CN113812008A - 发光装置的盖构件及盖构件的制造方法 - Google Patents

发光装置的盖构件及盖构件的制造方法 Download PDF

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Abstract

发光装置(10)在陶瓷封装体(11)的空室(111)中容纳有LED芯片(13)，空室(111)的开口被水晶盖(12)密封。密封前的盖构件(20)是通过将水晶盖(12)作为盖主体、并在水晶盖(12)的密封面上形成有作为基膜的第一金属化膜(41)而构成的。第一金属化膜(41)包括在水晶盖(12)上直接形成的第一金属层(411)、及在第一金属层(411)上形成的第二金属层(412)。第一金属层(411)具有由膜厚为20～700nm的钛膜构成的单层结构。第二金属层(412)具有从靠近第一金属层(411)的一侧起依次将镍－钛膜(4121)及金膜(4122)层叠的层叠结构。

Description

发光装置的盖构件及盖构件的制造方法
技术领域
本发明涉及具备LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的发光装置中使用的盖构件及盖构件的制造方法。
背景技术
使用LED的发光装置中，将LED封装在封装体的内部以提高可靠性的结构已广为人知。作为具体的结构例，可列举将LED容纳在封装体基台(例如陶瓷封装体)的空室内，用盖子将封装体基台的空室的开口密封的结构。
这样的结构中，需要盖子相对于LED的照射光具有透光性。在LED是发射深紫外线的深紫外用LED的情况下，以往大都采用石英玻璃作为盖子(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6294417号公报
发明内容
然而，采用石英玻璃作为盖子的情况下，发光装置中的元件的制造工程的工艺数会增多。在此情况下，若采用水晶作为盖子，则具有能够减少工艺数的优点。
用水晶盖将陶瓷封装体密封时，可将金锡(Au－Sn)合金作为钎焊材料使用。由于水晶与金锡合金之间的附着性较低，所以需要提高附着性用的基膜。而且，这样的基膜在采用石英玻璃作为盖子的情况下也需要。因此，用盖子密封陶瓷封装体时，一般是使用在盖子的与封装体接合的接合面上预先形成有基膜的盖构件(盖子及基膜)。
然而，本申请的发明人发现，在使用水晶盖的盖构件中，存在因基膜的形成条件而出现盖子剥离、气密性不良等的问题。即，若以与采用石英玻璃作为盖子的场合相同的条件来形成基膜，则附着性明显降低，从而需要大幅度地改变条件。
另外，不言而喻，采用石英玻璃作为盖子的情况下也是，如果能够进一步提高与金锡合金之间的附着性，则能够使发光装置的可靠性提高。采用石英玻璃作为盖子的现有技术中，一般使用铬(Cr)膜作为用于获得与金锡合金之间的附着性的基膜，但是，在此情况下，金锡合金容易向基膜扩散，从膜剥离及附着性的观点看，仍有充分的改善余地。
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于，对于将LED配置在封装体的内部并用盖构件密封而构成的发光装置，提供一种具有不会使盖子剥离或气密性不良发生的优良基膜的盖构件、及盖构件的制造方法。
为了解决上述技术问题，作为本发明的第一形态的盖构件是将LED密封在封装体内而构成的发光装置所使用的盖构件，其特征在于：包括相对于所述LED的照射光具有透光性的盖主体、及在所述盖主体的密封面上形成的基膜，所述基膜包括在所述盖主体上直接形成的第一层、及在所述第一层上形成的第二层，所述第一层具有包含膜厚在20～700nm的钛(Ti)膜的结构，所述第二层具有包含从靠近所述第一层的一侧起依次层叠的镍(Ni)合金膜及金(Au)膜的层叠结构。
基于上述结构，在将LED配置在封装体的内部并用盖构件密封的发光装置中，能够获得具有不会使盖子剥离或气密性不良发生的优良基膜的盖构件。
另外，上述盖构件可被构成为，所述第一层中包含的所述钛膜是膜厚为200～300nm的钛膜。
另外，上述盖构件可被构成为，所述第一层在表面具有由氧化钛构成的氧化皮膜。
另外，上述盖构件可被构成为，所述第一层具有由在所述钛膜上从靠近所述钛膜的一侧起依次层叠的金膜及其它的钛膜构成的缓冲膜。
