JP2006156668A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Satoru Ogawa
悟 小川
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

【課題】 耐熱性、耐光性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 セラミックスの基板20に所定の導電パターンを配置した基板電極21を設け、同一面側にn側電極11とp側電極12とを有する発光素子10をこの基板電極21上にフェイスダウンでフリップチップ実装して電気的に接続しており、ガラス30をガラス転移温度以上融点以下の軟化状態を示す温度まで加熱した後、軟化状態のガラスを押圧により基板20に固定して、発光素子10をガラスで被覆する発光装置である。
【選択図】 図1

Description

本願発明は、携帯電話のバックライト用照明や、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源、インジケータなどに利用される発光装置、表示用として各種計測機器や屋外の案内板等に利用される発光装置に関する。特に耐熱性、耐光性に優れ、信頼性の高い発光装置に関する。
従来の発光装置は、所定の基板に発光素子が載置され、その発光素子を被覆するように封止体が形成されている。発光素子は、リードフレームまたはプリント配線基板などの所望の部材にボンディングされ、透光性樹脂である封止体でモールドされている。封止体には、通常、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料が用いられている。この発光装置は、発光素子に電気を投入することにより、発光素子から光が放出される。この放出される光は、エポキシ樹脂等の封止体を透過して空気中に放出されることになる。
この封止体であるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料で発光素子を被覆する場合、有機材料が発光素子からの熱や光により劣化することがある。また、有機材料中の成分がプリント配線基板や発光素子の電極などを変質させることもある。これにより発光装置の光学特性、電気特性、信頼性特性の低下を招く場合がある。
この問題を解決すべく、エポキシ樹脂等の有機材料を低融点ガラスに置き換えたチップ型発光装置が知られている。(例えば、特許文献1乃至3参照)。図23は、従来のチップ型発光装置2000を示す概略断面図である。このチップ型発光装置2000は、プリント配線基板2020にボンディングされている発光素子2010が低融点ガラスである封止体2030で覆われている。この低融点ガラスは、鉛ガラスが使用されている。鉛ガラスの融点は400℃前後である。この400℃前後の温度で鉛ガラスを溶かしたり、固めたりしても発光素子2010の特性は変化をうけることがない。このチップ型発光装置2000の製造方法は、所定のプリント配線基板2020に発光素子2010をボンディングする。発光素子2010の電極と配線基盤2021とをワイヤ2090を用いてワイヤボンディングする。この発光素子2010がボンディングされたプリント配線基板2020は、所定の金型を被せている。この金型には、封止体用注入用の穴が開いている。この穴から液状の低融点ガラスを金型内に流し込み、低融点ガラスを固化させることで材料基板に接合する。接合が終了してから金型を取り外し、所定の大きさに切断するとチップ型発光装置2000が得られる。
特開平11−177129号公報([特許請求の範囲][0015]) 特開2002−203989号公報 特開2004−200531号公報
しかし、従来の発光装置2000は、低融点ガラスを液状に溶かすため、低融点ガラスを固化する際に、ワイヤ2090が切断されたり、発光素子2010がプリント配線基板2020から外れたりすることがある。これは、低融点ガラスが固化される際に、プリント配線基板2020と封止体2030である低融点ガラスとの膨張率が異なるためである。また、低融点ガラスは光の取り出し効率が悪い。これは、低融点ガラスが着色されているため、発光素子2010から出射された光が低融点ガラスの着色部分で一部吸収されるからである。さらに、低融点ガラスであるため、熱や湿度に弱く、化学的安定性も悪い。
以上のことから、本発明は、耐熱性、耐光性に優れた発光装置を提供することを目的とする。また、この発光装置の簡易かつ量産性の良い製造方法を提供することを目的とする。
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該発光素子と該基板との間には気体が介在している発光装置に関する。フェイスダウンとは、チップの能動素子面を下に向けて接続する実装形態をいう。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とがバンプを介して電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該発光素子と該基板との間には絶縁部材が設けられている発光装置に関する。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスは押圧により該基板に固定されている発光装置に関する。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有している発光装置に関する。鉛フリーのガラスでは200℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、鉛入りのガラスでは300℃以上700℃以下のガラス転移温度を持つ。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有しており、かつ、220℃以上の融点を有している発光装置に関する。鉛フリーのガラスでは200℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、220℃以上の融点を持つ。鉛入りのガラスでは300℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、410℃以上の融点を持つ。より好ましくは、鉛フリーのガラスでは300℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、320℃以上800℃以下の融点を持つ。鉛入りのガラスでは350℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、450℃以上800℃以下の融点を持つ。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの側面は研磨若しくは切断されている発光装置に関する。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの上面は研磨されている発光装置に関する。
前記基板は、セラミックスであることが好ましい。
前記基板は、底面と側面とを持つ凹部が形成されており、該底面には基板電極が設けられていることが好ましい。
前記ガラスは、レンズ形状を有するものも使用できる。
前記ガラスは、鉛の含有量が100ppm以下、若しくは実質的に含有されていないことが好ましい。
前記ガラスは、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか1つが含有されていてもよい。
前記発光素子は、被覆部材で被覆され、該被覆部材をガラスにより被覆されていてもよい。
前記被覆部材は、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか1つが含有されていてもよい。
前記発光装置は、前記基板に保護素子を載置することもできる。
前記発光装置は、前記発光素子が載置されている側と反対の側に保護素子を載置することが好ましい。
前記ガラスは、さらに被膜が固着されていることが好ましい。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該発光素子が被覆されるガラスと、を有する発光装置の製造方法であって、該発光素子が該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続される、該発光素子をフリップチップ実装する第一の工程と、該ガラスがガラス転移温度以上で、かつ、該ガラスの融点よりも低い温度に該ガラスを加熱する第二の工程と、該発光素子が載置された該基板に、該ガラスを押圧する第三の工程と、該ガラスを冷却する第四の工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。
前記発光装置の製造方法は、さらに該ガラスの側面を切断若しくは研磨する、又は、該ガラスの上面を研磨する第五の工程を有することもできる。
前記第二の工程は、200℃以上800℃以下の温度に前記ガラスを加熱することが好ましい。
前記第三の工程は、所定の形状を成す型枠が前記ガラスに接触させて押圧することもできる。
本発明は、正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該電極と該基板電極とを電気的に接続するワイヤと、を有する発光装置であって、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有しており、かつ、220℃以上の融点を有している発光装置に関する。
本発明は、正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該正負一対の電極の少なくとも1つと該基板電極とを電気的に接続するワイヤと、を有する発光装置であって、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスは押圧により該基板に固定されている発光装置に関する。
