(57)【要約】【課題】発光素子の封止部材の劣化を防止するとともに、外部へ放射される光の色むらを低減する。【解決手段】ＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２を搭載しＬＥＤ素子２へ電力を供給する素子搭載基板３及び回路パターン４と、素子搭載基板３上にてＬＥＤ素子２素子を封止しＬＥＤ素子２から発せられた光により励起されると波長変換光を発する蛍光体７が均一に分散されたガラス封止部６と、を備え、ＬＥＤ素子２から出射した光が角度によらず、均一に波長変換されてガラス封止部６の外へ放射されるようにした。【選択図】図１
2008071837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子を搭載し、該発光素子へ電力を供給するための回路パターンが表面に形成された搭載部と、
前記搭載部上にて前記発光素子を封止し、該発光素子から発せられた光により励起されると波長変換光を発する蛍光体が均一に分散されたガラスからなる封止部と、を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
発光素子と、
前記発光素子を搭載し、該発光素子へ電力を供給するための回路パターン及び該発光素子から発せられる光により励起されると波長変換光を発する蛍光体を含有する蛍光体層が表面に形成された搭載部と、
前記搭載部上にて前記発光素子を封止し、該発光素子から発せられた光により励起されると波長変換光を発する蛍光体が分散されたガラスからなる封止部と、を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記回路パターン及び前記蛍光体層は、前記封止部と前記搭載部との接合部により取り囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記搭載部は表面が粗面状に形成され、
前記封止部側の前記接合部の界面は、前記搭載部の表面に沿って粗面状に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記搭載部は、透光性材料によって形成され、
前記回路パターンは、前記発光素子の近傍に形成され、
前記蛍光体層は、前記回路パターン上に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記搭載部は、多結晶アルミナからなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記回路パターンの表層は銀であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光素子は５５０ｎｍ未満の波長の光を発し、
前記回路パターンの表層は金であり、
前記蛍光体層の蛍光体は、前記発光素子から発せられる光により励起されると５５０ｎｍ以上の波長の光を発することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光素子は青色光を発し、
前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色光により励起されると黄色光を発することを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光素子は紫外光を発し、
前記蛍光体層の蛍光体は、前記紫外光により励起されると青色光を発する青色蛍光体と、前記紫外光により励起されると緑色光を発する緑色蛍光体と、前記紫外光により励起されると赤色光を発する赤色蛍光体と、を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記封止部は、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ系（ＲはＩ族の元素から選ばれる少なくとも１種）のガラスによって形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
搭載部上に発光素子が搭載された発光装置を製造するにあたり、
粉末状のガラスと粉末状の蛍光体とを混合し、該蛍光体が該ガラス内に分散された混合粉末を生成する混合工程と、
前記混合粉末を溶融した後に、該混合粉末を固化して蛍光体分散ガラスを生成するガラス生成工程と、
前記蛍光体分散ガラスをホットプレス加工により発光素子が搭載された搭載部に融着し、前記発光素子を前記搭載部上で前記蛍光体分散ガラスにより封止するガラス封止工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ガラス生成工程にて生成された前記蛍光体分散ガラスを板状に加工する板状加工工程をさらに含み、
前記ガラス封止工程にて、板状に加工された前記蛍光体分散ガラスを略平坦な前記搭載部に融着することを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
搭載部上に発光素子が搭載された発光装置を製造するにあたり、
粉末状のガラスと粉末状の蛍光体とを混合し、該蛍光体が該ガラス内に分散された混合粉末を生成する混合工程と、
前記混合粉末を減圧高温雰囲気にて前記搭載部上で溶融固化して蛍光体分散ガラスとし、前記搭載部に融着された前記蛍光体分散ガラスにより前記発光素子を封止するガラス封止工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭載部上の発光素子がガラスにより封止される発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等の発光素子をエポキシ系、シリコーン系等の透光性樹脂材料で封止した発光装置が知られている。この種の発光装置として、発光素子として紫外、紫色或いは青色のＬＥＤチップを用い、ＬＥＤチップの発光光を励起光とする蛍光体を透光性樹脂材料に混入させることにより白色光を得るものが実用化されている。
【０００３】
しかし、この発光装置では、発光素子から発せられる光、熱等によって、透光性樹脂が劣化するという第１の問題点がある。特に、発光素子として短波長光を放出するIII族窒化物系化合物半導体を利用する場合には、発光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、光取り出し効率が経時的に低下する場合がある。
【０００４】
また、この発光装置では、透光性樹脂材料として熱硬化性樹脂が用いられ、製造時に３０分から１時間程度熱硬化が行われる。このとき、蛍光体が熱硬化性樹脂の３〜４倍の比重があることに加え、樹脂の粘度が低くなることから、蛍光体が樹脂内で沈殿する。これにより、蛍光体を樹脂内に均一に分散することができず、外部へ放射される白色光に色むらが生じやすいという第２の問題点もある。
【０００５】
ここで、封止部材の劣化を防止するものとして、封止部材にガラスを用いた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置では、ガラスシートを２つ作成しておき、各ガラスシートに蛍光体層を挟み込んだ後、ガラスと蛍光体の積層体をＬＥＤ素子が搭載されたＡｌ２Ｏ３基板に融着することにより製造される。
【０００６】
また、ガラス中に無機蛍光体を分散させる発光色変換部材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発光色変換部材は、樹脂バインダーを添加した状態でガラス粉末と無機蛍光体粉末とを混合して予備成型体を作製した後、予備成型体を焼成して樹脂バインダーを除去して焼結させて製造される。特許文献２には、発光色変換部材を円盤状とする他、円筒キャップ状としたり、支持部材に支持させることが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−０１１９５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、ＬＥＤ素子から側方へ出射された光が蛍光体層を介することなく外部へ放射されるおそれがあり、装置の各部の寸法によっては色むらが生じてしまう。
また、特許文献２に記載のもので、発光素子が透明樹脂やガラスなどによって封止されていない場合、屈折率の高い材料からなる発光素子内で発した光が外部放射されず発光効率が低下する。さらに、特許文献２に記載のものでは、円盤状の変換部材をＬＥＤ素子が搭載されたケース開口に設けるにしろ、円筒キャップ状の変換部材によりＬＥＤ素子を包囲するにしろ、ＬＥＤ素子と変換部材とが離隔されて配置されるため、ＬＥＤ素子から出射される光の光路差にって色むらが生じることは回避できない。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光素子の封止部材の劣化を防止するとともに、高発光効率で外部へ放射される光の色むらを低減することのできる発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明では、
発光素子と、
前記発光素子を搭載し、該発光素子へ電力を供給するための回路パターンが表面に形成された搭載部と、
前記搭載部上にて前記発光素子を封止し、該発光素子から発せられた光により励起されると波長変換光を発する蛍光体が均一に分散されたガラスからなる封止部と、を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。
【００１０】
この発光装置によれば、蛍光体が均一に分散されたガラスにより発光素子が封止されるので、発光素子から出射した光は角度によらず均一に波長変換されて封止部外へ放射される。また、ガラスにより発光素子が封止されるので、封止部の劣化を防止することができる。
【００１１】
また、上記発光装置において、
発光素子と、
前記発光素子を搭載し、該発光素子へ電力を供給するための回路パターン及び該発光素子から発せられる光により励起されると波長変換光を発する蛍光体を含有する蛍光体層が表面に形成された搭載部と、
前記搭載部上にて前記発光素子を封止し、該発光素子から発せられた光により励起されると波長変換光を発する蛍光体が分散されたガラスからなる封止部と、を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。
【００１２】
この発光装置によれば、蛍光体が分散されたガラスにより発光素子が封止されるので、発光素子から出射した光は角度によらずに波長変換されて封止部外へ放射される。ここで、発光素子から出射して搭載部の蛍光体層へ入射する光も波長変換される。また、ガラスにより発光素子が封止されるので、封止部の劣化を防止することができる。
【００１３】
また、上記発光装置において、
前記回路パターン及び前記蛍光体層は、前記封止部と前記搭載部との接合部により取り囲まれていることが好ましい。
【００１４】
この発光装置によれば、封止部と搭載部とが回路パターン及び蛍光体層の非形成部にて接合されるので、封止部と搭載部との接合強度を担保することができる。
【００１５】
また、上記発光装置において、
前記搭載部は表面が粗面状に形成され、
前記封止部側の前記接合部の界面は、前記搭載部の表面に沿って粗面状に形成されることが好ましい。
【００１６】