另外，上述盖构件可被构成为，所述基膜在除最下层的膜以外的任意的膜中，在包含所述任意的膜的上层部分具有退缩结构，所述退缩结构中，所述退缩结构所包含的膜的内周缘退缩到比其它的膜的内周缘更靠外侧处；所述退缩结构所包含的膜的外周缘退缩到比其它的膜的外周缘更靠内侧处。
另外，上述盖构件可被构成为，所述退缩结构中的内周缘侧的退缩宽度小于外周缘侧的退缩宽度。
另外，上述盖构件可被构成为，所述退缩结构中的内周缘侧的退缩宽度为25μm以上。
另外，上述盖构件可被构成为，所述盖主体为水晶。
另外，为了解决上述技术问题，作为本发明的第二形态的盖构件的制造方法是将LED密封在封装体内而构成的发光装置所使用的盖构件的制造方法，其特征在于：作为在相对于所述LED的照射光具有透光性的盖主体的密封面上形成基膜的工艺，包括在所述盖主体的密封面上形成包含膜厚为20～700nm的钛膜的第一层的第一工艺；使位于所述第一工艺中形成的所述第一层的最上层的钛膜氧化、而在表面形成由氧化钛构成的氧化皮膜的第二工艺；及在所述第二工艺后的所述第一层上形成包含从靠近所述第一层的一侧起依次层叠的镍合金膜及金膜的第二层的第三工艺。
另外，上述盖构件的制造方法中，可以为，在所述第一工艺中形成的所述钛膜具有200～300nm的膜厚。
另外，上述盖构件的制造方法中，可以为，所述第一工艺中，在所述钛膜上形成由从靠近所述钛膜的一侧起依次层叠的金膜及其它的钛膜构成的缓冲膜。
另外，上述盖构件的制造方法中，可以为，所述基膜中，在包含除最下层的膜以外的任何膜在内的上层部分具有退缩结构，所述退缩结构中，所述退缩结构所包含的膜的内周缘退缩到比其它的膜的内周缘更靠外侧处；所述退缩结构所包含的膜的外周缘退缩到比其它的膜的外周缘更靠内侧处。
另外，上述盖构件的制造方法中，可以为，所述盖主体为水晶。
发明效果：
本发明具有在将LED配置在封装体的内部并用盖构件密封的发光装置中，能够获得具有不会使盖子剥离或气密性不良发生的优良基膜的盖构件这样的效果。
附图说明
图1是表示采用本发明的发光装置的基本结构的一例的截面图。
图2是概要表示图1的发光装置的制造方法的截面图。
图3是盖构件的仰视图。
图4是表示第一实施方式的盖构件中的基膜的结构的局部截面图。
图5是表示第二实施方式的盖构件中的基膜的结构的局部截面图。
图6是表示第三实施方式的盖构件中的基膜的结构的局部截面图。
图7是表示第三实施方式的盖构件中的基膜的其它结构的局部截面图。
图8是表示采用本发明的发光装置的基本结构的其它例的截面图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
〔发光装置的基本结构〕
首先，参照图1对采用本发明的发光装置10的基本结构进行说明。如图1所示，发光装置10主要由陶瓷封装体11、水晶盖(盖主体)12、及LED芯片13构成。即，发光装置10是通过将LED芯片13容纳在陶瓷封装体11的空室111内，并用水晶盖12将空室111的开口密封而构成的。
陶瓷封装体11是大致长方体形状的封装体基台，顶面具有空室111的开口，该开口的周围为与水晶盖12接合的密封面11A。另外，在空室111的内底面形成有用于安装LED芯片13的安装垫112，在陶瓷封装体11的下底面形成有外部连接端子113。安装垫112与外部连接端子113之间通过未图示的贯穿孔而电连接。另外，为了使LED芯片13产生的热量能够释放，较佳为，陶瓷封装体11由导热性高的材料构成，使用氮化铝较为合适。
水晶盖12是俯视时尺寸与陶瓷封装体11大致相同的矩形形状的水晶板。水晶盖12与陶瓷封装体11的密封面11A之间通过接合层14相接合。
图1所示的发光装置10中，LED芯片13通过FCB(Flip Chip Bonding，倒装芯片键合)而安装在陶瓷封装体11上。但本发明不局限于此，LED芯片13也可以通过引线键合而安装在陶瓷封装体11上。
较佳为，LED芯片13为发射深紫外线的深紫外用LED。深紫外线是指紫外线中波长较短的紫外线，主要用于杀菌·消毒等用途。由于水晶盖12相对于深紫外线具有透光性，所以能够在LED芯片13是深紫外用LED的情况下使用。但是，只要LED芯片13是发射水晶的透射波长范围内的光的LED芯片，则不局限于深紫外用LED。