本発明は、正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該基板電極と該発光素子の電極とを電気的に接続するワイヤと、該発光素子が被覆されるガラスと、を有する発光装置の製造方法であって、該発光素子が該基板上に載置され、該発光素子が持つ電極と該基板電極とがワイヤを介して電気的に接続される、該発光素子を実装する第一の工程と、該ガラスがガラス転移温度以上で、かつ、該ガラスの融点よりも低い温度に、該ガラスを加熱する第二の工程と、該発光素子が載置された該基板に、該ガラスを押圧する第三の工程と、該ガラスを冷却する第四の工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該発光素子と該基板との間には気体が介在している発光装置に関する。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。また、発光素子をフェイスダウンしているため、ワイヤ断線等を生じることはない。さらに発光素子が持つ電極側と反対の側から主に光を取り出すため、該電極により光が遮断されることはない。従来の発光装置における封止部材であるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料は、熱や光を受け長期間使用されることにより劣化が生じる。これに対し、本発明は、ガラスを用いるため熱や光により劣化することが極めて少ない。また、従来の発光装置における封止部材である低融点ガラスは、液状に加熱したものを流し込むため、発光素子と基板との間に気体が入ることはない。これに対し、本発明は、融点以下の軟化状態のガラスを用いるため発光素子と基板との間にガラスが回り込むことは少なく、気体が介在する。発光素子と基板との間に液体若しくは固体が介在していないので、ガラスを押圧して発光素子を基板に固定する際に、発光素子に該液体若しくは固体の圧力がかかることはない。発光素子は半導体発光素子であり破壊されやすいものであるため、場合により該液体若しくは固体により破壊されるおそれがあるからである。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とがバンプを介して電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該発光素子と該基板との間には絶縁部材が設けられている発光装置に関する。絶縁部材とするのは、発光素子はバンプ等を介して基板電極と電気的に接続されていることから短絡を起こさないようにするためである。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。また、発光素子と基板との間に絶縁部材を設けることにより、放熱性を高めることができる。これは発光素子から発生した熱が絶縁部材に伝達され、さらに基板に伝達されるためである。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスは押圧により該基板に固定されている発光装置に関する。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。従来の発光装置における封止部材である低融点ガラスは、液状に加熱したものを流し込むため、固化する際に低融点ガラスと基板との膨張率の違いによりワイヤ断線や発光素子の剥離等が生じていた。これに対し、本発明は融点以下の温度で軟化状態のガラスを押圧するため、膨張率の違いが問題とならず発光素子の剥離等の問題を生じることはない。また、発光素子をフェイスダウンしているため、ワイヤを用いていない。そのため、ガラスを押圧してもワイヤ断線等の問題は生じない。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有している発光装置に関する。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。従来の発光装置における封止部材である低融点ガラスはガラス転移温度が100℃〜150℃前後であるため、100℃〜150℃以上の熱を加えると軟化する。発光素子に電圧を投下すると120℃前後に発熱する。よって、発光素子に電圧を投下すると場合により低融点ガラスは軟化若しくは軟化されやすい状態になるため、耐熱性に乏しい。これに対し、本発明は200℃以上のガラス転移温度を有するため、発光素子が発熱する温度領域では軟化せず、ガラス状態を維持することとなる。よって耐熱性に優れた封止部材を持つ発光装置を提供することができる。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有しており、かつ、220℃以上の融点を有している発光装置に関する。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。本発明に用いるガラスは、発光素子、発光素子が持つ電極、基板電極、基板、発光素子と基板とを電気的に接続するバンプ等が耐えうる温度で液状とならず軟化状態を示すものである。これにより発光素子の剥離等の問題を生じることはない。また、発光素子、バンプ等の破壊等も生じることはない。鉛フリーのガラスでは200℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、220℃以上の融点を持つ。鉛入りのガラスでは300℃以上700℃以下のガラス転移温度を持ち、410℃以上の融点を持つ。従来の発光装置における封止部材である鉛入りの低融点ガラスは融点が400℃以下であるため、400℃以上の熱を加えると鉛入りの低融点ガラスの方は液状となる。この液状となることにより、上述のごときワイヤ断線等の問題が生じる。これに対し、本発明で用いるガラスは、400℃を超える熱を加えても液状とならず、場合により軟化状態となるだけである。そのため、発光素子の剥離等の問題を生じることはない。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの側面は研磨若しくは切断されている発光装置に関する。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。従来の発光装置における封止部材であるエポキシ樹脂等の有機材料、低融点ガラスは共に成型時において液状である。このため有機材料や低融点ガラスを発光素子に滴下して表面張力を利用して硬化する手段が採られる。または所定の金型に有機材料や低融点ガラスを流し込み、その金型内に発光素子を投入して硬化する手段が採られる。これらいずれの手段も研磨や切断等を要しない。これに対して、本発明は、所定の板状のガラス等を軟化状態に加熱して、複数の発光素子が載置されている基板上に固着するため、個々の発光装置に分割する必要がある。また、研磨することにより光取り出し効率の向上を図ることができる。また、研磨や切断等することによりガラスと空気との屈折率差を利用して所定の方向に光を取り出すこともできる。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、を有する発光装置であって、該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの上面は研磨されている発光装置に関する。これにより耐熱性、耐光性等に優れた発光装置を提供することができる。所定の板状のガラスを軟化状態に加熱して、複数の発光素子が載置されている基板上に固着する。板状のガラスであるため研磨し易く、製品毎のバラツキが少ない発光装置を提供することができる。また、ガラス表面にわずかな凹凸が生じている場合であっても、研磨することにより所定の配向特性を持つ発光装置を提供することができる。また、研磨することにより光取り出し効率の向上を図ることができる。また、研磨や切断等することによりガラスと空気との屈折率差を利用して所定の方向に光を取り出すこともできる。さらに発光素子をフェイスダウンしているため、発光素子が持つ基板とガラス面とを略平行に研磨することで所定の方向に光を取り出すこともできる。
前記基板は、セラミックスであることが好ましい。これにより耐熱性、耐光性に優れた発光装置を提供することができる。また、製造時におけるガラスを押圧する工程にも耐えることができる。
前記基板は、底面と側面とを持つ凹部が形成されており、該底面には基板電極が設けられていることが好ましい。凹部は開口方向に拡がる円錐台となっていることが好ましい。これにより発光素子から出射された光は凹部の側面に照射され、反射して、外部に放出される。また、発光素子から出射された光は凹部の底面設けた基板電極に照射され、反射して、正面方向に取り出される。これにより正面光度を向上させることができる。
前記ガラスは、レンズ形状を有するものも使用できる。これにより所定の配向特性を持つ発光装置を提供することができる。
前記ガラスは、鉛の含有量が100ppm以下、若しくは実質的に含有されていないことが好ましい。これにより環境に悪影響を及ぼす物質を除去することができる。鉛を含有するガラスは美しい光沢と輝きを持つため、本発明に係る発光装置に使用することもできる。
前記ガラスは、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか1つが含有されていてもよい。これにより用途に応じた発光装置を提供することができる。例えば、青色に発光する発光素子と、黄色に発光する蛍光物質を含有するガラスとを用いることにより、白色系に発光する発光装置を提供することができる。また、光拡散部材を用いることにより色むらの少ない均一に発光する発光装置を提供することができる。
前記発光素子は、被覆部材で被覆され、該被覆部材をガラスにより被覆されていてもよい。発光素子を直接、ガラスにより被覆することができる他、被覆部材で発光素子を被覆して、その被覆部材をガラスで被覆することもできる。これにより発光素子を熱や埃等から保護することができる。
前記被覆部材は、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか1つが含有されていてもよい。これにより用途に応じた発光装置を提供することができる。発光素子の近傍に蛍光物質等を配置することができるため蛍光物質が少量ですみ経済的である。また、該被覆部材は液状、溶融状態とすることができるため分散性を高めることができる。
前記発光装置は、前記基板に保護素子を載置することもできる。これにより逆方向電流による発光素子の破壊を防止することができる。
前記発光装置は、前記発光素子が載置されている側と反対の側に保護素子を載置することが好ましい。これによりワイヤを用いる保護素子であっても発光装置に設けることができる。
前記ガラスは、さらに被膜が固着されていることが好ましい。これによりガラスの変色を低減することができる。また、所定の機能を持たせることもできる。例えば、所定の波長の光を吸収し、特定の波長の光を外部に放出するフィルター作用を有する被膜などである。
本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該発光素子が被覆されるガラスと、を有する発光装置の製造方法であって、該発光素子が該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続される、該発光素子をフリップチップ実装する第一の工程と、該ガラスがガラス転移温度以上で、かつ、該ガラスの融点よりも低い温度に該ガラスを加熱する第二の工程と、該発光素子が載置された該基板に、該ガラスを押圧する第三の工程と、該ガラスを冷却する第四の工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。発光素子と基板電極とをバンプ等を用いてフリップチップ実装することにより、第3工程におけるガラスの押圧に耐えうる。また、ワイヤを用いていないため断線を考慮する必要がない。さらに発光素子が持つ電極により発光素子から出射される光が遮断されることもない。ガラスをガラス転移温度以上に加熱することで、ガラスが軟化状態を示し、ガラスと基板との固定を容易に行うことができる。また、ガラスが融点以下の温度に保持されているため液状となっておらず、ガラスの膨張率を問題とすることなくガラスと基板との固定を容易に行うことができる。
