JP4756349B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関し、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の製造方法に関する。

現在、白色の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，以下、ＬＥＤと言う。）を発光素子として用いた照明機器が実用化されつつある。白色ＬＥＤを照明に使用した場合の利点としては、１）白熱灯や蛍光灯に比べて消費電力が小さくランニングコストが安い、２）寿命が長いために交換の手間が省ける、３）小型化できる、４）蛍光灯における水銀のような有害物質を使用しない、などが挙げられる。

一般的な白色ＬＥＤは、樹脂によってＬＥＤが封止された構造を有する。例えば、典型的な１チップ型白色ＬＥＤでは、ＧａＮにＩｎが添加されたＩｎＧａＮを発光層とするＬＥＤが、ＹＡＧ蛍光体を含有する樹脂によって封止されている。このＬＥＤに電流を流すと、ＬＥＤから青色光が放出される。次いで、青色光の一部によってＹＡＧ蛍光体が励起されて、この蛍光体から黄色光が放出される。青色光と黄色光は補色の関係にあるので、これらが入り混じると人間の目には白色光として認識される。

しかし、樹脂封止されたＬＥＤでは、長時間の使用により樹脂中に水分が浸入して、ＬＥＤの動作が阻害されたり、ＬＥＤから放出される光によって樹脂が変色し、樹脂の光透過率が低下したりするなどの問題があった。

また、ＬＥＤは、実装基板から発光部までの熱抵抗が小さくて耐熱温度が高いほど、高い周囲温度および大入力で使用することが可能となる。したがって、熱抵抗および耐熱性は、ＬＥＤを高出力化するためのキーポイントである。しかし、ＬＥＤの封止に樹脂を用いた場合には、樹脂の耐熱性が低いために、高出力での使用に適さないという問題があった。例えば、エポキシ樹脂の場合、１３０℃以上の温度で黄変してしまう。

これに対して、ゾルゲル法によって作製したガラスで封止したＬＥＤ（例えば、特許文献１参照。）や、低融点ガラスで封止したＬＥＤ（例えば、特許文献２および３参照。）が開示されている。ガラスで封止することにより、封止材を通しての吸湿性や、封止材の変色による光透過率の低下を低減できるとともに、耐熱性を向上させることが可能となる。また、低融点ガラスを用いれば、ゾルゲルガラスにおける細孔の問題を解消することもできる。尚、ここで、「低融点ガラス」とは、典型的なガラスと比較して、屈服点の低いガラス材料を言う。一般に、ガラス材料の膨張は、ガラス材料が一軸方向に膨張し、測定装置の検出部を押すことによって検出部が移動した距離で評価される。屈服点は、ガラス材料が軟化してしまい検出部を押すことができなくなる温度のことである。

特許文献２には、型押し法と電気炉を用いて、ＧａＮをガラスで封止する技術が記載されている。図７に、その実施例の１つである発光装置の断面図を示す。サブマウント２０２に搭載された発光ダイオードチップ２０１は、リード２０３に配置されている。また、発光ダイオードチップ２０１は、ボンディングワイヤ２０５によってリード２０４と接続している。そして、発光ダイオードチップ２０１は、ボンディングワイヤ２０５とともに、封止部材２０６によって封止されている。封止部材２０６は低融点ガラスであり、加熱により低融点ガラスを軟化させることによって、発光ダイオードチップ２０１、ボンディングワイヤ２０５および周辺の回路を封止している。

しかし、特許文献２では、発光ダイオードチップ２０１およびボンディングワイヤ２０５などを全てガラスで被覆しているので、デバイスを製造する際に、ボンディングワイヤ２０５に断線が発生するおそれがあると思われる。また、低融点ガラスは一般に温度によって粘度が急激に変化するので、封止部材２０６は、図７に示すように扁平な形状となる。このため、発光ダイオードチップ２０１から出射される光の指向性が低下するおそれもあると思われる。

特許文献３では、熱膨張率が１６×１０^−６である低融点ガラスが用いられている。ＬＥＤの熱膨張率は７×１０^−６であるので、低融点ガラスとの熱膨張率の差により封止後にガラスにクラックが生じるのを防ぐため、特許文献２の発光装置には、ＬＥＤの角部を斜辺状にカットした応力緩和部が設けられている。

一方、本発明者らは、ＴｅＯ_２およびＺｎＯを主成分とするガラスで封止された発光装置を提案した（特許文献４参照）。この場合、ＬＥＤの平均線膨張係数が８５×１０^−７／℃であるのに対して、ガラスの平均線膨張係数は７５×１０^−７〜１４０×１０^−７／℃である。したがって、ガラス封止後に発生する残留応力は、特許文献３に比較して小さいことが見込まれる。それ故、特許文献４に記載のガラスによれば、特許文献３のようにＬＥＤに応力緩和部を設けずとも、応力に起因する破壊のおそれを低減することが可能となる。

特開２００２−２０３９８９号公報 国際公開第２００４／０８２０３６号パンフレット 特開２００５−３９１２２号公報 特開２００５−１１９３３号公報

ところで、ＬＥＤをガラスで封止する際には、ガラスに空気が巻き込まれることによって、ガラス中に気泡が生じやすい。このため、ＬＥＤから放出される光の取り出し効率が減少してしまうという問題があった。

ガラスに空気が巻き込まれるのを防ぐには、真空雰囲気下でＬＥＤを封止すればよい。しかしながら、特許文献４に記載のガラスを用いて、真空雰囲気下でＬＥＤを封止すると、ＴｅＯ_２の還元反応によってガラスが茶色または黒色に変色し、ＬＥＤから放出される光を取り出せなくなるという問題があった。

一方、特許文献３では、応力緩和部を設けることによって、封止時にガラスの乱流を生じ難くして、ガラスに空気が巻き込まれるのを防ぐことができるとされる。しかしながら、上述したように、特許文献３では、ＬＥＤの角部を斜辺状にカットすることが必要となる。

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、発光素子を封止する際にガラスに気泡が生じるのを、発光素子を加工することなしに抑制することのできる発光装置の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、配線基板に実装された発光素子の上に固体のガラス部材を載置する工程と、
前記発光素子を介して前記ガラス部材を昇温して溶融させる工程と、
前記溶融されたガラス部材および前記発光素子を冷却して、前記発光素子をガラスで封止する工程とを有する発光装置の製造方法に関する。

