(57)【要約】【課題】樹脂に替わるＬＥＤ素子被覆材料およびそのような材料によって被覆されたＬＥＤ素子の提供。【解決手段】軟化点が６１０℃以下、５０〜３５０℃における平均線膨張係数が５０×１０−７〜８５×１０−７／℃である発光ダイオード素子被覆用ガラス。Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＰｂＯ系ガラスまたはＢ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラスである前記発光ダイオード素子被覆用ガラス。発光ダイオード素子が前記ガラスによって被覆されているガラス被覆発光ダイオード素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化点が６１０℃以下、５０〜３５０℃における平均線膨張係数が５０×１０−７〜８５×１０−７／℃である発光ダイオード素子被覆用ガラス。
【請求項２】
Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＰｂＯ系ガラスまたはＢ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラスである請求項１に記載の発光ダイオード素子被覆用ガラス。
【請求項３】
発光ダイオード素子が請求項１または２に記載のガラスによって被覆されているガラス被覆発光ダイオード素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガラスによって発光ダイオード（ＬＥＤ）が被覆されている発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）およびその被覆に用いられるガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色光源としては白熱電球、蛍光灯等が広く使用されているが、近年、新しいタイプの白色光源としていわゆる白色ＬＥＤ素子が開発され、液晶ディスプレイ用バックライト等への応用が急速に進んでいる。
現在市販されている典型的な１チップ型白色ＬＥＤ素子においては、ＧａＮにＩｎを添加したＩｎＧａＮを発光層とする量子井戸構造のＬＥＤが、ＹＡＧ蛍光体を含有する樹脂によって封止されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この白色ＬＥＤ素子は次のようにして白色光源として機能する。すなわち、ＬＥＤに直流電流を流すとＬＥＤから青色光が放出され、一方、当該青色光の一部によってＹＡＧ蛍光体が励起されこの蛍光体から黄色光（蛍光）が放出される。この青色光と黄色光は補色関係にあり、これらが入り混じって人間の目に入り加法混色の原理により白色光として見える。
【０００４】
【非特許文献１】板東，「白色ＬＥＤの開発動向と応用展開」，月刊ディスプレイ  株式会社テクノタイムズ社，２００３年４月，第９巻，第４号，ｐ．２０−２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように樹脂によってＬＥＤが封止されている白色ＬＥＤ素子には、長期間使用すると水分が樹脂中に浸入しＬＥＤの動作が阻害される、ＬＥＤから放出される紫外線または青色光によって樹脂が変色しその光透過率が低下する、等の問題があった。
本発明はこのような問題を有する樹脂に替わるＬＥＤ素子被覆材料およびそのような材料によって被覆されたＬＥＤ素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、軟化点（Ｔｓ）が６１０℃以下、５０〜３５０℃における平均線膨張係数（以下、この平均線膨張係数をαと記す。）が５０×１０−７〜８５×１０−７／℃であるＬＥＤ素子被覆用ガラスを提供する。
また、ＬＥＤ素子が請求項１または２に記載のガラスによって被覆されているガラス被覆ＬＥＤ素子を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