前記発光装置の製造方法は、さらに該ガラスの側面を切断若しくは研磨する、又は、該ガラスの上面を研磨する第五の工程を有することもできる。このガラスの側面の切断は、ガラスと基板とをダイシング等により切断することができる。ガラスのみをダイシングにより切断することもできる。ガラスのみをダイシングにより切り込みを入れた後、応力を加えてガラス及び/又は基板を分割することもできる。ガラスと基板の双方にダイシング等により切り込みを入れた後、応力を加えてガラス及び/又は基板を分割することもできる。基板をダイシングした後、応力を加えてガラス及び/又は基板を分割することもできる。これらにより用途に応じて容易にガラス及び/又は基板を分割することができる。また、分割面を平坦かつ凹凸のない形状にすることもできる。
前記第二の工程は、200℃以上800℃以下の温度に前記ガラスを加熱することが好ましい。特に、鉛フリーのガラスでは200℃以上800℃以下にガラスを加熱することが好ましいが、鉛入りのガラスでは300℃以上800℃以下の温度にガラスを加熱することが好ましい。さらに好ましくは鉛フリーのガラスでは300℃以上800℃以下にガラスを加熱することが好ましいが、鉛入りのガラスでは410℃以上800℃以下の温度にガラスを加熱することが好ましい。これは発光素子、発光素子の持つ電極、基板電極、バンプ等の性状を維持できる温度で、かつ、ガラスを基板に固定できる温度に加熱するものである。これにより耐熱性、耐光性に優れた発光装置を提供することができる。
前記第三の工程は、所定の形状を成す型枠が前記ガラスに接触させて押圧することもできる。これによりガラスの成形を容易に行うことができる。
本発明は、正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該電極と該基板電極とを電気的に接続するワイヤと、を有する発光装置であって、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有しており、かつ、220℃以上の融点を有している発光装置に関する。鉛フリーのガラスでは200℃以上700℃以下にガラス転移温度を有しており、鉛入りのガラスでは300℃以上700℃以下の温度にガラス転移温度を有している。鉛フリーのガラスでは220℃以上の融点を持つ。好ましくは800℃以下の融点を持つ。鉛入りのガラスでは410℃以上の融点を持つ。好ましくは800℃以下の融点を持つ。ガラスの材質を変更することによりワイヤを用いた場合もワイヤが切断されることなくガラスの固定が可能である。
本発明は、正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該正負一対の電極の少なくとも1つと該基板電極とを電気的に接続するワイヤと、を有する発光装置であって、該発光素子はガラスにより被覆されており、該ガラスは押圧により該基板に固定されている発光装置に関する。ガラスの材質を変更することによりガラスを押圧してもワイヤが切断されることなくガラスの固定が可能である。
本発明は、正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該基板電極と該発光素子の電極とが電気的に接続されるワイヤと、該発光素子が被覆されるガラスと、を有する発光装置の製造方法であって、該発光素子が該基板上に載置され、該発光素子が持つ電極と該基板電極とがワイヤを介して電気的に接続される、該発光素子を実装する第一の工程と、該ガラスがガラス転移温度以上で、かつ、該ガラスの融点よりも低い温度に、該ガラスを加熱する第二の工程と、該発光素子が載置された該基板に、該ガラスを押圧する第三の工程と、該ガラスを冷却する第四の工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。これによりガラスをガラス転移温度以上融点以下に加熱することにより、ワイヤの断線を生じることなくガラスを基板に固定することができる。
上述のように基板20、ガラス30を無機材料で成形できるため、極めて耐熱性、耐光性に優れた発光装置を提供することができる。
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
<第1の実施の形態>
<発光装置>
第1の実施の形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。図2は、第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。
第1の実施の形態に係る発光装置は、主として発光素子10、基板20、基板電極21、ガラス30から構成される。発光素子10は同一面側にn側電極11とp側電極12とを持つ。基板20は所定の形状を成しており、上面に所定の配線パターンを持つ基板電極21を設けている。発光素子10は基板20に設ける基板電極21にフェイスダウンで実装されている。n側電極11及びp側電極12は、それぞれ基板電極21にバンプを介して電気的に接続されている。発光素子10はガラス30により直接被覆している。ガラス30は、押圧により基板20に固定されている。ガラス30の側面は研磨若しくは切断されている。切断機で切断したガラス30の側面が荒れている場合や所定の大きさに加工する場合などは、切断面を研磨することが好ましい。また、ガラス30の上面も研磨されている。ただし、ガラス30の上面に付着物等がなく平坦な場合は研磨しなくてもよい。ガラス30には、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉等を含有してもよい。
以下、発光装置について詳述する。
<発光素子>
発光素子10は、基板上にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
屋外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnOやGaN単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。発光素子10はフェイスダウンで用いるため、基板は透光性であることを要する。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子10を示す。サファイヤ基板上にGaN、AlN等のバッファー層を形成する。その上にN或いはP型のGaNである第1のコンタクト層、量子効果を有するInGaN薄膜である活性層、P或いはN型のAlGaNであるクラッド層、P或いはN型のGaNである第2のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のN型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、N型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。
一方、P型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、P型ドーパントをドープしただけではP型化しにくいためP型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでP型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子10を形成することができる。
半導体発光素子10は、不純物濃度1017〜1020/cmで形成されるn型コンタクト層のシート抵抗と、透光性p電極のシート抵抗とが、Rp≧Rnの関係となるように調節されていることが好ましい。n型コンタクト層は、例えば膜厚3〜10μm、より好ましくは4〜6μmに形成されると好ましく、そのシート抵抗は10〜15Ω/□と見積もられることから、このときのRpは前記シート抵抗値以上のシート抵抗値を有するように薄膜に形成するとよい。また、透光性p電極は、膜厚が150μm以下の薄膜で形成されていてもよい。また、p電極は金属以外のITO、ZnOも使用することができる。ここで透光性p電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
また、透光性p電極が、金および白金族元素の群から選択された1種と、少なくとも1種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成される場合には、含有されている金または白金族元素の含有量により透光性p電極のシート抵抗の調整をすると安定性および再現性が向上される。金または金属元素は、半導体発光素子の波長領域における吸収係数が高いので、透光性p電極に含まれる金又は白金族元素の量は少ないほど透過性がよくなる。
半導体発光素子は、n型コンタクト層のシート抵抗RnΩ/□と、透光性p電極のシート抵抗RpΩ/□とが、Rp≧Rnの関係を成していることが好ましい。半導体発光素子として形成した後にRnを測定するのは難しく、RpとRnとの関係を知るのは実質上不可能であるが、発光時の光強度分布の状態からどのようなRpとRnとの関係になっているのかを知ることは可能である。
また、発光素子10において、透光性p側電極12とn型コンタクト層とがRp≧Rnの関係であるとき、前記透光性p電極上に接して延長伝導部を有するp側台座電極を設けると、さらなる外部量子効率の向上を図ることができる。延長伝導部の形状及び方向に制限はなく、延長伝導部が衛線上である場合、光を遮る面積が減るので好ましいが、メッシュ状でもよい。また形状は、直線状以外に、曲線状、格子状、枝状、鉤状でもよい。このときp側台座電極の総面積に比例して遮光効果が増大するため、遮光効果が発光増強効果を上回らないように延長導電部の線幅及び長さを設計することが好ましい。
