JP2014170187A - 封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】気密性の高い封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】封止部品1は、基部19aと、基部19aから立設する側壁部19bと、基部19aに対向する開口部19cとを有する金属製の筺体19と、開口部19cを覆う金属製の蓋部20と、を備え、蓋部20と上端部19b1との境界付近に溶け込み部24が形成され、溶け込み部24は、側壁部19bの角部19b3に到達するように形成され、溶け込み部24は、封止部品1の縦断面視において、蓋部20の上面から角部19b3にかけて凸曲線状の外形24aを有している。
【選択図】図6
【解決手段】封止部品1は、基部19aと、基部19aから立設する側壁部19bと、基部19aに対向する開口部19cとを有する金属製の筺体19と、開口部19cを覆う金属製の蓋部20と、を備え、蓋部20と上端部19b1との境界付近に溶け込み部24が形成され、溶け込み部24は、側壁部19bの角部19b3に到達するように形成され、溶け込み部24は、封止部品1の縦断面視において、蓋部20の上面から角部19b3にかけて凸曲線状の外形24aを有している。
【選択図】図6
Description
本発明は、封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法に関する。
特許文献1においては、光学素子が気密パッケージされた再構成可能光アド・ドロップ・モジュール(ROADM)パッケージが開示されている。
特許文献1に記載のROADMパッケージは、光学素子を収容する筺体を有し、当該筺体はアルミナ・セラミックからなる基部と、コバール(Kovar)(登録商標)からなる側壁および蓋部とを有する。基部と側壁とは半田付けにて固定され、側壁と蓋部とは半田付け、抵抗溶接あるいはレーザ溶接により固定されている。
このようなROADMパッケージにおいては、波長が互いに異なる複数の信号成分を含む光信号を受けて該光信号を各信号成分に分光して出力するために、例えば回折格子を有する分光素子と、分光された各信号成分をそれぞれ異なる方向へ反射する光偏向素子(例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーやLCOS(Liquid crystal on silicon))とを備えている。このような分光素子及び光偏向素子を含む分光光学系では、複数の信号成分を含む光信号と、その光信号から分光された各信号成分とが、空間を伝搬する。したがって、分光光学系が収容される空間の気体の組成が変化し、それによって気体の屈折率が変動すると、この分光光学系により分光される光の波長も変動してしまう。このため、高い気密密封品質を確保するために筺体を構成する基部、側壁および蓋部を強固に溶接する必要があるが、特許文献1に記載のROADMパッケージでは筺体と側壁と蓋部との接合部に十分な気密性や強度が得られない可能性がある。
そこで、本発明は、気密性の高い封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第1の態様は、
内部に物品を収容して気密封止する封止部品であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体と、
前記開口部を覆う金属製の蓋部と、を備え、
前記側壁部は、前記蓋部と接合される上端部と、内側面と、外側面とを有し、
前記蓋部と前記上端部との境界付近に前記蓋部の溶け込み部が形成され、
前記溶け込み部は、前記上端部と前記外側面との角部に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記側壁部と接合されている。
内部に物品を収容して気密封止する封止部品であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体と、
前記開口部を覆う金属製の蓋部と、を備え、
前記側壁部は、前記蓋部と接合される上端部と、内側面と、外側面とを有し、
前記蓋部と前記上端部との境界付近に前記蓋部の溶け込み部が形成され、
前記溶け込み部は、前記上端部と前記外側面との角部に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記側壁部と接合されている。
さらに、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる態様は封止部品の製造方法であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体の内部に物品を収容する工程と、
前記側壁部の上端部に、前記開口部を覆う蓋部を配置する工程と、
前記上端部に搭載された前記蓋部の上方からレーザ照射することで、前記蓋部と前記上端部との間に前記蓋部の溶け込み部を形成する工程と、を備える封止部品の製造方法であって、
前記溶け込み部を形成する工程において、前記溶け込み部を前記上端部と前記側壁部の外側面との角部に到達するように形成し、前記溶け込み部が前記封止部品の縦断面視において前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記溶け込み部を前記側壁部と接合する。
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体の内部に物品を収容する工程と、
前記側壁部の上端部に、前記開口部を覆う蓋部を配置する工程と、
前記上端部に搭載された前記蓋部の上方からレーザ照射することで、前記蓋部と前記上端部との間に前記蓋部の溶け込み部を形成する工程と、を備える封止部品の製造方法であって、