另外，作为相对于深紫外线具有透光性的材料，也有以往使用的石英玻璃，但如果使用石英玻璃作为发光装置10的盖子，则气密试验中的试验工艺数有可能会增加。在发光装置10中使用水晶盖12具有在进行气密试验时试验工艺数变少、能够更容易地进行气密试验这样的优点。
〔发光装置的制造方法〕
接下来，对图1所示的发光装置10的制造方法进行说明。图2是概要表示发光装置10的制造方法的截面图。
如图2所示，发光装置10是通过使盖构件20与封装构件30经由接合构件40接合而制成的。在此，盖构件20是通过使第一金属化膜41在水晶盖12的底面(接合面)成膜而构成的。如图3所示，在水晶盖12的底面，第一金属化膜41被构成为与水晶盖12的外形形状相对应的环形。第一金属化膜41是用于提高水晶盖12与接合构件40之间的附着性的基膜。另外，有关第一金属化膜41的具体结构将于后述。
另外，封装构件30是通过使第二金属化膜42在安装有LED芯片13的陶瓷封装体11的密封面11A上成膜而构成的。第二金属化膜42被构成为与密封面11A形状相对应的环形，从而在盖构件20与封装构件30相向时能与第一金属化膜41相叠合。第二金属化膜42是用于提高陶瓷封装体11与接合构件40之间的附着性的基膜。作为第二金属化膜42，较佳为使用镍(Ni)合金/金(Au)膜，另外，较佳为，第二金属化膜42的膜厚在150～700nm的范围。
接合构件40是通过将使盖构件20与封装构件30接合的钎焊材料预成形为与第一金属化膜41及第二金属化膜42形状大致相同的环形而构成的。具体而言，接合构件40是通过将金锡(Au－Sn)预成形而构成的。较佳为，接合构件40的厚度在10～20μm的范围。
发光装置10的制造如图2所示那样，将盖构件20、接合构件40、及封装构件30重叠配置，并在盖构件20与封装构件30之间一边施加载荷一边进行加热而实现上述构件之间的接合。即，通过加热而使第一金属化膜41、接合构件40、及第二金属化膜42熔化，其后，一边施加载荷一边使其冷却。熔化后的第一金属化膜41、接合构件40、及第二金属化膜42因冷却而凝固，形成图1所示的接合层14。
〔盖构件的结构及制造方法〕
接下来，对盖构件20的结构及制造方法进行说明。
如上所述，盖构件20是通过使第一金属化膜41在水晶盖12的底面成膜而构成的。在此，如图4所示，第一金属化膜41包括第一金属层(第一层)411和第二金属层(第二层)412。
在水晶盖12上直接形成的第一金属层411具有由钛(Ti)膜构成的单层结构。第二金属层412形成在第一金属层411上，具有从靠近第一金属层411的一侧起依次包含镍－钛(Ni－Ti)膜4121和金(Au)膜4122的层叠结构。另外，较佳为，第二金属层412中的镍－钛膜4121的膜厚在50～1000nm的范围。另外，镍－钛膜4121也可以换成其它的镍合金膜。
作为盖构件20的制造方法，首先，在水晶盖12的一个面(面对着封装构件30的面)上通过物理气相沉积而形成作为第一金属层411的钛膜。钛膜形成后，暂时将其从成膜装置中取出，使钛膜的表面暴露在空气中。由此，在钛膜的表面会形成由氧化钛(TiO2)构成的氧化皮膜。其后，在作为第一金属层411的钛膜上通过物理气相沉积而形成镍－钛膜4121，在该镍－钛膜上通过物理气相沉积而形成金膜4122。即，第二金属层412具有镍－钛膜4121与金膜4122层叠的层叠结构。
另外，使钛膜氧化而在其表面形成氧化皮膜的方法不局限于上述使钛膜的表面暴露在空气中的方法。例如，也可以采用在通过溅镀而形成钛膜时导入氧气来进行氧化钛膜的成膜的方法、或利用氧等离子体来促进成膜后的钛膜表面的氧化的方法。
盖构件20的第一金属化膜41中，钛膜表面的氧化皮膜成为第一金属层411与第二金属层412之间的界线。另外，盖构件20与封装构件30接合时，第一金属化膜41中，只是第二金属层412熔化而形成与接合构件40之间的共晶键合，第一金属层411不形成共晶键合。
〔第一金属化膜的形成条件〕
上述盖构件20中，为了获得发光装置10中的水晶盖12的良好附着性，需要对基膜进行膜厚控制这一事实已得到确认。特别是，有必要将作为第一金属层411的钛膜的膜厚控制在合适的范围。以下，基于实验进行考察。
