JP2007067300A - Light emitting device and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device capable of preventing the invasion of moisture from sealing glass and a boundary surface between the sealing glass and a substrate, wiring metal, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The light emitting device 1 comprises wiring 4 which is formed on the substrate 2, and including a first glass component, an LED 3 to be electrically connected to the wiring 4, and the sealing glass 7 for sealing the LED 3. The sealing glass 7, the substrate 2, and the wiring 4 are connected with an adhesive 8 containing a second glass component. When the first glass component is the same as the second glass component, it is preferable that their softening points are higher than the softening point of the sealing glass 7. When the first glass component is different from the second glass component, it is preferable that the following relation is satisfied, i.e., T<SB>1</SB>>T<SB>2</SB>>T<SB>3</SB>among the softening point T<SB>1</SB>of the first glass component, the softening point T<SB>2</SB>of the second glass component, and the softening point T<SB>3</SB>of the sealing glass 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光装置およびその製造方法に関し、より詳しくは、発光素子がガラスで封止されている発光装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light emitting device in which a light emitting element is sealed with glass and a method for manufacturing the same.

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。   Currently, lighting devices using white light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) as light emitting elements are being put into practical use. Advantages of using white LEDs for lighting are: 1) lower power consumption and lower running costs compared to incandescent and fluorescent lamps, 2) long life, saving time for replacement, and 3) miniaturization 4) Do not use harmful substances such as mercury in fluorescent lamps.

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。   A general white LED has a structure in which the LED is sealed with a resin. For example, in a typical one-chip white LED, an LED having a light emitting layer of InGaN in which In is added to GaN is sealed with a resin containing a YAG phosphor. When current is passed through the LED, blue light is emitted from the LED. Next, the YAG phosphor is excited by part of the blue light, and yellow light is emitted from the phosphor. Since blue light and yellow light are in a complementary color relationship, when they are mixed, they are recognized as white light by human eyes.

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から放出される紫外線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。   However, in a resin-sealed LED, moisture penetrates into the resin due to long-term use, and the operation of the LED is hindered, or the resin is discolored by ultraviolet rays emitted from the LED, and the light transmittance of the resin is reduced. There were problems such as lowering.

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。   Further, the LED can be used at a higher ambient temperature and a larger input as the heat resistance from the mounting substrate to the light emitting portion is smaller and the heat resistant temperature is higher. Therefore, thermal resistance and heat resistance are key points for increasing the output of the LED. However, when a resin is used for sealing an LED, the heat resistance of the resin is low (for example, an epoxy resin turns yellow at a temperature of 130 ° C. or higher), so that it is not suitable for use at high output. There was a problem.

これに対して、従来より、ゾルゲル法によって作製したガラスで封止した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。   On the other hand, LED sealed with the glass produced by the sol gel method is proposed conventionally (for example, refer patent document 1). According to this LED, it is possible to reduce the hygroscopicity through the sealing material and the decrease in light transmittance due to discoloration of the sealing material, and it is also possible to improve the heat resistance.

特開2002−203989号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-203989

しかし、ゾルゲルガラスには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という問題があった。また、一般に、ガラスは樹脂に比べると基板や配線金属との接着性に劣るため、封止ガラスと基板や配線金属との界面から水分が浸入するという問題もあった。   However, the sol-gel glass tends to have pores, and there is a problem that the operation of the LED is hindered when moisture enters the pores. In general, glass is inferior in adhesiveness to a substrate or a wiring metal compared to a resin, so that there is a problem that moisture enters from the interface between the sealing glass and the substrate or the wiring metal.

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、封止ガラス、並びに、封止ガラスと基板および配線金属との界面からの水分の浸入を防ぐことのできる発光装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems. That is, an object of the present invention is to provide a sealing glass, a light emitting device capable of preventing moisture from entering from the interface between the sealing glass, a substrate, and a wiring metal, and a method for manufacturing the same.

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。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第1の態様は、セラミクス基板、ガラスセラミクス基板およびシリカコートシリコン基板よりなる群から選ばれるいずれか1つの基板と、この基板の上に形成された配線と、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、溶融法によって作製されて、発光素子を被覆するガラス部材とを有する発光装置であって、配線は第1のガラス成分を含み、ガラス部材と、基板および配線との間に第2のガラス成分を含む接着材が設けられていることを特徴とするものである。   According to a first aspect of the present invention, any one of a substrate selected from the group consisting of a ceramic substrate, a glass ceramic substrate, and a silica-coated silicon substrate, a wiring formed on the substrate, an LED, and a semiconductor laser On the other hand, a light-emitting device including a light-emitting element having an electrode electrically connected to the wiring and a glass member that is manufactured by a melting method and covers the light-emitting element, the wiring being the first glass An adhesive material including a second glass component is provided between the glass member, the substrate, and the wiring.

本発明の第1の態様において、第1のガラス成分と第2のガラス成分とが同じである場合には、これらの軟化点は、ガラス部材を構成するガラスの軟化点より高いことが好ましい。   In the 1st aspect of this invention, when the 1st glass component and the 2nd glass component are the same, it is preferable that these softening points are higher than the softening point of the glass which comprises a glass member.

また、本発明の第1の態様において、第1のガラス成分と第2のガラス成分とが異なる場合には、第1のガラス成分の軟化点をT、第2のガラス成分の軟化点をT、ガラス部材を構成するガラスの軟化点をTとすると、
>T>T
の関係が成立することが好ましい。
In the first aspect of the present invention, when the first glass component and the second glass component are different, the softening point of the first glass component is T 1 , and the softening point of the second glass component is T 2 , when the softening point of the glass constituting the glass member is T 3 ,
T 1 > T 2 > T 3
It is preferable that the relationship is established.