発光素子10は、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって種々の色調を実現することができる。例えば、三原色となるように青色系、緑色系、赤色系が発光可能な発光素子10を用いる。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が610nmから700nm、緑色系の発光波長が495nmから565nm、青色系の発光波長が430nmから490nmであることが好ましい。また、白色系の発光装置は、青色の発光素子10と、黄色に発光する蛍光物質とを用いる。蛍光物質は、発光素子10からの光を吸収して波長変換を行い黄色に発光する。この蛍光物質からの光と、発光素子10からの光とが混合され、混色光となり白色系に発光する。また、複数個の発光素子10の配列は用途、製造工程等により適宜変更する。
発光素子10は、同一面側にn側電極11とp側電極12とを有する。p側電極12は、直線状、曲線状、ひげ状、櫛状、網目状等の形状を成す。p側電極12はAu、Au―Sn等の金属や、金属以外のITO、ZnOも使用することができる。また透光性p側電極12の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
発光素子10の大きさは□1mmサイズが実装可能で、□600μm、□320μmサイズ等のものも実装可能である。
<基板>
基板20は所定の配線パターンを有する基板電極21を設けている。発光素子10の電極と基板電極21とを電気的に接続して、基板20上に発光素子10を載置している。発光素子10はフェイスダウンで配置する。基板20はガラス30を加熱して軟化状態にする温度で変質しない物質であればよい。例えば、セラミックス基板、GaN基板、ガラスエポキシ基板、金属基板、ガラス基板等である。そのうち特にセラミックスが好ましい。セラミックスは、耐熱性、耐光性に優れているからである。
セラミックスの基板20は、所定の厚さを有する平板状のものである。このセラミックスの基板20は平板に所定の位置にスルーホールを設け、そのスルーホールに導電性の部材を配置することもできる。セラミックスの基板20は略直方体の形状を成しており、上面から裏面にかけて四隅にスルーホールを設ける。さらに、向かい合う二辺にスルーホールを設け、基板20の上面から裏面にかけて導電性部材を設ける。基板20の上面は、所定の配線パターンを形成しており、スルーホールの導電性の部材と電気的に接続している。また、基板20の裏面は、短絡しない程度に広面積の導電性の部材を配置しており、スルーホールの導電性の部材と電気的に接続している。これらの導電性の部材を基板電極21とする。これによりセラミックスの基板20の裏面側から電気を取ることができる。基板20に設けられる基板電極21は、発光素子10のn側電極11とp側電極12とを電気的に接続する少なくとも一対の導電性の部材である。基板電極21の配線パターンは、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ITOなどの金属のように電気伝導率が高く、反射効率の高い部材を使用することが好ましい。発光素子10からの光を基板電極21で反射させ、正面への発光効率を高めるためである。基板電極21の材質は発光素子10の発光波長との関係で選択することが好ましい。ある波長域では反射率が高いが、異なる波長域では反射率が低い場合もあるからである。基板電極21は基板20の上面の大部分を占めることもできるが、基板20へのガラス30の固定力を高めるため及び配線パターンの絶縁性を取るため、基板20の上面積の半分以下とすることが好ましい。
例えば、セラミックスを用いた基板20は、所定の形状を形成した後、焼成を行い、基板20を形成する。基板20はセラミックスグリーンシートを1枚若しくは複数枚使用する。焼成前のグリーンシート段階においてセラミックスの基板20は種々の形状をとることができる。セラミックスの基板20内の配線パターンは、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料から形成される。スクリーン印刷などの方法により、ペースト状の材料グリーンシートに設けたスルーホールを介して所望の形状とし、セラミックスの焼成によって導体の配線パターンとなる。このようなグリーンシートを積層させた後、焼結させることによってセラミックスの基板20とすることができる。
基板20に用いるセラミックス材料は、Al、AlN、SiC、SiO、ZrO、SiNなどが好ましい。特に、原料粉末の90重量%〜96重量%がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が4重量%〜10重量%添加され1500℃から1700℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の40重量%〜60重量%がアルミナで焼結助剤として60重量%〜40重量%の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され800℃〜1200℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。これらのセラミックス材料にTiO、TiNなどを添加しておくこともできる。また、Cr、MnO、Feなどをグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。
基板20の厚さは0.3mmから3mmが好ましいが、任意のものを使用することができる。基板20は略長方形の平面を持つものや、略正方形の平面を持つもの、略多角形の平面を持つものなどを使用することができる。基板20は、長辺が2mmから5mm、短辺が1mmから3mmの平面を持つものを製造できるほか、所定の大きさのものも製造できる。
(電極)
セラミックスパッケージ20の外側の底面及び側面に電極30を設ける。この電極30は外部電極と電気的接続を取るためのものである。また電極30は、セラミックスパッケージ20の凹部内の配線パターンと電気的に接続されている。この接続は、グリーンシートを積層、焼成した後、載置部24に貫通孔を設け、該貫通孔を導電性部材で埋めるなどして載置部24の上面24aとセラミックスパッケージ20の底面との電気的接続を取っている。
セラミックスパッケージ20に一対のカソード電極31とアノード電極32とを設ける。カソード電極31は、セラミックスパッケージ20の外側の底面側31c及びセラミックスパッケージ20の外側の側面側31b、セラミックスパッケージ20の外側の平面側31aまで設けられている。以下、カソード電極31で説明するが、アノード電極32も同様の形状を成している。
載置部24に対して平行方向の断面形状において、セラミックスパッケージ20の外側の側面側31bのカソード電極31の断面形状は、カソード電極31と電通を取る外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることが好ましい。例えば、セラミックスパッケージ20の外側の側面側31bの電極の断面形状は平坦部分を持つC型を成していることが好ましい。
カソード電極31は発光正面側まで電極部分が延びている形状を採ることもできる。
カソード電極31の底面31cは、対向する側面部31bを連結するように設けている。このカソード電極31の面積を広く採ることで、セラミックスパッケージ20から漏れる光を反射等させ、発光正面側に放出させることができる。特にカソード電極31の底面31c及びアノード電極32の底面32cの面積は、セラミックスパッケージ20の全底面積の55%被覆していることが好ましい。より好ましくは65%以上である。カソード電極31とアノード電極32とを絶縁するだけで良いからである。また、電極30を広面積にすることにより放熱性を高めることができる。
金属部材である電極30は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また、電極30の表面に銀やアルミニウム、ニッケル、銅、金等の金属メッキを施すこともできる。電極30の表面は反射率を向上させるために平滑にすることが好ましい。
<バンプ>
発光素子10のn側電極11とp側電極12とは、バンプを介して基板電極21と電気的に接合する。バンプの材質は導電性である。また、ガラス30を加熱して軟化状態にする際にバンプ等の金属が軟化して短絡しないものを用いる。例えば、Au−Sn、Ag、Cu、Pb等の金属及び合金を用いることができる場合もあるが、好ましくはAuである。Auの融点は1064℃である。金バンプはガラス30を加熱して軟化状態にする温度では軟化せず、発光素子10の電極と基板電極21との短絡は生じない。バンプは、通常100から300μm径のボールのものである。
<ガラス>
ガラス30は発光素子10からの光を透過するとともに、発光素子10を外部からの水や埃等から保護する。ガラス30は発光素子10を直接被覆している。ガラス30は押圧により基板20に固定する。ガラス30はセラミックスの基板20に固定する。これはガラス30と金属との固定力よりもガラス30とセラミックスとの固定力の方が強いためである。ガラス30は平板状であり、所定の厚さを有する。ガラス30の側面は切断機で切断した状態でもよい。鋸状の切断機でガラス30全体を切断している。若しくは切断機でガラス30の一部に傷を付け、この傷に沿って応力を加え、割った状態のものでもよい。さらに、この切断若しくは分割後、ガラス30の側面を研磨している。また、ガラス30の上面を研磨しなくても使用できる場合があるが、ガラス30の上面を研磨して凹凸を無くしたものも使用できる。ガラス30を切断機で切断するため、基板20よりもやや小型の径を有するが、割り溝を入れ分割する場合は、基板20とほぼ同様の径とすることもできる。
ガラス30はガラス転移温度以上融点以下の軟化状態を示す温度まで加熱する。ガラス30を軟化状態にすると共にガラス30と基板20とを押圧する。発光素子10はガラス30中に埋め込まれる。ガラス30は冷却により固化し、基板20に固定される。
鉛フリーのガラス30では200℃以上700℃以下のガラス転移温度を持つ。また、融点は220℃以上であり、800℃以下であることが好ましい。一方、鉛入りのガラス30では300℃以上700以下のガラス転移温度を持つ。また、融点は410℃以上であり、800℃以下であることが好ましい。これによりガラス転移温度以上融点以下の温度にガラス30を加熱して軟化状態にして基板20に固定することができる。特に、ガラス30は430℃以上600℃以下のガラス転移温度を有していることが好ましい。但し、この軟化状態は融点以上に液状化されたものではない。ガラス30の材質はSiO(シリカ)、Bi(三酸化二ホウ素)、ZnO(酸化亜鉛)、TiO(酸化チタン(IV))、の他に、PbO、Ga、CdO、BaO、Al、La、TaO、LiO、ZrO、WO、Nb、P、NaO、KO、CaO、BaO、BaO、MgO等の酸化物、LiF、NaF、KF、AlF、MgF、CaF、SrF、BaF、YF、LaF、SnF、ZnF等のフッ化物を含有することもできる。これにより融点、ガラス転移温度、屈折率等を所定の値に調節することもできる。屈折率を所定の値に調節することにより発光素子10からの光の取り出し効率を高めることができる。また、Pbを含有することにより光沢を増し、透明性を向上することもできる。また、Pbを含有することにより製造工程における金型とガラス30との抜脱を容易に行うことができる。一方、ガラス30は鉛の含有量が100ppm以下であることが好ましく、実質的に含有されていないことが特に好ましい。環境保全のためである。
