造方法について以下に説明する。
【００２１】
まず、ビアホール３Ａを有したガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３を用意し、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の表面に回路パターンに応じてＷペーストをスクリーン印刷する。次に、Ｗペーストを印刷されたガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３を１０００℃余で熱処理することによりＷを基板３に焼き付け、さらにＷ上にＮｉめっき、Ａｕめっきを施すことで回路パターン４を形成する。次に、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の回路パターン４（表面側）にＧａＮ系ＬＥＤ素子２をＡｕスタッドバンプ５によって電気的に接合する。次に、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載したガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３に対して板状のＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系の低融点ガラスを平行にセットし、窒素雰囲気中で圧力を６０ｋｇｆとして４６５℃の温度でホットプレス加工を行う。この条件での低融点ガラスの粘度は１０８〜１０９ポアズであり、低融点ガラスはガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３とそれらに含まれる酸化物を介して接着される。次に、低融点ガラスと一体化されたガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３をダイサーにセットしてダイシングすることにより、矩形状の発光装置１を分離する。
【００２２】
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【００２３】
（１）低融点ガラスを用い、高粘度状態でホットプレス加工を行うことで、結晶成長温度に対し充分に低い加工が可能になる。
【００２４】
（２）ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３とガラス封止部６とが酸化物を介した化学結合に基づいて接着することにより強固な封着強度が得られる。そのため、接合面積が小さい小形パッケージであっても具現化できる。
【００２５】
（３）封止ガラスとガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板とは熱膨張率が同等であるため、高温で接着された後、常温あるいは低温状態としても剥離、クラック等の接着不良が生じにくい。しかも、ガラスは引っ張り応力にはクラックが生じないが、圧縮応力にはクラックは生じにくく、封止ガラスはガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板に対しやや熱膨張率が小さいものとしてある。発明者の確認では、−４０℃←→１００℃の液相冷熱衝激試験１０００サイクルでも剥離、クラックは生じていない。また５ｍｍ×５ｍｍサイズのガラス片のセラミック基板への接合基礎確認として、ガラス、セラミック基板とも種々の熱膨張率の組み合わせで実験を行った結果では、熱膨張率が高い方の部材に対する低い方の部材の熱膨張率の比が０．８５以上ではクラックを生じない接合を行うことができた。部材の剛性やサイズ、あるいは第８の実施の形態の応力吸収層などにも依存するが、熱膨張率が同等というのは、この程度の範囲を示す。
【００２６】
（４）フリップチップ接合によりワイヤを不要できるので、高粘度状態での加工に対しても電極の不具合を生じない。封止加工時の低融点ガラスの粘度は１０８から１０９ポアズと硬く、熱硬化処理前のエポキシ樹脂が５ポアズ程度の液状であることと比較して物性が大きく異なるため、素子表面の電極とリード等の給電部材とをワイヤで電気的に接続するフェイスアップ型のＬＥＤ素子を封止する場合、ガラス封止加工時にワイヤが押し潰されたり変形するが、これを防げる。また、素子表面の電極を金（Ａｕ）等のバンプを介してリード等の給電部材にフリップチップ接合するフリップチップ型のＬＥＤ素子を封止する場合、ガラスの粘度に基づいてＬＥＤ素子に給電部材方向への圧力が付加され、そのことによるバンプの潰れやバンプ間での短絡が生じるが、これも防ぐことができる。
【００２７】
（５）低融点ガラスとガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３とを平行にセットし、高粘度状態でホットプレス加工することで、低融点ガラスがガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板の表面に平行移動して密着し、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を封止するためにボイドが生じない。
【００２８】
（６）ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の配線用回路パターン４はビアホール３Ａにて裏面に引き出されるため、ガラスが不必要な箇所へ入り込むことや、電気端子が覆われること等への特別な対策をとることなく板状の低融点ガラスを複数デバイスに対して一括封止加工するだけで、ダイサーカットに基づいて複数の発光装置１を容易に量産することができる。なお、低融点ガラスは高粘度状態で加工されるため、樹脂のように充分な対策をとる必要はなくビアホールによらなくても外部端子が裏面に引き出されていれば充分に量産対応可能である。
【００２９】
（７）ＧａＮ系ＬＥＤ素子２をフリップチップ実装とすることで、ガラス封止を具現化するにあたっての問題点を克服するとともに０．５ｍｍ角といった超小型の発光装置１を具現化できるという効果もある。これは、ワイヤのボンディングスペースが不要で、かつ、ガラス封止部６とガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３とは同等の熱膨張率部材が選択されるとともに、化学結合に基づく強固な接合によって、わずかなスペースでの接着でも界面剥離が生じないことによる。
【００３０】
図２は、第１の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。なお、以下の説明において、共通する構成部分については同一の引用数字を付して説明する。
【００３１】
この発光装置１は、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を回路パターン４にフリップチップ接合するとともに、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の電極およびＡｕスタッドバンプ５を保護する白色系のアンダーフィル７を設けた構成において第１の実施の形態と相違している。
【００３２】
アンダーフィル７は、例えば、ボロンナイトライド（ＢＮ）等の光反射性の良好な充填材を用いることができ、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の接合前に予めガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３にポッティングしておき、その上にＧａＮ系ＬＥＤ素子２をフリップチップ接合することにより設ける。
【００３３】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２は、図２（ｂ）に示されるようにｐ型層２４の表面に設けられるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性電極２７と、透光性電極２７の表面に設けられるｐ電極２５とを有する。
【００３４】
上記した第１の変形例によると、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２であってもアンダーフィル７で反射拡散された光がＧａＮ系ＬＥＤ素子２の基板２０から放射されるようになり、光取り出し性が向上する。なお、第２の実施の形態では、光取り出し効率を高めるものとして白色系のアンダーフィル７を選択したが、光取り出し効率を重視しなければ、白色系以外の他の色のアンダーフィル７を用いても良い。
【００３５】
第２の変形例として、ガラス封止部６の表面に耐湿性、耐酸・アルカリ性向上用の表面処理を施しても良い。この場合にはＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＳｉＮ表面処理が有効である。また、反射防止多層膜等により界面反射を減じる処理でも良い。この場合にはＴｉＯ２＋ＳｉＯ２多層コートが有効である。
【００３６】
図３は、第３の変形例として、他のアンダーフィルを用いた発光装置を示す縦断面図である。第３の変形例の発光装置１では、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の電極およびＡｕスタッドバンプ５を保護するアンダーフィル７として、熱伝導性の良好なダイヤモンドを用いたものである。なお、他の熱伝導性の良好なアンダーフィル７としてＢＮ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いることができる。これらは、耐熱性セラミックコート材に平均粒径数ミクロンのフィラとして混入される。
【００３７】
図４は、第４の変形例として、樹脂材料からなるモールド部を設けた発光装置を示す縦断面図である。この発光装置１は、第１の実施の形態で説明した発光装置１をリードフレーム８に接合し、更に全体をエポキシ樹脂からなるモールド部９を設けたものである。
【００３８】
モールド部９は、半球状の光学形状面９Ａを有して形成されており、トランスファーモールド法によって形成される。
【００３９】
このような構成によれば、ガラス封止型デバイスに光学系を容易に形成することができるとともに、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３およびガラス封止部６がモールド部９で包囲されることにより耐湿性がより向上する。なお、モールド部９はエポキシ樹脂以外の他の樹脂材料、例えば、シリコン樹脂によって形成されても良く、トランスファーモールド法以外のポッティングモールド法等の成型手法を適用することも可能である。また、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂材料を用いてインジェクション法によって形成することも可能であり、この場合には生産性を向上させることができる。
【００４０】
また、モールド部９に蛍光体を含有させても良い。蛍光体としては、ＹＡＧ蛍光体、珪酸塩蛍光体、あるいはこれらを所定の割合で混合したもの等であっても良い。
【００４１】
図５は、第２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。この発光装置１は、第１の実施の形態の発光装置１で用いたガラス材料に代えて、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６を設けた構成と、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３にＡｇ系回路パターン４とを設けた構成において相違している。
【００４２】
ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６は、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系の低融点ガラス（熱膨張率：１２．１×１０−６／℃、屈伏点：５０７℃、屈折率：１．６９、内部透過率：９８％（４７０ｎｍ））によって形成されており、ホットプレス加工に基づいてガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と接着された後にダイサーでカットされることに基づく上面６Ａおよび側面６Ｂを有して矩形状にモールドされている。
【００４３】
ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３は、熱膨張率：１２．３×１０−６／℃であり、ビアホール３Ａを有する。このビアホール３Ａは、基板の表面および裏面に電解めっきによるＡｇの回路パターン４を導通させている。
【００４４】
上記した第２の実施の形態によると、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系の低融点ガラスを用いることにより、透湿性を小さくでき、光取り出し性の向上を図ることができる。また、透湿性が小さい低融点ガラスを用いることにより、例えば、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２をフリップチップ実装するにあたっての回路パターンのように、電圧が印加され、かつパターン間隔が数１０ミクロンとなる場合のように、樹脂封止ではマイグレーションが懸念されることによって適用が困難であった場所でも高反射率材料であるＡｇを用いることができる。
【００４５】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。この発光装置１は、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と、Ｗで構成されてガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３に形成される回路パターン４と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ５と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の電極と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕからなるワイヤ１０と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２、ワイヤ１０、および回路パターン４とを包囲してコートする耐熱無機材コート１１と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を回路パターン４に接着する無機白色接着剤１２と、封止するとともにガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と接着されるＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部６とを有する。
【００４６】
耐熱無機材コート１１は、透光性を有する多孔質のＳｉＯ２系ハードコートであり、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラスの封止加工においてワイヤ１０が変形することを防ぐものである。
【００４７】
無機白色接着剤１２は、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２から基板側に放射される光を反射して電極形成面から放射させる。
【００４８】
この発光装置１の製造方法について以下に説明する。
【００４９】
まず、ビアホール３Ａを有したガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３を用意し、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の表面に回路パターンに応じてＷペーストをスクリーン印刷する。次に、Ｗペーストを印刷されたガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３を１５００℃で熱処理することによりＷを基板３に焼き付け、さらにＷ上にＮｉめっき、Ａｕめっきを施すことで回路パターン４を形成する。次に、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の回路パターン４（表面側）にＧａＮ系ＬＥＤ素子２を無機白色接着剤１２で接着する。次に、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２のｐ電極およびｎ電極と回路パターン４とをワイヤ１０で電気的に接合する。次に、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２およびワイヤ１０を包囲するようにＳｉＯ２系コート材をポッティングする。次に、これらに１５０℃の熱処理を施して多孔質の耐熱無機材コート１１とする。次に、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載したガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３に対してＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系の低融点ガラスを平行にセットし、圧力を６０ｋｇｆとして４１５℃以上の温度でホットプレス加工を行う。次に、低融点ガラスと一体化されたガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３をダイサーにセットしてダイシングすることにより、矩形状の発光装置１を分離する。
【００５０】
上記した第３の実施の形態によると、透光性を有する耐熱無機材コート１１でワイヤ１０をコートすることにより、ワイヤがボンディングされたＧａＮ系ＬＥＤ素子２に対して高い歩留まりでＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系低融点ガラスによるガラス封止加工が可能となり、ガラス封止型の発光装置１を具現化できる。
【００５１】
なお、耐熱無機材コート１１を設けなくともガラス封止加工は具現化できるが、ワイヤ１０の変形が生じることが避けられないので、電気的短絡を生じ易くなって歩留が低くなる。また、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２上でＡｕワイヤ１０のボール状接合部が潰れてしまい、電気的短絡が生じ易くなるほか、膜状のＡｕが素子表面を覆って光取り出しの妨げになる等の問題も生じ易い。
【００５２】
図７は、第３の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１は、素子の上下に電極を有するＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２を用いた構成において第３の実施の形態と相違している。
【００５３】
ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２は、上面の電極と回路パターン４とがワイヤ１０によって電気的に接続され、下面の電極と回路パターン４とがＡｇペースト１３によって電気的に接続されている。
【００５４】
このように上面および下面に電極が配されるＬＥＤ素子に対しても、耐熱無機材コート１１を施してＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系低融点ガラスによるガラス封止加工を行うことにより、高い歩留まりでガラス封止型の発光装置１を具現化することができる。
【００５５】
図８は、第４の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。この発光装置１は、第１の実施の形態の発光装置１で用いたＧａＮ系ＬＥＤ素子２について、スクライブ加工に基づいて形成されたものを使用している。スクライブ加工により形成されたＧａＮ系ＬＥＤ素子２は、切断部である側面に尖った凹凸を有していることから、側面を素子コート材１４で覆って構成されている。
【００５６】
素子コート材１４は、例えば、ＳｉＯ２系コート材を用いることができる。ＳｉＯ２系コート材はＧａＮ系ＬＥＤ素子２の側面を覆うようにコーティングされ、１５０℃の熱処理を経ることにより硬化する。
【００５７】
上記した第４の実施の形態によると、スクライブ加工によってＧａＮ系ＬＥＤ素子２に生じる尖った凹凸の箇所はクラックの起点やボイドの原因となり易いので、素子コート材１４材で凹凸の箇所を覆って滑らかにすることによりクラックの発生を防止できる。また、ボイドの発生も抑えることができる。
【００５８】
図９は、第４の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１では、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の周囲全体を覆うようにＳｉＯ２系コート材からなる素子コート材１４で覆って構成されている点において第４の実施の形態と相違している。
【００５９】
素子コート材１４は、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の熱膨張率とＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系低融点ガラスの熱膨張率の中間の熱膨張率とすることで、熱膨張率の大きいガラスを用いた場合やラージサイズのＬＥＤ素子を用いた場合などでもクラックの発生を防ぐことができる。
【００６０】
上記した第１の変形例によると、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２表面の形状に起因するクラックやボイドの発生を抑制するとともに、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と低融点ガラスの熱膨張率差に起因するクラックの発生を防ぐことができる。なお、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２からの光取り出し性を考慮すると、素子コート材１４はできるだけ薄く設けることが好ましい。
【００６１】
図１０は、第４の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１では、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の周囲全体を覆うように蛍光体を含有した蛍光体層１５で覆って構成されている点において第４の実施の形態と相違している。
【００６２】
蛍光体層１５は、第１の変形例で用いたＳｉＯ２系コート材からなる素子コート材１４に蛍光体としてＹＡＧ系蛍光体を含有させたものである。なお、蛍光体は単独あるいは複数の種類の蛍光体を混合させても良い。他の蛍光体としては珪酸塩蛍光体を用いることができ、更にＹＡＧ系蛍光体と珪酸塩蛍光体とを混合して蛍光体層１５に含有させても良い。
【００６３】
上記した第２の変形例によると、第１の変形例の好ましい効果に加えて蛍光体がガラス封止により外部の湿気から遮断されるので、蛍光体の劣化を防止でき、長期にわたって安定した波長変換性が得られる。
【００６４】
図１１は、第５の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は発光装置の側面図、（ｃ）は発光装置の底面図である。この発光装置１は、フリップチップ型の複数のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、正方形状に形成されてＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載する多層構造のガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の表面および層内にタングステン（Ｗ）で構成される形成される回路パターン（基板表面のパターンには、さらにＮｉ、Ａｕめっきが施される。）４と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ５と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を封止するとともにガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と接着されるＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部６と、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３の四隅において層内の中間層から露出した底面回路パターン１６Ａ（アノード）、１６Ｃ（カソード）と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の発熱に基づく熱を外部へ放散する銅箔からなる放熱パターン１７とを有し、円形の外形を有するように基板表面にパターン形成される回路パターン４にＡｕスタッドバンプ５を介して３個×３個の配列で合計９個のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を配列している。
【００６５】
ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３は、Ｗからなる層内配線を有した多層構造を有し、図１１（ｂ）に示す列方向の３個のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を直列に接続して素子群を形成し、素子群のアノードを底面回路パターン１６Ａのひとつに接続するとともに、素子群のカソードを底面回路パターン１６Ｃに接続して構成されている。また、カソードには他の２列について形成される素子群のカソードも接続されている。
【００６６】
上記した第５の実施の形態によると、複数個のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を用いたものについても、セラミック多層基板を用いることによって容易に直並列回路を形成することができ、電解めっきを施す際の配線引き回しも容易に形成できる。また、中間層から外部電気接続端子を取り出し、底面に放熱用金属パターンを設けることで、密実装された９個のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を発光させることに基づいて生じる熱を放熱用金属パターンからヒートシンク等へ速やかに熱伝導させることが可能になる。
【００６７】
図１２は、第５の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１では、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部６の表面に蛍光体層１５を設けて波長変換型の発光装置１とした点において第５の実施の形態と相違している。
【００６８】
上記した第１の変形例によると、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部６にＧａＮ系ＬＥＤ素子２全体を包囲する蛍光体層１５を有しているので、高光出力の白色発光装置１を具現化できる。また、マルチ素子タイプの発光装置１における各ＬＥＤ素子特性にばらつきがあってもその差が顕著化しにくく、均一な発光特性を有する発光装置１を具現化できる。
【００６９】
図１３は、第５の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１では、青色あるいは緑色を発光するフリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、赤色を発光する上下電極型のＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２とを混在させてＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部６で封止した点において第５の実施の形態と相違している。ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２は、耐熱無機材コート１１によってワイヤ１０とともに包囲されている。
