CN110832648A - 透明密封构件及其制造方法 - Google Patents

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CN110832648A CN201880043745.2A CN201880043745A CN110832648A CN 110832648 A CN110832648 A CN 110832648A CN 201880043745 A CN201880043745 A CN 201880043745A CN 110832648 A CN110832648 A CN 110832648A
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Abstract

本发明涉及透明密封构件及其制造方法。第1透明密封构件(10A)用于收容至少1个光学元件(14)的封装体(20)中，安装于具有光学元件(14)的安装面(16a)的安装基板(16)上。第1透明密封构件(10A)中，由朝向安装基板(16)的面(30)、以及沿着安装基板(16)的安装面(16a)的面(32)所构成的多个角部中，至少1个角部具有弯曲形状，弯曲形状的表面形成有点状的微小凹部(22)，微小凹部(22)的平均存在频率为每1mm2中10万个以上300万个以下。

Description

透明密封构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及例如LED(发光二极管)、LD(半导体激光器)等光学部件所使用的透明密封构件及其制造方法。
背景技术
一般而言，对于具有射出紫外线的光学元件(例如LED、LD等)的光学部件，为了保护光学元件不受外部空气、水分的影响，需要透明密封构件。从对于紫外线的透过性、耐久性的观点考虑，透明密封构件优选为玻璃、石英玻璃。
日本专利第5243806号公报中公开了一种由透光性的板材和半球状透镜一体而成的透明密封构件。日本特开平10-233532号公报中开公了一种由透光性的芯片收纳部和半球状透镜一体而成的透明密封构件。
发明内容
然而，石英玻璃与作为安装基板的构成材料的Al2O3(氧化铝)、AlN(氮化铝)相比热膨胀率小。因此，在将透明密封构件钎焊于安装基板时、使用光学元件时，透明密封构件有时会产生裂纹。
此外，由于光学部件的尺寸微小，因此在将具有空腔结构的透明密封构件安装于安装基板时，如果发生配置偏移，则会有透明密封构件的矩形部分压住光学元件的接合线或引线框，引起断线的担忧。
在安装基板为空腔结构的情况下，在安装透明密封构件时，产生配置偏移，或透明密封构件倾斜地发生位置偏移时，有透明密封构件没有如规定那样嵌入安装基板，变得不良的担忧。
此外，在使用环境中，如果有来自外部的冲击，则有时光学部件的透明密封构件产生裂纹。
本发明是考虑了这样的课题而提出的，其目的在于提供能够抑制透明密封构件的安装时或操作时由安装基板与透明密封构件的热膨胀差所引起的裂纹产生，而且能够抑制透明密封构件的安装时的断线、由嵌入偏移引起的不良产生的透明密封构件。
此外，本发明的目的在于提供能够不产生缺损、损伤等地制作具有弯曲形状的角部、透镜体等的复杂形状的透明密封构件，能够谋求透明密封构件的成品率提高的透明密封构件的制造方法。
[1]第1本发明涉及的透明密封构件的特征在于，其是用于收容至少1个光学元件的封装体中且安装于具有上述光学元件的安装面的安装基板上的透明密封构件，上述透明密封构件中，由朝向上述安装基板的面、以及沿着上述安装基板的上述安装面的面所构成的多个角部中，至少1个角部具有弯曲形状，上述弯曲形状的表面形成有点状的微小凹部，上述微小凹部的平均存在频率为每1mm2中10万个以上300万个以下。
由此，能够抑制透明密封构件的安装时或操作时由安装基板与透明密封构件的热膨胀差所引起的裂纹产生，而且，能够抑制透明密封构件的安装时的断线、由嵌入偏移所引起的不良产生。此外，在使用环境中，即使有来自外部的冲击，也能够抑制透明密封构件产生裂纹。
此外，在弯曲形状由不具有微小凹部的平滑的面形成的情况下，如果由于外因导致在该弯曲形状出现损伤，则应力集中于损伤的部分而易于出现裂纹。与此相对，上述透明密封构件中，通过在弯曲形状处形成有粒状的微小凹部，从而即使在由于外因而在弯曲形状出现损伤的情况下，应力也不会集中于该损伤。其结果是能够防止透明密封构件出现裂纹。进一步，粒状的微小凹部不具有方向性，因此没有以其作为起点的裂纹易于出现的方向，耐久性优异。
[2]在第1本发明中，具有上述微小凹部(42)的弯曲形状的表面粗糙度Ra可以为0.01～0.05μm。
[3]在第1本发明中，可以用于上述安装基板上设置有安装上述光学元件的凹部的上述封装体中，上述透明密封构件一体地具有封住上述凹部的盖部、以及从上述盖部鼓出的透镜体，具有上述弯曲形状的角部由上述透镜体的侧面、以及上述盖部中的包围上述透镜体底部的周面所构成。
在将透明密封构件钎焊粘接于安装基板来制作光学部件时，成为200℃以上的温度。通常，由石英玻璃等制成的透明密封构件与安装基板相比热膨胀系数小。因此，在钎焊加热后的冷却过程中，透明密封构件的角部产生拉伸应力，易于产生裂纹。因此，通过使透明密封构件的上述角部为弯曲形状，从而能够抑制应力集中，防止裂纹的产生。
[4]在第1本发明中，可以用于上述安装基板上设置有安装上述光学元件的凹部，进一步上述凹部上设置有台阶的上述封装体中，上述透明密封构件一体地具有封住上述凹部的盖部、以及从上述盖部鼓出的透镜体，具有上述弯曲形状的其他角部由上述盖部的侧面、以及上述盖部中的与上述安装基板相对的面所构成。
在将透明密封构件载置于安装基板上时，例如，在安装基板形成台阶，在被台阶所包围的空间安装(嵌入等)透明密封构件时，存在如下问题：产生透明密封构件的嵌入不良，不能提高成品率。此外，在将透明密封构件载置于安装基板上时，有时透明密封构件的角部碰撞到安装基板。特别是，如果透明密封构件的角部有棱角，则有角部缺损、透明密封构件出现裂缝的担忧。然而，在本发明中，由于使上述角部成为弯曲形状，因此能够降低上述那样的嵌入不良，而且能够抑制角部缺损、在透明密封构件中产生裂缝等。其结果是在用于光学部件的情况下，能够谋求光学部件的成品率的提高。