切断前のガラス30は平板状のものの他、凹凸を設けた板状のもの、個々に分割したものなどを使用することができる。例えば、凹部を設けた基板20に発光素子10をフェイスダウン実装して、その凹部に個々に分割したガラス30を配置する。このガラス30を所定の温度に加熱して軟化状態にすることにより、ガラス30が溶融して凹部内を満たす。また所定の金型を用いることによりレンズ形状を成すガラス30を形成することもできる。同様に凹部を設けた基板20に発光素子10をフェイスダウン実装して、その凹部に凸部が挿入されるように凹凸を設けた板状のガラス30を配置する。このガラス30を所定の温度に加熱して軟化状態にすることにより、ガラス30が溶融して凹部内を満たす。基板20の凹部上面には凹部のガラス30が薄く配置される。また所定の金型を用いることによりレンズ形状を成すガラス30を形成することもできる。
<蛍光物質>
ガラス30には、蛍光物質を含有することもできる。蛍光物質を含有することにより発光素子10から射出された光が蛍光物質に吸収され、波長変換を行い発光素子10と異なる色を発光することができる。よって、蛍光物質は発光素子10からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、MSi:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。また、MSi:EuのほかMSi10:Eu、M1.8Si0.2:Eu、M0.9Si0.110:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などもある。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、MSi:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、M(POX:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、MX:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、SrAl:R、SrAl1425:R、CaAl:R、BaMgAl1627:R、BaMgAl1612:R、BaMgAl1017:R(Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、LaS:Eu、YS:Eu、GdS:Euなどがある。
Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、YAl12:Ce、(Y0.8Gd0.2Al12:Ce、Y(Al0.8Ga0.212:Ce、(Y,Gd)(Al,Ga)12の組成式で表されるYAG系蛍光体などがある。また、Yの一部若しくは全部をTb、Lu等で置換したTbAl12:Ce、LuAl12:Ceなどもある。
その他の蛍光体には、ZnS:Eu、ZnGeO:Mn、MGa:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
これらの蛍光体は、発光素子10の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
例えば、青色に発光するGaN系化合物半導体を用いて、YAl12:Ce若しくは(Y0.8Gd0.2Al12:Ceの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子10からの光と、蛍光体60からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
例えば、緑色から黄色に発光するCaSi:Eu、又はSrSi:Euと、蛍光体である青色に発光する(Sr,Ca)(POCl:Eu、赤色に発光する(Ca,Sr)Si:Euと、からなる蛍光体60を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第1の蛍光体及び第2の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
<光拡散部材>
上述の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質と共に光拡散部材をガラスに含有させてもよい。具体的な光拡散部材としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。
本明細書において、蛍光物質、光拡散部材、フィラー、セラミックス粉の厳密な区別は特になく、蛍光物質のうち反射率の高い物質は光拡散部材として作用する。光拡散部材は、中心粒径が1nm以上5μm未満のものをいう。1nm以上5μm未満の光拡散部材は、発光素子10及び蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色むらを抑制することができる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置を得ることができる。一方、1nm以上1μm未満の光拡散部材は、透明度が高く、光度を低下させることなくガラスの粘度を高めることができる。
<フィラー>
上述の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質、光拡散部材と共にフィラーをガラスに含有させてもよい。具体的な材料は光拡散部材と同様であるが、光拡散部材と中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が5μm以上100μm以下のものをいう。このような粒径のフィラーをガラス30中に含有させると、光拡散作用により発光装置の色度バラツキを改善することができる。ガラス30の流動性を一定に調整することが可能となり、歩留まり高く発光装置を量産することができる。また、ガラス30の流動性を一定に調整することができる。フィラーは、蛍光物質と同一若しくは類似の粒径及び/または形状を有することが好ましい。類似の粒径は、各粒子の真円との近似程度を表す円形度(円経度=粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ/粒子の投影の周囲長さ)の値の差が20%未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光物質とフィラーが互いに作用しあい、樹脂中にて蛍光物質を良好に分散させることができ色むらを抑制することができる。
<セラミックス粉>
上述の蛍光物質に代えて、若しくは蛍光物質、光拡散部材、フィラーと共にセラミックス粉をガラス30に含有させてもよい。セラミックス粉の材質はSiO、Al、AlN、SiC、ZrO、TiO、TiN、Si、SnOなどであり、蛍光物質、光拡散部材、フィラーと材質が重複する場合がある。セラミックス粉の大きさは数μmから数十μmの大きさがあり、略球形、略楕円形、多角形などである。
<被膜>
ガラス30の表面に被膜を形成することが好ましい。被膜はガラス30の白濁を抑制することができる。ガラス30の白濁はガラスが結晶化することに起因する。また水分の透過を抑制することができる。被膜はフィラーなどを入れたものを使用することができる。例えば所定の波長の光(350nm以下の波長及び550nm以上の波長の光)を吸収する被膜を用いることにより、特定の波長の光(350nmから550nmまでの波長の光)を取り出すことができる発光装置を提供することができる。被膜は一層だけでなく、多層構造とすることもできる。多層構造とすることにより透過率を上げることもできる。
<発光装置の製造方法>
第1の実施の形態に係る発光装置について図面を参酌して説明する。図3乃至図9は、第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(1)〜(7)である。ただし、個々に割り出した基板20の側面部に相当する部分は基板電極21が形成されているが、便宜上省略している。
(1)基板20に所定の導電パターンを有する基板電極21を設ける。
セラミックス等の基板20に所定の導電パターンを有する基板電極21を設ける。基板電極21はスクリーン印刷やメッキ等により形成する。セラミックスの基板20はガラス30と接触する面と反対の裏面側に切り込みを設けておくことが好ましい。
(2)基板電極21にバンプ40を形成する。
Au等のバンプ40に熱をかけて基板電極21に接合する。このとき熱と共に超音波をかけてもよい。バンプ40は球状若しくは卵状に形成することが好ましい。
(3)発光素子10をフェイスダウンして基板電極21上にフリップチップ実装を行い、発光素子10が持つ同一面側のn側電極11及びp側電極12と基板電極21とを電気的に接続する(第一の工程)。(3)の工程は(2)と同時に行ってもよい。
発光素子10は同一面側にn側電極11とp側電極12とを持ち、その反対側は透光性の基板を持つ。この透光性の基板をコレット等で吸引して、n側電極11とp側電極12とをフェイスダウンする。この発光素子10をコレット等で超音波振動を加え、n側電極11とp側電極12とをバンプ40と接合する。発光素子10とバンプ40とを接合した後、コレット等の吸引を止めコレット等を引き上げる。
(4)ガラス30がガラス転移温度以上の温度で、かつ、ガラス30の融点よりも低い温度に、ガラス30を加熱する(第二の工程)。
基板20に発光素子10を実装した状態のものを所定の装置内に配置する。この装置は上金型と下金型とを持ち、装置内を所定の温度に保持できるように構成されている。装置内は窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気中に保持しておくほか、真空にすることも可能である。基板電極21等の金属に酸化膜を形成させないためである。下金型、ガラス30、基板20に発光素子10を実装した状態のもの、上金型の順に配置する。ガラス30と基板20との間に発光素子10が配置されるように置かれている。ガラス30がガラス転移温度以上の温度で、かつ、ガラス30の融点よりも低い温度になるまで、下金型に熱を加える。これによりガラス30が軟化状態となる。但し、ガラス30は融点以下であるため液状となっていない。ガラス30を加熱する温度は200℃以上800℃以下の温度が好ましい。特に500℃以上600℃以下の温度に加熱を行い、ガラス30を軟化状態にすることも可能である。また、1段階で加熱と冷却を行うことも可能であるが、数段階に分けて加熱を行い、数段階に分けて冷却を行うことが好ましい。これによりガラス30を冷却する際の割れを防止することができるからである。
