JP2009296001A - Light-emitting diode element - Google Patents
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Description
本発明は、ガラスによって発光ダイオード(以下、LEDという。)が封止されている発光ダイオード素子(以下、LED素子という。)に関する。 The present invention relates to a light emitting diode element (hereinafter referred to as an LED element) in which a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) is sealed with glass.
従来、白色光源としては白熱電球、蛍光灯等が広く使用されているが、近年、新しいタイプの白色光源としていわゆる白色LED素子が開発され、液晶ディスプレイ用バックライト等への応用が急速に進んでいる。 Conventionally, incandescent bulbs, fluorescent lamps and the like have been widely used as white light sources, but in recent years, so-called white LED elements have been developed as a new type of white light source, and their application to backlights for liquid crystal displays and the like has rapidly progressed. Yes.
現在市販されている典型的な1チップ型白色LED素子においては、GaNにInを添加したInGaNを発光層とする量子井戸構造のLEDが、YAG蛍光体を含有する樹脂によって封止されている。 In a typical one-chip white LED element currently on the market, an LED having a quantum well structure using InGaN in which GaN is added with In as a light emitting layer is sealed with a resin containing a YAG phosphor.
この白色LED素子は次のようにして白色光源として機能する。すなわち、LEDに直流電流を流すとLEDから青色光が放出され、一方、当該青色光の一部によってYAG蛍光体が励起されこの蛍光体から黄色光(蛍光)が放出される。この青色光と黄色光は補色関係にあり、これらが入り混じって人間の目に入り加法混色の原理により白色光として見える。 The white LED element functions as a white light source as follows. That is, when a direct current is passed through the LED, blue light is emitted from the LED, while the YAG phosphor is excited by a part of the blue light, and yellow light (fluorescence) is emitted from the phosphor. This blue light and yellow light are in a complementary color relationship, and they enter and enter the human eye and appear as white light due to the principle of additive color mixing.
しかし、このように樹脂によってLEDが封止されている白色LED素子には、長期間使用すると水分が樹脂中に浸入しLEDの動作が阻害される、LEDから放出される紫外線によって樹脂が変色しその光透過率が低下する、等の問題があった。 However, in such a white LED element in which the LED is sealed with the resin, when it is used for a long period of time, moisture enters the resin and the operation of the LED is hindered. The resin is discolored by the ultraviolet rays emitted from the LED. There was a problem that the light transmittance was lowered.
このような問題を解決する白色LED素子として、LEDをフリップチップ形態で基板上に設け、そのLEDをゾルゲルガラスで封止したものが提案されている(特許文献1参照)。 As a white LED element that solves such a problem, there has been proposed one in which an LED is provided on a substrate in a flip chip form and the LED is sealed with sol-gel glass (see Patent Document 1).
ゾルゲルガラスには細孔が存在する、または細孔が残存しやすいので、水分によるLED動作阻害が充分には抑制できないおそれがある。このような細孔の問題を解決するためには典型的には1300℃で熱処理を行えばよいが、1300℃というような非常に高い温度での熱処理はLED素子の製造には適用できない問題があった。
本発明はこのような問題を起こさなく、樹脂よりも光の取り出し効率が高く、熱膨張による影響を受けにくいLED素子の提供を目的とする。
Since the sol-gel glass has pores or pores tend to remain, LED operation inhibition due to moisture may not be sufficiently suppressed. In order to solve such a problem of pores, heat treatment is typically performed at 1300 ° C. However, heat treatment at a very high temperature such as 1300 ° C. cannot be applied to the manufacture of LED elements. there were.
An object of the present invention is to provide an LED element that does not cause such a problem, has a higher light extraction efficiency than a resin, and is not easily affected by thermal expansion.