前記溶け込み部を形成する工程において、前記溶け込み部を前記上端部と前記側壁部の外側面との角部に到達するように形成し、前記溶け込み部が前記封止部品の縦断面視において前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記溶け込み部を前記側壁部と接合する。
本発明の封止部品によれば、基部と蓋部との接合部の強度が十分に確保できるとともに、封止部品の気密封止品質を向上させることができる。
以下、本発明に係る封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法の実施形態の例を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
図1は、本発明に係る光デバイス封止構造体の実施形態を示す平面斜視図であり、図2は、図1に示される光デバイス封止構造体の底面斜視図である。
本実施形態に係る光デバイス封止構造体1は、光デバイス2(図3参照)と、光デバイス2を気密封止する矩形箱型の金属パッケージ3(封止部品の一例)とを備えている。筺体19と蓋部20は封止空間30を区画形成する。
封止空間30内には、光デバイス2が収容されている。本実施形態において光デバイス2は、互いに波長が異なる複数の信号成分を含む光信号を受け、各信号成分をそれぞれ異なる方向に出射することにより、当該複数の信号成分を分離する分光光学系を備える。分光光学系を有する光デバイス2としては、分散補償器や波長ブロッカ、波長選択光スイッチが挙げられる。
図3に光デバイス2の一例としての波長選択スイッチを示す。光デバイス2は、ポートアレイ5、分光素子の一例としての回折格子6、光偏向素子の一例としての複数のMEMS(micro-electro-mechanical systems)ミラー7、および駆動IC8を備えている。ポートアレイ5は、入力ポート5a、および出力ポート5bを備えている。光偏向素子としては、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)のような反射型液晶素子や、透過型液晶素子、DMD (Digital Mirror Device)、DLP(Digital Light Processing)等といった、印加する電圧によって光路が切り替えられる素子を用いることが好ましい。
ポートアレイ5は、封止空間30の外部から導入された複数の光ファイバ25と、入力レンズ5cまたは出力レンズ5dを含んで構成されている。入力ポート5aは、所定の入力用光ファイバ25と、これと光学的に接続された入力レンズ5cを含む。出力ポート5bは、所定の入力用光ファイバ25と、これと光学的に接続された出力レンズ5dを含む。
入力ポート5aから入力される入力光は、互いに波長が異なる複数の信号成分を含む波長多重光信号である。入力光は回折格子6により所定の波長成分光に分光され、各波長成分ごとに異なる方向へ出射される。各波長成分光は、図示しない集光レンズを介して、対応するMEMSミラー7に結像される。
各MEMSミラー7は、マイクロマシン技術によって作製されたミラーであって、複数の微小な光反射面を有する。これら複数の光反射面は弾性的に支持されており、各々に設けられたアクチュエータに印加される制御電圧の大きさに応じて、その角度を個別に変化できるように構成されている。すなわち、駆動IC8により電気的に反射面の傾斜角を制御可能とされており、入射した対応する波長成分光の光路を制御する。
各MEMSミラー7は、回折格子6から出力された各波長成分光を受けて、いずれかの出力ポート5bへ向けて反射する。各波長成分光は、図示しない集光レンズおよび回折格子6を経て、当該出力ポート5bが備える出力レンズ5dを通過し、当該出力レンズ5dと光学的に接続された出力用光ファイバ25内を伝搬して封止空間30の外側へと導出される。複数のMEMSミラー7が同一の出力ポート5bへ向けて入射した信号成分光を反射した場合、接続された光ファイバ25内において波長の異なる複数の信号成分光が結合されることとなる。
このような光通信に用いられる分光光学系を収容する光デバイス封止構造体1は、封止空間内のガスのリーク量が5×10−9Pa・m3/sec以下であることが好ましい。
図2および図3に示すように、筺体19にはファイバフィードスルー26が設けられている。ファイバフィードスルー26は、光信号の伝達に用いられる光ファイバ25を封止空間30の外側から内側へ導入するための部材である。
また、光デバイス2は、図4に示すような通常の光スイッチ2Bであっても良い。光スイッチ2Bは、入力ポートを形成する複数本の光ファイバ12と、出力ポートを形成する複数本の光ファイバ13と、各光ファイバ12から出射された光をコリメートする複数のレンズ14と、各光ファイバ13に入射される光を集光する複数のレンズ15と、レンズ14を通過した光を対応する光ファイバ13に向けて偏向するMEMSミラー16, 17と、MEMSミラー16,17をそれぞれ駆動する駆動IC18A,18Bとを有している。駆動IC18A,18Bは、後述するように筺体19に設けられた電気フィードスルー29を通して、外部の制御部9と電気的に接続されている。
金属パッケージ3は、図5に示すように、光デバイス2を収容する筺体19と、この筺体19の上部に設けられ、筺体19の開口を覆う蓋部20とを有している。筺体19は、基部19aと、基部19aから立設する側壁部19bとから構成され、蓋部20に対向する開口部19cを有している。基部19aは、光学基板10aが搭載される支柱10a1を備えている。基部19aおよび側壁部19bは、所定の金属板を切削した後に半田等を用いて貼り合わせてもよく、鋳造により一体に形成されてもよい。