この発光装置によれば、封止部が粗面状の搭載部表面に沿って形成されていることから、封止部と搭載部との間に隙間のない状態となり、封止部と搭載部との接合強度を担保することができる。
【００１７】
また、上記発光装置において、
前記搭載部は、透光性材料によって形成され、
前記回路パターンは、前記発光素子の近傍に形成され、
前記蛍光体層は、前記回路パターン上に形成されていることが好ましい。
【００１８】
この発光装置によれば、発光素子から回路パターンへ向かう光は、蛍光体層により波長変換されてから回路パターンへ入射する。これにより、例えば、発光素子から発せられる光を回路パターンにおける反射率の高い波長に変換することができ、透光性を有する搭載部を光が透過することによる光取り出し効率の低下が抑制される。
【００１９】
また、上記発光装置において、
前記搭載部は、多結晶アルミナからなることが好ましい。
【００２０】
また、上記発光装置において、
前記回路パターンの表層は銀であることが好ましい。
【００２１】
また、上記発光装置において、
前記発光素子は５５０ｎｍ未満の波長の光を発し、
前記回路パターンの表層は金であり、
前記蛍光体層の蛍光体は、前記発光素子から発せられる光により励起されると５５０ｎｍ以上の波長の光を発することが好ましい。
【００２２】
また、上記発光装置において、
前記発光素子は青色光を発し、
前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色光により励起されると黄色光を発することが好ましい。
【００２３】
また、上記発光装置において、
前記発光素子は紫外光を発し、
前記蛍光体層の蛍光体は、前記紫外光により励起されると青色光を発する青色蛍光体と、前記紫外光により励起されると緑色光を発する緑色蛍光体と、前記紫外光により励起されると赤色光を発する赤色蛍光体と、を含むことが好ましい。
【００２４】
また、上記発光装置において、
前記封止部は、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ系（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のＩ族の元素から選ばれる少なくとも１種）のガラスによって形成されていることが好ましい。
【００２５】
また、前記目的を達成するため、本発明では、
搭載部上に発光素子が搭載された発光装置を製造するにあたり、
粉末状のガラスと粉末状の蛍光体とを混合し、該蛍光体が該ガラス内に分散された混合粉末を生成する混合工程と、
前記混合粉末を荷重を加えながら溶融した後に、該混合粉末を固化して蛍光体分散ガラスを生成するガラス生成工程と、
前記蛍光体分散ガラスをホットプレス加工により発光素子が搭載された搭載部に融着し、前記発光素子を前記搭載部上で前記蛍光体分散ガラスにより封止するガラス封止工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
【００２６】
この製造方法により得られた発光装置は、蛍光体が均一に分散されたガラスにより発光素子が封止されているので、発光素子から出射した光は角度によらず均一に波長変換されて封止部外へ放射される。また、ガラスにより発光素子が封止されるので、封止部の劣化を防止することができる。
【００２７】
また、上記発光装置の製造方法において、
前記ガラス生成工程にて生成された前記蛍光体分散ガラスを板状に加工する板状加工工程をさらに含み、
前記ガラス封止工程にて、板状に加工された前記蛍光体分散ガラスを略平坦な前記搭載部に融着することが好ましい。
【００２８】
さらに、前記目的を達成するため、本発明では、
搭載部上に発光素子が搭載された発光装置を製造するにあたり、
粉末状のガラスと粉末状の蛍光体とを混合し、該蛍光体が該ガラス内に分散された混合粉末を生成する混合工程と、
前記混合粉末を減圧高温雰囲気にて前記搭載部上で溶融固化して蛍光体分散ガラスとし、前記搭載部に融着された前記蛍光体分散ガラスにより前記発光素子を封止するガラス封止工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
【００２９】
この製造方法により得られた発光装置は、蛍光体が均一に分散されたガラスにより発光素子が封止されているので、発光素子から出射した光は角度によらず均一に波長変換されて封止部外へ放射される。また、ガラスにより発光素子が封止されるので、封止部の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、発光素子の封止部材の劣化を防止するとともに、外部へ放射される光の色むらを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１から図７は本発明の第１の実施形態を示し、図１は発光装置の概略縦断面図であり、図２はＬＥＤ素子の模式縦断面図である。
【００３２】
図１に示すように、この発光装置１は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２を搭載する素子搭載基板３と、素子搭載基板３に形成されタングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成される回路パターン４と、ＬＥＤ素子２を封止するとともに素子搭載基板３と接着され蛍光体７を含有するガラス封止部６とを有する。また、ＬＥＤ素子２と素子搭載基板３との間には、ガラスがまわりこまない中空部５が形成されている。本実施形態においては、素子搭載基板３および回路パターン４が、ＬＥＤ素子２を搭載しＬＥＤ素子２へ電力を供給するための搭載部を構成している。
【００３３】
発光素子としてのＬＥＤ素子２は、図２に示すように、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる成長基板２０の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、バッファ層２１と、ｎ型層２２と、ＭＱＷ層２３と、ｐ型層２４とがこの順で形成されている。このＬＥＤ素子２は、７００℃以上でエピタキシャル成長され、その耐熱温度は６００℃以上であり、後述する低融点の熱融着ガラスを用いた封止加工における加工温度に対して安定である。また、ＬＥＤ素子２は、ｐ型層２４の表面に設けられるｐ側Ｒｈ電極２５と、ｐ側Ｒｈ電極２５上に形成されるｐ側パッド電極２６と、を有するとともに、ｐ型層２４からｎ型層２２にわたって一部をエッチングすることにより露出したｎ型層２２に形成されるｎ側電極２７を有する。ｐ側パッド電極２６とｎ側電極２７には、それぞれＡｕバンプ２８が形成される。
【００３４】
ｐ側Ｒｈ電極２５は、ロジウム（Ｒｈ）からなり、発光層としてのＭＱＷ層２３から発せられる光を成長基板２０の方向に反射する光反射層として機能する。図３に示すように、本実施形態においては、ｐ側Ｒｈ電極２５上には２点のｐ側パッド電極２６が形成され、各ｐ側パッド電極２６にＡｕバンプ２８が形成される。ここで、図３はＬＥＤ素子の電極形成面を示す模式平面図である。
【００３５】
ｎ側電極２７は、同一エリアにコンタクト層とパッド層とが形成されている。図２に示すように、ｎ側電極２７は、Ａｌ層２７ａと、このＡｌ層２７ａを覆う薄膜状のＮｉ層２７ｂと、Ｎｉ層２７ｂの表面を覆うＡｕ層２７ｃによって形成されている。本実施形態においては、図３に示すように、平面視にて、ｎ側電極２７がＬＥＤ素子２の隅部に形成され、ｐ側Ｒｈ電極２５がｎ側電極２７の形成領域を除いて、ほぼ全面的に形成されている。
【００３６】
ＬＥＤ素子２は、厚さ１００μｍで３００μｍ角に形成されており、熱膨張率は７×１０−６／℃である。ここで、ＬＥＤ素子２のＧａＮ層の熱膨張率は５×１０−６／℃であるが、大部分を占めるサファイアからなる成長基板２０の熱膨張率が７×１０−６／℃であるため、ＬＥＤ素子２本体の熱膨張率は成長基板２０の熱膨張率と同等となっている。尚、各図においてはＬＥＤ素子２の各部の構成を明確にするために実寸と異なるサイズで各部を示している。
【００３７】
素子搭載基板３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶焼結材料からなり、厚さ０．２５ｍｍで１．０ｍｍ角に形成されており、熱膨張率αが７×１０−６／℃である。図１に示すように、素子搭載基板３の回路パターン４は、基板表面に形成されてＬＥＤ素子２と電気的に接続される表面パターン４１と、基板裏面に形成されて外部端子と接続可能な裏面パターン４２と、を有している。表面パターン４１は、ＬＥＤ素子２の電極形状に応じてパターン形成されたＷ層４ａと、Ｗ層４ａの表面を覆う薄膜状のＮｉ層４ｂと、Ｎｉ層４ｂの表面を覆う薄膜状のＡｕ層４ｃと、を含んでいる。裏面パターン４２は、後述する外部接続端子４４に応じてパターン形成されたＷ層４ａと、Ｗ層４ａの表面を覆う薄膜状のＮｉ層４ｂと、Ｎｉ層４ｂの表面を覆う薄膜状のＡｕ層４ｃと、を含んでいる。表面パターン４１と裏面パターン４２は、素子搭載基板３を厚さ方向に貫通するビアホール３ａに設けられＷからなるビアパターン４３により電気的に接続されている。図４に示すように、外部接続端子４４はアノード側とカソード側で１つずつ設けられる。各外部接続端子４４は、素子搭載基板３に平面視にて対角に配されている。ここで、図４は、素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。
【００３８】
ガラス封止部６は、蛍光体７が均一に分散されたＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。尚、ガラスの組成はこれに限定されるものではなく、例えば、熱融着ガラスは、Ｌｉ２Ｏを含有していなくてもよいし、任意成分としてＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を含んでいてもよい。図１に示すように、ガラス封止部６は、素子搭載基板３上に直方体状に形成され、厚さが０．５ｍｍとなっている。ガラス封止部６の側面６ａは、ホットプレス加工によって素子搭載基板３と接着された板ガラスが、素子搭載基板３とともにダイサー(dicer)でカットされることにより形成される。また、ガラス封止部６の上面６ｂは、ホットプレス加工によって素子搭載基板３と接着された板ガラスの一面である。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃で、屈伏点（Ａｔ）が５２０℃であり、ＬＥＤ素子２のエピタキシャル成長層の形成温度よりも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が十分に低くなっている。本実施形態においては、エピタキシャル成長層の形成温度よりも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２００℃以上低くなっている。また、熱融着ガラスの１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）は６×１０−６／℃である。熱膨張率（α）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を超えるとこれより大きな数値となる。これにより、熱融着ガラスは約６００℃で素子搭載基板３と接着し、ホットプレス加工が可能となっている。また、ガラス封止部６の熱融着ガラスの屈折率は１．７である。
