(57)【要約】  キャビティなしに高い指向性を実現できる発光装置であって、断線、電極部の変形および気泡の発生を最小限にした発光装置を提供する。  発光装置は、配線基板と、配線基板に電気的に接続するＬＥＤと、ＬＥＤを被覆するガラスとを有する。ガラスは全体が略球状であり、ＬＥＤは、ガラスの一部に嵌め込まれている。そして、ガラスの曲面が、ＬＥＤの側面に接していることが好ましく、ＬＥＤは、正面視で回転中心を有する多角形の半導体チップであることが好ましい。
2007123239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続する発光素子と、
前記発光素子を被覆するガラスとを有する発光装置において、
前記ガラスは、全体が略球状の形状であり、
前記発光素子は前記ガラスの一部に嵌め込まれていて、
前記ガラスの曲面が前記発光素子の側面に接していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続する発光素子と、
前記発光素子を被覆するガラスとを有する発光装置において、
前記ガラスは、表面形状に曲面である部分と平坦である部分とを含み、
前記発光素子の前記配線基板に対向する面は、前記平坦である部分と略同一面上にあって、
前記対向する面の中心から端部までの長さをａとし、該端部から前記平坦である部分の外周までの長さをｂとすると、
０＜（ｂ／ａ）≦０．２
の関係が成立することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記ガラスの屈折率が１．６以下である場合には、
０＜（ｂ／ａ）≦０．１
の関係が成立す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】
前記曲面は球面の一部であることを特徴とする請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ガラスは、全体が略球状の形状であり、該略球状の水平方向の主軸に沿った寸法が１．５ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光素子は、正面視で回転中心を有する多角形の半導体チップであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光素子は、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記ガラスは、ＴｅＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳しくは、発光素子がガラスで被覆されている発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、白色の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，以下、ＬＥＤと言う。）を発光素子として用いた照明機器が実用化されつつある。白色ＬＥＤを照明に使用した場合の利点としては、１）白熱灯や蛍光灯に比べて消費電力が小さくランニングコストが安い、２）寿命が長いために交換の手間が省ける、３）小型化できる、４）蛍光灯における水銀のような有害物質を使用しない、などが挙げられる。
一般的な白色ＬＥＤは、樹脂によってＬＥＤが封止された構造を有する。例えば、典型的な１チップ型白色ＬＥＤでは、ＧａＮにＩｎが添加されたＩｎＧａＮを発光層とするＬＥＤが、ＹＡＧ蛍光体を含有する樹脂によって封止されている。このＬＥＤに電流を流すと、ＬＥＤから青色光が放出される。次いで、青色光の一部によってＹＡＧ蛍光体が励起されて、この蛍光体から黄色光が放出される。青色光と黄色光は補色の関係にあるので、これらが入り混じると人間の目には白色光として認識される。【０００３】
しかし、樹脂封止されたＬＥＤでは、長時間の使用により樹脂中に水分が浸入して、ＬＥＤの動作が阻害されたり、ＬＥＤから放出される光によって樹脂が変色し、樹脂の光透過率が低下したりするなどの問題があった。
また、ＬＥＤは、実装基板から発光部までの熱抵抗が小さくて耐熱温度が高いほど、高い周囲温度および大入力で使用することが可能となる。したがって、熱抵抗および耐熱性は、ＬＥＤを高出力化するためのキーポイントである。しかし、ＬＥＤの封止に樹脂を用いた場合には、樹脂の耐熱性が低いために、高出力での使用に適さないという問題があった。例えば、エポキシ樹脂の場合、１３０℃以上の温度で黄変してしまう。【０００４】
こうした問題に対して、低融点ガラスで封止したＬＥＤ（例えば、特許文献１および２参照。）が開示されている。
特許文献１では、反射皿の凹部中央底面にダイボンディングされたＬＥＤ素子を、ワイヤボンディング部を介してリード部に接続した後、加熱金型等を使用してこれらを低融点ガラスで封止したＬＥＤランプが開示されている。
また、特許文献２には、型押し法と電気炉を用いて、ＧａＮをガラスで封止する技術が記載されている。図１８に、その実施例の１つである発光装置の断面図を示す。サブマウント２０２に搭載された発光ダイオードチップ２０１は、リード２０３に配置されている。また、発光ダイオードチップ２０１は、ボンディングワイヤ２０５によってリード２０４と接続している。そして、発光ダイオードチップ２０１は、ボンディングワイヤ２０５とともに、封止部材２０６によって封止されている。封止部材２０６は低融点ガラスであり、加熱により低融点ガラスを軟化させることによって、発光ダイオードチップ２０１、ボンディングワイヤ２０５および周辺の回路を封止している。【０００５】
ＬＥＤを低融点ガラスで封止することにより、封止材を通しての吸湿性や、封止材の変色による光透過率の低下を低減できるとともに、耐熱性を向上させることが可能となる。
尚、ここで、「低融点ガラス」とは、典型的なガラスと比較して、屈服点の低いガラス材料を言う。一般に、ガラス材料の膨張は、ガラス材料が一軸方向に膨張し、測定装置の検出部を押すことによって検出部が移動した距離で評価される。屈服点は、ガラス材料が軟化してしまい検出部を押すことができなくなる温度のことである。【０００６】
【特許文献１】特開平８−１０２５５３号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０８２０３６号パンフレット
【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および２では、ＬＥＤだけでなく、ワイヤボンディング部もガラスで封止されている。例えば、図１８に示すように、特許文献２では、発光ダイオードチップ２０１およびボンディングワイヤ２０５などが、全てガラスで被覆されている。このため、デバイスを製造する際に、ボンディングワイヤに断線が発生することが懸念される。
また、特許文献１および２のように、金型を用いてガラス封止する方法では、成型時の圧力によって、ＬＥＤの電極部に変形が起こるおそれがあった。