【００７０】
上記した第２の変形例によると、フリップチップ型と上下電極型のＬＥＤ素子が混在する場合であってもＰ２Ｏ５−ＺｎＯ系低融点ガラスによるガラス封止加工が可能である。なお、ＬＥＤ素子２の発光色の組み合わせについても任意に設定することができる。
【００７１】
図１４は、第６の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。この発光装置１は、素子の上下に電極を有するＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２と、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２を搭載するガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と、Ｗで構成されてガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３に形成される回路パターン４と、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２の電極と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕからなるワイヤ１０と、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２、ワイヤ１０、および回路パターン４とを包囲してコートするＴｉＯ２（屈折率：２．４）からなる高屈折率材料コート１１Ａと、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２を回路パターン４に接着するとともに電気的に接続するＡｇペースト１３と、高屈折率材料コート１１Ａで包囲されたＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２を封止するとともにガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板３と接着されるＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６を有する。
【００７２】
ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６は、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系の低融点ガラス（熱膨張率：１０．２×１０−６／℃、屈伏点：５４３℃、屈折率：１．９２、内部透過率：８１％（４７０ｎｍ），９１％（５２０ｎｍ（厚さ１０ｍｍにおける）））によって形成されており、半球面状に形成された光学形状面６Ｄを有し、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２から発せられて高屈折率材料コート１１Ａを介して至る光をガラス界面への略垂直入射するものとすることで界面反射を極力小さくして外部放射する。
【００７３】
なお、光学形状面６Ｄは、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２から発せられる光がガラス封止部６の界面に対する臨界角以内に入射する形状であれば半球状以外の他の形状であっても良く、具体的には、六面体や八面体であっても良い。
【００７４】
上記した第６の実施の形態によると、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２を屈折率２．４のＴｉＯ２の高屈折率材料コート１１Ａで包囲し、屈折率：１．９２のＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６で封止しているので、高屈折率材料コート１１ＡとＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６との界面における界面反射ロスの発生を抑えることができ、高屈折率媒体であるＬＥＤ素子からの光取り出し効率を向上させることができる。
【００７５】
また、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６が凸面状に形成されているので、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２からガラス封止部６と空気の界面へは垂直入射に近い角度で入射し、そのことによって高い外部放射効率が得られる。
【００７６】
図１５は、第６の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。この発光装置１は、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２に代えてＳｉＣ基板２９を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子２を有する構成、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６の表面に１／４波長分の厚さを有するＳｉＯ２膜６Ｅを設けた光学形状面６Ｄを有する点において第６の実施の形態と相違している。
【００７７】
ＳｉＣ基板２９は、底面にｎ電極２６を有しており、Ａｇペースト１３を介して回路パターン４に電気的に接続されている。
【００７８】
上記した第１の変形例によると、１／４波長分の厚さを有するＳｉＯ２膜６Ｅを光学形状面６Ｄに設けたので、光学形状面６Ｄに導かれた光がＳｉＯ２膜６Ｅで干渉することにより、反射を低減することができる。
【００７９】
図１６は、第６の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。この発光装置１は、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子２に代えてＧａＮ基板３０を有するフリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を用いた点において第６の実施の形態と相違している。
【００８０】
上記した第２の変形例によると、ＧａＮ基板３０を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子２を用いることで、ＬＥＤ素子内部での界面反射を生じることなく基板表面に効率良く光を導くことができる。基板表面に導かれた光は、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス封止部６を介して光学形状面６Ｄから外部放射されることにより高い外部放射効率が得られる。
【００８１】
図１７は、第７の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。この発光装置１は、基板をガラス含有Ａｌ２Ｏ３に代えてＡｌ２Ｏ３とし、このＡｌ２Ｏ３の熱膨張率に相当する封止ガラス材料を用いている点において第６までの実施の形態と相違している。同図においては個々のデバイスに分断される前の状態を示している。個々の発光装置１は、図１７（ａ）に示すようにフリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するＡｌ２Ｏ３基板３と、Ａｌ２Ｏ３基板３に形成される回路パターン４と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ５と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を封止するとともにＡｌ２Ｏ３基板３と接着されるＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６とを有する。
【００８２】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２は、（ｂ）に示すようにＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラスの封止加工時におけるＡｕスタッドバンプ５の損傷、電極間短絡を防ぐため、Ａｌ２Ｏ３基板３との間にアンダーフィル７が充填されている。
【００８３】
Ａｌ２Ｏ３基板３は、ビアホール３Ａを有し、このビアホール３Ａを介して表面と裏面の回路パターン４を電気的に接続している。また、基板分断位置となる溝３Ｂが所定の間隔で形成されている。
【００８４】
回路パターン４は、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載する表面にＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６との接着強度を高める接着用パターン４Ａ、４Ｂを有しており、接着用パターン４ＢはＡｌ２Ｏ３基板３の裏面に取り出される回路パターン４の一部を兼ねている。
【００８５】
Ｂ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６は、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系の低融点ガラス（熱膨張率：６．９×１０−６／℃、屈伏点：５３９℃、屈折率：１．７５、内部透過率：９８％（４７０ｎｍ））によって形成されており、プレフォーム加工によって予め光学形状面６Ｄおよび薄肉部６Ｂを設けられたプレフォームガラスをホットプレス加工することによってＡｌ２Ｏ３基板３の表面に接着されている。薄肉部６Ｂは、スクライブ加工部分に荷重を加えて分断する時に隣接する発光装置１にクラック等のダメージが及ぶことのない厚さで形成される。
【００８６】
発光装置１は、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を実装してＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６で封止した後、Ａｌ２Ｏ３基板３の溝３Ｂを分断位置として荷重を加えることにより、応力集中に基づいてＡｌ２Ｏ３基板３が破断し、同時に薄肉部６ＢでＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６が分断される。
【００８７】
上記した第７の実施の形態によると、一般に多く用いられているＡｌ２Ｏ３基板を使用することで白色光吸収が少なく光取り出し効率が向上する。また、入手が容易であるとともに廉価である。また、スクライブ加工部分に荷重を加えて個々の発光装置１に分断するので量産性に優れる。ダイシングによる発光装置１の分断では、ダイサーで切る際にガラスへの残留ひずみが発生し、ヒートショックでＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６に欠けが生じることがあるが、スクライブに基づいて分断された発光装置１では残留ひずみが小になり、欠け等の不良が生じにくい。
【００８８】
なお、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系以外の低融点ガラスとして、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系低融点ガラス（熱膨張率：８．３×１０−６／℃、屈伏点：５５９℃、屈折率：１．８１、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））を用いることも可能である。
【００８９】
また、スクライブ以外の他の分断方法としてはレーザ光を用いて分断を行うことも可能である。
【００９０】
図１８は、第７の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１は、平坦なＢ２Ｏ３−Ｆ系の低融点ガラスによってＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６を形成している点において第７の実施の形態と相違している。
【００９１】
Ｂ２Ｏ３−Ｆ系ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３ガラス封止部６は、Ａｌ２Ｏ３基板３に形成されている溝３Ｂと相対する位置にけがき部６Ｃを有し、荷重が付加されたときに溝３Ｂと協働して応力集中を発生させることでＢ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６およびＡｌ２Ｏ３基板３を分断する。
【００９２】
上記した第１の変形例によると、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系ガラス封止部６のプレフォームを不要にして製造工程の簡素化を図ることができ、生産性に優れる。
【００９３】
また、ガラス封止部６に適用可能な他の低融点ガラスとして、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系低融点ガラスを用いることも可能である。
【００９４】
図１９は、第８の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の縦断面図、（ｂ）は光源であるＧａＮ系ＬＥＤ素子の側面図である。この発光装置１は、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の下部に熱伝導性に優れるＢＮのアンダーフィル７と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するＡｌＮ基板３と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を封止するとともにＡｌＮ基板３と接着されるＡｌＮと同等の熱膨張率であるＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス封止部６とを有する点において第７の実施の形態と相違している。
【００９５】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス封止部６は、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系低融点ガラス（熱膨張率：４．９×１０−６／℃、屈伏点：５５８℃、屈折率：１．６１、内部透過率：９６％（３８０ｎｍ））によって形成されており、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の熱膨張率：５×１０−６／℃とほぼ同等の熱膨張率を有する。
【００９６】
上記した第８の実施の形態によると、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２の発光に基づいて生じた熱は、熱伝導性に優れるアンダーフィル７、Ａｕスタッドバンプ５を介して、高放熱材料のＡｌＮ基板３へ伝熱され、外部に効率良く放熱される。また、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２、ＡｌＮ基板３、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス封止部６等の主要部材がほぼ同等の熱膨張率となることによって熱膨張率差による剥離、封止性の低下を生じることがない。
【００９７】
例えば、主要部材間に熱膨張率差がある場合でも、応力緩和を果たす構成を設けることで内部応力を吸収し、封止性の低下や剥離を防止することが可能である。
【００９８】
図２０は、第８の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す縦断面図である。この発光装置１は、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を実装する回路パターン４の表面に内部応力吸収のための軟金属層を有する点において第７の実施の形態と相違している。
【００９９】
図２１（ａ）から（ｅ）は、ＡｌＮ基板に回路パターンを形成する形成工程を示す図である。まず、（ａ）に示すように予めビアホール３Ａを形成されたＡｌＮ基板３の両面に回路パターンに応じたＷを含むペーストをスクリーン印刷する。次に、１５００℃を越える温度でＡｌＮ基板３を焼結してＷを焼き付ける。これにより、ＷとＡｌＮ基板３とが強固に結合される。このＷをスパッタリングで形成することも可能である。また、Ｗの代わりにＭｏ等の高融点金属を用いてもよい。次に、（ｂ）に示すようにＡｌＮ基板３の表面側の回路パターン４の上にニッケル（Ｎｉ）層２６をめっき法により設ける。次に、（ｃ）に示すようにＡｌＮ基板３をでほぼ７００℃で加熱してＮｉとＷとを反応させる。これにより、ＡｌＮ基板３の上に回路パターン４が強固に接合される。次に、（ｄ）に示すように回路パターン４の表面に電解めっきによってＡｕ層４Ｃを形成する。次に、（ｅ）に示すようにＡｕスタッドバンプ５によりＧａＮ系ＬＥＤ素子２を所定の位置にマウントする。
【０１００】
このようにしてＧａＮ系ＬＥＤ素子２を回路パターン４上に実装されたＡｌＮ基板３に対してＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系低融点ガラスをホットプレス加工し、スクライブに基づいて個々の発光装置１に分断する。
【０１０１】
上記した変形例によると、強固な回路パターン４をＡｌＮ基板３に接合することができる。また、回路パターン４上にＧａＮ系ＬＥＤ素子２をＡｕスタッドバンプを介して実装するためのＡｕパターン４Ｃと低融点ガラスと接合するためのＮｉパターン４Ａとを設けることで、スタッドバンプ実装が可能となり、かつ、応力緩和を図ることができる。なお、ガラスは酸化物を介しての接合が行われ、Ａｕとは接着されないがＮｉとはＮｉ表面のＮｉ酸化膜を介して接合が行われる。また、ガラスとＡｌＮとも良好な接合が得られる。ＡｌＮ基板は熱伝導度が高いためにＧａＮ系ＬＥＤ素子２の点灯直後等にガラスとの温度差が生じ易いが、このような状況でもＡｕ層４Ｃの弾性変形に基づいて応力の緩和し安定したガラス封止性が得られる。
【０１０２】
図２２は、第９の実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。この発光装置１は、フリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するＡｌＮサブマウント１８と、Ｗで構成されてＡｌＮサブマウント１８に形成される回路パターン４と、ＡｌＮサブマウント１８を搭載する段部１９Ａを有する銅合金からなるリード１９と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と回路パターン４とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ５と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２およびリード１９を包囲して一体的に封止するＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラス封止部６とを有する。
【０１０３】
ＡｌＮサブマウント１８は、メタライズされた回路パターンを有する。
【０１０４】
Ｐ２Ｏ５−Ｆ系ガラス封止部６は、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラス（熱膨張率：１６．９×１０−６／℃、屈伏点：３６３℃、屈折率：１．５４、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））によって形成されており、半球面状に形成されて所望の放射範囲に光を放射する光学形状面６Ｄをホットプレス加工に基づいて形成されている。
【０１０５】
ホットプレス加工は、リードフレームに形成されるリード１９を挟み込むように２枚のＰ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスを平行にセットし、窒素雰囲気中で圧力を１０ｋｇｆとして４１０℃以上の温度で行う。この条件での低融点ガラスの粘度は１０８〜１０９ポアズである。
【０１０６】
図２３は、リードフレームに対してホットプレス加工に基づくガラス封止を行った状態を示す図である。同図においては、一対のリード３１１が一方向に引き出された板状の銅合金からなるリードフレーム３１を示している。このリードフレーム３１は、ＡｌＮサブマウント１８を固定するリード３１１と、リード３１１の支持側に設けられる開口３１２と、リードフレーム３１の熱変形を吸収する小判穴３１３と、リードフレーム３１の送り位置を位置決めする位置決め穴３１４とを有し、リード３１１の周囲は、板状の銅合金を打ち抜く際に開口３１０として除去される。
【０１０７】
以下に発光装置１の製造方法について説明する。
【０１０８】
まず、ＡｌＮサブマウント１８を搭載する段部１９Ａを形成されたリード１９を有するリードフレーム３１を形成する。次に、リードフレーム３１に回路パターン４を形成されたＡｌＮサブマウント１８を接合する。次に、ＡｌＮサブマウント１８の表面に設けられる回路パターン４にＡｕスタッドバンプ５を介してＧａＮ系ＬＥＤ素子２をフリップチップ接合する。次に、リードフレーム３１の上下にＰ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスを平行にセットする。次に、図示しない金型を用いてＰ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスに対するホットプレス加工を行う。Ｐ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスは、ホットプレス加工に基づいて薄肉部６ＢおよびＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラス封止部６に個別に成形される。次に、リード３１１をカットしてリードフレーム３１から発光装置として分離する。
【０１０９】
上記した第９の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０１１０】
（１）Ｐ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスを使用して高粘度状態でホットプレス加工を行うので、結晶成長温度以下でのガラス封止加工が可能になる。
【０１１１】
（２）ホットプレス加工を窒素雰囲気で行うので各部材が酸化しにくい。
【０１１２】
（３）リードを挟み込むように２枚のガラスをセットするので、高粘度状態で封着される。
【０１１３】
（４）Ｐ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスと銅合金リードとは熱膨張率がほぼ同等であるので剥離、クラックなどの接合不具合が生じにくい。また、熱膨張率に多少差があっても軟金属である銅の塑性に基づいて内部応力が吸収される。第１から第８の実施の形態では、電力供給手段として回路パターンの形成されたセラミック基板を用いたが、一般に入手できるセラミック基板の熱膨張率は、低融点ガラスに対し低めである。相関は必ずしも大きくないが分子間結合の弱い材料が低融点となり、同時に熱膨張率の大きい特性となる傾向がある。これに対し、電力供給手段として、金属リードを用いることで熱膨張率１５×１０−６／℃以上のより低融点のガラスでも発光装置１を具現化できる。なお、低融点ガラスとして熱膨張率の大きい材料を選択すると、ＧａＮ系ＬＥＤ素子との熱膨張率差は大きくなるので、この差に対する対策を併用することが好ましい。
【０１１４】
（５）フリップチップ実装としているので、電極部分の損傷が生じにくい。
【０１１５】
（６）部材間熱膨張率差によるクラックが生じにくい構造を有する。
【０１１６】
すなわち、リードにＡｌＮサブマウントに応じた形状の段差を形成してあり、ＡｌＮサブマウント長さ方向は軟金属のリードの塑性により応力緩和が可能である。また、ガラスは引っ張り応力にはクラックが生じやすいが、圧縮応力にはクラックは生じにくい。熱膨張率が小なるＧａＮ系ＬＥＤ素子が中央部、それと比較して高膨張率のリード、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラスが周囲を取り囲む構成であるので、ＧａＮ系ＬＥＤ素子の各面に対して垂直方向に応力が作用し、ガラスには圧縮応力が生じる。これらによってＬＥＤ素子やサブマウントに対し、低融点ガラスの熱膨張率が大きくても、具現化することができる。
【０１１７】
（７）ＧａＮ系ＬＥＤ素子が発する熱は、ＡｌＮサブマウントおよびリードを通って速やかに外部放熱される。また、ガラスの熱伝導率は、樹脂封止材料の１０倍程度優れているため、ガラスから放熱も無視できないレベルである。
【０１１８】
（８）また、リードフレームに対してホットプレス加工を行い、リードへ個別にガラス封止するとともにリードフレームからタイバーカットすることで一括多量製造が可能になり、量産性に優れる。
【０１１９】
なお、サブマウントを構成する材料についてはＡｌＮに限定されず、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）で形成されていても良い。Ａｌ２Ｏ３を用いた場合にはガラス材料との熱膨張率差が小になるので、クラック、剥離の発生を抑制できる。
【０１２０】
また、図２４に示すように、ｎ層１８Ｂとｐ層１８Ｃによってツェナーダイオードとして機能するＳｉサブマウント１８にＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するようにしても良い。この場合にはＧａＮ系ＬＥＤ素子を静電破壊から保護することができる。なお、Ｓｉサブマウント１８のｐ層１８Ｃとリード１９との電気的接続を行うワイヤ１０については先に説明した耐熱無機材コート１１等の保護部材で保護することでガラス封止加工に伴う損傷を回避することができる。
【０１２１】
また、リードを挟み込む２枚のガラスについて、下側のガラスに白色のものを用いても良い。この場合には下側に放射される光を反射して光学形状形成側に放射させることが可能になる。
【０１２２】
また、リードを挟み込む２枚のガラスが異なる粘度を有していても良い。具体的には上側ガラスにＰ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラス（熱膨張率：１７．３×１０−６／℃、屈伏点：３１０℃、屈折率：１．５１、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））を使用し、下側ガラスにＰ２Ｏ５−Ｆ系低融点ガラス（熱膨張率：１６．９×１０−６／℃、屈伏点：３６３℃、屈折率：１．５４、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））を用いる。この場合、ホットプレス加工時に上側が高粘度、下側が低粘度となり、成形が容易になる。
【０１２３】
図２５は、第１０の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）は下部ガラスの斜視図である。この発光装置１は、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するリードカップ部１９Ｂを有したリード１９と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２とリード１９とを電気的に接続するワイヤ１０と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２、ワイヤ１０を覆って保護するシリコンコート３５と、プレフォームされた上部ガラス６０Ａおよび下部ガラス６０Ｂによってリード１９を一体的に封止するＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラス封止部６と、を有する。
【０１２４】