本発明の第１の態様においては、前記配線基板に赤外線を照射することによって前記配線基板を昇温し、次いで、前記配線基板を介して前記発光素子を昇温することができる。
この場合、前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
前記チャンバの内部に、前記配線基板に実装された前記発光素子を載置する工程と、
前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材とは反対の側から前記配線基板に照射する工程とを有するものとすることができる。
また、前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
前記チャンバの内部に、前記配線基板に実装された前記発光素子を載置する工程と、
前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材の側から前記配線基板に照射する工程とを有するものとすることもできる。

本発明の第１の態様においては、前記配線基板を赤外線吸収部材の上に載置し、赤外線を照射することによって該赤外線吸収部材を昇温し、次いで、該赤外線吸収部材を介して前記配線基板を昇温し、さらに、前記配線基板を介して前記発光素子を昇温することもできる。
この場合、前記赤外線吸収部材の表面温度は、０．５℃／秒〜５０℃／秒の速度で昇温するものとすることができる。
また、前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
前記チャンバの内部に前記赤外線吸収部材を載置する工程と、
前記赤外線吸収部材の上に、前記配線基板に実装された前記発光素子を載置する工程と、
前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材とは反対の側から前記赤外線吸収部材に照射する工程とを有するものとすることができる。

本発明の第２の態様は、伝熱材の上に発光素子を載置する工程と、
前記発光素子の上に固体のガラス部材を載置する工程と、
前記伝熱材を介して前記発光素子を昇温する工程と、
前記発光素子を介して前記ガラス部材を昇温して溶融させる工程と、
前記溶融されたガラス部材および前記発光素子を冷却して、前記発光素子をガラスで封止する工程とを有する発光装置の製造方法に関する。

本発明の第２の態様において、前記伝熱材は赤外線吸収部材とすることができる。
この場合、前記赤外線吸収部材の表面温度を０．５℃／秒〜５０℃／秒の速度で昇温することができる。
また、前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
前記チャンバの内部に前記赤外線吸収部材を載置する工程と、
前記赤外線吸収部材の上に前記発光素子を載置する工程と、
前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材とは反対の側から前記赤外線吸収部材に照射する工程とを有するものとすることができる。

本発明の第１の態様および第２の態様において、前記ガラス部材は、ＴｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＺｎＯを含むことが好ましい。

本発明の第１の態様および第２の態様において、前記発光素子は、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方とすることができる。。

本発明の第１の態様によれば、配線基板に実装された発光素子の上に固体のガラス部材を載置し、発光素子を介してガラス部材を昇温して溶融させるので、発光素子を封止する際にガラスに気泡が生じるのを抑制することができる。また、実質的に球状の形状を有する封止ガラスを容易に形成することができ、これにより、略球状であるガラスの外表面に発光素子の一部が取り付けられた構造を備える発光装置を得ることができる。

本発明の第２の態様によれば、伝熱材を介して発光素子を昇温し、次いで、発光素子を介してガラス部材を昇温して溶融させるので、発光素子を封止する際にガラスに気泡が生じるのを抑制することができる。また、実質的に球状の形状を有する封止ガラスを容易に形成することができ、これにより、略球状であるガラスの外表面に発光素子の一部が取り付けられた構造を備える発光装置を得ることができる。

まず、ＬＥＤをガラスで封止する際に、ガラスに空気が巻き込まれることによってガラスに気泡が生じるメカニズムについて説明する。

図１（ａ）は、配線基板１に実装されたＬＥＤ２の上に、封止用のガラス部材３が載せられた状態を示す図である。ここで、ＬＥＤ２は、バンプ６を介して、配線基板１に設けられた配線７と電気的に接続されている。

電気炉内において、図１（ａ）の状態から昇温していくと、矢印で示すように、ガラス部材３の周辺部から内部に向かって熱が伝達される。ガラス部材３が軟化すると、やがて、図１（ｂ）に示すように、重力によって下方に垂れ下がる。そして、配線基板１に接触した後は、ガラス部材３は、それ自身の凝集作用によって球面に近い表面形状をとるようになる。その後、加熱を止めて冷却すると、ＬＥＤ２が封止ガラス４で封止された構造（図１（ｃ））を得ることができる。

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、上述した重力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。それ故、球面に近い表面形状を得るためには、溶融したガラス部材を適当な粘度の状態で保持することが望ましい。具体的には、ガラス部材をガラス転移点より高い温度、好ましくはガラス転移点より１００℃〜２２０℃程度の高温、より好ましくはガラス転移点より１２０℃〜２００℃程度の高温で保持するのがよい。尚、一般的な低融点ガラス（例えば、燐酸−スズ−亜鉛系ガラスなど。）では、温度によって粘度が急激に変化するので、軟化したガラスを球状にするのは困難である。

ところで、図１（ｂ）で軟化したガラス部材３が下方に垂れ下がり、配線基板１に到達すると、配線基板１とガラス部材３の間に空気が閉じ込められる。そして、この状態でガラス部材が冷却されると、図１（ｃ）に示すように、封止ガラス４の内部に気泡５が生じる結果となる。これが、ＬＥＤをガラスで封止する際に、ガラスに空気が巻き込まれることによって、ガラスに気泡が生じるメカニズムと考えている。

次に、本発明者が鋭意研究した結果見出した、封止時にガラスに空気が巻き込まれるのに起因してガラスに気泡が生じるのを防ぐことのできる方法について述べる。

図２（ａ）は、配線基板１１に実装されたＬＥＤ１２の上に、封止用のガラス部材１３が載せられた状態を示す図である。次に、この状態から昇温して、ガラス部材１３を軟化させる。このとき、矢印で示すように、ＬＥＤ１２に接する部分から熱が伝達されるようにする。これにより、ＬＥＤ１２に接する部分から昇温するので、この部分から軟化が始まるようにすることができる。

ガラス部材１３の内部で熱の伝達が進むと、やがてガラス部材１３の全体が軟化し、重力によって下方に垂れ下がるようになる。そして、この変形は、先に軟化したＬＥＤ１２の近傍から始まる。