また、ＬＥＤをガラスで封止する際には、ガラスに空気が巻き込まれることによって、ガラス中に気泡が生じやすい。このため、ＬＥＤから放出される光の取り出し効率が減少してしまうという問題もあった。【０００８】
さらに、図１８では、封止部材２０６は扁平な形状となっている。これは、低融点ガラスが、温度によって粘度が急激に変化する性質を有することによると思われる。封止部材２０６がこのような形状を有すると、発光ダイオードチップ２０１から出射される光の指向性は低下する。一方、光ファイバーやプロジェクタに用いられる光源などの用途では、高い指向性を有するＬＥＤに対する要求が高い。【０００９】
光の指向性を高めるには、ＬＥＤをキャビティ内に載置し、ＬＥＤからの光をキャビティで反射させて、前方に光が取り出されるようにした構造が考えられる。この場合、キャビティには、一般に、アルミナなどのセラミクス材料が用いられる。しかし、こうしたキャビティを設けることは、発光装置全体のコストアップを招く。また、セラミクスは、ある程度の透光性を有するので、ＬＥＤから出射された光の一部は反射されずに透過されてしまう。
本発明はこうした問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、キャビティなしに高い指向性を実現できる発光装置であって、断線、電極部の変形および気泡の発生を最小限にした発光装置を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、配線基板と、前記配線基板に電気的に接続する発光素子と、
前記発光素子を被覆するガラスとを有する発光装置において、前記ガラスは、全体が略球状の形状であり、前記発光素子は前記ガラスの一部に嵌め込まれていて、前記ガラスの曲面が前記発光素子の側面に接していることを特徴とするものである。
本発明の第２の態様は、配線基板と、前記配線基板に電気的に接続する発光素子と、
前記発光素子を被覆するガラスとを有する発光装置において、前記ガラスは、表面形状に曲面である部分と平坦である部分とを含み、前記発光素子の前記配線基板に対向する面は、前記平坦である部分と略同一面上にあって、前記対向する面の中心から端部までの長さをａとし、該端部から前記平坦である部分の外周までの長さをｂとすると、
０＜（ｂ／ａ）≦０．２
の関係が成立することを特徴とするものである。【００１１】
本発明の第２の態様において、前記ガラスの屈折率が１．６以下である場合には、
０＜（ｂ／ａ）≦０．１
の関係が成立することが好ましい。
また、本発明の第２の態様において、前記曲面は球面の一部であることが好ましい。
本発明の第１および第２の態様において、前記発光素子は、正面視で回転中心を有する多角形の半導体チップとすることができる。
本発明の第１および第２の態様において、前記発光素子は、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方とすることができる。
本発明の第１および第２の態様において、前記ガラスは、ＴｅＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯを主成分として含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、全体が略球状のガラスの一部に発光素子が嵌め込まれていて、発光素子の側面にガラスの曲面が接しているので、キャビティなしに高い指向性を実現することができる。また、断線、電極部の変形および気泡の発生を最小限にした発光装置とすることもできる。
本発明の第２の態様によれば、発光素子の配線基板に対向する面が、ガラスの平坦である部分と略同一面上にあり、上記対向する面の中心から端部までの長さをａとし、この端部からガラスの平坦である部分の外周までの長さをｂとすると、
０＜（ｂ／ａ）≦０．２
の関係が成立するので、キャビティなしに高い指向性を実現することができる。また、断線、電極部の変形および気泡の発生を最小限にした発光装置とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】球面から出射される光の特性の説明図である。
【図２】本実施の形態における発光装置の断面図の一例である。
【図３】図２の発光装置を４５度ずらして見た図である。
【図４】本実施の形態における発光装置の部分断面図である。
【図５】図４をＬＥＤの側から見た平面図である。
【図６】本実施の形態において、（ｂ／ａ）と角度θ′との関係を示す図である。
【図７】本実施の形態において、出射光の角度依存性を評価した結果である。
【図８】本実施の形態において、ＬＥＤを封止するガラスの主軸に沿う断面図である。
【図９】ガラスの屈折率と焦点距離との関係を示す図である。
【図１０】本実施の形態における発光装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】本実施の形態における発光装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】本実施の形態における発光装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】本実施の形態における発光装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】本実施の形態に適用可能なＬＥＤの平面図の一例である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【図１６】本実施の形態に適用可能なＬＥＤの断面図の他の例である。
【図１７】赤外線による加熱と電気炉による加熱の各温度プロファイルである。
【図１８】従来例における発光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  発光装置
２，１２，１５  ＬＥＤ
３，１１，１３，１６′  ガラス
４，１７  配線基板
５，１８  配線
６，１９  バンプ
７  光
８  中心
１６  ガラス部材
２０  封止樹脂
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、球面から出射される光の特性について説明する。
図１では、屈折率ｎの媒体に、球面を有する屈折率ｎ′の媒体が接している。本実施の形態では、屈折率ｎの媒体は空気に対応し、屈折率ｎ′の媒体はガラスに対応する。
屈折率ｎ′の媒体において、球面を形成している部分を球体の一部と考えて、この球体の半径をｒとする。また、屈折率ｎ′の媒体をレンズと考え、光はこの媒体を通って、球面から屈折率ｎの媒体中に出射されるとする。このとき、屈折率ｎ′側の焦点距離をｆ′とし、屈折率ｎ側の焦点距離をｆとする。屈折率ｎ′の媒体中で球面から距離Ｓ′の位置に置かれた物体Ｍ′Ｑ′の像ＭＱが、屈折率ｎの媒体中で球面から距離Ｓの位置に形成されるとすると、式（１）の関係が成立する。