蓋部20は、筺体19の側壁部19bの上端部19b1と外側面19b2との角部19b3(図6参照)により規定される面積よりもやや小さい面積を有している。そのため、筺体19の開口部19cを蓋部20により覆った状態では、蓋部20の外縁部20bは筺体19の角部19b3よりも内側に配置されている。また、蓋部20は、筺体19上に配置された際の位置決めのため筺体19の内側方向に突出する突出部20aを有している。この突出部20aは、筺体19の上端部19b1に蓋部20が配置された状態で、側壁部19bの内側面19b4(図6参照)に対して所定の隙間を介して設けられていることが好ましい。この隙間は0.3mm程度とされる。
筺体19及び蓋部20は、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金(Al 合金)、マグネシウム(Mg)及びマグネシウム合金(Mg 合金) 等の軽金属で構成される。具体的には、Al−Mn系合金(融点:654℃)、Al−Si系合金(融点:580℃)、またはAl−Mg系合金(融点:649℃)等を用いることが好ましい。また、特に、蓋部20を構成する金属は、Si含有量が組成比0.3%以下であり、Cu含有量が組成比0.1%以下であることが好ましい。
蓋部20を構成する金属は、筺体19を構成する金属よりも気泡含有量が少ないものであることが好ましい。具体的には、蓋部20を構成する金属の気泡含有量は、5ml(ミリリットル)/100g以下であることが好ましく、3ml/100g以下であることがさらに好ましい。そのため、本実施形態においては、蓋部20は、鋳造により気泡含有量が多くなってしまうダイキャスト法よりも、圧延法等により製造されることが好ましい。
図6(a)に示されるように、側壁部19bの外側面19b2には、筺体19および蓋部20を構成する金属とは異なる金属層22が形成されている。この金属層22としては、例えばニッケル層が好ましい。金属層22は、側壁部19bの角部19b3から下側の一部領域には設けられていない。これは、後述の溶け込み部24と金属層22とが接触するのを避けるためである。
図5に示すように、筺体19には、筺体19の内部と外部とを光ファイバにより空間的に連通するファイバフィードスルー26と、筺体19の内部と外部とを電気的に連結する電気フィードスルー29と、筺体19の内部に封止ガスを導入可能なガス導入部40とが設けられている。
筺体19の側壁部19bには、上記のファイバフィードスルー26が側壁部19bを貫通するように設けられている。ファイバフィードスルー26は、筺体19の内部と外部とを空間的に連通しており、筺体19内に複数本の光ファイバ25(図3に示す光ファイバ4、図4に示す光ファイバ12,13に相当)を導入可能に構成されている。
光ファイバ25は、それと線膨張係数の近い低線膨張係数金属27(例えばコバール(Fe、Ni、Coを含む合金))で被覆されることが好ましい。このように光ファイバ25を線膨張係数の近い材料でメタライズすることにより、環境温度の変化による部材の伸縮によって光ファイバ25が損傷することを防止できる。
低線膨張係数金属27は、ファイバフィードスルー26に半田Sで接合されている。また、ファイバフィードスルー26は、側壁部19bの外側面19b2に形成された金属層22に半田Sで接合されている。
筺体19の基部19aには、筺体19内に複数本の導電性ピン(電気線)28を導入するための上記の電気フィードスルー29が設けられている。電気フィードスルー29は、図5に示すように、複数本の導電性ピン28を保持している。電気フィードスルー29は、例えばステンレスで形成され、導電性ピン28が貫通している部分は、絶縁性を確保するために溶融ガラス等で形成されている。
電気フィードスルー29の両端部(ステンレス部分)は、基部19aに半田Sで接合されている。半田Sとしては、上記のファイバフィードスルー26の接合と同じものが使用される。
電気フィードスルー29における導電性ピン28は、外部の回路基板等と電気的に接続することが可能であり、例えば図3に示すように、MEMSミラー7を含む光学エンジン11の動作を制御する制御部9と接続される。即ち、MEMSミラー7は、駆動IC8及び制御部9を通じて電気的に駆動・制御され得る。
ガス導入部40は、図5に示すように、筺体19の内部と外部とを空間的に連通するように側壁部19bに設けられている。そして、筺体19の内部に封止ガスを導入した後、所定のキャップ部材41を用いて封止可能に形成されている。ガス導入部40は、上記のファイバフィードスルー26と同様に、例えばステンレスにより構成され、半田Sによって側壁部19bに接合されている。
複数の光学部品10が搭載された光学基板10aは、支柱10a1を有しており、この支柱10a1が筺体19の基部19aに固定されている。複数の光学エンジン(電気部品)11が実装された電気基板11aは、蓋部20の内側にネジ11bにより取り付けられた状態で、筺体19の内部に収容されている。電気基板11aには、配線部材11cの一端が電気的に接続されている。配線部材11cの他端は、導電性ピン28と電気的に接続されている。
電気基板11aが固定された蓋部20は、筺体19の側壁部19bの上端部19b1に搭載され、筺体19と蓋部20とが溶け込み部24により接合される。図6(b)に示されるように、溶け込み部24は、側壁部19bの外側面19b2に到達するように形成され、金属パッケージ3の縦断面視において、当該外側面19b2から突出するような凸曲線状の外形を有していることが好ましい。また、溶け込み部24は、側壁部19bの上端部19b1と外側面19b2との角部19b3に到達するように形成され、金属パッケージ3の縦断面視において、側壁部19bの上端部19b1から角部19b3にかけて凸曲線状の外形を備えた凸曲線状部24aを有するように側壁部19bと接合されている。