リードカップ部１９Ｂは、傾斜面１９０および底面１９１によってすり鉢状に形成されており、（ｃ）に示す下部ガラス６０Ｂのリード収容溝６０Ｃに収容される。リード収容溝６０Ｃは、下部ガラス６０Ｂを金型でプレフォームして成形する際に形成される。
【０１２５】
以下に発光装置１の製造方法について説明する。
【０１２６】
まず、銅を材料とし、表面に銀めっき処理が施された一対のリード１９を設けられた図示しないリードフレームを用意する。次に、リード１９のリードカップ部１９ＢにＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載する。ＧａＮ系ＬＥＤ素子２は無機透明接着剤によってリードカップ部１９Ｂの底面１９１に接着される。次に、一対のリード１９とＧａＮ系ＬＥＤ素子２の電極とをワイヤ１０で電気的に接続する。次に、一対のリード１９とＧａＮ系ＬＥＤ素子２とが電気的に接続された状態で予めプレフォームされた下部ガラス６０Ｂのリード収容溝６０Ｃに収容する。次に、一対のリード１９とＧａＮ系ＬＥＤ素子２とが覆われるようにシリコン樹脂コート３５をポッティングする。次に、上部ガラス６０Ａを用意し、ホットプレス加工に基づいて下部ガラス６０Ｂと一体化する。次に、リードフレームから発光装置１を切り離す。
【０１２７】
上記した第１０の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０１２８】
シリコン樹脂はおよそ４００℃以上で、熱によって分子結合が切れ、ガスが発生するが、シリコン樹脂コート３５を熱分解しない３６０℃での加工が可能になるので、ガラス封止加工時の熱をシリコン樹脂で吸収して応力緩和できる。また、リードカップ部１９Ｂを収容するプレフォームされた下部ガラス６０Ｂを用いることで、一対のリード１９のガラス封止状態が安定する。また、リードフレームに対してホットプレス加工を行い、リードへ個別にガラス封止するとともにリードフレームからタイバーカットすることで一括多量製造が可能になり、量産性に優れる。
【０１２９】
図２６は、第１０の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す断面図である。この発光装置１は、フリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するＡｌＮサブマウント１８と、ＡｌＮサブマウント１８を収容する段部１９Ａを有する一対のリードフレーム１９とを有する点において第１０の実施の形態と相違している。
【０１３０】
一対のリードフレーム１９は、段部１９Ａの上方に傾斜面１９Ｄを有し、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２から放射される光を傾斜面１９Ｄで反射して外部放射する。
【０１３１】
ＡｌＮサブマウント１８は、表面および裏面に設けられる回路パターン４を電気的に接続するビアホール１８Ａを有する。
【０１３２】
以下に発光装置１の製造方法について説明する。
【０１３３】
まず、一対のリード１９を設けられた図示しないリードフレームを用意する。次に、リード１９の段部１９Ａに位置するようにＡｌＮサブマウント１８をＡｇペーストで電気的に接続する。次に、ＡｌＮサブマウント１８にＡｕスタッドバンプ５を介してＧａＮ系ＬＥＤ素子２を接合する。次に、一対のリード１９とＧａＮ系ＬＥＤ素子２とが電気的に接続された状態で予めプレフォームされた下部ガラス６０Ｂのリード収容溝６０Ｃに収容する。次に、一対のリード１９とＧａＮ系ＬＥＤ素子２とが覆われるようにシリコンコート３５をポッティングする。次に、上部ガラス６０Ａを用意し、ホットプレス加工に基づいて下部ガラス６０Ｂと一体化する。次に、リードフレームから発光装置１を切り離す。
【０１３４】
上記した第１の変形例によると、フリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２を用いることで基板側から効率良く光取り出しを行うことができる。
【０１３５】
図２７は、第１０の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す断面図である。この発光装置１は、フリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子（ラージサイズ）２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するＡｌＮサブマウント１８と、ＡｌＮサブマウント１８を収容する段部１９Ａを有する一対のリードフレーム１９とを有する点において第１０の実施の形態と相違している。ラージサイズのＧａＮ系ＬＥＤ素子２のサイズは１ｍｍ×１ｍｍである。
【０１３６】
第２の変形例では、ラージサイズチップを用いた構成を説明したが、チップサイズが大になることで、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系ガラスＡｌＮサブマウント１８、およびＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラス封止部６の熱膨張率差が大である。このような場合においても良好な封止性が得られる。
【０１３７】
図２８は、第１１の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はガラス封止にあたっての斜視図である。この発光装置１は、図２８（ａ）に示すようにＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラスからなる筒状体６０Ｄを加熱することによってＧａＮ系ＬＥＤ素子２、ワイヤ１０、および一対のリード１９をガラス封止したものである。
【０１３８】
筒状体６０Ｄは、図２８（ｂ）に示すように一部を切り欠いた筒状ガラスによって構成されており、図示しないバーナー等の加熱装置で筒状体６０Ｄを加熱することによりガラスを溶融させてＧａＮ系ＬＥＤ素子２、ワイヤ１０、および一対のリード１９をガラス封止する。
【０１３９】
上記した第１１の実施の形態によると、溶融したガラスの表面張力に基づいてＧａＮ系ＬＥＤ素子２、ワイヤ１０、および一対のリード１９をガラス封止することができる。なお、本実施の形態では溶融したガラスを付着させることによりガラス封止しているが、ガラスが溶融している状態でホットプレス加工を行っても良い。
【０１４０】
図２９は、第１２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。この発光装置１は、第９の実施の形態で説明した発光装置１に対してエポキシ樹脂からなるモールド部９を設けたものである。
【０１４１】
モールド部９は、半球状の光学形状面９Ａを有して形成されており、トランスファーモールド法によって形成される。
【０１４２】
このような構成によれば、ガラス封止型デバイスに光学系を容易に形成することができるとともに、ガラス封止部６がモールド部９で包囲されることにより耐湿性がより向上する。また、リード引き出し部がガラスから直接でなくなるため、リード曲げ時の応力等によりガラスのクラックやかけが生じることを防ぐ効果もある。なお、モールド部９はエポキシ樹脂以外の他の樹脂材料、例えば、シリコン樹脂によって形成されても良く、トランスファーモールド法以外のポッティングモールド法等の成型手法を適用することも可能である。また、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂材料を用いてインジェクション法によって形成することも可能であり、この場合には生産性を向上させることができる。
【０１４３】
以下、図３０から図５５に図示される実施の形態について詳細に説明する。
【０１４４】
（光学素子）
光学素子には発光ダイオード、レーザダイオードその他の発光素子及び受光素子が含まれる。光学素子の受発光波長も特に限定されるものではなく、紫外光〜緑色系光に有効なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子や赤色系光に有効なＧａＡｓ系半導体素子などを用いることができる。
【０１４５】
封止部材の問題が特に顕著になるのは短波長を放出するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子である。ここに、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表される。Ａｌを含むものはこのうち、ＡｌＮのいわゆる２元系、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ及びＡｌＸＩｎ１−ＸＮ（以上において０＜Ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。
【０１４６】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体及びＧａＮにおいて、ＩＩＩ族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。
【０１４７】
また、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
【０１４８】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により形成される。素子を構成する全ての半導体層を当該ＭＯＣＶＤ法で形成する必要はなく、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を併用することが可能である。
【０１４９】
発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルヘテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。かかるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子として、主たる光受発光方向（電極面）を光デバイスの光軸方向にしたフェイスアップタイプや主たる光受発光方向を光軸方向と反対方向にして反射光を利用するフリップチップタイプを用いることができる。
【０１５０】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の耐熱温度は６００℃程度であり、またＧａＡｓ系の半導体素子の耐熱温度は６００℃程度であり、いずれも低融点ガラスをモールドするときの温度に対して安定である。
【０１５１】
（電力受送手段）
光デバイスには電力受送手段が含まれる。この電力受送手段は発光素子に電力を供給し、また光を受けて受光素子に生じた電力を取り出す電気部品であり、光デバイスを外部の電気回線に接続するためのリードと該リードと光学素子とを配線するボンディングワイヤ等が含まれる。ボンディングワイヤは金線若しくは金合金線からなることが多い。当該ボンディングワイヤー自体並びにボンディングワイヤとリード若しくは光学素子との間のボンディングの耐熱温度は６００℃以上であり、いずれも低融点ガラスをモールドしたときの温度に対して安定である。
【０１５２】
（第１の封止部材）
第１の封止部材は光学素子と電力受送手段の少なくとも一部を被覆する。この第１の封止部材としてこの発明ではＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系若しくはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系のガラスを選択した。
【０１５３】
これらの低融点ガラスはいずれも３５０〜６００℃においてプレス成形が可能である。この発明の第１の封止部材は自然溶着により形成することもできる。
【０１５４】
第１の封止部材には蛍光材料を分散することもできる。かかる蛍光材料として無機系の蛍光材料の粉体を用い、これを低融点ガラス中に混合することができる。また、低融点ガラス中に希土類イオンをドープすることによりこれを蛍光させることも可能である。発光素子と蛍光材料とを適宜組合せることにより、白色光をはじめとして任意の発光色を得ることができる。
【０１５５】
この第１の封止部材と光学素子との組合せにおいて、第１の封止部材のアッベ数を４０以下、その屈折率を１．６以上とし、かつ光学素子の受発光波長を５４６．１ｎｍ（Ｎａのｅ線の波長）以下とすることが好ましい。即ち、高屈折材料内で発光される光の外部量子効率は、発光される光の波長に対する封止材料の屈折率が高い方が有利である。光学材料の屈折率はＮａのｄ線によって定義されるが、一般に短波長ほどその屈折率は高くなり、光の波長に対する屈折率の変化の度合いがアッベ数で示される。特に従来の樹脂封止で問題となる短波長発光の発光素子において、Ｎａのｄ線における高屈折率で、かつ、波長に対する屈折率変化の大きい材料選択を行うことにより樹脂黄変による光出力低下を防ぐことができることに加え、実質、短波長光に対し、屈折率の高い材料による封止を実現でき、高い外部量子効率を得ることができる。
【０１５６】
かかる光学特性を有する低融点ガラスとしてＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスを挙げることができ、なかでもＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏガラスが好ましい。
【０１５７】
第１の封止部材は発光素子において少なくとも光受発光方向に配置されてこれを被覆するようにすることが好ましい。当該方向においての変色を確実に防止するためである。
【０１５８】
第１の封止部材の形状は特に限定されず、光デバイスに要求される光学特性に応じて適宜設計される。発光素子の場合、その光放出方向に配置される第１の封止部材は凸レンズ型にされることが好ましい。
【０１５９】
（第２の封止部材）
この発明において光学素子は、既述の第１の封止部材を含めて複数の封止部材で封止される場合がある。ここに第２の封止部材は光学素子をその主たる光受発光方向と反対方向から被覆する。
【０１６０】
第２の封止部材も、第１の封止部材と同様に、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系、及びＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系から選ばれる低融点ガラスとしてもよい。ここに第２の封止部材は第１の封止部材と同一材料であっても、異なる材料であってもよい。
【０１６１】
両者を異なる低融点ガラス材料としたとき、第１の封止部材（光学素子の主たる光受発光方向に存在するもの）の屈折率を第２の封止部材の屈折率より高くすることが好ましい。これにより光学素子として発光素子を用いる場合、発光素子と封止部材の界面における臨界角が大きくなって光効率が向上することとなる。
【０１６２】
低融点ガラスからなる第２の封止部材の場合、第１の封止部材と同様に、プレスモールド若しくは自然溶着により形成することができる。
【０１６３】
また、低融点ガラスからなる第２の封止部材には、第１の封止部材と同様に、蛍光材料を分散することもできる。
【０１６４】
第２の封止部材を非透明な材料で形成することも可能である。かかる第２の封止部材として低融点ガラスの他、金属板、セラミックス板等を挙げることができる。この場合、第２の封止部材は光を効率よく反射する材料製とすることが好ましい。第２の封止部材を低融点ガラス以外の材料で形成した場合には、第１の封止部材の線膨張係数の値を当該第２の封止部材の線膨張係数と光学素子の線膨張係数の間にすることが好ましい。これにより、光デバイスが半田リフロー炉等において熱処理された場合においても、異種材料の線膨張係数の違いに基づく光デバイスの内部応力を低減することができる。
【０１６５】
以下、この発明を実施例により説明する。
【０１６６】
（第１実施例）
この実施例では光学素子として図３０に示すフェイスアップタイプのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子１０１０を用いた。この発光素子は青色系の光を放出する。
【０１６７】
発光素子１０１０の各層のスペックは次の通りである。
層                ：    組成
ｐ型層１０１５        ：    ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ
発光する層を含む層１０１４  ：    ＩｎＧａＮ層を含む
ｎ型層１０１３        ：    ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ
バッファ層１０１２          ：    ＡｌＮ
基板１０１１                ：    サファイア
【０１６８】
基板１０１１の上にはバッファ層１０１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層１０１３を形成する。ここで、基板１０１１にはサファイアを用いたがこれに限定されることはなく、サファイア、スピネル、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ジルコニウムボライド、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を用いることができる。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
【０１６９】
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
【０１７０】
ここでｎ型層１０１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
【０１７１】
また、ｎ型層１０１３はｎ型不純物としてＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
【０１７２】
発光する層を含む層１０１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
【０１７３】
発光する層を含む層１０１４はｐ型層１０１５の側にＭｇ等をドープしたバンドギャップの広いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層１０１４中に注入された電子がｐ型層１０１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
【０１７４】
発光する層を含む層１０１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層１０１５を形成する。このｐ型層１０１５はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。ｐ型不純物の導入後に、電子線照射、炉による加熱、プラズマ照射等の周知の方法により低抵抗化することも可能である。上記構成の発光素子において、各ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等の方法で形成することもできる。
【０１７５】
ｎ電極１０１８はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型層１０１５を形成した後にｐ型層１０１５、発光する層を含む層１０１４、及びｎ型層１０１３の一部をエッチングにより除去することにより表出したｎ型層１０１３上に蒸着で形成される。
【０１７６】
透光性電極１０１６は金を含む薄膜であって、ｐ型層１０１５の上に積層される。ｐ電極１０１７も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極１０１６の上に形成される。以上の工程により各層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
【０１７７】
この発光素子１０１０は、図３１に示すとおり、電力受送手段としてのマウントリード１０２１の上に発光素子１０１０を固定し、発光素子１０１０の上面の電極からマウントリード１０２１と他の電力受送手段としてのサブリード１０２２とへそれぞれボンディングワイヤ１０２３、１０２４が懸架されている。発光素子１０１０からの光を効率良く反射させるためマウントリード１０２１の表面は銀メッキされている。また、光反射効率を確保するために無機系の白色接着剤を用いて発光素子１０１０をマウントリード１０２１へ固定することもできる。更には純銅に近い銅合金を用い、高い放熱性のあるものとすることもできる。ボンディングワイヤには金線が用いられている。
【０１７８】
図３０に示した組み付け体１０２０は、中子として図３２に示すようにプレス用金型１０２５にセットされる。このプレス用金型１０２５の凹部１０２６、１０２７へそれぞれ低融点ガラスをセットしておいて、当該金型１０２５を閉じることにより図３３に示す封止部材１０２８（第１の封止部材）を成形する。この実施例では低融点ガラスとしてＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラス（株式会社住田光学ガラス：商品名Ｋ−ＰＧ３２５）を選択し、成形温度は４３０℃とした。
【０１７９】
その結果、図３３に示すとおり、発光素子１０１０の全部とリード１０２１、１０２２の一部が半球型の封止部材１０２８により被覆されることとなる。この封止部材１０２８の形状は、光デバイス１００２に要求される光学特性に応じて適宜設計可能であり、例えば砲弾型を採用することもできる。
【０１８０】
（第２実施例）
図３４に示す光デバイス１００３は、図３３の光デバイス１００１において低融点ガラス中に蛍光材料を含有させたものである。なお、図３３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施例では、蛍光材料として希土類元素をドープした低融点ガラスで封止部材１０３８を形成した。
【０１８１】
任意の蛍光材料を低融点ガラスに含有させることにより、光デバイス１００３の発光色の制御が可能になる。
【０１８２】
（第３実施例）
図３５に示す光デバイス１００４は、図４の光デバイス１００２において封止部材１０２８を砲弾型のカバー１０４８で被覆したものである。このカバー１０４８はエポキシ樹脂その他の透光性樹脂からなり、モールド成形される。このようにカバー１０４８を設けることにより大きなサイズの光デバイスを得ることができる。これにより、標準形状のガラス封止体を作成し、これをモールド型の設備や作業がより容易な樹脂により、多様な光学系を得ることができる。この際、発光素子から放射される光の密度が高く、温度上昇のある発光素子近傍はガラス材であるため、光出力劣化は無視できる程度に抑えることができる。なお、図３４に示す封止部材１０３８をこのカバー１０４８で被覆することも可能である。また、後述する図３６、図３８、図３９の各封止部材１０５８、１０６８、１０６９、１０７９をこのカバー１０４８で被覆することも可能である。このカバー１０４８中に蛍光材料を含有させることも可能である。
【０１８３】
（第４実施例）
図３６に示す光デバイス１００５は自然溶着により形成された封止部材１０５８を有するものである。図３３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１８４】
この封止部材１０５８は次のようにして形成される。図３７に示すように、低融点ガラスからなる筒状体１０５８ａを準備してこれを発光素子１０１０とリード１０２１、１０２２の組み付け体１０２０に被せる。これを炉の中に入れて筒状体１０５８ａを軟化させる。その結果、筒状体１０５８ａはその材料の表面張力によりレンズ状に組み付け体１０２０を被覆することとなる。
【０１８５】
この実施例によればプレス用金型が不要になるので、安価な光デバイスの提供が可能になる。
【０１８６】
（第５実施例）
図３８に示す光デバイス１００６では異種の低融点ガラスを用いて発光素子１０１０及びリード１０２１、１０２２を被覆している。なお、図３８において図３３と同一要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１８７】
図３８の例では、発光素子は前述の実施例同様、青色系の発光素子を用い、発光素子１０１０の上側（主たる光放出方向）をＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスからなる第１の封止部材６１０８（屈折率１．８、アッベ数２５）で封止し、発光素子１０１０の下側（主たる光放出方向と反対方向）をＰ２Ｏ５−Ｆ系ガラスからなる第２の封止部材１０６９で封止している。光取り出し効率を向上させる見地から、第１の封止部材１０６８は高い屈折率の材料選択を行っている。また、それによって生じる製造上の制約を第２封止部材によって緩和し、実際に作成できるものとしてある。この結果、第１の封止部材１０６８の屈折率は第２の封止部材１０６９の屈折率より大きくなる。また、第１の封止部材１０６８はアッベ数の小さい材料選択を行い、青色系の発光素子に対し、実際の屈折率が大きくなるのものとしてある。
【０１８８】
図３８に示される光デバイス１００６は、図３２において金型１０２５の凹部１０２６、１０２７に充填する材料を異ならせることにより形成することができる。
【０１８９】
尚、発光素子として赤色系を用いる場合は、第１の封止部材１０６８として、屈折率が高く、アッベ数の大きい材料選択を行うことで、実際の屈折率が大きいものを選択できる。例えば、屈折率１．８、アッベ数４５のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系のガラスがある。
【０１９０】
（第６実施例）
図３９に示す光デバイス１００７では、第２の封止部材１０７９として金属薄板（Ａｌ薄板）を用いた。図３８と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。第２の封止部材として金属材料を用いることにより、発光素子１０１０からの光を効率よく反射することができる。この第２の封止部材１０７９は専ら反射板の役目を奏するものであり、金属薄板の他に樹脂板等を用いることができる。
【０１９１】
この光デバイス１００７は次の様に製造される。図４０に示すように、発光素子１０１０とリード１０２１、１０２２との組み付け体１０２０の裏側に金属薄板１０７９を張り付ける。これを中子として金型１０２５にセットする。このとき、低融点ガラスはプレス金型１０２５の上側の凹部１０２６にのみ充填される。その後、型締めして、図３９の光デバイス１００７を得る。
【０１９２】
この実施例のように第１の封止部材１０６８と第２の封止部材１０７９とを異種材料で形成する場合には、第１の封止部材の線膨張係数の値を第２の封止部材の線膨張係数と発光素子の線膨張係数の中間にすることが好ましい。
【０１９３】
（第７実施例）
この実施例ではフリップチップタイプの発光素子１１００を用いる。フリップチップタイプの発光素子は、図４１に示すように、図３０の発光素子において透光性電極１０１６及びｐ電極１０１７の代わりに、ｐ型層１０１５の全面に厚膜のｐ電極１１０１を積層した構成である。なお、図３０と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１９４】
当該フリップチップタイプの発光素子１１００をサブマウント１１１０を介してマウントリード１０２１へマウントし、サブマウント１１１０とサブリード１０２２とをボンディングワイヤ１１２４で結線して組み付け体１１２０を形成する。このサブマウント１１１０には回路パターンが形成されており、発光素子１１００の各電極１０１８、１１０１が直接若しくはボンディングワイヤ１１２４を介してリード１０２１、１０２２へ電気的に連結される。この組み付け体１１２０を中子として第１実施例と同様にして封止部材１０２８を形成し、図４２に示す光デバイス１００８を得る。このようにフリップチップタイプの発光素子を備えた発光装置においては、封止工程でデリケートなボンディングワイヤが１本のみになるので、工程管理が容易になるとともに製造歩留まりが向上する。また、ボンディングワイヤが発光素子の発光面に近接していないので、外部放射効率においてボンディングワイヤが影響しなくなる。
【０１９５】