在此，将第一金属层411的膜厚作为参数使其变化，用上述制造方法制造发光装置10，对所制造的发光装置10进行了外观评价和基于气密试验(氦气泄漏试验)的气密评价。外观评价中，通过目视确认了从水晶盖12侧看到的金属化膜的变色、及水晶盖12是否开裂。另外，所制造的各发光装置10中，第二金属层412的镍－钛膜4121及金膜4122的膜厚分别被固定在300nm及50nm。另外，作为接合构件40的金－锡(Au－Sn)预制件的厚度被固定在15μm，第二金属化膜42采用镍合金/金膜，其膜厚被固定在合计为5μm。实验结果如以下的表1所示。
【表1】
Figure GDA0003360817090000081
有关变色，在条件1、2(膜厚7nm、10nm)发生了较广范围的变色，评价为“×”。另外，在条件3～6、10～15(膜厚20nm、50nm、100nm、150nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm)发生了少量变色，评价为“○”。另外，在条件7～9(膜厚200nm、250nm、300nm)几乎没有发生变色，评价为“◎”。
该变色表明水晶盖12与作为接合层14的金属化膜之间发生了剥离。即，可以认为在第一金属层411的膜厚不充分的情况下，金(Au)和锡(Sn)从接合构件40扩散到作为第一金属层411的钛膜中的与水晶盖12接触的接触面上，从而使第一金属层411与水晶盖12之间的附着性降低而发生剥离(即变色)。在第一金属层411的膜厚较薄的条件1、2发生了大范围的变色也说明了上述问题。实际上，在第一金属层411的膜厚最薄的条件1，气密评价为“×”(发生了气密性不良)。另外，在条件2，虽然在气密评价的阶段未检测出气密性不良，评价为“○”，但由于变色范围较广，所以很难认为能够长期维持气密性。因此，在条件1、2，综合评价为“×”。
若第一金属层411的膜厚变厚，则作为第一金属层411的钛膜中的金及锡的扩散得到抑制，从而水晶盖12与作为接合层14的金属化膜之间的附着性提高。在条件3～6，有关变色的评价为“○”；在条件7～9，有关变色的评价为“◎”。在条件3～9，气密评价也为“○”，因而综合评价为，在条件3～6为“○”，在条件7～9为“◎”。
在条件10～15，第一金属层411的膜厚进一步变厚，但有关变色的评价为“○”，低于条件7～9的评价。但是，这种情况并非意味着条件10～15的水晶盖12的附着性低于条件7～9的水晶盖12的附着性。可以认为，在条件10～15有关变色的评价为“○”是因为以下理由。
发光装置10中，由于陶瓷封装体11与水晶盖12材质不同，所以热膨胀率也不同。并且，可以认为在条件10～15，由于第一金属层411的膜厚较厚而附着性高，所以因陶瓷封装体11与水晶盖12之间的热膨胀差而发生弯曲，因该弯曲而发生剥离。即，可以认为条件7～9与条件10～15相比附着性较低，所以即使陶瓷封装体11与水晶盖12之间产生热膨胀差，第一金属层411与水晶盖12之间也会发生错位而吸收热膨胀差，从而能发挥抑制因弯曲而发生的剥离的作用。实际上，在条件14、15发生了水晶盖12开裂，可以认为该水晶开裂是由热膨胀差所引起的弯曲造成的。
另外，在陶瓷封装体11的材质为氮化铝的情况下，水晶与氮化铝之间的热膨胀率的差大于石英玻璃与氮化铝之间的热膨胀率的差。因而，在使用水晶盖12的情况下，与使用石英玻璃盖子的现有结构相比，更容易发生由热膨胀差引起的弯曲，所以有必要考虑这样的弯曲。
有关条件10～15的气密评价，条件10～13是“○”，条件14、15是“×”。这是因为，在条件14、15，水晶盖12开裂而破坏了气密性。因此，在条件10～13，综合评价为“○”；在条件14、15，综合评价为“×”。
如上所述，本实施方式所涉及的盖构件20中，第一金属层411的膜厚无论是太薄还是太厚，发光装置10都不能获得可靠的气密性。从上述表1的结果可知，第一金属层411的膜厚较佳为在20～700nm的范围，更佳为在200～300nm的范围。
＜第二实施方式＞
〔盖构件的结构及制造方法〕
上述第一实施方式中，对于盖构件20具有作为基膜的第一金属化膜41、且该第一金属化膜41对水晶的附着度较高、在使用水晶盖12的情况下是不会使盖子剥离或气密性不良发生的优良基膜的情况进行了说明。然而，第一实施方式中的第一金属化膜41有时会因附着度高反而使发光装置10中发生盖子开裂的问题。特别是有在密封载荷较大的情况下(例如100gf以上)或在冷热冲击试验等中容易发生盖子开裂(水晶开裂)的倾向。本第二实施方式中，对于在密封载荷较大的情况下或在冷热冲击试验中也能防止盖子开裂的基膜进行说明。