[5]在第1本发明中，可以用于上述安装基板上设置有安装上述光学元件的凹部，进一步上述凹部上设置有台阶的封装体中，上述透明密封构件由安装于上述台阶且封住上述凹部的透镜体所构成，具有上述弯曲形状的角部由上述透镜体的侧面、以及上述透镜体的底面所构成。
在将透镜体载置于安装基板上时，由于配置偏移，有时透镜体的角部碰撞到安装基板。在这样的情况下，如果角部有棱角，则有角部缺损、透镜体出现裂缝的担忧。这在安装基板形成台阶，在由台阶所包围的空间安装(嵌入等)透镜体时也产生同样的问题。然而，在本发明中，由于使上述角部成为弯曲形状，因此能够抑制上述那样的角部缺损、在透镜体中产生裂缝等，在用于光学部件的情况下，能够谋求光学部件的成品率的提高。
[6]在第1本发明中，可以是上述透明密封构件具有凹部，所述凹部包围安装于上述安装基板的上述安装面上的上述光学元件，具有上述弯曲形状的角部由上述凹部的内周面、以及与上述光学元件相对的上述凹部的底面所构成。
光学元件点亮时，光学元件发热至100～200℃左右。石英玻璃制的透明密封构件与安装基板相比热膨胀系数小，因此在光学元件点亮时，透明密封构件中，由凹部的内周面以及与光学元件相对的凹部的底面所构成的角部产生拉伸应力，易于产生裂纹。然而，本发明中，由于使上述角部成为弯曲形状，因此能够抑制上述应力集中，防止裂纹的产生。
[7]在第1本发明中，可以是上述透明密封构件具有凹部，所述凹部包围安装于上述安装基板的上述安装面上的上述光学元件，具有上述弯曲形状的角部由上述凹部的内周面、以及上述透明密封构件中的安装于上述安装基板的面所构成。
光学元件、安装基板、透明密封构件分别为微小的构件，在安装有光学元件的安装基板上安装透明密封构件时，有时透明密封构件的配置发生偏移。此时，如果透明密封构件与接合线接触，则有线发生断线，变得不良的担忧。本发明中，由于使由透明密封构件的凹部的内周面、以及透明密封构件中的安装于安装基板的面所构成的角部成为弯曲形状，因此即使透明密封构件与接合线接触，也能够降低发生断线的概率，能够谋求成品率的提高。
[8]在第1本发明中，可以是由上述透明密封构件的外周面、以及上述透明密封构件的上表面所构成的角部形成为弯曲形状。由此，能够抑制在透明密封构件的搬运时等中的角部缺损、在透明密封构件中产生裂缝等。
[9]在第1本发明中，具有弯曲形状的上述角部的曲率半径优选为5μm以上500μm以下。
角部的曲率半径优选为150μm以上500μm以下，进一步优选为300μm以上500μm以下。如果使角部的曲率半径大于500μm，则透镜的聚光效果变小等，对光学特性带来影响，因此不优选。
[10]在第1本发明中，上述透明密封构件的构成材料优选为石英玻璃。
[12]第2本发明涉及的透明密封构件的制造方法的特征在于，利用粉末烧结法来制作上述第1本发明涉及的透明密封构件。
可考虑利用机械加工来制作透明密封构件，但机械加工时，易于出现缺损、损伤，制作困难。即使能够制作，也会由于缺损、损伤而不能发挥上述效果。因此，通过利用粉末烧结法来制作透明密封构件，从而能够不产生缺损、损伤等地制作具有弯曲形状的角部、透镜体等的复杂形状的透明密封构件，能够谋求透明密封构件的成品率的提高。而且，能够发挥上述效果。
如以上说明的那样，根据本发明涉及的透明密封构件，能够抑制透明密封构件的安装时或操作时由安装基板与透明密封构件的热膨胀差所引起的裂纹产生，而且能够抑制透明密封构件的安装时的断线、由嵌入偏移所引起的不良产生。
此外，根据本发明涉及的透明密封构件的制造方法，能够不产生缺损、损伤等地制作具有弯曲形状的角部、透镜体等的复杂形状的透明密封构件，能够谋求透明密封构件的成品率的提高。
附图说明
[图1]图1A为部分省略地表示具有第1实施方式涉及的透明密封构件(第1透明密封构件)的光学部件的纵截面图，图1B为部分省略地表示具有第2实施方式涉及的透明密封构件(第2透明密封构件)的光学部件的纵截面图。
[图2]图2为形成于透明密封构件表面的微小凹部的显微镜照片。
[图3]图3A为表示形成于透明密封构件表面的微小凹部的开口部中最大宽度的一例的说明图，图3B为表示微小凹部的开口部分中预先设定的特定方向的宽度的一例的说明图。
[图4]图4A为表示微小凹部的最大深度的一例的说明图，图4B为表示将微小凹部沿着预先设定的特定方向切断的面的最大深度的一例的说明图。
[图5]图5为部分省略地表示具有第3实施方式涉及的透明密封构件(第3透明密封构件)的光学部件的纵截面图。
[图6]图6A为部分省略地表示具有第4实施方式涉及的透明密封构件(第4透明密封构件)的光学部件的纵截面图，图6B为部分省略地表示具有第5实施方式涉及的透明密封构件(第5透明密封构件)的光学部件的纵截面图。
[图7]图7A为表示在具有第5透明密封构件的光学部件中的安装基板上设置有定位用突起的例子的纵截面图，图7B为表示定位用突起的一例的俯视图，图7C为表示定位用突起的其他例的俯视图。
[图8]图8A为部分省略地表示具有第6实施方式涉及的透明密封构件(第6透明密封构件)的光学部件的纵截面图，图8B为部分省略地表示具有第7实施方式涉及的透明密封构件(第7透明密封构件)的光学部件的纵截面图。
[图9]图9为表示实施例1～3和比较例1～3的评价结果的表1。
[图10]图10为表示实施例7～9和比较例5～7的评价结果的表3。
[图11]图11为表示实施例13～15和比较例9～11的评价结果的表5。
具体实施方式
以下，一边参照图1A～图8B一边说明本发明涉及的透明密封构件及其制造方法的实施方式例。