なお、第１実施例と同一の要素には同一の符号を付して、説明を簡素化している。
【０１９６】
図４１に示したフリップチップタイプの発光素子１１００の組み付け体１１２０に対して、第２〜第６実施例で説明した封止部材を適用することが出来る。図４２〜図４５にその例を示した。なお、説明を簡素化するため、既述の要素と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１９７】
（第８実施例）
この実施例では、図４７に示すように、ＡｌＮ等からなる無機材料基板１２００の表面に電力受送手段としての回路パターン１２０１、１２０２が形成されている。当該回路パターン１２０１、１２０２に対し、バンプ１２０５、１２０６を介してフリップチップタイプの発光素子１１００がマウントされることとなる。また、基盤１２００は共晶材により、リード１０２１、１０２２に実装されている。そして、この組み付け体１２２０を中子として第１実施例と同様にして封止部材１０２８を形成し、図４８に示す光デバイス１００９を得る。
【０１９８】
なお、第１実施例と同一の要素には同一の符号を付して、説明を簡素化している。
【０１９９】
図４７に示した組み付け体１２２０に対して、第２〜第６実施例で説明した封止部材を適用することが出来る。図４９〜図５１にその例を示した。なお、説明を簡素化するため、既述の要素と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０２００】
上記の例では組み付け体１２２０の全体を封止部材で被覆してるが、図５２に示すように発光素子１１００と回路パターン１２０１、１２０２の一部を封止部材１２２８で被覆してもよい。図５３に示した構成の光デバイスはチップＬＥＤとして使用することができる。
【０２０１】
この実施例の光デバイスには熱的に又機械的に脆弱なボンディングワイヤが存在せず、また、デバイス内に有機材料を含まないので、よい高い温度で低融点ガラスをプレス成形することができる。また、リフロー炉等における熱処理に対しても安定になる。従って、製造が容易になり、適用できる低融点ガラスの選択の幅も広がる。もって、安価な光デバイスの提供が可能となる。
【０２０２】
上記の共晶材に限らず、金バンプによる光学素子マウントを行ってもよい。これによっても、ワイヤレス、無機材のみの安定したデバイス形成が可能である。
【０２０３】
（第９実施例）
この実施例の光デバイスの断面図を図５４に、同平面図を図５５に示す。
【０２０４】
この光デバイス１２３０はフリップチップタイプの発光素子１１００、ＡｌＮ基板１２３１、金属パターン１２３６及び封止部材１２３８を備えてなる。
【０２０５】
基板１２３１としてこの実施例ではＡｌＮからなるものを用いたが、少なくとも発光素子１１００の実装面がＡｌＮ等の絶縁材料で形成されていればよい。例えば、基板の基部をアルミ板で形成し、その表面にＡｌＮを積層したものを基板として用いることができる。絶縁材料としてはＡｌＮの他にＡｌ２Ｏ３等を用いることができる。
【０２０６】
基板１２３１にはスルーホール１２３１、１２３２が形成されている。
【０２０７】
金属パターン１２３５、１２３６とにより基板１２３１の実装面のほぼ全面が被覆されている。この実施例ではメタライズ法により金属パターン１２３５、１２３６は形成されている。このため、金属パターン１２３５、１２３６と基板１２３１との結合力は強く、さらに基板１２３１との接触面積を大きくすることにより両者の結合力が向上する。実施例の金属パターン１２３５、１２３６はタングステン上にニッケルめっきを施し、発光素子マウント部及び金属パターン露出部（低融点ガラス封止されない箇所）は更に金めっきを施してなる。かかる金属材料は、基板実装面の絶縁材料及び低融点ガラスからなる封止部材と強い結合力を備える。また、ガラスと金属材料とは線熱膨張係数が略同等（およそ１０〜２０×１０−６（１／℃））であり、熱収縮での応力は生じにくい。なお、金属パターンの形状及び形成材料は、基板実装面の材料と封止部材の材料に応じて適宜選択されるものである。
【０２０８】
金属パターン１２３５、１２３６が発光素子１１００に対する電力受送手段となる。なお、当該電力受送手段と別体として金属パターンを形成し、基板と封止部材との結合力を確保することもできる。
【０２０９】
フリップチップタイプの発光素子１１００の電極面（図示下側面）には共晶材めっきが施される。そして汎用的なリフロー炉に通して発光素子１１００が金属パターン１２３５、１２３６へはんだ付けされる。
【０２１０】
ここに、共晶材めっきは発光素子１１００の電極表面に広く薄く形成されているので、基板側への放熱性に優れている。また、フリップチップタイプの発光素子のようにｐ電極、ｎ電極の間隔が狭くても短絡することがない。
【０２１１】
封止部材１２３８は発光素子１１００の波長に対して透明な低融点ガラスから構成される。かかる低融点ガラスとしてＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系、及びＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系から選ばれる低融点ガラスを採用することができる。
【０２１２】
封止部材１２３８は減圧下窒素雰囲気にて、モールド成形される。
【０２１３】
かかる光デバイス１２３０によれば、封止部材１２３８を形成する低融点ガラスと金属パターン１２３５，１２３６を形成する金属との接着性が高く、また、当該金属とＡｌＮ基板１２３１との間にも高い接着性が確保される。このため、封止部材１２３８が基板１２３１にたいして強固に接合され、界面剥離が殆ど生じなくなる。また、この光デバイスでは熱的に又機械的に脆弱なボンディングワイヤが存在せず、また、デバイス内に有機材料を含まないので、より高い温度で低融点ガラスをプレス成形することができる。また、リフロー炉等における熱処理に対しても安定になる。従って、製造が容易になり、適用できる低融点ガラスの選択の幅も広がる。
【０２１４】
以下、図５６から図６４に図示される実施の形態について詳細に説明する。
【０２１５】
（光学素子）
光学素子には発光ダイオード、レーザダイオードその他の発光素子及び受光素子が含まれる。光学素子の受発光波長も特に限定されるものではなく、紫外光〜緑色系光に有効なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子や赤色系光に有効なＧａＡｓ系半導体素子などを用いることができる。その他、ＳｉＣ、ＡｌＩｎＧａＰなどから形成される光学素子を用いることができる。
【０２１６】
封止部材の問題が特に顕著になるのは短波長を放出するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子である。ここに、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表される。Ａｌを含むものはこのうち、ＡｌＮのいわゆる２元系、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ及びＡｌＸＩｎ１−ＸＮ（以上において０＜Ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体及びＧａＮにおいて、ＩＩＩ族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。
【０２１７】
また、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
【０２１８】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により形成される。素子を構成する全ての半導体層を当該ＭＯＣＶＤ法で形成する必要はなく、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を併用することが可能である。
【０２１９】
発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルヘテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。かかるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子として、主たる光受発光方向（電極面）を光デバイスの光軸方向にしたフェイスアップタイプや主たる光受発光方向を光軸方向と反対方向にして反射光を利用するフリップチップタイプを用いることができる。
【０２２０】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子のエピ成長温度は１０５０℃程度であり、またＧａＡｓ系の半導体素子のエピ成長温度は耐熱温度は６００℃以上であり、いずれも低融点ガラスを用いることで熱によるダメージ影響のない加工が可能である。
【０２２１】
（無機材料基板）
この発明の光デバイスは既述の光学素子が無機材料基板へマウントされている。無機材料基板のベース材料及び形状は光デバイスの用途に応じて適宜選択することが出できるが、例えばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３等の矩形板状のものを用いることができる。
【０２２２】
基板において少なくともその表面が当該ベース材料で形成されていればよい。例えば、中心部分をＡｌ若しくはＡｌ合金で形成してその表面をＡｌＮで囲繞してなる基板を用いることができる。
【０２２３】
（金属パターン）
無機材料基板には金属パターンが形成され、光学素子の各電極と外部回路とを電気的に結合して光学素子に対して電力を受送する。即ち、光学素子が発光素子の場合は外部回路から光学素子へ電力を印加し、光学素子が受光素子の場合は光学素子の発生した電力を外部回路へ取り出す。
【０２２４】
この発明の金属パターンはかかる電力の送受機能に加えて、無機系の封止部材を無機材料基板へ安定して接着させる接着層の機能を併せ持つ。封止部材は光学素子を取り囲むように配置されるので、この金属パターンも光学素子をとり囲むようにエリアに形成することにより、封止部材と無機材料基板との間に介在される金属パターンの面積を極大化することができる。なお、光学素子を取り囲む金属パターンは連続体に限られるものではなく、非連続体であってもよい。かかる非連続体の金属パターンの全ての部分が電力の受送機能を担う必要はない。
【０２２５】
金属パターンは光を反射する機能も有するので、これで光学素子を取り囲むことにより、光学素子の光をもれなく反射させて光取り出し効率を向上させる機能も有する。例えば黒色のＡｌＮからなる基板は光学素子からの光を吸収してしまい、またＡｌ２Ｏ３からなる基板は光学素子からの光を透過させてしまうので、かかる金属パターンで光学素子をとり囲むことにより、光学素子からの光を外部へ効率よく反射することができる。
【０２２６】
金属パターンの形成材料は封止部材の材質及び無機材料基板の材質に応じてこれらと結合性に優れたものが適宜選択される。金属パターンはこれを多層構造とすることもできる。例えば、金属パターンの形成材料としてＷ、Ｗ＼Ｎｉ（Ｗの上にＮｉを積層したもの）、Ｗ＼Ｎｉ＼Ａｇ（Ｗの上にＮｉとＡｇを順次積層したもの）、Ｃｕ箔などを採用することができる。
【０２２７】
ここに、Ｗ層は加熱により封止部材や基板の無機材料へ楔のように入り込み、両者の間に強固な結合が形成される。Ｗ層の上にＮｉ層を形成した場合、加熱によりＮｉ層と封止部材との間に化学結合が生じ、両者の間に強固な結合が得られる。
【０２２８】
Ａｇ層は金属パターンの光反射効率を向上させる高反射率層であり、光学素子の周辺部位へ部分的に形成することが好ましい。また、光学素子をマウントする部分に結合手段としてＡｕ層を形成することもできる。このＡｕ層により光学素子を金属パターンへ接着することができる。
【０２２９】
結合手段としてＡｕバンプを用いることができる。また、Ａｕバンプ以外にも、はんだバンプやはんだめっきなどの共晶材によるマウント結合手段を用いてもかまわない。
【０２３０】
基板の熱変形量を小さくする見地から、基板の光学素子マウント面（表面）の実質的な全面に当該金属パターンを形成することが好ましい。
【０２３１】
金属パターンを基板の裏面まで形成するときには、基板にスルーホール（ビアホール）を形成してそこへ金属パターンの材料を通すことにより基板表面とパターンと基板裏面のパターンとを連結させることができる。電気端子は基板の光学素子がマウントされる面からその裏面側に引き出されているため、特に基板の光学素子がマウントされる面側に電気端子のための光学素子の封止部材で覆われない箇所を設ける必要がなく、全面を板状の封止部材で封止することができる。このため、量産性の優れたものとすることができる。尚この際、基板には貫通孔がないものとすれば、光学素子がマウントされる面側の光学素子の封止部材がその裏面側へ出ることがない。
【０２３２】
金属パターンの形成方法は特に限定されるものではないが、実施例では無機材料基板へＷのペーストをスクリーン印刷し、更にこれを焼成してＷの金属パターンを無機材料基板に形成した。このＷ層にＮｉ層を鍍金してＷ＼Ｎｉからなる金属パターンを形成し、加熱処理する。Ｗ＼Ｎｉ＼Ａｇは、鍍金したＮｉ層へ更にＡｇを鍍金する。
【０２３３】
これら金属層をスパッタ法その他の周知の方法で形成することもできる。
【０２３４】
（封止部材）
無機系の封止部材は光学素子の受発光波長に対して透明であり、光学素子を保護できるものであれば特に限定されないが、光学素子の耐熱温度が６００℃程度であることを考えれば、それより低い融点（軟化点）を有する低融点ガラスを採用することが好ましい。
【０２３５】
かかる低融点ガラスとして、鉛ガラスやカルコゲン化物ガラスの他、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系若しくはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系のガラスを採用することができる。これらの低融点ガラスはいずれも３５０〜６００℃においてプレス成形が可能である。
【０２３６】
封止部材には蛍光材料を分散することもできる。かかる蛍光材料として無機系の蛍光材料の粉体を用い、これを低融点ガラス中に混合することができる。また、低融点ガラス中に希土類イオンをドープすることによりこれを蛍光させることも可能である。発光素子と蛍光材料とを適宜組合せることにより、白色光をはじめとして任意の発光色を得ることができる。
【０２３７】
この封止部材と光学素子との組合せにおいて、封止部材のアッベ数を４０以下、その屈折率を１．６以上とし、かつ光学素子の受発光波長を５４６．１ｎｍ（Ｎａのｅ線の波長）以下とすることが好ましい。即ち、高屈折材料内で発光される光の外部量子効率は、発光される光の波長に対する封止材料の屈折率が高い方が有利である。光学材料の屈折率はＮａのｄ線によって定義されるが、一般に短波長ほどその屈折率は高くなり、光の波長に対する屈折率の変化の度合いがアッベ数で示される。特に従来の樹脂封止で問題となる短波長発光の発光素子において、Ｎａのｄ線における高屈折率で、かつ、波長に対する屈折率変化の大きい材料選択を行うことにより樹脂黄変による光出力低下を防ぐことができることに加え、実質、短波長光に対し、屈折率の高い材料による封止を実現でき、高い外部量子効率を得ることができる。
【０２３８】
かかる光学特性を有する低融点ガラスとしてＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスを挙げることができ、なかでもＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏガラスが好ましい。
【０２３９】
板状の低融点ガラスからなる封止部材を光学素子へ重ねてこれが軟化するように加熱することにより、発光素子を封止部材で囲繞することができる。封止部材と光学素子との間に空気が入り込まないように、この加熱は減圧雰囲気下で行うことが好ましい。この加熱により、低融点ガラスと金属パターンとの界面において化学反応が生じて両者が強固に接着される。
【０２４０】
以下、この発明を実施例により説明する。
【０２４１】
（第１０実施例）
この実施例では光学素子として図５６に示すフリップチップタイプのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子２０１０を用いた。この発光素子は青色系の光を放出する。
【０２４２】
発光素子２０１０の各層のスペックは次の通りである。
層                ：    組成
ｐ型層２０１５        ：    ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ
発光する層を含む層２０１４  ：    ＩｎＧａＮ層を含む
ｎ型層２０１３        ：    ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ
バッファ層２０１２          ：    ＡｌＮ
基板２０１１                ：    サファイア
【０２４３】
基板２０１１の上にはバッファ層１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層２０１３を形成する。ここで、基板２０１１にはサファイアを用いたがこれに限定されることはなく、サファイア、スピネル、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ジルコニウムボライド、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を用いることができる。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
【０２４４】
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
【０２４５】
ここでｎ型層２０１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
【０２４６】
また、ｎ型層２０１３はｎ型不純物としてＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
【０２４７】
発光する層を含む層２０１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
【０２４８】
発光する層を含む層２０１４はｐ型層２０１５の側にＭｇ等をドープしたバンドギャップの広いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層２０１４中に注入された電子がｐ型層２０１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
【０２４９】
発光する層を含む層２０１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層２０１５を形成する。このｐ型層２０１５はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。ｐ型不純物の導入後に、電子線照射、炉による加熱、プラズマ照射等の周知の方法により低抵抗化することも可能である。
【０２５０】
上記構成の発光素子において、各ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等の方法で形成することもできる。
【０２５１】
ｎ電極２０１８はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型層２０１５を形成した後にｐ型層２０１５、発光する層を含む層２０１４、及びｎ型層２０１３の一部をエッチングにより除去することにより表出したｎ型層２０１３上に蒸着で形成される。
【０２５２】
ｐ電極２０１６は蒸着によりｐ型層２０１５の上に積層される。以上の工程により各層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
【０２５３】
次に、この発光素子２０１０をマウントする無機材料基板を準備する。
【０２５４】
ＡｌＮからなる焼成前の無機材料基板２０２１の両面にＷを含むペーストをスクリーン印刷し、図５７に示すパターン２０２３、２０２４とする。図５７（ｂ）に示されるように、基板２０２１にはスルーホール２０２５が形成され、当該スルーホール２０２５を介してマウント面（表面）のパターン２０２３と裏面のパターン２０２４との電気的結合を図る。
【０２５５】
その後、１５００℃を越える温度でＡｌＮを焼結するとともにペーストのＷを基板２０２１へ焼き付ける。これにより、Ｗと基板とが強固に結合される。このＷをスパッタリングで形成することも可能である。また、Ｗの代わりにＭｏ、などの高融点金属を用いてもよい。
【０２５６】
次に、基板２０２１の表面側のＷパターン２０２３の上にＮｉ層２０２６をめっき法によりほぼ７００℃で加熱してＮｉとＷとを反応させる。これにより、ＡｌＮ基板２０２１の上に金属パターンが強固に接合される。
【０２５７】
次に、図５８に示すように、金のバンプ２０２７、２０２８により発光素子２０１０を所定の位置にマウントする。なお、バンプ２０２７は発光素子２０１０のｎ電極２０１８に連結され、バンプ２０２８は発光素子２０１０のｐ電極２０１６に連結される。図５８（ａ）の状態で発光素子２０１０は金属パターン２０２３でとり囲まれた状態となる。
【０２５８】
次に、図５９に示すとおり、基板２０２１の表面側に封止部材となる板状の低融点ガラスを重ね、これを減圧雰囲気下において加熱して融着させ、発光素子２０１０を封止する。これにより、金属パターン表面のＮｉと低融点ガラス２０２９とが、Ｎｉ表面の酸化物を介して、化学的に結合し、強固に結合する。また、封止時の残留気泡発生を防ぐことができる。
【０２５９】
また、発光素子２０１０としてフリップチップタイプのものを採用することにより、ボンディングワイヤが省略されるので、この点においても機械的に安定している。よって、かかる構成の光デバイスは量産工程に適したものといえる。
【０２６０】
最後に、基板２０２１を分割線Ｄにおいて分割して実施例の光デバイスを得る。
【０２６１】
（第１１実施例）
図６０〜図６３に他の実施例の光デバイスを示す。
【０２６２】
図６０はこの光デバイスの平面図である。この光デバイスでは基板表面（マウント面）側のパターンが第１の部分（環状部分）２１０３と第２の部分（結合部分）２１０４、２１０５に分割されている。第１の部分２１０３には穴２１０７が複数形成されている。第１の部分２１０３には基板の周縁にまで伸びる導電部２１０８が形成されている。この導電部２１０８はめっき時に電界を印加するために使用される。
【０２６３】
第１の部分２１０３は第１０実施例と同様にして形成されたＷ層とＮｉ層の積層体であり、この上に無機系の封止部材を貼り付けることにより、基板２１１０−第１の部分２１０３−封止部材２１４０間に強固な結合が得られる。めっき形成されたＣｕからなる第２の部分２１０４、２１０５は第１の基板２１１１を貫通している。
【０２６４】
この実施例の基板２１１０はベース材料をＡｌ２Ｏ３とし、第１の基板２１１１と第２の基板２１１２を貼り合わせてなる。各基板のベース材料としてＡｌＮ、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３その他の無機材料を用いることができ、第１の基板２１１１のベース材料と第２の基板２１１２のそれとを異なるものとすることも可能である。
【０２６５】
第１の基板２１１１のベース材料には貫通した穴２１０７が形成され、当該穴２１０７の周面にも金属パターンである第１の部分２１０３の金属層が積層されている。
【０２６６】
第２の基板２１１２の表面には図６２に示す金属パターン２１２０、２１２１，２１２が形成されている。切り欠きを有する環状の金属パターン２１２０は第１の基板１１１の穴２１０７に対向している。この金属パターン２１２０は、第１の金属パターンの第１の部分２１０３と同様にＷ層とＮｉ層の積層体からなる。このように構成された金属パターン２１２０によれば、穴２１０７の底部まで入り込んだ封止部材の無機系材料（低融点ガラスなど）との間に充分な結合力を得られる。
【０２６７】
第２の基板２１１２の中央に形成される金属パターン２１２１、２１２２はそれぞれ第１の基板２１１１の金属パターンのうちの第２の部分２１０４、２１０５に対向する位置に形成されている。第１の基板２１１１と第２の基板２１１２とを貼り合わせたとき、金属パターン２１２１、２１２２はそれぞれ第２の部分２１０４、２１０５と電気的に結合される。この金属パターン２１２１、２１２２はＷ層とＮｉ層の積層体の上に更にＡｕ層を積層させたものとした。Ａｕ層を設けることにより、金属パターン２１２１、２１２２と第２の部分２１０４、２１０５との結合性が向上する。
【０２６８】
第２の基板２１１２には貫通孔２１２５、２１２６が形成されている。第２の基板２１１２の裏面には広い面積の金属パターン２１３１、２１３２が形成されている。第２の基板２１１２の表面側の金属パターン２１２１は貫通孔２１２５内に充填された導電性金属材料を介して裏面側の金属パターン２１３１と電気的に結合している。これにより、金属パターン２１３１から第１の基板２１１１の表面の金属パターン２１０４を介して、素子２０１０の一方の電極へ電力が送受されることとなる。同様に、第２の基板２１１２の表面側の金属パターン２１２２は貫通孔２１２６内に充填された導電性金属材料を介して裏面側の金属パターン２１３２と電気的に結合している。これにより、金属パターン２１３２から第１の基板２１１１の表面の金属パターン２１０５を介して素子２０１０の他方の電極へ電力が送受されることとなる。
【０２６９】
第２の基板２１１２の裏面に形成された金属パターン２１３１、２１３２にはそれぞれ導電部２１３５、２１３６が形成されている。この導電部２１３５、２１３６は金属パターン２１３１、２１３２のめっき形成時に使用される。
【０２７０】
第２の基板２１１２の裏面の金属パターン２１３１、２１３２はＷ層とＮｉ層の積層体の上に更にＡｕ層を積層させたものとした。Ａｕ層を設けることにより、金属パターン２１３１、２１３２と外部電極との結合性が向上する。貫通孔２１２５及び２１２６内の金属材料は当該金属パターン２１３１、２１３２並びに表面側の金属パターン２１２１、２１２２を形成するときに併せて形成される。
【０２７１】
この実施例では、第１の基板２１１１と第２の基板２１１２を別個に準備しておいて、これを結合させることにより無機材料基板２１１０を形成する。第１の基板２１１１と第２の基板２１１２の結合の方法は特に限定されず、接着剤を用いることもできる。
【０２７２】
基板２１１０を分割することにより、分割面に金属パターンを形成することが可能になり、回路設計の自由度が向上する。また、穴２１０７が基板２１１０を貫通するものであると、封止部材の材料如何によっては基板２１１０を支える下型に接着して、型離れが悪くなるおそれがある。この実施例のように穴２１０７が有底であると、封止部材の材料と下型との接触を未然に防止できる。また、穴２１０７が貫通していると、封止部材と基板表面との間の空気を抜くための負圧を基板の全面にかけづらくなる。他方、穴２１０７が有底であると封止部材と基板との間の空気が残存したとしてもその空気が当該穴へ逃げ込むこととなるので、封止部材と基板との間に気泡が発生することを防止できる。ここに、第１の基板２１１１に形成された貫通孔の一方の開口部を第２の基板２１１２で塞ぐことにより有底の穴２１０７を形成することは、一枚板状の基板へ有底の穴を穿設することに比べて、量産性に優れている。
【０２７３】
無機系透光性材料からなる封止部材２１４０が基板２１１０の表面に被覆される。封止部材２１４０の材料は基板２１１０の表面の金属パターン２１０３と強固に結合することはもとより、この実施例では封止部材２１４０の材料が穴２１０７の中まで回り込み、当該封止部材２１４０の材料と基板２１１０とが物理的に係合する。これにより、封止部材２１４０と基板２１１０との間に大きな熱膨張係数の違いがあっても、両者の変形が物理的に抑止され、封止部材２１４０が基板２１１０から剥離することがより確実に防止される。
【０２７４】