上記いずれの場合においても、第1のガラス成分は、配線中に0.5重量%〜5重量%の範囲で含まれることが好ましい。また、ガラス部材は、TeO−B−ZnO系ガラスであって、TeOを10mol%以上含むことが好ましい。また、配線および電極は金を含み、これらは、金を含む導電性部材を介して接続されていることが好ましい。さらに、発光素子の主発光ピーク波長は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。 In any of the above cases, the first glass component is preferably contained in the wiring in the range of 0.5 wt% to 5 wt%. Further, the glass member is TeO 2 —B 2 O 3 —ZnO-based glass, and preferably contains 10 mol% or more of TeO 2 . Moreover, it is preferable that wiring and an electrode contain gold | metal | money and these are connected through the electroconductive member containing gold | metal | money. Further, the main emission peak wavelength of the light emitting element is preferably 500 nm or less. In this case, the light emitting element can be a GaN-based compound semiconductor.

本発明の第2の態様は、セラミクス基板、ガラスセラミクス基板およびシリカコートシリコン基板よりなる群から選ばれるいずれか1つの基板を準備する工程と、この基板の上に、第1のガラス成分を含む配線材料からなる配線パターンを形成する工程と、基板の上の所定領域に、第2のガラス成分を含む接着材パターンを形成する工程と、配線パターンを形成した後に、配線材料を加熱処理する工程と、LEDおよび半導体レーザのいずれか一方の発光素子を加熱処理後の配線パターンに電気的に接続する工程と、発光素子の上にガラス材料を載せる工程と、550℃〜700℃の温度で加熱することによりガラス材料を溶融して、発光素子を封止し且つ接着材パターンを介して基板に接合する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ものである。   The second aspect of the present invention includes a step of preparing any one substrate selected from the group consisting of a ceramic substrate, a glass ceramic substrate, and a silica-coated silicon substrate, and a first glass component is included on the substrate. A step of forming a wiring pattern made of a wiring material, a step of forming an adhesive pattern containing a second glass component in a predetermined region on the substrate, and a step of heat-treating the wiring material after forming the wiring pattern And a step of electrically connecting one of the LED and the semiconductor laser to the wiring pattern after the heat treatment, a step of placing a glass material on the light emitting device, and heating at a temperature of 550 ° C. to 700 ° C. And a step of melting a glass material to form a glass member that seals the light-emitting element and is bonded to the substrate through an adhesive pattern. It is an butterfly.

本発明の第2の態様において、第1のガラス成分と第2のガラス成分とが同じである場合には、これらの軟化点は、ガラス部材を構成するガラスの軟化点より高いことが好ましい。   In the 2nd aspect of this invention, when the 1st glass component and the 2nd glass component are the same, it is preferable that these softening points are higher than the softening point of the glass which comprises a glass member.

また、本発明の第2の態様において、第1のガラス成分と第2のガラス成分とが異なる場合には、第1のガラス成分の軟化点をT、第2のガラス成分の軟化点をT、ガラス部材を構成するガラスの軟化点をTとすると、
>T>T
の関係が成立することが好ましい。
In the second aspect of the present invention, when the first glass component and the second glass component are different, the softening point of the first glass component is T 1 , and the softening point of the second glass component is T 2 , when the softening point of the glass constituting the glass member is T 3 ,
T 1 > T 2 > T 3
It is preferable that the relationship is established.

本発明の第1の態様によれば、溶融法によって作製されたガラス部材によって発光素子を被覆しているので、ゾルゲルガラスにおける細孔の問題を解消することが可能となる。また、ガラス部材と基板および配線との接着力を向上させるために接着材を設けているので、これらの界面から水分が浸入するのを防ぐこともできる。   According to the first aspect of the present invention, since the light emitting element is covered with the glass member manufactured by the melting method, the problem of pores in the sol-gel glass can be solved. Moreover, since the adhesive is provided in order to improve the adhesive force between the glass member, the substrate and the wiring, it is possible to prevent moisture from entering from these interfaces.

本発明の第2の態様によれば、発光素子を封止するガラス部材から水分が浸入するのを防ぐとともに、ガラス部材と基板および配線との界面から水分が浸入するのも防ぐことのできる発光装置を得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to prevent light from entering from the glass member that seals the light emitting element and to prevent water from entering from the interface between the glass member, the substrate, and the wiring. A device can be obtained.

図1は、本実施の形態による発光装置の斜視図である。また、図2は、図1のA−A′線に沿う断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

図1および図2に示すように、発光装置1は、基板2上に設けられた発光素子としてのLED3を備える。ここで、LED3は、導電性部材としてのバンプ5を介して、基板2上の配線4と電気的に接続している。図2で、符号6は、LED3に設けられた電極である。尚、図1,2の例では、フリップチップ方式によってLED3と配線4をボンディングしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、非導電性フィルム(Non−Conductive Film)などを用いた他のワイヤレスボンディングを適用してもよく、また、金細線を用いたワイヤボンディングを適用することもできる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting device 1 includes an LED 3 as a light emitting element provided on a substrate 2. Here, the LED 3 is electrically connected to the wiring 4 on the substrate 2 through bumps 5 as conductive members. In FIG. 2, reference numeral 6 denotes an electrode provided on the LED 3. In the example of FIGS. 1 and 2, the LED 3 and the wiring 4 are bonded by the flip chip method, but the present invention is not limited to this. For example, other wireless bonding using a non-conductive film (Non-Conductive Film) or the like may be applied, and wire bonding using a gold thin wire may be applied.

本実施の形態においては、発光装置1は、ガラス部材としての封止ガラス7によってLED3が封止された構造を有する。そして、例えば、ガラスエポキシ樹脂などからなる配線基板に発光装置1を実装することによって、照明システムなどの利用に供される。   In the present embodiment, the light emitting device 1 has a structure in which the LED 3 is sealed with a sealing glass 7 as a glass member. For example, by mounting the light emitting device 1 on a wiring board made of glass epoxy resin or the like, it is used for an illumination system or the like.