【００３９】
尚、熱融着ガラスの組成は、ガラス転移温度（Ｔｇ）がＬＥＤ素子２の耐熱温度よりも低く、熱膨張率（α）が素子搭載基板３と同等であれば任意である。ガラス転移温度が比較的低く、熱膨張率が比較的小さいガラスとしては、例えば、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ系（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のＩ族の元素から選ばれる少なくとも１種）のガラス、リン酸系のガラス及び鉛ガラスが挙げられる。これらのガラスでは、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ系のガラスが、リン酸系のガラスに比して耐湿性が良好で、鉛ガラスのように環境的な問題が生じることがないので好適である。
【００４０】
ここで、熱融着ガラスとは加熱により溶融状態又は軟化状態として成形したガラスであり、ゾルゲル法により成形されるガラスと異なる。ゾルゲルガラスでは成形時の体積変化が大きいのでクラックが生じやすくガラスによる厚膜を形成することが困難であるところ、熱融着ガラスはこの問題点を回避することができる。また、ゾルゲルガラスでは細孔を生じるので気密性を損なうことがあるが、熱融着ガラスはこの問題点を生じることもなく、ＬＥＤ素子２の封止を的確に行うことができる。
【００４１】
また、熱融着ガラスは、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。さらに、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、１０４ポアズ以上で加工することが好ましい。
【００４２】
蛍光体７は、ＭＱＷ層２３から発せられる青色光により励起されると、黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体である。本実施形態においては、蛍光体７としてＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体が用いられ、ガラス封止部６内における平均粒径は１０μｍである。尚、蛍光体７は、珪酸塩蛍光体や、ＹＡＧと珪酸塩蛍光体を所定の割合で混合したもの等であってもよい。
【００４３】
この発光装置１の製造方法について、図５の工程説明図を参照しながら、以下に説明する。
まず、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスを粉砕して、平均粒径が３０μｍのガラスの粉末体を生成する。これに、平均粒径が１０μｍのＹＡＧからなる蛍光体７を混合し、蛍光体７がガラスの粉末内に均一に分散された混合粉末１０を生成する（混合工程）。
【００４４】
図６は蛍光体分散ガラスの加工状態を示す説明図であり、（ａ）は混合粉末から蛍光体分散ガラスを生成する加工装置を示し、（ｂ）は混合粉末から生成された蛍光体分散ガラスを示し、（ｃ）は得られた蛍光体分散ガラスをスライスした状態を示している。
【００４５】
混合工程にて生成された混合粉末１０を荷重を加えながら溶融した後に、この混合粉末１０を固化して蛍光体分散ガラス１１を生成する（ガラス生成工程）。具体的には、図６（ａ）に示すように、下台８０の平坦な上面８０ａに、下台８０上の所定領域を包囲する筒状の側面枠８１を設けて、上方を開口した凹部８２を形成する。凹部８２は上下にわたって同じ断面であり、凹部８２の断面形状に対応して形成された荷重治具８３の下部８３ａが、凹部８２内で上下に移動可能となっている。この凹部８２に混合粉末１０を入れた後、凹部８２内を加圧する荷重治具８３をセットする。そして、雰囲気空気を、７．６Ｔｏｒｒに減圧するとともに６５０℃に加熱し、荷重治具８３を利用して２０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を混合粉末１０に加えて溶解する。この後、溶解した混合粉末１０を冷却して固化することにより、図６（ｂ）に示すような、光学的に影響が生じるサイズの残留気泡や白濁を生じることなく蛍光体７が分散された蛍光体分散ガラス１１を得ることができる。ここで、光学的に影響が生じるサイズの残留気泡としては、例えば、３００μｍ角のＬＥＤ素子２に対して直径１００μｍ以上の気泡であり、この気泡がＬＥＤ素子２の近傍にあると、ＬＥＤ素子２から発した光がＬＥＤ素子２へ再入射して発光効率の低下を招くおそれがある。生成された蛍光体分散ガラス１１は、図６（ｃ）に示すように、ガラス封止部６の厚さに対応するようスライスされて板状に加工される（板状加工工程）。本実施形態においては、ガラス封止部６の厚さは０．５ｍｍである。
【００４６】
また、本実施形態においては、蛍光体分散ガラス１１の生成に際してバインダーを使用しない。これにより、蛍光体分散ガラス１１内に気泡が生じることはなく、樹脂バインダーを利用して混合粉末を焼成するもののように、ガラス内の気泡により入射した光が散乱するようなことはない。また、ＬＥＤ素子２を封止した際に、気泡により気密性が損なわれるようなこともない。
【００４７】
このようにして得られた蛍光体分散ガラス１１は、溶解前に蛍光体７が分散されているのでほぼ均一に分散されることとなるが、具体的数字では、任意の｛１０×（蛍光体平均粒子幅）／（蛍光体含有体積比）１／３｝３の体積で、蛍光体含有体積比が全体平均に対して５０〜２００％の範囲内が望ましく、８０〜１２５％の範囲内であることがさらに望ましい。実際に得られた蛍光体分散ガラス１１は、任意に直交する３方向で３等分することにより得られる９エリアの蛍光体７の含有体積比が８０〜１２５％の範囲内となっており、蛍光体７が均一に分散されたものとなっている。尚、各エリアの蛍光体７の含有体積比は、９０〜１１２％の範囲内となることがさらに望ましい。ここで、必要であれば、ガラスの粉砕度合いを高めて、蛍光体７の粒子と同等のサイズとすれば、よりミクロなエリアでの均一分散が図られる。
【００４８】
一方、蛍光体分散ガラス１１とは別個に、ビアホール３ａが形成された素子搭載基板３を用意し、素子搭載基板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。次いで、Ｗペーストを印刷された素子搭載基板３を１０００℃余で熱処理することによりＷを素子搭載基板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（パターン形成工程）。尚、多結晶アルミナ表面の粗面化は、例えば、回路パターン４をファイン化する際に行う研磨による平坦化工程を省き、多結晶アルミナの粒界によるミクロな凹凸のある状態としてもよいし、ブラスト加工によって凹凸形成加工を施したものであってもよい。
【００４９】
次に、素子搭載基板３の回路パターン４の表面パターン４１に複数のＬＥＤ素子２を各Ａｕバンプ２８によって電気的に接合する（素子実装工程）。本実施形態においては、ｐ側２点、ｎ側１点の合計３点のバンプ接合が施される。
【００５０】
そして、各ＬＥＤ素子２を実装した素子搭載基板３を下金型９１、板状の蛍光体分散ガラス３０を上金型９２にセットする。下金型９１及び上金型９２にはそれぞれヒータが配置され、各金型９１，９２で独立して温度調整される。次いで、図７に示すように、略平坦な素子搭載基板３の実装面に蛍光体分散ガラス１１を重ねて、下金型９１及び上金型９２を加圧し、窒素雰囲気中でホットプレス加工を行う。これにより、ＬＥＤ素子２が搭載された素子搭載基板３に蛍光体分散ガラス１１が融着され、ＬＥＤ素子２は素子搭載基板３上で蛍光体分散ガラス１１により封止される（ガラス封止工程）。ここで、図７は、ホットプレス加工の状態を示す模式説明図である。本実施形態においては、加圧圧力を２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２程度として加工を行った。ここで、ホットプレス加工は、各部材に対して不活性な雰囲気中で行えばよく、窒素雰囲気の他に例えば真空中で行うようにしてもよい。
【００５１】
これにより、蛍光体分散ガラス３０は素子搭載基板３とこれらに含まれる酸化物を介して接着される。ここで、ホットプレス加工での熱融着ガラスの粘度は１０５〜１０７ポアズとすることが好ましい。この粘度範囲とすることにより、粘度が低いことに起因するガラスの上金型９２へ接合、ガラスの外部流出等を抑制して歩留まりを良好にすることができるとともに、粘度が高いことに起因するガラスの素子搭載基板３への接合力低下、各Ａｕバンプ２８のつぶれ量の増大等を抑制することができる。
【００５２】
また、前述のように、素子搭載基板３は多結晶アルミナで表面が粗面状に形成されており、ガラス封止部６側の接合部の界面が素子搭載基板３の表面に沿って粗面状に形成される。これは、例えば、ホットプレス加工時に圧力を加えるとともに、大気圧より低い減圧雰囲気で加工を行うことにより実現される。ここで、粗面化された多結晶アルミナの凹みにガラスが十分入り込む状態であれば、ホットプレス加工時の圧力条件や雰囲気の減圧条件は任意であり、例えば、ホットプレス時の加圧と雰囲気の減圧についていずれか一方だけ行って加工するようにしてもよいことは勿論である。この結果、ガラス封止部６と素子搭載基板３との間に隙間のない状態となり、ガラス封止部６と素子搭載基板３との接合強度を担保することができる。
【００５３】
ここで、ホットプレス加工のサイクルタイムを短縮するために、プレス前に予熱ステージを設けてガラス封止部６を予め加熱したり、プレス後に徐冷ステージを設けてガラス封止部６の冷却速度を制御するようにしてもよい。また、予熱ステージ及び徐冷ステージにおいてプレスすることも可能であり、ホットプレス加工時の工程は適宜に変更可能である。
【００５４】
以上の工程で、複数の発光装置１が横方向に連結された状態の図７に示すような中間体１２が作製される。この後、ガラス封止部６と一体化された素子搭載基板３をダイサー(dicer)にセットして、各ＬＥＤ素子２を分離するようダイシングして発光装置１が完成する（ダイシング工程）。ガラス封止部６及び素子搭載基板３がともにダイサーによりカットされることで、素子搭載基板３及びガラス封止部６の側面が面一となる。
【００５５】
以上のように構成された発光装置１では、回路パターン４を通じてＬＥＤ素子２に電圧が印加されると、ＬＥＤ素子２から青色光が発せられる。ＬＥＤ素子２から発せられた青色光の一部はガラス封止部６内の蛍光体７により黄色光に変換され、他部は蛍光体７により波長変換されることなくガラス封止部６から外部へ放出される。これにより、ガラス封止部６から放射される光は、黄色領域と青色領域とにピーク波長を有することとなり、この結果、装置外部へは白色光が放射される。
【００５６】
ここで、ガラス封止部６内に均一に蛍光体７が分散されていることから、ＬＥＤ素子２から発せられる光を、放射される角度によらず均一に波長変換することができ、外部へ放射される光に色むらが生じることはない。
【００５７】
また、ガラス封止部６内における気泡の発生が抑制されることから、ガラス封止部６内で光が散乱反射することはなく、所期の光取り出し効率を確保することができる。また、気泡によりＬＥＤ素子２の気密性が損なわれることもない。