(5)発光素子10が載置された基板20に、ガラス30を押圧する(第三の工程)。図面はガラス30を上側に配置しているが、ガラス30の上面30aにあたる部分が下金型と接触する。
ガラス30が軟化状態となっている状態で、上金型と下金型とを押圧して、ガラス30を基板20に押圧する。ガラス30は軟化状態となっているため、発光素子10を破壊することなく基板20に接触する。バンプ40を介した基板20の基板電極21と発光素子10との隙間には気体層50が形成される。液状のものを滴下すると発光素子10と基板電極21との隙間にも液状のものが侵入するが、軟化状態のガラス30ではこの隙間にガラス30が侵入することがほとんどない。なお、予めバンプ40を介する発光素子10と基板電極21との隙間にエポキシ樹脂等の絶縁部材を配置しておくこともできる。これにより発光素子10から発生する熱を基板電極21側に伝達し易くし放熱性を向上させるためである。また、所定の型枠を下金型に用い、ガラス30を所定の形状に成型することもできる。例えばレンズ形状である。
(6)ガラス30を冷却する(第四の工程)。
軟化状態のガラス30を基板20及び基板電極21に押圧して接触させた後、ガラス30を冷却することによりガラス30を基板20に固定する。冷却は1段階で行うことも可能であるが、数段階に分けて行うことも可能である。上金型と下金型とでガラス30及び基板20を押圧した状態で冷却を行っても良いが、半固化された状態で下金型若しくは上金型を取り外し、冷却を行うことも可能である。
(7)ガラス30を切断して発光装置を切り出す(第五の工程)。
ガラス30が固定された基板20を装置から取り出す。ガラス30の上面30aはそのままでも使用できるが、透光性を向上させるため研磨しておくことが好ましい。取り出された基板20は切断機90を用いて所定の位置までガラスを研磨若しくは切断する。ガラス30と基板20との接触部分までガラス30を切断する。この切断により発光装置となるガラス30の側面30bが形成される。また、ガラス30と基板20との接触部分まで侵入しない程度までガラス30を切断することもできる。その後所定の応力を加え基板20と共にガラス30を割る。ガラス30の側面30bは切断された部分と応力を加えて分割された部分とを有する。ガラス30の側面30bは研磨しておくこともできる。これにより製品毎のバラツキを抑制できるからである。セラミックスの基板20はガラス30が固定されている側と反対の裏面側に切れ込みを入れた部分に沿って分割することが好ましい。
(8)ガラス30の表面に被膜(特に図示しない)を形成する。
被膜の形成はガラス30を切断する前に行ってもよい。被膜は所定のシートを貼り付ける他、被膜を付けたい部分にスプレーする方法、所定の液中にガラス30を浸積する方法、所定の物質をスクリーン印刷する方法などがある。
以上の工程を経ることによりガラス30が基板20に固定された発光装置を提供することができる。
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態について説明する。図10は、第2の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第1の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
第2の実施の形態に係る発光装置は、セラミックスの基板120にスルーホールを設け、所定の導電パターンを配置して基板電極121を設ける。バンプ140はAuを用いる。セラミックスの基板120とガラス130には上下方向から切り込みを入れており、応力を加えてこの切り込みに沿って発光装置を割り出している。これによりガラス130と基板電極121との側面がほぼ同一面となり、発光装置の実装を容易に行うことができる。また、ガラス130と基板電極121の側面がほぼ同一面となることから、ガラス130の研磨を容易に行うことができる。
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態について説明する。図11は、第3の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第1の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板220は底面と側面を持つ凹部を有する。凹部の底面には基板電極221を設けている。基板220にはセラミックスを用いる。基板220は所定の位置が開口されたセラミックスグリーンシートを積層して焼結を行い、所定の導電パターンとなるように金属を配置して基板電極221を形成する。積層されたセラミックスグリーンシートには焼結する前に所望の深さの切り込みを入れている。軟化状態前のガラス230は凹部の深さよりも厚い透光性のものを使用する。凹部の底面に設けられた基板電極221に発光素子210をフリップチップ実装する。この基板220に軟化状態のガラス230を押圧する。ガラス230は凹部内に配置される位置まで押圧する。ガラス230は凹部の底面及び側面並びに凹部の上部と固着している。ガラス230と基板220との接触面積を増やし、より強固に固着するためである。基板220となるセラミックスグリーンシートに入れた切り込みに沿うように、ガラス230に所定の研磨を行う。この両側からの切り込みに沿って基板220及びガラス230を分割して、個々の発光装置を得る。
更に詳述すると、貫通孔を有するセラミックスグリーンシートを多層に張り合わせることなどにより発光素子10を載置する凹部を形成する。したがって、発光正面側から見て円状、楕円状、略矩形状や孔径の異なるグリーンシートを積層することで階段状の開口部内壁などを形成することも可能である。さらに、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートと、種々の形状および大きさの貫通孔を有するグリーンシートを組み合わせることにより、開口方向に向かって内径が広くなる形状を有する凹部とすることができる。ここで、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートは、グリーンシートへの当接方向に狭くなる形状の刃を有する切削具を使用して切削加工により形成することが可能である。あるいは、通常の貫通孔を形成する際に使用する切削具のグリーンシート表面に対する当接角度を変化させることにより形成することが可能である。さらには、内径を段階的に変化させた貫通孔を有する複数枚のグリーンシートを重ね合わせ、取り敢えず階段状の内壁面を形成し、該階段状の内壁面に成型用金型を押し当て平滑面とすることにより、ある一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートを形成することが可能である。セラミックスの基板220の外側の凹部等を揃えることで、積層に伴う各層の位置ズレを防止することができる。グリーンシートの各部材の間に他の部材、セラミックスだけに限らずセラミックス以外の金属部材、無機部材などを用いてもよい。凹部に複数の段差を設けることによりガラス30と基板20との接触面積を増加して固定強度を増すこともできる。
<第4の実施の形態>
第4の実施の形態について説明する。図12は、第4の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第1の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板320はセラミックスを使用する。基板320は底面と側面とを持つ凹部を有する。ガラス330は凹部内に配置されている。ガラス330は押圧により形成するため、凹部の上部にガラス330が薄く配置されていてもよい。これによりセラミックスの基板20への水の侵入を阻止することができるからである。凹部の上部のガラス330を研磨して凹部の上部のセラミックスを露出することもできる。ガラス330は蛍光物質を混合してもよい。また蛍光物質と共に光拡散部材を混合してもよい。
<第5の実施の形態>
第5の実施の形態について説明する。図13は、第5の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第1の実施の形態、第3の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板420は底面と側面を持つ凹部を有する。凹部の底面には基板電極421を設け、発光素子410を配置する。発光素子410をフリップチップ実装した後、被覆部材480で発光素子410を被覆する。被覆部材480は粉体状の蛍光物質、セラミックス粉などを用いることができる。また、所定の液体、ゾル、ゲルなどに蛍光物質等を混合しておくこともできる。例えば被覆部材480に粉体状の蛍光物質を用いる場合、水や有機溶剤に混合した蛍光物質を発光素子410の周囲に固着する。発光素子410を配置した基板420に軟化前のガラス430を配置して装置に投入する。ガラス430を軟化するために装置内の温度を上げると水や有機溶剤が揮発する。さらに発光装置内を加温してガラス430を軟化状態にする。この軟化状態のガラス430を基板420に押圧してガラス430を基板420に固着する。このとき発光素子410は直接的にガラス430に被覆されておらず、発光素子410を被覆した被覆部材480を介してガラス430に被覆されている。これにより蛍光物質の使用量を少なくすることができ、配向特性を向上することができる。なお、発光素子410を被覆するだけでなく、発光素子410及び基板電極421も被覆することができる。発光素子410の周囲に被覆部材480を容易に配置することができる。
<第6の実施の形態>
第6の実施の形態について説明する。図14は、第6の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第2の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
ガラス530は所定のレンズ形状を形成している。レンズは発光素子510が配置されている部分を軸とする回転体である。所定のレンズ形状となるような型枠を用いてレンズ形状を持つガラス530を成形する。ガラス530は加熱して軟化状態とした後、ガラス530を押圧して型枠内にガラス530を充填する。切断機を用いてレンズ形状を成すガラス530を切断する。この時、ガラス530とともに基板520も切断することができる。このガラス530に予め蛍光物質を混合しておくこともできる。レンズはフレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、ナローレンズ、ワイドレンズ等種々の形態を採ることができる。