このように、封止部材が被覆される基板面に凹凸を設けることにより、封止部材と基板とが物理的に係合するので、封止部材が基板から剥離することをより確実に防止できる。当該凹凸として、実施例の有底の穴の他、溝や貫通孔を用いることもできる。更には、基板面を荒くする（Ｒａ＝０．５μｍ以上）ことにより、両者の物理的係合を得ることができる。基板においてベース材料の表面を荒くしておけば、その上に金属パターンを形成してもその荒さが金属パターン表面にも反映する。また、金属パターン２１０３のみに穴を設けることにより、即ち、金属パターン２１０３を例えば格子状に形成することにより、当該凹凸を形成することもできる。
【０２７５】
当該凹凸の作用は、無機系透光性材料からなる封止部材を何ら金属パターンを介することなく直接無機材料基板のベース材料へ被覆する場合においても有効である。
【０２７６】
図６４の例は、第１０実施例の光学素子の基板に有底の穴２２５７を穿設した例を示す。当該図６４及び図６０に示すとおり、穴即ち凹凸は基板面において均等に分配されることが好ましい。基板面の全面において封止材料と凹凸との係合を確保し、両者の剥離を防止するためである。
【０２７７】
以下、図６５から図７４に図示される実施の形態について詳細に説明する。
【０２７８】
（光学素子）
光学素子には発光ダイオード、レーザダイオードその他の発光素子及び受光素子が含まれる。光学素子の受発光波長も特に限定されるものではなく、紫外光〜緑色系光に有効なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子や赤色系光に有効なＧａＡｓ系半導体素子などを用いることができる。その他、ＳｉＣ、ＡｌＩｎＧａＰなどから形成される光学素子を用いることができる。
【０２７９】
封止部材の問題が特に顕著になるのは短波長を放出するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子である。ここに、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表される。Ａｌを含むものはこのうち、ＡｌＮのいわゆる２元系、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ及びＡｌＸＩｎ１−ＸＮ（以上において０＜Ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体及びＧａＮにおいて、ＩＩＩ族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。
【０２８０】
また、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
【０２８１】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により形成される。素子を構成する全ての半導体層を当該ＭＯＣＶＤ法で形成する必要はなく、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を併用することが可能である。
【０２８２】
発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルヘテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。かかるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子として、主たる光受発光方向（電極面）を光デバイスの光軸方向にしたフェイスアップタイプや主たる光受発光方向を光軸方向と反対方向にして反射光を利用するフリップチップタイプを用いることができる。
【０２８３】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子のエピ成長温度は１０５０℃程度であり、またＧａＡｓ系の半導体素子のエピ成長温度は耐熱温度は６００℃以上であり、いずれも低融点ガラスを用いることで熱によるダメージ影響のない加工が可能である。
【０２８４】
（無機材料基板）
この発明の光デバイスは既述の光学素子が無機材料基板へマウントされている。無機材料基板のベース材料及び形状は光デバイスの用途に応じて適宜選択することが出できるが、例えばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３等の矩形板状のものを用いることができる。
【０２８５】
基板において少なくともその表面が当該ベース材料で形成されていればよい。例えば、中心部分をＡｌ若しくはＡｌ合金で形成してその表面をＡｌＮで囲繞してなる基板を用いることができる。
【０２８６】
（金属パターン）
無機材料基板には第１の金属パターンと第２の金属パターンが形成される。
【０２８７】
第１の金属パターンは光学素子の各電極と外部回路とを電気的に結合して光学素子に対して電力を受送する。即ち、光学素子が発光素子の場合は外部回路から光学素子へ電力を印加し、光学素子が受光素子の場合は光学素子の発生した電力を外部回路へ取り出す。
【０２８８】
第２の金属パターンは、無機系の封止部材を無機材料基板へ安定して接着させる接着層の機能を有する。封止部材は光学素子を取り囲むように配置されるので、この第２の金属パターンも光学素子をマウントする第１の金属パターンをとり囲むように配置することにより、封止部材と無機材料基板との間に介在される第２の金属パターンの面積を極大化することができる。なお、第２の金属パターンは連続体に限られるものではなく、非連続体であってもよい。
【０２８９】
第１の金属パターンと第２の金属パターンとは連続でもよいが、第１の金属パターンと第２の金属パターンとが絶縁されていれば、独立して電界を印加することにより、それぞれの機能に最適な材料を電界めっきすることができる。
【０２９０】
金属層は光を反射する機能も有するので、第１の金属パターン及び第２の金属パターンで光学素子を取り囲むことにより、光学素子の光をもれなく反射させて光取り出し効率を向上させる機能も有する。例えば黒色のＡｌＮからなる基板は光学素子からの光を吸収してしまい、またＡｌ２Ｏ３からなる基板は光学素子からの光を透過させてしまうので、かかる金属パターンで光学素子をとり囲むことにより、光学素子からの光を外部へ効率よく反射することができる。
【０２９１】
光の反射効率を向上するには、光学素子により近く形成される第１の金属パターンの表面をＡｇ等の高反射率の金属層とすることが好ましい。
【０２９２】
第１の金属パターンの形成材料はその表面層が光学素子を結合するための結合材料に適合したものである必要がある。例えば、結合材料としてＡｕバンプを用いるときは第１の金属パターンの表面層をＡｕやＡｇで形成する。当該表面層以外の層は生産性向上の見地から、第２の金属パターンと共通の材料で形成することが好ましい。
【０２９３】
光学素子と基板とを結合するための結合材料として上記のＡｕバンプ以外に、はんだバンプやはんだめっきなどの共晶材を用いることができる。
【０２９４】
Ａｇ層は高い光反射率を有するので、第１の金属パターンにおいて光学素子の周辺部位へ部分的に形成することが好ましい。
【０２９５】
第２の金属パターンの形成材料は封止部材の材質及び無機材料基板の材質に応じてこれらと結合性に優れたものが適宜選択される。金属パターンはこれを多層構造とすることもできる。例えば、金属パターンの形成材料としてＷ、Ｗ＼Ｎｉ（Ｗの上にＮｉを積層したもの）、Ｗ＼Ｎｉ＼Ａｇ（Ｗの上にＮｉとＡｇを順次積層したもの）、Ｃｕ箔（ガラスを含有するＡｌ２Ｏ３基板とは酸化物を介して、接着強度を得ることができ、同基板は１３×１０−６（１／℃）といった無機系の封止部材に近い熱膨張係数である。）などを採用することができる。
【０２９６】
ここに、Ｗ層は加熱により封止部材や基板の無機材料へ楔のように入り込み、両者の間に強固な結合が形成される。Ｗ層の上にＮｉ層を形成した場合、加熱によりＮｉ層と封止部材との間に化学結合が生じ、両者の間に強固な結合が得られる。
【０２９７】
第２の金属パターンの表面は軟化状態の封止部材とぬれ性がよい材料とすることが好ましい。かかる材料としてＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ若しくはこれらの合金の少なくとも１種をあげることができる。
【０２９８】
基板表面と封止部材とを接合する第２の金属パターンは基板表面においてできる限り大面積に形成されることが好ましい。
【０２９９】
封止部材（熱膨張係数：小）及び無機材料基板（熱膨張係数：大）の各熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有する材料により基板表面において大面積を占めるべき第２の金属パターンを形成することが好ましい。これにより封止部材と無機材料基板の各熱膨張係数の差異が緩和される。封止部材で光学素子を被覆する際の高温状態からこれを常温まで冷却すると、封止部材と無機材料基板とは夫々の熱膨張係数に応じて収縮するが、両者の熱膨張係数の差異が大きいと基板が変形したり、また基板から封止部材が剥離するおそれがある。両者の間にその中間の熱膨張係数を有する第２の金属パターンを介在させることにより、両者の熱膨張係数の差異に基づくストレスが緩和される。
【０３００】
封止部材を低融点ガラスとし、基板をＡｌＮとしたときの各熱膨張係数は低融点ガラス：１７．３×１０−６／℃、ＡｌＮ：４．５×１０−６／℃である。この場合、Ｎｉ（熱膨張係数：１２．８×１０−６／℃）が中間値を有し、これらの金属パターンの形成材料として採用することが好ましい。
【０３０１】
基板の熱変形量を小さくする見地から、基板の光学素子マウント面（表面）へ広範囲に当該第２の金属パターンを形成することが好ましい。更には基板の裏面にも広範囲に同一若しくは同種の材料からなる金属パターンを形成して、基板の熱変形量をより抑制することが更に好ましい。
【０３０２】
基板表面の金属パターンの材料を基板の裏面まで延ばして形成するには、基板にスルーホール（ビアホール）を設けてそこへ金属パターンの材料を通すことにより基板表面とパターンと基板裏面のパターンとを連結させることができる。電気端子が基板の光学素子がマウントされる面からその裏面側に引き出されているため、特に基板の光学素子がマウントされる面側に電気端子のための光学素子の封止部材で覆われない箇所を設ける必要がなく、全面を板状の封止部材で封止することができる。このため、量産性の優れたものとすることができる。尚この際、基板には貫通孔がないものとすれば、光学素子がマウントされる面側の光学素子の封止部材がその裏面側へ出ることがない。また、当該スルーホールを光学素子のマウント位置に形成すると、光学素子の熱がスルーホール内の金属パターン材料を通して外部放出できる。これにより放熱効率が向上し、特に発熱量の大きなＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子にとって好適なものとなる。
【０３０３】
第１及び第２の金属パターンの形成方法は特に限定されるものではないが、実施例では無機材料基板へＷのペーストをスクリーン印刷し、更にこれを焼成してＷの金属パターンを無機材料基板に形成した。このＷ層にＮｉ層を鍍金してＷ＼Ｎｉからなる金属パターンを形成し、加熱処理する。Ｗ＼Ｎｉ＼Ａｇは、鍍金したＮｉ層へ更にＡｇを鍍金する。
【０３０４】
これら金属層をスパッタ法その他の周知の方法で形成することもできる。
【０３０５】
複雑かつ正確なパターン形状の要求されない基板の裏面にはＣｕ箔のような金属薄膜を接着することもできる。
【０３０６】
（封止部材）
無機系の封止部材は光学素子の受発光波長に対して透明であり、光学素子を保護できるものであれば特に限定されないが、光学素子の耐熱温度が６００℃程度であることを考えれば、それより低い融点（軟化点）を有する低融点ガラスを採用することが好ましい。
【０３０７】
かかる低融点ガラスとして、鉛ガラスやカルコゲン化物ガラスの他、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系、Ｂ２Ｏ３−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−Ｆ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系若しくはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系のガラスを採用することができる。これらの低融点ガラスはいずれも３５０〜６００℃においてプレス成形が可能である。
【０３０８】
封止部材には蛍光材料を分散することもできる。かかる蛍光材料として無機系の蛍光材料の粉体を用い、これを低融点ガラス中に混合することができる。また、低融点ガラス中に希土類イオンをドープすることによりこれを蛍光させることも可能である。発光素子と蛍光材料とを適宜組合せることにより、白色光をはじめとして任意の発光色を得ることができる。
【０３０９】
この封止部材と光学素子との組合せにおいて、封止部材のアッベ数を４０以下、その屈折率を１．６以上とし、かつ光学素子の受発光波長を５４６．１ｎｍ（Ｎａのｅ線の波長）以下とすることが好ましい。即ち、高屈折材料内で発光される光の外部量子効率は、発光される光の波長に対する封止材料の屈折率が高い方が有利である。光学材料の屈折率はＮａのｄ線によって定義されるが、一般に短波長ほどその屈折率は高くなり、光の波長に対する屈折率の変化の度合いがアッベ数で示される。特に従来の樹脂封止で問題となる短波長発光の発光素子において、Ｎａのｄ線における高屈折率で、かつ、波長に対する屈折率変化の大きい材料選択を行うことにより樹脂黄変による光出力低下を防ぐことができることに加え、実質、短波長光に対し、屈折率の高い材料による封止を実現でき、高い外部量子効率を得ることができる。
【０３１０】
かかる光学特性を有する低融点ガラスとしてＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスを挙げることができ、なかでもＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏガラスが好ましい。
【０３１１】
板状の低融点ガラスからなる封止部材を光学素子へ重ねてこれが軟化するように加熱することにより、発光素子を封止部材で囲繞することができる。封止部材と光学素子との間に空気が入り込まないように、この加熱は減圧雰囲気下で行うことが好ましい。この加熱により、低融点ガラスと第２の金属パターンとの界面において化学反応が生じて両者が強固に接着される。
【０３１２】
光学素子へ重ねられた軟化状態の封止部材へ凹凸を形成することができる。例えば、無機材料基板の分割ラインにそって封止部材に凹部（薄肉部）を設けることにより分割作業が容易になる。またこれにより、封止部材はチップに対応する凸部と分割ラインに沿った凹部とが細かく格子状に形成される。よって、熱変形が凹凸形成前の板状のサイズに相当するのではなく、細かい格子状のサイズに相当するものとなるので、封止部材の熱変形を小さくすることができ、封止部材と基板との間に大きな熱膨張係数の差があったとしても、基板−封止部材間の剥離が生じないものとすることができ、更には基板の反りの問題を緩和することができる。
【０３１３】
封止部材の凸部はこれを凸レンズ状に形成することにより、発光素子からの光を光軸方向へ集中することができる。また、外部からの光を受光素子に対して集中することができる。この場合、封止部材の材料として高屈折率の材料を用いることが好ましい。
【０３１４】
軟化状態の封止部材を光学素子へ貼り合わせるときは減圧状態で行うことが好ましい。封止部材の内部に空気が閉じ込められることを防止するためである。封止部材の凹凸は板状の封止部材を光学素子へ張り合わせた後、封止部材が軟化状態を維持している間に若しくは再加熱して封止部材を軟化させて、プレス成形により形成可能である。
【０３１５】
以下、この発明を実施例により説明する。
【０３１６】
（第１２実施例）
この実施例では光学素子として図６５に示すフリップチップタイプのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子３０１０を用いた。この発光素子は青色系の光を放出する。
【０３１７】
発光素子３０１０の各層のスペックは次の通りである。
層                ：    組成
ｐ型層３０１５        ：    ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ
発光する層を含む層３０１４  ：    ＩｎＧａＮ層を含む
ｎ型層３０１３        ：    ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ
バッファ層３０１２          ：    ＡｌＮ
基板３０１１                ：    サファイア
【０３１８】
基板３０１１の上にはバッファ層３０１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層３０１３を形成する。ここで、基板３０１１にはサファイアを用いたがこれに限定されることはなく、サファイア、スピネル、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ジルコニウムボライド、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を用いることができる。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
【０３１９】
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
【０３２０】
ここでｎ型層３０１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
【０３２１】
また、ｎ型層３０１３はｎ型不純物としてＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
【０３２２】
発光する層を含む層３０１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
【０３２３】
発光する層を含む層３０１４はｐ型層３０１５の側にＭｇ等をドープしたバンドギャップの広いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層３０１４中に注入された電子がｐ型層３０１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
【０３２４】
発光する層を含む層３０１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層３０１５を形成する。このｐ型層３０１５はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。ｐ型不純物の導入後に、電子線照射、炉による加熱、プラズマ照射等の周知の方法により低抵抗化することも可能である。
【０３２５】
上記構成の発光素子において、各ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等の方法で形成することもできる。
【０３２６】
ｎ電極３０１８はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型層３０１５を形成した後にｐ型層１５、発光する層を含む層３０１４、及びｎ型層３０１３の一部をエッチングにより除去することにより表出したｎ型層３０１３上に蒸着で形成される。
【０３２７】
ｐ電極３０１６は蒸着によりｐ型層３０１５の上に積層される。以上の工程により各層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
【０３２８】
次に、この発光素子３０１０をマウントする無機材料基板を準備する。
【０３２９】
実施例の無機材料基板３０２１のベース材料はＡｌＮであり、その上下面に金属パターン３０２３、３０２４が形成されている。上面側のパターン３０２３は、図６６に示すとおり、第１の金属パターン３０２５ｎ、３０２５ｐと第２の金属パターン２６から構成される。第１の金属パターン３０２５ｎは光学素子３０１０のｎ電極３０１８にＡｕバンプ３０２７を介して連結され、第１の金属パターン３０２５ｐは光学素子のｐ電極３０１６にＡｕバンプ３０２８を介して連結される。第１の金属パターン２５ｎは、図６７に示すように、無機材料基板３０２１のベース材料に穿設されたスルーホール３０３１を介して基板裏面の金属パターン３０２４ｎに電気的に結合されている。同様に、第１の金属パターン３０２５ｐはスルーホール３０３２を介して基板裏面の金属パターン３０２４ｐに電気的に結合されている。各スルーホール３０３１、３０３２は、図６８（図６７の要部拡大図）に示すように、めっきによるＣｕで充填されている。
【０３３０】
第２の金属パターン３０２６は、第１の金属パターン３０２５ｎ、３０２５ｐから離隔してかつこれらを取り囲む環状領域に形成されている。
【０３３１】
裏面側の金属パターン３０２４ｎ及び３０２４ｐは、図６９に示すように、できる限り大面積に形成することが好ましい。このように封止部材と基板との中間の熱膨張係数有する金属材料からなる大面積のパターンを基板３０２１の裏面へ結合することにより、熱履歴を加えたときの基板３０２１の変形量を封止部材３０２９の変形量により近いものとすることができる。これにより、基板３０２１の反りや封止部材−基板間の剥離をより確実に防止できることとなる。
【０３３２】
各金属パターンは次のようにして形成される。まず、スクリーン印刷などにより貫通孔が形成された焼成前の無機材料基板３０２１の両面及びスルーホールを形成する貫通孔にＷを含むペーストを塗布する。その後、１５００℃を越える温度でＡｌＮを焼結するとともにペーストのＷを基板３０２１へ焼き付ける。これにより、Ｗと基板とが強固に結合される。このＷをスパッタリングで形成することも可能である。また、Ｗの代わりにＭｏ、などの高融点金属を用いてもよい。
次に、Ｗパターンの上にＮｉ層をめっき法により形成し、さらにほぼ７００℃で加熱してＮｉとＷとを反応させる。これにより、ＡｌＮ基板３０２１の上に金属パターンが強固に接合される。
【０３３３】
Ｎｉは無機系光透過性材料からなる封止部材と強く化学結合する。また、軟化状態の封止部材の無機系材料はＮｉに対してぬれが良いので、当該封止部材の材料が第２の電極パターンの全面に接触して気泡の発生を防止し、かつ両者の間に強い結合力が得られる。
【０３３４】
第１の金属パターン３０２５ｎ、３０２５ｐにおいては、Ｎｉ層の上にＡｕバンプによるボンディングを良好に行うことができ、かつ高反射率のＡｇ層を形成することが好ましい。尚、発光素子が底面に反射面を形成したものであればＡｕバンプによるボンディング性のみを考慮すればよく、例えば青色発光の発光素子に対し、Ｎｉ層の上にＡｕ層を形成したものであってもよい。
【０３３５】
第１の金属パターン３０２５ｎ、３０２５ｐの真下の位置にスルーホール３０３１、３０３２が形成されているので、当該スルーホール内の金属材料を介して、光学素子１０の熱を効率よく外部（基板３０２１の裏面）へ放出することができる。
【０３３６】
次に、図６７に示すように、Ａｕバンプ３０２７、３０２８により発光素子３０１０を所定の位置にマウントする。なお、バンプ３０２７は発光素子３０１０のｎ電極３０１８に連結され、バンプ３０２８は発光素子３０１０のｐ電極３０１６に連結される。図６６の状態で発光素子３０１０は第１の金属パターン３０２５ｎ及び３０２５ｐでとり囲まれた状態となる。
【０３３７】
次に、図６７に示すとおり、基板３０２１の表面側に封止部材となる板状の低融点ガラスを重ね、これを減圧雰囲気下において加熱して融着させ、発光素子３０１０を封止する。これにより、金属パターン表面のＮｉと低融点ガラス３０３９とが、Ｎｉ表面の酸化物を介して、化学的に結合し、強固に結合する。また、封止時の残留気泡発生を防ぐことができる。
【０３３８】
板状の低融点ガラスが軟化したときにプレス加工をしてそれに凹凸を形成することが好ましい。封止部材３０３９の凹部を基板３０２１の分割線３０３７（ノッチ）に一致させることで基板の分割作業が容易になる。封止部材３０３９の凸部はレンズ形状として、光取り出し効率を向上させることが好ましい。
【０３３９】
上記一連の製造工程において、発光素子３０１０と第１の金属パターン３０２５ｎ、３０２５ｐとは加工温度より融点の高い金バンプ３０２７、３０２８で連結されているので、封止温度でバンプ３０２７、３０２８が軟化することはない。よって、封止作業において発光素子に力がかかったとしても、発光素子３０１０が規定の位置からずれることがない。また、発光素子３０１０としてフリップチップタイプのものを採用することにより、ボンディングワイヤが省略されるので、この点においても機械的に安定している。よって、かかる構成の光デバイスは量産工程に適したものといえる。
【０３４０】
更に、金属パターンの膜厚の大部分を占めるＮｉ層の熱膨張係数は１２．８×１０−６／℃であり、ＡｌＮの熱膨張係数（４．５×１０−６／℃）と低融点ガラス３０３９の熱膨張係数（１７．３×１０−６／℃）の中間値をとる。
【０３４１】
このように、金属パターンを無機系の封止部材３０３９と無機材料基板３０２１との間に介在させることにより、封止部材３０３９と基板３０２１とを強固に結合することに加え、封止部材３０３９と基板３０２１の各熱膨張係数の差に起因する応力を緩和させることができる。よって、基板３０２１に反りやクラックが生じたりまた封止部材３０３９と基板３０２１とが剥離する不具合を確実に防止することができる。
【０３４２】
最後に、基板３０２１を分割線３０３７において分割して実施例の光デバイスを得る。
【０３４３】
図７０〜図７３にこの実施例の変形態様を示す。図７０〜図７３において、図２２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０３４４】
図６９の光デバイスでは、第２の金属パターン３０４１が矩形の環状である。
【０３４５】
図７０の光デバイスでは、第２の金属パターン４３を非連続体とした。
【０３４６】
図７２に示す例では、フリップチップタイプの発光素子の基板としてサファイア基板の代わりにＧａＮ基板３０１１ａ若しくはＳｉＣを採用した。かかる素子用基板はサファイア基板より高屈折率を有するので、これと高屈折率の封止部材（低融点ガラスなど）とを組み合わせることにより、光取り出し効率を向上させることができる。
【０３４７】
ＧａＮ基板３０１１ａの周縁部を面取りすることにより、光学素子３０１０からの光取出し効率が更に向上する。
【０３４８】
また、図７２の例では、無機材料基板３０５１のベース材料としてＡｌＮより熱膨張係数が大きく安価なＡｌ２Ｏ３（熱膨張係数：６．７×１０−６）を採用した。
【０３４９】
図７３に示す例では、無機材料基板３０６１のベース材料としてガラスを含有したＡｌ２Ｏ３を採用した。そして、Ｃｕ箔を基板３０６１の全面へ接着した。貫通孔３０３１及び３０３２内はめっきによりＣｕを充填した。かかる無機材料基板３０６１を１０００℃に加熱すると、ＣｕとＡｌ２Ｏ３が化学結合する。ガラスを含有したＡｌ２Ｏ３基板の裏面へ広範囲にガラスと同等の熱膨張率であるＣｕ層を形成することにより、基板の反りや封止部材一基板間の剥離の問題を防止できる。
【０３５０】
第１の金属パターンと第２の金属パターンとは同一の下地（Ｃｕ箔）とし、発光素子をマウントするエリア３０２５ｎ、３０２５ｐのみＡｇやＡｕめっきを施すことで形成されている。これは、第２の金属パターンエリアをマスキングすることにより、容易に形成できる。
【０３５１】
尚、例えば同一の下地Ｃｕ箔にＮｉめっきし、青色発光素子に対し第２の金属パターンの反射層としてもよい。このように第１の金属パターン３０２５ｎ、３０２５ｐと第２の金属パターン３０２６とは分離されていなくてもかまわない。
【０３５２】
（第１３実施例）
図７４にこの実施例の光デバイスを示した。この実施例に用いられる発光素子３１００は上下に電極を有すタイプであり、その結果、ボンディングワイヤ３１０１が必要となる。
【０３５３】