（ｎ／Ｓ）＋（ｎ′／Ｓ′）＝（ｎ′−ｎ）／ｒ      （１）
式（１）において、ｎ＝１とし、ｎ′＝２とすると、式（２）の関係が成立する。
（１／Ｓ）＋（２／Ｓ′）＝１／ｒ      （２）【００１６】
また、式（２）において、Ｓ′＝２ｒとすると、Ｓ＝∞となる。これは、球状媒体の面上に配置された点光源からの光が、媒体中を通過して球面から出射された後は平行光となることを意味している。
図２は、本実施の形態における発光装置１の断面図の一例である。また、図３は、図２の発光装置１を４５度ずらして見た断面図である。これらの図に示すように、ＬＥＤ２は、正面視で矩形状の半導体チップであり、配線基板４上の配線５とバンプ６を介して電気的に接続している。また、発光装置１は、全体が略球状のガラス３の一部にＬＥＤ２が嵌め込まれた構造を有している。そして、ガラス３の曲面がＬＥＤ２の側面に接している。【００１７】
図２および図３の発光装置１では、ＬＥＤ２の配線基板４に対向する面、すなわち、電極面は矩形状である。そして、図２は、電極面の対角線に沿う断面図であり、図３は、電極面の中心を通り、且つ、この対角線に対して４５度の角度をなす直線に沿う断面図である。電極面は、矩形の各頂点がガラス３の曲面に接する構成となっている。このため、図３では、ガラス３の下方部分が図２よりも若干扁平な形状となっている。【００１８】
ＬＥＤ２には、電極面と平行に発光層（図示せず）が設けられており、主として電極面に対向する面から光が取り出される。
ＬＥＤ２からの光７は、図２で模式的に示すように、ガラス３を透過して空気中に出射される。上述したように、球状媒体の面上に配置された点光源からの光は、媒体中を通過して球面から出射された後は平行光となる。ここで、ＬＥＤ２の発光層の位置は、電極面の位置に略等しいと考えられる。また、図２では、ガラス３の形状は略球状とみなせるので、ＬＥＤ２とガラス３が接する点、すなわち、電極面の頂点付近から出射された光を、球状媒体の面上に配置された点光源からの光と考えれば、この光は、ガラス３を透過した後に平行光となると考えられる。また、このとき、出射角θは、電極面の頂点付近から出射されてガラス３の中心８を通る光がなす角度θ′の１／２に略等しいと考えられる。【００１９】
次に、ガラスの曲面がＬＥＤの側面に接しない場合、換言すると、ＬＥＤの電極面の各頂点がガラスの曲面に接しない場合について考える。
図４は、発光装置の部分断面図であり、ＬＥＤがガラスによって被覆された様子を示している。また、図５は、図４をＬＥＤの側から見た平面図である。尚、理解を容易にするために、図５では、後述するガラス１１の平坦である部分１１ｂついてのみ表しており、球面である部分１１ａについては省略している。
図４および図５に示すように、ガラス１１は、球面である部分１１ａと平坦である部分１１ｂとを有する。そして、ＬＥＤ１２は、平坦である部分１１ｂに位置しており、さらに、電極面１２ａの各頂点は、ガラス１１の球面より内側に位置している。本例において、平坦である部分１１ｂの外形は円形とみなすことができるので、この部分の半径をＲとし、電極面１２ａの対角線の長さをＬとすると、電極面１２ａの頂点からガラス１１の球面までの距離は、（Ｒ−Ｌ／２）によって表される。そこで、本明細書においては、（Ｌ／２）＝ａとし、（Ｒ−Ｌ／２）＝ｂとして、電極面１２ａからガラス１１がはみ出している割合を（ｂ／ａ）によって表すこととする。（ｂ／ａ）がゼロである場合には、平坦である部分１１ｂがなくなるので、図２および図３の例に対応する構造となる。すなわち、ガラスは、全体が略球状の形状となって、その一部にＬＥＤが埋め込まれており、さらに、ガラスの球面である部分がＬＥＤの側面に接する構造となる。【００２０】
図６は、（ｂ／ａ）と、電極面１２ａの頂点付近から出射されてガラス１１の中心を通る光がなす角度θ′（＝２θ）との関係を計算により求めた結果を表したものである。尚、角度θ′の値は、具体的には、次のようにして求めることができる。
上述したように、Ｌは、ＬＥＤの電極面における対角線の長さであるので、この値は、実測により求めることができる。また、ＬＥＤを封止するガラスについて、球面である部分を球体の一部と考えて、この球体の半径をＲ′とすると、この値も実測によって求めることができる。そこで、まず、（Ｌ／２）に適当な（ｂ／ａ）の値を乗じた後、さらに（Ｌ／２）を加えることによって、ガラスの平坦である部分の半径Ｒを求める。次いで、ガラスの中心から電極面までの距離を、半径Ｒと半径Ｒ′から求める。得られた距離と半径Ｒ′とから（θ′／２）の値を求めることができるので、この値を２倍することによって角度θ′を得ることができる。尚、この例では、電極面は、一辺が３２０μｍの正方形であって、Ｌ／２＝２２６μｍであるとした。また、半径Ｒ′は、Ｒ′＝０．５ｍｍである場合と、Ｒ′＝０．７５ｍｍである場合とについて考えた。【００２１】
（ｂ／ａ）がゼロでない場合には、電極面の頂点は球面上にないので、頂点付近から出射される光は、球面を透過した後において、厳密には平行光とはならない。したがって、（ｂ／ａ）がゼロに等しい場合には、図２の構造から、角度θ′の１／２が出射角θに略等しいとみなせるものの、（ｂ／ａ）が大きくなるにしたがって、これらの間のずれは大きくなっていく。しかしながら、角度θ′が大きいほど出射角θも大きくなるので、（ｂ／ａ）の値と角度θ′との関係を調べることによって、（ｂ／ａ）の値と出射角θとの関係を推測することができる。【００２２】
図６では、（ｂ／ａ）の値が大きいほど、角度θ′も大きくなっている。これは、図５で、電極面１２ａの頂点からガラス１１の球面までの距離ｂが大きくなるにしたがって、ガラス１１の中心８（図２参照）からＬＥＤ１２までの距離が短くなるからである。したがって、（ｂ／ａ）の値が大きくなるほど、出射角θも大きくなって、ＬＥＤ１２から出射される光の指向性は低下すると考えられる。【００２３】
また、図６では、（ｂ／ａ）がゼロであるときの角度θ′は、半径Ｒ′の値が小さい方が大きい。したがって、ＬＥＤ１２を封止するガラス１１が小さいほど、出射角θは大きくなると考えられる。一方、半径Ｒ′の値が大きい方が、（ｂ／ａ）に対する角度２θの変化が小さい。このことから、電極面１２ａの頂点からガラス１１の球面までの距離ｂが大きくなることによる指向性の低下量は、ＬＥＤ１２を封止するガラス１１が大きくなるほど小さくなると考えられる。【００２４】
図７は、実際に発光装置を作成して、出射光の角度依存性を評価した結果である。尚、使用したＬＥＤは、Ｌ／２＝２２６μｍであり、主発光ピーク波長は４６０ｎｍであった。また、このＬＥＤを封止するガラスの半径Ｒは０．２３ｍｍであり、半径Ｒ′は０．５ｍｍであり、波長λ＝４６０ｎｍにおける屈折率は１．９８であった。さらに、この発光装置において、（ｂ／ａ）の値はゼロであった。【００２５】
