固态光学器件制造技术

固态光学器件，其具有固态元件；向／从固态元件供给或收回电能的电力供给／回收部件；以及密封所述固态元件的玻璃密封材料。所述的玻璃密封材料由含４５－５０重量％Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］和１５－３５重量％ＺｎＯ的Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＺｎＯ基低熔玻璃制得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态光学器件，具体而言，涉及具有低熔玻璃密封材料的固态光学器件。本文中，固态光学器件包括由固态元件(或半导体元件)如发光元件(或LED元件)、受光元件和太阳能电池元件组成的各种光学器件。
技术介绍
传统上所知的固态光学器件中，固态元件如LED元件使用透明树脂材料如环氧树脂密封。已知透明树脂由于光照而引起劣化。尤其是，当使用发射短波长光的III族氮化物基化合物半导体LED元件时，LED元件周围的透明树脂将会由于从LED元件发射出的高能光和由LED元件产生的热量而变黄。因此，其光提取效率会显著降低。为了防止密封材料变质，提出了一些固态光学器件(例如JP-A-8-102553和JP-A-11-177129)。JP-A-8-102553公开了LED元件、接合线和上部引线用低熔玻璃透明密封材料密封的发光器件。低熔玻璃例如是加有硒、铊、砷、硫等从而具有130-350℃熔点的玻璃。在这种情况下，优选使用熔点为200℃或更低、更优选150℃或更低的低熔玻璃。通过使用低熔玻璃透明密封材料，JP-A-8-102553的发光器件可以解决透明树脂材料由于UV光照射而随时间发生光学劣化的问题。另一方面，JP-A-11-177129公开了LED元件用折光系数约为2、接近GaN基LED元件的折光系数2.3的低熔玻璃密封材料密封的发光器件。JP-A-11-177129的发光器件具有下述功能通过用折光系数接近GaN基LED元件折光系数的低熔玻璃密封LED元件，减少LED元件与低熔玻璃之间界面上的总反射光，从LED元件发射并进入低熔玻璃的光量增加。因此，与用环氧树脂密封的传统LED元件相比，其光提取效率增加。但是，上述固态光学器件不具有足够的密封性能，即使使用低熔玻璃密封材料时也是如此，这是因为传统低熔玻璃在工作密封温度范围内具有高粘度。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供在使用低熔玻璃密封材料时能够具有足够密封性能的固态光学器件。本专利技术的另一个目的是提供具有优异的耐潮性、并能够防止密封时玻璃材料不透明和特征评价中玻璃材料出现白色浑浊的固态光学器件。本专利技术的另一个目的是提供能够用于光学元件的紧密安装和用于大尺寸光学元件的固态光学器件。(1)根据本专利技术的一个方面，固态光学器件包括固态元件；向/从固态元件供给或回收电能的电力供给/回收部件(power supplying/retrievingportion)；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料包含P2O5-ZnO基低熔玻璃，所述的P2O5-ZnO基低熔玻璃含有45-50重量％P2O5和15-35重量％ZnO。(2)根据本专利技术的另一个方面，固态光学器件包括固态元件；向/从固态元件供给或回收电能的电力供给/回收部件；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料包含P2O5-F基低熔玻璃，所述的P2O5-F基低熔玻璃含有6-50重量％P2O5和1-.45重量％ZnO，以基于氧化物的重量％计。(3)根据本专利技术的另一个方面，固态光学器件包括 固态元件；在其上安装固态元件的能量供给/回收部件，所述的能量供给/回收部件向/从固态元件供给或回收电能；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料具有与能量供给/回收部件相等的热膨胀系数，并且所述的玻璃密封材料包含P2O5-Al2O3-ZnO基低熔玻璃，所述的P2O5-Al2O3-ZnO基低熔玻璃含有55-62重量％P2O5、5-12重量％Al2O3和20-40重量％ZnO，以重量％计。(4)根据本专利技术的另一个方面，固态光学器件包括固态元件；在其上安装固态元件的电力供给/回收部件，所述的电力供给/回收部件向/从固态元件供给或回收电能；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料具有与能量供给/回收部件相等的热膨胀系数，并且所述的玻璃密封材料包括B2O3-SiO2-Na2O-ZnO-Nb2O5基低熔玻璃，所述的B2O3-SiO2-Na2O-ZnO-Nb2O5基低熔玻璃含有19-30重量％B2O3、0.5-15重量％SiO2、1.5-8重量％Na2O、44-60重量％ZnO和9-19重量％Nb2O5，以重量％计。