JP5458893B2 - ガラス、発光装置用の被覆材および発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスに関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）装置等の発光装置用の被覆材として使用されるガラスに関する。

従来より発光ダイオード（ＬＥＤ）装置において、ＬＥＤ素子と該ＬＥＤ素子を担持する基板とを封止、被覆する被覆材として、樹脂等の有機材料が使用されている。しかしながら、樹脂製の被覆材は、装置稼働時に生じる熱、光および／または環境中の水分による劣化を受け易く、寿命が短いという問題があり、樹脂製の被覆材に代わる安定な代替材料に対して強い要望がある。

このような問題を軽減し得る、熱、光および／または環境中の水分に対して安定な代替材として、ガラス製の被覆材が考えられる。しかしながら、従来の一般的なガラス製被覆材では、ガラスの軟化点上の制約から、５００℃程度またはそれ以上の被覆処理温度が必要となる。ＬＥＤ装置を構成する各種部品にとって、このような高温による被覆処理は、信頼性の観点からは好ましくない。このため、ガラスを被覆材として適用するためには、５００℃未満の被覆処理温度で被覆処理を行うことが可能なガラスが必要となる。

なお、被覆処理温度が４００℃〜４３０℃の、陰極線管（ＣＲＴ）封止用のＰ_２Ｏ_５−ＳｎＯ系ガラスを開示している特許文献１がある。
特開平７−６９６７２号公報

前述のように、特許文献１は、ＣＲＴ封止（ガラスパネルとガラスファンネルとの封止）を目的としている。そのため、特許文献１のガラスは、ガラスの強度を最重要視して組成を決定している。つまり、特許文献１のガラスは、ガラス転移点（Ｔｇ）を２５０〜２７５℃まで低下させ、意図的に、ガラスを結晶化させることにより、その強度を得るようにしている。すなわち、特許文献１は、結晶化を犠牲にして、強度の向上を図っている。
また、特許文献１のガラスは、ＣＲＴという封止対象物の面積が大きいものを想定して組成を決定している。そのため、封止温度での粘性を下げる必要があり、意図的に、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げている。

しかしながら、特許文献１のガラスでは、ＬＥＤ装置のような小型の発光装置の被覆材としては不適である。理由の一つとしては、大型装置の被覆材としてのガラスでは問題とならない結晶は、小型装置の被覆材としてのガラス（特に、発光装置の被覆材としてのガラス）では、光取り出し効率を低下させるという致命的な問題になり得るからである。つまり、特許文献１のガラスでは、ガラスに発生したわずかな結晶でも、被覆材としてのガラスは小さいため、その結晶が発光装置の発した光の進行を妨げ、発光装置の光量を低下させてしまう。また、他の理由としては、大型装置の被覆材としてのガラスでは問題とならない粘性は、小型装置の被覆材としてのガラスでは、製造の作業効率を低下させるという問題につながり得るからである。つまり、特許文献１のガラスでは、ガラスの粘度が低く、小型装置上に流動化したガラスが留まりにくく、所望の厚さで封止しにくい。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、４００℃以下の被覆処理温度での被覆が可能であるとともに、長期にわたって劣化、変質が生じ難いガラスを提供することを目的とする。

また、そのようなガラスで構成された発光装置用の被覆材、さらにはそのような被覆材を有する発光装置を提供することを目的とする。

本発明では、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
２７％〜３３％のＰ_２Ｏ_５、
５０％〜７０％のＳｎＯ、
０〜１０％のＺｎＯ、
０．５％〜５％のＣａＯ、
０〜５％のＢ_２Ｏ_３、
０〜３％のＧａ_２Ｏ_３、
０〜３％のＩｎ_２Ｏ_３、および
０〜３％のＬａ_２Ｏ_３、
を含むことを特徴とするガラスが提供される。

ここで、ガラスとしては、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、５２％〜６３％のＳｎＯ、かつＰ_２Ｏ_５＋ＳｎＯを合計で８５％〜９２％含有することが好ましい。
さらに、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、２７％〜３０％であることが好ましい。
また、ＣａＯの含有量は、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、３％〜５％であることが好ましい。