また、溶け込み部24は、金属パッケージ3の縦断面視において、その最深部Aから側壁部19bの外側面19b2に向けて放射状に拡大する放射形状を有している。この最深部Aは、側壁部19bの厚み方向における中心Cよりも外側に位置していることが好ましい。さらに、この外側面19b2に突出される溶け込み部24は、外側面19b2の少なくとも一部に設けられた金属層22と接触しないように設けられていることが好ましい。
次に、以上のような光デバイス封止構造体1を形成するための光デバイス封止方法を図7に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、Al、Al合金、Mg及びMg合金のいずれかの軽金属で構成される筺体19及び蓋部20を用意する(工程S101)。そして、筺体19に、金属層(例えば、ニッケルめっき層)22を形成する。このとき、側壁部19bの外側面19b2において上端部19b1側の所定領域にはマスキングを施しておき金属層22が形成されないようにしておく。または、当該領域の金属層22をめっき後に除去してもよい。
次に、筺体19にファイバフィードスルー26、電気フィードスルー29及びガス導入部40を接合する(工程S102)。この工程では、金属層22よりも融点の低い半田Sによって、筺体19の表面に施された金属層22に部品を接合する。この工程は、半田Sの融点よりも高く、金属層22の融点よりも低い温度において実施されることが好ましい。具体的には、筺体19における上記の部品接合位置に、これらの部品及び半田を配置した状態で、筺体19の全体を加熱するリフロー工程を実施する。このようにすれば、筺体19に接合すべき部品が複数ある場合であっても、それらの部品を一括して筺体19に接合することができる。
本実施形態においては、ファイバフィードスルー26、電気フィードスルー29及びガス導入部40を、筺体19に半田リフローによって一括固定する。即ち、側壁部19bの部品接合位置に半田S及びファイバフィードスルー26を配置し、側壁部19bの他の部品接合位置に半田S及びガス導入部40を配置し、基部19aに半田S及び電気フィードスルー29を配置した状態で、筺体19の全体を加熱することによって、ファイバフィードスルー26、電気フィードスルー29及びガス導入部40を筺体19に接合する。
次に、電気基板11aに、複数の光学エンジン11を実装するとともに、配線部材11cの一端部を接続し、この電気基板11aを蓋部20にネジ留めにより固定する(工程S103)。
次に、複数の光学部品10を光学基板10a上で位置合わせして接着やネジ等により固定し、この光学基板10aを基部19aに固定する(工程S104)。
次に、所定の光信号を入力する入力ポートと所定の光信号を出力する出力ポートとを含む複数本の光ファイバ25を、ファイバフィードスルー26に導入し、導入された複数本の光ファイバ25を複数の光学部品10とそれぞれ接続する(工程S105)。具体的には、低線膨張係数金属27によって保持された光ファイバ25を用意し、これをファイバフィードスルー26に固定する。本工程においては、低線膨張係数金属27をファイバフィードスルー26に半田付けすることが好ましい。そして、筺体19に形成された金属層22及びファイバフィードスルー26を筺体19に半田付けすることが好ましい。
次に、蓋部20に固定された電気基板11aに接続されている配線部材11cの他端部を電気フィードスルー29と接続した後で、筺体19の上端部19b1に蓋部20を配置する(工程S106)。このとき、蓋部20の突出部20aが側壁部19bの内側面19b4に対して隙間を介して設けられる。
次に、筺体19上に蓋部20を載せた状態で、筺体19と蓋部20との接合部にレーザ光を照射し、溶け込み部24を形成する(工程S107)。なお、筺体19と蓋部20とを接合する時点では、筺体19内にすでに光デバイス2が収容されているため、ファイバフィードスルー26及び電気フィードスルー29を接合するときのように半田リフローにより一括固定を行うことはできない。従って、筺体19と蓋部20との接合方法としては、レーザ溶接が好適である。また、光学基板10aを筺体19の底部である基部19a上に固定し、電気基板11aを蓋部20の内面側に設けられた突出部20a上に固定した状態で、蓋部20の上方からレーザ照射するため、光学基板10aに搭載された光学部品10に熱衝撃を加えることなく溶接を行うことができる。
上記の溶け込み部24は、レーザ溶接によって形成され得る。レーザ溶接は、例えば、ビームスポットの外径がφ0.2mm以下、好ましくはφ0.1mm程度のファイバレーザが用いられる。ビームスポット径の小さいファイバレーザを用いることで、後述の溶け込み部24を好適に形成することができる。このとき、レーザ照射前の蓋部20の外縁部20bと側壁部19bの角部19b3との間の距離L1(図6(a)参照)をレーザのビームスポットの外径で徐した値をXとした場合、0<X<7、好ましくは0<X<5とする。すなわち、ビームスポット径がφ0.1mmのファイバレーザを用いる場合は、筺体19の開口部19cを蓋部20により覆った状態での側壁部19bの角部19b3から蓋部20の外縁部20bまでの長さL1は0.7mm以下、好ましくは0.5mm以下であることが好ましい。側壁部19bの角部19b3から蓋部20の外縁部20bまでの長さL1は0.7mm以下、好ましくは0.5mm以下であれば、凸曲線状部24aを有する溶け込み部24を確実に形成することができる。