首先，如图1A所示，第1实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第1透明密封构件10A)，例如用于具有射出紫外光的至少1个光学元件14、以及安装有光学元件14的安装基板16的光学部件18中，与安装基板16一起构成收容光学元件14的封装体20。第1透明密封构件10A由例如石英玻璃构成，安装基板16由例如AlN(氮化铝)构成。第1透明密封构件10A通过例如钎焊来固定于安装基板16上。另外，图1A～图8B中，省略了钎焊部分的图示。
安装基板16具有安装光学元件14的凹部22。即，凹部22构成光学元件14的收容空间，凹部22的底面22a也是光学元件14的安装面16a。
光学元件14安装于安装基板16的上述安装面16a。光学元件14没有图示，但是例如在蓝宝石基板(热膨胀系数：7.7×10-6/℃)上层叠具备量子阱结构的GaN系结晶层来构成。作为光学元件14的安装方法，采用使光射出面14a面对第1透明密封构件10A来进行安装的、所谓面朝上(face up)安装。即，将由光学元件14导出的端子(未图示)与形成于安装基板16上的电路配线(未图示)利用接合线24进行电连接。
第1透明密封构件10A一体地具有封住安装基板16的凹部22的盖部26，以及从盖部26鼓出的透镜体28。透镜体28的外形形状形成为例如半球状、馒头形状(bun-shaped)的拱形。
而且，第1透明密封构件10A中，朝向安装基板16的面30可举出透镜体28的侧面28a、盖部26的侧面26a等。沿着安装基板16的安装面16a的面32可举出盖部26中的包围透镜体28底部的周面26b、盖部26的底面26c等。
特别是，该第1透明密封构件10A中，由透镜体28的侧面28a、以及盖部26中的包围透镜体28底部的周面26b所构成的第1角部34A形成为弯曲形状。
另外，透镜体28的底部(透镜体28与盖部26的边界)的平面形状为例如圆形，盖部26的外形形状为例如正方形。当然，也可以使透镜体28的底部的平面形状为椭圆形、跑道形状等，也可以使盖部26的外形形状为圆形、长方形、三角形、六边形等多边形。
这种形状的第1透明密封构件10A的制法能够优选采用粉末烧结法。例如在成型模具中浇铸包含平均粒径为0.5μm的二氧化硅粉体和有机化合物的成型浆料，通过有机化合物相互的化学反应，例如分散介质与固化剂或固化剂相互的化学反应而使其固化之后，从成型模具脱模。然后，在大气中，在500℃预烧之后，在氢气气氛中，在1600～1700℃进行烧成，从而能够制作第1透明密封构件10A。
作为第1透明密封构件10A的尺寸，第1透明密封构件10A的高度为0.5～10mm，盖部26的外径为2.0～10mm，盖部26的高度为0.2～1mm。透镜体28可举出透镜体28的底部的最大长度为2.0～10mm，透镜体28的最大高度为0.5～10mm，作为长宽比(最大高度/底部的最大长度)为0.3～1.0等。
此外，作为光学元件14的尺寸，厚度为0.005～0.5mm，虽没有图示，但从上表面来看纵尺寸为0.5～2.0mm，横尺寸为0.5～2.0mm。
在包含由上述方法制作的第1角部34的弯曲形状的第1透明密封构件10A的表面上，如图2所示那样，形成有点状的微小凹部35。由使用了AFM的测定得到的微小凹部35的平均宽度为0.1～2.0μm左右，其深度为5～50nm左右。这样的微小凹部35的平均存在频率为每1mm2中10万个以上300万个以下。此外，形成有微小凹部35的面的表面粗糙度Ra为0.01～0.05μm。这样的微小凹部35由于尺寸小，因此对于第1透明密封构件10A的透明度没有影响。
另外，微小凹部35的平均宽度W可以如下求出：对于测定对象的多个微小凹部35，测定例如以下的(A)、(B)等所示的宽度，将测定得到的宽度的合计除以测定的微小凹部35的个数。
(A)各微小凹部35的开口部分中的最大的宽度Wa(参照图3A)。
(B)各微小凹部35的开口部分中预先设定的特定方向D的宽度Wc(参照图3B)。
此外，微小凹部35的平均深度H可以如下求出：对于测定对象的多个微小凹部35，测定例如以下的(a)、(b)等所示的深度，将测定得到的深度的合计除以测定的微小凹部35的个数。
(a)各微小凹部35的最大的深度Ha(参照图4A)。
(b)沿着预先设定有各微小凹部的特定方向D切断的面S的最大的深度Hb(参照图4B)。
通过这样的构成，第1透明密封构件10A发挥以下那样的作用效果。即，将第1透明密封构件10A钎焊粘接于安装基板16来制作光学部件18时，成为200℃以上的温度。通常，第1透明密封构件10A与安装基板16相比热膨胀系数小。例如在使用石英玻璃作为第1透明密封构件10A的构成材料，使用Al2O3(氧化铝)、AlN(氮化铝)作为安装基板16的构成材料的情况下，石英玻璃的热膨胀系数为0.5～0.6×10-6/℃，Al2O3的热膨胀系数为7×10-6/℃，AlN的热膨胀系数为4.6×10-6/℃。
因此，在钎焊加热后的冷却过程中，透镜体28的角部(透镜体28与盖部26的边界)产生拉伸应力，易于产生裂纹。然而，该第1透明密封构件10A中，由于将由透镜体28的侧面28a、以及盖部26中的包围透镜体28底部的周面26b所构成的第1角部34A形成为弯曲形状，因此能够抑制上述应力集中，防止裂纹的产生。
在第1角部34的弯曲形状由不具有微小凹部的平滑的面形成的情况下，如果由于外因而在该弯曲形状出现损伤，则应力集中于损伤的部分而易于出现损伤。与此相对，通过在第1角部34的弯曲形状处形成粒状的微小凹部，从而即使在由于外因而在弯曲形状出现损伤的情况下，应力也不会集中于该损伤。其结果是能够防止第1透明密封构件10A出现裂纹。此外，粒状的微小凹部与利用研磨加工等机械加工所形成的线形的凹部不同，不具有方向性，因此没有易于出现裂纹的方向，与利用机械加工形成的线形的凹部相比耐久性优异。
接下来，如图1B所示，第2实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第2透明密封构件10B)具有与上述第1透明密封构件10A基本上同样的构成，但以下方面不同。
首先，安装基板16具有用于安装第2透明密封构件10B的台阶36。台阶36形成在安装基板16中的凹部22的开口部分。进一步，除了上述第1角部34A以外，由盖部26的侧面26a、以及盖部26的底面26c所构成的第2角部34B形成为弯曲形状。