さらに、本発明は、ベース基板上に配置された光学素子と、該光学素子を被覆する被覆材とを有する発光装置であって、前記被覆材は、前述のガラスで構成されている発光装置である。

本発明では、４００℃以下の被覆処理温度での透明なガラス被覆が可能であるとともに、長期にわたって劣化、変質が生じ難いガラスを提供することが可能となる。また、そのようなガラスで構成された発光装置用の被覆材、さらにはそのような被覆材を有する発光装置を提供することが可能となる。

本発明によるガラスのＤＴＡ測定結果の一例を示したグラフである。 横軸はＴ（温度、℃）であり、縦軸は、Ｔｅ（熱起電力、μＶ）である。 本発明による発光装置の断面の一例を示した図である。 ＤＴＡデータからガラス転移温度（Ｔｇ）を求める際の操作を模式的に示した図である。横軸はＴ（温度、℃）であり、縦軸は、Ｔｅ（熱起電力、μＶ）である。

符号の説明

１ ＬＥＤ装置
１００ 発光部
１０１ 素子用基板
１０２ ＬＥＤ素子
１０３ 正極
１０４ 負極
１１０ 被覆部
１１５ 被覆材
１２０ ベース基板
１３０ａ、１３０ｂ 配線。

本発明の実施形態を、添付した図面を参照にして以下に詳細に説明する。下記の実施形態は、一例として示されたもので、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、種々の変形をして実施することが可能である。

最初に、本発明のガラスについて説明する。

本発明のガラスは、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
２７％〜３３％のＰ_２Ｏ_５、
５０％〜７０％のＳｎＯ、
０〜１０％のＺｎＯ、
０．５％〜５％のＣａＯ、
０〜５％のＢ_２Ｏ_３、
０〜３％のＧａ_２Ｏ_３、
０〜３％のＩｎ_２Ｏ_３、および
０〜３％のＬａ_２Ｏ_３、
を含むことを特徴とする。

このような本発明によるガラスでは、４００℃以下での被覆処理が可能となる。また、本発明によるガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）がほぼ２８５℃〜３００℃程度になり、比較的高いという特徴を有する。

一般に、ガラスをＬＥＤ装置のような発光装置の被覆材として使用した場合、ガラスの軟化点上の制約から、５００℃程度またはそれ以上の被覆処理温度が必要となる。しかしながらこのような高温の被覆処理では、発光装置を構成する各部品が熱により損傷し、装置の信頼性が損なわれる恐れがある。

そこで、このような問題に対処するため、４００℃程度で被覆処理が可能なＰ_２Ｏ_５−ＳｎＯ系のガラス（以下、「従来のガラス」という）が提案されている。しかしながら「従来のガラス」は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃〜２７５℃の範囲となっている。

確かに、ガラス製の被覆材において、被覆処理の温度を低下させるためには、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低下させることが有効である。しかしながら、Ｐ_２Ｏ_５−ＳｎＯ系のガラスにおいて、ガラス転移温度（Ｔｇ）の低下が顕著になると、以下のような弊害が生じる。

すなわち、Ｐ_２Ｏ_５−ＳｎＯ系ガラスのガラス転移温度（Ｔｇ）を低下させるためには、Ｐ_２Ｏ_５の含有量を相対的に多くする必要がある。しかしながら、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が多くなるとともに、ガラスの化学的安定性は、低下する。これは、この組成範囲の近傍では、Ｐ_２Ｏ_５が環境中の水分と反応し易くなるからである。特に、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が３３ｍｏｌ％を超えると、この影響は顕著になる。このような被覆材の化学的安定性の低下の結果、被覆材は、時間とともに劣化、変質する。特に、被覆材が変質により着色（例えば、白色化、黒色化）されると、被覆材の透明性が損なわれ、被覆材が「不透明化」してしまう。

ここで、ＬＥＤ装置のような小型の発光装置の場合、装置内で使用される被覆材は、ＬＥＤ素子からの光放射を妨害しないよう、十分に透明である必要がある。そのため、被覆材に前述のような「不透明化」現象が生じると、その領域がたとえ僅かであっても、ＬＥＤ装置からの光出力は、有意に低下してしまう。