本発明は、ガラスによってLEDが封止されているLED素子であって、当該ガラスが下記酸化物基準のモル%表示で、SnO 30〜70%、P2O5 15〜50%、ZnO 0.1〜20%、SiO2+GeO2 0〜10%、Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜20%、その他の成分0〜7%からなり、波長400nmにおける前記ガラスの屈折率が1.7以上であり、50〜300℃における前記ガラスの平均線膨張係数が75×10−7〜140×10−7/℃であるLED素子を提供する(第1発明)。 The present invention is an LED element in which an LED is sealed with glass, and the glass is represented by mol% based on the following oxides, SnO 30 to 70%, P 2 O 5 15 to 50%, ZnO 0. 1-20%, SiO 2 + GeO 2 0-10%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-30%, MgO + CaO + SrO + BaO 0-20%, other components 0-7%, the refractive index of the glass at a wavelength of 400 nm Is not less than 1.7, and the average linear expansion coefficient of the glass at 50 to 300 ° C. is 75 × 10 −7 to 140 × 10 −7 / ° C. (first invention).
また、ガラスによってLEDが封止されているLED素子であって、当該ガラスが下記酸化物基準のモル%表示で、B2O3 20〜55%、Bi2O3 1〜20%、ZnO 0〜30%、SiO2+GeO2 0〜20%、Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜30%、から本質的になるLED素子を提供する(第2発明)。 Further, an LED element LED is sealed by glass, the glass is represented by mol% based on the following oxides, B 2 O 3 20~55%, Bi 2 O 3 1~20%, ZnO 0 Provided is an LED element consisting essentially of ˜30%, SiO 2 + GeO 2 0-20%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-30%, MgO + CaO + SrO + BaO 0-30% (second invention).
また、ガラスによってLEDが封止されているLED素子であって、当該ガラスが下記酸化物基準のモル%表示で、TeO2 20〜70%、ZnO 5〜30%、B2O3 0〜55%、SiO2+GeO2 0〜10%、Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜20%、から本質的になるLED素子を提供する(第3発明)。 Further, an LED element LED is sealed by glass, the glass is represented by mol% based on the following oxides, TeO 2 20~70%, 5~30% ZnO, B 2 O 3 0~55 %, SiO 2 + GeO 2 0 to 10%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 30%, MgO + CaO + SrO + BaO 0 to 20% are provided (third invention).
本発明によれば、LEDをゾルゲル法を用いることなくガラスで封止できるので水分によるLED動作阻害が起こりにくい。また、光の取り出し効率が高く、熱膨張による影響を受けにくい。 According to the present invention, since the LED can be sealed with glass without using the sol-gel method, the LED operation is hardly inhibited by moisture. In addition, the light extraction efficiency is high and it is not easily affected by thermal expansion.
本発明のLED素子においてはいずれもそのLEDがガラスによって封止されているが、それらガラスはいずれもゾルゲル法では作製できないものである、すなわちそれらガラスはいずれもゾルゲルガラスたり得ないものである。 In any of the LED elements of the present invention, the LEDs are sealed with glass, but none of these glasses can be produced by the sol-gel method, that is, none of these glasses can be sol-gel glass.
本発明のLED素子においては、たとえば、適切な形状のガラス塊をLED上に載置しこのガラス塊を軟化流動させることによってLEDは封止されている、溶融状態のガラスを用いてLEDが封止されている、または、粉末状態のガラスを用いてLEDを密に被覆しその後この粉末状態のガラスを軟化流動させることによってLEDは封止されている。通常、前記ガラス塊、前記溶融状態のガラスまたは前記粉末状態のガラスには蛍光体が添加される。以下では、LEDを封止しているガラス(蛍光体が分散しているものを含む。)を封止ガラスということがある。 In the LED element of the present invention, for example, the LED is sealed by placing a glass lump of an appropriate shape on the LED and softening and flowing the glass lump. The LED is sealed using molten glass. The LED is sealed by tightly coating the LED with glass that is stopped or powdered and then softening and flowing the powdered glass. Usually, a phosphor is added to the glass lump, the molten glass or the powdered glass. Hereinafter, the glass sealing the LED (including those in which the phosphor is dispersed) may be referred to as sealing glass.
次に、図1を用いて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
図1は本発明のLED素子の断面図の一例である。1はLED、2aおよび2bは電極、3aおよび3bはリードフレーム、4はハウジング、5は絶縁層、6はマウント部、7は封止ガラスである。
Next, although this invention is demonstrated using FIG. 1, this invention is not limited to this.
FIG. 1 is an example of a cross-sectional view of an LED element of the present invention. 1 is an LED, 2a and 2b are electrodes, 3a and 3b are lead frames, 4 is a housing, 5 is an insulating layer, 6 is a mount, and 7 is a sealing glass.