図6(a)に示されるように、ファイバレーザからのレーザ光は側壁部19bの上端部19b1に搭載された蓋部20の上方から照射される。これにより、図6(b)に示されるように、蓋部20と側壁部19bの上端部19b1との境界付近に蓋部20の溶け込み部24が形成される。このとき、レーザ光は、蓋部20の外縁部20bから内側に距離L2までの領域に照射されることが好ましい。具体的には、距離L2をレーザのビームスポットの外径で徐した値をYとした場合、0<Y<7、好ましくは1≦Y≦5とする。本実施形態においては、ビームスポット径がφ0.1mmのファイバレーザを用いると、L2は0mmより大きく、0.7mm未満であることが好ましく、0.1mm以上0.5mm以下であることがより好ましい。このように、本実施形態におけるレーザ溶接では、レーザ照射位置がL2の範囲内で変動しても好適に溶け込み部24が形成されることから、レーザ照射位置精度の要求が緩和される。特に、ビームスポット径が0.1mm以上であれば、安価な装置でレーザ光を得ることができる。
最後に、ガス導入部40より筺体19内に封止ガスを導入し、所定のキャップ部材41でガス導入部40を封止する(工程S108)。これにより、光デバイス2の光学特性を一定に保つことができる。このようにして、光デバイス2が金属パッケージ3により気密封止される。
以上説明したように、本実施形態によれば、溶け込み部24が凸曲線状の外形を有するように設けられて厚肉化されている。このため、筺体19と蓋部20との十分な接合強度を確保できる。これにより、アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg) 等の軽金属で構成された筺体19と蓋部20の適用が可能となり、軽量化、低コスト化が可能となる。
また、本実施形態によれば、溶け込み部24は、側壁部19bの外側面19b2に到達するように形成され、溶け込み部24は、金属パッケージ3の縦断面視において、側壁部19bの外側面19b2から突出するような凸曲線状部24aを有している。これにより、溶け込み部24のさらなる厚肉化が実現され、接合強度を高めることができる。
また、本実施形態によれば、溶け込み部24は、金属パッケージ3の縦断面視において、その最深部Aから側壁部19bの外側面19b2に向けて放射状に拡大する放射形状を有し、最深部Aは、側壁部19bの厚み方向における中心Cよりも外側に位置している。そのため、側壁部19bの上端部19b1と外側面19b2との角部19b3を厚肉化させることができ、強度の確保につながる。
また、本実施形態によれば、側壁部19bの外側面19b2に突出される溶け込み部24は、筺体19を構成する金属とは異なる金属で構成されて当該外側面19b2の少なくとも一部に設けられた金属層22と接触しないように設けられている。そのため、金属層22に溶け込み部24が接触することによる溶接性の阻害を防止することができる。
また、本実施形態によれば、蓋部20は、溶け込み部24よりも内側に、筺体19の内側方向に突出する突出部20aを有し、突出部20aは、側壁部19bに対して隙間を介して設けられている。そのため、蓋部20の筺体19に対する位置決めが容易となるとともに、隙間により断熱空間が形成されるため、レーザ照射による熱が筺体19の内部に拡散するのを防止することができる。
また、本実施形態によれば、蓋部20の溶け込み量は筺体19の溶け込み量よりも大きいが、蓋部20の気泡含有量が筺体19よりも少ない構成とされている。そのため、気泡含有量の少ない蓋部20を多く溶融させることで、レーザ溶接時の溶け込み部の気泡やクラックの発生を防ぎ、封止品質を高めることができる。
また、本実施形態によれば、蓋部20を構成する金属はSi含有量が組成比0.3%以下である。このため、レーザ溶接時のSi晶出が抑制され、クラックの発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、蓋部20を構成する金属はCu含有量が組成比0.1%以下である。このように、筺体19よりも溶け込み量の大きい蓋部20のCu含有量を抑えることで、耐食性が良く、長期信頼性の高い光デバイス封止構造体1を提供することができる。
また、本実施形態によれば、分光された光を扱うために高い気密封止品質が要求される光デバイス封止構造体1において、封止部品である金属パッケージ3からの封止ガスのリーク量を抑えることで封止品質を十分に確保することができる。
実施例1〜3、および、比較例1では、ビームスポット径がφ0.1mmのファイバレーザを用い、筺体の開口部を蓋部により覆った状態での側壁部の角部から蓋部の外縁部までの長さL1を、0.35mm〜0.75mmまで変化させた。レーザ照射位置L2は蓋部の外縁部から0.3mm内側として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例1では、L1を0.35mmとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例2では、L1を0.5mmとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例3では、L1を0.7mmとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。比較例1では、L1を0.75mmとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例1,2,3および比較例1において、筺体及び蓋部を構成する材料はAl−Mg系合金(融点:650℃)とした。
その結果、実施例1および2の溶け込み部は、図6(b)の模式図で示されるように、蓋部の上面から筺体の角部にかけて凸曲線状の外形となり、十分な厚さを有していた。また、実施例3の溶け込み部は、図6(c)の模式図で示されるように、実施例1および2の溶け込み部よりも緩やかではあるが、凸曲線状の外形を有していた。一方、比較例1の溶け込み部は、図8の模式図で示されるように、上端部19b1から角部19b3にかけて直線状の外形を有しており、実施例1から3と比べて明らかに薄肉化されていた。以上より、実施例1から3の有効性が確認できた。
