(57)【要約】【課題】  熱による周辺部材への影響を最小限にすることのできる発光装置の製造方法およびこの方法により製造された発光装置を提供する。また、耐熱性基板以外の基板を用いた配線基板に発光素子を実装することのできる発光装置の中間部品を提供する。【解決手段】  発光装置は、配線基板１１と、配線１２と電気的に接続する電極７を備えたＬＥＤ５と、溶融法によって製造されて、ＬＥＤ５を被覆する封止ガラス１５とを有する。ＬＥＤ５は、電極面８が封止ガラス１５から露出するとともに配線基板１１に対向して配置されている。また、封止ガラス１５は、配線基板１１に対向する面に平坦部６を有していて、平坦部６には配線１２に接続するバンプ９が設けられ、バンプ９から延設する引出し配線１０が電極７に接続している。【選択図】      図８
2007080884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を溶融法によって製造された封止ガラスで被覆する第１の工程と、
前記封止ガラスで被覆された発光素子を配線基板に実装する第２の工程とを備えた発光装置の製造方法であって、
前記第２の工程は、前記封止ガラスの前記配線基板に対向する面にバンプを設ける工程と、
前記バンプと前記発光素子の電極を引き出し配線で接続する工程と、
前記バンプと前記配線基板の配線を接続する工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程の後に、前記発光素子と前記封止ガラスの境界部に絶縁部材を設ける工程をさらに有し、前記引き出し配線は該絶縁部材の上に設けられ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３】
前記第２の工程の後に、前記配線基板と前記封止ガラスの間に封止樹脂を設ける工程をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程は、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含むガラス部材を形成する工程と、
基板の上に載置された発光素子の上に前記ガラス部材を載せる工程と、
加熱により前記ガラス部材を溶融することによって前記発光素子を封止ガラスで被覆する工程とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス部材を形成する工程は、離型性を有する平板の上にガラス材料を載置する工程と、
加熱により前記ガラス材料を溶融することによって、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含むガラス部材を形成する工程とを有することを特徴とする請求項４に記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記離型性を有する平板は、表面に離型材層が設けられた平板であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止ガラスの主成分はＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯであり、ＴｅＯ２を１０ｍｏｌ％以上含む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の製造方法。
【請求項８】
前記発光素子の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体である請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
基板の上に配線が形成された配線基板と、
ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方であって、前記配線と電気的に接続する電極を備えた発光素子と、
溶融法によって製造されて、前記発光素子を被覆する封止ガラスとを有する発光装置であって、
前記発光素子は、前記電極が形成された面が前記封止ガラスから露出するとともに、該面が前記配線基板に対向して配置されており、
前記封止ガラスの前記配線基板に対向する面には前記配線に接続するバンプが設けられ、該バンプから延設する引出し配線が前記電極に接続していることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
前記封止ガラスは、前記配線基板に対向する面に平坦部を有していて、前記バンプは該平坦部に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記引き出し配線は、前記発光素子と前記封止ガラスの境界部に設けられた絶縁部材の上に形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記配線基板と前記封止ガラスの間に封止樹脂が設けられていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記封止ガラスの主成分はＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯであり、ＴｅＯ２を１０ｍｏｌ％以上含むことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記発光素子の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以下である請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体である請求項１５に記載の発光装置。