LED1は典型的には波長が360〜480nmの紫外光または青色光を放出するLEDであり、GaNにInを添加したInGaNを発光層とする量子井戸構造のLED(InGaN系LED)等が例示される。LED1がInGaN系LEDの場合、電極2a、2bと接触する部分はそれぞれn型半導体、p型半導体である。なお、LED1の上面にはサファイア等からなる基板が存在するがこの基板は図示していない。
The LED 1 typically emits ultraviolet light or blue light having a wavelength of 360 to 480 nm, and examples thereof include a quantum well structure LED (InGaN-based LED) using InGaN in which GaN is added with InGaN as a light emitting layer. The When the LED 1 is an InGaN-based LED, the portions in contact with the
電極2a、2bはLED1に直流電流を流すためのものであって、通常、金、白金等からなり、薄板状のリードフレーム3a、3bの表面にメッキ法、蒸着法等によって形成される。
The
リードフレーム3a、3bはそれぞれ電極2a、2bと接合または密に接触することによって電気的につながっており、外部接続端子として機能するものである。リードフレーム3a、3bは薄板状の導電性物質であり、電極2a、2bとの接合または密な接触が容易に行え、また放熱特性に優れているものであることが好ましい。前記導電性物質は典型的には金属であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金が例示される。
The
ハウジング4は通常、LED1が配置できるように金属板の中央に孔が形成されたものである。この孔の内面は、LED1から水平方向に放出された光を反射してLED素子上面から効率よく取り出すために、図1に示すようにテーパー状とすることが好ましい。また、前記孔の形状は典型的には円であるが、これに限定されず、楕円、四角等でもよい。
The
金属板は、LED1をガラスによって封止する際に温度が上昇しても形状が安定に保持できるようなものでなければならない。前記温度は典型的には450℃以下であり、このような場合に好適な金属板としてアルミニウム板またはアルミニウム合金板が例示される。 The metal plate must be such that the shape can be stably maintained even when the temperature rises when the LED 1 is sealed with glass. The said temperature is typically 450 degrees C or less, and an aluminum plate or an aluminum alloy plate is illustrated as a suitable metal plate in such a case.
金属板としてアルミニウム板またはアルミニウム合金板を用いた場合、紫外光および可視光に対する反射率は90%以上であるのでLED素子からの光取り出し効率を高くできる。 When an aluminum plate or an aluminum alloy plate is used as the metal plate, the reflectance with respect to ultraviolet light and visible light is 90% or more, so that the light extraction efficiency from the LED element can be increased.
ハウジング4の表面のうち、LED素子の外面となる表面は電気絶縁性に優れたものであることが好ましい。そのようなものでないと、その表面を介して電極2aと電極2bが導通または短絡するおそれがある。前記表面の電気絶縁性を高めるためには、たとえばハウジング4がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、当該表面を酸化処理してアルマイトとすればよい。
Of the surfaces of the
絶縁層5は、電極2a、2bとハウジング4を電気的に絶縁するためのものであり、樹脂、セラミックス、ガラス等からなるものが例示されるが、封止する際に温度が上昇してもその形状を安定に保持できるようなものでなければならない。
The insulating
マウント部6としては、電気的絶縁性に優れる樹脂、セラミックス、ガラス等からなるものが例示される。封止時にマウント部6が形成されている場合には、封止する際に温度が上昇してもその形状を安定に保持できるようなものでなければならず、たとえばアルミナからなるものが好ましい。
As the
封止ガラス7はLED1を封止し、LED1の表面が大気に露出しないようにするためのものである。 The sealing glass 7 seals the LED 1 so that the surface of the LED 1 is not exposed to the atmosphere.
封止ガラス7に用いられるガラスの軟化点TSは450℃以下であることが好ましい。450℃超ではこのガラスを軟化流動させてLED1を封止する温度が高くなりすぎ、LED1の発光特性が低下する、発光波長が変化する、発光が起こらなくなる、等の問題が起こるおそれがある。より好ましくは400℃以下、特に好ましくは350℃以下、最も好ましくは330℃以下である。 Softening point T S of the glass used in the sealing glass 7 is preferably 450 ° C. or less. If it exceeds 450 ° C., the temperature at which the glass 1 is softened and fluidized and the LED 1 is sealed becomes too high, which may cause problems such as deterioration of the light emission characteristics of the LED 1, change in the light emission wavelength, and no light emission. More preferably, it is 400 degrees C or less, Especially preferably, it is 350 degrees C or less, Most preferably, it is 330 degrees C or less.