実施例1から3の結果のうち実施例1および2の結果がより良好であることから、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に0.7mm以下、より好ましくは0.5mm以下の位置に照射することが好適であることが確認できた。また、レーザ照射位置の誤差が±0.05mm程度であることを考慮すると、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に0.1mm以上の位置に照射することが好適である。
実施例4〜7では、ビームスポット径がφ0.1mmのファイバレーザを用い、筺体の開口部を蓋部により覆った状態での側壁部の角部から蓋部の外縁部までの長さL1を、0.35mmとした。レーザ照射位置L2は蓋部の外縁部から0.1mm〜0.7mm内側まで変化させ、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例4では、蓋部の外縁部から0.1mm内側をレーザ照射位置L2として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例5では、蓋部の外縁部から0.3mm内側をレーザ照射位置L2として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例6では、蓋部の外縁部から0.5mm内側をレーザ照射位置L2として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。比較例7では、蓋部の外縁部から0.7mm内側をレーザ照射位置L2として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例4〜7において、筺体及び蓋部を構成する材料はAl−Mg系合金(融点:650℃)とした。
その結果、実施例4〜6の溶け込み部は、図6(b)の模式図で示されるように、蓋部の上面から筺体の角部にかけて凸曲線状の外形となり、十分な厚さを有していた。また、実施例7の溶け込み部は、図6(c)の模式図で示されるように、実施例1および2の溶け込み部よりも緩やかではあるが、凸曲線状の外形を有していた。以上より、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に0.7mm以下、より好ましくは0.5mm以下の位置に照射することが好適であることが確認できた。また、レーザ照射位置の誤差が±0.05mm程度であることを考慮すると、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に0.1mm以上の位置に照射することが好適である。
実施例8,9では、ビームスポット径がφ0.2mmのファイバレーザを用い、筺体の開口部を蓋部により覆った状態での側壁部の角部から蓋部の外縁部までの長さL1、および、蓋部の外縁部からレーザ照射位置までの距離L2を、0.7〜1mmまで変化させた。実施例8では、L1を0.7mm、L2を0.7mmとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例9では、L1を1mm、L2を1mmとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例8,9において、筺体及び蓋部を構成する材料はAl−Mg系合金(融点:650℃)とした。
その結果、実施例8,9の溶け込み部は、図6(b)の模式図で示されるように、蓋部の上面から筺体の角部にかけて凸曲線状の外形となり、十分な厚さを有していた。以上より、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に0.7mm以下、より好ましくは0.5mm以下の位置に照射することが好適であることが確認できた。また、レーザ照射位置の誤差が±0.05mm程度であることを考慮すると、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に0.1mm以上の位置に照射することが好適である。以上より、L1をレーザのビームスポットの外径で徐した値をXとした場合、0<X<7、好ましくは0<X<5であること、および、L2をレーザのビームスポットの外径で徐した値をYとした場合、0<Y<7、好ましくは1≦Y≦5とすることが有効であることが確認できた。しかしながら、ビームスポット径がφ0.2mmでレーザ溶接を行うためには、ビームスポット径がφ0.1mmの場合に比較して、筺体の厚みを増す必要があり、軽量化、低コスト化の面では不利であった。
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
上記説明した実施形態においては蓋部20の上面に対して上方からレーザ照射する構成としているが、本発明はこの例に限られない。例えば、図9に示されるように、側壁部19bの上端部19b1と蓋部20との接合箇所において蓋部20の上面に対して斜め方向からレーザ照射してもよい。この構成によれば、レーザ照射時の熱が溶け込み部24の一部を構成する筺体19の側壁部19bへ伝わりやすく、側壁部19bと蓋部20との接合強度をさらに高めることができる。