【請求項１７】
発光素子と封止ガラスが備えられた発光装置の中間部品であって、
前記発光素子は、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方であり、
前記封止ガラスは、略球面部分と平坦部を有しており、
前記発光素子は、前記平坦部の外周の内側に配置され、
前記発光素子の少なくとも発光部が前記封止ガラスによって被覆され、
前記平坦部にバンプが設けられ、該バンプと前記発光素子の電極とが引き出し配線で接続されていることを特徴とする発光装置の中間部品。
【請求項１８】
前記電極は、前記平坦部よりも前記封止ガラスの内側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の発光装置の中間部品。
【請求項１９】
前記電極の一部が前記封止ガラスに接していることを特徴とする請求項１７または１８に記載の発光装置の中間部品。
【請求項２０】
前記バンプを２つ有し、これらのバンプの一方が前記発光素子の正極に接続し、他方が前記発光素子の負極に接続していることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の発光装置の中間部品。
【請求項２１】
２つの前記バンプは前記発光素子を挟んで配置されることを特徴とする請求項２０に記載の発光装置の中間部品。
【請求項２２】
前記発光素子は前記平坦部の略中央に配置され、前記発光部の中心が前記球面部分の中心と交わるように配置されていることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の発光装置の中間部品。
【請求項２３】
前記発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体である請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の発光装置の中間部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置の製造方法、発光装置および発光装置の中間部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、白色発光ダイオード（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。
【０００３】
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。
【０００４】
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から放出される発光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。
【０００５】
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（例えば、エポキシ樹脂では１３０℃以上の温度で黄変する。）ために、高出力での使用に適さないという問題があった。
【０００６】
これに対して、従来より、ガラスで封止したＬＥＤが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このＬＥＤによれば、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もできる。
【０００７】
ところで、ＬＥＤをガラスで封止する際、ガラスは軟化点以上の温度に達するので、ＬＥＤとその周辺部材も高い温度に達することとなる。このため、従来は、耐熱性の基板にＬＥＤを実装してから、ガラスで封止することが行われている。しかし、耐熱性基板として一般に用いられるセラミクス基板は高価であり、製品のコストアップを招くという問題があった。
【０００８】
一方、ガラスに低融点のものを用いることによって、封止時にＬＥＤに加わる熱を低減し、ＬＥＤやその周辺部の損傷を防ぐことが提案されている（特許文献２参照）。しかし、特許文献２では、ガラスとこのガラスが接触する部材との間の熱膨張係数の違いについては考慮されていないため、封止後にガラスにクラックが発生するおそれがあった。また、封止時の熱によってダイボンド材が劣化するおそれもあった。
【０００９】
これに対して、ＬＥＤを一対のジュメット線で挟み、ガラスの中心部に設けた貫通孔に配設して固定した後、ガラスを溶融することによってＬＥＤを封止することが提案されている（特許文献３参照）。このＬＥＤであれば、プリント基板に対して表面実装が可能である。しかし、この場合、ジュメット線が設けられた方向からは発光光を取り出すことができないという問題があった。また、ＬＥＤの電極とジュメット線は、物理的な接触によって導通するので、大電流を印加することができないという問題もあった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２０３９８９号公報
【特許文献２】特開平８−１０２５５３号公報