一方、図１（ａ）〜（ｃ）に示したように、電気炉内でガラス部材３を熱した場合には、ガラス部材３の外側から内側に向かって熱が伝達されるので、重力による変形は外側、すなわちＬＥＤ２に遠い側から始まる。このため、ガラス部材３と配線基板１の間で逃げ場を失った空気が、ガラス部材３の内側に閉じ込められて気泡５となって残存する。

これに対して、ＬＥＤ１２の近傍から変形が起こる場合には、ガラス部材１３と配線基板１１の間の空気が徐々に外側に押し出されるようにして変形が進む。したがって、ガラス部材１３と配線基板１１の間に閉じ込められる空気の量は、図１（ｃ）に比較して少ないものとなる。また、僅かに残った空気も、配線基板１１とＬＥＤ１２の間の空間１４に逃げるので、封止ガラスに気泡が発生するのを抑制することができる。

ガラス部材１３が配線基板１１に接触した後は、ガラス部材１３は、それ自身の凝集作用によって球面に近い表面形状をとるようになる。その後、加熱を止めて冷却すると、ＬＥＤ１２が封止ガラス１５で封止された構造（図２（ｃ））を得ることができる。

図２（ｃ）において、封止ガラス１５は、表面形状に曲面である部分と平坦である部分とを含む。そして、ＬＥＤ１２は、平坦である部分に配置されている。曲面である部分は、回転楕円体等の曲面体に近似できる。一方、平坦である部分は、ガラス部材１３が配線基板１１に接触した部分に形成される。それ故、平坦である部分の形状は、配線基板１１の表面形状に概ねしたがうものとなる。

このように、ＬＥＤ１２に接する部分からガラス部材１３が昇温するようにすると、図２（ｃ）に示すように、封止ガラス１５に、図１（ｃ）の気泡５に相当する気泡は認められなくなる。このため、封止ガラス１５とＬＥＤ１２の発光面との間に隙間が生じず、ＬＥＤ１２は、その端子側の面のみ露出して大部分が封止ガラス１５の内部に埋没した状態となる。その結果、ＬＥＤ１２からの光を端子側の面を除く全ての方向から取り出すことができるので、光の取り出し効率の損失を小さくすることが可能となる。また、実質的に球状の形状を有する封止ガラスを容易に形成することができ、これにより、略球状であるガラスの外表面に発光素子の一部が取り付けられた構造を備える発光装置を得ることができる。

以下の実施の形態では、図２（ａ）〜（ｃ）に従って発光装置を製造する具体的方法について述べる。

実施の形態１．
まず、ＬＥＤ１２を封止するためのガラス部材１３を準備する。

ガラス部材１３としては、軟化点が５００℃以下、好ましくは４９０℃以下であり、温度５０℃〜３００℃における平均線膨張係数が６５×１０^−７／℃〜９５×１０^−７／℃であり、波長４０５ｎｍの光に対する厚さ１ｍｍでの内部透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９３％以上であり、この光に対する屈折率が１．７以上、好ましくは１．９以上、より好ましくは２．０以上であるものが好ましく用いられる。特に、軟化点が５００℃以下、温度５０℃〜３００℃における平均線膨張係数が６５×１０^−７／℃〜９５×１０^−７／℃、波長４０５ｎｍの光に対する厚さ１ｍｍでの内部透過率が８０％以上であって、この光に対する屈折率が１．８以上であるものが好適である。このようなガラスであれば、ＬＥＤ１２との熱膨張係数の差が小さいので、残留応力を小さくして、封止後にガラスにクラックが生じるのを防ぐことができる。また、透過率が高く、屈折率も大きいので、ＬＥＤ１２から放出される光の取り出し効率を損なうことなくＬＥＤ１２を被覆することができる。

本実施の形態においては、ＴｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＺｎＯを含むガラスが好ましく用いられ、この内でＴｅＯ_２を１０ｍｏｌ％以上、望ましくは４０ｍｏｌ％〜５４ｍｏｌ％含むガラスが特に好ましく用いられる。ＴｅＯ_２の含有量を多くすることによって、屈折率を高くすることができるからである。

具体的には、ＴｅＯ_２およびＧｅＯ_２の含有量の合計が４２ｍｏｌ％〜５８ｍｏｌ％であり、Ｂ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の含有量の合計が１５ｍｏｌ％〜３５ｍｏｌ％であり、ＺｎＯの含有量が３ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％であり、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＴａ_２Ｏ_５の含有量の合計が１ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％であって、ＴｅＯ_２およびＢ_２Ｏ_３の含有量の合計が７５ｍｏｌ％以下であるガラスを用いることができる。

この内で特に、ＴｅＯ_２の含有量が４０ｍｏｌ％〜５３ｍｏｌ％であり、ＧｅＯ_２の含有量が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％であり、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％であり、Ｇａ_２Ｏ_３の含有量が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％であり、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％であり、ＺｎＯの含有量が３ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％であり、Ｙ_２Ｏ_３の含有量が０ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％であり、、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が０ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％であり、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が０ｍｏｌ％〜７ｍｏｌ％であり、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が０ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％であるガラスが好ましく用いられる。

例えば、ガラス部材１３として、ＴｅＯ_２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ_２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ_２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ_２Ｏ_３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ_２Ｏ_３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ_２Ｏ_５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いることができる。この組成のガラスは、アルカリ金属を含まない上に、比較的低温で軟化し（例えば、軟化点４９０℃程度）、平均線膨張係数は８６×１０^−７／℃程度である。したがって、ＬＥＤで一般に使用されるサファイア基板の平均線膨張係数（Ｃ軸に平行で６８×１０^−７／℃、Ｃ軸に垂直で５２×１０^−７／℃）に近い。また、波長４０５ｎｍでの屈折率が２．０１と高いので、ＬＥＤからの発光光の取り出し効率を高くするとともに、光の指向性を良好なものとすることができる。

ガラス部材１３には、蛍光体が含有されていてもよい。例えば、黄色光を放出する蛍光体をガラス部材に添加すると、ＬＥＤ１２から放出された青色光と、この青色光の一部によって蛍光体が励起されて放出された黄色光とが混ざり合うことによって、白色光を得ることができる。