封止ガラス7に用いられるガラスの、波長400nmにおける屈折率nは1.7以上である。1.6未満では、LED1の上面の高屈折率基板(たとえば、nが2.5であるサファイア基板)からの光取り出し効率が低下する。本発明ではより好ましい、1.7以上にするものであり、特に好ましくは1.85以上、最も好ましくは2.0以上である。また、当該ガラスのnは典型的には2.3以下である。 The refractive index n at a wavelength of 400 nm of the glass used for the sealing glass 7 is 1.7 or more. If it is less than 1.6, the light extraction efficiency from the high refractive index substrate (for example, sapphire substrate whose n is 2.5) on the upper surface of the LED 1 is lowered. In the present invention, it is more preferably 1.7 or more, particularly preferably 1.85 or more, and most preferably 2.0 or more. The n of the glass is typically 2.3 or less.
封止ガラス7に用いられるガラスの、波長633nmにおける屈折率は1.7以上であることが好ましい。
封止ガラス7に用いられるガラスの、粘度が105Pになる温度TFは450℃以下であることがより好ましい。450℃超ではこのガラスを軟化流動させてLED1を封止して得られた封止ガラス7の残存泡が多くなりその光透過率が低下するおそれがある。特に好ましくは400℃以下、最も好ましくは380℃以下である。
The glass used for the sealing glass 7 preferably has a refractive index of 1.7 or more at a wavelength of 633 nm.
The temperature TF at which the viscosity of the glass used for the sealing glass 7 reaches 10 5 P is more preferably 450 ° C. or lower. If it exceeds 450 ° C., the remaining bubbles of the sealing glass 7 obtained by softening and flowing the glass to seal the LED 1 increase, and the light transmittance may be reduced. Especially preferably, it is 400 degrees C or less, Most preferably, it is 380 degrees C or less.
封止ガラス7に用いられるガラスの、50〜300℃における平均線膨張係数αは75×10−7〜140×10−7/℃である。この範囲外では、たとえばLED1がInGaN系LED(そのαは典型的には85×10−7/℃)との膨張マッチングが困難になるおそれがある。より好ましくは135×10−7/℃以下である。 The average linear expansion coefficient α at 50 to 300 ° C. of the glass used for the sealing glass 7 is 75 × 10 −7 to 140 × 10 −7 / ° C. Outside this range, for example, LED 1 may have difficulty in expansion matching with an InGaN-based LED (α is typically 85 × 10 −7 / ° C.). More preferably, it is 135 * 10 < -7 > / degrees C or less.
封止ガラス7に用いられるガラスの結晶化温度TCは400℃超であることが好ましい。TCが400℃以下では、典型的には450℃以下で行われる封止時においてガラス中に結晶が多量に析出しその光透過率が低下するおそれがある。より好ましくは420℃以上、さらに好ましくは450℃以上、特に好ましくは550℃以上、最も好ましくは600℃超である。なお、本発明でいう結晶化温度とは、ガラスを粉末化して昇温速度10℃/分で室温から600℃まで示差熱分析を行ったときに結晶化ピークが認められたときの結晶化開始温度であり、結晶化ピークが認めれない場合は「600℃超」とする。 Crystallization temperature T C of the glass used in the sealing glass 7 is preferably 400 ° C. greater. T C is at 400 ° C. or less, typically there is a possibility that crystals in the glass is a large amount of precipitated the light transmittance decreases at the time of sealing carried out at 450 ° C. or less. More preferably, it is 420 degreeC or more, More preferably, it is 450 degreeC or more, Especially preferably, it is 550 degreeC or more, Most preferably, it exceeds 600 degreeC. The crystallization temperature referred to in the present invention is the start of crystallization when a crystallization peak is observed when glass is pulverized and subjected to differential thermal analysis from room temperature to 600 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. The temperature is set to “over 600 ° C.” when no crystallization peak is observed.