樹脂ではない材料であるガラスによってＬＥＤ素子を被覆できるので、先に述べたような問題が起こりにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明のガラス被覆ＬＥＤ素子の断面の概念図であり、図２は本発明のガラス被覆ＬＥＤ素子の製造方法の一例を説明するための概念図であり各部材の配置と断面を示す。本発明をこれらの図を用いて説明するが本発明はこれに限定されない。
図１に例示されるように本発明のガラス被覆ＬＥＤ素子はＬＥＤ素子１０とそれを被覆する本発明のＬＥＤ素子被覆用ガラス１（以下、単にガラス１という。）を有する。
ＬＥＤ素子１０は、基板１０Ｓ、ＬＥＤ１０Ｌ、ｐ電極１０Ｐおよびｎ電極１０Ｎを構成部材として有する。
【０００９】
ＬＥＤ１０Ｌは典型的には波長が３６０〜４８０ｎｍの紫外光または青色光を放出するＬＥＤであり、ＧａＮにＩｎを添加したＩｎＧａＮを発光層とする量子井戸構造のＬＥＤ（ＩｎＧａＮ系ＬＥＤ）等が例示される。ＬＥＤ１０ＬがＩｎＧａＮ系ＬＥＤの場合、ｐ電極１０Ｐ、ｎ電極１０Ｎと接触する部分はそれぞれｐ型半導体、ｎ型半導体である。
ＬＥＤ１０Ｌは基板１０Ｓの一方の面の上に形成されている。図１では、ｐ電極１０Ｐおよびｎ電極１０Ｎが形成されている面と対向するＬＥＤ１０Ｌの面が基板１０Ｓと接している。
【００１０】
基板１０Ｓは通常、サファイア基板である。
ｐ電極１０Ｐおよびｎ電極１０Ｎはいずれも典型的には金からなり、通常はバッファ層を介してＬＥＤ１０Ｌのｐ電極部、ｎ電極部（いずれも図示せず）と電気的に接続されている。
【００１１】
ガラス１のＴｓは６１０℃以下である。６１０℃超ではガラス１によってＬＥＤ素子１０を被覆させるべく熱処理する温度が高くなりすぎＬＥＤ素子１０の発光機能が損なわれるおそれがある。
ガラス１のαは５０×１０−７〜８５×１０−７／℃である。αがこの範囲外では基板１０Ｓがサファイア基板である場合等において膨張係数マッチングが困難になる。
ガラス１は少なくとも基板１０Ｓを被覆することが好ましい。
ガラス１としてはＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＰｂＯ系ガラスまたはＢ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラスが例示される。
【００１２】
次に、本発明のガラス被覆ＬＥＤ素子であって図１に示すようなものを製造する方法の一例を図２を用いて説明する。
まず、図２に示すような形状のガラス１、すなわち球の一部が切断されその切断面が平面である形状のガラス１を次のようにして作製する。すなわち、耐熱板を用意しその上に離型材粉末をスプレーして離型材層を形成する。その離型材層の上にガラス１の小片を載せてガラス１のＴｓ以上の温度に加熱しガラス１を軟化流動させて表面張力によりほぼ球状となるようにする。このようにして得られたほぼ球状のガラス１は、その離型材層と接する部分が平面であり、その形状は球の一部が切断されその切断面が平面であるものである。なお、前記耐熱板としてはシリコンウエハが、離型材粉末としては窒化ホウ素粉末がそれぞれ例示される。
【００１３】
次に、耐熱板２０に離型材層３０を形成したもののその離型材層３０の上にＬＥＤ素子１０を基板１０Ｓが上方になるように載せる。なお、耐熱板２０に離型材層３０を形成したものとしては前記形状のガラス１を作製するのに使用したものを用いる。
次に、ＬＥＤ素子１０の上に上述したようにして作製された前記形状のガラス１を載せる。
次に、ガラス１のＴｓ以上の温度に加熱しガラス１を軟化流動させてＬＥＤ素子１０の少なくとも基板１０Ｓの部分を被覆する。図２ではＬＥＤ素子１０の側面も被覆されている。
【実施例】
【００１４】
表のＢ２Ｏ３からＣｕＯまでの欄にモル％表示で示す組成となるように原料を調合、混合し、これを白金坩堝に入れて１２５０〜１３５０℃に加熱し６０分間溶融した。
得られた溶融ガラスの一部をステンレス鋼製の型枠に流し込み、徐冷した。徐冷されたガラスを長さ２０ｍｍ、直径５ｍｍの円柱状に加工し、これを試料として前記αを測定した。結果を表に示す（単位：１０−７／℃）。
【００１５】
前記溶融ガラスの残部はステンレス鋼製ローラに流し込んでフレーク化した。得られたガラスフレークをアルミナ製のボールミルで１６時間乾式粉砕後、気流分級を行い、質量平均粒径が２〜４μｍであるガラス粉末を作製した。このガラス粉末を試料として示差熱分析装置（ＤＴＡ）を用いて前記Ｔｓを測定した。結果を表に示す（単位：℃）。