ガラス部材１３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、ＬＥＤ１２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。

本実施の形態においては、ＬＥＤ１２を通じてガラス部材１３に熱が伝達されることによって、ＬＥＤ１２に接する部分からガラス部材１３の軟化が始まるようにする。したがって、ガラス部材１３の形状は、ＬＥＤ１２の上に載置可能なブロック状とすることが好ましい。

ガラス部材１３がＬＥＤ１２以外の部分に触れると、その部分から熱が伝達して軟化するおそれがあるので好ましくない。また、ＬＥＤ１２を封止するには相当量のガラス部材１３が必要であり、さらに、ＬＥＤ１２の近傍から徐々にガラス部材１３を変形させるためには、ガラス部材１３の内部で、熱の伝達が比較的ゆっくりと進むことが重要である。したがって、ガラス部材１３を粉末状とするよりは、ブロック状とした方が好ましい。但し、ガラス部材１３の形状はブロック状に限られるものではなく、フレーク状であってもよく、大きなガラスの塊を粉砕して得られた破片であってもよい。さらに、封止ガラス１５のプリフォームであってもよい。

ＬＥＤ１２を封止するのに必要なガラス部材１３の量は、少なくとも、可視光の波長の数倍以上、具体的には２μｍ以上の厚さで、ＬＥＤ１３の光が取り出される部分、すなわち端子側の面以外の部分を被覆できる量である。但し、ガラス部材１３の量は、最終的に得られる封止ガラス１５の形状がどの程度球状に近い形状となるかによっても変わる。

次に、ガラス部材１３で封止されるＬＥＤ１２を準備する。本実施の形態においては、ＬＥＤ１２は、配線基板１１に実装されているものとする。

ＬＥＤ１２としては、ガラス部材１３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。

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。

配線基板１１には、耐熱性の基板を用いることが好ましい。これは、ＬＥＤ１２をガラス部材１３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。

図２（ａ）では、ＬＥＤ１２は、フリップチップ方式によって、配線基板１１に設けられた配線１６にボンディングされている。すなわち、ＬＥＤ１２は、導電性部材としてのバンプ１７を介して、基板１１上の配線１６と電気的に接続されている。但し、ＬＥＤ１２の配線基板１１への実装方法は、フリップチップ方式に限られるものではなく、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であってもよく、また、金細線を用いたワイヤボンディングであってもよい。

次に、加熱によって、固体のガラス部材１３を溶融させる。本実施の形態においては、この工程に、図３に示す加熱装置２１を使用する。

加熱装置２１は、加熱対象物を図の下側から加熱するタイプの装置であり、図３に示すように、赤外線ランプ２２および反射ミラー２３を備えた赤外線発生部２９と、赤外線発生部２９に接続するチャンバ２５とを有する。

赤外線ランプ２２から放出される光の波長帯は６００ｎｍ〜１，１００ｎｍであり、９００ｎｍ付近に最大強度を有するものとする。この波長帯の赤外線は、ガラスなどの透明な物体を透過する一方で、それ以外の物体には吸収されて、その物体の温度を上昇させる。楕円体形状を持つ反射ミラー２３は、例えば、ステンレスの表面に金メッキを施したものとすることができる。

図３で破線で示すように、赤外線ランプ２２から放出された赤外線は、直進した後に、または、反射ミラー２３によって反射した後に、石英板２４を透過してチャンバ２５内に入射する。本実施の形態においては、チャンバ２５内を大気雰囲気とする。特に、ＴｅＯ_２を含むガラスを用いる場合には、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。真空雰囲気とすることは、ガラス部材中のＴｅＯ_２が変色する点から好ましくない。

チャンバ２５内には、石英からなるステージ２６が石英板２４と略平行に設けられていて、加熱対象物はステージ２６の上に載置される。本実施の形態における加熱対象物は、配線基板１１と、配線基板１１に実装されたＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２の上に載せられたガラス部材１３である。尚、図３では、配線１６およびバンプ１７を省略している。

ところで、配線基板１１として通常用いられるアルミナ基板は白色であり、赤外線を散乱してしまう。このため、アルミナ基板を加熱するには、アルミナ基板とステージ２６との間にセラミクスなどの赤外線吸収部材２７を設け、これを介してアルミナ基板に熱を伝達することが必要となる。したがって、この場合、赤外線による直接的な加熱対象物は赤外線吸収部材２７となる。

基本的な構成では、反射ミラーの第２焦点位置の近傍に赤外線吸収部材が配置される。赤外線を集光したときのスポットサイズが極端に小さい場合には、赤外線吸収部材における熱の分布が不均一なものとなって、所望のサイズや形状のガラスでＬＥＤを封止することが困難となる。一方、スポットサイズが大きくなりすぎると、加熱対象物を所望の温度まで昇温することが困難となる。

一例として、赤外線吸収部材に赤外線を集光させるとともに、スポットサイズが加熱対象物よりも大きくなるようにして、スポットの中に加熱対象物を載置した。このとき、赤外線吸収部材の面内におけるスポットサイズの直径が１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度となるように、赤外線ランプおよびその他の部品の相対的な位置を調整した。

赤外線吸収部材から配線基板、ＬＥＤ、そして、ガラス部材への伝熱は、各部材が接触している領域での固体−固体間の熱伝導によるものである。そして、加熱対象物の大きさ、ガラス部材の容積並びにこれらの物性および相互の熱伝導性等を勘案して、赤外線ランプに流す電流量やスポットサイズが決定される。また、熱源である赤外線ランプの出力によっても加熱能力は変わるので、必要な定格容量の装置を準備するようにする。加熱装置における反射ミラーや集光部分の構造および設置箇所等は、任意に変更可能である。そして、赤外線ランプから赤外線吸収部材までの距離を調整することによって、最適な赤外線の焦点位置に加熱対象物を載置することができる。