(5)根据本专利技术的另一个方面，固态光学器件包括固态元件；在其上安装固态元件的电力供给/回收部件，所述的电力供给/回收部件向/从固态元件供给或回收电能；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料具有与能量供给/回收部件相等的热膨胀系数，并且所述的玻璃密封材料包含B2O3-SiO2-ZnO-Bi2O3基低熔玻璃，所述的B2O3-SiO2-ZnO-Bi2O3基低熔玻璃含有1-10重量％SiO2、15-30重量％B2O3、25-60重量％ZnO和10-50重量％Bi2O3，以重量％计。(6)根据本专利技术的另一个方面，固态光学器件包括 固态元件；在其上安装固态元件的电力供给/回收部件，所述的电力供给/回收部件向/从固态元件供给或回收电能；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料具有与能量供给/回收部件相等的热膨胀系数，并且所述的玻璃密封材料包含B2O3-SiO2-PbO基低熔玻璃，所述的B2O3-SiO2-PbO基低熔玻璃含有20重量％-50重量％B2O3和30重量％-70重量％PbO，以重量％计。(7)根据本专利技术的另一个方面，固态光学器件包括固态元件；在其上安装固态元件的电力供给/回收部件，所述的电力供给/回收部件向/从固态元件供给或回收电能；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述的玻璃密封材料具有与固态元件和能量供给/回收部件相等的热膨胀系数。在使用低熔玻璃密封材料时，本专利技术的固态光学器件，尤其是发光器件可以具有足够的密封性能。此外，本专利技术的固态光学器件可具有优异的耐潮性，并可以防止密封时玻璃不透明和特征评价中玻璃材料出现白色浑浊。此外，由于整个器件由具有低热膨胀系数的材料构成，本专利技术的固态光学器件可以应用于光学元件的紧密安装和用于大尺寸光学元件。附图说明下面参照附图解释根据本专利技术的优选实施方案，其中图1A是示出本专利技术的第一优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的截面图；图1B是示出图1A中GaN基LED元件的侧视图； 图2A是示出本专利技术的第二优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的俯视图；图2B是沿图2A中的线A-A切开的截面图；图2C是示出图2B中下部玻璃的透视图；图3A是示出本专利技术的第三优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的截面图；图3B是示出图3A中GaN基LED元件的侧视图；图4A是示出本专利技术的第四优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的截面图；图4B是示出图4A中AlInGaP基LED元件的侧视图；图5是示出本专利技术的第五优选实施方案中固态光学器件的截面图；图6A是示出本专利技术的第六优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的俯视图；图6B是沿图6A中的线b-b切开的截面图；图6C是示出图6A中发光器件的仰视图；图7是示出本专利技术的第七优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的截面图；和图8是示出本专利技术的第八优选实施方案中作为固态光学器件的发光器件的截面图，其中安装了大尺寸(1mm见方)LED元件2。具体实施例方式图1A是示出本专利技术的第一优选实施方案中作为固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态光学器件，包括：固态元件；向／从固态元件供给或收回电能的电力供给／回收部件；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中玻璃密封材料包含Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＺｎＯ基低熔玻璃，所述的Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＺｎＯ 基低熔玻璃含有４５－５０重量％Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］和１５－３５重量％ＺｎＯ。

【技术特征摘要】