これに対して、本発明によるガラスは、４００℃以下での被覆処理が可能であるのみならず、ガラス転移温度（Ｔｇ）がほぼ２８５℃〜３００℃の範囲で、比較的高いという特徴を有する。このようなガラスでは、組成物中のＰ_２Ｏ_５の含有量が有意に抑制されており（３３ｍｏｌ％以下）、化学的安定性の低下が有意に抑制される。従って、ガラスの環境因子（例えば、水分）による劣化および変質の進行、さらには「不透明化」が有意に抑制される。従って、本発明によるガラスでは、長期にわたって適正な透明性を維持することができるという効果が得られる。
また本発明によるガラスは、長期間安定な発光装置の被覆材として使用することができる。また、Ｔｇがほぼ２８５℃〜３００℃の範囲のため、粘性率も高くなり、小型装置の被覆材として最適である。

図１には、本発明によるガラスの示差熱分析（ＤＴＡ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）結果を示す。この測定は、１１０ｍｇのガラスサンプルを用い、１０℃／分の昇温速度で、室温から４５０℃までサンプルを昇温することにより得られたものである。測定には、セイコーインスツル社製示差熱分析装置ＥＸＳＴＡＲ６０００ＴＧ／ＤＴＡを用いた。なお、図１の縦軸は熱起電力Ｔｅ（μＶ）、横軸は温度Ｔ（℃）を示す。また、このガラスは、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、７％のＺｎＯおよび３％のＣａＯを含むものである。

以下、本発明によるガラスに含まれる各種成分の概略的な特徴、および適当な含有量について説明する。なお、以下に示す各成分の特徴は、一例を示したものであり、その成分が有する他の特性および効果を否定するものではない。

Ｐ_２Ｏ_５は、ガラスを安定化させる成分であり、必須である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量が２７ｍｏｌ％を下回ると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなるおそれがある。また、前述のように、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が３３ｍｏｌ％を超えると、環境（特に水分）に対する耐久性が低下するおそれがある。Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、特に、２７ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％であることが好ましい。

ＳｎＯは、ガラスの流動性を増す成分であり、必須である。ＳｎＯの含有量が５０ｍｏｌ％を下回ると、軟化点が高くなりすぎ、流動性が悪くなる。また、ＳｎＯの含有量が７０ｍｏｌ％を超えると、ガラス化が困難になる。特に、ＳｎＯの含有量を５２ｍｏｌ％〜６３ｍｏｌ％とし、かつＰ_２Ｏ_５＋ＳｎＯの合計含有量を８５ｍｏｌ％〜９２ｍｏｌ％とすることにより、Ｔｇがより好ましい範囲となる。

ＺｎＯは、必須ではないが、ガラスの耐水性を向上させ、熱膨張係数を低下させる等の効果を有するため、０〜１０ｍｏｌ％の範囲で添加することが好ましい。ＺｎＯの含有量が１０ｍｏｌ％を超えると、失透が析出しやすくなる。なお、ＺｎＯの含有量は、ＳｎＯの含有量の１／７以下であることが好ましい。ＺｎＯの含有量がＳｎＯの含有量の１／７を超えると、軟化点が高くなりすぎ、および／または結晶化が促進されるおそれがある。

ＣａＯは、ガラスの結晶化を抑制することができるとともに、熱膨張係数を低下させる成分であり、必須である。ただしＣａＯの含有量が０．５ｍｏｌ％未満では結晶化が抑制されないおそれがある。含有量は、より好ましくは１ｍｏｌ％以上とされる。また、ＣａＯの含有量が５ｍｏｌ％を超えると、ガラスが不安定になる。特に、３ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％とすると、広い温度範囲で透明でかつ軟化する封止が可能になり、好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３は、必須ではないが、ＣａＯによる結晶化抑制をサポートする化合物として、５ｍｏｌ％まで含有してもよい。５ｍｏｌ％を超えると、屈折率が小さくなる上、耐水性等の化学的耐久性が低下するおそれがある。ＣａＯとＢ_２Ｏ_３の含有量の総和Ａ（Ａ＝ＣａＯ＋Ｂ_２Ｏ_３の合計含有ｍｏｌ％）は、０．５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。Ａが０．５ｍｏｌ％を下回ると、結晶化の抑制効果が得られなくなる。また、Ａが５ｍｏｌ％を超えると、軟化点が高くなりすぎるという問題が生じ得る。