【特許文献３】特開２００４−３５６５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような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、ガラス封止時の熱による周辺部材への影響を最小限にすることのできる発光装置の製造方法およびこの方法により製造された発光装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、耐熱性基板以外の基板を用いた配線基板に発光素子を実装することのできる発光装置の中間部品を提供することにある。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明の第１の態様は、発光素子を溶融法によって製造された封止ガラスで被覆する第１の工程と、封止ガラスで被覆された発光素子を配線基板に実装する第２の工程とを備えた発光装置の製造方法であって、第２の工程は、封止ガラスの配線基板に対向する面にバンプを設ける工程と、バンプと発光素子の電極を引き出し配線で接続する工程と、バンプと配線基板の配線を接続する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
上記第１の態様においては、第１の工程の後に、発光素子と封止ガラスの境界部に絶縁部材を設ける工程をさらに有し、引き出し配線はこの絶縁部材の上に設けられることが好ましい。
【００１６】
また、上記第１の態様において、第２の工程の後に、配線基板と封止ガラスの間に封止樹脂を設ける工程をさらに有することができる。
【００１７】
また、上記第１の態様において、第１の工程は、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含むガラス部材を形成する工程と、基板の上に載置された発光素子の上にガラス部材を載せる工程と、加熱によりガラス部材を溶融することによって発光素子を封止ガラスで被覆する工程とを有することができる。この場合、ガラス部材を形成する工程は、離型性を有する平板の上にガラス材料を載置する工程と、加熱によりガラス材料を溶融することによって、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含むガラス部材を形成する工程とを有することができる。また、離型性を有する平板は、表面に離型材層が設けられた平板とすることができる。
【００１８】
上記第１の態様において、封止ガラスの主成分はＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯであり、ＴｅＯ２を１０ｍｏｌ％以上含むことが好ましい。
【００１９】
上記第１の態様において、発光素子の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体とすることができる。
【００２０】
本発明の第２の態様は、基板の上に配線が形成された配線基板と、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方であって、配線と電気的に接続する電極を備えた発光素子と、溶融法によって製造されて、発光素子を被覆する封止ガラスとを有する発光装置であって、発光素子は、電極が形成された面が封止ガラスから露出するとともに、この面が配線基板に対向して配置されており、封止ガラスの配線基板に対向する面には配線に接続するバンプが設けられ、このバンプから延設する引出し配線が電極に接続していることを特徴とするものである。
【００２１】
上記第２の態様において、封止ガラスは、配線基板に対向する面に平坦部を有していて、バンプはこの平坦部に設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、上記第２の態様において、引き出し配線は、発光素子と封止ガラスの境界部に設けられた絶縁部材の上に形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、上記第２の態様において、配線基板と封止ガラスの間に封止樹脂が設けられていることが好ましい。
【００２４】
また、上記第２の態様において、封止ガラスの主成分はＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯであり、ＴｅＯ２を１０ｍｏｌ％以上含むことが好ましい。
【００２５】
さらに、上記第２の態様において、発光素子の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体とすることができる。
【００２６】
本発明の第３の態様は、発光素子と封止ガラスが備えられた発光装置の中間部品であって、発光素子は、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方であり、封止ガラスは、略球面部分と平坦部を有しており、発光素子は、平坦部の外周の内側に配置され、発光素子の少なくとも発光部が封止ガラスによって被覆され、平坦部にバンプが設けられ、このバンプと発光素子の電極とが引き出し配線で接続されていることを特徴とするものである。
【００２７】
上記第３の態様において、電極は、平坦部よりも封止ガラスの内側に配置されているものとすることができる。
【００２８】
また、上記第３の態様において、電極の一部は封止ガラスに接していてもよい。
【００２９】
また、上記第３の態様においては、バンプを２つ有し、これらのバンプの一方が発光素子の正極に接続し、他方が発光素子の負極に接続していることが好ましい。この場合、２つのバンプは発光素子を挟んで配置されることが好ましい。
【００３０】