通过这样的构成，第2透明密封构件10B发挥以下那样的作用效果。即，通常，在将透明密封构件安装于安装基板16上时，由于配置偏移，因此有时透明密封构件的角部碰撞到安装基板16。在这样的情况下，如果角部有棱角，则有角部缺损、透镜体28出现裂缝的担忧。这在安装基板16形成有台阶36，在由台阶36所包围的空间安装(嵌入等)透明密封构件时也会产生同样的问题。
然而，第2透明密封构件10B中，由于将第2角部34B形成为弯曲形状，因此在将第2透明密封构件10B安装即嵌入于安装基板16的台阶36时，能够抑制上述那样的角部缺损、在透明密封构件中产生裂缝等。由此，在将第2透明密封构件10B用于光学部件18的情况下，能够谋求光学部件18的成品率的提高。
此外，第2透明密封构件10B也发挥以下那样的作用效果。即，光学元件14、安装基板16、第2透明密封构件10B分别为微小的构件，有时在安装时位置偏移。例如在将具有透镜体28的第2透明密封构件10B安装于形成在安装基板16的台阶36时，如果第2透明密封构件10B的配置发生偏移，或被倾斜地配置，则有时第2透明密封构件10B不能安装于台阶36上，变得不良。然而，在该第2透明密封构件10B中，由于将第2角部34B形成为弯曲形状，因此具有易于将第2透明密封构件10B安装于安装基板16的台阶36上，成品率提高这样的效果。
另外，虽没有图示，但在上述第1透明密封构件10A和第2透明密封构件10B中，由盖部26的侧面26a、以及盖部26中的包围透镜体28底部的周面26b所构成的角部可以形成为弯曲形状。能够抑制透镜体28的搬运时等中这些角部缺损、在透镜体28中产生裂缝等。
接下来，如图5所示，第3实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第3透明密封构件10C)具有与上述第1透明密封构件10A基本上同样的构成，但在以下方面不同：仅由封住凹部22的透镜体28构成，且由透镜体28的侧面28a、以及透镜体28的底面28b所构成的第3角部34C形成为弯曲形状。另一方面，安装基板16具有安装透镜体28的台阶36。台阶36形成在安装基板16中的凹部22的开口部分。
通过这样的构成，第3透明密封构件10C发挥以下那样的作用效果。即，光学元件14、安装基板16、透镜体28分别为微小的构件，有时在安装时位置偏移。例如在将半球状等的透镜体28安装于形成在安装基板16的台阶36时，如果透镜体28的配置发生偏移，或被倾斜地配置，则有时透镜体28不能安装于台阶36上，变得不良。然而，该第3透明密封构件10C中，由透镜体28的侧面28a、以及透镜体28的底面28b所构成的第3角部34C具有弯曲形状，因此具有易于将透镜体28安装于安装基板16的台阶36上，成品率提高这样的效果。
接下来，对于第4实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第4透明密封构件10D)，一边参照图6A一边进行说明。
使用该第4透明密封构件10D的封装体20的安装基板16为例如平板状。另一方面，第4透明密封构件10D具有形成为外径形状为例如圆筒状、多边筒状等拱形的透明体29。透明体29具有凹部38，所述凹部38包围安装于安装基板16的安装面16a上的光学元件14。
而且，该第4透明密封构件10D的透明体29中，由凹部38的内周面38a、以及与光学元件14相对的凹部38的底面38b所构成的第4角部34D形成为弯曲形状。
通过这样的构成，第4透明密封构件10D发挥以下那样的作用效果。即，光学元件14点亮时，光学元件14发热至100～200℃左右。通常，由于由石英玻璃等制作的拱形的透明体29与安装基板16相比热膨胀系数小，因此光学元件14点亮时，在透明体29中的由凹部38的内周面38a、以及与光学元件14相对的凹部38的底面38b所构成的角部产生拉伸应力，易于产生裂纹。然而，该第4透明密封构件10D中，由于使透明体29的第4角部34D为弯曲形状，因此能够抑制上述应力集中，防止裂纹的产生。
接下来，对于第5实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第5透明密封构件10E)，一边参照图6B一边进行说明。
第5透明密封构件10E具有与上述第4透明密封构件10D基本上同样的构成，但在拱形的透明体29中的由凹部38的内周面38a、以及安装于安装基板16的面29a所构成的第5角部34E形成为弯曲形状这一方面不同。
通过这样的构成，第5透明密封构件10E发挥以下那样的作用效果。即，光学元件14、安装基板16、透明体29分别为微小的构件，在将透明体29安装于安装有光学元件14的安装基板16时，有时透明体29的配置偏移。此时，如果透明体29与接合线24接触，则有接合线24断线，变得不良的担忧。然而，该第5透明密封构件10E中，由于使透明体29的上述第5角部34E成为弯曲形状，因此能够降低透明体29与接合线24接触而发生断线的概率，能够谋求成品率的提高。
另外，如图7A所示那样，可以在安装基板16的安装面16a上与安装基板16一体或分体地设置定位用突起40。作为定位用突起40，可以如图7B所示那样，将多个突起42环状地排列，也可以如图7C所示那样，设置框状的突起44。
由此，能够提高透明体29相对于安装基板16的定位精度。特别是，通过使透明体29的上述第5角部34E为弯曲形状，从而第5角部34E的弯曲成为引导，易于将透明体29安装于定位用突起40。
接下来，对于第6实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第6透明密封构件10F)，一边参照图8A一边进行说明。
第6透明密封构件10F具有与上述第5透明密封构件10E基本上同样的构成，但具有透镜体28与拱形的透明体29一体地形成的构成。即，第6透明密封构件10F具有在透明体29上设置有透镜体28的构成。