本実施の形態におけるLED3としては、封止ガラス7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。   As LED3 in this Embodiment, what does not deteriorate by the heat processing at the time of sealing with the sealing glass 7 is used. In general, since the heat resistance becomes higher as the band gap is larger, an LED whose emitted light is blue is preferably used. For example, an LED having a main emission peak wavelength of 500 nm or less, more specifically, an LED using a nitride semiconductor such as GaN and InGaN or an II-VI group compound semiconductor such as ZnO and ZnS can be used.

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、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、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。   The light emitting device of the present invention can also be applied to a case where a semiconductor laser is used instead of an LED. As the semiconductor laser, a laser diode that does not deteriorate due to heat treatment during sealing with sealing glass is used as in the case of LEDs. That is, a semiconductor laser having a main emission peak wavelength of 500 nm or less, more specifically, a semiconductor laser using a nitride semiconductor such as GaN and InGaN or a II-VI group compound semiconductor such as ZnO and ZnS is used. Can do.

基板2には、耐熱性基板を用いることが好ましい。これは、LEDをガラスで封止する際に、ガラス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。   The substrate 2 is preferably a heat resistant substrate. This is because when the LED is sealed with glass, it is necessary to heat it to the melting temperature of the glass. Therefore, a resin substrate made of an epoxy resin or the like is not preferable because thermal degradation is expected. As a heat-resistant substrate applicable to the present embodiment, for example, a ceramic substrate such as an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, and a silicon carbide substrate, a glass ceramic substrate, or a silicon substrate having a silicon oxide film formed on the surface (silica) Coated silicon substrate) can be used.

封止ガラス7には、ゾルゲル法によって作製されていないガラス、すなわち、ゾルゲルガラス以外のガラスを用いる。具体的には、ガラス原料を溶融させることによって得られる溶融ガラスを用いる。   As the sealing glass 7, glass that is not produced by the sol-gel method, that is, glass other than sol-gel glass is used. Specifically, a molten glass obtained by melting a glass raw material is used.

溶融ガラスは、例えば、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得られる。そして、この溶融ガラスをカーボン型に流しだして板状に成形して得られたガラス片をLEDのチップの上に載せ、この状態でガラスの軟化点以上の温度で加熱し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り、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を呈する封止ガラスによって、LEDを封止することができる。   The molten glass can be obtained, for example, by putting a glass raw material in a gold crucible, heating and melting it, and stirring and homogenizing with a gold stirrer. Then, the glass piece obtained by pouring the molten glass into a carbon mold and forming it into a plate shape is placed on the LED chip, and heated in this state at a temperature above the softening point of the glass to melt the glass piece again. Let Then, the LED can be sealed with a sealing glass in which at least a part of the surface shape is curved, and preferably the whole is substantially spherical due to the aggregation action of the glass itself.

また、本実施の形態においては、溶融状態のガラスを直接LEDのチップの上に載せ、これを冷却することによってLEDを封止してもよい。   In this embodiment, the LED may be sealed by placing molten glass directly on the LED chip and cooling it.

本実施の形態によれば、溶融法によって作製されたガラスを封止ガラスとして用いることによって、ゾルゲルガラスにおけるような細孔の問題を解消することができる。   According to the present embodiment, the problem of pores as in sol-gel glass can be solved by using glass produced by a melting method as sealing glass.

また、封止ガラス7としては、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以上であるものが好ましく用いられる。このようなガラスであれば、屈折率が大きく、また、基板2との熱膨張係数差も小さいので、LED3から放出される光の取り出し効率を損なうことなくLED3を被覆することができる。具体的には、TeO−B−ZnO系のガラスであって、TeOを10mol%以上含むものが好ましく用いられる。TeO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。 The sealing glass 7 has a softening point of 500 ° C. or less, an average linear expansion coefficient at a temperature of 50 ° C. to 300 ° C. of 65 × 10 −7 / ° C. to 95 × 10 −7 / ° C., and a thickness for light having a wavelength of 405 nm. The internal transmittance at 1 mm is 80% or more, and the refractive index with respect to this light is preferably 1.8 or more. With such a glass, the refractive index is large and the difference in thermal expansion coefficient from the substrate 2 is small, so that the LED 3 can be covered without impairing the extraction efficiency of the light emitted from the LED 3. Specifically, TeO 2 —B 2 O 3 —ZnO-based glass that contains 10 mol% or more of TeO 2 is preferably used. The refractive index can be increased by increasing the TeO 2 content.

尚、封止ガラス7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封止ガラスに添加することができる。これにより、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って白色光が得られる。   The sealing glass 7 can contain a phosphor. For example, a phosphor that emits yellow light can be added to the sealing glass. Thereby, the blue light emitted from the LED and the yellow light emitted when the phosphor is excited by a part of the blue light are mixed to obtain white light.

また、封止ガラス7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、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ものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the sealing glass 7 is a thing which does not contain lead substantially from the point of an environmental problem. Furthermore, it is preferable that it is a thing which does not contain an alkali substantially from the point which prevents the electrical property of the light-emitting device 1 from falling.

電極6および配線4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。LEDをガラスで封止する際には、大気中において高温下で熱処理されるため、熱で電極や配線が変形したり、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5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6、バンプ5および配線4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。   As a material for forming the electrode 6 and the wiring 4, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), aluminum (Al), or the like can be used. Of these, gold is preferably used because it has a high melting point and is not easily oxidized. This is because when the LED is sealed with glass, it is heat-treated at high temperature in the atmosphere, so that it is necessary to prevent the electrodes and wiring from being deformed or oxidized by heat. For the same reason, gold is preferably used as a material for forming the bump 5. When energized under high temperature and high humidity, there is no problem when the electrodes 6, the bumps 5 and the wiring 4 are all gold, but there is a possibility that corrosion occurs when different kinds of metals are used.