さらに、上記第３の態様において、発光素子は平坦部の略中央に配置され、発光部の中心が球面部分の中心と交わるように配置されていることが好ましい。この場合、発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体とすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の態様によれば、発光素子を溶融法によって製造された封止ガラスで被覆した後に、この発光素子を配線基板に実装するので、封止時の熱による周辺部材への影響を最小限にすることができる。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、配線基板として耐熱性基板以外の基板を用いることができる。また、封止ガラスの配線基板に対向する面に配線に接続するバンプを設け、このバンプから延設する引出し配線を電極に接続するので、電極と配線を良好に接続することができる。
【００３３】
本発明の第３の態様によれば、耐熱性基板以外の基板を用いた配線基板に発光素子を実装することができる。また、封止ガラスが略球面部分を有しているので、ＬＥＤから放出される発光光の指向性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
上述したように、従来は、ＬＥＤを耐熱性基板に実装してからガラスで封止していた。これに対して、本発明者は、鋭意研究した結果、ＬＥＤを封止ガラスで被覆した後に基板に実装する方法を見出した。この方法によれば、耐熱性基板を使用する必要がなくなるので、基板の選択範囲を広げることができる。具体的には、耐熱性の上限が２５０℃程度である基板、例えば、ガラスエポキシ基板または半田リフロー用のフレキシブル基板など）の汎用性のある基板を用いることにより、製品のコストダウンを図ることが可能となる。さらに、他の電子部品と同一の基板に、ガラス封止されたＬＥＤを実装することも可能となる。
【００３５】
以下、本実施の形態による発光装置の製造方法について、図１〜図８を用いて説明する。尚、これらの図において、同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。
【００３６】
まず、ＬＥＤを封止ガラスで被覆する。ここで、本実施の形態においては、溶融法によって製造されたガラス（以下、溶融ガラスと称す。）を封止ガラスとして用いることが好ましい。例えば、ゾルゲル法によって製造されたガラスでは、ガラス中に細孔が残存しやすく、この細孔に水分が浸入するとＬＥＤの動作に支障を来たすおそれがある。一方、溶融ガラスであれば、このような細孔の問題を解消することができる。
【００３７】
最初に、平板１を準備する。次いで、平板１の表面に離型材を塗布し、離型材層２を形成する（図１）。
【００３８】
平板１は、後工程においてこの上でガラスを溶融するので、耐熱性の基板を用いる。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、シリコン基板などを用いることができる。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。
【００３９】
離型材層２は、後工程で球面を有するガラス部材を形成するために必要となる。すなわち、ガラスに対して濡れ性の小さい材料からなる層を設け、この層の上でガラス材料を溶融させると、ガラス材料は、それ自身の凝集作用によって、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含む形状になる。次いで、溶融状態にあるガラスを冷却すると、この形状を保持した固体のガラス部材が得られる。このガラス部材を用いてＬＥＤを封止すれば、ＬＥＤから放出される発光光の指向性を高めることができる。
【００４０】
尚、溶融状態にあるガラスは、その表面エネルギーと基板の濡れ性によって定まる形状（球形状）になろうとするが、実際には、これに自重による変形が加わることによって最終的な形状、すなわち平衡状態で得られる形状が決定される。また、ガラス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、ガラスの粘性は経時的に変化する。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、本発明において、ガラス部材の形状を、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含む形状とするには、溶融したガラス材料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。
【００４１】
本実施の形態において、離型材としては、例えば、窒化ホウ素またはカーボンなどを用いることができる。例えば、窒化ホウ素の粉末をシリコンウェハの上にスプレー塗布することによって、離型材層を形成することができる。
【００４２】
尚、本実施の形態においては、ガラスに対する濡れ性の小さい材料からなる耐熱性基板（窒化ホウ素基板など）を用いて、ガラス部材を形成することもできる。この場合、基板が離型材の役割も果たすので、離型材層を形成する工程を省くことができる。
【００４３】
次に、封止ガラス形成用のガラス材料を準備する。
【００４４】
本実施の形態においては、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以上であるガラス材料が好ましく用いられる。このようなものであれば、屈折率が大きく、また、実装基板との熱膨張係数差も小さいので、ＬＥＤから放出される光の取り出し効率を損なうことなくＬＥＤを被覆することができる。具体的には、主成分がＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯであって、ＴｅＯ２を１０ｍｏｌ％以上含むものが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。