Ｇａ_２Ｏ_３は、耐水性を向上させ、ガラスを安定化させるために、３ｍｏｌ％まで含有してもよい。３ｍｏｌ％を超えると、軟化点が高くなり、被処理温度が４００℃以下の被覆材としての適用が難しくなるおそれがある。Ｇａ_２Ｏ_３は、２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、１ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。

Ｉｎ_２Ｏ_３は、耐水性を向上させ、ガラスを安定化させるために、３ｍｏｌ％まで含有してもよい。３ｍｏｌ％を超えると、軟化点が高くなり、被覆処理温度が４００℃以下の被覆材としての適用が難しくなる。Ｉｎ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２ｍｏｌ％であり、より好ましくは１ｍｏｌ％である。

Ｌａ_２Ｏ_３は、耐水性を向上させ、ガラスを安定化させるために、３ｍｏｌ％まで含有してもよい。３ｍｏｌ％を超えると、軟化点が高くなり、被覆処理温度が４００℃以下の被覆材としての適用が難しくなる。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２ｍｏｌ％であり、より好ましくは１ｍｏｌ％である。

本発明のガラスは、実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、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｃｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｅＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等を添加してもよい。

なお、本発明のガラスは、ＰｂＯを実質的に含有しないことが好ましい。また、本発明のガラスは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等を実質的に含有しないことが好ましい。これらの化合物は、ガラス中に有意な含有量で存在すると、半導体素子へのイオン拡散による劣化が生じるおそれがあるからである。また、本発明のガラスは、ＭｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_２Ｏ_３、ＷＯ_３等を実質的に含有しないことが好ましい。これらの化合物は、ガラス中に有意な含有量で存在すると、着色により、ガラスの透明性が損なわれる恐れがあるからである。

本発明のガラスの熱膨張係数（α）の上限は、好ましくは１３０×１０^−７／℃であり、より好ましくは１２８×１０^−７／℃である。また熱膨張係数（α）の下限は、好ましくは１１０×１０^−７／℃であり、より好ましくは１１５×１０^−７／℃である。熱膨張係数（α）が１１０×１０^−７／℃未満では、ガラス転移温度（Ｔｇ）が上昇する。また、熱膨張係数（α）が１３０×１０^−７／℃を超えると、ガラスで発光素子を被覆した後、この素子を室温まで冷却する過程においてまたはその後の工程において、ガラスの発光素子に接する部分を起点として割れが発生する恐れがある。

上記組成を有する本発明によるガラスは、ガラス被覆部を有する発光装置の被覆材として使用することができる。そこで以下、ＬＥＤ装置を例に、本発明のガラスが被覆材として適用された、発光装置の構成を説明する。なお、本発明によるガラスは、他の発光装置の被覆材としても適用し得ることは、明らかである。

図２には、本発明によるＬＥＤ装置１の断面図の一例を模式的に示す。ＬＥＤ装置１は、ベース基板１２０と、該ベース基板１２０上に置載された発光部１００と、該発光部１００を被覆する被覆部１１０と、を有する。

ベース基板１２０の発光部１００が置載される側の表面には、複数の配線１３０（１３０ａ、および１３０ｂ）が形成されている。

ベース基板１２０は、例えば、純度９８．０％〜９９．５％、厚さ０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの矩形状のアルミナ等の無機材料からなる基板で構成される。ベース基板１２０の表面に形成された配線１３０ａ、および１３０ｂは、例えば金ペーストで形成された金配線であってもよい。

発光部１００は、素子用基板１０１の上にＬＥＤ素子１０２を設置することにより構成される。ＬＥＤ素子１０２は、素子用基板１０１とは反対の側に、正極１０３および負極１０４を有する。発光部１００は、これらの電極１０３、および１０４が前述のベース基板１２０の配線１３０ａ、および１３０ｂのそれぞれと接するようにして、ベース基板１２０上に配置される。