TCは(TS+60℃)より高いことが好ましく、(TS+90℃)より高いことがより好ましい。
また、封止ガラス7に用いられるガラスのTCはTFより高いことが好ましく、(TF+40℃)より高いことがより好ましく、(TF+60℃)より高いことが特に好ましい。
T C is preferably higher than (T S + 60 ℃), more preferably higher than (T S + 90 ℃).
Further, T C is preferably higher than T F of the glass used in the sealing glass 7, more preferably higher than (T F + 40 ° C.), it is particularly preferably higher than (T F + 60 ℃).
封止ガラス7に用いられるガラスの厚み2mmでの波長360〜750nmにおける光透過率(内部透過率)は70%以上であることが好ましい。 The light transmittance (internal transmittance) at a wavelength of 360 to 750 nm when the thickness of the glass used for the sealing glass 7 is 2 mm is preferably 70% or more.
次に、第1発明において封止ガラス7に用いられるガラスの成分について説明する。なお、以下では特に断らない限りモル%を単に%と表示してガラス組成を説明する。
SnOはガラスのネットワークフォーマであり必須である。30%未満ではガラスが不安定になる。好ましくは45%以上である。70%超ではかえってガラスが不安定になる、または、TSもしくはTFが高くなりすぎLED1の封止が困難になる。
Next, the components of the glass used for the sealing glass 7 in the first invention will be described. In the following, the glass composition will be described by simply indicating mol% as% unless otherwise specified.
SnO is a glass network former and is essential. If it is less than 30%, the glass becomes unstable. Preferably it is 45% or more. If it exceeds 70%, the glass becomes unstable, or T S or T F becomes too high, which makes it difficult to seal the LED 1.
P2O5はガラスのネットワークフォーマであり必須である。15%未満ではガラスが不安定になる。50%超ではかえってガラスが不安定になる。封止ガラス7が大気に触れる等の場合には、P2O5を好ましくは45%以下、より好ましくは40%以下として耐水性を向上させることが好ましい。 P 2 O 5 is a glass network former and is essential. If it is less than 15%, the glass becomes unstable. If it exceeds 50%, the glass becomes unstable. When the sealing glass 7 is exposed to the atmosphere, it is preferable to improve water resistance by setting P 2 O 5 to 45% or less, more preferably 40% or less.
ZnOはガラスを安定化させる等のための成分であり、必須である。0.1%未満ではガラスが不安定になる。好ましくは3%以上である。20%超ではTSが高くなる。好ましくは13%以下である。 ZnO is a component for stabilizing the glass and is essential. If it is less than 0.1%, the glass becomes unstable. Preferably it is 3% or more. T S becomes high at 20 percent. Preferably it is 13% or less.
SnOおよびZnOの含有量の合計は、P2O5の含有量の1.8〜2.2倍であることが好ましい。この範囲外ではガラスが不安定になるおそれがある。より好ましくは1.9〜2.1倍である。 The total content of SnO and ZnO is preferably 1.8 to 2.2 times the content of P 2 O 5 . Outside this range, the glass may become unstable. More preferably, it is 1.9 to 2.1 times.
SiO2およびGeO2はいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、耐水性を向上させる、等のために合計で10%まで含有してもよい。10%超ではTSが高くなるおそれがある。 Both SiO 2 and GeO 2 are not essential, but may be contained up to 10% in total for stabilizing the glass, improving water resistance, and the like. If it exceeds 10% there is a possibility that T S is increased.
Li2O、Na2OおよびK2Oはいずれも必須ではないが、TSを低下させる等のために合計で30%まで含有してもよい。30%超ではガラスが不安定になるおそれがある。封止ガラス7が大気に触れる等の場合には、Li2O、Na2OおよびK2Oの含有量合計を10%以下として耐水性を向上させることが好ましい。 Li 2 O, although Na 2 O and K 2 O is not essential, but may be contained up to 30% in total for such lowering the T S. If it exceeds 30%, the glass may become unstable. In the case where the sealing glass 7 is exposed to the atmosphere, it is preferable to improve the water resistance by setting the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O to 10% or less.