図３において、チャンバ２５内に入射した赤外線は、赤外線吸収部材２７によって吸収され、赤外線吸収部材２７の温度を上昇させる。このとき、赤外線吸収部材の表面温度は、０．５℃／秒〜５０℃／秒の速度で昇温することが好ましい。次いで、赤外線吸収部材２７は、接触している配線基板１１に熱を伝達することによって配線基板１１を昇温する。さらに、配線基板１１は、バンプ（図示せず）を介して接続しているＬＥＤ１２に熱を伝達し、ＬＥＤ１２を昇温させる。その後、ＬＥＤ１２からガラス部材１３に熱が伝達されることによって、ガラス部材１３が昇温する。尚、昇温によってガラス部材１３が達する温度は、赤外線吸収部材２７の温度に略等しいと考えられる。したがって、赤外線吸収部材２７の外側表面に熱電対２８を接触させ、これにより得られた赤外線吸収部材２７の温度からガラス部材１３の温度を推定することができる。

一方、配線基板１１が、窒化アルミニウムなどの赤外線を吸収する材料からなる場合には、赤外線吸収部材２７を設ける必要はない。この場合、赤外線を吸収して最初に温度上昇するのは配線基板１１であり、ＬＥＤ１２は配線基板１１を通じて、ガラス部材１３はＬＥＤ１２を通じて、それぞれ温度上昇する。

上記の方法によって加熱対象物に加えられる温度は、ガラス部材１３を溶融させる温度以上でなければならない。この温度は、ガラス部材１３の組成によって決まる。例えば、ガラス部材１３として、ＴｅＯ_２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ_２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ_２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ_２Ｏ_３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ_２Ｏ_３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ_２Ｏ_５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いた場合には、５００℃以上の温度、好ましくは５７０℃以上の温度とする。

また、加熱温度は、ＬＥＤ１２の動作機能に支障をきたす温度以下とする必要がある。具体的には、７００℃以下とすることが好ましく、６１０℃以下とすることがより好ましい。温度が７００℃以上になると、ＬＥＤ１２の発光機能が損なわれるおそれがあるからである。

本実施の形態のように、赤外線を用いた加熱方法を採用すると、電気炉内に加熱対象物を置いて昇温する場合に比較して、処理時間を短縮することができる。

例えば、本出願人による特願２００５−２５４１２７号に記載の実施例では、ガラス部材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）で加熱処理している。このときの温度プロファイルを、比較例として図４に破線で示す。この比較例では、室温から６１０℃まで６０分間かけて昇温し、６１０℃で１５分間保持した後に、４時間以上かけて室温まで降温している。これに対して、赤外線照射による加熱の場合には、図４に実施例として実線で示すように、室温から６１０℃まで１０分間かけて昇温し、６１０℃で１０分間保持してから、８０℃まで１０分間かけて降温した後、自然放冷することができる。このように、赤外線を用いることにより、電気炉を用いた場合に比べて、昇温時間および降温時間をともに短縮することができる。

ＬＥＤ１２から熱を伝達されたガラス部材１３は、ＬＥＤ１２に接する部分から昇温し、この部分から軟化を始める。そして、重力によってＬＥＤ１２に近い部分から下方に垂れ下がり、ガラス部材１３と配線基板１１の間の空気を徐々に押し出すようにして変形した後、ガラス自身の凝集作用によって球面に近い表面形状をとる。その後、加熱を止めて冷却することによって、ＬＥＤ１２を封止ガラス１５で封止することができる。尚、このときの降温速度は最高で２００℃／分とし、これよりもゆっくりとした速度で降温させるようにすることが好ましい。

ＴｅＯ_２を含むガラスの除冷温度は約４７０℃である。好ましい除冷効果を得るためには、降温の際に、除冷温度付近で１時間程度保持し、その後、１℃／分の速度でゆっくりと降温させるのがよい。この場合、加熱装置２１の自然放冷に任せることもできる。また、降温速度を速めるために、チャンバ２５に放熱装置を設けてもよい。さらに、所定の温度まで降温した後に、封止ガラス１５で封止されたＬＥＤ１２をチャンバ２５から取り出してしまってもよい。

このように、本実施の形態においては、配線基板１１からＬＥＤ１２に熱が伝達され、次いで、ＬＥＤ１２を介してガラス部材１３が熱せられることが重要である。したがって、ガラス部材１３が、赤外線吸収部材２７や配線基板１１に接触してしまうと、ＬＥＤ１２に接している部分以外の部分から熱せられることとなって、本発明の効果が得られなくおそれがある。尚、配線基板１１やＬＥＤ１２の熱伝導率に比べると、空気の熱伝導率は小さいので、赤外線吸収部材２７や配線基板１１から空気を介してガラス部材１３に熱が伝達される可能性については考えなくてよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、配線基板１１の側から赤外線を照射して、ガラス部材１３を加熱する方法について述べた。一方、本実施の形態では、ガラス部材１３の側から赤外線を照射する例について述べる。

ガラス部材１３、ＬＥＤ１２および配線基板１１は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。尚、ＬＥＤに代えて半導体レーザとすることもできる。

図５は、本実施の形態で用いる加熱装置３１の断面模式図である。

加熱装置３１は、加熱対象物を図の上側から加熱するタイプの装置であり、基本的な構成は、実施の形態１で述べた加熱装置２１と同様である。すなわち、加熱装置３１は、赤外線ランプ３２および反射ミラー３３を備えた赤外線発生部３７と、赤外線発生部３７に接続するチャンバ３５とを有する。但し、実施の形態１の加熱装置２１とは、チャンバ３５への赤外線発生部３７の取り付け位置が上下逆となっている。

図５で破線で示すように、赤外線ランプ３２から放出された赤外線は、直進した後に、または、反射ミラー３３によって反射した後に、石英板３４を透過してチャンバ３５内に入射する。本実施の形態においては、チャンバ３５内を大気雰囲気とする。特に、ＴｅＯ_２を含むガラスを用いる場合には、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。真空雰囲気とすることは、ガラス部材中のＴｅＯ_２が変色する点から好ましくない。

チャンバ３５内には、ステージ３６が石英板３４と略平行に設けられていて、加熱対象物はステージ３６の上に載置される。本実施の形態における加熱対象物も、配線基板１１と、配線基板１１に実装されたＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２の上に載せられたガラス部材１３である。尚、図５では、配線１６およびバンプ１７を省略している。