【００４５】
例えば、ガラス材料として、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。この組成のガラスは、比較的低温で軟化し（例えば、軟化点４５０℃程度）、熱膨張係数は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熱膨張係数（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、ＬＥＤ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。
【００４６】
ガラス材料は、蛍光体を含有することができる。例えば、黄色光を放出する蛍光体をガラス材料に添加することができる。得られたガラス部材でＬＥＤを封止すれば、ＬＥＤ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放出された黄色光とが混ざり合うことによって白色光が得られる。
【００４７】
ガラス材料は、環境問題の点から鉛を実質的に含まないことが好ましい。さらに、発光装置１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ことが好ましい。
【００４８】
ガラス材料を準備した後は、これを図１の離型材層２の上に載せる。次いで、ガラス材料を溶融した後に冷却することによって、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含むガラス部材３を形成する（図２）。ここで、ガラス部材３の「平坦である部分」（図２の平坦部６）は、ガラス部材３と離型材層２とが接触している部分に形成される。したがって、平坦である部分の形状は、概ね離型材層２の表面形状にしたがうものとなる。本実施の形態においては、後述するように、この平坦である部分にバンプを設けてＬＥＤを配線基板に実装する。
【００４９】
例えば、主成分がＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯであるガラス原料を金製るつぼに入れ、加熱して溶解した後、金製スタラーで撹拌し均質化することによって溶融ガラスを得る。そして、この溶融ガラスをカーボン型に流し出し、板状に成形して得られたガラス片を離型材層２の上に載せる。次いで、この状態でガラスの軟化点以上の温度に加熱してガラス片を再び溶融させる。すると、ガラス自身の凝集作用によって、表面形状が球面である部分と平坦である部分とを含むガラス部材３を形成することができる（図２）。
【００５０】
また、本実施の形態においては、溶融状態のガラスを離型材層２の上に直接載せた後、これを冷却することによってもガラス部材３を形成することができる。
【００５１】
次に、封止ガラス１５でＬＥＤ５を被覆する（図３）。これにより、本発明における発光装置の中間部品が得られる。
【００５２】
まず、図１と同様の離型材層２′が設けられた平板１′を準備し、離型材層２′の上に、コレットなどを用いて、電極面が離型材層２′の側を向くようにしてＬＥＤ５を載置する。次いで、ＬＥＤ５の上にガラス部材３を載せる。このとき、ガラス部材３の中心を通り平板１′に垂直な直線と平板１′との交点付近にＬＥＤ５が配置されるようにする。これにより、ＬＥＤ５が平坦部６の略中央に配置され、発光部の中心が球面部分の中心と交わるように配置されている発光装置の中間部品を得ることができる。その後、ガラス部材３を溶融した後に冷却することによって、封止ガラス１５でＬＥＤ５を被覆する。尚、このときの加熱および冷却の条件は、ガラス部材３を形成するときと同様とすることができる。
【００５３】
図４は、封止ガラス１５によって被覆されたＬＥＤ５の断面図である。図に示すように、ＬＥＤ５は、電極７が形成されている面を露出した状態で、封止ガラス１５によって被覆されている。
【００５４】
本実施の形態におけるＬＥＤ５としては、ガラス部材３を溶融する際の熱処理により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、発光光の主ピーク波長が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。
【００５５】
また、電極７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、金が好ましく用いられる。ＬＥＤ５を封止ガラス１５で封止する際には、大気中において高温下で熱処理されるため、熱で電極７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。
【００５６】
次に、ＬＥＤ５を配線基板に実装する。本実施の形態においては、既にＬＥＤ５が封止ガラス１５で被覆された状態であるので、配線基板が、ガラスの軟化点以上の高温の熱に曝されることはない。したがって、配線基板は、セラミクス基板などの耐熱性基板である必要はなく、実装工程で加えられる熱に耐え得る程度のものであればよい。具体的には、ガラスエポキシ基板、表面に絶縁膜が設けられたメタルベース基板などを用いることができる。また、配線基板には、他の電子部品が搭載されていてもよい。一方、配線基板に設けられる配線には、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。
【００５７】