本実施の形態においては、配線4と封止ガラス7および基板2との接着力を向上させるために、配線4を形成する材料にガラス成分(以下、第1のガラス成分と称す。)を含ませる。接着力向上のメカニズムは必ずしも明確ではないが、アンカー効果によって基板2と配線4との間の接着力を向上させる一方で、化学結合の形成によって封止ガラス7と配線4との間の接着力を向上させると考えられる。したがって、第1のガラス成分は、配線4の内部で均一に分散していることが好ましい。   In the present embodiment, in order to improve the adhesive force between the wiring 4 and the sealing glass 7 and the substrate 2, the material forming the wiring 4 includes a glass component (hereinafter referred to as a first glass component). Make it. Although the mechanism for improving the adhesive force is not necessarily clear, the adhesive force between the substrate 2 and the wiring 4 is improved by the anchor effect, while the adhesive force between the sealing glass 7 and the wiring 4 is formed by forming a chemical bond. It is thought to improve. Therefore, it is preferable that the first glass component is uniformly dispersed inside the wiring 4.

第1のガラス成分は、配線4中に0.5重量%〜5重量%の範囲で含まれることが好ましく、0.5重量%〜3重量%の範囲で含まれることがより好ましい。0.5重量%より少なくなると、配線4および封止ガラス7との接着性が低下する。一方、5重量%より多くなると、バンプ5との接着性が低下する。   The first glass component is preferably included in the wiring 4 in the range of 0.5 wt% to 5 wt%, and more preferably in the range of 0.5 wt% to 3 wt%. If it is less than 0.5% by weight, the adhesiveness between the wiring 4 and the sealing glass 7 is lowered. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, the adhesion to the bumps 5 will decrease.

第1のガラス成分としては、例えば、SiO、Bi、ZnOおよびBを含むものが挙げられる。また、第1のガラス成分は、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、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ものであることが好ましい。 Examples of the first glass component include those containing SiO 2 , Bi 2 O 3 , ZnO, and B 2 O 3 . Moreover, it is preferable that a 1st glass component is a thing which does not contain lead substantially from the point of an environmental problem. Furthermore, it is preferable that it is a thing which does not contain an alkali substantially from the point which prevents the electrical property of the light-emitting device 1 from falling.

尚、配線4を形成する材料には、第1のガラス成分以外の他の成分を含むこともできる。例えば、スクリーン印刷によって配線パターンを形成する場合には、粘度調整の目的と、金に第1のガラス成分を均一に分散させる目的とからワニスを添加することができる。この場合、ワニスは加熱によって分解・蒸発するものであることが好ましく、具体的には、有機質ワニスなどを用いることができる。   The material for forming the wiring 4 can also contain other components other than the first glass component. For example, when a wiring pattern is formed by screen printing, varnish can be added for the purpose of adjusting the viscosity and the purpose of uniformly dispersing the first glass component in gold. In this case, the varnish is preferably decomposed and evaporated by heating. Specifically, an organic varnish or the like can be used.

また、本実施の形態においては、封止ガラス7と基板2および配線4との接着力を向上させるために、第2のガラス成分を含む接着材8を設けることを特徴としている。これにより、封止ガラス7と基板2および配線4との界面からの水分の浸入を防ぐことが可能となる。ここで、第2のガラス成分は第1のガラス成分と同じであってもよいが、好ましくは、後述するように異なっていた方がよい。また、第2のガラス成分は、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、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ものであることが好ましい。   Further, the present embodiment is characterized in that an adhesive material 8 containing a second glass component is provided in order to improve the adhesive force between the sealing glass 7 and the substrate 2 and the wiring 4. Thereby, it is possible to prevent moisture from entering from the interface between the sealing glass 7 and the substrate 2 and the wiring 4. Here, the second glass component may be the same as the first glass component, but preferably the second glass component is different as described later. Moreover, it is preferable that a 2nd glass component is a thing which does not contain lead substantially from the point of an environmental problem. Furthermore, it is preferable that it is a thing which does not contain an alkali substantially from the point which prevents the electrical property of the light-emitting device 1 from falling.

第1のガラス成分の軟化点をT(℃)、第2のガラス成分の軟化点をT(℃)、封止ガラスの軟化点をT(℃)とすると、第1のガラス成分と第2のガラス成分とが同じである場合には、式(1)の関係が成立することが好ましく、これらが異なる場合には、式(2)の関係が成立することが好ましい。 When the softening point of the first glass component is T 1 (° C.), the softening point of the second glass component is T 2 (° C.), and the softening point of the sealing glass is T 3 (° C.), the first glass component When the second glass component and the second glass component are the same, the relationship of the formula (1) is preferably established, and when they are different, the relationship of the equation (2) is preferably established.

=T>T (1) T 1 = T 2 > T 3 (1)

>T>T (2) T 1 > T 2 > T 3 (2)

LEDをガラスで封止する際には、封止ガラスをT以上の温度で加熱する必要がある。この際、T<Tであると、第1のガラス成分が封止ガラスより先に溶融して封止ガラスの側に引き寄せられるために、基板と配線金属との接着力が低下し、配線が基板から浮くなどの不良が発生する。また、T<Tであると、第2のガラス成分が溶融することによって接着材パターンが変形し、封止ガラスと基板や配線との接着力の低下などを招く。したがって、第1のガラス成分と第2のガラス成分とが同じである場合には、式(1)の関係が成立することが好ましい。 The time of sealing with glass is an LED, it is necessary to heat the sealing glass at T 3 or higher. At this time, if T 1 <T 3 , the first glass component is melted prior to the sealing glass and is drawn toward the sealing glass, so that the adhesive force between the substrate and the wiring metal is reduced, Defects such as wiring floating from the substrate occur. In addition, when T 2 <T 3 , the adhesive pattern is deformed by melting the second glass component, leading to a decrease in the adhesive force between the sealing glass and the substrate or wiring. Therefore, when the 1st glass component and the 2nd glass component are the same, it is preferred that the relation of a formula (1) is materialized.