【００５８】
ここで、混合粉末１０におけるガラスの粒子サイズは、数μｍ〜２００μｍの範囲とすることが、粉砕時の不純物混入や物理的ダメージを避け、ガラス溶解時の残留気泡の発生を抑制し、かつ蛍光体７をガラス中に均一に分散するために望ましい。この結果、直径３００μｍ以上の連続したエリアに蛍光体７が存在しないようなことがなくなる。
【００５９】
また、前述のように、ガラスの粒子を蛍光体７の粒子と同等のサイズとすれば、ＬＥＤ素子２とガラス封止部６の端部との距離Ｌ（図１参照）が０．２５ｍｍとなるような薄肉のパッケージでも色むらの発生を抑制することができる。尚、発明者らの実験では、０．１ｍｍの薄肉としたパッケージも具現化できており、これにも対応することができる。
【００６０】
また、本実施形態においては、荷重を加えながら混合粉末１０を溶解するようにしたので、荷重を加えない場合よりも低い温度で粉末を溶解させることができる。また、屈伏点（Ａｔ）付近での加工が可能であるため、不安定なＺｎＯ系のガラスを用いても安定的に結晶化を生じさせないものとすることができる。尚、荷重を加えずにガラス溶解を行っても蛍光体７を均一に分散させることができるし、プレス機を用いて５０ｋｇｆ／ｃｍ２といった圧力を加えてガラスの溶解を行うようにしてもよい。尚、減圧雰囲気の程度、加圧の程度は、ガラスの特性に応じて適宜に設定することができる。また、雰囲気の減圧とガラスに対する加圧については必ずしも両方を行う必要はなく、減圧雰囲気と加圧のいずれか一方の条件下でガラスを溶解するようにしてもよいことは勿論である。
【００６１】
また、ガラス封止部６としてＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスを用いたので、ガラス封止部６の安定性及び耐候性を良好とすることができる。従って、発光装置１が過酷な環境下等で長期間にわたって使用される場合であっても、ガラス封止部６の劣化が抑制され、光取り出し効率の経時的な低下を効果的に抑制することができる。さらに、ガラス封止部６が高屈折率でかつ高透過率特性のため、高信頼性と高発光効率の両立を実現できる。
【００６２】
また、ガラス封止部６として屈伏点（Ａｔ）がＬＥＤ素子２の半導体層のエピタキシャル成長温度より低いガラスを用いたので、ホットプレス時にＬＥＤ素子２が熱的なダメージにより損なわれることがなく、半導体層の結晶成長温度に対して充分に低い加工が可能である。さらに、板状の熱融着ガラスと素子搭載基板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、熱融着ガラスが素子搭載基板３の表面に平行移動して面状に密着し、ＧａＮ系のＬＥＤ素子２を封止するためにボイドが生じることもない。
【００６３】
また、素子搭載基板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ので、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。
【００６４】
さらに、素子搭載基板３とガラス封止部６の熱膨張率が同等であるので、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易いが、圧縮応力にはクラックは生じにくく、ガラス封止部６は素子搭載基板３に対しやや熱膨張率が小さいものとしてある。さらに、一般にガラスはＴｇ点以上の温度において熱膨張率が増大する特性を有しており、Ｔｇ点以上の温度でガラス封止が行われる場合には、Ｔｇ点以下だけでなくＴｇ点以上の温度における熱膨張率も考慮することが安定したガラス封止を行うにあたり望ましい。すなわち、ガラス封止部６を構成するガラス材料は、上記したＴｇ点以上の温度における熱膨張率を含む熱膨張率と、素子搭載基板３の熱膨張率とを考慮した同等の熱膨張率とすることで、素子搭載基板３に反りを発生させる内部応力を小にでき、素子搭載基板３とガラス封止部６との接着性が得られているにもかかわらずガラスのせん断破壊が生じることを防ぐことができる。従って、素子搭載基板３やガラス封止部６のサイズを大きくとり、一括生産できる数量を大にすることができる。また、発明者の確認では、−４０℃←→１００℃の液相冷熱衝撃試験１０００サイクルでも剥離、クラックは生じていない。さらに、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ところ、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ることなく接合が行えることを確認した。部材の剛性やサイズ等にも依存するが、熱膨張率が同等というのは、この程度の範囲を示す。
【００６５】
ＬＥＤ素子２は、フリップ実装することによりワイヤを不要とできるので、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。封止加工時の熱融着ガラスの粘度は１０４から１０８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。この結果、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の潰れや変形を生じることがあるが、これを防ぐことができる。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実装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バンプの潰れやバンプ間での短絡が生じることがあるが、これも防ぐことができる。
【００６６】
素子搭載基板３の表面パターン４１は、ビアパターン４３により裏面パターン４２に引き出されるので、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要することなく、製造工程を簡略化できる。また、板状の蛍光体分散ガラス１１を複数のＬＥＤ素子２に対して一括封止加工できるので、ダイサーカットにより複数の発光装置１を容易に量産することができる。なお、熱融着ガラスは高粘度状態で加工されるため、樹脂のように封止材料の流れ出しに対して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。
【００６７】
また、ＬＥＤ素子２をフリ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、熱膨張率部材が同等のガラス封止部６と素子搭載基板３と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。
【００６８】
さらに、ＬＥＤ素子２とガラス封止部６の熱膨張率が同等であるので、素子搭載基板３を含めた部材の熱膨張率が同等となり、ガラス封止における高温加工と常温との温度差においても内部応力は極めて小さく、クラックを生じることのない安定した加工性が得られる。また、内部応力を小にできるので、耐衝撃性が向上し、信頼性に優れるガラス封止型ＬＥＤとできる。
【００６９】
さらにまた、アルミナからなる素子搭載基板３を用いることで、部材コストの低減を図れるとともに入手が容易であることから、量産性および装置コストの低減を実現できる。また、Ａｌ２Ｏ３が熱伝導性に優れているので、大光量化、高出力化に対して余裕のある構成とできる。さらに素子搭載基板３は光吸収が小さいことにより、光学的に有利である。
【００７０】
尚、前記実施形態では、ＬＥＤ素子２としてＧａＮ系半導体材料からなるものを用いた発光装置１を説明したが、ＬＥＤ素子はＧａＮ系のＬＥＤ素子２に限定されず、例えばＺｎＳｅ系やＳｉＣ系のように他の半導体材料からなる発光素子であってもよい。
【００７１】
また、ＬＥＤ素子２は、スクライブ加工に基づいて形成したものを使用することができる。この場合、スクライブ加工により形成されたＬＥＤ素子２は、切断部である側面に尖った凹凸を有することがあり、ＬＥＤ素子２の側面を素子コート材でコーティングすることが望ましい。この素子コート材として、例えば、光透過性を有するＳｉＯ２系コート材を用いることができる。素子コート材を用いることにより、オーバーモールドする際などにクラックやボイド発生を防止することができる。
【００７２】
また、前記実施形態のガラス封止部６は耐候性に優れているものの、装置の使用条件等によって結露が生じた場合には、ガラス封止部６が変質するおそれがある。これに対しては、結露が生じない装置構成とすることが望ましいが、ガラス封止部６の表面にシリコン樹脂コートなどを施すことで、高温状態での結露によるガラスの変質を防止することもできる。さらに、ガラス封止部６の表面に施すコーティング材としては、耐湿だけでなく、耐酸、耐アルカリ性を有するものとして、例えばＳｉＯ２系、Ａｌ２Ｏ３系等のような無機材料が好ましい。
【００７３】
図８及び図９は本発明の第２の実施形態を示し、図８は発光装置の概略縦断面図である。尚、以下の説明においては、既述した要素と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。第２の実施形態では、ガラス封止部が２層となっている点が第１の実施形態と異なっている。
【００７４】
図８に示すように、この発光装置１０１は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２をマウントする素子搭載基板３と、素子搭載基板３に形成されタングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成される回路パターン４と、ＬＥＤ素子２を封止するとともに素子搭載基板３と接着され蛍光体７を含有するガラス封止部１０６とを有する。第２の実施形態の発光装置１０１は、ガラス封止部１０６を除いては第１の実施形態の発光装置１と同様の構成となっている。
【００７５】
ガラス封止部１０６は、素子搭載基板３上に積層された第１ガラス材１６１と第２ガラス材１６２とからなり、蛍光体７が第１ガラス材１６１に含有されている。素子搭載基板３、第１ガラス材１６１及び第２ガラス材１６２は、互いの側面が面一に形成される。これにより、発光装置１０１は全体として直方体状を呈し、上面１０６ｂが素子搭載基板３と平行に形成され、側面１０６ａがダイサーにカットされることにより上面１０６ｂと垂直に形成されている。また、第１ガラス材１６１と第２ガラス材１６２との界面は、縦断面において直線状となっている。
【００７６】
第１ガラス材１６１は、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなり、素子搭載基板３上にて直方体状に形成され、厚さが０．５ｍｍである。第１ガラス材１６１は、第１の実施形態における熱融着ガラスと同様に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃で屈伏点（Ａｔ）が５２０℃であり、熱融着ガラスの１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）は６×１０−６／℃であり、屈折率（ｎ）は１．７である。
【００７７】