MgO、CaO、SrOおよびBaOはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、耐水性を向上させる、等のために合計で20%まで含有してもよい。20%超ではTSが高くなるおそれがある。 MgO, CaO, SrO and BaO are not essential, but may be contained up to 20% in total for stabilizing the glass, improving water resistance, and the like. If it exceeds 20% there is a risk that T S is increased.
第1発明において封止ガラス7に用いられるガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。なお、当該その他の成分を含有する場合、その含有量の合計は7%以下である。 The glass used for the sealing glass 7 in the first invention consists essentially of the above components, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. In addition, when it contains the said other component, the total of the content is 7% or less.
第1発明は、封止ガラス7に用いられるガラスの紫外吸収端をより短波長側(たとえば350nm以下)にしたい、前記内部透過率を80%以上としたい、TSをより低くしたい、等の場合に好適である。 The first invention wants to ultraviolet absorption edge of the shorter wavelength side of the glass used for sealing glass 7 (e.g. 350nm or less), desired to be the internal transmittance of 80% or more, desired to lower the T S, etc. It is suitable for the case.
第1発明において封止ガラス7に用いられるべきガラスとして、下記ガラスAが例示される。なお、波長633nmにおける屈折率は次のようにして測定した。すなわち、両面が鏡面研磨された大きさ2cm×2cm、厚み1mmの板状試料を用意し、Metricon社製屈折率測定装置Model2010 PRISM COUPLER(商品名)を用いて屈折率を測定した。 The following glass A is illustrated as glass which should be used for the sealing glass 7 in 1st invention. The refractive index at a wavelength of 633 nm was measured as follows. That is, a plate-like sample having a size of 2 cm × 2 cm and a thickness of 1 mm, both surfaces of which were mirror-polished, was prepared, and the refractive index was measured using a refractive index measuring apparatus Model 2010 PRISM COUPLER (trade name) manufactured by Metricon.
(ガラスA)
組成:SnO 62%、P2O5 33%、ZnO 5%。
ガラス転移点TG:262℃。
TS:322℃。
n:1.8(推定値)。
波長633nmにおける屈折率:1.77。
TF:360℃(推定値)。
α:135×10−7/℃。
TC:600℃超。
厚み2mmでの波長400nmにおける内部透過率:97%。
(Glass A)
Composition: SnO 62%, P 2 O 5 33%,
Glass transition point T G : 262 ° C.
T S : 322 ° C.
n: 1.8 (estimated value).
Refractive index at a wavelength of 633 nm: 1.77.
T F : 360 ° C. (estimated value).
α: 135 × 10 −7 / ° C.
T C : Over 600 ° C.
Internal transmittance at a wavelength of 400 nm with a thickness of 2 mm: 97%.
次に、第2発明において封止ガラス7に用いられるガラスの成分について説明する。
B2O3はガラスのネットワークフォーマであり必須である。20%未満ではガラスが不安定になる。55%超ではTSが高くなりすぎ、LED1の封止が困難になる。
Next, the components of the glass used for the sealing glass 7 in the second invention will be described.
B 2 O 3 is a glass network former and is essential. If it is less than 20%, the glass becomes unstable. In 55 percent too high T S, it is difficult to seal the LED1.
Bi2O3はガラスのネットワークフォーマであり、またnを高くする成分であって必須である。1%未満ではガラスが不安定になる、またはnが低くなる。20%超では前記光透過率、特に波長380nmにおける内部透過率が低下し、たとえば70%未満となるおそれがある。 Bi 2 O 3 is a glass network former and is a component that increases n and is essential. If it is less than 1%, the glass becomes unstable or n becomes low. If it exceeds 20%, the light transmittance, particularly the internal transmittance at a wavelength of 380 nm, may be lowered, for example, less than 70%.
ZnOは必須ではないが、ガラスを安定化させる等のために30%まで含有してもよい。30%超ではTSが高くなる。 ZnO is not essential, but may be contained up to 30% in order to stabilize the glass. T S becomes high at 30 percent.
SiO2およびGeO2はいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、耐水性を向上させる、等のために合計で20%まで含有してもよい。20%超ではTSが高くなるおそれがある。 Both SiO 2 and GeO 2 are not essential, but may be contained up to 20% in total for stabilizing the glass, improving water resistance, and the like. If it exceeds 20% there is a risk that T S is increased.