また、封止ガラスと基板および配線との接着力は、第2のガラス成分が溶融することによって発現される。ここで、T<Tであると、第1のガラス成分が第2のガラス成分より先に溶融することによって、第1のガラス成分が接着材の側に引き寄せられ、上記と同様に、基板と配線金属との接着力が低下するおそれがある。したがって、第1のガラス成分と第2のガラス成分との間にはT>Tの関係が成立することが好ましく、それ故これらは互いに異なる成分であることが好ましい。第2のガラス成分としては、例えば、旭硝子株式会社製のB・ZnO・Bi系粉末ガラス(商品名1099)などを用いることができる。 Moreover, the adhesive force of sealing glass, a board | substrate, and wiring is expressed when a 2nd glass component fuse | melts. Here, if T 1 <T 2 , the first glass component is melted before the second glass component, whereby the first glass component is drawn toward the adhesive, There is a possibility that the adhesive force between the substrate and the wiring metal is lowered. Therefore, it is preferable that the relationship of T 1 > T 2 is established between the first glass component and the second glass component, and therefore it is preferable that these are different components. The second glass component, for example, Asahi Glass Co., Ltd. of B 2 O 3 · ZnO · Bi 2 O 3 based glass powder (trade name 1099) and the like can be used.

尚、接着材8には、金を含ませることができる。金は熱伝導率が大きいので、接着材8に金を含有させることによって、接着材8からの放熱効果を高めることが可能である。   The adhesive 8 can contain gold. Since gold has a high thermal conductivity, the heat dissipation effect from the adhesive 8 can be enhanced by including gold in the adhesive 8.

また、接着材8を形成する材料には、さらに他の成分を含むこともできる。例えば、スクリーン印刷によって接着材パターンを形成する場合には、粘度調整の目的でワニスを添加することができる。この場合、ワニスは加熱によって分解・蒸発するものであることが好ましく、具体的には、有機質ワニスなどを用いることができる。   In addition, the material forming the adhesive 8 can further contain other components. For example, when forming an adhesive material pattern by screen printing, a varnish can be added for the purpose of viscosity adjustment. In this case, the varnish is preferably decomposed and evaporated by heating. Specifically, an organic varnish or the like can be used.

次に、図3を用いて、本実施の形態におけるLEDの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the LED in this Embodiment is demonstrated using FIG.

まず、基板上に、陽極と陰極からなる配線パターンを形成する(ステップ1)。例えば、金に第1のガラス成分と有機質ワニスを添加したものを基板上にスクリーン印刷することによって、所望の配線パターンを形成することができる。   First, a wiring pattern composed of an anode and a cathode is formed on a substrate (step 1). For example, a desired wiring pattern can be formed by screen-printing a material obtained by adding a first glass component and an organic varnish to gold.

続いて、基板上の所定の領域に接着材パターンを形成する(ステップ2)。例えば、基板および配線パターンと、後工程で形成する封止ガラスとの間であって、LEDを囲む領域に接着材パターンをドーナツ状に設けることができる。また、接着材パターンは、第2のガラス成分に有機質ワニスを添加したものをスクリーン印刷することによって形成できる。   Subsequently, an adhesive material pattern is formed in a predetermined region on the substrate (step 2). For example, an adhesive material pattern can be provided in a donut shape in a region surrounding the LED between the substrate and the wiring pattern and the sealing glass formed in a later process. Moreover, an adhesive material pattern can be formed by screen-printing what added the organic varnish to the 2nd glass component.

次に、所定の条件で加熱処理を行うことにより、配線材料を焼成して配線を形成する(ステップ3)。   Next, by performing heat treatment under predetermined conditions, the wiring material is baked to form the wiring (step 3).

次いで、LEDを基板上に搭載する(ステップ4)。具体的には、LEDに設けられた電極と配線とを電気的に接続する。接続の方法は、ワイヤボンディング法およびワイヤレスボンディング法のいずれであってもよい。   Next, the LED is mounted on the substrate (step 4). Specifically, an electrode provided on the LED and a wiring are electrically connected. The connection method may be either a wire bonding method or a wireless bonding method.

その後、LEDを封止ガラスで封止する(ステップ5)。例えば、ガラス材料として、適当な形状のガラス片を準備し、このガラス片をLEDのチップの上に載せる。そして、この状態で加熱しガラス片を溶融させることによって、LEDを接着材パターンを介して封止ガラスで封止する。このとき、加熱処理温度は、LEDの動作機能を低下させない点から低い方が好ましい。具体的には、550℃〜700℃の範囲内、好ましくは550℃〜610℃の範囲内とする。550℃以下の温度では、封止ガラスを溶融させてLEDを封止することが困難となる。一方、700℃以上の温度では、LEDの発光機能が損なわれるおそれがある。   Thereafter, the LED is sealed with sealing glass (step 5). For example, an appropriately shaped glass piece is prepared as a glass material, and this glass piece is placed on the LED chip. And by heating in this state and melting a glass piece, LED is sealed with sealing glass through an adhesive material pattern. At this time, the heat treatment temperature is preferably low from the viewpoint of not deteriorating the operation function of the LED. Specifically, it is in the range of 550 ° C. to 700 ° C., preferably in the range of 550 ° C. to 610 ° C. At a temperature of 550 ° C. or lower, it becomes difficult to melt the sealing glass and seal the LED. On the other hand, at a temperature of 700 ° C. or higher, the light emitting function of the LED may be impaired.

尚、ある温度において、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、時間によってガラスの粘性が変化する。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。   At a certain temperature, glass tends to become a shape (spherical shape) determined by its surface energy and substrate wettability. However, in reality, the final shape, ie, equilibrium, is obtained by adding deformation due to its own weight. The shape obtained in the state is determined. Moreover, since the viscosity of glass changes with temperature, in the situation where temperature changes with time, the viscosity of glass changes with time. Therefore, when the holding time at a certain temperature is shorter than the time required for the deformation of the glass, the shape of the glass is determined before reaching the shape obtained in the equilibrium state. For this reason, in the present invention, in order to make the shape of the glass member into a shape in which at least a part of the surface shape is a curved surface, preferably a substantially spherical shape as a whole, the molten glass material is held in an appropriate viscosity state. It is desirable. Specifically, the glass material is preferably held at a glass transition point (100 ° C. to 220 ° C., preferably 120 ° C. to 200 ° C.).