また、第２ガラス材１６２は、ＳｉＯ−Ｂ２Ｏ３系の熱融着ガラスからなり、第１ガラス材１６１上にて直方体状に形成される。第２ガラス材１６２は、第１ガラス材１６１よりもガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、金型離反性が高くなっている。具体的に、第２ガラス材１６２は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５６０℃である。また、第２ガラス材１６２は、第１ガラス材１６１よりもガラス転移温度（Ｔｇ）等の熱的な物性値が高く、第１ガラス材１６１よりも耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性等が優れている。ここで、第２ガラス材１６２としては、ＳｉＯ−Ｂ２Ｏ３系をはじめとして、ＳｉＯ−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ−Ｒ２Ｏ系（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）等を用いてもよいし、他の組成からなるガラスを用いてもよい。一般に、ガラスにおいては、熱的な物性値が高い方が、耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性等の優れたものが多い。また、第２ガラス材１６２は、厚さが０．１５ｍｍであり、熱膨張率（α）が７×１０−６／℃である。この熱膨張率（α）は１００℃〜３００℃における数値であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）を超えるとこれより大きな数値となる。また、第２ガラス材１６２の屈折率は１．５である。第２ガラス材１６２の上面は、素子搭載基板３の実装面と平行に形成されている。
【００７８】
以上のように構成される発光装置１０１では、第１ガラス材１６１が素子搭載基板３と接合され第２ガラス材１６２は素子搭載基板３とは接触していない。発光装置１０１の製造に際しては、第１の実施形態と同様の蛍光体分散ガラス１１を第２ガラス材１６２上に生成し、ガラスの積層体とする。そして、ホットプレス加工時には、図９に示すように、ＬＥＤ素子２が実装された素子搭載基板３を下金型９１に支持させるとともに、板状の第１ガラス材１６１及び第２ガラス材１６２を上金型９２に支持させることとなり、素子搭載基板３と反対側の第２ガラス材１６２が上金型９２と接触するので第１ガラス材１６１は上金型９２とは接触しない。ここで、図９は、ホットプレス加工の状態を示す模式説明図である。
【００７９】
これにより、ホットプレス加工時において中間体１１２を作製した後、下金型９１及び上金型９２を素子搭載基板３及び第２ガラス材１６２から離隔させる際に、第２ガラス材１６２が第１ガラス材１６１に比してガラス転移温度（Ｔｇ）が高いことから、第１ガラス材１６１よりも上金型９２からの離隔性が高く、上金型９２から滑らかに離隔させることができる。本実施形態においても、約６００℃でホットプレス加工され、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５６０℃である第２ガラス材１６２は十分に軟化してはおらず、上金型９２に第２ガラス材１６２が付着するようなことはない。
【００８０】
このように、本実施形態の発光装置１０１では、ホットプレス時に要求される加工条件は、素子搭載基板３に対して第１ガラス材１６１を接合させる温度、圧力等の条件と、上金型９２に対して第２ガラス材１６２を離隔させる温度、圧力等の条件ということになる。これにより、第１ガラス材１６１をホットプレス時における素子搭載基板３への接合に有利な材質とし、第２ガラス材１６２をホットプレス時に上金型９２からの離隔に有利な材質とすることができる。そして、本実施形態においては、第２ガラス材１６２が第１ガラス材１６１よりもガラス転移温度（Ｔｇ）が高いので金型離隔性が高く、第１ガラス材１６１を第２金型９２から離隔させる場合よりも加工条件は緩やかになる。従って、ホットプレス時におけるガラス材１６１，１６２の温度、圧力等の加工条件の幅を広げることができる。
【００８１】
具体的に、加工条件の温度について調べたところ、第１ガラス材１６１のみでガラス封止部１０６を構成した場合にホットプレス時の許容温度の幅は１０℃〜３０℃でしかなかったが、本実施形態のように第１ガラス材１６１及び第２ガラス材１６２によりガラス封止部１０６を構成したところ、ホットプレス時の許容範囲の幅が少なくとも５０℃よりは広いことが確認されている。
【００８２】
従って、本実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加え、ガラス封止部１０６の成形を容易に行うことができる。また、ガラス封止部１０６と素子搭載基板３との接合不良や、ガラス封止部１０６の上金型９２への接着を防止することにより、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００８３】
さらに、ＬＥＤ素子２からの外部放射光量が比較的多くなるガラス封止部１０６の上部に、第１ガラス材１６１よりも耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性等が優れた第２ガラス材１６２が配され、ガラス封止部１０６の上部の劣化が効果的に抑制されるので、発光装置１０１の光取り出し量の経時的な劣化を抑制することができる。
【００８４】
図１０から図１３は本発明の第３の実施形態を示し、図１０は発光装置の概略縦断面図であり、図１１はＬＥＤ素子の模式縦断面図である。尚、以下の説明においては、既述した要素と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。第３の実施形態では、素子搭載基板の回路パターン上に蛍光体層が配された点と、異なるＬＥＤ素子が用いられる点で第１の実施形態と異なっている。
【００８５】
図１０に示すように、この発光装置２０１は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２０２と、ＬＥＤ素子２０２をマウントする素子搭載基板３と、素子搭載基板３に形成されタングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成される回路パターン４と、ＬＥＤ素子２０２を封止するとともに素子搭載基板３と接着され蛍光体７を含有するガラス封止部６と、素子搭載基板３上の所定範囲を被覆する蛍光体層２０９と、を有する。第３の実施形態の発光装置２０１は、ＬＥＤ素子２０２の構成と、素子搭載基板３のＬＥＤ素子２０２のマウント部近傍に略全体的に回路パターン４を設け、ＬＥＤ素子２０２のマウント部近傍に蛍光体層２０９を設けたことを除いては第１の実施形態の発光装置１と同様の構成となっている。ここでいう「近傍」とは、ＬＥＤ素子２０２から出射し、素子搭載基板３へ達する光の大部分が到達する範囲を指している。図１０では、ＬＥＤ素子２０２の幅に対して約３倍の幅で回路パターン４及び蛍光体層２０９を設けた状態を図示したが、例えば、ＬＥＤ素子２０２の幅と同等の幅でこれらを設けてもよい。
【００８６】
ＬＥＤ素子２０２は、図１１に示すように、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる成長基板２０の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、バッファ層２１と、ｎ型層２２と、ＭＱＷ層２３と、ｐ型層２４とがこの順で形成されている。このＬＥＤ素子２は、７００℃以上でエピタキシャル成長され、その耐熱温度は６００℃以上であり、後述する低融点の熱融着ガラスを用いた封止加工における加工温度に対して安定である。また、ＬＥＤ素子２０２は、ｐ型層２４の表面に設けられるｐ側ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)電極２２５と、ｐ側ＩＴＯ電極２２５上に形成されるｐ側パッド電極２２６と、を有するとともに、ｐ型層２４からｎ型層２２にわたって一部をエッチングすることにより露出したｎ型層２２に形成されるｎ側電極２２７を有する。ｐ側パッド電極２２６とｎ側電極２２７には、それぞれＡｕバンプ２８が形成される。
【００８７】
ｐ側ＩＴＯ電極２２５は透明電極であり、ＭＱＷ層２３から発せられる光はｐ側ＩＴＯ電極２２５内へ進入する。ｐ側ＩＴＯ電極２２５内へ進入した光のうち、一部がｐ側ＩＴＯ電極２２５と中空部５との界面で反射し、残りが素子搭載基板３側へ進入する。素子搭載基板３側へ進入した光は、蛍光体層２０９にて波長変換された後、表面パターン４１のＡｕ層４ｃで反射する。図１２に示すように、本実施形態においては、ｐ側ＩＴＯ電極２２５上には１点のｐ側パッド電極２６が形成され、ｐ側パッド電極２６にＡｕバンプ２８が形成される。ここで、図１２はＬＥＤ素子の電極形成面を示す模式平面図である。
【００８８】
ｎ側電極２２７は、同一エリアにコンタクト層とパッド層とが形成されている。図１１に示すように、ｎ側電極２２７は、Ａｌ層２７ａと、このＡｌ層２７ａを覆う薄膜状のＮｉ層２７ｂと、Ｎｉ層２７ｂの表面を覆うＡｕ層２７ｃによって形成されている。本実施形態においては、図１２に示すように、平面視にて、ｎ側電極２２７がＬＥＤ素子２０２の一辺の近傍に形成され、ｐ側ＩＴＯ電極２２５がｎ側電極２２７の形成領域を除いて、ほぼ全面的に形成されている。
【００８９】
蛍光体層２０９は、ＺｎＯ系のガラスからなり、ＭＱＷ層２３から発せられる青色光により励起されると、黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体を含んでいる。蛍光体層２０９はＭＱＷ層２３と表面パターン４１の間に配され、本実施形態においては表面パターン４１上に形成されている。蛍光体層２０９及び表面パターン４１は、ガラス封止部６と素子搭載基板３との接合部により取り囲まれている。この結果、ガラス封止部６と素子搭載基板３とが回路パターン４及び蛍光体層２０９の非形成部にて接合されるので、ガラス封止部６と素子搭載基板３との接合が不十分で剥離の起点となることや、ＬＥＤ素子２０２への水分の浸入が生じやすくなることを防ぐことができる。さらに、ガラス封止部６と素子搭載基板３との接合強度を担保することができる。尚、蛍光体層２０９は、ＬＥＤ素子２０２が素子搭載基板３に実装される前に塗布され、素子搭載基板３における表面パターン４１が形成されている部分以外にも塗布されている。さらに、Ａｕバンプ２８の形成後、ＬＥＤ素子２０２の搭載部分に追加的に塗布されている。蛍光体層２０９に含有される蛍光体としては、ＹＡＧ蛍光体、珪酸塩蛍光体或いはこれらを所定の割合で混合したものが用いられる。本実施形態においては、図１３に示すように、蛍光体層２０９が素子搭載基板３の中央部に平面視にて略正方形となるよう形成される。具体的には、平面視にて一辺の長さが１．０ｍｍの素子搭載基板３の中央に、一辺の長さが０．６ｍｍの蛍光体層２０９が形成されている。ここで、図１３は、素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。
【００９０】