而且，该第6透明密封构件10F中，由透镜体28的侧面28a、以及拱形的透明体29中的包围透镜体28底部的周面29b(也是透明体29的上表面)所构成的第6角部34F形成为弯曲形状。此外，由包围上述透镜体28底部的周面29b、以及透明体29的外周面29c所构成的第7角部34G形成为弯曲形状。
因此，该第6透明密封构件10F能够抑制钎焊加热后的冷却过程中第6角部34F处的应力集中，并且能够抑制第6透明密封构件10F的搬运时等中的角部缺损、在第6透明密封构件10F中产生裂缝等。而且，通过第7角部34G，能够抑制第6透明密封构件10F的搬运时等中的角部缺损、在第6透明密封构件10F中产生裂缝等。
接下来，对于第7实施方式涉及的透明密封构件(以下，记为第7透明密封构件10G)，一边参照图8B一边进行说明。
第7透明密封构件10G具有与上述第5透明密封构件10E(参照图6B)同样的透明体29。该透明体29具有凹部38，所述凹部38包围安装于安装基板16的安装面16a上的光学元件14，其外形形状形成为例如圆筒状、多边筒状等拱形。
而且，该第7透明密封构件10G中，由透明体29的上表面29d以及透明体29的外周面29c所构成的第8角部34H形成为弯曲形状。由此，能够抑制透镜体28的搬运时等中的角部缺损、在透镜体28中产生裂缝等。
实施例
[第1实施例]
第1实施例中，对于实施例1、2和3以及比较例1，将透明密封构件10钎焊粘接于安装基板16，然后，确认冷却后的透明密封构件10中的裂纹的产生率。
安装基板16为AlN(氮化铝)制且上表面开口的箱形。安装基板16的纵和横的长度都是5.0mm，且安装面16a上安装有发光波长为280nm的发光二极管作为光学元件14。
(实施例1)
实施例1涉及的透明密封构件10具有与图1A所示的第1透明密封构件10A同样的构成。
实施例1涉及的透明密封构件10的制造方法如下。即，将作为原料粉末的平均粒径0.5μm的二氧化硅粉末100质量份、作为分散剂的羧酸共聚物2质量份、作为分散介质的丙二酸二甲酯49质量份、乙二醇4质量份、作为固化剂的4’4-二苯基甲烷二异氰酸酯4质量份以及作为催化剂的三乙胺0.4质量份混合，调制成浆料。
将该浆料在室温下注入至金属制的模具内，在室温下放置一定时间。接着，将成型体从模具脱模。进一步，在室温下、接着以90℃的温度分别放置一定时间，获得了二氧化硅粉末成型体。另外，原料粉末的平均粒径使用堀场制作所制激光衍射散射式粒度分布测定装置LA-750进行了测定。
将制作的二氧化硅粉末成型体在大气中、在500℃预烧之后，在氢气气氛中，在1600℃～1700℃进行烧成，使其致密化和透明化，制作出透明密封构件10。另外，对上述模具实施加工，制成透明密封构件10时，由透镜体28的侧面28a、以及盖部26中的包围透镜体28底部的周面26b所构成的第1角部34A形成为弯曲形状。透明密封构件10的纵和横的长度都是5.0mm，透镜体28的底面28b的直径为3mm，透镜体28的高度为1.5mm。盖部26的高度为0.3mm。
而且，在该实施例1中，制作出100个使形成于第1角部34A的弯曲形状的曲率半径为5μm以上且小于150μm的透明密封构件10。然后，将100个透明密封构件10分别钎焊粘接于另行准备的100个安装基板16(已安装有发光二极管)上，制作出100个实施例1涉及的光学部件。
上述钎焊粘接如以下那样来进行。即，对透明密封构件10的底面26c的周围和安装基板16的接合面实施金锡镀覆。然后，将透明密封构件10安装于安装基板16，加热至300℃以接合，然后，进行冷却。
(实施例2)
将利用与实施例1同样的制法制作的二氧化硅粉末成型体在大气中、在500℃预烧之后，在氢气气氛中、在与实施例1相比低10℃的温度进行烧成，制作出透明密封构件10。即，对于实施例2的透明密封构件10，除了在氢气气氛中的烧成温度低10℃的温度进行烧成以外，利用与实施例1同样的方法来制作。本实施例2中，制作出100个使形成于第1角部34A的弯曲形状的曲率半径为150μm以上且小于300μm的透明密封构件10。然后，与实施例1同样地操作，制作出100个实施例2涉及的光学部件。
(实施例3)
将利用与实施例1同样的制法制作的二氧化硅粉末成型体在大气中、在500℃预烧之后，在氢气气氛中、在与实施例1相比低20℃的温度进行烧成，制作出透明密封构件10。即，对于实施例3的透明密封构件10，除了在氢气气氛中的烧成温度低20℃的温度进行烧成以外，利用与实施例1同样的方法来制作。本实施例3中，制作出100个使形成于第1角部34A的弯曲形状的曲率半径为300μm以上500μm以下的透明密封构件10。
(比较例1)
将石英玻璃进行磨削加工，制作出100个透明密封构件10。比较例1涉及的透明密封构件10的构成具有与实施例1基本上同样的构成，但第1角部34A不是弯曲形状，透镜体28与盖部26的边界有棱角。然后，与实施例1同样地操作，制作出100个比较例1涉及的光学部件。
(比较例2)
利用与实施例1同样的方法，制作出100个透明密封构件10。但是，比较例1中，最后进行蚀刻处理，使其表面平滑。比较例2中，通过蚀刻处理，微小凹部35的数目与实施例1相比减少。
(比较例3)
将利用与实施例1同样的制法制作的二氧化硅粉末成型体在大气中、在500℃预烧之后，在氢气气氛中、在与实施例1相比低190℃的温度进行烧成，制作出透明密封构件10。即，对于比较例3的透明密封构件10，除了在氢气气氛中的烧成温度低190℃的温度进行烧成以外，利用与实施例1同样的方法来制作。本比较例3中，制作出100个使形成于第1角部34A的弯曲形状的曲率半径为300μm以上500μm以下的透明密封构件10。
(评价)
关于微小凹部35的形状，利用以下方法进行了评价。首先，对于1个样品，获得5张由AFM(原子力显微镜)得到的AFM表面图像。接下来，由各AFM表面图像分别获得3条谱线轮廓，从其中提取任意20个微小凹部35。即，对于1个样品，提取(20个/1张AFM表面图像)×5张AFM表面图像＝100个微小凹部35。而且，对于1个样品，获得100个微小凹部35的平均宽度和平均深度。图2示出对于1个样品的检查对象区域Z，用于获得3条谱线轮廓的3条线L1、L2和L3的例子。