<第7の実施の形態>
第7の実施の形態について説明する。図15は、第7の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第3の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板620は底面と側面とを持つ凹部を有する。底面には発光素子610を配置する。凹部の上方にはレンズ形状を成すガラス630を設ける。レンズ形状を成すガラス630を設けることにより発光素子610から出射された光を集光することができる。特に凹部の底面及び側面で反射された光はレンズ形状を成すガラス630を透過して外部に出力される。凹部の上部をガラス630で覆っているため水や埃などから基板620を保護することができる。
<第8の実施の形態>
第8の実施の形態について説明する。図16は、第8の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第4の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板720は底面と側面とを持つ凹部を有する。凹部の底面には基板電極721を有する。凹部の底面には発光素子710を配置する。凹部の上方にはレンズ形状を成すガラス630を設ける。レンズ形状を成すガラス730は凹部の開口部の直径とほぼ等しい直径を成すことができるほか、凹部の開口部の直径よりも小さい直径を成すこともできる。
<第9の実施の形態>
第9の実施の形態について説明する。図17は、第9の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。但し、第1の実施の形態、第3の実施の形態、第5の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板820は平板状であり、所定の基板電極821を配設している。基板電極821には発光素子810を配置している。発光素子810の周囲には被覆部材880を設けている。発光素子810の上方にはレンズ形状を成すガラス830を形成している。発光素子810から射出された光は上方で集光される。発光素子810は被覆部材880で被覆する。被覆部材880は蛍光物質であり、所定の形状に固めている。被覆部材880はスクリーン印刷手段や電着手段により形成することができる。軟化状態のガラス830を所定の型枠を押しつけ、レンズ形成を行う。発光素子810の側面から出射された光も蛍光物質を用いる被覆部材880で吸収され、波長変換を行い、外部に放出される。
<第10の実施の形態>
第10の実施の形態について説明する。図18は、第10の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。図19は、第10の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図19の概略断面図は、図18のXIX−XIXを切断した状態である。第1の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
開口方向に広口となるすり鉢状の凹部を有する基板920を用いる。凹部920は底面920a及び側面920bを有する。凹部の底面920aは基板電極921を設ける。基板920の凹部の底面920aには発光素子910を載置する。基板920の一の隅部は段差を設けており、その段差の底面には保護素子915を載置する。この保護素子915は同一面側に正負の電極を有する。凹部の底面920a及び側面920bは金属部材を配置する。発光素子910から射出された光が側面920bに照射及び反射して、発光正面側に放出させるためである。凹部の側面920bには、反射率の高い部材をメッキ等して設けておくこともできる。基板920の凹部の開口部分は、円形形状の他、楕円形状、略矩形状など種々の形状を採ることができる。ガラス930と基板920との剥離を防止するため、わずかに突起部分を設けておくこともできる。保護素子915は発光素子910と同様にガラス930で固定する。このほか、保護素子915を基板920の凹部内に配置することもできる。これにより基板920の一の隅部に段差を設ける必要がなくなり成形しやすくすることができる。基板920はAlN、GaN等を用いる。
<第11の実施の形態>
第11の実施の形態について説明する。図20は、第11の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。図21は、第11の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図21の概略断面図は、図20のXXI−XXIを切断した状態である。第1の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
基板1020は所定の貫通孔を持つセラミックスグリーンシートを複数枚積層している。基板1020の一部にはスルーホールを設け、導電性部材を埋設する。セラミックスグリーンシートに所定の導電パターンを配置する。基板1020の両面に基板電極1021を配置して裏面側から導通を採ることができる。基板1020の裏面側は底面と側面を持つ凹部を有する。この裏面側の凹部の底面に基板電極1021を設ける。裏面側の凹部の底面に設ける基板電極1021と発光素子1010を載置する上面の基板電極1021とは電気的に接続されている。裏面側の凹部の底面に設ける基板電極1021には保護素子1015を載置する。保護素子1015は下面と上面に電極を持つ。保護素子1015の上面の電極はワイヤ1016を介して基板電極21と電気的に接続しており、保護素子1015の下面の電極はダイボンド樹脂等を介して基板電極21と電気的に接続している。これによりワイヤ1016を用いる保護素子1015を実装した発光装置を提供することができる。発光素子1010をフリップチップ実装する際に保護素子1015を実装するほか、基板1020にガラス1030を固定してから保護素子1015を実装することもできる。
<第12の実施の形態>
第12の実施の形態について説明する。図22は、第12の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。第1の実施の形態とほぼ同様な構成を採る部分については説明を省略する。
発光素子1110は同一面側にn側電極とp側電極とを持つ。発光素子1110はフェイスアップで基板1120に実装する。基板1120は基板電極1121を有しており、発光素子1110を載置する。発光素子1110をヒートシンクに載置して基板電極1121と別部材としてもよい。発光素子1110のn側電極及びp側電極と基板電極1121とをワイヤ1116を用いて電気的に接続する。ワイヤ1116はガラス1130の押圧に耐えうる程度の太さを有する。下金型にガラス1130を配置して、上金型に発光素子1110をフェイスアップで実装した基板1120を配置する装置を用いる。下金型に配置するガラス1130に所定の温度を加えてガラス1130を軟化状態とする。軟化状態としたガラス1130に上金型を押圧する。これによりガラス1130が基板1120に固着する。ガラス1130が軟化状態となっていることからワイヤ1116の断線は生じない。
この発光装置の製造方法は第1の実施の形態の製造方法と第1の工程を除いてほぼ同様である。第1の実施の工程は、発光素子1110を基板1120にダイボンド部材を用いて載置する。ダイボンド部材はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂などを用いることができ、Agフィラー等を混入することもできる。発光素子1110は基板電極1121上に載置することもできる。その後、発光素子1110が持つ電極と基板電極1121とをワイヤ1116を介して電気的に接続する。このようにして基板1120に実装された発光素子1110を次工程の軟化状態のガラス1130に押圧していく。
<実施例1>
実施例1について説明する。図1は、第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。図2は、第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。適宜第1の実施の形態を参酌する。
セラミックスの基板20に発光素子10を載置する。発光素子10は同一面側にn側電極11とp側電極12とを有し、フェイスダウンでフリップチップ実装している。発光素子10はピーク波長が460nm近傍にある青色に発光する素子を使用する。基板20はAlNを用いている。基板20の四隅にはスルーホールを設け分割した状態の形状となっている。基板20の短辺にもスルーホールを設け分割した状態となっており、そのスルーホールの部分は基板20の上面と下面とを導通するように基板電極21を設けている。基板電極21はn側の基板電極とp側の基板電極とに分かれ、基板20の上面から側面、下面にかけて導電パターンを形成する。
ガラス30は屈伏点(At)546℃、転位点(Tg)518℃、鉛フリーのものを使用する。ガラス30の材質はSiO(シリカ)を0重量%〜10重量%、Bi(三酸化二ホウ素)を20重量%〜30重量%、ZnO(酸化亜鉛)を50重量%〜60重量%、TiO(酸化チタン(IV))を0重量%〜10重量%の割合で混合したものを使用する。
発光装置の大きさは縦3.0mm、横2.0mm、高さ1.5mmである。基板20の大きさは縦3.0mm、横2.0mm、高さ1.0mmである。ガラス30の大きさは縦2.9mm、横1.9mm、高さ0.5mmである。
基板20の基板電極21上に発光素子10をフェイスダウンでフリップチップ実装する。セラミックスの基板20には基板の厚さの(2/5)〜(3/5)程度まで切り込みを入れている。切り込みは発光素子10が載置されている側と反対側の側に入れている。軟化前のガラス30を下金型に配置する。その上に発光素子10を挟み込むように基板20を配置する。下金型も上金型も共に平板上のものである。装置内を窒素充填して下金型を約560℃までゆっくりと昇温する。ガラス30が軟化状態となったら下金型と上金型とで所定の位置まで押圧する。その後、ゆっくりと冷却を行う。所定の温度以下に下金型及び上金型が冷えたら、上金型と下金型とを離し、ガラス30が固着された基板20を装置から取り出す。ガラス30面を上面にして、上方から切断機90で約0.5mmの深さまで入刃する。その後、ガラス30と基板20とを切り込みに沿って分割する。これによって発光装置が製造できる。ガラス30は切断機90で入刃する分、基板20よりも小さい。
本発明の発光装置は、携帯電話のバックライト用照明や、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源、インジケータなどに利用される発光装置、表示用として各種計測機器や屋外の案内板等に利用することができる。