以上のように構成された発光装置２０１では、素子搭載基板３上に蛍光体層２０９を形成したので、ＬＥＤ素子２０２から素子搭載基板３側へ発せられた青色光について、波長を変換して黄色光としてから表面パターン４１に進入させることができる。ここで、表面パターン４１の表層はＡｕ層４ｃであることから、青色光のような短波長光の反射率が４０％程度であるものの、進入する光が長波長に変換されるので、進入する光を１００％に近い反射率で反射させることができる。
素子搭載基板３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶のため透光性があり、Ａｌ２Ｏ３へ進入すると図１０の下方向へ抜ける光や、裏面パターン４２のＷ層４ａで吸収される光となるのに対し、ＬＥＤ素子２０２がマウントされる箇所に全体的に形成された表面パターン４１のＡｕ層４ｃによりＡｌ２Ｏ３への光の侵入を防ぐことができる。さらに、ＬＥＤ素子２０２の底面から素子搭載基板３側へ放射され、蛍光体層２０９で反射した光の大半は再度ＬＥＤ素子２０２を通過した後に外部放射されるが、ＬＥＤ素子２０２内の吸収率は青色光より黄色光の方が低いため、主にＬＥＤ素子２０２と素子搭載基板３との間にある蛍光体で青色光を黄色光に変換することにより、光損失を減らすことができる。さらにまた、ガラス封止部６の蛍光体７の濃度を減じて所定の色とできるため、蛍光体７による光閉込損失を低減することができる。これらにより、発光装置２０１の光取り出し効率を向上させることができる。
また、ｐ側コンタクト電極に透明電極を用いたとしても、透過した光を表面パターン４１で的確に反射させることができ、ｐ側コンタクト電極の選択の自由度が増す。
【００９１】
また、従来のような樹脂封止では、封止加工後の熱により熱膨張率の大きな樹脂によるＬＥＤ素子への引き剥がし方向の応力が生じることを考慮してバンプ接合を３点以上で行うことが多いところ、本実施形態においては、素子搭載基板３とガラス封止部６とＬＥＤ素子２０２とは同等の熱膨張率であるので、封止加工を行えばその後の熱ストレスでＬＥＤ素子２０２の実装状態のバランスを崩すことはなく、２点のバンプ接合でも十分な信頼性を確保することができる。このため、ｐ側パッド電極２６は、１点バンプに相当する面積だけ形成すればよく、パッド電極による光吸収を小さくできるので、光学的に有利で発光効率を高めることができる。尚、第１及び第２の実施形態の発光装置１に、第３の実施形態のＬＥＤ素子２０２を適用して２点のバンプ接合としてもよい。
【００９２】
尚、第３の実施形態においては、青色のＬＥＤ素子２０２と黄色の蛍光体７により白色光を得る発光装置２０１について説明したが、青色のＬＥＤ素子２０２と、緑色蛍光体及び赤色蛍光体によって白色光を得るものであってもよいし、白色以外の発光色を得るようにしてもよい。複数種類の蛍光体が用いられ、且つ、回路パターン４の表面が金である場合は、回路パターン４に塗布される蛍光体を５５０ｎｍ以上の波長の光を発するものだけとすることが、発光効率を高める上で望ましい。
【００９３】
また、第３の実施形態においては、蛍光体層２０９を素子搭載基板３上に形成したものを示したが、例えば、図１４に示すようにＬＥＤ素子２０２のｐ側ＩＴＯ電極２２５上に蛍光体層２２９を形成してもよく、要はＭＱＷ層２３と回路パターン４との間に蛍光体層が配置されていればよい。図１５に示すように、ｐ側ＩＴＯ電極２２５上に蛍光体層２２９を形成することで、蛍光体層２０９を素子搭載基板３に形成することなく、素子搭載基板３の表面パターン４１に入射する光を黄色光とすることができる。ここで、ＬＥＤ素子２０２の蛍光体層２２９は、スパッタリングにより形成されている。特に、ｐ側ＩＴＯ電極２２５と素子搭載基板３側との間に中空部５がある場合、蛍光体層２２９に至らずに青色光のままＬＥＤ素子２０２へ戻る光量が大きくなるのに対し、ｐ側ＩＴＯ電極２２５上に蛍光体層２２９を形成することにより、蛍光体層２２９へ至り黄色に変換されてからＬＥＤ素子２０２へ戻る光量が大きくなるので、ＬＥＤ素子２０２におけるエピタキシャル層や電極における吸収率を減ずることができ、発光装置２０１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００９４】
図１６は本発明の第４の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。尚、以下の説明においては、既述した要素と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。第４の実施形態では、ガラス封止部が２つのガラス材から構成されている点が第３の実施形態と異なっている。
【００９５】
図１６に示すように、この発光装置３０１は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２０２と、ＬＥＤ素子２０２をマウントする素子搭載基板３と、素子搭載基板３に形成されタングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成される回路パターン４と、ＬＥＤ素子２０２を封止するとともに素子搭載基板３と接着され蛍光体７を含有するガラス封止部３０６と、素子搭載基板３上の所定範囲を被覆する蛍光体層２０９と、を有する。
【００９６】
ガラス封止部３０６は、素子搭載基板３上に積層された第１ガラス材３６１と第２ガラス材３６２とからなり、蛍光体７が第１ガラス材３６１に含有されている。素子搭載基板３、第１ガラス材３６１及び第２ガラス材３６２は、互いの側面が面一に形成される。これにより、発光装置３０１は全体として直方体状を呈し、上面３０６ｂが素子搭載基板３と平行に形成され、側面３０６ａがダイサーにカットされることにより上面３０６ｂと垂直に形成されている。また、第１ガラス材３６１と第２ガラス材３６２との界面は、縦断面において上方に凸な円弧状となっている。
【００９７】
第１ガラス材３６１は、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなり、ＬＥＤ素子２０２を中心とする半球部３６１ａと、平面視にて半球部３６１ａの外側に形成され素子搭載基板３を被覆する被覆部３６１ｂと、を有している。第１ガラス材３６１は、第１の実施形態における熱融着ガラスと同様に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃で屈伏点（Ａｔ）が５２０℃であり、熱融着ガラスの１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）は６×１０−６／℃であり、屈折率（ｎ）は１．７である。
【００９８】
また、第２ガラス材３６２は、ＳｉＯ−Ｂ２Ｏ３系の熱融着ガラスからなり、第１ガラス材３６１上にてガラス封止部３０６の外面が直方体状となるよう形成される。第２ガラス材３６２は、第１ガラス材３６１よりもガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、金型離反性が高くなっている。具体的に、第２ガラス材３６２は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５６０℃である。また、第２ガラス材３６２は、第２ガラス材３６１よりもガラス転移温度（Ｔｇ）等の熱的な物性値が高く、第１ガラス材３６１よりも耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性等が優れている。ここで、第２ガラス材３６２としては、ＳｉＯ−Ｂ２Ｏ３系をはじめとして、ＳｉＯ−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ−Ｒ２Ｏ系（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）等を用いてもよいし、他の組成からなるガラスを用いてもよい。また、第２ガラス材３６２は、１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）が７×１０−６／℃である。また、第２ガラス材３６２の屈折率（ｎ）は１．５である。第２ガラス材３６２の上面は、素子搭載基板３の実装面と平行に形成されている。
【００９９】
以上のように構成された発光装置３０１によれば、第３の実施形態の作用効果に加え、第１ガラス材３６１がＬＥＤ素子２０２を中心として半球状に形成されていることから、ＬＥＤ素子２０２から放射される光について第１ガラス材３６１内における光路長がほぼ等しくなり、放射角度によらず均一に波長変換することができ、色むらのさらなる低減を図ることができる。
【０１００】
また、素子搭載基板３が第１ガラス材３６１により覆われ、第２ガラス材３６２の金型離隔性が高いので、ホットプレス時におけるガラス材３６１，３６２の温度、圧力等の加工条件の幅を広げることができ、ガラス封止部３０６の成形を容易に行うことができる。また、ガラス封止部３０６と素子搭載基板３との接合不良や、ガラス封止部３０６の上金型９２への接着を防止することにより、歩留まりの低下を抑制することができる。
【０１０１】
さらに、ＬＥＤ素子２０２からの外部放射光量が比較的多くなるガラス封止部３０６の上部に、耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性等が優れた第２ガラス材３６２が配され、ガラス封止部３０６の上部の劣化が効果的に抑制されるので、発光装置３０１の光取り出し量の経時的な劣化を抑制することができる。
【０１０２】
図１７及び図１８は本発明の第５の実施形態を示し、図１７は発光装置の概略縦断面図、図１８は素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。尚、以下の説明においては、既述した要素と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【０１０３】
図１７に示すように、この発光装置４０１は、フリップチップ型の複数のＧａＮ系のＬＥＤ素子２０２と、複数のＬＥＤ素子２０２をマウントする多層構造の素子搭載基板４０３と、を有している。また、発光装置４０１は、素子搭載基板４０３の両面及び層内に、表面パターン４４１、裏面パターン４４２及びビアパターン４４３からなる回路パターン４０４を有している。また、各ＬＥＤ素子２０２と素子搭載基板４０３との間には、ガラスがまわりこまない中空部４０５が形成されている。表面パターン４４１及び裏面パターン４４２は、素子搭載基板４０３の表面に形成されるＷ層４ａと、Ｗ層４ａの表面にめっきを施すことにより形成されるＮｉ層４ｂ及びＡｕ層４ｃと、を含んでいる。また、素子搭載基板４０３上の所定範囲は、蛍光体層４０９により被覆されている。さらに、素子搭載基板４０３の実装面と反対側の面には、各ＬＥＤ素子２０２にて生じた熱を外部へ放散する放熱パターン４４５が形成されている。放熱パターン４４５は、裏面パターン４４２と同工程にて形成され、Ｗ層４ａを含んでいる。また、発光装置４０１は、各ＬＥＤ素子２０２を封止するとともに素子搭載基板４０３と接着され蛍光体７を含有するガラス封止部４０６を有している。
【０１０４】