ＡｌＮからなる無機材料基板３１１０にはスルーホール３１１１が形成され、このスルーホール３１１１はめっきによりＣｕが充填されている。基板３１１０の両面には広範囲にＷ＼Ｎｉからなる金属パターンが形成されている。この金属パターンの形成方法は実施例１２と同様である。
【０３５４】
熱の取出し効率を向上させる見地から、スルーホール３１１１の上の第１の金属パターン３１１３ａに発光素子３１００の一方の電極をマウントする。他方の電極からはボンディングワイヤ３１０１が引き出されて、第２の金属パターン３１１３ｂへボンディングされる。
【０３５５】
他方、低融点ガラスからなる板状のスペーサ３１２０を準備する。このスペーサ３１２０には発光素子３１００及びボンディングワイヤ３１０１を通す穴が形成されており、これらと何ら干渉することなくスペーサ３１２０を基板３１１０へ重ね合わせることができる（図７４の状態）。この状態で低融点ガラスからなる封止部材３１３０を取り付ける。このとき封止部材の材料によりボンディングワイヤ３１０１が変形されるおそれがあるが、その変形はスペーサ３１２０より規制される。よって、ボンディングワイヤ３１０１の切断や短絡を未然に防止することができる。
【０３５６】
なお、ボンディングワイヤ３１０１を保護する見地から、スペーサ３１２０はボンディングワイヤ３１０１の下側まで回りこんでいることが好ましい。
【０３５７】
以下、図７５から図８３に図示される実施の形態について詳細に説明する。
【０３５８】
（発光素子）
発光素子には発光ダイオード、レーザダイオードその他の発光素子が含まれる。発光素子の発光波長も特に限定されるものではなく、紫外光〜緑色系光に有効なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子や赤色系光に有効なＧａＡｓ系半導体素子などを用いることができる。その他、ＳｉＣ、ＡｌＩｎＧａＰなどから形成される発光素子を用いることができる。
【０３５９】
上記において、絶縁性基板を有するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子に排熱の課題があることは既述の通りであり、またこの発光素子を例えば白色光源として使用する場合に特に高出力が求められている。
【０３６０】
ここに、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表される。Ａｌを含むものはこのうち、ＡｌＮのいわゆる２元系、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ及びＡｌＸＩｎ１−ＸＮ（以上において０＜Ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体及びＧａＮにおいて、ＩＩＩ族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。
【０３６１】
また、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
【０３６２】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により形成される。素子を構成する全ての半導体層を当該ＭＯＣＶＤ法で形成する必要はなく、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を併用することが可能である。
【０３６３】
発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルヘテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。かかるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子として、主たる発光方向（電極面）を発光装置の光軸方向にしたフェイスアップタイプや主たる発光方向を光軸方向と反対方向にして反射光を利用するフリップチップタイプを用いることができる。
【０３６４】
（サブマウント）
サブマウントのベース材は、熱伝導性の高いものであれば、発光装置の用途に応じて適宜選択することができる。例えばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ等の無機材料を選択することができる。
【０３６５】
サブマウントを形成する無機材料は発光素子の半導体材料とリードフレームの金属材料との中間の熱膨張率を有する。従って、発光装置の製造工程で大きな熱履歴が加えられたとしても（例えばサブマウントを第１及び第２のリードフレームにハンダ付けするとき等）、発光素子とリードフレームとの熱膨張率に起因する応力を緩和することができる。
【０３６６】
サブマウントの形状はその一端が第１のリードフレームに形成される第１の凹部へセットすることができ、かつその他端が第２のリードフレームに形成される第２の凹部にセットすることができればよい。
【０３６７】
フリップチップタイプの発光素子を採用した場合、ワイヤが省略されるので、大電流を発光素子へ印加することが可能になる。その結果発光素子を高輝度に発光させられるとともに、発光素子の熱も効率よく逃がすことができる。また、ワイヤを省略することにより、発光装置として耐衝撃性が向上する。
【０３６８】
ワイヤの代わりに、サブマウントにはスルーホールやサイドメタルなどの配線パターンが形成される。この配線パターンにより、サブマウントの上面にマウントされた発光素子の各電極が第１のリードフレーム及び第２のリードフレームに電気的に結合される。金属パターンの形成材料はその表面層が発光素子を結合するための結合材料に適合したものである必要がある。例えば、結合材料としてＡｕバンプを用いるときは金属パターンの表面層をＡｕやＡｇで形成する。
【０３６９】
なお、発光素子とサブマウントの配線パターンとを結合するための結合材料として上記のＡｕバンプ以外に、はんだバンプやはんだめっきなどの共晶材を用いることができる。
【０３７０】
（第１のリードフレーム、第２のリードフレーム）
第１のリードフレームの一端には第１の凹部が形成され、第２のリードフレームの一端に第２の凹部が形成されている。第１の凹部及び第２の凹部はそれぞれ第１及び第２のリードフレームにおいて、厚み方向に溝を切削又はエッチングして形成することができる。また、第１及び第２のリードフレームの材料をプレスすることによりそれぞれ第１及び第２の凹部を形成することもできる。また、第１及び第２のリードフレームの表面に凸部を設け、その凸部で囲まれる部分を凹部とすることもできる。
【０３７１】
これらの凹部はサブマウントの受け座となるものであり、その形状及び深さはサブマウントに応じて適宜設計される。
【０３７２】
サブマウントの一端を上記の第１の凹部へセットし、その他端を第２の凹部へセットし、サブマウントと第１及び第２のリードフレームとを金属の共晶材からなる半田（例えば、Ｐｂ−Ｓｎ，Ａｕ−Ｓｎ等）又はＡｇペースト等で機械的に固定する。
【０３７３】
サブマウントと第１及び第２の凹部周壁との間のマージンを小さくすることにより、例えば、当該サブマウントと第１及び第２の凹部とが実質的に嵌合状態にあるとき、サブマウントの取り付け位置が安定し、もって発光素子の位置ズレが防止される。よって、発光素子をレンズ状の封止部材で封止したときの配光特性が安定する。
【０３７４】
また、第１の凹部と第２の凹部へセットされた状態で、サブマウントと第１及び第２のリードフレームとを実質的に同じ高さとすると、発光素子から側方へ放出された光の制御が容易になり、光取り出し効率を向上させられる。
【０３７５】
更には、サブマウントと第１及び第２のリードフレームとが実質的に同じ高さであって、かつサブマウントと第１及び第２のリードフレームとの間の隙間が小さいと（嵌合状態）、即ち両者が実質的に面一であると、リードフレームによる反射効率も向上する。
【０３７６】
以下、この発明の実施例について説明をする。
【０３７７】
発光素子１０は、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子である。その構成を図７５に模式的に示した。図７５に示されるように、発光素子４０１０は、サファイア基板上に、複数のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が積層された構成からなる。発光素子４０１０の各層のスペックは次の通りである。
【０３７８】
層                ：    組成
ｐ型半導体層４０１５        ：    ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ
発光する層を含む層４０１４  ：    ＩｎＧａＮ層を含む
ｎ型半導体層４０１３        ：    ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ
バッファ層４０１２          ：    ＡｌＮ
基板４０１１                ：    サファイア
【０３７９】
基板４０１１の上にはバッファ層４０１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型半導体層４０１３を形成した。ここで、基板４０１１にはサファイアを用いたが、これに限定されることはなく、サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等を用いることができる。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
【０３８０】
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
【０３８１】
ここでｎ型半導体層４０１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
【０３８２】
また、ｎ型半導体層４０１３はｎ型不純物してＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
【０３８３】
ｎ型半導体層４０１３は発光する層を含む層４０１４側の低電子濃度ｎ層とバッファ層１２側の高電子濃度ｎ＋層とからなる２層構造とすることができる。
【０３８４】
発光する層を含む層４０１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
【０３８５】
発光する層を含む層４０１４はｐ型半導体層４０１５の側にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層４０１４中に注入された電子がｐ型層４０１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
【０３８６】
発光する層を含む層４０１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型半導体層４０１５を形成した。このｐ型半導体層４０１５はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。
【０３８７】
さらに、ｐ型半導体層４０１５を発光する層を含む層４０１４側の低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構造とすることができる。
【０３８８】
上記構成の発光ダイオードにおいて、各ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等の方法で形成することもできる。
【０３８９】
ｎ電極４０１８はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型半導体層４０１５を形成した後、ｐ型半導体層４０１５、発光する層を含む層４０１４、及びｎ型半導体層４０１３の一部をエッチングにより除去し、蒸着によりｎ型半導体層４０１３上に形成される。
【０３９０】
ｐ電極４０１６は金を含む膜状であり、ｐ型半導体層４０１５の上に蒸着により積層される。
【０３９１】
上記の工程により各半導体層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
【０３９２】
サブマウント４０２０は、図７６Ａに示すように、ＡｌＮからなる絶縁性の板状部材であって、その上側表面に表面電極４０２１、４０２２が形成され、裏面側には裏面電極４０２３，４０２４が形成されている。これらの電極４０２１、４０２２、４０２３，４０２４はチタン、Ｎｉ及びＡｕをこの順に積層してなり、スルーホール４０２５（導電性金属が充填されている）により導通されている。
【０３９３】
この実施例のサブマウント４０２０ではスルーホールにより表面電極４０２１、４０２２と裏面電極４０２３、４０２４とを導通させているが、サブマウント４０２０の側面に金属層（サイドメタル）を形成して両者の導通を図ることもできる。
【０３９４】
発光素子４０１０のｎ電極はＡｕバンプ４０３１を介して表面電極４０２１に電気的に接続され、ｐ電極はＡｕバンプ４０３２を介して表面電極４０２２へ電気的に接続される。バンプの代わりに半田ボールを用いることも可能である。
【０３９５】
第１のリードフレーム４０４１と第２のリードフレーム４０４２の相互に対向する端縁にはそれぞれ溝４０４３、溝４０４４が切削により形成されている。各溝４０４３、４０４４の形状はサブマウント４０２０の両端をほぼ隙間なく嵌め込めるものであり、これにより、サブマウント４０２０の位置が規定される。第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２とサブマウント４０２０とは半田（Ｓｎ−Ａｇ系のクリーム半田など）４０３５で固定されている。
【０３９６】
この実施例では第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２の表面とサブマウント４０２０の表面とがほぼ同一の高さになるように溝４０４３及び溝４０４４の深さを調整した。これにより、発光素子４０１０から放出される光（特に側方へ放出されるもの）の制御が容易になる。
【０３９７】
また、溝を深くして、溝の側壁で発光素子４０１０から放出される光を反射させる構造をとることもできる。
【０３９８】
その後、図７７に示すように、発光素子４０１０を封止部材４０５１で被覆して実施例の発光装置４０５０とする。封止部材４０５１中に蛍光材料を混在させることにより、白色等任意の発光色を得ることができる。封止部材４０５１は発光素子からの光を透過できるものの中から発光装置の用途等に応じて適宜選択される。例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーンエラストマー等の有機材料及び低融点ガラス等の無機材料で形成することができる。この実施例では、リフローに耐えうるイミド系の樹脂で封止部材４０５１を型形成し、その後、サブマウント４０２０を第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２に対して半田付けする。
【０３９９】
図７８には他の形態の封止部材４０５３を示す。この例では、第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２の端部及びサブマウント４０２０も封止部材４０５３で覆われている。かかる封止部材４０５３はサブマウント４０２２を第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２へ固定したのち、型成形により形成される。成形材料にはエポキシ樹脂を採用することができる。
【０４００】
このように構成された実施例の発光装置４０５０によれば、発光素子４０１０で生じた熱はサブマウント４０２０を介して第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２へほぼ均等に伝達される。従って、熱の伝達経路が充分に確保されて、放熱効率が向上する。
【０４０１】
また、溝４０４３及び溝４０４４によりサブマウント４０２０の位置、即ち発光素子４０１０の位置が規定される。従って、発光装置としての配光特性が安定することとなる。
【０４０２】
上記実施例の各要素についての変形態様について以下に説明する。図７７−７８に示した要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０４０３】
図８０の例では、第１のリードフレーム４０４１の溝４０４５を短く、第２のリードフレーム４０４２に溝４０４６を長く形成した。これにより、第２のリードフレーム４０４２の部材（溝４０４６の周壁）が発光素子４０１０の直下に位置することとなる。よって、発光素子４０１０からリードフレームまでの距離が最も短くなり、発光素子４０１０からより効率よく熱を逃がすことができる。
【０４０４】
図８０の例では、溝４０４７及び溝４０４８が各リードフレーム４０４１、４０４２の側面まで開いている。これにより、溝４０４７及び溝４０４８に対するサブマウント４０２０のセットがより容易になる。
【０４０５】
図８１の例では、第１のリードフレーム４０４１の側方に溝４０４９を形成した。この実施例が示す通り、リードフレームにおける溝の形成方向及び形成位置は任意であり、発光装置の用途に応じて適宜選択できるものである。
【０４０６】
図８２に示す例では、第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２の先端へプレス加工により凹部４０６１、４０６２を形成した。この凹部４０６１、４０６２へ、図７６と同様にしてサブマウントをセットすることができる。
【０４０７】
図８３に示す例では、第１及び第２のリードフレーム４０４１、４０４２の先端へプレス加工によりコ字形の凸部４０７１、４０７２を形成した。この凸部４０７１、４０７２で囲まれた部分が凹部４０７３、４０７４となる。この凹部４０７３、４０７４へ図７６と同様にしてサブマウントがセットされることとなる。
【０４０８】
図８４は、第１３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。この発光装置５０１０は、給電部材としての基板部５０１１と、この基板部５０１１の上面に搭載されたＬＥＤ素子５０１２と、基板部５０１１の上面にＬＥＤ素子５０１２を覆うように封止された緩衝層５０１３と、この緩衝層５０１３及び基板部５０１１の上面を覆うように形成された封止部材５０１４とを備えて構成される。
【０４０９】
基板部５０１１は、高膨脹率のセラミック基板５０１１ａ（絶縁性基板）と、このセラミック基板５０１１ａの上面に所定のパターンで形成された配線層５０１１ｂ，５０１１ｃ，５０１１ｄ，５０１１ｅと、セラミック基板５０１１ａの下面に所定のパターンで形成された配線層５０１１ｆ，５０１１ｇと、配線層１１ｃの表面に被覆されたＡｕメッキ膜５０１１ｈと、配線層５０１１ｄの表面に被覆されたＡｕメッキ膜５０１１ｉと、配線層５０１１ｆの表面に被覆されたＡｕメッキ膜５０１１ｊと、配線層５０１１ｇの表面に被覆されたＡｕメッキ膜５０１１ｋと、配線層５０１１ｂと配線層５０１１ｆを接続するスルーホール５１１ｌと、配線層５０１１ｄと配線層５０１１ｇを接続するスルーホール５０１１ｍとを備えている。
【０４１０】
セラミック基板５０１１ａは、例えば、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３材（熱膨張率：１３．２×１０−６／℃）を用いることができる。配線層５０１１ｂ，５０１１ｄ，５０１１ｊ，５０１１ｇは、電源を供給するための電極として機能する。また、Ａｕメッキ膜５０１１ｈ，５０１１ｉ，５０１１ｊ，５０１１ｋは、接続性、導電性、及び耐腐食性を向上させるために設けられている。なお、基板部５０１１は、ＬＥＤ素子５０１２の搭載の前に、配線層５０１１ｂ〜５０１１ｇ、Ａｕメッキ膜５０１１ｈ，５０１１ｉ，５０１１ｊ，Ａｕメッキ膜５０１１ｋ、及びスルーホール５１１ｌ，５０１１ｍは、予めセラミック基板５０１１ａに形成しておく必要がある。
【０４１１】
ＬＥＤ素子１２は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰ等の半導体を用いて構成されており、そのチップサイズは、０．３×０．３ｍｍ（標準サイズ）、１×１ｍｍ（ラージサイズ）等である。緩衝層５０１３には、シリコン樹脂が用いられる。封止部材５０１４には、例えば、株式会社住田光学ガラス製の「Ｋ−ＰＳＫ１００」（熱膨張率：１１．４×１０−６／℃）がある。
【０４１２】
封止部材５０１４は、透光性で低融点の特性を有するガラス材を用いている。ＬＥＤ素子５０１２は、下面に電源用の電極５０１２ａ，５０１２ｂを有し、この電極５０１２ａ，５０１２ｂが基板部１１の所定の配線層上に半田付けされる。
【０４１３】
以下に、発光装置１０の組み立てについて説明する。
【０４１４】
まず、基板部５０１１の配線層５０１１ｃ，５０１１ｄ上に電極５０１２ａ，５０１２ｂが載るようにしてＬＥＤ素子５０１２を位置決めして、配線層５０１１ｃと電極５０１２ａ、及び配線層５０１１ｄと電極５０１２ｂとをそれぞれ半田付けする。
【０４１５】
次に、液状のシリコン樹脂材をＬＥＤ素子５０１２の中心部の真上から滴下して、ＬＥＤ素子５０１２の上面及び側面の全体に層状にコーティングすることにより緩衝層１３を形成する。
【０４１６】
次に、緩衝層５０１３を形成された状態で基板部５０１１およびＬＥＤ素子５００２を１５０℃程度の温度雰囲気に置き、緩衝層５０１３を一次硬化させる。
【０４１７】
次に、緩衝層５０１３の表面及び基板部５０１１の表面にガラス材による封止部材５０１４を封止する。封止部材５０１４の封止には金型を用い、所定の温度雰囲気及び加圧プレスにより図８４のように半円型に成形する。以上により、発光装置５０１０が完成する。なお、シリコン樹脂はガラス封止加工の際、熱によって化学結合が切れＳｉＯ２化するが、黒化現象は生ぜず、光吸収要因とはならない。
【０４１８】
上記構成の発光装置５０１０において、例えば、配線層５０１１ｆがＬＥＤ素子５０１２のアノード側であるとすると、配線層５０１１ｆに直流電源（図示せず）のプラス側が接続され、配線層５０１１ｇにはマイナス側が接続される。ＬＥＤ素子１２に対して、パッド電極５１０８及びｎ型電極５１０９に電気的に接続されたバンプ２を介して順方向の電圧を印加すると、ＬＥＤ素子５０１２内の発光層内においてホール及びエレクトロンのキャリア再結合が発生して発光し、出力光がサファイア基板５１０１を介してＬＥＤ素子５０１２の外部へ放射される。この光の殆どは封止部材５０１４内を透過して封止部材５０１４の外へ出光し、一部は内面反射をして封止部材５０１４の外へ出光する。
【０４１９】
上記した第１３の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０４２０】
（１）ガラス材による封止部材５０１４で全体を封止したことにより、樹脂封止で問題になった黄変や着色による光の減衰を低減することができる。
【０４２１】
（２）ＬＥＤ素子５０１２の周囲に緩衝層５０１３を設けたことにより、封止部材５０１４の封止時に粘度の高いガラス材を介してＬＥＤ素子５０１２に付与される外力が緩和される。すなわち、緩衝層５０１３の介在によってＬＥＤ素子５０１２と封止部材５０１４とが直接接触しないので、熱膨張・熱収縮によって生じる応力を緩衝層５０１３によって吸収できる。
【０４２２】
（３）緩衝層５０１３を介してＬＥＤ素子５０１２をガラス封止することによって、ＬＥＤ素子５０１２近傍に生じていたクラックの発生を防止することが可能になる。このような緩衝層５０１３を設ける構成は、封止部材５０１４との接触面積が広くなるラージサイズ（１ｍｍ×１ｍｍ）のＬＥＤ素子５０１２において特に有効である。
【０４２３】
（４）ＬＥＤ素子５０１２を緩衝層５０１３で包囲することによって、バンプ５００２の圧潰による電極間の短絡を防ぐことができる。また、緩衝層５０１３がバンプ形状の崩れを抑制することから、ガラス封止によってＬＥＤ素子５０１２の光軸が傾くことを防げる。
【０４２４】
（５）ウェハをスクライブすることによりＬＥＤ素子５０１２を形成する場合、スクライブされたＬＥＤ素子５０１２の側面には微細な凹凸が生じている。この凹凸はガラス封止型の発光装置５０１０にとってＬＥＤ素子５０１２と封止部材５０１４との界面に応力の不均衡部分を形成し、ひいてはマイクロクラックを発生させる要因となる。このような問題に対しては、ＬＥＤ素子５０１２のスクライブ面となる側面に緩衝層５０２１を設けることで、封止部材５０１４の熱収縮時におけるマイクロクラックの発生を防げる。
【０４２５】
図８５は、第１３の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す断面図である。この発光装置５０２０では、ＬＥＤ素子５０１２の側面にのみ緩衝層５０２１を設けている構成が相違している。このような構成としてもバンプ５００２の圧潰による電極間の短絡や、封止部材５０１４の熱収縮に伴う応力を緩和することができる。また、ＬＥＤ素子１２の基板側に緩衝層が設けられないことから、ＬＥＤ素子５０１２から放射される光の取り出しを阻害することがない。
【０４２６】
図８６は、第１４の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。図８６の発光装置５０３０は、フェイスアップ型であり、給電部材としての基板部３１と、この基板部３１の上面に搭載されたＬＥＤ素子５０３２と、ＬＥＤ素子５０３２の全体を覆うように封止された緩衝層５０３３と、この緩衝層３３及び基板部３１の上面を覆うように形成された封止部材５０３４と、ＬＥＤ素子５０３２の電極と基板部５０３１上の配線層とを接続するワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂとを備えて構成されている。
【０４２７】
基板部５０３１は、図８４の基板部５０１１と同じ材料を用いた絶縁性基板としてのセラミック基板５０３１ａと、セラミック基板５０３１ａの上面に所定のパターンで形成された配線層５０３１ｂ，５０３１ｃと、セラミック基板５０３１ａの下面に所定のパターンで形成された配線層５０３１ｄ，５０３１ｅと、配線層５０３１ｂと配線層５０３１ｄを接続するスルーホール５０３１ｆと、配線層５０３１ｃと配線層５０３１ｅを接続するスルーホール５０３１ｇとを備えている。なお、配線層５０３１ｂ〜５０３１ｅは、表面にＡｕメッキ膜が設けられているが、ここでは図示を省略している。
【０４２８】
セラミック基板５０３１ａは、例えば、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３材を用いることができる。配線層５０３１ｂ〜５０３１ｅは、電源を供給するための電極として機能する。なお、基板部５０３１は、ＬＥＤ素子５０３２の搭載の前に、配線層５０３１ｂ〜５０３１ｅとスルーホール５０３１ｆ，５０３１ｇが、予めセラミック基板５０３１ａに形成されている必要がある。封止部材５０３４は、透光性で低融点の特性を有するガラス材を用いる。
【０４２９】
ＬＥＤ素子５０３２は、配線層５０３１ｃ上に接着剤等により固定され、ＬＥＤ素子５０３２の上面の一方の電極（図示せず）と配線層５０３１ｂとはワイヤ５０３５ａで接続され、ＬＥＤ素子５０３２の上面の他方の電極（図示せず）と配線層５０３１ｃとはワイヤ５０３５ｂで接続されている。
【０４３０】
緩衝層５０３３は、ＬＥＤ素子５０３２の露出面及びワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂを覆うように被覆している。
【０４３１】
封止部材５０３４は、緩衝層５０３３の表面、及び基板部５０３１の上面に露出する配線層や基板部５０３１の露出部の一部を覆うようにして、半球状に成形されている。
【０４３２】
以下に、発光装置５０３０の組み立てについて説明する。
【０４３３】
まず、セラミック基板５０３１ａに配線層５０３１ｂ〜５０３１ｅ及びスルーホール５０３１ｆ，５０３１ｇが形成済みの基板部５０３１を準備し、その配線層５０３１ｃ上の所定の位置にＬＥＤ素子５０３２を搭載する。
【０４３４】