图5是表示本第二实施方式所涉及的盖构件21中的基膜的结构的局部截面图。盖构件21是通过使作为基膜的第一金属化膜51在水晶盖12的底面(接合面)成膜而构成的。在此，如图5所示，第一金属化膜51包括第一金属层(第一层)511及第二金属层(第二层)412。即，盖构件21中的第一金属化膜51是通过将第一实施方式所涉及的盖构件20的第一金属化膜41中的第一金属层411变更为第一金属层511而构成的。
第一实施方式的第一金属层411具有只由钛膜构成的单层结构，而第一金属层511具有由钛膜5111、金膜5112、及钛膜5113构成的层叠结构。在此，钛膜5111相当于构成第一实施方式的第一金属层411的钛膜。即，钛膜5111与第一金属层411的钛膜一样，较佳为，膜厚为20～700nm，更佳为，膜厚为200～300nm。
第一金属层511中的金膜5112及钛膜5113被构成为，用于防止在密封载荷较大的情况下或在冷热冲击试验中盖子开裂的缓冲膜。如在上述第一实施方式中也说明过那样，由于发光装置10中的陶瓷封装体11与水晶盖12材质不同，所以热膨胀率也不同。由此，因陶瓷封装体11与水晶盖12之间的热膨胀差而发生弯曲，有时该弯曲成为水晶开裂的主要原因。对此，可以认为，使用了盖构件21的发光装置10中，利用缓冲膜(即，金膜5112及钛膜5113)的变形能够吸收陶瓷封装体11与水晶盖12之间的热膨胀差，其结果，能够减少弯曲而抑制水晶开裂。
作为盖构件21的制造方法，在水晶盖12的一个面(面对着封装构件30的面)上通过物理气相沉积而依次形成作为第一金属层511的钛膜5111、金膜5112、及钛膜5113。第一金属层511形成后，暂时将其从成膜装置中取出，使位于最上层的钛膜5113的表面暴露在空气中。由此，在钛膜5113的表面会形成由氧化钛构成的氧化皮膜。
另外，第一实施方式中，在第一金属层411的表面形成了由氧化钛构成的氧化皮膜，本第二实施方式中，钛膜5111相当于第一实施方式的第一金属层411的钛膜。然而，由于由氧化钛构成的氧化皮膜成为第一金属层与第二金属层之间的界线，所以在本第二实施方式所涉及的盖构件21中，由氧化钛构成的氧化皮膜不是形成在钛膜5111上，而是形成在位于第一金属层511的最上层的钛膜5113的表面。另外，在钛膜5113的表面形成氧化皮膜的方法与第一实施方式中的一样，也可以采用通过溅镀而形成钛膜时导入氧气来进行氧化钛膜的成膜的方法、或利用氧等离子体来促进成膜后的钛膜的表面氧化的方法。第一金属层511形成后，第二金属层412的形成方法与在第一实施方式中说明过的方法一样。
〔第一金属化膜的形成条件〕
上述盖构件21中，为了获得发光装置10中的水晶盖12的良好附着性及防止水晶开裂的效果，对基膜的膜厚进行控制较为有效的事实已得到确认。特别是，将第一金属层511中的金膜5112的膜厚控制在合适的范围较为有效。以下，基于实验进行考察。
在此，将第一金属层511中的钛膜5111、金膜5112、及钛膜5113各自的膜厚作为参数使其变化，用上述制造方法制造发光装置10，对所制造的发光装置10进行了外观评价及基于气密试验(氦气泄漏试验)的气密评价。外观评价中，通过目视确认了从水晶盖12侧看到的金属化膜的变色、及水晶盖12是否开裂。各评价項目分别是对多个样本进行了综合判断的结果。另外，有关水晶开裂，示出对于密封载荷较大(100gf以上)、并且还实施了冷热冲击试验后的样本所作的评价。
另外，所制造的各发光装置10中，第二金属层412的镍－钛膜4121及金膜4122的膜厚分别被固定在300nm及50nm。另外，作为接合构件40的金－锡预制件的厚度被固定在15μm，第二金属化膜42采用镍合金/金膜，其膜厚被固定在合计为5μm。实验结果如以下的表2所示。关于表2的第一金属层的膜厚，左侧栏的钛膜厚表示钛膜5111的膜厚，右侧栏的钛膜厚表示钛膜5113的膜厚。
【表2】
Figure GDA0003360817090000121
表2的条件16～18没有作为缓冲膜的金膜5112及钛膜5113，但钛膜5111的膜厚越厚结果越好。并且，对于第一实施方式中认为在合适范围的钛膜5111的膜厚250nm(条件3)，综合评价也为“○”。