ＬＥＤ素子１０２は、例えば、波長が３６０〜４８０ｎｍの紫外光または青色光を放出するＬＥＤで構成され、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）であっても良い。ただし、これ以外の仕様のＬＥＤを使用しても良いことは、当然である。素子用基板１０１の熱膨張係数は、例えば、７０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃である。通常の場合、素子用基板１０１の材料には、熱膨張係数が約８０×１０^−７／℃であるサファイアが使用される。

被覆部１１０は、被覆材１１５で構成され、この被覆材１１５は、前述の組成のガラスで構成される。

このような発光装置１では、発光部１００を覆う被覆材１１５を４００℃以下の被覆処理温度で設置することができる。従って、発光装置１を構成する各部品の熱損傷を有意に抑制することができる。また、この被覆材のガラス転移温度（Ｔｇ）は、２８５℃〜３００℃の範囲にある。従って、「従来のガラス」において問題となり得る、環境中の水分による変質および劣化、ならびに「不透明化」の進行が有意に抑制される。これにより、長期にわたって安定な光出力を示す発光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例によりさらに詳細に説明するが、これらに限定して解釈されるものではない。
表１を用いて、実施例及び比較例について説明する。表中の例１〜例８は、実施例であり、例９は比較例である。

（例１）
以下の方法で、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、７％のＺｎＯおよび３％のＣａＯを含むガラス（例１に係るガラス）を調製した。

まず、ＳｎＯ、ＺｎＯおよびＣａＯの各粉末を所定量秤量後、２ｇのサッカロースを添加し、十分に混合した。この混合粉末を「テフロン」（登録商標）容器に入れ、２００ｍｌのイオン交換水を添加し撹拌することにより、混合粉末のスラリーを調製した。

次に、このスラリー中に正リン酸水溶液（８５質量％ Ｈ_３ＰＯ_４を含む）を添加し、混合溶液を作製した。なお、正リン酸水溶液の注入の際には、水分の突沸が生じないよう、スラリーを撹拌した状態で、少しずつ正リン酸水溶液を注入した。次に、得られた混合液を「テフロン」（登録商標）シートを敷設したステンレス製バット内に注入した。このバットを、十分に換気しながら、２００℃で３時間保持し、乾燥することにより、２００ｇの重量のクッキー状の固形物を得た。

なお、各粉末および正リン酸水溶液は、最終的に得られる固形物（２００ｇ）中に含まれる各成分が、前述のモル濃度となるように秤量した。

次に、得られた固形物を石英製るつぼに入れ、るつぼの上部に石英製蓋を配置後、このるつぼを１１００℃で４０分間保持し、固形物を溶解した。なお、溶融ガラスを均質化するため、この溶解処理の途中、一度だけるつぼを炉から取り出し、蓋を取り外して、石英棒を用いて攪拌を行った。その後、再度るつぼに蓋をして、このるつぼを炉内に戻した。１１００℃で４０分間の溶融処理が完了した後、このるつぼを炉から取り出した。さらに、溶融物を板状のガラスに成形するため、るつぼ内の溶融ガラスをカーボン型に注入した。その後、このカーボン型から取り出したガラスを３１５℃に保持された別の電気炉に入れ、この電気炉内で１時間保持した後、１２時間かけて室温まで冷却した。

このような工程を経て、例１に係るガラスを得た。

なお、上記工程では、ガラスに含まれるＰ_２Ｏ_５の原料として、正リン酸溶液を使用した。しかしながら正リン酸溶液の代わりに、リン酸亜鉛、リン酸スズ、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム等の粉末原料を用いることもできる。この場合、ガラスに含まれる全ての成分を固体状粉末で準備することができるため、スラリーと粉末の混合工程を省略することができる。

（例２）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、５％のＺｎＯ、および５％のＣａＯを含むガラス（例２に係るガラス）を調製した。

（例３）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、９％のＺｎＯ、および１％のＣａＯを含むガラス（例３に係るガラス）を調製した。