次に、ワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂによりＬＥＤ素子５０３２と配線層５０３１ｂ，５０３１ｃとをボンディングにより接続する。
【０４３５】
次に、ＬＥＤ素子５０３２の露出面及びワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂを覆うように液状のシリコン材を所定の厚みになるように滴下する。
【０４３６】
次に、ＬＥＤ素子５０３２およびワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂを有する１５０℃程度の温度雰囲気に置き、緩衝層５０３３の一次硬化を行った後、緩衝層５０３３の周辺にガラス材の成形に基づく封止部材５０３４を形成する。以上により発光装置５０３０が完成する。
【０４３７】
この発光装置５０３０では、例えば、配線層５０３１ｄがＬＥＤ素子５０３２のアノード側であれば、配線層５０３１ｄに直流電源（図示せず）のプラス側が接続され、配線層５０３１ｅにはマイナス側が接続される。この通電により、ＬＥＤ素子５０３２が発光する。その光は、図のＬＥＤ素子５０３２の上面から出射し、その殆どは封止部材５０３４内を通して外部へ出光し、他の一部は封止部材５０３４内で内面反射した後、封止部材５０３４の外へ出光する。
【０４３８】
上記した第１４の実施の形態によると、ＬＥＤ素子５０３２をフェイスアップで搭載する発光装置５０３０のＬＥＤ素子５０３２周囲に緩衝層５０３３を設けたため、ガラス材の封止時にワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂが変形したり、圧潰して電極間のショートが生じることを防止できるとともに、第１の実施の形態と同様に封止部材５０３４の高熱膨脹に起因してＬＥＤ素子５０１２の近傍に生じていたクラックの発生を防止することが可能になる。
【０４３９】
例えば、緩衝層５０３３が設けられていない場合、ガラス封止加工後温度を高く設定するとＬＥＤ素子にダメージを与えるため、温度制約があり、ガラス封止加工はガラスが高い粘度の状態で行われるため、ワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂに外力が加わることは避けられず、ワイヤ５０３５ａ，５０３５ｂを所望の姿勢に維持することは難しい。例えば、ワイヤ５０３５ａがガラス材の加圧プレスにより押し潰された場合、配線層５０３１ｂと５０３１ｃとがショートする問題がある。この場合、発光しないだけでなく、図示しない電源側に影響を及ぼすことにもなる。因みに、樹脂材ではこのような問題は生じない。
【０４４０】
フェイスアップタイプのＬＥＤ素子では、上面に金属部材であるワイヤがあること自体が緩衝材になる。しかし、潰れて電気的短絡を生じることが問題である。このため、緩衝材的な要素がなくても、潰れ防止等による電気的短絡防止要素があることが重要である。
【０４４１】
図８７は、本発明の第１５の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。この発光装置５０４０は、ＬＥＤ素子５０４１を搭載するサブマウント５０４３をリード部５０４４ａ、５０４４ｂに搭載している。なお、図８７においては、サブマウントは非断面の状態で図示している。
【０４４２】
この発光装置５０４０は、実装面にバンプ５０４２が設けられたＬＥＤ素子５０４１と、ＬＥＤ素子５０４１が搭載されるサブマウント５０４３と、サブマウント５０４３が搭載される給電部材としてのリード部５０４４ａ，５０４４ｂと、ＬＥＤ素子５０４１の露出面を覆うように設けられる緩衝層５０４５と、緩衝層５０４５及びその周囲を封止する透光性ガラスによる封止部材５０４６とを有する。
【０４４３】
サブマウント５０４３は、例えば、高熱伝導のＡｌＮ（窒化アルミニウム）が用いられ、バンプ５０４２に接続される電極５０４３ａがＬＥＤ素子５０４１の実装面側に形成されており、反対側の面（リードフレーム側の面）には一対のリード部５０４４ａ，５０４４ｂに接続するための電極５０４３ｂが形成されている。電極５０４３ａと電極５０４３ｂとを接続するために、サブマウント５０４３内にはスルーホール５０４３ｃが設けられている。
【０４４４】
リード部５０４４ａ，５０４４ｂは、リードフレームの一部として両側の帯状部分より内側に所定の間隙をもって向かい合うように形成され、１個のＬＥＤ素子に対して一対が割り当てられている。リード部５０４４ａ，５０４４ｂの先端部の一部は、段差が生じるように薄厚に作られており、この段差部分にサブマウント５０４３が載置される。
【０４４５】
緩衝層５０４５は、前述の他の実施の形態に示した緩衝層５０１３，５０２１，及び５０３３と同一の材料及び加工に基づいて設けられる。
【０４４６】
封止部材５０４６は、前述の他の実施の形態と同様に、透光性で低融点の特性を有するガラス材が用いられる。
【０４４７】
この発光装置５０４０では、リード部５０４４ａが正（＋）電源供給端子であるとすると、リード部５０４４ａに供給された電流は、リード部５０４４ａ、電極５０４３ｂの一方、スルーホール５０４３ｃの一方、電極５０４３ａの一方、及びバンプ４２の一方を経てＬＥＤ素子５０４１のアノードに流れ、さらに、ＬＥＤ素子４１のカソードを出た電流は、バンプ５０４２の他方、電極５０４３ａの他方、スルーホール５０４３ｃの他方、及び電極５０４３ｂの他方を経てリード部５０４４ｂに流れることにより、ＬＥＤ素子５０４１が発光する。
【０４４８】
以下に、発光装置５０４０の組み立てについて説明する。
【０４４９】
まず、電極５０４３ａ，５０４３ｂ、及びスルーホール５０４３ｃが予め形成済みのサブマウント５０４３を準備し、サブマウント５０４３上の所定位置にバンプ５０４２を介し、ＬＥＤ素子５０４１を搭載する。このことによりＬＥＤ素子５０４１を電気的に接続すると共に機械的に固定する。
【０４５０】
次に、サブマウント５０４３に搭載されたＬＥＤ素子５０４１をリード部５０４４ａ，５０４４ｂの先端部の窪み内に通電方向を合致させて配置する。
【０４５１】
次に、ＬＥＤ素子５０４１の周囲を覆うように液状のシリコン材を所定の厚みになるように滴下する。
【０４５２】
次に、ＬＥＤ素子５０３２、サブマウント５０４３、およびリード部５０４４ａ，５０４４ｂを１５０℃程度の温度雰囲気に置き、一次硬化を行って緩衝層５０４５をＬＥＤ素子５０３２の周囲に形成する。
【０４５３】
次に、封止部材５０４５を形成するためのガラスシートをＬＥＤ素子５０４１の上方及び下方に配置し、更にＬＥＤ素子５０４１の上側および下側にそれぞれ金型を配置する。
【０４５４】
次に、所定の温度雰囲気において金型による加圧プレスを行うことによりガラスシートを所定の形状に成形する。このことにより、発光装置５０４０が完成する。最終的には、リードフレームからリード部５０４４ａ，５０４４ｂの他端が分離され、個々の発光装置５０４０に個別化される。
【０４５５】
上記した第１５の実施の形態によると、高熱伝導性のサブマウント５０４３に搭載されたＬＥＤ素子５０４１をガラス材で封止する際に、緩衝層５０４５によって熱膨張率の差によってＬＥＤ素子５０４１やサブマウント５０４３の周囲にクラックや剥離が生じることを防ぐことができる。
【０４５６】
なお、発光装置５０４０において、緩衝層５０４５に蛍光体を混合するようにしても良い。この場合、ＬＥＤ素子５０４１の放射光で励起された蛍光体から放射される励起光とＬＥＤ素子５０４１の放射光との混合に基づく波長変換が行われる。蛍光体として、例えば、ＬＥＤ素子５０４１が発光する青色光によって励起されて黄色光を放射するＣｅ（セリウム）：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を用いることができる。
【０４５７】
図８８は、本発明の第１６の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。この発光装置５０５０は、図８７の発光装置５０４０に放熱部材を装着した構成を有する。すなわち、ＡｌＮ等によるサブマウント５０５２の下部に銅等の熱伝導性に優れる金属材料を用いた放熱部材５０５１を取り付けたところに特徴がある。
【０４５８】
発光装置５０５０は、放熱器として機能する放熱部材５０５１と、放熱部材５０５１上に搭載されるサブマウント５０５２と、サブマウント５０５２の両端の段差部上に先端部が載置されるリード部５０５３ａ，５０５３ｂと、下面に電源供給用の一対のバンプ５０４２を備えると共にサブマウント５０５２上に搭載されるＬＥＤ素子５０４１と、ＬＥＤ素子５０４１の露出面を覆うように設けられる緩衝層５０５４と、緩衝層５０５４及びその周囲を封止する低融点の透明ガラスによる封止部材５０５５とを有する。
【０４５９】
サブマウント５０５２は、両端の所定範囲が段差を生じる様に薄厚に加工されており、この薄厚部上にリード部５０５３ａ，５０５３ｂの先端部が載置され、その先端が配線パターン５０５２ａ，５０５２ｂの側面に半田等により接続される。さらに、サブマウント５０５２には、一対のバンプ５０４２に接触する配線パターン５０５２ａ，５０５２ｂが、上面から側面にかけて設けられている。
【０４６０】
緩衝層５０５４は、Ｓｉ系アルコキシドに蛍光体が混合され、焼結した多孔質状態の蛍光体含有のＳｉＯ２とすることで、応力緩衝と共に波長変換の機能を持たせている。
【０４６１】
蛍光体は、第１５の実施の形態で説明した様に、Ｃｅ（セリウム）：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等を用いることができる。
【０４６２】
第１６の実施の形態における発光装置５０５０の組み立ては、第１５の実施の形態に準ずるので、ここでは重複する説明を省略するが、図８８のサブマウント５０５２より上の部分を先に完成させた後、下面に放熱部材５０５１を接着等により取り付ければ良い。
【０４６３】
上記した第１６の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０４６４】
（１）サブマウント５０５２の下部に放熱を促す放熱部材５０５１を設けたため、ＬＥＤ素子５０４１の点灯に伴う発熱を効率良く外部へ放散でき、ガラス材による封止部材５０５５等の温度上昇に伴う熱膨張・熱収縮の発生を抑制してクラックの発生を防止することができる。
【０４６５】
（２）緩衝層５０５４に蛍光体を混合させたことにより、波長変換が行えると共に光の取り出し効率の向上が可能になる。
【０４６６】
なお、上記した各実施の形態において、基板部５０１１，５０３１やリード部５０４４ａ，５０４４ｂ，５０５３ａ，５０５３ｂの表面に反射面を形成し、光の出射効率を高めるようにしても良い。
【０４６７】
また、封止部材５０１４，５０３４内のＬＥＤ素子５０１２，５０３２の上部に蛍光体を部分的に混合し、或いは、緩衝層５０１３，５０３３内に波長変換用の蛍光体を混合することもできる。
【０４６８】
また、緩衝層５０５４にＴｉＯ２系セラミック材を用いた場合、その屈折率が２．４という大きい値を有するため、ＬＥＤ素子５０４１からの光の取り出し効率を高めることができる。
【０４６９】
更に、上記した各実施の形態においては、１つの封止部材内に配設されるＬＥＤ素子の個数は１個であるとしたが、ＬＥＤ素子が２個以上のマルチ発光型の発光装置にすることもできる。搭載する複数のＬＥＤ素子は、異なる発光色のＬＥＤ素子を複数設ける構成でも、同一発光色のＬＥＤ素子を複数設ける構成でも良い。更に、ＬＥＤ素子の駆動形態としては、複数のＬＥＤ素子の全部を並列接続し又はグループ単位で並列接続しても、複数単位に直列接続し又は全数を直列接続しても良い。
【０４７０】
また、封止部材５０１４を株式会社住田光学ガラス製の「Ｋ−ＰＳＫ１００」と説明したが、これに限らず、発光素子に熱的ダメージを与えずに封止加工できる温度で軟化するガラスであれば他でも構わない。
【０４７１】
また、封止部材５０１４，５０３４，５０４６，５０５５の形状として、半球状の構成を示したが、本発明は図示した形状に限定されるものではなく、レンズ部を有しない形状、多角形、円柱形等、任意の形状にすることができる。
【０４７２】
更に、封止部材５０１４，５０３４，５０４６，５０５５の成形に際しては、ガラスシートを用いた加圧プレスによる成形方法に限定されるものではなく、例えば、溶融ガラスをＬＥＤ素子の近傍に供給して金型により加熱成形する等の他の封止方法を用いても良い。
【０４７３】
また、緩衝層５０５４は、多孔質に限らず、脆く応力吸収する、熱膨張率がＬＥＤ素子と封止ガラスとの中間である等、緩衝効果があり、かつ、絶縁性、耐熱性を有するものであれば良い。
【０４７４】
図８９は、本発明の第１７の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。この発光装置６０１０は、給電部材としての基板部６０１１と、電源供給用の少なくとも一対のＡｕからなるバンプ６０１２ａ，６０１２ｂを有すると共に基板部６０１１の上面に搭載されるＬＥＤ素子６０１２と、ＬＥＤ素子６０１２の下面と基板部６０１１の間に充填される絶縁層６０１３と、ＬＥＤ素子６０１２及び基板部６０１１の上面を覆うように形成された封止部材６０１４とを備えて構成される。
【０４７５】
基板部６０１１は、セラミック基板６０１１ａと、セラミック基板６０１１ａの上面に所定のパターンで形成された配線層６０１１ｂ，６０１１ｃ，６０１１ｄ，６０１１ｅと、セラミック基板６０１１ａの下面に所定のパターンで形成された配線層６０１１ｆ，６０１１ｇと、配線層６０１１ｃの表面に被覆されたＡｕメッキ膜６０１１ｈと、配線層６０１１ｄの表面に被覆されたＡｕメッキ膜６０１１ｉと、配線層６０１１ｆの表面に被覆されたＡｕメッキ膜６０１１ｊと、配線層６０１１ｇの表面に被覆されたＡｕメッキ膜６０１１ｋと、配線層６０１１ｂと配線層６０１１ｆを接続するスルーホール６１１ｌと、配線層６０１１ｄと配線層６０１１ｇを接続するスルーホール６０１１ｍとを備えている。
【０４７６】
セラミック基板６０１１ａは、例えば、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３材（熱膨張率：１３．２×１０−６／℃）が用いられる。配線層６０１１ｃ，６０１１ｄ，６０１１ｆ，６０１１ｇは、電源を供給するための電極として機能する。また、Ａｕメッキ膜６０１１ｈ，６０１１ｉ，６０１１ｊ，６０１１ｋは、接続性、導電性、及び耐腐食性を向上させるために設けられている。なお、基板部６０１１は、ＬＥＤ素子６０１２を搭載する前に、配線層６０１１ｂ〜６０１１ｇ、Ａｕメッキ膜６０１１ｈ，６０１１ｉ，６０１１ｊ，６０１１ｋ、及びスルーホール６０１１ｌ，６０１１ｍは予めセラミック基板６０１１ａに形成される。
【０４７７】
ＬＥＤ素子６０１２は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰ等の半導体を用いて構成されており、そのチップサイズは、０．３×０．３ｍｍ（標準サイズ）、１×１ｍｍ（ラージサイズ）等である。また、ＬＥＤ素子６０１２は、下面に電源用の電極６０１２ａ，６０１２ｂを有し、この電極６０１２ａ，６０１２ｂが基板部６０１１の所定の配線層上に半田付けされる。
【０４７８】
絶縁層６０１３は、シリコン系材料、又はダイヤモンド、ＢＮ、ＳｉＣ、あるいはＡｌＮの粉末を含む絶縁材で形成されている。シリコン系材料としてシリコン樹脂を用いた場合、封止部材６０１４の封止に伴う高温により、化学結合が切れることでＳｉＯ２になり、耐熱性を有する絶縁体として機能する。また、シリコン樹脂によって形成されるＳｉＯ２に代えてＳｉ系やＴｉ系等のアルコキシドによって形成されるセラミックを用いることもできる。なお、ダイヤモンドは高い熱伝導性を有する。ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮはダイヤモンドと比べて熱伝導性は劣るが廉価である。また、ダイヤモンド、ＢＮ、ＳｉＣは透明あるいは白色であり、光吸収が少ないという特徴を有している。
【０４７９】
封止部材６０１４は、透光性で低融点の特性を有するガラス材を用いて形成されており例えば、株式会社住田光学ガラス製の「Ｋ−ＰＳＫ１００」（熱膨張率：１１．４×１０−６／℃）を用いることができる。なお、発明者らの実験では、セラミックとガラスとの良好な接合を得るためにはセラミック基板６０１１ａと封止部材６０１４とを略同等の熱膨張率（熱膨張率差の比が１５％以内）とする必要があり、ここでは熱膨張率の比は０．８６である。
【０４８０】
以下に、発光装置６０１０の組み立てについて説明する。
【０４８１】
Ａｕのバンプ６０１２ａ，６０１２ｂが配線層６０１１ｃ，６０１１ｄに載るように位置決めし、基板部６０１１上にＬＥＤ素子６０１２を配設した後、滴下、充填等により絶縁層６０１３を形成する。
【０４８２】
次に、ＬＥＤ素子６０１２、絶縁層６０１３の露出面及び基板部６０１１の露出面にガラス材による封止部材６０１４を封止する。封止部材６０１４の封止には金型を用い、所定の温度雰囲気及び加圧プレスにより図８９のように半円型に成形する。この封止の際、絶縁層６０１３としてのシリコン材がＳｉＯ２化され、ＬＥＤ素子６０１２の下面、及びバンプ６０１２ａ，６０１２ｂが固定された状態になるため、バンプ６０１２ａ，６０１２ｂの変形やバンプ間短絡等が回避される。以上により、発光装置６０１０が完成する。
【０４８３】
この発光装置６０１０では、例えば、配線層６０１１ｆがＬＥＤ素子６０１２のアノード側であるとすると、配線層６０１１ｆに直流電源（図示せず）のプラス側が接続され、配線層６０１１ｇにはマイナス側が接続される。ＬＥＤ素子６０１２に対して、図示しないｐ型電極及びｎ型電極に電気的に接続されたバンプ６００２を介して順方向の電圧を印加すると、ＬＥＤ素子６０１２の活性層においてホール及びエレクトロンのキャリア再結合が発生して発光し、出力光がＬＥＤ素子６０１２の外部へ放射される。この光の殆どは封止部材６０１４内を透過して封止部材６０１４の外へ出光し、一部は内面反射をして封止部材６０１４の外へ出光する。
【０４８４】
上記した第１７の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０４８５】
（１）ガラス材による封止部材６０１４で全体を封止したことにより、樹脂封止で問題になった黄変や着色による光の減衰を低減することができる。
【０４８６】
（２）ＬＥＤ素子６０１２の下側に耐熱性を有する絶縁層１３を設けたことにより、封止部材１４の封止時に、バンプ６０１２ａ，６０１２ｂを封止部材６０１４が高熱で押圧してＬＥＤ素子６０１２にダメージを及ぼすことがなくなる。すなわち、封止部材１４の高熱及び高圧力によりバンプ６０１２ａ，６０１２ｂが変形したり、破損したりしてバンプ間で短絡を生じることを防止できる。
【０４８７】
（３）ダイヤモンド、ＢＮ、ＳｉＣ、あるいはＡｌＮの粉末を含む絶縁材を用いた場合、ＬＥＤ素子６０１２の発する熱を放熱する効果を期待できるため、放熱性の向上を図ることができる。
【０４８８】
図９０は、第１８の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。この発光装置６０２０は、サブマウント６０２２を用いてリードフレームに搭載される金属リードタイプであり、実装面にバンプ６０２１ａ，６０２１ｂが設けられたＬＥＤ素子６０２１と、このＬＥＤ素子６０２１が搭載されるサブマウント６０２２と、このサブマウント６０２２が搭載される給電部材としてのリード部６０２３ａ，６０２３ｂと、リード部６０２３ａ，６０２３ｂの上面とＬＥＤ素子６０２１の下面との間に充填される絶縁層６０２４と、絶縁層６０２４の端部及びＬＥＤ素子６０２１の表面を含むリード部６０２３ａ，６０２３ｂの先端部を封止するための透光性ガラスによる封止部材６０２５とを有する。
【０４８９】
サブマウント６０２２は、例えば、高熱伝導のＡｌＮ（窒化アルミニウム）が用いられ、バンプ６０２１ａの一方に接続される配線層６０２２ａが上面、側面、及び下面にかけてコの字形を成すように形成されており、反対側にはバンプ６０２１ｂに接続される配線層６０２２ｂが上面、側面、及び下面かけてコの字形を成すように形成されている。
【０４９０】
また、サブマウント６０２２は、必要に応じて素子破壊防止用のツェナーダイオード等の回路を内蔵させることもできる。また、配線層６０２２ａ，６０２２ｂに代えて、上下面に設けた電極と、その上下の電極相互を連通させるスルーホールとによる組み合わせによる配線手段を用いても良い。
【０４９１】
リード部６０２３ａ，６０２３ｂは、銅系や鉄系の金属からなり、図示しないリードフレームの一部として両側の帯状部分より内側に所定の間隙で向かい合うように形成されており、１個のＬＥＤ素子に対して一対が割り当てられている。リード部６０２３ａ，６０２３ｂの先端部の一部は、段差が形成されるように薄厚に作られており、この段差部分にサブマウント６０２２が載置される。
【０４９２】
絶縁層６０２４は、第１７の実施の形態における絶縁層６０１３と同様に、シリコン材、又はダイヤモンドやＡｌＮの粉末を含む絶縁材を用いることができる。封止部材６０２５の封止時に化学結合が切れてシリコン材がＳｉＯ２になる生成過程、及びダイヤモンド、ＢＮ、ＳｉＣ、あるいはＡｌＮの粉末を含む絶縁材を用いた場合の放熱効果等は絶縁層６０１３の場合と同様である。
【０４９３】
封止部材６０２５には、上記した上記実施の形態と同様に、透光性で低融点の特性を有するガラス材が用いられる。
【０４９４】
この発光装置６０２０では、リード部６０２３ａが正（＋）電源供給端子であるとすると、リード部６０２３ａに供給された電流は、リード部６０２３ａ、配線層６０２２ａ、及びバンプ６０２１ａを経てＬＥＤ素子６０２１のアノードに流れ、さらに、ＬＥＤ素子２１のカソードを出た電流は、バンプ６０２１ｂ、配線層６０２２ｂを経てリード部６０２３ｂに流れることにより、ＬＥＤ素子６０２１が発光する。
【０４９５】
以下に、発光装置６０２０の組み立てについて説明する。
【０４９６】
まず、配線層６０２２ａ，６０２２ｂが予め形成済みのサブマウント６０２２を準備する。このサブマウント６０２２上の所定位置にバンプ６０２１ａ，６０２１ｂを形成し、そこへＬＥＤ素子６０２１を搭載し、バンプ６０２１ａと配線層６０２２ａ、及びバンプ６０２１ｂと配線層６０２２ｂを電気的に接続すると共に機械的に固定する。
【０４９７】
次に、サブマウント６０２２に搭載されたＬＥＤ素子６０２１をリード部６０２３ａ，６０２３ｂの先端部の窪み内に通電方向を合致させて配置する。なお、ＬＥＤ素子２１をサブマウント６０２２に搭載した後、このサブマウント６０２２をリード部６０２３ａ，６０２３ｂに搭載する順序であっても良い。
【０４９８】
次に、絶縁層６０２４としてのシリコーン材をＬＥＤ素子６０２１の下面とサブマウント６０２２の上面との間に充填する（この充填は、サブマウント２２をリード部６０２３ａ，６０２３ｂに搭載する前に行っても良い。）。この状態のまま金型内に搬入し、封止部材２５を形成するためのガラスシート（図示せず）をＬＥＤ素子６０２１の上方及び下方に配置し、所定の温度及び加圧プレスにより半球状に成形する。この封止の際、シリコーン材がＳｉＯ２化されて絶縁層６０２４となり、ＬＥＤ素子６０２１の下面及びバンプ６０１２ａ，６０１２ｂを固定するため、バンプ６０１２ａ，６０１２ｂの変形やバンプ間短絡等が回避される。以上により、発光装置６０２０が完成する。最終的には、図示しないリードフレームからリード部６０２３ａ，６０２３ｂの他端を分離することにより、個々の発光装置６０２０に個別化される。
【０４９９】
上記した第１８の実施の形態によると、ガラス材との密着性に優れるリード部６０２３ａ，６０２３ｂを用いるとともにＬＥＤ素子６０２１の下側に絶縁層６０２４を設けたことにより、封止部材６０２５の封止時に、封止部材６０２５がＬＥＤ素子６０２１にダメージを及ぼすことがなくなるので、バンプ６０２１ａ，６０２１ｂに変形、移動、短絡等が生じるのを防止することができる。さらに、ガラス材による封止部材６０２５で全体を封止したことにより、封止部材が樹脂材のときのような黄変や着色による光の減衰が生じるのを防止することができる。
【０５００】
図９１は、第１９の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。この発光装置６０３０は、第１８の実施の形態と同様に、サブマウントを用いてリードフレームに搭載される金属リードタイプである。ここでは、図９０と同様に、主要部の構成のみを図示し、更に、サブマウント６０３２は非断面の状態で図示している。本実施の形態が第１８の実施の形態と異なるところは、サブマウントの構造と、絶縁層の構成及び形成範囲にある。
【０５０１】
この発光装置３０は、実装面にバンプ６０３１ａ，６０３１ｂが設けられたＬＥＤ素子６０３１と、このＬＥＤ素子６０３１が搭載されるサブマウント６０３２と、このサブマウント６０３２が先端部に搭載される給電部材としてのリード部６０３３ａ，６０３３ｂと、蛍光体６０３４ａが混合されていると共にＬＥＤ素子６０３１の全面を覆うように充填又は滴下される絶縁層６０３４と、ＬＥＤ素子６０３１の上面を含むリード部６０３３ａ，６０３３ｂの先端部を封止する透光性ガラスによる封止部材６０３５とを有する。
【０５０２】
サブマウント６０３２は、例えば高熱伝導のＡｌＮ（窒化アルミニウム）が用いられ、バンプ６０３１ａ，６０３１ｂに接続される電極６０３２ａ，６０３２ｂがＬＥＤ素子６０３１の実装面側に形成されており、反対側の面（リードフレーム側の面）には一対のリード部６０３３ａ，６０３３ｂに接続するための電極６０３２ｃ，６０３２ｄが形成されている。電極６０３２ａと電極６０３２ｃ、及び電極６０３２ｃと電極６０３２ｄとを接続するために、サブマウント６０３２内にはスルーホール６０３２ｅ，６０３２ｆが設けられている。
【０５０３】
リード部６０３３ａ，６０３３ｂは、銅系や鉄系の金属からなり、図示しないリードフレームの一部として両側の帯状部分より内側に所定の間隙で対向するように形成され、１個のＬＥＤ素子に対して一対が割り当てられている。リード部６０３３ａ，６０３３ｂの先端部の一部は、段差が生じるように薄厚に作られており、この段差部分にサブマウント６０３２が載置される。
【０５０４】
絶縁層６０３４は、シリコーン材を主体とし、これに蛍光体６０３４ａが混合されている。なお、封止部材６０２５の封止時にシリコーン材の化学結合が切れてＳｉＯ２になる生成過程、及びダイヤモンドやＡｌＮの粉末を含む絶縁材を用いた場合の放熱効果等は、絶縁層６０１３の場合と同様である。
【０５０５】
蛍光体６０３４ａは、例えば、ＬＥＤ素子６０２１が青色発光である場合、この青色光によって励起されることにより黄色光を放射する特性を有するＣｅ（セリウム）：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を用いる。
【０５０６】
封止部材６０３５は、上記した各実施の形態と同様に、透光性で低融点の特性を有するガラス材が用いられる。
【０５０７】
この発光装置６０３０では、リード部６０３３ａが正（＋）電源供給端子であるとすると、リード部６０３３ａに供給された電流は、リード部６０３３ａ、電極６０３２ｃ、スルーホール６０３２ｅ、電極６０３２ａ、及びバンプ６０３１ａを経てＬＥＤ素子６０３１のアノードに流れ、さらに、ＬＥＤ素子６０３１のカソードを出た電流は、バンプ６０３１ｂ、電極６０３２ｂ、スルーホール６０３２ｆ、及び電極６０３２ｄを経てリード部６０３３ｂに流れることにより、ＬＥＤ素子６０３１が発光する。
【０５０８】
以下に、発光装置６０３０の組み立てについて説明する。
【０５０９】
まず、電極６０３２ａ〜６０３２ｄ、及びスルーホール６０３２ｅ，６０３２ｆが予め形成済みのサブマウント６０３２を準備する。このサブマウント６０３２上の所定位置に、バンプ６０３１ａ，６０３１ｂを形成し、ＬＥＤ素子６０３１を搭載する。これによってＬＥＤ素子６０３１をバンプ６０３１ａ，６０３１ｂを介して電極６０３２ａ，６０３２ｂと電気的に接続し、同時に機械的に固定する。
【０５１０】
次に、サブマウント６０３２に搭載されたＬＥＤ素子６０３１をリード部６０３３ａ，６０３３ｂの先端部の窪み内に通電方向を合致させて配置する。或いは、サブマウント６０３２をリード部６０３３ａ，６０３３ｂに搭載した後、サブマウント６０３２にＬＥＤ素子６０３１を実装する手順であっても良い。
【０５１１】