配線基板１１は、窒化アルミニウム基板などの赤外線を吸収するものとする。アルミナ基板などの赤外線を散乱する基板では、以下の理由により好ましくない。

例えば、配線基板にアルミナ基板を用い、実施の形態１のように、赤外線吸収部材の上に、ＬＥＤが実装された配線基板を置き、さらにＬＥＤの上にガラス部材を載せる。そして、これらの上方から赤外線を照射すると、赤外線はガラス部材を透過した後に、ＬＥＤや配線基板によって散乱されてしまう。したがって、配線基板によって被覆された部分の赤外線吸収部材には赤外線が照射されないので、この部分の赤外線吸収部材を昇温することはできない。つまり、赤外線吸収部材を通じて、配線基板、ＬＥＤ、ガラス部材をこの順に熱することができなくなる。尚、この場合、配線基板によって被覆されていない部分の赤外線吸収部材には、赤外線が照射されるので、この部分の温度上昇を起こすことはできる。しかしながら、赤外線吸収部材内での熱の伝達によって、ガラス部材を所望の温度にまで加熱することは困難である。

したがって、本実施の形態における配線基板１１は、窒化アルミニウム基板などの赤外線を吸収するものとする。この場合、チャンバ３５内に入射した赤外線は、ガラス部材１３を透過し、配線基板１１によって吸収されて、配線基板１１の温度を上昇させる。次いで、配線基板１１は、バンプ（図示せず）を介して接続しているＬＥＤ１２に熱を伝達し、ＬＥＤ１２を昇温させる。その後、ＬＥＤ１２からガラス部材１３に熱が伝達されることによって、ガラス部材１３が昇温する。尚、ガラス部材１３を透過した赤外線の一部はＬＥＤ１２によって散乱されるが、ＬＥＤ１２の大きさは配線基板１１に比較して小さいので、散乱による影響は無視できる程度のものである。

本実施の形態においても加熱対象物に加えられる温度は、ガラス部材１３を溶融させる温度以上でなければならない。この温度は、ガラス部材１３の組成によって決まる。例えば、ガラス部材１３として、ＴｅＯ_２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ_２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ_２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ_２Ｏ_３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ_２Ｏ_３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ_２Ｏ_５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いた場合には、５００℃以上の温度、好ましくは５７０℃以上の温度とする。

また、加熱温度は、ＬＥＤ１２の動作機能に支障をきたす温度以下とする必要がある。具体的には、ＬＥＤ１２の発光機能が損なわれるのを避けるために、７００℃以下の温度とすることが好ましい。６１０℃以下の温度であればより好ましい。

ＬＥＤ１２から熱を伝達されたガラス部材１３は、ＬＥＤ１２に接する部分から昇温して、この部分から軟化を始める。そして、重力によってＬＥＤ１２に近い部分から下方に垂れ下がり、ガラス部材１３と配線基板１１の間の空気を徐々に押し出すようにして変形した後、ガラス自身の凝集作用によって球面に近い表面形状をとる。その後、加熱を止めて冷却することによって、ＬＥＤ１２を封止ガラス１５で封止することができる。

以上述べたように、本発明によれば、ＬＥＤに接する部分からガラス部材が昇温するようにすることによって、封止ガラスに気泡が生じるのを低減することができる。したがって、本発明によれば、ＬＥＤの角部を斜辺状にカットするなどの加工を必要とせずに済む。また、ＴｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＺｎＯを含むガラス部材を用いることによって、ガラス封止時に発生する残留応力を低減することができる。すなわち、この組成のガラス部材を用いることにより、上記と同様に、ＬＥＤの角部を斜辺状にカットするなどの加工をしなくとも、封止後にガラスにクラックが生じるのを防止することができる。

本発明によって得られた発光装置は、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、室内用照明灯、車載用光源、信号機、交通標識、光センサー、インジケータ、集魚ランプ並びに自動車用のヘッドランプ、方向指示ランプおよび警告ランプなどに用いられる発光ダイオードまたは光ピックアップ等の各種の用途に用いられる。

尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

例えば、実施の形態１および２では、赤外線ランプを用いて加熱する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。本発明で使用される加熱装置は、ＬＥＤに接する部分からガラス部材を加熱できるものであればよく、例えば、赤外線レーザ、短パルス化した可視レーザまたはホットプレートなどを用いてもよい。

また、実施の形態１および２では、配線基板の上にＬＥＤを実装した後、このＬＥＤの上にガラス部材を載せ、加熱・冷却することによって、ＬＥＤを封止ガラスで封止した。しかし、実装されていないＬＥＤの上にガラス部材を載せ、ＬＥＤを介してガラス部材を加熱することによってＬＥＤを封止してもよい。

例えば、伝熱材としての赤外線吸収部材の上に、ＬＥＤをその端子側を赤外線吸収部材の側に向けて載せ、さらに、このＬＥＤの上に固体のガラス部材を載せた後に、実施の形態１で述べた加熱装置を用いて赤外線吸収部材を加熱し、赤外線吸収部材からＬＥＤを介してガラス部材に熱が伝達するようにする。これにより、ガラスに気泡がない状態でＬＥＤを封止することが可能となる。

実装されていないＬＥＤをガラスで封止する場合には、以下の理由により、封止ガラスに気泡が生じるのをさらに低減することができる。

ＬＥＤの上にガラス部材を載せ、昇温して固体のガラス部材を軟化させると、ガラス部材が重力によって下方に移動してＬＥＤを取り囲んだ状態となる。ここで、ガラス部材の比重はＬＥＤの比重より大きいので、浮力によってＬＥＤはガラス部材中を上方に移動する。この移動距離ｒは、
ｒ ∝ Ｆ×ｔ×η^−１
によって表される。但し、Ｆは浮力、ｔはガラスの軟化時間、ηはガラスの粘度である。したがって、

浮力は、ＬＥＤの比重とガラス部材の比重との差によって決まる。

ＬＥＤの質量の大部分は基板によって占められるので、ＬＥＤの比重は基板の比重で近似できると考えられる。例えば、一般的な発光ダイオードチップに用いられる基板の比重は、サファイア基板で４．０ｇ／ｃｍ^３、ＳｉＣ基板で３．１ｇ／ｃｍ^３、ＧａＡｓ基板で５．３ｇ／ｃｍ^３である。