对于微小凹部35的发生频率，对于1个样品，获得5张AFM表面图像。对于各AFM表面图像，计数处于任意设定的4个位置的检查对象区域Z内的微小凹部35，将各个计数值换算成每1mm2的个数。而且，对于各样品，获得微小凹部35的平均个数。另外，检查对象区域Z的大小为5μm～50μm见方。
表面粗糙度Ra使用AFM表面图像进行了测定。
直线透射率使用日本分光制的分光光度计进行了测定。直线透射率是对于波长λ为300nm的紫外光进行了测定。
对于裂纹产生率，将由实施例1、2和3以及比较例1、2和3得到的透明密封构件10钎焊粘接于安装基板16上，然后，确认冷却后的裂纹的产生率。将其结果示于下述表1中。
将实施例1、2和3以及比较例1、2和3中的微小凹部35的平均宽度、平均深度和平均存在频率、以及样品的表面粗糙度、角部的曲率半径、直线透射率、裂纹产生率的评价结果示于图9的表1中。另外，在图9的表1中，比较例1没有角部，因此将微小凹部35的平均存在频率以“-”表示，将角部的曲率半径设为0。
由表1的结果可知，具有弯曲形状的第1角部34A的曲率半径优选为5μm以上500μm以下。进一步优选为150μm以上500μm以下，特别优选为300μm以上500μm以下。如果使第1角部34A的曲率半径大于500μm，则透镜的聚光效果变小等，对于光学特性带来影响，因此不优选。
可知微小凹部35的平均存在频率优选为每1mm2中10万个～300万个以下。另外，如比较例2所示那样可知，如果通过蚀刻使其平滑化来减少微小凹部35，则裂纹产生率反而恶化。认为在比较例2中，经蚀刻未能被完全除去的较大的微小凹部35残留，其成为裂纹的起点而使裂纹产生率恶化。另外，比较例3中，微小凹部35的大小变大，从而微小凹部35的每单位面积的个数变少。
此外，对于具有弯曲形状的透明密封构件10的表面粗糙度，可知优选为0.01μm以上0.05μm以下。如比较例1和比较例2所示那样，如果表面粗糙度小于0.01μm，则裂纹产生率增加。此外，如比较例3所示那样，如果表面粗糙度超过0.05μm，则虽然裂纹产生率不增加，但是直线透射率降低等，对于光学特性带来影响，因此不优选。
[第2实施例]
第2实施例中，对于实施例4、5和6以及比较例2，确认了将透明密封构件10安装于安装基板16时的不良状况的发生率。这里，不良状况率设为进行了测试的个数(例如100个)中，在安装面16a设置有定位用突起40(参照图7B和图7C)的安装基板16上安装透明密封构件10时，定位用突起40没有进入透明密封构件10的凹部38的个数的比例。
(实施例4)
实施例4涉及的透明密封构件10具有与图1B所示的第2透明密封构件10B同样的构成。实施例4涉及的透明密封构件10的制造方法与上述实施例1同样，因此省略其说明。
而且，该实施例4中，制作出100个使形成于第2角部34B的弯曲形状的曲率半径为5μm以上且小于150μm的透明密封构件10。然后，将100个透明密封构件10分别钎焊粘接于另行准备的100个安装基板16(已安装有发光二极管)上，制作出100个实施例4涉及的光学部件。
(实施例5)
本实施例5中，制作出100个使形成于第2角部34B的弯曲形状的曲率半径为150μm以上且小于300μm的透明密封构件10。然后，与实施例4同样地操作，制作出100个实施例5涉及的光学部件。
(实施例6)
本实施例6中，制作出100个使形成于第2角部34B的弯曲形状的曲率半径为300μm以上500μm以下的透明密封构件10。然后，与实施例4同样地操作，制作出100个实施例6涉及的光学部件。
(比较例4)
将石英玻璃进行磨削加工，制作出100个透明密封构件10。比较例4涉及的透明密封构件10的构成具有与实施例4基本上同样的构成，但第2角部34B不是弯曲形状，盖部26的侧面26a与盖部26的底面26c的边界有棱角。然后，与实施例4同样地操作，制作出100个比较例4涉及的光学部件。
(评价)
对于实施例4、5和6以及比较例4，确认了上述不良状况的发生率。将其结果示于下述表2中。
[表2]
由表2的结果可知，具有弯曲形状的第2角部34B的曲率半径优选为5μm以上500μm以下。进一步优选为150μm以上500μm以下，特别优选为300μm以上500μm以下。如果使第2角部34B的曲率半径大于500μm，则对光学特性带来影响，因此不优选。
[第3实施例]
第3实施例中，对于实施例7、8和9以及比较例5、6和7，确认了反复进行多次将光学元件14点亮，然后熄灭这样的循环后的透明密封构件10中的裂纹的产生率。
(实施例7)
实施例7涉及的透明密封构件10具有与图6A所示的第4透明密封构件10D同样的构成。实施例7涉及的透明密封构件10的制造方法与上述实施例1同样，因此省略其说明。
而且，本实施例7中，制作出100个使形成于第4角部34D的弯曲形状的曲率半径为5μm以上且小于150μm的透明密封构件10。然后，将100个透明密封构件10分别钎焊粘接于另行准备的100个安装基板16(已安装有发光二极管)上，制作出100个实施例7涉及的光学部件。
(实施例8)
利用与实施例7同样的制法制作出透明密封构件10。本实施例8中，使氢气气氛中的烧成温度比实施例7中的烧成温度低10℃。此外，制作出100个使形成于第4角部34D的弯曲形状的曲率半径为150μm以上且小于300μm的透明密封构件10。然后，与实施例7同样地操作，制作出100个实施例8涉及的光学部件。
(实施例9)
利用与实施例7同样的制法制作出透明密封构件10。本实施例9中，使氢气气氛中的烧成温度比实施例7中的烧成温度低20℃。此外，制作出100个使形成于第4角部34D的弯曲形状的曲率半径为300μm以上500以下的透明密封构件10。然后，与实施例7同样地操作，制作出100个实施例9涉及的光学部件。
(比较例5)