JP 2004-9-9 2004-263098;JP 2004-9-9 2004-262908;JP1.一种固态光学器件，包括固态元件；向/从固态元件供给或收回电能的电力供给/回收部件；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中玻璃密封材料包含P2O5-ZnO基低熔玻璃，所述的P2O5-ZnO基低熔玻璃含有45-50重量％P2O5和15-35重量％ZnO。2.根据权利要求1的固态光学器件，其中所述低熔玻璃还包含3-6重量％的Li2O。3.根据权利要求1的固态光学器件，其中所述低熔玻璃包含45-50重量％P2O5、3-6重量％Li2O、0-3.5重量％MgO、0-10重量％CaO、0-15重量％SrO、0-30重量％BaO、15-35重量％ZnO、0-1重量％ZrO2、0-1.5重量％Nb2O5和0-5重量％Al2O3，其中RO(RMg、Ca、Sr、Ba和Zn)总计为38-49％。4.一种固态光学器件，包括固态元件；向/从固态元件供给或收回电能的电力供给/回收部件；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中所述玻璃密封材料包含P2O5-F基低熔玻璃，所述的P2O5-F基低熔玻璃含有6-50重量％P2O5和1-45重量％ZnO，以基于氧化物的重量％计。5.根据权利要求4的固态光学器件，其中所述低熔玻璃包含34-50重量％P2O5、2-9重量％Li2O、7-28重量％Na2O、3-27重量％K2O，6.5-30重量％Al2O3和1.5-32重量％F，以基于氧化物的重量％计，其中R2O(RLi、Na和K)总计为17-41重量％。6.根据权利要求4的固态光学器件，其中所述低熔玻璃包含3.0-8.0mol％P2O5、0.1-2.0mol％Al2O3、1.0-7.0mol％BaO、35.5-41.0mol％AlF3、8.0-13.0mol％MgF2、16.0-26.0mol％CaF2、15.0-21.0mol％SrF2、3.5-10.0mol％BaF2和1.0-6.0mol％NaF2，以mol％计。7.根据权利要求4的固态光学器件，其中所述低熔玻璃包含15-32重量％Al(PO3)2、0-10重量％Ba(PO3)2、0-10重量％Sr(PO3)2、0-10重量％Ca(PO3)2、0-10重量％Mg(PO3)2，此处偏磷酸盐的总量为20-32重量％，20-70重量％BaF2、5-40重量％SrF2、0-15重量％CaF2、0-10重量％MgF2、0-5重量％AlF3、0-5重量％GdF3，此处氟化物的总量为55-75重量％，5-22重量％Gd2O3、0-7重量％La2O3、0-10重量％Y2O3和0-10重量％Yb2O3，此处稀土盐的总量为5-22重量％。8.根据权利要求1-7中任意一项的固态光学器件，其中所述固态元件是芯片倒装的。9.根据权利要求1-7中任意一项的固态光学器件，其中电力供给/回收部件包括金属引线。10.根据权利要求9的固态光学器件，其中金属引线包含软金属。11.根据权利要求1-7中任意一项的固态光学器件，其中电力供给/回收部件包括向/从固态元件供给或回收电能的无机材料衬底，并且玻璃密封材料具有与无机材料衬底的热膨胀系数相等的热膨胀系数。12.根据权利要求11的固态光学器件，其中无机材料衬底包括第一导电图案、第二导电图案和第三导电图案，所述的第一导电图案形成在其安装固态元件的表面上，所述第二导电图案形成在相对的表面上，所述第三导电图案在第一和第二导电图案之间形成电连接。13.根据权利要求1-7中任意一项的固态光学器件，其中玻璃密封材料包括形成在其表面上的涂层，该涂层提供耐潮性和耐酸/碱性。14.根据权利要求1-7中任意一项的固态光学器件，其中固态元件包括光学元件，并且玻璃密封材料包含透光材料。15.根据权利要求14的固态光学器件，其中光学元件包括发光元件。16.根据权利要求14的固态光学器件，其中光学元件包括受光元件。17.根据权利要求1-14中任意一项的固态光学器件，其中玻璃密封材料用树脂进行包覆成型。18.固态光学器件，包括固态元件；其上安装固态元件的电力供给/回收部件，所述的电力供给/回收部件向/从固态元件供给或回收电能；和密封固态元件的玻璃密封材料，其中玻璃密封材料具有与电力供给/回收部件的热膨胀系数相等的热膨胀系数，并且玻璃密封材料包含P2O5-Al2O3-ZnO基低熔玻璃，所述的P2O5-Al2O3-ZnO基低熔玻璃含有55-62重量％P2O5、5-12重量％Al2O3和20-40重量％ZnO，以重量％计。19.根据权利要求18的固态光学器件，其中所述低熔玻璃还包含0-5重量％B2O3、0-3重量％Li...

【专利技术属性】
技术研发人员：末广好伸，山口诚治，沢登成人，大塚正明，渡部洋己，相田和哉，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，株式会社住田光学玻璃，
类型：发明
国别省市：JP[日本]