（例４）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、６％のＺｎＯ、３％のＣａＯ、および１％のＢ_２Ｏ_３を含むガラス（例４に係るガラス）を調製した。

（例５）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６２％のＳｎＯ、４％のＺｎＯ、３％のＣａＯ、および１％のＢ_２Ｏ_３を含むガラス（例５に係るガラス）を調製した。

（例６）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、８．５％のＺｎＯ、０．５％のＣａＯ、および１％のＢ_２Ｏ_３を含むガラス（例６に係るガラス）を調製した。

（例７）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、９．５％のＺｎＯ、および０．５％のＣａＯを含むガラス（例７に係るガラス）を調製した。

（例８）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３２％のＰ_２Ｏ_５、５８％のＳｎＯ、８％のＺｎＯ、および２％のＣａＯを含むガラス（例８に係るガラス）を調製した。

（例９）
例１と同様の方法により、酸化物基準のｍｏｌ％で計算して、３０％のＰ_２Ｏ_５、６０％のＳｎＯ、９．５％のＺｎＯ、および０．５％のＢ_２Ｏ_３を含むガラス（例９に係るガラス）を調製した。

（ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定）
前述の各例に係るガラスのサンプルを用いて、ガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。転移温度の測定には、示差熱分析装置（セイコーインスツル社製示差熱分析装置ＥＸＳＴＡＲ６０００ＴＧ／ＤＴＡ）を用いた。粉末状に加工したサンプル１１０ｍｇを白金パンに充填し、これを室温から５００℃まで、１０℃／分の昇温速度で昇温した。

ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差熱分析の測定結果から、図３に示すような操作により算定した。まず、低温側の吸熱ピークＡが生じる温度よりも低温側の領域において、平坦部分と一致するように、直線Ｌ１を引く。次に、吸熱ピークＡの変曲点Ｂ以降の曲線部分と一致するように、直線Ｌ２を引く。このようにして得られた２本の直線の交点Ｃを、ガラス転移温度（Ｔｇ）とした。

（熱膨張係数αの測定）
各サンプルを直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工して試料を作製した。この試料を１０℃／分の昇温速度で２５０℃まで昇温し、熱膨張計（ブルカーエイエックスエス社製水平示差検出式熱膨張計ＴＤ５０１０）を用いて、各温度での膨張係数を測定した。１００〜２５０℃での値を２５℃刻みで求め、その平均値を熱膨張係数αとした。

（固化時の結晶化有無の評価）
各サンプル（２００ｇ）を１１００℃で溶融させた状態で、カーボン製の型に注入し、サンプルが固化するまでの間に、ガラス内部に結晶析出が生じるかどうかを目視で観察した。

（封止試験）
各サンプルを赤外線集光炉で加熱温度を３６０℃、３７０℃、３８０℃、３９０℃、４００℃にして封止を行った。各温度での封止の状況を観察した。表１中の封止温度における「○」は「透明でありかつ軟化した」を意味し、「※１」は「透明であったが軟化しなかった」を意味し、「※２」は「白濁しており軟化しなかった」を意味し、「※３」は「軟化はしたが白濁していた」を意味している。

（耐候性試験）
例５および例８のサンプルを恒温恒湿槽に入れ、８０℃８０％ＲＨ下で保持し、約１０００時間耐候性試験を行った。その後、４６０ｎｍでの分光透過率を測定し、５０％以上であったものを「○」とし、５０％未満であったものを「△」とした。

各測定結果を表１にまとめて示す。この結果から、本発明によるガラスは、いずれもガラス転移温度（Ｔｇ）が２８５℃〜３００℃の範囲であることがわかった。また、ガラスの熱膨張係数は、１２１．１〜１２７．２×１０^−７／℃の範囲であった。さらに、ある程度広い封止温度範囲を持ち、透明でかつ軟化させることができ、耐候性にも優れたものであった。
なお、表１中、「−」は、測定、評価などが未実施であることを意味する。