将石英玻璃进行磨削加工，制作出100个透明密封构件10。比较例5涉及的透明密封构件10的构成具有与实施例7基本上同样的构成，但第4角部34D不是弯曲形状，凹部38的内周面38a和与光学元件14相对的凹部38的底面38b的边界有棱角。然后，与实施例7同样地操作，制作出100个比较例5涉及的光学部件。
(比较例6)
利用与实施例7同样的制法制作出透明密封构件10。本比较例6中，施加蚀刻处理，使透明密封构件10的表面平滑化。然后，与实施例7同样地操作，制作出100个比较例6涉及的光学部件。
(比较例7)
利用与实施例7同样的制法制作出透明密封构件10。但是，比较例7中，使氢气气氛中的烧成温度比实施例7低190℃。然后，与实施例7同样地操作，制作出100个比较例7涉及的光学部件。
(评价)
确认了关于实施例7、8和9以及比较例5、6和7的裂纹的产生率，即，反复进行多次将光学元件14点亮，然后熄灭这样的循环后的透明密封构件10中的裂纹的产生率。将其结果示于图10的表3中。
由表3的结果可知，具有弯曲形状的第4角部34D的曲率半径优选为5μm以上500μm以下。进一步优选为150μm以上500μm以下，特别优选为300μm以上500μm以下。如果使第4角部34D的曲率半径大于500μm，则收容空间的容积减少，透明密封构件10与接合线24、光学元件14接触的比例提高，因此不优选。
可知微小凹部35的平均存在频率优选为每1mm2中10万个～300万个以下。另外，如比较例6所示那样可知，如果通过蚀刻使其平滑化来减少微小凹部35，则裂纹产生率反而恶化。认为比较例6中，也由于经蚀刻未能被完全除去的较大的微小凹部35成为裂纹的起点，由此裂纹产生率恶化。
此外，对于具有弯曲形状的透明密封构件10的表面粗糙度，可知优选为0.01μm以上0.05μm以下。如比较例5和比较例6所示那样，如果表面粗糙度小于0.01μm，则裂纹产生率增加。此外，如比较例7所示那样，如果表面粗糙度超过0.05μm，则虽然裂纹产生率不增加，但是直线透射率降低等，对光学特性带来影响，因此不优选。
[第4实施例]
第4实施例中，对于实施例10、11和12以及比较例4，确认了将透明密封构件10安装于安装基板16时的断线的发生率。这里，所谓断线，表示由于将透明密封构件10安装于安装基板16上时的配置偏移等，透明密封构件10与接合线24接触所导致的接合线24的断线。
(实施例10)
实施例10涉及的透明密封构件10具有与图6B所示的第5透明密封构件10E同样的构成。实施例10涉及的透明密封构件10的制造方法与上述实施例1同样，因此省略其说明。
而且，本实施例10中，制作出100个使形成于第5角部34E的弯曲形状的曲率半径为5μm以上且小于150μm的透明密封构件10。然后，将100个透明密封构件10分别钎焊粘接于另行准备的100个安装基板16(已安装有发光二极管)上，制作出100个实施例10涉及的光学部件。
(实施例11)
利用与实施例10同样的制法制作出透明密封构件10。本实施例11中，制作出100个使形成于第5角部34E的弯曲形状的曲率半径为150μm以上且小于300μm的透明密封构件10。然后，与实施例10同样地操作，制作出100个实施例11涉及的光学部件。
(实施例12)
利用与实施例10同样的制法制作出透明密封构件10。本实施例12中，制作出100个使形成于第5角部34E的弯曲形状的曲率半径为300μm以上500μm以下的透明密封构件10。然后，与实施例10同样地操作，制作出100个实施例12涉及的光学部件。
(比较例8)
将石英玻璃进行磨削加工，制作出100个透明密封构件10。比较例8涉及的透明密封构件10的构成具有与实施例10基本上同样的构成，但是第5角部34E不是弯曲形状，凹部38的内周面38a与透明密封构件10中的安装于安装基板16的面29a的边界有棱角。然后，与实施例10同样地操作，制作出100个比较例8涉及的光学部件。
(评价)
对于实施例10、11和12以及比较例8，确认了上述断线的发生率。将其结果示于下述表4中。
[表4]
Figure BDA0002341609880000201
由表4的结果可知，具有弯曲形状的第5角部34E的曲率半径优选为5μm以上500μm以下。进一步优选为150μm以上500μm以下，特别优选为300μm以上500μm以下。如果使第5角部34E的曲率半径大于500μm，则透明密封构件10与安装基板16的接触面积减少，粘接强度减少，因此不优选。
[第5实施例]
第5实施例中，对于实施例13、14和15以及比较例5，改变第8角部34H(参照图8B)的曲率半径来制作透明密封构件10，然后实施从预定的高度使其落下的试验，评价了裂纹产生率。
(实施例13)
实施例13涉及的透明密封构件10具有与图8B所示的第7透明密封构件10G同样的构成。实施例13涉及的透明密封构件10的制造方法与上述实施例1同样，因此省略其说明。而且，本实施例13中，制作出100个使形成于第8角部34H的弯曲形状的曲率半径为5μm以上且小于150μm的透明密封构件10。
(实施例14)
利用与实施例13同样的制法制作出透明密封构件10。本实施例14中，使氢气气氛中的烧成温度比实施例7中的烧成温度低10℃。此外，制作出100个使形成于第8角部34H的弯曲形状的曲率半径为150μm以上且小于300μm的透明密封构件10。
(实施例15)
利用与实施例13同样的制法制作出透明密封构件10。本实施例15中，使氢气气氛中的烧成温度比实施例7中的烧成温度低20℃。此外，制作出100个使形成于第8角部34H的弯曲形状的曲率半径为300μm以上500μm以下的透明密封构件10。
(比较例9)
将石英玻璃进行磨削加工，制作出100个透明密封构件10。比较例9涉及的透明密封构件10的构成具有与实施例13基本上同样的构成，但是第8角部34H不是弯曲形状，透明体29的上表面29d与透明体29的外周面29c的边界有棱角。
(比较例10)