另一方面，具有作为缓冲膜的金膜5112及钛膜5113的条件18～25中的任一个的综合评价都在“○”以上，特别是在条件21～24的综合评价为“◎”。在条件21～24，由于变色评价为“◎”，所以发光装置10中的水晶盖12的附着性进一步提高的情况得到确认。这可以认为是，在发光装置10中，缓冲膜(即，金膜5112及钛膜5113)吸收了陶瓷封装体11与水晶盖12之间的热膨胀差而使弯曲减少，其结果，抑制了盖子剥离。另外，通过恰当地控制金膜5112的膜厚，能够提高该效果，金膜5112的膜厚较佳为在100～700nm的范围，更佳为在300～600nm的范围。
另外，表2的条件26～27虽然具有缓冲膜，但气密评价为“×”(综合评价也为“×”)。另外，在条件27，水晶开裂的评价也为“×”。可以认为这些结果是缓冲膜太厚的结果，基膜的总膜厚变大，受到应力的影响而出现了问题。即，可以认为，基膜的总膜厚变大则基膜整体出现膜厚不均匀，膜厚不均匀导致施加在水晶盖12上的应力增大，从而引起水晶开裂。由此，也表明缓冲膜的膜厚存在上限。
＜第三实施方式＞
〔盖构件的结构〕
上述第一、第二实施方式中，第二金属层412中包含的镍－钛膜4121及金膜4122被形成为，这些膜的金属化宽度(形成宽度)相同(金膜4122完全重叠在镍－钛膜4121上)。然而，在此情况下，存在因发光装置10的制造条件等而在评价阶段发生盖子剥离、气密性不良这样的技术问题。本第三实施方式中，对于能够更切实地防止盖子剥离及气密性不良的基膜进行说明。
图6是表示本第三实施方式所涉及的盖构件22中的基膜的结构的局部截面图。盖构件22是通过使作为基膜的第一金属化膜61在水晶盖12的底面(接合面)成膜而构成的。在此，如图6所示，第一金属化膜61包括第一金属层(第一层)511及第二金属层(第二层)612。但是，本第三实施方式所涉及的盖构件的特征在于第二金属层的结构。因此，图6的盖构件22中，虽然第一金属层具有与盖构件21的第一金属层511相同的结构，但第一金属层也可以具有与盖构件20的第一金属层411相同的结构。
第二金属层612具有包含在第一金属层511上形成的镍－钛膜6121、和在镍－钛膜6121上形成的金膜6122的层叠结构。可以将镍－钛膜6121作为与盖构件20及21中的镍－钛膜4121相同的膜。另外，金膜6122与盖构件20及21中的金膜4122相比，仅是膜的金属化宽度不同。
即，盖构件22中，金膜6122被构成为，其宽度比镍－钛膜6121的宽度窄。更具体而言，金膜6122具有，金膜6122的内周缘退缩到比镍－钛膜6121的内周缘更靠外侧处、金膜6122的外周缘退缩到比镍－钛膜6121的外周缘更靠内侧处的退缩结构(金膜6122的周缘部与镍－钛膜6121的周缘部之间存在间距的结构)。另外，此处的“内侧”、“外侧”是指从盖构件22的中心看到的“内侧”、“外侧”。另外，在第一金属化膜61的内侧及外侧，金膜6122的退缩宽度没有必要相同，如图6所示，内侧的退缩宽度[μm]为d1，外侧的退缩宽度为d2。
如在第一实施方式中说明过那样，使盖构件20与封装构件30经由接合构件40接合而制造发光装置10时，原本是只使第二金属层412熔化而形成与接合构件40之间的共晶键合。然而，在某些制造条件(例如，若接合时的密封载荷较大)下，通过共晶键合而形成的合金(含有镍、钛、金和锡的合金)有可能从接合层14的侧面迂回到第一金属层411。在此情况下，可以认为到达第一金属层411的合金的金或锡的成分渗透到第一金属层411中使第一金属层411与水晶盖12之间的附着性降低，成为盖子剥离和气密性不良的主要原因。同样的问题在使盖构件21与封装构件30接合而制造发光装置10时也会发生。
对此，在使盖构件22与封装构件30经由接合构件40接合而制造发光装置10的情况下，共晶键合只形成在与金膜6122的形成区域大致重叠的区域中。这是因为，在共晶键合的形成中不能缺少Au。盖构件22中，由于金膜6122具有相对于镍－钛膜6121退缩的结构，所以能够防止通过共晶键合而形成的合金从接合层14的侧面迂回到第一金属层511(或411)，其结果，能够防止盖子剥离和气密性不良。
〔第一金属化膜的形成条件〕