1:光デバイス封止構造体、2:光デバイス、3:金属パッケージ、4:光ファイバ、5:ポートアレイ、6:回折格子、7:MEMSミラー(光偏向素子)、8:駆動IC、9:制御部、10:光学部品、10a:光学基板、11:光学エンジン(電気部品)、11a:電気基板、11c:配線部材、19:筺体、19a:基部、19b:側壁部、19b1:上端部、19b2:外側面、19b3:角部、19b4:内側面、19c:開口部、20:蓋部、20a:突出部、20b:外縁部、22:金属層、24:溶け込み部、25:光ファイバ、26:ファイバフィードスルー、27:低線膨張係数金属、28:導電性ピン、29:電気フィードスルー、40:ガス導入部
Claims (20)
- 封止空間内に物品を収容する封止部品であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体と、
前記開口部を覆う金属製の蓋部と、を備え、
前記側壁部は、前記蓋部と接合される上端部と、内側面と、外側面とを有し、
前記蓋部と前記上端部との境界付近に前記蓋部の溶け込み部が形成され、
前記溶け込み部は、前記上端部と前記外側面との角部に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記側壁部と接合されている、封止部品。 - 前記溶け込み部は、前記外側面に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記外側面から突出するような凸曲線状の外形を有している、請求項1に記載の封止部品。 - 前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、その最深部から前記外側面に向けて放射状に拡大する放射形状を有し、
前記最深部は、前記側壁部の厚み方向における中心よりも外側に位置している、請求項1または2に記載の封止部品。 - 前記外側面に突出される前記溶け込み部は、前記筺体を構成する金属とは異なる金属で構成され前記外側面の少なくとも一部に設けられた金属層と接触しないように設けられている、請求項2または3に記載の封止部品。
- 前記蓋部は、前記溶け込み部よりも内側に、前記筺体の内側方向に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記側壁部に対して隙間を介して設けられている、請求項1から4のいずれか一項に記載の封止部品。 - 前記蓋部を構成する金属は、前記筺体を構成する金属よりも気泡含有量が少ない、請求項1から5のいずれか一項に記載の封止部品。
- 前記蓋部を構成する金属は、Si含有量が0.3%以下である、請求項1から6のいずれか一項に記載の封止部品。
- 前記蓋部を構成する金属は、Cu含有量が0.1%以下である、請求項1から7のいずれか一項に記載の封止部品。
- 請求項1から8のいずれか一項における前記封止空間には、互いに波長が異なる複数の信号成分を含む光信号を受け、各信号成分をそれぞれ異なる方向に出射することにより、当該複数の信号成分を分離する分光光学系を備える光デバイスが収容されている、光デバイス封止構造体。
- 前記光デバイスは、分光光学系を構成する光学部品を搭載した光学基板と、前記各信号成分の光路を電気的に制御する電気部品を搭載した電気基板と、をさらに備え、
前記光学基板は前記筺体の底部に固定されている、請求項9に記載の光デバイス封止構造体。 - 前記光デバイスは、分光光学系を構成する光学部品を搭載した光学基板と、前記各信号成分の光路を電気的に制御する電気部品を搭載した電気基板と、をさらに備え、
前記電気基板は前記蓋部の内面に固定されている、請求項9または10に記載の光デバイス封止構造体。 - 前記封止部品のリーク量は5×10−9Pa・m3/sec以下である、請求項9から11のいずれか一項に記載の光デバイス封止構造体。
- 基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体の内部に物品を収容する工程と、
前記側壁部の上端部に、前記開口部を覆う蓋部を配置する工程と、
前記上端部に搭載された前記蓋部の上方からレーザ照射することで、前記蓋部と前記上端部との間に前記蓋部の溶け込み部を形成する工程と、を備える封止部品の製造方法であって、
前記溶け込み部を形成する工程において、前記溶け込み部を前記上端部と前記側壁部の外側面との角部に到達するように形成し、前記溶け込み部が前記封止部品の縦断面視において前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記溶け込み部を前記側壁部と接合する、封止部品の製造方法。 - レーザ照射前の前記蓋部の外縁部と前記角部との間の距離をレーザのビームスポットの外径で徐した値をXとした場合、0<X<7である、請求項13に記載の封止部品の製造方法。
- 蓋部の外縁部から内側に距離L2までの領域にレーザ照射するとき、前記距離L2をレーザのビームスポットの外径で徐した値をYとした場合、0<Y<7である、請求項13に記載の封止部品の製造方法。
- レーザ光を、前記上端部と前記蓋部の接合箇所において前記蓋部の上面に対して斜め方向から照射する、請求項13から15のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
- レーザ光を前記蓋部の外縁部から内側に0.1±0.05mmの位置に照射する、請求項13から16のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
- 前記蓋部の外縁部を前記角部よりも内側に配置した後でレーザ照射を行うことで前記溶け込み部を形成する、請求項13から17のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