Li2O、Na2OおよびK2Oはいずれも必須ではないが、TSを低下させる等のために合計で30%まで含有してもよい。30%超ではガラスが不安定になるおそれがある。封止ガラス7が大気に触れる等の場合には、Li2O、Na2OおよびK2Oの含有量合計を10%以下として耐水性を向上させることが好ましい。 Li 2 O, although Na 2 O and K 2 O is not essential, but may be contained up to 30% in total for such lowering the T S. If it exceeds 30%, the glass may become unstable. In the case where the sealing glass 7 is exposed to the atmosphere, it is preferable to improve the water resistance by setting the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O to 10% or less.
MgO、CaO、SrOおよびBaOはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、耐水性を向上させる、等のために合計で30%まで含有してもよい。30%超ではTSが高くなるおそれがある。 MgO, CaO, SrO and BaO are not essential, but may be contained up to 30% in total for stabilizing the glass, improving water resistance, and the like. If it exceeds 30% there is a risk that T S is increased.
第2発明において封止ガラス7に用いられるガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。なお、当該その他の成分を含有する場合、その含有量の合計は好ましくは15%以下、より好ましくは7%以下である。 The glass used for the sealing glass 7 in the second invention consists essentially of the above components, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. In addition, when it contains the said other component, the total of the content becomes like this. Preferably it is 15% or less, More preferably, it is 7% or less.
第2発明は、封止ガラス7に用いられるガラスの紫外吸収端を短波長側(たとえば380nm以下)にしたい、前記内部透過率を70%以上としたい、nを高く、たとえば1.6以上としたい、等の場合に好適である。 The second aspect of the invention is to make the ultraviolet absorption edge of the glass used for the sealing glass 7 on the short wavelength side (for example, 380 nm or less), for the internal transmittance to be 70% or more, for high n, for example, 1.6 or more It is suitable for the case of wanting to do so.
次に、第3発明において封止ガラス7に用いられるガラスの成分について説明する。
TeO2はガラスのネットワークフォーマであり必須である。20%未満ではnが大きなガラスが得にくくなる。好ましくは40%以上である。70%超ではかえってガラス化が困難になる。
Next, the components of the glass used for the sealing glass 7 in the third invention will be described.
TeO 2 is a glass network former and is essential. If it is less than 20%, it becomes difficult to obtain a glass having a large n. Preferably it is 40% or more. If it exceeds 70%, vitrification becomes difficult.
ZnOはガラスを安定化させる等のための成分であり、必須である。5%未満では均質なガラスを得にくくなる。好ましくは11%以上である。30%超ではTSが高くなる。 ZnO is a component for stabilizing the glass and is essential. If it is less than 5%, it becomes difficult to obtain homogeneous glass. Preferably it is 11% or more. T S becomes high at 30 percent.
B2O3は必須ではないが、ガラスを安定化させる、波長380nmにおける内部透過率を高くする、等のために55%まで含有してもよい。55%超ではTSが高くなりすぎ、LED1の封止が困難になる。 B 2 O 3 is not essential, but may be contained up to 55% in order to stabilize the glass, increase the internal transmittance at a wavelength of 380 nm, and the like. In 55 percent too high T S, it is difficult to seal the LED1.
SiO2およびGeO2はいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、耐水性を向上させる、等のために合計で10%まで含有してもよい。10%超ではTSが高くなるおそれがある。 Both SiO 2 and GeO 2 are not essential, but may be contained up to 10% in total for stabilizing the glass, improving water resistance, and the like. If it exceeds 10% there is a possibility that T S is increased.
Li2O、Na2OおよびK2Oはいずれも必須ではないが、TSを低下させる等のために合計で30%まで含有してもよい。30%超ではガラスが不安定になるおそれがある。封止ガラス7が大気に触れる等の場合には、Li2O、Na2OおよびK2Oの含有量合計を10%以下として耐水性を向上させることが好ましい。 Li 2 O, although Na 2 O and K 2 O is not essential, but may be contained up to 30% in total for such lowering the T S. If it exceeds 30%, the glass may become unstable. In the case where the sealing glass 7 is exposed to the atmosphere, it is preferable to improve the water resistance by setting the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O to 10% or less.