第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。 第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(1)である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(2)である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(3)である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(4)である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(5)である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(6)である。 第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図(7)である。 第2の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第3の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第4の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第5の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第6の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第7の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第8の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第9の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第10の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。 第10の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第11の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。 第11の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第12の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 従来の発光装置を示す概略断面図である。
符号の説明
10、110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110 発光素子
11 n側電極
12 p側電極
20、120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120 基板
21、121、221、321、421、521、621、721、821、921、1021、1121 基板電極
30、130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1130 ガラス
30a 上面
30b 側面
40、140 バンプ
50 気体層
480、880 被覆部材
915、1015 保護素子
1016、1116 ワイヤ

Claims (24)

  1. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該発光素子と該基板との間には気体が介在していることを特徴とする発光装置。
  2. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とがバンプを介して電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該発光素子と該基板との間には絶縁部材が設けられていることを特徴とする発光装置。
  3. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスは押圧により該基板に固定されていることを特徴とする発光装置。
  4. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有していることを特徴とする発光装置。
  5. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有しており、かつ、220℃以上の融点を有していることを特徴とする発光装置。
  6. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスの側面は研磨若しくは切断されていることを特徴とする発光装置。
  7. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子は該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続されており、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスの上面は研磨されていることを特徴とする発光装置。
  8. 前記基板は、セラミックスであることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 前記基板は、底面と側面とを持つ凹部が形成されており、該底面には基板電極が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 前記ガラスは、レンズ形状を有することを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  11. 前記ガラスは、鉛の含有量が100ppm以下、若しくは実質的に含有されていないことを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  12. 前記ガラスは、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか1つが含有されていることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  13. 前記発光素子は、被覆部材で被覆され、該被覆部材をガラスにより被覆されていることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  14. 前記被覆部材は、蛍光物質、顔料、フィラー、光拡散部材、セラミックス粉の少なくともいずれか1つが含有されていることを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
  15. 前記発光装置は、前記基板に保護素子が載置されていることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  16. 前記発光装置は、前記発光素子が載置されている側と反対の側に保護素子が載置されていることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  17. 前記ガラスは、さらに被膜が固着されていることを特徴とする請求項1乃至7の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  18. 同一面側に正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該発光素子が被覆されるガラスと、を有する発光装置の製造方法であって、
    該発光素子が該基板電極上にフェイスダウンされ、該発光素子が持つ電極と該基板電極とが電気的に接続される、該発光素子がフリップチップ実装される第一の工程と、
    該ガラスがガラス転移温度以上で、かつ、該ガラスの融点よりも低い温度に、該ガラスが加熱される第二の工程と、
    該発光素子が載置された該基板に、該ガラスが押圧される第三の工程と、
    該ガラスが冷却される第四の工程と、
    を有する発光装置の製造方法。
  19. 前記発光装置の製造方法は、さらに該ガラスの側面が切断若しくは研磨される、又は、該ガラスの上面が研磨される第五の工程を有することを特徴とする請求項18に記載の発光装置の製造方法。
  20. 前記第二の工程は、200℃以上800℃以下の温度に前記ガラスが加熱されていることを特徴とする請求項18に記載の発光装置の製造方法。
  21. 前記第三の工程は、所定の形状を成す型枠が前記ガラスに接触されて押圧されることを特徴とする請求項18に記載の発光装置の製造方法。
  22. 正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    該電極と該基板電極とが電気的に接続されるワイヤと、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスの材質は200℃以上700℃以下のガラス転移温度(Tg)を有しており、かつ、220℃以上の融点を有していることを特徴とする発光装置。
  23. 正負一対の電極を有する発光素子と、
    該発光素子が載置される基板と、
    該基板に設けられる基板電極と、
    該正負一対の電極の少なくとも1つと該基板電極とが電気的に接続されるワイヤと、
    を有する発光装置であって、
    該発光素子はガラスにより被覆されており、
    該ガラスは押圧により該基板に固定されていることを特徴とする発光装置。
  24. 正負一対の電極を有する発光素子と、該発光素子が載置される基板と、該基板に設けられる基板電極と、該基板電極と該発光素子の電極とが電気的に接続されるワイヤと、該発光素子が被覆されるガラスと、を有する発光装置の製造方法であって、
    該発光素子が該基板上に載置され、該発光素子が持つ電極と該基板電極とがワイヤを介して電気的に接続される、該発光素子が実装される第一の工程と、
    該ガラスがガラス転移温度以上で、かつ、該ガラスの融点よりも低い温度に、該ガラスが加熱される第二の工程と、
    該発光素子が載置された該基板に、該ガラスが押圧される第三の工程と、
    該ガラスが冷却される第四の工程と、
    を有する発光装置の製造方法。
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