出射角θは、最も高い強度を示す角度、一般的には０度近傍の出射光成分に比べて、相対的な強度が１／２となる角度であるので、図７から約２４度と見積もられる。一方、図６において、半径Ｒ′が０．５ｍｍであるときの角度θ′は約５３度であり、この値から導き出せる出射角θは２６．５度である。したがって、実測によって得られた値と大きな違いはないことが分かった。
【実施例】
【００２６】
図７の発光装置は、次のようにして作成した。但し、これは一例であり、本実施の形態における発光装置の製造方法を限定するものではない。【００２７】
＜配線基板の形成＞
基板として、純度９９．６％、厚さ１ｍｍのアルミナ基板を用いた。次いで、配線形成用の金ペーストを調合した。具体的には、金（８０重量％）、第１のガラス成分（２重量％）および有機質ワニス（１８重量％）を混合し、磁気乳鉢中で１時間混練した後、三本ロールを用いて３回分散を行って金ペーストとした。
金としては、平均粒径２μｍの球状の微粉末を用いた。また、第１のガラス成分としては、ＳｉＯ２（４４．６５ｍｏｌ％）、Ｂ２Ｏ３（１３．１３ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１８．４４ｍｏｌ％）、Ｌｉ２Ｏ（６．５８ｍｏｌ％）、Ｎａ２Ｏ（７．０６ｍｏｌ％）、Ｋ２Ｏ（０．７１ｍｏｌ％）、ＴｉＯ２（３．１５ｍｏｌ％）、Ｂｉ２Ｏ３（５．２８ｍｏｌ％）およびＣｅＯ２（１．０ｍｏｌ％）からなり、平均粒径が１μｍであるフレーク状のガラス粉末を用いた。尚、この第１のガラス成分の軟化点は５５０℃であった。また、有機質ワニスとしては、重合度７のエチルセルロース樹脂をαーテレピネオールに濃度が２０重量％となるように溶解したものを用いた。
次に、アルミナ基板の表面に金ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成した。その後、１２０℃で１０分間の加熱処理を行った後に、８００℃で３０分間焼成することによって、アルミナ基板の上に金配線を形成した。【００２８】
＜ＬＥＤ＞
豊田合成株式会社製のＥ１Ｃ６０−０Ｂ０１１−０３（商品名）を用いた。このＬＥＤの電極面は、一辺が３２０μｍの正方形であり、Ｌ／２＝２２６μｍであった。
＜ボンディング＞
まず、ＬＥＤの電極上にバンプを全部で２個形成した。具体的には、ウェストボンド社製のマニュアルワイヤボンダ（製品名７７００Ｄ）を用いて、直径２５μｍの金ワイヤ（住友金属鉱山株式会社製のＳＧＨ−２５（商品名））によって金バンプを形成した。形成された金バンプの直径は１００μｍ、高さは２５μｍであった。
次に、金バンプを介して、ＬＥＤに設けられた電極と金配線をボンディングした。このとき、基板に対してＬＥＤが平行となるように、所定の圧力をかけて実装した。具体的には、ハイソル社製のフリップチップボンダ（製品名ＭＯＡ−５００）を用いて、ＬＥＤをアルミナ基板上にフリップチップ実装した。実装後の金バンプの直径は１００μｍ程度であり、高さは１５μｍ〜２０μｍ程度であった。【００２９】
＜ガラス封止＞
ガラス部材として、ＴｅＯ２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ２Ｏ３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ２Ｏ３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ２Ｏ５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いた。
次いで、上記ガラス部材を適当な大きさのブロック状に加工した後、フリップチップ実装されたＬＥＤの上に載せて加熱処理を行った。【００３０】
加熱装置としては、株式会社サーモ理工の赤外線加熱装置ＩＶＦ２９８Ｗ（商品名）を用いた。この装置の赤外線ランプは、輻射波長帯が６００ｎｍ〜１，１００ｎｍであり、９００ｎｍ付近に最大輻射強度を有するものであった。尚、本出願人による特願２００６−１１１０８９において、ガラス封止発光素子の構造および製造方法について提案した。
また、特願２００６−０７２６１２においては、赤外線集光加熱器を用いたガラス溶融方法を提案した。本発明は、いずれに記載の加熱方法であっても適用することが可能である。
上記の加熱装置のチャンバ内に、赤外線吸収部材として、直径２０ｍｍの旭硝子セラミックス株式会社製のチタン酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２）（商品名：ローテックＴＭ）を置き、この上に、上記のＬＥＤが実装された配線基板を載置し、さらに、ＬＥＤの上に上記のガラス部材を載せた。尚、温度は、セラミクスに熱電対を接触させることによって測定した。【００３１】
上記の赤外線吸収部材の側から、出力２ｋＷで赤外線を照射した。温度プロファイルは、室温から６３０℃まで１５分間かけて昇温し、６３０℃で３０秒〜１分５０秒程度の時間を置いた後、５分間かけて室温まで降温するようにした。
上記で得られた発光装置を評価すると、次のようになる。
ＬＥＤから出射される光の指向性は、出射角θによって評価される。そして、出射角θは、ＬＥＤの電極面の頂点付近から出射されてガラスの中心を通る光がなす角度θ′に相関する。ここで、電極面からガラスがはみ出している割合を（ｂ／ａ）によって表すと、（ｂ／ａ）の値が大きいほど角度θ′も大きくなる。つまり、（ｂ／ａ）の値を変化させることによって、角度θ′を変えることができ、結果として、出射角θを変えることができるようになる。このことは、（ｂ／ａ）の値によって、指向性をコントロールできることを意味している。例えば、（ｂ／ａ）の値を大きくすると、出射角θも大きくなるので、ＬＥＤから出射される光の指向性は低下する。したがって、（ｂ／ａ）の値を変えるだけで、要求される出射角θを有する発光装置を提供することが可能となる。この場合、（ｂ／ａ）の値がゼロ、すなわち、ガラスの曲面がＬＥＤの側面に接する構造のときに、特に高い指向性を実現することができる。さらに、（ｂ／ａ）≦０．２であれば、指向性の変化を小さくすることができるので、十分な製造マージンを確保することもできる。【００３２】
光の指向性を高くする点からは、（ｂ／ａ）の値が小さい方が好ましく、この値がゼロである場合が最も好ましい。一方、図６より、（ｂ／ａ）の値が大きくなるほど角度θの変化の割合も大きくなることが分かる。（ｂ／ａ）≦０．２であれば、Ｒ′＝０．５ｍｍおよびＲ′＝０．７５ｍｍのいずれの場合においても角度θの変化は３度以下の範囲に抑えることができる。したがって、光の指向性を高くする点からは、（ｂ／ａ）≦０．２とすることが好ましく、（ｂ／ａ）＝０とすることが最も好ましい。【００３３】
尚、上記例では、電極面の一辺が３２０μｍの正方形であって、Ｌ／２＝２２６μｍであるＬＥＤを用いたが、本実施の形態はこれに限られるものではない。他の大きさの電極面を有するＬＥＤであっても、光の指向性を高くする点からは、（ｂ／ａ）≦０．２とすることが好ましく、（ｂ／ａ）＝０とすることが最も好ましい。【００３４】