図１８に示すように、青色光を発する各ＬＥＤ素子２０２は縦横について３個×３個の配列で並べられ、合計９個のＬＥＤ素子２０２が１つの素子搭載基板４０３に実装されている。本実施形態においては、各ＬＥＤ素子２０２の互いの縦横間の距離は６００μｍである。各ＬＥＤ素子２０２のｐ側電極は、図１１に示すように、ｐ側ＩＴＯ電極２２５とこの上に形成されるｐ側パッド電極２２６とから構成されている。また、ＬＥＤ素子２０２は、厚さ１００μｍで３４０μｍ角に形成されており、熱膨張率は７×１０−６／℃である。
【０１０５】
素子搭載基板４０３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶焼結材料からなり、厚さが０．２５ｍｍで、熱膨張率αが７×１０−６／℃である。また、素子搭載基板４０３は、平面視にて１辺が２．５ｍｍの正方形状に形成されている。そして、各ＬＥＤ素子２０２は、回路パターン４０４により電気的に直列に接続されている。回路パターン４０４の裏面パターン４４２は、対角のＬＥＤ素子２０２の近傍の角部（図１８において右上と左下）に配置された２つの外部接続端子４４４を有し、各外部接続端子４４４に電圧を印加することにより、９つのＬＥＤ素子２０２を発光させることができる。尚、回路パターン４０４の表面パターン４４１は、幅が０．１ｍｍの細線パターンとなっている。
【０１０６】
ガラス封止部４０６は、蛍光体７が分散されたＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。このガラス封止部４０６も、第１の実施形態と同様に、蛍光体とガラスの混合粉末から生成された板状の蛍光体分散ガラスをホットプレス加工により素子搭載基板４０３に接合することで形成される。図１７に示すように、ガラス封止部４０６は、素子搭載基板４０３上に直方体状に形成され、厚さが１．２ｍｍとなっている。ガラス封止部４０６の側面４０６ａは、ホットプレス加工によって素子搭載基板４０３と接着された板ガラスが、素子搭載基板４０３とともにダイサー(dicer)でカットされることにより形成される。また、ガラス封止部４０６の上面４０６ｂは、ホットプレス加工によって素子搭載基板４０３と接着された板ガラスの一面である。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃で、屈伏点（Ａｔ）が５２０℃であり、ＬＥＤ素子２０２のエピタキシャル成長層の形成温度よりも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が十分に低くなっている。本実施形態においては、エピタキシャル成長層の形成温度よりも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２００℃以上低くなっている。また、熱融着ガラスの１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）は６×１０−６／℃である。ここで、熱膨張率（α）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を超えるとこれより大きな数値となる。これにより、約６００℃で素子搭載基板３と接着し、ホットプレス加工が可能となっている。また、ガラス封止部６の熱融着ガラスの屈折率は１．７である。
【０１０７】
また、蛍光体層４０９は、ＺｎＯ系のガラスからなり、ＬＥＤ素子２０２から発せられる青色光により励起されると黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体を含んでいる。蛍光体層４０９は、各ＬＥＤ素子２０２が素子搭載基板４０３に実装される前に、高温溶解処理により塗布されている。
【０１０８】
以上のように構成された発光装置４０１によれば、複数のＬＥＤ素子２０２を密集させて１つの素子搭載基板４０３に実装する構成であっても、ＬＥＤ素子２０２とガラス封止部４０６の熱膨張率が同等であるので、クラックを生じることなく信頼性に優れている。また、ガラス封止部４０６と素子搭載基板４０３についても同等の熱膨張率で形成されることにより、ガラス接着強度にも優れている。
【０１０９】
また、Ａｌ２Ｏ３からなる素子搭載基板４０３を用いることにより、発熱量の大なるＧａＮ系のＬＥＤ素子２０２を密集させて実装する構成としても安定した放熱性が得られる。また、容易に直列回路をパターン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。ここで、金は青色光（４６０ｎｍ）に対する反射率が約４０％と低いものの、表層が金からなる表面パターン４１を幅０．１ｍｍの細線とし、ＬＥＤ素子２０２と素子搭載基板４０３との間に中空層４０５を形成したことにより、ＬＥＤ素子２０２から素子搭載基板４０３側へ入射する青色光の損失を最小限に抑えることができる。
【０１１０】
また、ガラス封止部４０６の蛍光体７に加え、素子搭載基板４０３の蛍光体層４０９によって青色光を黄色光に変換することができるので、ＬＥＤ素子が封止されるガラスの蛍光体の含有率が低いもので白色化を実現できる。このため、ＬＥＤ素子を複数個用いるなどして、ガラス封止部４０６の厚さと幅の比がアンバランスとなっても、ガラス封止部４０６の光路長差によって生じる色ばらつきの程度を低く抑えることができる。
【０１１１】
さらに、素子搭載基板４０３の裏面側に放熱パターン４４５を設けることで、密集して実装された９個のＬＥＤ素子２０２を発光させることに基づいて生じる熱を、放熱パターン４４５を通じて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。
【０１１２】
図１９から図２１は本発明の第６の実施形態を示し、図１９は発光装置の概略縦断面図、図２０はＬＥＤ素子の電極形成面を示す模式平面図、図２１は素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。尚、以下の説明においては、既述した要素と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【０１１３】
図１９に示すように、この発光装置５０１は、３９０ｎｍにピーク波長を有する複数のＧａＮ系のＬＥＤ素子５０２と、複数のＬＥＤ素子５０２をマウントする多層構造の素子搭載基板４０３と、を有している。また、発光装置５０１は、素子搭載基板４０３の両面及び層内に、表面パターン５４１、裏面パターン５４２及びビアパターン４４３からなる回路パターン５０４を有している。表面パターン５４１及び裏面パターン５４２は、素子搭載基板４０３の表面に形成されるＷ層４ａと、Ｗ層４ａの表面にめっきを施すことにより形成されるＮｉ層４ｂ及びＡｇ層４ｄと、を含んでいる。また、素子搭載基板４０３上の所定範囲は、蛍光体層５０９により被覆されている。さらに、素子搭載基板４０３の実装面と反対側の面には、各ＬＥＤ素子５０２にて生じた熱を外部へ放散する放熱パターン４４５が形成されている。放熱パターン４４５は、裏面パターン５４２と同工程にて形成され、Ｗ層４ａを含んでいる。また、発光装置５０１は、各ＬＥＤ素子５０２を封止するとともに素子搭載基板４０３と接着され蛍光体５０７を含有するガラス封止部４０６を有している。
【０１１４】
図２０に示すように、各ＬＥＤ素子５０２は、平面視にて、ｎ側電極５２７がＬＥＤ素子２の隅部に配置され、ｐ側コンタクト電極５２５がｎ側電極５２７の形成領域を除いて、ほぼ全面的に形成されている。図２０に示すように、本実施形態においては、ｐ側コンタクト電極５２５上にはｎ側電極５２７と対角の位置にｐ側パッド電極５２６が形成されている。
【０１１５】
図２１に示すように、近紫外光を発する各ＬＥＤ素子５０２は縦横について３個×３個の配列で並べられ、合計９個のＬＥＤ素子５０２が１つの素子搭載基板４０３に実装されている。本実施形態においては、近紫外光を発するＬＥＤ素子５０２と、この近紫外光により励起されて青色光、緑色光及び赤色光を発する蛍光体５０７と、の組み合わせにより外部へ白色光が放射される。また、各ＬＥＤ素子５０２のｐ側電極は、図３に示すＬＥＤ素子２と同様に配置され、２つのパッド電極が形成されている。ここで、ｐ側のパッド電極には電流拡散用の細線パターンも形成されている。また、ＬＥＤ素子５０２は、厚さ１００μｍで３４０μｍ角に形成されており、熱膨張率は７×１０−６／℃である。
【０１１６】
素子搭載基板４０３は、Ａｌ２Ｏ３の多結晶焼結材料からなり、厚さが０．２５ｍｍで、熱膨張率αが７×１０−６／℃である。また、素子搭載基板４０３は、平面視にて１辺が２．５ｍｍの正方形状に形成されている。各ＬＥＤ素子５０２は、回路パターン５０４により、一方向（図中縦方向）に並ぶ３つが並列に接続されるとともに、他方向（図中横方向）には直列に接続されている。回路パターン５０４の裏面パターン５４２は、対角のＬＥＤ素子５０２の近傍の角部に配置された２つの外部接続端子５４４を有し、各外部接続端子５４４に電圧を印加することにより、９つのＬＥＤ素子５０２を発光させることができる。尚、回路パターン５０４の表面パターン５４１は、パターン間の隙間幅が０．７５ｍｍであり、この隙間を除く全面のパターンとなっている。
【０１１７】
ガラス封止部４０６は、蛍光体５０７が分散されたＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。このガラス封止部４０６も、第１の実施形態と同様に、蛍光体とガラスの混合粉末から生成された板状の蛍光体分散ガラスをホットプレス加工により素子搭載基板４０３に接合することで形成される。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃で、屈伏点（Ａｔ）が５２０℃であり、ＬＥＤ素子５０２のエピタキシャル成長層の形成温度よりも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が十分に低くなっている。蛍光体５０７は、ＬＥＤ素子５０２から発せられる紫外光により励起されると、青色領域にピーク波長を有する青色光を発する青色蛍光体と、緑色領域にピーク波長を有する緑色光を発する緑色蛍光体と、赤色領域にピーク波長を有する赤色光を発する赤色蛍光体を含んでいる。
【０１１８】
また、蛍光体層５０９は、ＺｎＯ系のガラスからなり、ＬＥＤ素子５０２から発せられる紫外光により励起されると青色領域にピーク波長を有する青色光を発する青色蛍光体と、緑色領域にピーク波長を有する緑色光を発する緑色蛍光体と、赤色領域にピーク波長を有する赤色光を発する赤色蛍光体を含んでいる。尚、蛍光体層５０９は、各ＬＥＤ素子５０２が素子搭載基板４０３に実装される前に、高温溶解処理により塗布されている。本実施形態においては、図２１に示すように、蛍光体層５０９が素子搭載基板４０３の中央側に平面視にて略正方形となるよう形成される。具体的には、平面視にて一辺の長さが２．５ｍｍの素子搭載基板４０３の中央に、一辺の長さが１．８ｍｍの平面視正方形状の蛍光体層５０９が形成されている。
【０１１９】
以上のように構成された発光装置５０１では、回路パターン５０４を通じて各ＬＥＤ素子５０２に電圧が印加されると、各ＬＥＤ素子５０２から近紫外光が発せられる。各ＬＥＤ素子５０２から発せられた近紫外光はガラス封止部４０６内の蛍光体５０７により青色光、緑色光及び赤色光に変換されてガラス封止部４０６から外部へ放出される。これにより、ガラス封止部４０６から放射される光は、青色領域、緑色領域及び赤色領域にピーク波長を有することとなり、この結果、装置外部へは白色光が放射される。青色、緑色及び赤色を発する各蛍光体の比重が大きく異なっていても、蛍光体層５０９は勿論、ガラス封止部４０６内の蛍光体５０７も沈殿などによる色むらは生じず、各色蛍光体５０７が均一に分散され、色むらのない発光を実現できる。