利用与实施例13同样的制法制作出透明密封构件10。本比较例10中，施加蚀刻处理，使透明密封构件10的表面平滑化。然后，与实施例13同样地操作，制作出100个比较例10涉及的光学部件。
(比较例11)
利用与实施例13同样的制法制作出透明密封构件10。但是，比较例11中，使氢气气氛中的烧成温度比实施例13低190℃。然后，与实施例13同样地操作，制作出100个比较例11涉及的光学部件。
(评价)
对于实施例13、14和15以及比较例9、10和11，确认了上述裂纹的产生率。将其结果示于图11的表5中。
由表5的结果可知，具有弯曲形状的第8角部34H的曲率半径优选为5μm以上500μm以下。进一步优选为150μm以上500μm以下，特别优选为300μm以上500μm以下。如果使第8角部34H的曲率半径大于500μm，则对光学特性带来影响，因此不优选。
可知微小凹部35的平均存在频率优选为每1mm2中10万个～300万个以下。另外，如比较例10所示那样可知，如果通过蚀刻使其平滑化来减少微小凹部35，则裂纹产生率反而恶化。认为比较例10中，也由于经蚀刻未能被完全除去的较大的微小凹部35成为裂纹的起点，因此裂纹产生率恶化。
此外，对于具有弯曲形状的透明密封构件10的表面粗糙度，可知优选为0.01μm以上0.05μm以下。如比较例9和比较例10所示那样，如果表面粗糙度小于0.01μm，则裂纹产生率增加。此外，如比较例11所示那样，如果表面粗糙度超过0.05μm，则虽然裂纹产生率不增加，但是直线透射率降低等，对光学特性带来影响，因此不优选。
另外，本发明涉及的透明密封构件及其制造方法并不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的情况下采用各种构成。

Claims (11)

1.一种透明密封构件，其特征在于，其是用于收容至少1个光学元件(14)的封装体(20)中且安装于具有所述光学元件(14)的安装面(16a)的安装基板(16)上的透明密封构件(10)，
所述透明密封构件(10)中，由朝向所述安装基板(16)的面(30)、以及沿着所述安装基板(16)的所述安装面(16a)的面(32)所构成的多个角部中，至少1个角部具有弯曲形状，所述弯曲形状的表面形成有点状的微小凹部(42)，所述微小凹部(42)的平均存在频率为每1mm2中10万个以上300万个以下。
2.根据权利要求1所述的透明密封构件，具有所述微小凹部(42)的所述弯曲形状的表面粗糙度为0.01μm以上0.05μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的透明密封构件，其特征在于，
其用于所述安装基板(16)上设置有安装所述光学元件(14)的凹部(22)的所述封装体(20)中，
所述透明密封构件(10)一体地具有封住所述凹部(22)的盖部(26)、以及从所述盖部(26)鼓出的透镜体(28)，
具有所述弯曲形状的角部(34A)由所述透镜体(28)的侧面(28a)、以及所述盖部(26)中的包围所述透镜体(28)底部的周面(26b)所构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的透明密封构件，其特征在于，
其用于所述安装基板(16)上设置有安装所述光学元件(14)的凹部(22)，进一步所述凹部(22)上设置有台阶(36)的所述封装体(20)中，
所述透明密封构件(10)一体地具有封住所述凹部(22)的盖部(26)、以及从所述盖部(26)鼓出的透镜体(28)，
具有所述弯曲形状的其他角部(34B)由所述盖部(26)的侧面(26a)、以及所述盖部(26)中的与所述安装基板(16)相对的面(26c)所构成。
5.根据权利要求1或2所述的透明密封构件，其特征在于，
其用于所述安装基板(16)上设置有安装所述光学元件(14)的凹部(22)，进一步所述凹部(22)上设置有台阶(36)的封装体(20)中，
所述透明密封构件(10)由安装于所述台阶(36)且封住所述凹部(22)的透镜体(28)所构成，
具有所述弯曲形状的角部(34C)由所述透镜体(28)的侧面(28a)、以及所述透镜体(28)的底面(28b)所构成。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的透明密封构件，其特征在于，
所述透明密封构件(10)具有凹部(38)，所述凹部(38)包围安装于所述安装基板(16)的所述安装面(16a)上的所述光学元件(14)，
具有所述弯曲形状的角部(34D)由所述凹部(38)的内周面(38a)、以及与所述光学元件(14)相对的所述凹部(38)的底面(38b)所构成。
7.根据权利要求1～4、6中任一项所述的透明密封构件，其特征在于，
所述透明密封构件(10)具有凹部(38)，所述凹部(38)包围安装于所述安装基板(16)的所述安装面(16a)上的所述光学元件(14)，
具有所述弯曲形状的角部(34E)由所述凹部(38)的内周面(38a)、以及所述透明密封构件(10)中的安装于所述安装基板(16)的面(29a)所构成。
8.根据权利要求1～4、6、7中任一项所述的透明密封构件，其特征在于，
由所述透明密封构件(10)的外周面(29c)、以及所述透明密封构件(10)的上表面(29d)所构成的角部(34H)形成为弯曲形状。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的透明密封构件，其特征在于，
具有弯曲形状的所述角部的曲率半径为5μm以上500μm以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的透明密封构件，其特征在于，
所述透明密封构件(10)的构成材料为石英玻璃。
11.一种透明密封构件的制造方法，其特征在于，
利用粉末烧结法来制作权利要求1～10中任一项所述的透明密封构件(10)。
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