以上の工程によって、図1および図2に示す発光装置を得ることができる。本発明の発光装置によれば、溶融法によって作製されたガラスでLEDを封止しているので、ゾルゲルガラスにおける細孔の問題を解消して封止材から水分が浸入するのを防ぐことができる。また、封止ガラスと基板および配線との接着力を向上させるために接着材を設けているので、これらの界面から水分が浸入するのを防ぐこともできる。   Through the above steps, the light-emitting device shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained. According to the light emitting device of the present invention, since the LED is sealed with glass produced by a melting method, the problem of pores in the sol-gel glass can be solved and moisture can be prevented from entering from the sealing material. it can. In addition, since an adhesive is provided to improve the adhesive force between the sealing glass, the substrate, and the wiring, it is possible to prevent moisture from entering from these interfaces.

また、本発明による発光装置は、樹脂封止した発光装置よりも高い耐熱性を有する。さらに、本発明で使用するガラス部材を構成するガラスの屈折率は1.8以上であり、一般に1.5以下の屈折率を有する樹脂に対して高い屈折率を有する。このため、本発明の発光装置によれば、樹脂封止した発光装置に比較して、発光光の取り出し効率を大きくできるので、放熱板を設けなくとも高い輝度が得られると予想される。したがって、ベアチップを高密度に連装することによって、光の取り出し効率をより高くして動作させることが可能となる。   Further, the light emitting device according to the present invention has higher heat resistance than the resin-sealed light emitting device. Further, the glass constituting the glass member used in the present invention has a refractive index of 1.8 or more, and generally has a high refractive index with respect to a resin having a refractive index of 1.5 or less. For this reason, according to the light emitting device of the present invention, compared with a resin-sealed light emitting device, the efficiency of extracting emitted light can be increased, and it is expected that high luminance can be obtained without providing a heat sink. Therefore, it is possible to operate with higher light extraction efficiency by connecting bare chips with high density.

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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記の実施の形態においては、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いた。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、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。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ガラス部材とするには、離型材層を設けたほうが好ましい。   For example, in the above-described embodiment, an LED is placed on a heat-resistant substrate, a glass piece is placed on the LED, and heated and cooled to coat the LED with spherical glass. However, the present invention is not limited to this. For example, an LED is placed on a heat-resistant substrate provided with a release material layer, and a glass piece is placed on the LED to be heated and cooled. The LED can be coated with spherical glass. In order to obtain a glass member having a shape in which at least a part of the surface shape is a curved surface, preferably a substantially spherical shape as a whole, it is preferable to provide a release material layer.

また、本発明においては、ガラス部材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をガラスで封止してもよい。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好ましい。尚、この場合、プリフォームの形成は、離型材層が設けられた耐熱性基板および離型材層の設けられていない耐熱性基板のいずれの上で行ってもよいが、上記と同様に、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ガラス部材とするには、離型材層を設けたほうが好ましい。   Moreover, in this invention, after forming the preform of a glass member, this may be mounted on LED and LED may be sealed with glass by fuse | melting again. In order to cover the LED with a sealing glass having a shape in which at least a part of the surface shape is a curved surface, preferably a substantially spherical shape as a whole in a short time, it is preferable to carry out after forming a preform. In this case, the preform may be formed on either a heat-resistant substrate provided with a release material layer or a heat-resistant substrate provided with no release material layer. In order to obtain a glass member having a shape in which at least a part of the shape is a curved surface, preferably a substantially spherical shape as a whole, it is preferable to provide a release material layer.

以下、本発明の実施例について述べる。   Examples of the present invention will be described below.

実施例1.
<配線および接着材の形成>
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。
Example 1.
<Formation of wiring and adhesive>
As the substrate, an alumina substrate having a purity of 99.6% and a thickness of 1 mm was used. Next, a gold paste for wiring formation was prepared. Specifically, gold (80% by weight), first glass component (2% by weight) and organic varnish (18% by weight) are mixed, kneaded in a magnetic mortar for 1 hour, and then used with three rolls. Dispersion was performed three times to obtain a gold paste.

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、SiO(44.65mol%)、B(13.13mol%)、ZnO(18.44mol%)、LiO(6.58mol%)、NaO(7.06mol%)、KO(0.71mol%)、TiO(3.15mol%)、Bi(5.28mol%)およびCeO(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。 As the gold, spherical fine powder having an average particle diameter of 2 μm was used. As the first glass component, SiO 2 (44.65mol%), B 2 O 3 (13.13mol%), ZnO (18.44mol%), Li 2 O (6.58mol%), Na 2 O (7.06mol%), K 2 O (0.71mol%), TiO 2 (3.15mol%), Bi 2 O 3 (5.28mol%) and consists CeO 2 (1.0mol%), average A flaky glass powder having a particle size of 1 μm was used. The softening point of the first glass component was 550 ° C. As the organic varnish, an ethyl cellulose resin having a polymerization degree of 7 dissolved in α-terpineol so as to have a concentration of 20% by weight was used.

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。   Next, a gold paste was screen printed on the surface of the alumina substrate to form a wiring pattern.

続いて、接着材パターンの形成を行った。具体的には、第2のガラス成分として第1のガラス成分と同じものを用い、この第2のガラス成分に有機ワニスを混合して接着材ペーストを調合した。次いで、この接着材ペーストをアルミナ基板表面の所定位置にスクリーン印刷して接着材パターンを形成した。   Subsequently, an adhesive pattern was formed. Specifically, the same material as the first glass component was used as the second glass component, and an organic varnish was mixed with the second glass component to prepare an adhesive paste. Next, this adhesive paste was screen printed at a predetermined position on the surface of the alumina substrate to form an adhesive pattern.

次いで、120℃で10分間の加熱処理を行った後に、800℃で30分間の焼成することによって、アルミナ基板の上に金配線および接着材を設けた。   Next, after performing heat treatment at 120 ° C. for 10 minutes, gold wiring and an adhesive were provided on the alumina substrate by baking at 800 ° C. for 30 minutes.