一方、燐酸亜鉛系ガラスの比重は２．８ｇ／ｃｍ^３〜３．３ｇ／ｃｍ^３であり、ホウケイ酸亜鉛系ガラスの比重は２．６ｇ／ｃｍ^３〜３．０ｇ／ｃｍ^３である。さらに、ＴｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＺｎＯを含み、且つ、ＴｅＯ_２の含有量が１０ｍｏｌ％以上であるガラスの内で、ＴｅＯ_２（４５．０％）、ＴｉＯ_２（１．０％）、ＧｅＯ_２（５．０％）、Ｂ_２Ｏ_３（１８．０％）、Ｇａ_２Ｏ_３（６．０％）、Ｂｉ_２Ｏ_３（３．０％）、ＺｎＯ（１５％）、Ｙ_２Ｏ_３（０．５％）、Ｌａ_２Ｏ_３（０．５％）、Ｇｄ_２Ｏ_３（３．０％）およびＴａ_２Ｏ_５（３．０％）の組成を有するものの比重は５．２ｇ／ｃｍ^３である。

ＬＥＤが同じものであれば、ガラス部材の比重が大きくなるほど、移動距離ｒは大きくなる。すなわち、ガラス部材の内部にＬＥＤが大きくめり込むことになり、赤外線吸収部材とＬＥＤとの間に占める空間が大きくなる。尚、この空間は、図２（ｃ）の空間１４に対応するものである。

上述したように、ＬＥＤを介してガラス部材を昇温して溶融させるようにすると、ＬＥＤの近傍から重力に基づく変形が起こる。そして、この変形は、ガラス部材と赤外線吸収部材の間の空気が徐々に外側に押し出されるようにして進む。このため、ガラス部材と赤外線吸収部材の間に閉じ込められる空気の量は、電気炉で加熱した場合に比較して少ないものとなる。

また、ＬＥＤが実装されていないことによって、ＬＥＤは、溶融したガラス部材中を浮力により上方に移動する。その結果、赤外線吸収部材とＬＥＤの間の空間が大きくなる。このことは、ガラス中に残存した空気が逃げ込める空間が大きくなることを意味する。それ故、実装されたＬＥＤをガラスで封止する場合に比較して、ガラスに気泡が発生するのをさらに抑制することができる。

尚、配線基板に実装されていないＬＥＤをガラスで封止する場合には、離型性を有する赤外線吸収部材の上にＬＥＤを載置して行うことが好ましい。これにより、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となった封止ガラスを得ることが容易となる。

離型性を有する赤外線吸収部材とは、表面に離型材層が設けられた赤外線吸収部材であってもよいし、離型性を有する材料からなる赤外線吸収部材であってもよい。離型性を有する赤外線吸収部材としては、窒化ホウ素またはカーボン（特に、ガラス質カーボン）などが挙げられる。但し、カーボンを用いる場合には、窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガス雰囲気下で処理することが必要となる。

以下、本発明の実施例とその比較例について述べる。

実施例
＜配線基板の形成＞
基板として、純度９９．６％、厚さ１ｍｍのアルミナ基板を用いた。次いで、配線形成用の金ペーストを調合した。具体的には、金（８０重量％）および有機質ワニス（１８重量％）を混合し、磁気乳鉢中で１時間混練した後、三本ロールを用いて３回分散を行って金ペーストとした。

金としては、平均粒径２μｍの球状の微粉末を用いた。また、有機質ワニスとしては、重合度７のエチルセルロース樹脂をαーテレピネオールに濃度が２０重量％となるように溶解したものを用いた。

次に、アルミナ基板の表面に金ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成した。その後、１２０℃で１０分間の加熱処理を行った後に、８００℃で３０分間焼成することによって、アルミナ基板の上に金配線を形成した。

＜ＬＥＤ＞
豊田合成株式会社製のＥ１Ｃ６０−０Ｂ０１１−０３（商品名）を用いた。

＜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。

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。

＜ガラス封止＞
ガラス部材として、ＴｅＯ_２（４５．０ｍｏｌ％）、ＴｉＯ_２（１．０ｍｏｌ％）、ＧｅＯ_２（５．０ｍｏｌ％）、Ｂ_２Ｏ_３（１８．０ｍｏｌ％）、Ｇａ_２Ｏ_３（６．０ｍｏｌ％）、Ｂｉ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（１５ｍｏｌ％）、Ｙ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｌａ_２Ｏ_３（０．５ｍｏｌ％）、Ｇｄ_２Ｏ_３（３．０ｍｏｌ％）およびＴａ_２Ｏ_５（３．０ｍｏｌ％）からなるものを用いた。このガラスは、軟化点が４９０℃であり、波長４００ｎｍ〜３，２００ｎｍの光をほとんど吸収しない。

縦６０ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１５ｍｍ程度の大きさを有する上記組成のガラスを、縦５０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの大きさに切り出した後、これの表面と裏面に光学研磨を施した。次いで、縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの大きさに精密切断し、得られたブロック状のガラスをガラス部材とした。

加熱装置として、株式会社サーモ理工の赤外線加熱装置ＩＶＦ２９８Ｗ（商品名）を用いた。この装置の赤外線ランプは、輻射波長帯が６００ｎｍ〜１，１００ｎｍであり、９００ｎｍ付近に最大輻射強度を有するものであった。

上記の加熱装置のチャンバ内に、赤外線吸収部材として、直径２０ｍｍの旭硝子セラミックス株式会社製のチタン酸アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＯ_２）（商品名：ローテックＴＭ）を置き、この上に、上記のＬＥＤが実装された配線基板を載置し、さらに、ＬＥＤの上に上記のガラス部材を載せた。尚、温度は、セラミクスに熱電対を接触させることによって測定した。