さらに、上記例では、電極面の形状を矩形としたが、本実施の形態はこれに限られるものではない。すなわち、全体が略球状のガラスの一部にＬＥＤが嵌め込まれていて、ガラスの曲面がＬＥＤの側面に接する構造であれば、本発明の効果を得ることができる。また、ガラスが、その表面形状に曲面である部分と平坦である部分とを含み、ＬＥＤの電極面が、ガラスの平坦である部分と略同一面上にある構造であって、電極面の中心から端部までの長さを、前述のａに対応させ、この端部からガラスの平坦である部分の外周までの長さを、前述のｂに対応させれば、
０＜（ｂ／ａ）≦０．２
の関係が成立することによっても、本発明の効果を得ることができる。この場合、（ｂ／ａ）がゼロである場合は、上記した、全体が略球状のガラスの一部にＬＥＤが嵌め込まれていて、ガラスの曲面がＬＥＤの側面に接する構造に対応する。【００３５】
但し、指向性を高くする点からは、ＬＥＤの光軸とガラスの回転軸が一致していることが好ましい。このため、ＬＥＤの電極面は、正面視で回転中心を有する多角形であることが好ましい。例えば、電極面の形状として、正方形、長方形、平行四辺形または菱形などを挙げることができる。【００３６】
例えば、電極面の形状が円形である場合には、次のように考えることができる。すなわち、ガラスの平坦である部分の半径をＲとし、電極面の直径をＬとすれば、上記と同様に、（ｂ／ａ）の値によって光の指向性を議論することができる。この場合、（ｂ／ａ）＝０となるのは、電極面の外周全体がガラスの球面に接する場合である。
ところで、出射光の指向性は、ガラスが球形に近い形状であるほど高くなる。そこで、次に、ガラスの形状について述べる。【００３７】
図８は、ＬＥＤを封止するガラス１３の主軸に沿う断面図である。図において、ガラス１３の表面形状は、曲面である部分１３ａと、平坦である部分１３ｂとで構成される。また、ガラス１３の形状は、曲面である部分１３ａの水平方向の主軸に沿った寸法Ａと、その鉛直方向の主軸に沿った寸法Ｂと、平坦である部分１３ｂの寸法Ｃとの３種類のパラメータで規定される。ここで、寸法Ａ，Ｂ，Ｃの間には
Ａ＞Ｂ＞Ｃ
の関係が成立する。【００３８】
尚、本実施の形態における発光装置では、平坦である部分１３ｂにＬＥＤの電極面が位置することになるので、上記の水平方向とは、電極面に対して水平方向を言う。また、ＬＥＤは、電極面を下方にして配線基板上に設けられるので、「電極面に対して水平方向」は、「配線基板に対して水平方向」と言い換えることもできる。鉛直方向についても同様である。
指向性を高くする点からは、曲面である部分は、球面または楕円体面の一部であることが好ましく、特に、球面の一部であることが好ましい。換言すると、ガラス１２が球形に近いほど好ましい。【００３９】
表１は、寸法Ａ，Ｂ，Ｃと、ガラスの扁平率（Ｂ／ｒ）との関係を示したものである。
尚、ｒは、曲面である部分１３ａを球体の一部と考えたときの球体の半径である。
表１の例において、各ガラスは、次のようにして形成した。まず、ガラス部材として、ＴｅＯ２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ２Ｏ３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ２Ｏ３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ２Ｏ５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを準備した。次いで、窒化ホウ素またはカーボンなどの離型材層が形成された平板の上に、ガラス部材を載せた。その後、加熱してガラス部材を溶融した後に冷却することにより、表面形状が曲面である部分と平坦である部分とを含むガラスが形成された。ここで、「平坦である部分」は、ガラス部材と離型材層とが接触している部分に形成されるので、平坦である部分の形状は略円形であり、その表面は概ね離型材層の表面形状にしたがうものであった。【００４０】
【表１】
2007123239.tif 000003
【００４１】
表１からは、寸法Ａが小さくなるほど、扁平率（Ｂ／ｒ）が１に近づくことが分かる。
つまり、用いるガラス部材の容積が小さいほど真球に近い形状となるので、上記の式（１）および式（２）に適合する球面を備えるガラスを形成することができる。すなわち、発光装置としての光学設計を容易にすることができる。具体的には、Ａ≦１．５ｍｍであることが好ましく、Ａ≦１．０ｍｍであることがより好ましい。【００４２】
また、指向性を高くする点からは、焦点距離を短くすることが好ましい。図９は、ガラスの屈折率と焦点距離との関係を示したものである。縦軸は、焦点距離に半径Ｒ′を乗じた値である。尚、Ｒ′は、ガラスの曲面である部分を球体の一部と考えたときの球体の半径である。また、焦点距離は、図１のｆ′に対応する。【００４３】
図９から分かるように、ガラスの屈折率が高くなると焦点距離は短くなっていく。したがって、指向性を高くする点からは、ガラスの屈折率を高くすることが好ましい。一方、屈折率が低いガラスでは、電極面からガラスがはみ出している割合を示す（ｂ／ａ）の値をより小さくすることが好ましい。具体的には、屈折率が１．６以下であるガラスの場合には、（ｂ／ａ）≦０．１とすることが好ましい。
このように、（ｂ／ａ）の値を小さくすることによって、ＬＥＤから出射される光の指向性を高くすることができる。また、同じ大きさのガラスであれば、その形状が球に近くなるほど指向性は向上する。一方、ガラスの大きさが小さくなるほど球に近くなるので、上記の式（１）および式（２）に適合する球面を備えたガラスとすることができる。すなわち、発光装置としての光学設計を容易にすることができる。そして、図２に示すような本実施の形態による発光装置によれば、キャビティなしに高い指向性を実現することができる。したがって、例えば、光ファイバーやプロジェクタに用いられる光源などの用途に適した発光装置とすることができる。【００４４】
また、図２の発光装置１では、ＬＥＤ２と配線５とがバンプ６を介して電気的に接続している。すなわち、特許文献１や２のように、ワイヤボンディング部がガラスで封止された構造ではない。したがって、デバイスを製造する際に断線が発生するおそれを回避することができる。【００４５】
さらに、図２の発光装置１では、ガラス３に発生する気泡を最小限にすることもできる。この点について、以下に詳述する。
配線基板に実装されたＬＥＤをガラスで被覆する際には、まず、加熱によってガラス部材を軟化させることが必要となる。軟化したガラスは、重力によって下方に垂れ下がるが、このとき、配線基板にガラス部材が接触してしまうと、配線基板とガラス部材の間に空気が閉じ込められる。そして、この状態でガラス部材が冷却されると、ガラスの内部に気泡が生じる結果となる。これが、ＬＥＤをガラスで被覆する際に、ガラスに空気が巻き込まれることによって、ガラスに気泡が生じるメカニズムである。【００４６】