【００１６】
また、前記ガラス粉末１００ｇを、α−テルピネオール等にエチルセルロースを１０質量％溶解した有機ビヒクル２５ｇと混練してペーストインク（ガラスペースト）を作製し、大きさが５０ｍｍ×７５ｍｍ、厚みが２．８ｍｍであるソーダライムシリケートガラス基板（α：８７×１０−７／℃）上に、焼成後の膜厚が３０μｍとなるよう均一にスクリーン印刷し、１２０℃で１０分間乾燥した。その後、このガラス基板を昇温速度毎分１０℃で５８０℃ないし６００℃まで加熱し、３０分間ないし４５分間保持して焼成を行い、ガラス基板上にガラス層を形成した。このガラス層付きガラス基板のガラス層を光学顕微鏡（倍率：１００）で観察したところ、例１〜５のガラスからなるガラス層のいずれについても結晶析出は認められなかった。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
例４については溶融ガラスを流し出した後の坩堝内壁に付着したガラスをそのまま大気中で冷却し、その後その内壁に付着したガラス小片を採取した。このガラス小片を用いて、先に図２を用いて説明した方法によってガラス被覆ＬＥＤ素子を作製した。
耐熱板としては大阪チタニウム社製６インチシリコンウエハを用い、その上に離型材粉末として化研興業社製窒化ホウ素粉末ボロンスプレーをスプレーした。窒化ホウ素粉末層はシリコンウエハ表面が見えない程度の厚みとなるようにした。
【００１９】
重さ６２ｍｇ程度のガラス小片をシリコンウエハ上の窒化ホウ素粉末層の上に載せ、大和科学社製マッフル炉ＦＰ４１を用いて２５℃から毎分５℃の速度で７００℃まで昇温しその温度に６０分間保持した。その後毎分５℃の速度で冷却し、図２の記号１として示すような形状のガラスＡを得た。このガラスの高さは３．０ｍｍ、水平方向の幅最大値は３．５ｍｍ、底面の平面部分（円形）の直径は１．５ｍｍであった。
【００２０】
次に、前記シリコンウエハ上の窒化ホウ素粉末層の上に、昭和電工社製青色発光ＬＥＤベアチップＧＢ−３０７０多数を約３ｃｍの高さから散布した。
同ＬＥＤベアチップはサファイア基板上にＩｎＧａＮが半導体層として形成されているものであり、その大きさは３００μｍ×３００μｍ、厚みは８０μｍである。サファイア基板と反対側の面には、表面が金であるｐ電極およびｎ電極が形成されており、各電極は直径が１１０μｍの円形である。
【００２１】
散布されたベアチップのうち電極形成面が窒化ホウ素粉末層と接しサファイア基板が上面となっているものを選び、前記ガラスＡをその底面の中心がそのサファイア基板上にくるように置いた。次に前記マッフル炉を用いて２５℃から毎分５℃の速度で６１０℃まで昇温しその温度に１５分間保持した。その後毎分５℃の速度で冷却した。その結果、図１のようにサファイア基板がガラスによって被覆され、ベアチップがガラス中にめりこんだ形状のガラス被覆ＬＥＤ素子が得られた。なお、その被覆ガラスの高さ、水平方向の幅最大値等の寸法はガラスＡとほぼ同じであり、電極形成面にガラスは付着していなかった。
このガラス被覆ＬＥＤ素子のｐ電極−ｎ電極間に、菊水電子社製直流電源ＭＣ３５−１Ａを用いてマニュアルプローバによって電圧を印加し、発光させた。その際の発光開始電圧は２．４Ｖであった。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
青色ＬＥＤ素子として利用できる。また、青色を励起光として黄色の蛍光を発する蛍光体粉末をガラス中に入れれば白色ＬＥＤ素子として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のガラス被覆ＬＥＤ素子の断面の概念図。
【図２】本発明のガラス被覆ＬＥＤ素子の製造方法を説明する断面概念図。
【符号の説明】
【００２４】
１  ：ガラス（ＬＥＤ素子被覆用ガラス）
１０  ：ＬＥＤ素子
１０Ｓ：基板
１０Ｌ：ＬＥＤ
１０Ｐ：ｐ電極
１０Ｎ：ｎ電極
２０  ：耐熱板
３０  ：離型材層
【図１】
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【図２】
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