上記の赤外線吸収部材の側から、出力２ｋＷで赤外線を照射した。温度プロファイルは、室温から６１０℃まで１０分間かけて昇温し、６１０℃で１０分間保持した後、１０分間で８０℃まで降温するようにした。その後、チャンバ上部の蓋を開けて数分間放置した。これにより、ＬＥＤを球状のガラスによって封止できた。得られた封止ガラスを２０倍の倍率で顕微鏡観察したところ、封止時にガラスに空気が巻き込まれることによって生じる気泡は見られなかった。

ＬＥＤに電圧を印加したところ、青色の発光光を確認できた。ここで、菊水電子社製のＭＣ３５−１Ａ（商品名）を直流電源として用い、端子と電源の接続にはマニュアルプローバを用いた。このとき、発光開始電圧は２．４Ｖであり、ガラス封止前の値と同じであった。このことから、封止時の熱によってＬＥＤ発光層に損傷は生じていないものと考えられる。

一方、電流値が１０ｍＡであるときの電圧は３．０Ｖであり、ガラス封止前の値（２．９Ｖ）に比べてやや高かった。これは、封止時の熱によって、ＬＥＤの電極が熱履歴を受け、それによって電極部の電気伝導特性に若干の変動が生じたためと考えられる。しかしながら、この程度の変化であれば、発光装置の実用性能上は殆ど問題のないレベルと考えられる。尚、ＬＥＤ等の半導体デバイスにおいて、耐熱性を有する電極構造が知られている。例えば、特開２００２−１５１７３７号公報、特開平１０−３０３４０７号公報および特開２００５−１３６４１５号公報などに開示された、特定材料による層構造を採用したＬＥＤを本発明に適用することによって、上記の電気伝導特性の変化を抑制できると思われる。

比較例．
＜配線基板の形成＞
実施例と同様にして、アルミナ基板の上に金配線を形成した。

＜ＬＥＤ＞
豊田合成株式会社製のＥ１Ｃ３１−０Ｂ００１−０３（商品名）を用いた。

＜ボンディング＞
実施例と同様にして、配線基板の上にＬＥＤをフリップチップ実装した。

＜ガラス封止＞
実施例と同様のガラス部材を用い、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。温度プロファイルは、室温から６１０℃まで６０分間かけて昇温し、６１０℃で１５分間保持した後、４時間かけて室温まで降温するようにした。得られた封止ガラスを２０倍の倍率で顕微鏡観察したところ、封止ガラスの内部に気泡が認められた。

図６は、上記の実施例および比較例について、電流−電圧特性を示したものである。これらの特性は略同等と認められる。

（ａ）〜（ｃ）は、電気炉を用いたガラス封止の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明によるガラス封止の説明図である。 実施の形態１における加熱装置の断面図模式図である。 赤外線による加熱と電気炉による加熱の各温度プロファイルである。 実施の形態２における加熱装置の断面模式図である。 実施例と比較例の電流−電圧特性である。 従来例における発光装置の断面図である。

符号の説明

１，１１ 配線基板
２，１２ ＬＥＤ
３，１３ ガラス部材
４，１５ 封止ガラス
５ 気泡
６，１７ バンプ
７，１６ 配線
１４ 空間
２１，３１ 加熱装置
２２，３２ 赤外線ランプ
２３，３３ 反射ミラー
２４，３４ 石英板
２５，３５ チャンバ
２６，３６ ステージ
２７ 赤外線吸収部材
２８ 熱電対

Claims (13)

1. 配線基板に実装された発光素子の上に固体のガラス部材を載置する工程と、
   前記発光素子を介して前記ガラス部材を昇温して溶融させる工程と、
   前記溶融されたガラス部材および前記発光素子を冷却して、前記発光素子をガラスで封止する工程とを有する発光装置の製造方法。
2. 前記配線基板に赤外線を照射することによって前記配線基板を昇温し、次いで、前記配線基板を介して前記発光素子を昇温する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
   前記チャンバの内部に、前記配線基板に実装された前記発光素子を載置する工程と、
   前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
   前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材とは反対の側から前記配線基板に照射する工程とを有する請求項２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
   前記チャンバの内部に、前記配線基板に実装された前記発光素子を載置する工程と、
   前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
   前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材の側から前記配線基板に照射する工程とを有する請求項２に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記配線基板を赤外線吸収部材の上に載置し、赤外線を照射することによって該赤外線吸収部材を昇温し、次いで、該赤外線吸収部材を介して前記配線基板を昇温し、さらに、前記配線基板を介して前記発光素子を昇温する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記赤外線吸収部材の表面温度は、０．５℃／秒〜５０℃／秒の速度で昇温する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
7. 前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
   前記チャンバの内部に前記赤外線吸収部材を載置する工程と、
   前記赤外線吸収部材の上に、前記配線基板に実装された前記発光素子を載置する工程と、
   前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
   前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材とは反対の側から前記赤外線吸収部材に照射する工程とを有する請求項５または６に記載の発光装置の製造方法。
8. 伝熱材の上に発光素子を載置する工程と、
   前記発光素子の上に固体のガラス部材を載置する工程と、
   前記伝熱材を介して前記発光素子を昇温する工程と、
   前記発光素子を介して前記ガラス部材を昇温して溶融させる工程と、
   前記溶融されたガラス部材および前記発光素子を冷却して、前記発光素子をガラスで封止する工程とを有する発光装置の製造方法。
9. 前記伝熱材は赤外線吸収部材である請求項８に記載の発光装置の製造方法。
10. 前記赤外線吸収部材の表面温度を０．５℃／秒〜５０℃／秒の速度で昇温する請求項９に記載の発光装置の製造方法。
11. 前記赤外線の照射は、赤外線ランプを有する赤外線発生部と、該赤外線発生部に接続するチャンバとを備えた加熱装置を用いて行われ、
    前記チャンバの内部に前記赤外線吸収部材を載置する工程と、
    前記赤外線吸収部材の上に前記発光素子を載置する工程と、
    前記発光素子の上に前記ガラス部材を載置する工程と、
    前記赤外線発生部で発生した赤外線を、前記ガラス部材とは反対の側から前記赤外線吸収部材に照射する工程とを有する請求項９または１０に記載の発光装置の製造方法。
12. 前記ガラス部材は、ＴｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＺｎＯを含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
13. 前記発光素子は、ＬＥＤおよび半導体レーザのいずれか一方である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

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