<LED>
豊田合成株式会社製のE1C60−0B011−03(商品名)を用いた。
<LED>
E1C60-0B011-03 (trade name) manufactured by Toyoda Gosei Co., Ltd. was used.

<ボンディング>
まず、アルミナ基板上の所定の位置にLEDをダイボンディングした。具体的には、ウェストボンド社製のマニュアルダイボンダ(製品名7200CR)を用いて、銀ペースト(住友金属鉱山株式会社製のT−303ON(商品名))によってダイボンドした。この際、加熱条件は150℃で30分間とした。
<Bonding>
First, LEDs were die-bonded at predetermined positions on the alumina substrate. Specifically, die bonding was performed with a silver paste (T-303ON (trade name) manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.) using a manual die bonder (product name 7200CR) manufactured by West Bond. At this time, the heating condition was 150 ° C. for 30 minutes.

次に、LEDに設けられた電極と金配線をワイヤボンディングした。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))によってワイヤボンディングした。この際、熱圧着温度は240℃とした。   Next, the electrode provided in LED and the gold wiring were wire-bonded. Specifically, using a manual wire bonder (product name: 7700D) manufactured by West Bond, wire bonding was performed using a gold wire having a diameter of 25 μm (SGH-25 (product name) manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.). At this time, the thermocompression bonding temperature was 240 ° C.

<ガラス封止>
アルミナ基板に搭載されたLEDをガラスで封止した。封止ガラスとしては、TeO(45.0mol%)、TiO(1.0mol%)、GeO(5.0mol%)、B(18.0mol%)、Ga(6.0mol%)、Bi(3.0mol%)、ZnO(15mol%)、Y(0.5mol%)、La(0.5mol%)、Gd(3.0mol%)およびTa(3.0mol%)からなるものを用いた。尚、この封止ガラスの軟化点は490℃であった。
<Glass sealing>
The LED mounted on the alumina substrate was sealed with glass. The sealing glass, TeO 2 (45.0mol%), TiO 2 (1.0mol%), GeO 2 (5.0mol%), B 2 O 3 (18.0mol%), Ga 2 O 3 (6 .0mol%), Bi 2 O 3 (3.0mol%), ZnO (15mol%), Y 2 O 3 (0.5mol%), La 2 O 3 (0.5mol%), Gd 2 O 3 (3 0.0 mol%) and Ta 2 O 5 (3.0 mol%). In addition, the softening point of this sealing glass was 490 degreeC.

まず、上記封止ガラスのカレット7.61gを乳鉢に入れて乳棒で粉砕した後、これに黄色蛍光体(化成オプトニクス株式会社製P46−Y3(商品名))381mgを混合した。得られた蛍光体入りのガラスフリット16mgをLEDの上に載せて、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、LEDを球状のガラスによって封止できた。得られた発光装置は、封止ガラスとアルミナ基板および金配線との接着性が良好であった。また、LEDに電圧を印加したところ、白色の発光光を確認できた。   First, 7.61 g of cullet of the sealing glass was put in a mortar and pulverized with a pestle, and then mixed with 381 mg of a yellow phosphor (P46-Y3 (trade name) manufactured by Kasei Optonics Co., Ltd.). 16 mg of the obtained glass frit containing a phosphor was placed on an LED and heat-treated in an electric furnace (product name FP41) manufactured by Daiwa Science Co., Ltd. Specifically, the temperature was raised from 25 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and then held at 610 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the temperature was lowered to 25 ° C. at a rate of 5 ° C./min. Thereby, LED was able to be sealed with spherical glass. The obtained light-emitting device had good adhesion between the sealing glass, the alumina substrate, and the gold wiring. Moreover, when the voltage was applied to LED, white emitted light was able to be confirmed.

実施例2.
<配線形成>
実施例1と同様にして、アルミナ基板の上に、金配線と接着材パターンを形成した。
Example 2
<Wiring formation>
In the same manner as in Example 1, a gold wiring and an adhesive material pattern were formed on an alumina substrate.

<LED>
豊田合成株式会社製のE1C31−0B001−03(商品名)を用いた。
<LED>
E1C31-0B001-03 (trade name) manufactured by Toyoda Gosei Co., Ltd. was used.

<ボンディング>
まず、LEDの電極上にバンプを形成した。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。
<Bonding>
First, bumps were formed on the LED electrodes. Specifically, using a manual wire bonder (product name: 7700D) manufactured by West Bond, gold bumps were formed with a gold wire having a diameter of 25 μm (SGH-25 (product name) manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.). The formed gold bumps had a diameter of 100 μm and a height of 25 μm.

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。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。   Next, the electrode provided in LED and the gold wiring were bonded through the gold bump. Specifically, the LED was flip-chip mounted on an alumina substrate using a flip chip bonder (product name MOA-500) manufactured by Hisol. The diameter of the gold bump after mounting was about 100 μm, and the height was about 15 μm to 20 μm.

<ガラス封止>
アルミナ基板に搭載されたLEDをガラスで封止した。具体的には、実施例1と同様の封止ガラスをブロック状に加工し、フリップチップ実装されたLEDの上に載せて、大和科学株式会社製の電気炉(製品名FP41)で加熱処理した。温度プロファイルを図4に示す。これにより、封止ガラスを軟化させて、LEDを球状のガラスによって封止できた。得られた発光装置は、封止ガラスとアルミナ基板および金配線との接着性が良好であった。また、LEDに電圧を印加したところ、青色の発光光を確認できた。
<Glass sealing>
The LED mounted on the alumina substrate was sealed with glass. Specifically, the same sealing glass as in Example 1 was processed into a block shape, placed on a flip-chip mounted LED, and heat-treated with an electric furnace (product name FP41) manufactured by Yamato Science Co., Ltd. . The temperature profile is shown in FIG. Thereby, sealing glass was softened and LED was able to be sealed with spherical glass. The obtained light-emitting device had good adhesion between the sealing glass, the alumina substrate, and the gold wiring. Moreover, when the voltage was applied to LED, the blue emitted light was confirmed.