上述盖构件22中，已经确认了为获得发光装置10中的水晶盖12的良好附着性，对第二金属层612中的金膜6122的金属化宽度进行控制是有效的。以下，基于实验进行考察。
在此，第一金属层511中的钛膜5111、金膜5112、及钛膜5113各自的膜厚分别被固定在250nm、500nm、及50nm。另外，第二金属层612中的镍－钛膜6121及金膜6122各自的膜厚分别被固定在300n及50nm。然后，将金膜6122的退缩宽度作为参数使其变化，用上述制造方法制造发光装置10，对所制造的发光装置10进行了外观评价及基于气密试验(氦气泄漏试验)的气密评价。外观评价中，通过目视确认了从水晶盖12侧看到的金属化膜的变色、及水晶盖12是否开裂。各评价項目分别是对多个样本进行了综合判断的结果。另外，有关水晶开裂，示出了对于密封载荷较大(100gf以上)、并且还实施了冷热冲击试验后的样本进行的评价。但是，此处的冷热冲击试验仅对在先进行的气密试验的评价(气密评价)为“○”的样本实施。
另外，作为接合构件40的金－锡预制件的厚度被固定在15μm，第二金属化膜42采用镍合金/金膜，其膜厚被固定在合计为5μm。实验结果如以下的表3所示。
【表3】
Figure GDA0003360817090000161
基于表3的条件28～30的比较可知，在没有退缩结构的条件28发生了变色，气密评价为“×”(综合评价也为“×”)；对此，在具有退缩结构的条件29、30，气密评价为“○”(综合评价也为“○”)。由此可知，盖构件22中的金膜6122的退缩结构有效于减少通过共晶键合而形成的合金的迂回所引起的盖子剥离和气密性不良。另外可知，该退缩结构的退缩宽度只要至少在25μm以上，便能发挥上述效果。
另外，基于表3的条件30～35的比较可知，变色的评价因金膜6122的金属化宽度而异。即，在条件31、32，变色的外观评价为“◎”(综合评价也为“◎”)，但在金膜6122的金属化宽度比此更宽的条件30，变色的外观评价为“○”(综合评价也为“○”)。可认为其原因是，金膜6122的金属化宽度变宽会使基膜中的附着力较大的区域面积增大，从而直至发光装置10的更靠外侧的区域为止，水晶盖12与陶瓷封装体11以高附着力接合。即，可以认为发光装置10中，由于以高附着力接合的区域变广，所以容易受到水晶盖12与陶瓷封装体11之间的热膨胀差产生的影响，其结果，条件30比条件31、32更容易发生变色。
另外，在金膜6122的金属化宽度比条件31、32的更窄的条件33～35，金属化宽度越窄变色的外观评价越低，综合评价也越低。可认为其原因是，金膜6122的金属化宽度太窄，则基膜中的附着力较高的区域面积减小，无法充分耐受水晶盖12与陶瓷封装体11之间的热膨胀差，从而容易发生盖子剥离。
进一步，基于表3的条件31～34和条件36～39的比较可知，在使金膜6122的退缩宽度在内侧与在外侧不同的情况下，与使内侧的退缩宽度比外侧更大的外靠模式(条件36～39)相比，使外侧的退缩宽度比内侧更大的内靠模式(条件31～34)更佳。即，明确了外靠模式比内靠模式更容易发生由冷热冲击试验引起的水晶开裂。可认为其原因是，若发光装置10的比较靠外侧的区域中水晶盖12与陶瓷封装体11以高附着力接合，则容易受到水晶盖12与陶瓷封装体11之间的热膨胀差产生的影响，其结果，容易发生由冷热冲击试验引起的水晶开裂。
另外，本第三实施方式的上述说明中，示例了只是作为第一金属化膜61的最上层的金膜6122采用退缩结构的构造。然而，本发明不局限于此，可以在包含除第一金属化膜61的最下层的膜(即钛膜5111)以外的任何膜在内的上层部分采用退缩结构。例如，如图7所示，可以在从金膜5112以上的上层部分采用退缩结构。
本次公开的实施方式是对各方面的示例，并非为限定性解释的依据。因而，本发明的技术范围不是仅根据上述实施方式来解释，而是由权利要求书的记载来界定。另外，包含与权利要求书等同的意义及范围内的所有变更。
例如，上述说明中，示例了在发光装置10的盖构件20～22中用水晶盖12作为盖主体的情形。然而，本发明不局限于此，也可以用石英玻璃作为盖主体。即，在以往的使用石英玻璃的盖构件中，用铬(Cr)膜作为基膜，但在将石英玻璃作为盖主体的情况下，只要用上述第一金属化膜41、51或61作为基膜，便能在膜剥离及附着性方面获得较为优良的性能这一事实得到确认。可认为其原因是，通过将基膜从铬膜变更为第一金属化膜41、51或61，能够抑制作为钎焊材料的金和锡的扩散。