ところで、ＬＥＤ５を配線基板に実装する際には、電極７から配線までの距離が一定であることが好ましい。そのためには、ＬＥＤ５の電極７が形成されている面と、封止ガラス１５の平坦部６とが同一面上にあることが必要となる。しかしながら、ＬＥＤ５を封止ガラス１５で被覆する際に、ＬＥＤ５が封止ガラス１５中にめり込むことによって、図４に示すように、電極面８と平坦部６とが同一面上にないことがしばしば起こる。また、ＬＥＤ５のめり込みの程度も一定でないので、電極７から配線までの距離は場合に応じて個々に変動する。このため、電極７の上にバンプを形成し、このバンプを介して電極７と配線を電気的に接続するなどの方法では、接続不良が発生するおそれがある。このことについて、以下にさらに詳しく説明する。
【００５８】
図５（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤ５が封止ガラス１５によって被覆されるまでの様子を模式的に示したものである。図５（ａ）で、ＬＥＤ５の上に載置されたガラス部材３が溶融すると、融けたガラス部材３は重力によって下方に移動し、図５（ｂ）に示すようにＬＥＤ５を取り囲んだ状態となる。ここで、ガラス部材３の比重はＬＥＤ５の比重より大きいので、浮力によってＬＥＤ３はガラス部材３中を上方に移動する。この移動距離ｒは、式（１）によって表される。但し、ｍはＬＥＤ５と同じ体積のガラス部材３の質量、ｔは時間、ηはガラス部材３の粘度である。
【００５９】
ｒ  ∝  ｍ２×ｔ×η−１      （１）
【００６０】
式（１）において、粘度ηはガラス部材３の組成や温度によって変化するため、移動距離ｒ（すなわち、ＬＥＤ５のめり込み量）を厳密に制御することは困難である。したがって、上述したように、電極７から配線までの距離を制御することが困難となって、これらの間で接続不良が発生するおそれがある。
【００６１】
そこで、本実施の形態においては、まず、封止ガラス１５の平坦部６にバンプ９を形成し（図６）、次いで、バンプ９と電極７を引き出し配線１０で接続する（図７）。その後、バンプ９と、配線基板１１に設けられた配線１２とを接続する（図８）。この方法によれば、ＬＥＤ５のめり込みの程度に関係なく、電極７と配線１２を電気的に接続することが可能となる。図８では、配線１２の一方（例えば、図の右側の配線）が正極であり、他方（例えば、図の左側の配線）が負極であるとすると、バンプ９は、ＬＥＤ５を挟んで正極および負極のそれぞれに接続している。
【００６２】
図８は、本実施の形態によって得られた発光装置の断面図である。この図に示すように、本実施の形態においては、ＬＥＤ５と封止ガラス１５の境界部に絶縁部材１３を設けることが好ましい。具体的には、ＬＥＤ５を封止ガラス１５で被覆した後に、ＬＥＤ５の電極面８と封止ガラス１５の境界部付近に絶縁部材１３を設ける。その後、絶縁部材１３の上に引き出し配線１０を形成する。
【００６３】
絶縁部材１３としては、紫外線硬化型または熱硬化型の樹脂（例えば、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂など。）を用いることができるが、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。また、絶縁部材１３の上には、引き出し配線１０が設けられることから、配線形成時の加熱温度で溶融したりしないものを使用する。
【００６４】
絶縁部材１３を設けることによって、電極面８の段差を被覆することができるので、引き出し配線１０が断線するなどの不良の発生を防止することができる。また、ＬＥＤ５と封止ガラス１５との間に隙間がある場合であっても、ＬＥＤ５の端面や、チップ内での半導体層露出部分を絶縁部材１３で保護することができるので、ＬＥＤ５と引き出し配線１０の間で短絡が発生するのを防ぐこともできる。
【００６５】
さらに、本実施の形態においては、ＬＥＤ５を配線基板１１に実装した後に、封止ガラス１５と配線基板１１の間に封止樹脂１４を設けることが好ましい。これにより、外部から封止ガラス１５と配線基板１１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１４によって封止ガラス１５が支えられるので、封止ガラス１５をより安定的に保持することができる。したがって、封止樹脂１４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。尚、絶縁部材１４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が好ましく用いられる。
【００６６】
以上述べたように、本実施の形態によれば、ＬＥＤをガラスで被覆した後に配線基板に実装するので、ガラス封止時の熱による周辺部材への影響を最小限にすることができる。したがって、配線基板の選択範囲を従来より広げることが可能となるので、ガラスエポキシ基板などの汎用性のある基板を用いることによって製品のコストダウンを図ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、主成分がＴｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯである封止ガラスを用いることによって、封止ガラスと実装基板との熱膨張係数差を小さくすることができる。したがって、封止ガラスにクラックが発生するなどの不良を低減することが可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、ＬＥＤの発光光を電極面を除く全ての方向から取り出すことができる。したがって、ＬＥＤから放出される光の取り出し効率の損失を最小限にすることができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態によれば、ＬＥＤの電極と基板の配線とは導電体によって接続されているので、物理的な接触によって導通する場合と異なり、大電流を印加することができないといった問題を解消することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