これに対して、図２の発光装置１では、ガラス３と配線基板４とが接触していない。したがって、この間に空気が閉じ込められることがないので、ガラス３に気泡が発生するのを抑制することができる。
尚、図２の発光装置１では、ＬＥＤ２がガラス３の一部に嵌め込まれていて、ガラス３の曲面が発光素子２の側面に接しているが、本発明の効果は、これ以外の構造によっても得られる。すなわち、ガラスが、その表面形状に曲面である部分と平坦である部分とを含み、ＬＥＤの電極面が、ガラスの平坦である部分と略同一面上にある構造であって、電極面の中心から端部までの長さをａとし、この端部からガラスの平坦である部分の外周までの長さをｂとした場合に、
０＜（ｂ／ａ）≦０．２
の関係が成立すれば、図２の構造における角度θ′とのずれを小さくすることができる。
但し、この場合、ガラスの屈折率が１．６以下であるときには、０＜（ｂ／ａ）≦０．１とすることが好ましい。【００４７】
図２において、ガラス３の曲面はＬＥＤ２の側面に接しており、ＬＥＤ２の電極面には接していない。しかし、高い指向性は、（ｂ／ａ）がゼロ、すなわち、電極面を形成する矩形の各頂点がガラス３の曲面に接することによって得られるので、この要件を満足しさえすれば、ガラス３が電極面まで回り込んだ構造となっていても差し支えはない。電極面が矩形以外の他の形状を有する場合も同様である。【００４８】
さらに、本実施の形態による発光装置は、金型を用いることなしにＬＥＤをガラスで被覆することができる。したがって、成型時の圧力によって、ＬＥＤの電極部に変形が起こるなどの不良を回避することもできる。
図１０〜図１３を用いて、本実施の形態における発光装置の製造方法について述べる。
まず、ＬＥＤ１５を被覆するためのガラス部材１６を準備する。
ガラス部材１６としては、軟化点が５００℃以下、好ましくは４９０℃以下であり、温度５０℃〜３００℃における平均線膨張係数が６５×１０−７／℃〜９５×１０−７／℃であり、波長４０５ｎｍの光に対する厚さ１ｍｍでの内部透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９３％以上であり、この光に対する屈折率が１．７以上、好ましくは１．９以上、より好ましくは２．０以上であるものが用いられる。特に、軟化点が５００℃以下、温度５０℃〜３００℃における平均線膨張係数が６５×１０−７／℃〜９５×１０−７／℃、波長４０５ｎｍの光に対する厚さ１ｍｍでの内部透過率が８０％以上であって、この光に対する屈折率が１．８以上であるものが好適である。このようなガラスであれば、ＬＥＤ１５との熱膨張係数の差が小さいので、残留応力を小さくして、封止後にガラスにクラックが生じるのを防ぐことができる。また、透過率が高く、屈折率も大きいので、ＬＥＤ１５から放出される光の取り出し効率を損なうことなくＬＥＤ１５を被覆することができる。【００４９】
本実施の形態におけるガラス部材１６としては、ＴｅＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯを含むものが好ましく用いられ、この内でＴｅＯ２を１０ｍｏｌ％以上、望ましくは４０ｍｏｌ％〜５４ｍｏｌ％含むものが特に好ましく用いられる。ＴｅＯ２の含有量を多くすることによって、屈折率を高くすることができるからである。【００５０】
具体的には、ＴｅＯ２およびＧｅＯ２の含有量の合計が４２ｍｏｌ％〜５８ｍｏｌ％であり、Ｂ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３およびＢｉ２Ｏ３の含有量の合計が１５ｍｏｌ％〜３５ｍｏｌ％であり、ＺｎＯの含有量が３ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％であり、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＴａ２Ｏ５の含有量の合計が１ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％であって、ＴｅＯ２およびＢ２Ｏ３の含有量の合計が７５ｍｏｌ％以下であるものを用いることができる。【００５１】
この内で特に、ＴｅＯ２の含有量が４０ｍｏｌ％〜５３ｍｏｌ％であり、ＧｅＯ２の含有量が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％であり、Ｂ２Ｏ３の含有量が５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％であり、Ｇａ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％であり、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％であり、ＺｎＯの含有量が３ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％であり、Ｙ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％であり、Ｌａ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％であり、Ｇｄ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％〜７ｍｏｌ％であり、Ｔａ２Ｏ５の含有量が０ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％であるものが好ましく用いられる。【００５２】
例えば、ガラス部材１６として、ＴｅＯ２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ２Ｏ３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ２Ｏ３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ２Ｏ５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いることができる。この組成は、アルカリ金属を含まない上に、比較的低温で軟化し（例えば、軟化点４９０℃程度）、平均線膨張係数は８６×１０−７／℃程度である。したがって、ＬＥＤで一般に使用されるサファイア基板の平均線膨張係数（Ｃ軸に平行で６８×１０−７／℃、Ｃ軸に垂直で５２×１０−７／℃）に近い。また、波長４０５ｎｍでの屈折率が２．０１と高いので、ＬＥＤ１５からの発光光の取り出し効率を高くするとともに、光の指向性を良好なものとすることができる。【００５３】