表１と同様に、以下の表２に示すガラス組成でも、表１の例１〜例８のガラスと同等のガラスを得ることができる。

（被覆材としての特性評価）
次に、実際に本発明によるガラスを用いて、ＬＥＤ素子の被覆処理を行い、本発明によるガラスの被覆材としての適性を評価した。

例４および例６のガラスを、厚みが約１．５ｍｍになるように加工した後、両表面を鏡面研磨した。その後、このガラスを寸法が約１．５ｍｍ×約１．５ｍｍとなるように切断して、被覆材サンプルを調製した。

金の配線パターンを形成したアルミナ製ベース基板（寸法：縦１４ｍｍ×横１４ｍｍ×厚さ１ｍｍ）、およびＬＥＤ素子（豊田合成社製：Ｅ１Ｃ６０−０Ｂ０１１−０３）に接続バンプが形成された部品を用意した。このＬＥＤ素子を、フリップチップ形式でベース基板に実装した。

このフリップチップ実装したＬＥＤ素子の上に、被覆材サンプルを載置した状態で、ＬＥＤ素子を電気炉に入れ、毎分１００℃の速度で、室温から４００℃まで昇温した。温度が４００℃に到達後、同温度でＬＥＤ素子を２分間保持し、ガラス板を軟化流動させた。これにより、ＬＥＤ素子がガラスで被覆され、ＬＥＤ装置が形成された。その後、このＬＥＤ装置を、毎分１００℃の速度で室温まで冷却した。室温に達してから、ＬＥＤ装置を炉から取り出し、被覆材の状態を目視観察したところ、ガラスの表面および内部に気泡は認められなかった。

次にこのようにして得られたＬＥＤ装置の特性を評価するため、ＬＥＤ装置の両電極間に、直流電圧を印加し、青色の発光が生じる発光開始電圧を測定した。得られた発光開始電圧は、２．２〜２．４Ｖの範囲であり、ベアチップとほぼ同じ値であった。以上のことから、本発明によるガラスを被覆材として使用したＬＥＤ装置において、各部品に損傷等の異常は生じていないことがわかった。

このように本発明によるガラスを用いて、４００℃以下の温度での被覆処理を行うことが可能である。

本発明のガラスは、液晶パネル用バックライト光源、一般照明ならびに自動車用ヘッドライドなどに用いられるＬＥＤ素子の被覆および／または封止に利用することができる。

なお、２００８年１月１０日に出願された日本特許出願２００８−００３５５３号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (8)

1. 酸化物基準のｍｏｌ％表示で、
   ２７％〜３０％のＰ_２Ｏ_５、
   ５０％〜７０％のＳｎＯ、
   ０〜１０％のＺｎＯ、
   ０．５％〜５％のＣａＯ、
   ０〜５％のＢ_２Ｏ_３、
   ０〜３％のＧａ_２Ｏ_３、
   ０〜３％のＩｎ_２Ｏ_３、および
   ０〜３％のＬａ_２Ｏ_３、
   を含み、
   ガラス転移温度が２８５℃〜３００℃の範囲であることを特徴とするガラス。
2. 酸化物基準のｍｏｌ％表示で、５２％〜６３％のＳｎＯ、および
   Ｐ_２Ｏ_５＋ＳｎＯの合計で８５％〜９２％を含む請求項１に記載のガラス。
3. ＣａＯの含有量は、酸化物基準のｍｏｌ％表示で、３％〜５％である請求項１または２に記載のガラス。
4. 酸化物基準のｍｏｌ％表示で、Ｌｉ _２ Ｏ、Ｎａ _２ Ｏ、およびＫ _２ Ｏを実質的に含有しない請求項１乃至３のいずれか一つに記載のガラス。
5. 酸化物基準のｍｏｌ％表示で、Ｂ _２ Ｏ _３ を必ず含み、ＣａＯとＢ _２ Ｏ _３ の含有量の合計が０．５〜５％の範囲である請求項１乃至４のいずれか一つに記載のガラス。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラスで構成された発光装置用の被覆材。
7. ベース基板上に配置された光学素子と、該光学素子を被覆する被覆材とを有する発光装置であって、
   前記被覆材は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラスで構成されていることを特徴とする発光装置。
8. 前記光学素子が、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。