例えば、上記の実施の形態においては、封止ガラスのプリフォームを形成してから、これをＬＥＤの上に載置し、再び溶融することによってＬＥＤを封止ガラスで被覆していた。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、プリフォームを形成せずに、ＬＥＤを封止ガラスで被覆してもよい。例えば、離型材層を設けた耐熱性基板の上にＬＥＤを載置し、このＬＥＤの上にガラス片を載せて加熱・冷却することによっても、ＬＥＤを球状のガラスで被覆することができる。但し、短時間に、且つ、表面形状の少なくとも一部が曲面、好ましくは全体が略球状となった形状の封止ガラスによってＬＥＤを被覆するには、プリフォームを形成してから行った方がよい。
【００７２】
さらに、本発明においては、離型材層を設けずに、耐熱性基板の上で封止ガラスのプリフォームを形成してもよい。同様に、離型材層を設けずに、耐熱性基板の上にＬＥＤを載置し、このＬＥＤの上にガラス片を載せて加熱・冷却することによって、ＬＥＤを球状のガラスで被覆してもよい。但し、表面形状の少なくとも一部が曲面、好ましくは全体が略球状となった形状の封止ガラスとするには、離型材層を設けたほうが好ましい。
【００７３】
また、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、封止ガラスで封止する際の熱処理で劣化しないものが用いられる。すなわち、発光光の主ピーク波長が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。
【００７４】
以下、本発明の実施例について述べる。
【００７５】
＜封止ガラスの形成＞
基板として、６インチのシリコンウェハ（大阪チタニウム株式会社製）を用いた。そして、表面が完全に被覆する程度に離型材をスプレー塗布することによって、シリコンウェハの上に離型材層を形成した。離型材としては、窒化ホウ素の粉末（化研興業株式会社製  ボロンスプレー）を用いた。
【００７６】
封止ガラスとしては、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。
【００７７】
離型材層の上に上記封止ガラスのカレット３０ｍｇを載せ、次いで、大和科学株式会社製の電気炉（製品名ＦＰ４１）で加熱処理した。具体的には、２５℃から５℃／分の速度で昇温した後、６１０℃で１５分間保持した。その後、５℃／分の速度で２５℃まで降温した。これにより、全体が略球状で、離型材層と接している部分に平坦部を有する封止ガラスを形成した。球の基板の平行方向の長さは２．０ｍｍ、垂直方向の長さは１．９ｍｍであった。また、平坦部は、直径が０．８ｍｍの円形であった。
【００７８】
＜封止ガラスによるＬＥＤの被覆＞
ＬＥＤとしては、豊田合成株式会社製のＥ１Ｃ６０−０Ｂ０１１−０３（商品名）を用いた。上記の離型材層が設けられたシリコンウェハの上に、端子部が基板面を向くようにしてＬＥＤを載置した。次いで、中心にＬＥＤが位置するようにして、封止ガラスをＬＥＤの上に載せた後、電気炉に入れ、封止ガラスの形成と同様の条件で加熱および冷却を行った。これにより、電極面を露出した状態で封止ガラスに被覆されたＬＥＤを得た。
【００７９】
＜ＬＥＤの実装＞
まず、ＬＥＤの電極面と封止ガラスの境界部付近に、紫外線硬化型の樹脂（日本ロックタイト株式会社製  ＬＸ０３１４（商品名））を設けた。
【００８０】
次に、封止ガラスの平坦部に、導電性ペースト（エポテック株式会社製  ４１１０（商品名））を用いてバンプを形成した。バンプの直径は１００μｍ〜２００μｍ程度、高さは２００μｍ〜３００μｍ程度であった。
【００８１】
次いで、バンプを同じ導電性ペーストを用いて、ＬＥＤの電極からバンプまでの間を引き出し配線で接続した。
【００８２】
その後、厚さ０．７ｍｍのソーダライムガラス上にＩＴＯ配線（配線幅２ｍｍ、配線間隔１００μｍ）が形成されたものを配線基板として用い、ＩＴＯ配線と上記バンプとを接続した。バンプおよび引き出し配線の硬化条件は、１５０℃で６０分であった。得られた発光装置において、ＬＥＤに電圧を印加したところ、青色の発光光を確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本実施の形態における封止ガラスの形成の説明図
【図２】本実施の形態における封止ガラスの形成の説明図
【図３】本実施の形態における封止ガラスの形成の説明図
【図４】本実施の形態における封止ガラスで被覆されたＬＥＤの断面図
【図５】本実施の形態でＬＥＤが封止ガラスで被覆される様子の説明図
【図６】本実施の形態でＬＥＤを基板に実装する説明図
【図７】本実施の形態でＬＥＤを基板に実装する説明図
【図８】本実施の形態でＬＥＤを基板に実装する説明図
【符号の説明】
【００８４】
１  平板
２  離型材層
３  ガラス部材
５  ＬＥＤ
６  平坦部
７  電極
８  電極面
９  バンプ
１０  引き出し配線
１１  配線基板
１２  配線
１３  絶縁部材
１４  封止部材
１５  封止ガラス
【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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