ガラス部材１６には、蛍光体が含有されていてもよい。例えば、黄色光を放出する蛍光体をガラス部材に添加すると、ＬＥＤ１５から放出された青色光と、この青色光の一部によって蛍光体が励起されて放出された黄色光とが混ざり合うことによって、白色光を得ることができる。
ガラス部材１６は、環境問題の点から鉛を実質的に含まないものであることが好ましい。さらに、ＬＥＤ１５の電気的特性が低下するのを防ぐ点から、アルカリを実質的に含まないものであることが好ましい。【００５４】
次に、ガラス部材１６を、ＬＥＤ１５の上に載置可能な形状にする。例えば、ブロック状またはフレーク状に加工することが好ましい。また、大きなガラスの塊を粉砕して得られた破片としてもよい。尚、溶融した際に発生する泡を抑制する点からは、ガラス部材の表面を鏡面としておくことが好ましい。例えば、適当な大きさに切り出したガラス片の表面と裏面に光学研磨を施した後、さらに、所望の大きさに精密切断して、得られたブロック状のガラスをガラス部材とすることができる。
ＬＥＤ１５を被覆するのに必要なガラス部材１６の量は、少なくとも、可視光の波長の数倍以上、具体的には２μｍ以上の厚さで、ＬＥＤ１５の光が取り出される部分、すなわち電極面以外の部分を被覆できる量とする。【００５５】
次に、ガラス部材１６で被覆されるＬＥＤ１５を準備する。ここで、ＬＥＤ１５は、配線基板１７に実装されているものとする。
尚、本実施の形態においては、実装前のＬＥＤをガラスで被覆してから、配線基板に実装してもよい。但し、この場合には、ＬＥＤをガラスで被覆する際に、ＬＥＤがガラス中にめり込むことによって、電極面とガラスの平坦である部分とが同一面上になくなるおそれがある。具体的には、バンプの高さ分だけ、電極面の方が高くなってしまう。しかし、バンプの高さは、通常２０μｍ〜５０μｍ程度であるので、光の指向性については、配線基板に実装されたＬＥＤをガラスで被覆する場合と同様に考えることができる。【００５６】
ＬＥＤ１５としては、ガラス部材１６で封止する際の熱処理で劣化しないものが用いられる。一般に、バンドギャップの大きいものほど耐熱性が高くなるので、発光光が青色であるＬＥＤが好ましく用いられる。例えば、主発光ピーク波長が５００ｎｍ以下であるＬＥＤ、より詳しくは、ＧａＮおよびＩｎＧａＮなどの窒化物半導体、または、ＺｎＯおよびＺｎＳなどのII−VI族化合物半導体などを用いたＬＥＤを用いることができる。【００５７】
図１４は、本実施の形態に適用可能なＬＥＤの平面図の一例である。また、図１５は、図１４のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。これらの図において、ＬＥＤ２１は、基板２２の上に順に形成されたｎ層２３と、発光層としてのｉ層２４と、ｐ層２５と、ｐ型電極２６とを有する。また、基板の２２上には、ｎ層２７とｎ型電極２８がこの順に形成されている。この場合、ｎ型電極２８の下にはｉ層２４が形成されていないので、この部分からの光は観測できない。尚、図２にＬＥＤ２１を適用した場合には、図２は、図１４のＢ−Ｂ′線に沿う断面図と考えることができる。【００５８】
また、図１６は、本実施の形態に適用可能なＬＥＤの断面図の他の例である。図１６において、ＬＥＤ３１は、ｐ型電極３２とｎ型電極３３との間に、ｐ層、ｉ層およびｎ層からなる半導体層３４と、導電性のＳｉＣ基板３５とが挟まれた構造を有している。この構造によれば、光を基板の全面から取り出すことができるので、図１４および図１５の例のような非発光部が形成されることはない。【００５９】
尚、本発明の発光装置は、発光素子をＬＥＤに代えて半導体レーザとした場合にも適用できる。半導体レーザとしては、ＬＥＤと同様に、ガラスで封止する際の熱処理で劣化しないものを用いる。すなわち、主発光ピーク波長が５００ｎｍ以下である半導体レーザ、より詳しくは、ＧａＮおよびＩｎＧａＮなどの窒化物半導体、または、ＺｎＯおよびＺｎＳなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体などを用いた半導体レーザなどを用いることができる。【００６０】
配線基板１７には、耐熱性の基板を用いることが好ましい。これは、ＬＥＤ１５をガラス部材１６で封止する際に、ガラス部材１６の溶融温度まで加熱する必要があるからである。それ故、エポキシ樹脂などからなる樹脂基板では熱劣化を起こすことが予想され好ましくない。本実施の形態に適用可能な耐熱性基板としては、例えば、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板および炭化ケイ素基板などのセラミクス基板、ガラスセラミクス基板、または、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板（シリカコートシリコン基板）などを用いることができる。【００６１】
ＬＥＤ１５の電極（図示せず）および配線１８を形成する材料としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）などを用いることができる。この内、融点が高くて酸化等を受け難い点から、金を用いることが好ましい。尚、ＬＥＤ等の半導体デバイスにおいて、例えば、特開２００２−１５１７３７号公報、特開平１０−３０３４０７号公報および特開２００５−１３６４１５号公報などに開示されている、特定材料を備えることによって耐熱性を向上させた層構造を有する電極を適用することもできる。ＬＥＤ１５をガラス部材１６で被覆する際には、大気中において高温下で熱処理されるため、熱で電極や配線１８が変形したり、酸化したりするのを回避する必要があるからである。同様の理由から、バンプ１９を形成する材料としても金が好ましく用いられる。尚、高温高湿下で通電した場合、電極、バンプ１９および配線１８が全て金である場合には問題ないが、異種の金属を用いた場合には腐蝕が起こるおそれがある。【００６２】
次に、図１０に示すように、ＬＥＤ１５の上にガラス部材１６を載せ、加熱によってガラス部材１６を溶融させる。加熱温度は、ガラス部材１６を溶融させる温度以上でなければならない。この温度は、ガラス部材１６の組成によって決まる。例えば、ガラス部材１６として、ＴｅＯ２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ２Ｏ３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ２Ｏ３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ２Ｏ３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ２Ｏ３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ２Ｏ５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いた場合には、５００℃以上の温度、好ましくは５７０℃以上の温度とする。【００６３】