另外，上述说明过的发光装置10中，为了将LED13封装在封装体内，陶瓷封装体11被构成为截面为”コ”字形状，水晶盖12被构成为平板形状。然而，本发明不局限于此，也可以如图8所示的发光装置10’那样，将平板形状的陶瓷基底11’与截面为”コ”字形状的水晶盖12’组合，而构成将LED13封装的封装体。在此情况下，将陶瓷基底11’与截面为”コ”字形状的水晶盖12’接合的接合层14可以采用与上述说明过的发光装置10中的相同的结构。
＜附图标记说明＞
10、10’ 发光装置
11 陶瓷封装体
11’ 陶瓷基底
111 空室
12、12’ 水晶盖(盖主体)
13 LED芯片
14 接合层
20、21、22 盖构件
30 封装构件
40 接合构件
41、51、61 第一金属化膜(盖构件的基膜)
42 第二金属化膜
411、511 第一金属层(第一层)
5111 钛膜
5112 金膜(缓冲膜)
5113 钛膜(缓冲膜)
412、612 第二金属层(第二层)
4121、6121 镍－钛膜
4122、6122 金膜。

Claims (13)

1.一种盖构件，是将LED密封在封装体内而构成的发光装置所使用的盖构件，其特征在于：
包括相对于所述LED的照射光具有透光性的盖主体、及在所述盖主体的密封面上形成的基膜，
所述基膜包括在所述盖主体上直接形成的第一层、及在所述第一层上形成的第二层，
所述第一层具有包含膜厚在20～700nm的钛膜的结构，
所述第二层具有包含从靠近所述第一层的一侧起依次层叠的镍合金膜及金膜的层叠结构。
2.如权利要求1所述的盖构件，其特征在于：
所述第一层中包含的所述钛膜是膜厚为200～300nm的钛膜。
3.如权利要求1或2所述的盖构件，其特征在于：
所述第一层在表面具有由氧化钛构成的氧化皮膜。
4.如权利要求1至3中任一项所述的盖构件，其特征在于：
所述第一层具有由在所述钛膜上从靠近所述钛膜的一侧起依次层叠的金膜及其它的钛膜构成的缓冲膜。
5.如权利要求1至4中任一项所述的盖构件，其特征在于：
所述基膜在除最下层的膜以外的任意的膜中，在包含所述任意的膜的上层部分具有退缩结构，
所述退缩结构中，所述退缩结构所包含的膜的内周缘退缩到比其它的膜的内周缘更靠外侧处；所述退缩结构所包含的膜的外周缘退缩到比其它的膜的外周缘更靠内侧处。
6.如权利要求5所述的盖构件，其特征在于：
所述退缩结构中的内周缘侧的退缩宽度小于外周缘侧的退缩宽度。
7.如权利要求5或6所述的盖构件，其特征在于：
所述退缩结构中的内周缘侧的退缩宽度为25μm以上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的盖构件，其特征在于：
所述盖主体为水晶。
9.一种盖构件的制造方法，是将LED密封在封装体内而构成的发光装置所使用的盖构件的制造方法，其特征在于：
作为在相对于所述LED的照射光具有透光性的盖主体的密封面上形成基膜的工艺，包括
在所述盖主体的密封面上形成包含膜厚为20～700nm的钛膜的第一层的第一工艺；
使位于所述第一工艺中形成的所述第一层的最上层的钛膜氧化、而在表面形成由氧化钛构成的氧化皮膜的第二工艺；及
在所述第二工艺后的所述第一层上形成包含从靠近所述第一层的一侧起依次层叠的镍合金膜及金膜的第二层的第三工艺。
10.如权利要求9所述的盖构件的制造方法，其特征在于：
在所述第一工艺中形成的所述钛膜具有200～300nm的膜厚。
11.如权利要求9或10所述的盖构件的制造方法，其特征在于：
所述第一工艺中，在所述钛膜上形成由从靠近所述钛膜的一侧起依次层叠的金膜及其它的钛膜构成的缓冲膜。
12.如权利要求9至11中任一项所述的盖构件的制造方法，其特征在于：
所述基膜在除最下层的膜以外的任意的膜中，在包含所述任意的膜的上层部分具有退缩结构，
所述退缩结构中，所述退缩结构所包含的膜的内周缘退缩到比其它的膜的内周缘更靠外侧处；所述退缩结构所包含的膜的外周缘退缩到比其它的膜的外周缘更靠内侧处。
13.如权利要求9至12中任一项所述的盖构件的制造方法，其特征在于：所述盖主体为水晶。
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