次に、サブマウント６０３２の上面、側面、及び上面に及ぶように蛍光体６０３４ａを混入済みの絶縁層６０３４を滴下又は充填する。
【０５１２】
次に、金型内に搬入し、封止部材３５を形成するためのガラスシート（図示せず）をＬＥＤ素子６０３１の上方及び下方に配置し、所定の温度のもとで加圧プレスにより半球状に成形すれば、発光装置６０３０が完成する。この封止の際、シリコン材がＳｉＯ２化されて絶縁層６０３４となり、ＬＥＤ素子６０３１の下面及びバンプ６０３１ａ，６０３１ｂが固定された状態になるため、バンプ６０１２ａの変形やバンプ間短絡等が回避される。最終的には、リードフレームからリード部６０３３ａ，６０３３ｂの他端が分離され、個々の発光装置に個別化される。
【０５１３】
上記した第１９の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０５１４】
（１）絶縁層６０３４を設けたことにより、封止部材６０３５の封止時に、封止部材６０３５がＬＥＤ素子６０３１にダメージを及ぼすことがなくなるので、バンプ６０３１ａ，６０３１ｂに変形、移動、短絡等が生じるのを防止することができる。
【０５１５】
（２）絶縁層６０３４に蛍光体６０３４ａが混入されているため、リード部上の電極（又は、サブマウント上の配線層）による光の吸収を低減することができる。通常、電極や配線層にはＡｕメッキが施されている。このＡｕメッキは、青又は紫の光の吸収率が高いが、蛍光体入りの絶縁層６０３４を設けることにより、ＬＥＤ素子側面から放射される光を波長変換することができ、Ａｕメッキ面における光吸収を防止することができる。
【０５１６】
（３）ＬＥＤ素子６０３１の上面から放射される光に対しても波長変換をすることができる。
【０５１７】
また、ガラス材による封止部材６０３５で全体を封止したことにより、封止部材が樹脂材のときのような黄変や着色による光の減衰を防止することができる。
【０５１８】
なお、サブマウント６０３２は、これに代えて図９０に示した″コ″の字形の配線層６０２２ａ，６０２２ｂを有するサブマウント６０２２を用いても良い。逆に、図９０のサブマウント６０２２に代えて、図９１に示したサブマウント６０３２を用いても良い。
【０５１９】
図９２は、標準サイズのＬＥＤ素子のバンプ形成面を示す平面図である。このＬＥＤ素子６０３１は、０．３ｍｍ角のＬＥＤ素子であり、ｎ電極に接続されたパンプ６０４１を搭載する小パターン６０４２と、ｐ電極に接続された大パターン６０４３と、この大パターン６０４３に搭載されたパンプ６０４４ａ，６０４４ｂとが設けられている。ＬＥＤ素子６０３１は高出力型になるほど大電流が流れる。そこで、ｐ電極側のパンプ数を複数にし、大きな電流容量に対応できるようにしている。
【０５２０】
図９３は、ラージサイズのＬＥＤ素子のバンプ形成面を示す平面図である。このＬＥＤ素子６０３１は、１ｍｍ角のＬＥＤ素子であり、バンプ６０５２ａ，６０５２ｂを設けられる配線パターン６０５４と、バンプ６０５３ａ〜６０５３ｐを設けられる配線パターン６０５５とを有する。ラージサイズのＬＥＤ素子は標準サイズよりも発光面積が大になるため、更に大電流が流れる。そこで、発光面での均一発光を図るために配線パターン６０５４、６０５５の形状面積に応じて、電極接点となるそれぞれのバンプを複数個にしている。
【０５２１】
図９２及び図９３に示すように、バンプを介して電気的接続を行うＬＥＤ素子では、ガラス封止時の温度および圧力によってバンプが圧潰し易くなる。特に、図９３に示すように、多数のバンプ６０５３ａ〜６０５３ｐを有するものでは、各バンブ間の距離が接近するために、バンブに変形が生じるとより短絡が生じ易くなる。このようなＬＥＤ素子６０３１に対し、絶縁層６０３４は、バンプ形成面を覆ってバンプ間の絶縁を確保するとともに、ガラス封止時の圧力に耐えることでバンプ６０５３ａ〜６０５３ｐの変形を抑制する。その結果、ガラス材による封止部材６０３５の形成が可能になる。
【０５２２】
なお、上記した各実施の形態では、Ａｕからなるバンプ６０１２ａ、６０１２ｂとして説明したが、Ａｕに限定されず、半田で形成されるバンプとしても良い。また、バンプに限らず、電極に形成された半田めっきであっても良い。株式会社住田光学ガラス製の「Ｋ−ＰＳＫ１００」では４００℃を超える温度での封止加工で、かつ、加工時のガラス粘度も高いためにＡｕバンプでも潰れが生じる。一方、無機有機混合をハイブリッド低融点ガラスでは、更に低い温度での封止加工が可能であるが、はんだバンプのように融点が封止加工温度より低ければ、小さな圧力でも電極間の短絡が生じる。これに対しても本発明は有効である。
【０５２３】
また、上記した各実施の形態では、封止部材６０１４，６０２５，６０３５内のＬＥＤ素子６０１２，６０３２の上部に、波長変換のための蛍光体層を形成することもできる。
【０５２４】
更に、上記した各実施の形態においては、１つの封止部材内に配設されるＬＥＤ素子の個数は１個であるとしたが、ＬＥＤ素子が２個以上のマルチ発光型の発光装置にすることもできる。搭載する複数のＬＥＤ素子は、異なる発光色のＬＥＤ素子を複数設ける構成でも、同一発光色のＬＥＤ素子を複数設ける構成でも良い。更に、ＬＥＤ素子の駆動形態としては、複数のＬＥＤ素子の全部を並列接続し又はグループ単位で並列接続しても、複数単位に直列接続し又は全数を直列接続しても良い。
【０５２５】
また、封止部材６０１４，６０２５，６０３５の形状として、ドーム状の構成を示したが、本発明は図示した形状に限定されるものではなく、レンズ部を有しない形状、多角形、円柱形等、任意の形状にすることができる。
【０５２６】
更に、封止部材６０１４，６０２５，６０３５の成形に際しては、ガラスシートを用いた加圧プレスによる成形方法に限定されるものではなく、他の封止方法を用いても良い。
【０５２７】
図９４は、本発明の第２０の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。通常、リードフレームには両側に各リード部のアウター側を連結している帯状部が設けられているが、ここでは図示を省略している。また、リードフレーム上には、通常、複数のＬＥＤ素子が実装されるが、ここではそのうちの１個のみを図示している。更に、図９４においては、サブマウントは非断面の状態で図示している。
【０５２８】
発光装置７０１０は、金属リード実装タイプであり、実装面にバンプ７００２を介してフリップチップ接合されるＧａＮ系のＬＥＤ素子７００１（熱膨張率４．５〜６×１０−６／℃）と、このＬＥＤ素子７００１が搭載されるサブマウント７００３と、サブマウント３が搭載される給電部材としてのＣｕからなるリード部（熱膨張率１５〜１７×１０−６／℃、熱伝導率４００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）７００４Ａ，７００４Ｂと、ＬＥＤ素子７００１を中心にしてその周囲を封止する透明ガラス製の封止部材７００５とを備えて構成されている。
【０５２９】
サブマウント７００３は、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム：熱膨張率５×１０−６／℃、熱伝導率１８０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）が用いられ、バンプ７００２に接続される電極７０３１Ａ，７０３１ＢがＬＥＤ素子１の実装面側に形成されており、反対側の面（リードフレーム側の面）には一対のリード部７００４Ａ，７００４Ｂに接続するための電極７０３２Ａ，７０３２Ｂが形成されている。リード部７００４Ａ，７００４Ｂの上面のＬＥＤ素子７００１の搭載面は、他の部分より１段低く加工されており、この窪み部分内にサブマウント７００３が配設される。電極７０３１Ａ，７０３１Ｂと電極７０３２Ａ，７０３２Ｂとを接続するために、サブマウント７００３内にはスルーホール７０３３が設けられている。
【０５３０】
封止部材７００５は、透明かつ低融点で、しかも熱膨張率がリード部７００４Ａ，７００４Ｂに近い（又は、所定の熱膨張率差の範囲値内）特性を有するシート状のガラスを熱融着させることによってＬＥＤ素子７００１、サブマウンド７００３、およびリード部７００４Ａ，７００４Ｂの一部を封止する透光性ガラス部を形成している。
【０５３１】
リード部７００４Ａが正（＋）電源供給端子であるとすると、リード部７００４Ａに供給された電流は、リード部７００４Ａ、電極７０３２Ａ，７０３２Ｂの一方、ビアホール７０３３の一方、電極７０３１Ａ，７０３１Ｂの一方、及びバンプ７００２の一方を経てＬＥＤ素子７００１のアノードに流れ、更に、ＬＥＤ素子７００１のカソードを出た電流は、パンプ７００２の他方、電極７０３１Ａ，７０３１Ｂの他方、ビアホール７０３３の他方、及び電極７０３２Ａ，７０３２Ｂの他方を経てリード部７０４Ｂに流れることにより、ＬＥＤ素子７００１が発光する。
【０５３２】
図９５は、リードフレームにサブマウントを搭載した状態を示す平面図である。サブマウント７００３は、中央部にＬＥＤ素子７００１を搭載している。リード部７００４Ａ，７００４Ｂは、リードフレームの一部として両側の帯状部分より内側に所定の間隙をもって向かい合うように形成され、１個のＬＥＤ素子に対して一対が割り当てられている。
【０５３３】
図９６は、金型を用いてガラス封止を行う直前の状態を示す図である。同図においては図９５のＡ−Ａ部で切断した状態を示している。以下に、図９４から図９６の図面を参照して発光装置７０１０の製造方法について説明する。
【０５３４】
まず、バンプ７００２が設けられているＬＥＤ素子７００１をサブマウント７００３上に位置決めし、リフローを行ってバンプ７００２と電極７０３１を電気的に接続すると共に、機械的に固定する。
【０５３５】
次にサブマウント７００３に搭載されたＬＥＤ素子７００１をリード部７００４Ａ，７００４Ｂの先端部の窪み内に通電方向を合致させて配置する。なお、サブマウント７００３は、電極７０３１Ａ，７０３１Ｂ，電極７０３２Ａ，７０３２Ｂ、及びビアホール７０３３が予め形成済みのものを用いる。
【０５３６】
次に、リードフレーム７００６を金型内に搬入し、ＬＥＤ素子７００１の上方及び下方にガラスシート７００７，７００８を配置する。ガラスシート７００７，７００８は、封止部材７００５を形成するためのものであり、同時に複数個のＬＥＤ素子７００１を封止できる大きさを有している。
【０５３７】
次に、ガラスシート７００７を覆うようにして上金型７０１１を配置し、更に、ガラスシート７００８を覆うようにして下金型７０１２を配置する。次に、真空雰囲気中でガラスシート７００７，７００８を４５０℃に加熱して軟化させた状態で上金型７０１１と下金型７０１２とを図９５の矢印方向に移動させることによってガラスシート７００７，７００８に圧力をかけると、上金型７０１１の凹部７０１１Ａ及び下金型７０１２の凹部７０１２Ａに沿ってガラスシート７００７，７００８が図９４に示す封止部材７００５のようなドーム状に成形される。
【０５３８】
次に、リードフレーム７００４の帯部等の不要部分を除去することにより、発光装置７０１０の各々をリードフレーム７００４から分離する。
【０５３９】
発光装置７０１０は、パッド電極７１０８及びｎ型電極７１０９に電気的に接続されたバンプ７００２を介して順方向の電圧を印加すると、ＬＥＤ素子７００１の活性層内においてホール及びエレクトロンのキャリア再結合が発生して発光し、出力光がサファイア基板７１０１を介してＬＥＤ素子７００１の外部へ放射される。この出力光は、封止部材７００５を透過して外部に放射される。
【０５４０】
上記した第２０の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
【０５４１】
（１）熱膨張率の小なるＬＥＤ素子７００１を熱膨張率の大なるガラス材の封止材料７００５で全体を包囲するように封止したため、熱膨張率の差に基づいて生じる内部応力がＬＥＤ素子７００１の中心に向かうように調整される。すなわち、ガラス加工後にガラス材の熱収縮に基づく内部応力が生じても、その内部応力はＬＥＤ素子１の中心方向に向かう圧縮力となるため、圧縮に対して強度を有するガラス材は破壊することなくガラス封止構造を実現できる。
【０５４２】
（２）熱膨張率の小なるＬＥＤ素子７００１を熱膨張率の小なるサブマウント７００３に搭載して熱膨張率の大なるリード部７００４Ａ、７００４Ｂに搭載しているため、封止部材７００５を形成しているガラス材については、熱膨張率の小なるＬＥＤ素子７００１と熱膨張率の大なるリード部７００４Ａ、７００４Ｂの双方との接着性が要求されるが、ＬＥＤ素子７００１に近い熱膨張率のものを選択して封止することが好ましい。Ｃｕ等の軟金属によって形成されたリード部７００４Ａ、７００４Ｂはガラス材と比べて弾性に富むことから、仮に、ＬＥＤ素子１およびサブマウント３に対して熱膨張率の差が１５０％から４００％の範囲であれば、ガラス材との良好な接着性を維持しながら熱収縮差に基づく応力を構造的に吸収することができる。このことから、リード部７００４Ａ、７００４Ｂをガラス材で挟み込んで封止する場合でもクラック等の不良を生じることはない。
【０５４３】
（３）ＬＥＤ素子７００１への投入電力が大きく発熱温度が高くなるような場合でも、ＬＥＤ素子７００１が発する熱を外部放熱することができ、発光効率の低下を効果的に防止できる。特に、サブマウント７００３およびリード部７００４Ａ，７００４Ｂの熱伝導率を１００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上とすることで実現できる。
【０５４４】
（４）低融点のガラスシート７００７，７００８を用いて封止部材７００５を形成するので、加熱に要する時間の短縮や、簡易な加熱装置の使用が可能となり、ガラス封止加工が容易になる。
【０５４５】
（５）加工時にクラック等の不良を生じにくくなるため、ガラスによる高い封止性を長期にわたって安定的に維持することができ、水中や多湿条件下でも発光特性の低下を生じず、長期にわたる優れた耐久性を発揮する。
【０５４６】
なお、第１の実施の形態では、ＬＥＤ素子７００１としてＧａＮ系のＬＥＤ素子７００１を用いた構成を説明したが、ＬＥＤ素子はＧａＮ系に限定されるものではなく、他のＬＥＤ素子を用いることも可能である。
【０５４７】
また、上記した実施の形態では、Ｃｕからなるリード部７００４Ａ，７００４ＢにＡｌＮからなるサブマウント７００３を搭載した構成を説明したが、例えば、真鍮からなるリード部（熱伝導率１０６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）にＳｉからなるサブマウント３（熱伝導率１７０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）を搭載するといった構成も可能である。
【０５４８】
また、封止部材７００５についても、シート状のガラスを用いて複数個のＬＥＤ素子７００１およびサブマウント７００３を一括して封止する方法で形成するものに限定されず、溶融させたガラス材をＬＥＤ素子７００１およびサブマウント７００３の周囲に供給して上金型７０１１と下金型７０１２とで加熱プレス成形することによって形成するようにしても良い。また、使用されるガラス材についても光透過性を有するものであれば透明に限定されるものではなく、着色されているものであっても良い。
【０５４９】
また、封止部材７００５は、仕様等に応じて種々の形状にすることができる。例えば、丸形、楕円形、四角形等のほか、レンズ付き、レンズ無し等の形状も可能である。
【０５５０】
上記した第２０の実施の形態では、金属リードを給電部材とするフリップチップ型発光装置を説明したが、他の形態の発光装置に適用することも可能である。例えば、ワイヤボンディングを用いたフェイスアップ（ＦＵ）型の発光装置等にも適用可能である。
【０５５１】
図９７は、第２０の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す断面図である。この発光装置７０１０では、封止部材７００５の熱膨張・熱収縮によるクラックを防止するものとして、サブマウント７００３の角部を除去することにより傾斜部７００３Ａを設けた構成としている。このようサブマウント３を用いることで、第２０の実施の形態の好ましい効果に加えてクラックの発生しにくいガラス封止型発光装置７０１０を実現できる。
【０５５２】
図９８は、本発明の第２１の実施の形態に係るフェイスアップ型の発光装置を示す断面図である。この発光装置７０４０は、先端部に間隔を設けて水平及び一直線上に配置された給電部材としてのリード部７００４Ａ、７００４Ｂと、リード部７００４Ａの先端部の上面に接着剤等を介して搭載されたＧａＮ系のＬＥＤ素子７０４１と、ＬＥＤ素子７０４１上の２つの電極（図示せず）とリード部７００４Ａ、７００４Ｂとを接続するワイヤ７０４２と、ＬＥＤ素子７０４１及びリード部７００４Ａ、７００４Ｂの先端部を封止するガラス材による封止部材７００５とを備えて構成されている。
【０５５３】
封止部材７００５は、透明、低融点、及び所定値内の熱膨張率を有するガラス材を用いている。特に、フェイスアップ型では、ワイヤを用いることにより、ガラス封止の際、加熱により軟化したワイヤ７０４２およびワイヤ接続部７０４２Ａが加圧によって押しつぶされ易くなるので、ショート等を生じ易くなる。このため、できるだけ低融点のガラス材を用いるのが望ましい。
【０５５４】
以下に、発光装置７０４０の組み立てについて説明する。
【０５５５】
まず、リードフレームの分離前の状態において、リード部７００４Ａの先端上面にＬＥＤ素子７０４１が搭載される。次に、ＬＥＤ素子７０４１の上面の１方の電極とリード部７００４Ａの上面とがワイヤ７０４２で接続され、更に、ＬＥＤ素子７０４１の上面の他方の電極とリード部７００４Ｂの上面とがワイヤ７０４２で接続される。次に、第２０の実施の形態で説明したように、金型によるガラス材の成形が行われ、所定形状の封止部材７００５が形成される。最後に、リードフレーム７００４の不要部分が除去されることにより、発光装置７０４０の各々がリードフレーム７００４から分離される。
【０５５６】
図９８において、例えば、リード部７００４Ａがアノード側であれば、リード部７００４Ａに直流電源（図示せず）のプラス側が接続され、リード部７００４Ｂにはマイナス側が接続される。この通電により、ＬＥＤ素子７０４１が発光する。その光は、ＬＥＤ素子７０４１の上面から出射し、その殆どは封止部材７００５内を透過して外部へ出光し、他の一部は内面反射を経て封止部材７００５の外へ出光する。
【０５５７】
上記した第２１の実施の形態によると、第２０の実施の形態の好ましい効果に加え、リード部７００４Ａ，７００４Ｂと封止部材７００５との熱膨張率の値を考慮し、かつ低融点のガラス材を用いたことにより、フェイスアップ型の発光装置７０４０であっても剥離やクラックの発生を防止することができる。
【０５５８】
なお、上記した各実施の形態において、リード部７００４Ａ，７００４Ｂの表面に反射面を形成し、光の出射効率を高めるようにしても良い。
【０５５９】
また、ＬＥＤ素子７００１，７０４２の上部の封止部材７００５内に、所定の波長の光で励起される蛍光体等を用いた波長変換部を設けることもできる。
【０５６０】
更に、上記した各実施の形態においては、１つの封止部材内に配設されるＬＥＤ素子の個数は１個であるとしたが、ＬＥＤ素子が２個以上のマルチ発光型の発光装置にすることもできる。この場合の発光装置のタイプとしては、フリップチップ接合型である図９４の構成が適している。搭載する複数のＬＥＤ素子は、異なる発光色のＬＥＤ素子を複数設ける構成でも、同一発光色のＬＥＤ素子を複数設ける構成でも良い。
【０５６１】
更に、ＬＥＤ素子の駆動形態としては、複数のＬＥＤ素子の全部を並列接続し又はグループ単位で並列接続しても、複数単位に直列接続し又は全数を直列接続しても良い。
【０５６２】
また、封止部材７００５の形状として、頂部にレンズ部が形成された半球状の構成を示したが、封止部材７００５は図示した形状に限定されるものではなく、レンズ部を有しない形状、多角形、円柱形等、任意の形状にすることができる。
【０５６３】
更に、封止部材７００５の成形に際しては、ガラスシートを用いたが、ガラスシートを用いた方法に限定されるものではなく、他の封止方法を用いても良い。
【０５６４】
図９９は、本発明の第２２の実施の形態に係るフリップチップ型の発光装置を示し（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面から見た側面図である。なお、第２０の実施の形態と同一の構成を有する部分については共通する引用数字を付している。この発光装置７０１０は、図９９（ａ）に示すようにサブマウント素子７００３をＣｕからなる放熱部７０５０に搭載して低融点ガラスからなる封止部材７００５で一体的に封止した構成を有し、封止部材７００５にはレンズ７００５Ａが形成されている。
【０５６５】
サブマウント素子７００３は、放熱部７０５０に設けられる溝部７０５１に収容されており、その表面に設けられる配線パターン７０５３とＬＥＤ素子７００１の電極とがバンプ７００２によって電気的に接続されることによって給電部の一部を構成している。配線パターン７０５３は、ＬＥＤ素子７００１との接合後に軟金属であるＣｕからなるリード部７００４Ａ、７００４Ｂとはんだ接合される。リード部７００４Ｂは、図９９（ｂ）に示すように溝部７０５１に長方形断面で棒状のガラス材７０５２を介在させることによって放熱部７０５０と絶縁された状態で封止部材５を加熱プレスされる。このとき、リード部７００４Ａについてもリード部７００４Ｂと同様に処理される。リード部７００４Ａ、７００４Ｂは、加熱プレスに基づいて溶融したガラス材７０５２および封止部材７００５により放熱部７０５０と絶縁された状態で一体化される。
【０５６６】
第２２の実施の形態によると、サブマウント素子７００３を搭載した放熱部７０５０をガラス材からなる封止部材７００５で一体的に封止するようにしたため、第１の実施の形態の好ましい効果に加えてサブマウント素子７００３から伝わる熱の放熱性を高めることができ、ガラス封止加工時だけでなく、例えば、大電流化によってＬＥＤ素子７００１からの発熱量が増大する場合であっても放熱性に優れ、かつ、熱膨張率差によるパッケージクラックを生じにくい発光装置７００１が得られる。
【０５６７】
なお、上記した第２２の実施の形態では、Ｃｕからなる放熱部７０５０を用いた構成を説明したが、例えば、Ｃｕ合金やアルミニウム等の熱伝導性が良好で、かつ、封止部材７００５との熱膨張率差が小であるものを用いることもできる。仮に、アルミニウムからなる放熱部７０５０とした場合には、ＬＥＤ素子７００１およびサブマウント７００３に対して熱膨張率の差は約５００％となる。
図１００は、本発明の第２３の実施の形態に係るフェイスアップ型の発光装置を示し（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面から見た側面図である。なお、第２１の実施の形態と同一の構成を有する部分については共通する引用数字を付している。この発光装置７００４０は、図１００（ａ）に示すようにＣｕからなる放熱部５０の中央にＬＥＤ素子７０４０を接着し、このＬＥＤ素子７０４０に給電するリード部７００４Ａ、７００４ＢとＬＥＤ素子７０４０の電極とをワイヤ７０４２で電気的に接続して構成されている。また、ＬＥＤ素子７０４０、ワイヤ７０４２、およびリード部７００４Ａ、７００４Ｂは低融点ガラスの加工時の熱に対して耐熱性を有するようにシリコン樹脂からなるシリコンコート部７０６０によって覆われている。封止部材７００５はシリコンコート部７０６０を覆うとともに放熱部７０５０と一体化されている。なお、封止部材７００５にはレンズ７００５Ａが形成されている。
【０５６８】
第２３の実施の形態によると、フェイスアップ型の発光装置７０４０であっても耐熱性および弾性を有するシリコンコート部７０６０によってＬＥＤ素子７０４１の周囲を覆うことにより、ガラス封止加工時の圧力によるＬＥＤ素子７０４１の電極やワイヤ７０４２の変形を防ぎながらガラス封止が可能となるため、第２１の実施の形態の好ましい効果に加えてＬＥＤ素子７０４１の実装性に優れ、ガラス封止加工時だけでなく、例えば、大電流化によってＬＥＤ素子７０４１からの発熱量が大になる場合であっても放熱性が良好で、かつ、熱膨張率差によるパッケージクラックを生じにくい発光装置７００１が得られる。また、シリコンコート部７０６０は、蛍光体を含有させたものであっても良い。
【０５６９】
なお、上記した第２３の実施の形態では、放熱部７０５０に搭載されたＬＥＤ素子７０４１に対して一対のリード部７００４Ａ、７００４Ｂから給電する構成を説明したが、例えば、放熱部７０５０と一方のリード部を一体化し、他方のリード部と放熱部７０５０とをガラス材７０５２によって絶縁する構成としても良い。
【０５７０】
また、コート材としてシリコン樹脂を用いる他に、セラミックコート材等の他の耐熱性を有する材料を用いることができる。このコート材を施す構成については、フェイスアップ型のＬＥＤ素子に限定されず、フリップチップ型ＬＥＤ素子へも適用することができる。
【０５７１】
なお、ＬＥＤのような発光素子で、発光素子の屈折率が２以上の材料であれば、屈折率１．５程度以上の封止材料によって素子を封止することで、素子からの光の取り出し効率を約２倍以上高めることができる。この際、封止材料は透光性である必要がある。受光素子ではこの効果がなく、透光性材料で直接素子を密着封止する効果は、媒質の異なる界面での反射を低減する効果のみである。光学素子でなければ、透光性の必要はない。
【０５７２】
また、封止材料をガラスとして説明したが、ガラス加工後に結晶化したものであっても良く、化学的安定性の高い無機材料であれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０５７３】
以上説明したように、本発明によれば、１０８から１０９ポアズと硬いガラス材料を用いた場合でも固体素子にダメージを与えることなく封止加工が可能になる。そのため、低融点ガラスを用いることが可能になり、固体素子にかかる熱負荷を軽減しながら良好なガラス封止加工を具現化できる。樹脂材料と比較し、高温加工が必要で硬質材料であるガラス封止固体素子デバイスを具現化することによって高温環境、耐候性が要求される環境で用いることができる。更に、透光性のガラスとすることで、光学デバイスとして光透過率が安定で経時変化しない高信頼性を実現できる。また、固体発光素子に対し、高屈折率ガラスを選択することで発光素子からの光取り出し効率を向上し、高効率発光デバイスを実現できる。
【符号の説明】
【０５７４】
１        発光装置
２        ＧａＮ系ＬＥＤ素子
３        ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板
４        回路パターン
５        Ａｕスタッドバンプ
６        Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス封止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005457325.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005457325.tif 000007
【図７】
0005457325.tif 000008
【図８】
0005457325.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005457325.tif 000011
【図１１】
0005457325.tif 000012
【図１２】
0005457325.tif 000013
【図１３】
0005457325.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005457325.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005457325.tif 000020
【図２０】
0005457325.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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