本発明の発光装置の斜視図である。It is a perspective view of the light emitting device of the present invention. 本発明の発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device of this invention. 本発明の発光装置の製造方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of the light-emitting device of this invention. 実施例2におけるガラス封止工程の温度プロファイルである。It is a temperature profile of the glass sealing process in Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 発光装置
2 基板
3 LED
4 配線
5 バンプ
6 電極
7 封止ガラス
8 接着材
1 Light Emitting Device 2 Substrate 3 LED
4 Wiring 5 Bump 6 Electrode 7 Sealing glass 8 Adhesive

Claims (11)

セラミクス基板、ガラスセラミクス基板およびシリカコートシリコン基板よりなる群から選ばれるいずれか1つの基板と、
前記基板の上に形成された配線と、
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、
溶融法によって作製されて、前記発光素子を被覆するガラス部材とを有する発光装置であって、
前記配線は第1のガラス成分を含み、
前記ガラス部材と、前記基板および前記配線との間に第2のガラス成分を含む接着材が設けられていることを特徴とする発光装置。
Any one substrate selected from the group consisting of a ceramic substrate, a glass ceramic substrate, and a silica-coated silicon substrate;
Wiring formed on the substrate;
A light-emitting element that is one of an LED and a semiconductor laser and includes an electrode electrically connected to the wiring;
A light emitting device manufactured by a melting method and having a glass member covering the light emitting element,
The wiring includes a first glass component;
A light-emitting device, wherein an adhesive material including a second glass component is provided between the glass member, the substrate, and the wiring.
前記第1のガラス成分と前記第2のガラス成分とは同じであって、
これらの軟化点は、前記ガラス部材を構成するガラスの軟化点より高いことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
The first glass component and the second glass component are the same,
The light emitting device according to claim 1, wherein the softening point is higher than the softening point of the glass constituting the glass member.
前記第1のガラス成分と前記第2のガラス成分とは異なっていて、
前記第1のガラス成分の軟化点をT、前記第2のガラス成分の軟化点をT、前記ガラス部材を構成するガラスの軟化点をTとすると、
>T>T
の関係が成立することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
The first glass component and the second glass component are different,
T 1 The softening point of the first glass component, T 2 the softening point of the second glass component, the softening point of the glass constituting the glass member and T 3,
T 1 > T 2 > T 3
The light emitting device according to claim 1, wherein the relationship is established.
前記第1のガラス成分は、前記配線中に0.5重量%〜5重量%の範囲で含まれ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。   4. The light emitting device according to claim 1, wherein the first glass component is included in the wiring in a range of 0.5 wt% to 5 wt%. 前記ガラス部材は、TeO−B−ZnO系ガラスであって、TeOを10mol%以上含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置。 5. The light emitting device according to claim 1, wherein the glass member is TeO 2 —B 2 O 3 —ZnO-based glass, and contains 10 mol% or more of TeO 2 . 前記配線および前記電極は金を含み、
これらは、金を含む導電性部材を介して接続されてい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。
The wiring and the electrode include gold,
These are connected through the electroconductive member containing gold | metal | money, The light-emitting device of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
前記発光素子の主発光ピーク波長は500nm以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein a main light emission peak wavelength of the light emitting element is 500 nm or less. 前記発光素子は、GaN系化合物半導体である請求項7に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 7, wherein the light-emitting element is a GaN-based compound semiconductor. セラミクス基板、ガラスセラミクス基板およびシリカコートシリコン基板よりなる群から選ばれるいずれか1つの基板を準備する工程と、
前記基板の上に、第1のガラス成分を含む配線材料からなる配線パターンを形成する工程と、
前記基板の上の所定領域に、第2のガラス成分を含む接着材パターンを形成する工程と、
前記配線パターンを形成した後に、前記配線材料を加熱処理する工程と、
LEDおよび半導体レーザのいずれか一方の発光素子を前記加熱処理後の配線パターンに電気的に接続する工程と、
前記発光素子の上にガラス材料を載せる工程と、
550℃〜700℃の温度で加熱することにより前記ガラス材料を溶融して、前記発光素子を封止し且つ前記接着材パターンを介して前記基板に接合する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発光装置の製造方法。
Preparing any one substrate selected from the group consisting of a ceramic substrate, a glass ceramic substrate and a silica-coated silicon substrate;
Forming a wiring pattern made of a wiring material containing a first glass component on the substrate;
Forming an adhesive pattern containing a second glass component in a predetermined region on the substrate;
A step of heat-treating the wiring material after forming the wiring pattern;
Electrically connecting one of the LED and the semiconductor laser to the wiring pattern after the heat treatment;
Placing a glass material on the light emitting element;
And a step of melting the glass material by heating at a temperature of 550 ° C. to 700 ° C., sealing the light emitting element, and forming a glass member bonded to the substrate through the adhesive pattern. A method of manufacturing a light emitting device.
前記第1のガラス成分と前記第2のガラス成分とは同じであって、
これらの軟化点は、前記ガラス部材を構成するガラスの軟化点より高いことを特徴とする請求項9に記載の発光装置の製造方法。
The first glass component and the second glass component are the same,
The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 9, wherein the softening point is higher than the softening point of the glass constituting the glass member.
前記第1のガラス成分と前記第2のガラス成分とは異なっていて、
前記第1のガラス成分の軟化点をT、前記第2のガラス成分の軟化点をT、前記ガラス部材を構成するガラスの軟化点をTとすると、
>T>T
の関係が成立することを特徴とする請求項9に記載の発光装置の製造方法。
The first glass component and the second glass component are different,
T 1 The softening point of the first glass component, T 2 the softening point of the second glass component, the softening point of the glass constituting the glass member and T 3,
T 1 > T 2 > T 3
The manufacturing method of the light emitting device according to claim 9, wherein the relationship is established.
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