MgO、CaO、SrOおよびBaOはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる、耐水性を向上させる、等のために合計で20%まで含有してもよい。20%超ではTSが高くなるおそれがある。 MgO, CaO, SrO and BaO are not essential, but may be contained up to 20% in total for stabilizing the glass, improving water resistance, and the like. If it exceeds 20% there is a risk that T S is increased.
第3発明において封止ガラス7に用いられるガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。なお、当該その他の成分を含有する場合、その含有量の合計は好ましくは15%以下、より好ましくは7%以下である。
たとえばY2O3を、nをより高くする等を目的として5%まで含有してもよい。
The glass used for the sealing glass 7 in the third invention consists essentially of the above components, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. In addition, when it contains the said other component, the total of the content becomes like this. Preferably it is 15% or less, More preferably, it is 7% or less.
For example, Y 2 O 3 may be contained up to 5% for the purpose of increasing n.
第3発明は、封止ガラス7に用いられるガラスのnをより高く、たとえば1.65以上としたい、等の場合に好適である。 The third invention is suitable for the case where n of the glass used for the sealing glass 7 is higher, for example, 1.65 or more.
第3発明において封止ガラス7に用いられるべきガラスとして、表に示すガラスB1〜B4が例示される。TeO2からY2O3までの欄はモル%表示組成、TGおよびTCの単位は℃、αの単位は10−7/℃、内部透過率は波長400nmにおける厚み2mmでの値(単位:%)である。なお、TCおよびαは組成から計算した推定値である。 As glass which should be used for the sealing glass 7 in 3rd invention, glass B1-B4 shown to a table | surface is illustrated. TeO 2 from Y 2 column mol% composition to O 3, T G and T C are units of ° C., the unit of α is 10 -7 / ° C., the value of the thickness 2mm internal transmittance at a wavelength of 400 nm (unit :%). Incidentally, T C, and α is an estimate calculated from the composition.
本発明のLED素子は図1に示すようなフリップチップ方式をとるものであることが好ましく、ワイヤボンディング方式をとらないものであることが好ましい。 The LED element of the present invention preferably uses a flip chip system as shown in FIG. 1, and preferably does not use a wire bonding system.
前記ガラスAを溶融し、少量をカーボン板上に滴下し、冷却して直径が約4mmのガラス球を得た。
一方、セイコーインスツルメント社製示差熱分析装置TG/DTA6300の付属部品であるシャーレ状アルミニウム製パン(直径5mm、高さ5mm)を用意し、その中央にLEDを模したアルミナ板(大きさ:2mm×2mm、厚み:1mm)を置き、そのアルミナ板の上に前記ガラス球を載置した。
The glass A was melted, a small amount was dropped on a carbon plate and cooled to obtain a glass sphere having a diameter of about 4 mm.
On the other hand, a petri dish aluminum pan (
次に、電気炉を用いて400℃に1時間保持後、自然放冷を行った。冷却後アルミニウム製パンを取り出してみると、ガラス球が軟化流動してアルミナ板は封止されており、また、封止ガラスには気泡やクラックは認められず、きわめて透明性の高いものであった。 Next, after holding at 400 ° C. for 1 hour using an electric furnace, natural cooling was performed. When the aluminum pan was taken out after cooling, the glass spheres softened and flowed, and the alumina plate was sealed, and no bubbles or cracks were observed in the sealing glass, and it was extremely transparent. It was.
なお、前記アルミナ板は高純度アルミナからなり、そのαは85×10−7/℃であってLEDの基板に用いられるサファイアのαに近く、LEDを充分模していると考えられる。 The alumina plate is made of high-purity alumina, and α is 85 × 10 −7 / ° C., which is close to α of sapphire used for the substrate of the LED, and is considered to sufficiently imitate the LED.
本発明によれば、樹脂よりも光の取り出し効率が高く、熱膨張による影響を受けにくいLED素子を得ることができるので、白熱電球、蛍光灯等の白色光源に代わる光源として好適である。 According to the present invention, an LED element having a higher light extraction efficiency than that of a resin and less susceptible to thermal expansion can be obtained.
1:LED
2a、2b:電極
3a、3b:リードフレーム
4:ハウジング
5:絶縁層
6:マウント部
7:封止ガラス
1: LED
2a, 2b:
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