【０１２０】
また、素子搭載基板４０３上に蛍光体層５０９を形成したので、各ＬＥＤ素子５０２から素子搭載基板４０３側へ発せられた紫外光について、波長を変換して青色光、緑色光及び赤色光としてから表面パターン５４１に進入させることができる。ここで、表面パターン４１の表層はＡｇ層４ｄであることから、紫外領域で反射率が比較的小さいものの、進入する光が可視光領域の長波長に変換されているので、進入する光を高反射率で反射させることができる。また、ＡｇはＡｕよりも青色領域での反射率が２倍以上高く、青色光の反射効率が低下するようなことはない。これにより、発光装置５０１の光取り出し効率を向上させることができる。また、ｐ側コンタクト電極に透明電極を用いたとしても、透過した光を表面パターン５４１で的確に反射させることができ、ｐ側コンタクト電極の選択の自由度が増す。
【０１２１】
また、本実施形態においても、ＬＥＤ素子５０２とガラス封止部４０６の熱膨張率が同等であるのでクラックを生じることはないし、ガラス封止部４０６と素子搭載基板４０３についても同等の熱膨張率であるのでガラス接着強度にも優れている。さらに、放熱パターン４４５を通じてヒートシンク等へ速やかに熱伝導させることができる。
【０１２２】
また、第６の実施形態では、近紫外光を発するＬＥＤ素子５０２と、青色光、緑色光及び赤色光を発する蛍光体５０７との組合せの白色光として説明したが、これに限らず、近紫外光を発するＬＥＤ素子５０２と単色蛍光体との組合せによるものであってもよい。
【０１２３】
また、青色ＬＥＤを用いた場合には、例えば黄色蛍光体がおよそ青色光の半分を黄色光に変換することにより効率のよい白色光とできるのに対し、第６の実施形態では近紫外光全てを青色、緑色及び赤色に変換する必要がある。このため、蛍光体層５０９がない場合、ガラス封止部６の蛍光体濃度を高くする必要があり、蛍光体により光り閉込損失が生じるが、この損失を低く抑えることができる。
ここで、ガラス封止部５０６と蛍光体層５０９の蛍光体の成分を必ずしも同一とする必要はなく、例えば、ガラス封止部５０６には青色光と緑色光を発する蛍光体５０７を用い、蛍光体層５０９には赤色光を発する蛍光体を用いた構成としてもよい。要は、蛍光体層５０９に、ＬＥＤ素子５０２が発する光よりＬＥＤ素子５０２での吸収損失が小さい光を発する蛍光体を配置することで、発光効率の向上を図ることができる。ＬＥＤ素子５０２の電極や素子搭載基板４０３の表面パターン５４１に金が用いられている場合には、金の反射率が８０％を超える５５０ｎｍ以上の光を発する蛍光体を配置することが望ましい。
【０１２４】
また、第１から第６の実施形態においては、蛍光体とガラスの混合粉末から板状の蛍光体分散ガラスを生成し、このガラスがホットプレス加工により素子搭載基板と接合される発光装置を示したが、例えば図２２及び図２３に示すように、混合粉末を生成する混合工程の後に、混合粉末を減圧高温雰囲気にて素子搭載基板６０３上で溶融固化して蛍光体分散ガラスとし、素子搭載基板６０３に融着された蛍光体分散ガラスにより各ＬＥＤ素子２０２を封止するようにしてもよい。このように、素子搭載基板６０３上にてガラスの溶解固化を行うことで、板状のガラスを用いる場合に比してガラス封止部の成形自由度が増す。
【０１２５】
図２２に示す発光装置６０１は、Ａｌ２Ｏ３からなる素子搭載基板６０３の外縁部に、各ＬＥＤ素子２０２を包囲するよう壁部６０３ｂが形成されている。壁部６０３ｂは内面が各ＬＥＤ素子２０２から発せられる光に対する反射面をなす。また、壁部６０３ｂの外面は、上部が外側へ突出するようオーバーハング状に形成されており、この突出部の下面に外部接続端子（図２２中不図示）が形成されている。そして、素子搭載基板６０３上にはＷ層４ａ、Ｎｉ層４ｂ及びＡｕ層４ｃからなる表面パターン４４１が形成され、表面パターン４４１上には黄色蛍光体を含有した蛍光体層６０９が形成されている。壁部６０３ｂの内側に、蛍光体７が均一分散されたガラス封止部６０６が充填されている。この発光装置６０１は、図２２に示すように、ガラス封止部６０６の上面が平坦で壁部６０３ｂと面一となっているが、ガラス封止部６０６の上面をレンズ状に形成してもよい。この発光装置６０１では、各ＬＥＤ素子２０２が素子搭載基板６０３に実装された状態で、壁部６０３ｂの内側に蛍光体とガラスの混合粉末を配置し、混合粉末を減圧雰囲気で溶解固化することにより、各ＬＥＤ素子２０２の封止が行われる。この発光装置６０１でも、各ＬＥＤ素子２０２から発せられる光を均一に波長変換することができる。壁部６０３ｂを有するものでは、ガラス封止部６０６と素子搭載基板６０３との接合強度は大きくしなくともよいが、残留気泡サイズを小さくする、あるいは、上面形状を所定のものとするため、加圧プレス加工を行ってもよい。
【０１２６】
また、図２３に示す発光装置６０１では、壁部６０３ｂの内面に、Ｗ層６４６ａ、Ｎｉ層６４６ｂ及びＡｕ層６４６ｃからなる反射パターン４６４が形成されている。そして、反射パターン４６４上に黄色蛍光体を含有した蛍光体層６３０が形成される。これにより、壁部６０３ｂへ入射する光についても、回路パターン４４１と同様に、黄色蛍光体により波長変換されてから反射パターン４６４のＡｕ層６４６ｃへ入射させることができる。
【０１２７】
また、第１から第６の実施形態においては、素子搭載基板がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるものを示したが、アルミナ以外のセラミックから構成するようにしてもよい。アルミナより熱伝導性に優れる高熱伝導性材料からなるセラミック基板として、例えば、ＢｅＯ（熱膨張率α：７．６×１０−６／℃、熱伝導率：２５０Ｗ／（ｍ・ｋ））を用いても良い。このＢｅＯからなる基板においても蛍光体分散ガラスにより良好な封止性を得ることができる。
【０１２８】
さらに、他の高熱伝導性基板として、例えばＷ−Ｃｕ基板を用いても良い。Ｗ−Ｃｕ基板としては、Ｗ９０−Ｃｕ１０基板（熱膨張率α：６．５×１０−６／℃、熱伝導率：１８０Ｗ／（ｍ・ｋ））、Ｗ８５−Ｃｕ１５基板（熱膨張率α：７．２×１０−６／℃、熱伝導率：１９０Ｗ／（ｍ・ｋ））を用いることにより、ガラス封止部との良好な接合強度を確保しながら高い熱伝導性を付与することができ、ＬＥＤの大光量化、高出力化に余裕をもって対応することが可能になる。
【０１２９】
また、第１から第６の実施形態においては、発光素子としてＬＥＤ素子を用いたＬＥＤを説明したが、発光素子はＬＥＤ素子に限定されず、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図２】ＬＥＤ素子の模式縦断面図である。
【図３】ＬＥＤ素子の電極形成面を示す模式平面図である。
【図４】素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。
【図５】発光装置の製造方法の工程説明図である。
【図６】蛍光体分散ガラスの加工状態を示す説明図であり、（ａ）は混合粉末から蛍光体分散ガラスを生成する加工装置を示し、（ｂ）は混合粉末から生成された蛍光体分散ガラスを示し、（ｃ）は得られた蛍光体分散ガラスをスライスした状態を示している。
【図７】ホットプレス加工の状態を示す模式説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図９】ホットプレス加工の状態を示す模式説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図１１】ＬＥＤ素子の模式縦断面図である。
【図１２】ＬＥＤ素子の電極形成面を示す模式平面図である。
【図１３】素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。
【図１４】変形例を示すＬＥＤ素子の模式縦断面図である。
【図１５】変形例を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図１８】素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図２０】ＬＥＤ素子の電極形成面を示す模式平面図である。
【図２１】素子搭載基板上の回路パターンの形成状態を示す発光装置の上面図である。
【図２２】変形例を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図２３】変形例を示す発光装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１    発光装置
２    ＬＥＤ素子
３    素子搭載基板
３ａ    ビアホール
４    回路パターン
４ａ    Ｗ層
４ｂ    Ｎｉ層
４ｃ    Ａｕ層
４ｄ    Ａｇ層
４１    表面パターン
４２    裏面パターン
４３    ビアパターン
４４    外部接続端子
５    中空部
６    ガラス封止部
６ａ    側面
６ｂ    上面
７    蛍光体
２０    成長基板
２１    バッファ層
２２    ｎ型層
２３    ＭＱＷ層
２４    ｐ型層
２５    ｐ側Ｒｈ電極
２６    ｐ側パッド電極
２７    ｎ側電極
２７ａ  Ａｌ層
２７ｂ  Ｎｉ層
２７ｃ  Ａｕ層
２８    Ａｕバンプ
１０    混合粉末
１１    蛍光体分散ガラス
１２    中間体
８０    下台
８０ａ  上面
８１    側面枠
８２    凹部
８３    荷重治具
８３ａ  下部
９１    下金型
９２    上金型
１０１  発光装置
１０６  ガラス封止部
１０６ａ  側面
１０６ｂ  上面
１１２  中間体
１６１  第１ガラス材
１６２  第２ガラス材
２０１  発光装置
２０２  ＬＥＤ素子
２０９  蛍光体層
２２５  ｐ側ＩＴＯ電極
２２７  ｎ側電極
２２９  蛍光体層
３０１  発光装置
３０６  ガラス封止部
３０６ａ  側面
３０６ｂ  上面
３６１  第１ガラス材
３６１ａ  半球部
３６１ｂ  被覆部
３６２  第２ガラス材
４０１  発光装置
４０４  回路パターン
４０５  中空部
４０６  ガラス封止部
４４１  表面パターン
４４２  裏面パターン
４４３  ビアパターン
４４４  外部接続端子
４４５  放熱パターン
５０１  発光装置
５０２  ＬＥＤ素子
５０４  回路パターン
５０７  蛍光体
５０９  蛍光体層
５２５  ｐ側コンタクト電極
５２６  ｐ側パッド電極
５２７  ｎ側電極
５４１  表面パターン
５４２  裏面パターン
６０１  発光装置
６０３  素子搭載基板
６０３ｂ  壁部
６０６  ガラス封止部
６０９  蛍光体層
６３０  蛍光体層
６４６  反射パターン
６４６ａ  Ｗ層
６４６ｂ  Ｎｉ層
６４６ｃ  Ａｕ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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