また、加熱温度は、ＬＥＤ１５の動作機能に支障をきたす温度以下とする必要がある。
具体的には、７００℃以下とすることが好ましく、６３０℃以下とすることがより好ましい。温度が７００℃以上になると、ＬＥＤ１５の発光機能が損なわれるおそれがあるからである。【００６４】
本実施の形態においては、赤外線を用いて加熱処理を行ってもよいし、電気炉を用いて加熱処理を行ってもよい。赤外線による場合には、電気炉を用いた場合に比較して、処理時間を短縮することができるので、発光装置の生産性を向上させることができる。一方、電気炉による場合には、ガラス部材と発光素子を均一に昇温させることができる。
図１７は、両者の温度プロファイルを比較した一例である。尚、この例では、大和科学株式会社製の電気炉（製品名ＦＰ４１）または株式会社サーモ理工の赤外線加熱装置ＩＶＦ２９８Ｗ（商品名）を用いた。【００６５】
電気炉による場合には、図１７で破線で示すように、室温から６１０℃まで６０分間かけて昇温し、６１０℃で１５分間保持した後に、４時間以上かけて室温まで降温している。一方、赤外線による場合には、図１７で実線で示すように、室温から６３０℃まで１５分間かけて昇温し、６３０℃で１分間保持してから、室温まで５分間かけて降温している。このように、赤外線を用いることにより、電気炉を用いた場合に比べて、昇温時間および降温時間をともに短縮することができる。【００６６】
加熱処理によってガラス部材１６を溶融させると、図１１に示すように、ガラス部材１６は、ある温度において、その表面エネルギーとＬＥＤ１５の濡れ性によって定まる形状（球形状）になろうとする。但し、実際には、これに自重による変形が加わることによって、図１２に示すような最終的な形状、すなわち平衡状態で得られる形状が決定される。この場合、ガラス部材１６の重量が小さいほど、その表面形状は球面に近くなる一方で、ガラス部材１６の重量が大きくなると、扁平に近い表面形状となる。【００６７】
図１０から図１２に至る過程で、ＬＥＤ１５はガラス部材１６によって被覆される。この過程では、金型等の使用は必要とされない。
図１２においては、ガラス１６′の曲面がＬＥＤ１５の側面に接しており、電極面からガラスがはみ出している割合である（ｂ／ａ）は、実質的にゼロとなる。さらに、ガラス１６′の回転軸は、ＬＥＤ１５の回転軸に一致する。このような形状は、溶融したガラス部材１６からセルフアライン的に形成される。以下、このセルフアラインプロセスについて、さらに詳しく述べる。【００６８】
ＬＥＤの上でガラス部材が軟化すると、ガラス部材は、ＬＥＤの上面から下方に向かって溢れ出るような挙動を示す。以下に、溶融した後のガラス部材の変化の一例を示す。例えば、ガラス部材は、必ずしも等方的に溢れ出るわけではなく、ガラス部材の形状や、ガラス部材を載せた位置によって偏りが生じ易い。そして、最初に、ＬＥＤの一辺からガラス部材が溢れ始めた場合、溢れ出たガラス部材は、ＬＥＤの側壁部に沿って下方に流れ出した後、側壁部の下端で停止する。遅れて、他の辺から溢れ出したガラス部材も、同様に側壁部の下端で停止する。このとき、各辺によって、溢れ出すガラス部材の量に差があると、全体に均等となるようにガラス部材が移動する。そして、ガラス部材の回転軸とＬＥＤの回転軸とが一致したところで、ガラス部材は安定した形状となる。これにより、加熱前にガラス部材とＬＥＤとの位置合わせをせずとも、図１２の形状がセルフアライン的に得られることになる。その後、温度を下げていけば、この形状を固定することができる。【００６９】
尚、ガラス部材の粘性は温度によって変化するので、時間とともに温度が変化する状況では、時間によってガラス部材の粘性が変化する。したがって、ある温度における保持時間が、ガラス部材の変形に要する時間よりも短い場合には、平衡状態で得られる形状に到達する前にガラスの形状が決定されてしまう。このため、セルフアラインプロセスによって上記形状を得るには、溶融したガラス部材を適当な粘度の状態で保持することが望ましい。具体的には、ガラス材料をガラス転移点（１００℃〜２２０℃、好ましくは１２０℃〜２００℃）で保持するのがよい。【００７０】
また、セルフアラインプロセスによって図１２の形状を得るには、同一サイズのＬＥＤに対して、ガラスの大きさは小さい方が好ましい。一例として、電極面の一辺が３２０μｍの正方形であって、Ｌ／２＝２２６μｍであるＬＥＤを用いた場合において、ガラスの直径が、０．３５ｍｍ、０．６４ｍｍ、０．７４ｍｍおよび１．０４ｍｍである場合には、いずれも図１２と同様の形状のガラスでＬＥＤを被覆することができた。しかし、ガラスの直径を１．４ｍｍとした場合には、軟化したガラスがＬＥＤの側壁部下端で停止せずに、配線基板に接触してしまい、図１２の形状を得ることができなかった。
以上の工程によって、本実施の形態による発光装置を得ることができる。【００７１】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
例えば、本実施の形態においては、図１３に示すように、ガラス１６′およびＬＥＤ１５と、配線基板１７との間に封止樹脂２０を設けることが好ましい。これにより、外部からこれらの隙間を通じて水分が浸入するのを防ぐことができる。また、封止樹脂２０によってガラス１６′が支えられるので、ガラス１６′をより安定的に保持することができる。このため、封止樹脂２０としては、吸湿性が低くて且つ機械的強度をある程度以上有するものを用いることが好ましい。尚、封止樹脂２０は、紫外線硬化型および熱硬化型のいずれの樹脂（例えば、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂など。）であってもよいが、硬化速度が速いことや、周辺部材への影響が小さいことから紫外線硬化型の樹脂を用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の発光装置は、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、車載用光源、信号機、光センサー、インジケータ、集魚ランプ並びに自動車用のヘッドランプ、方向指示ランプおよび警告ランプなどに用いられる発光ダイオードまたは光ピックアップ等の各種の用途に用いられる。
なお、２００６年４月２４日に出願された日本特許出願２００６−１１９６６８号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【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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【国際調査報告】
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