- 前記蓋部の前記溶け込み部よりも内側に、前記側壁部に対して隙間が設けられた状態で、前記筺体の内側方向に突出する突出部を設ける、請求項13から18のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
- 前記筺体から外部に連通する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの少なくとも1つから入力される互いに波長が異なる複数の信号成分を含む光信号を受け、各信号成分をそれぞれ異なる方向に出射することにより前記複数の信号成分を分光する分光光学系と、前記分光光学系において前記各信号成分の出射方向を制御する光偏向素子と、前記光偏向素子を電気的に制御する制御部と、を備える光デバイスを請求項11から16のいずれか一項に記載の製造方法により製造された前記封止部品の前記基部内に収容する工程と、
前記筺体に、前記複数の光ファイバを外部と連通させるためのファイバフィードスルーと、前記光偏向素子と前記制御部を外部と電気的に接続するための電気フィードスルーと、を設ける工程と、
前記ファイバフィードスルーおよび前記電気フィードスルーを、前記側壁部にはんだ封止により接合する工程と、
前記筺体の開口部を覆うように前記側壁部の前記上端部に前記蓋部を搭載し、レーザ照射により前記上端部と前記蓋部とを接合する工程と、を備える、光デバイス封止構造体の製造方法。
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US14/198,123 US9291784B2 (en) | 2013-03-05 | 2014-03-05 | Sealing component, optical device sealing structure, method for producing sealing component, and method for producing optical device sealing structure |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018187665A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ溶接方法及び溶接構造体 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08315788A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-11-29 | Nippondenso Co Ltd | 角形電池の製造方法 |
JPH09259841A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉電池 |
JPH11339734A (ja) * | 1998-05-28 | 1999-12-10 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電 池 |
JP2001155698A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-06-08 | Nec Mobile Energy Kk | 密閉型電池 |
JP2002292486A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 固定構造 |
JP2003181666A (ja) * | 2001-12-11 | 2003-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 角型電池容器の溶接方法及び角型電池の製造方法 |
JP2008310244A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Ntt Electornics Corp | 波長選択スイッチ |
JP2009111194A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 熱区分け筺体及びそれを用いた光モジュール |
JP2009127075A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Kobe Steel Ltd | パルスレーザ溶接用アルミニウム合金材及び電池ケース |
JP2009145887A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Jds Uniphase Corp | 再構成可能光アド・ドロップ・モジュールのパッケージング |
JP2011060400A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Nippon Avionics Co Ltd | 磁気ディスク装置の製造方法 |
JP2011181215A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 角形電池およびその製造方法 |
JP2013237102A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-11-28 | Gs Yuasa Corp | 装置筐体及び装置筐体の製造方法 |
-
2013
- 2013-03-05 JP JP2013043136A patent/JP2014170187A/ja active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08315788A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-11-29 | Nippondenso Co Ltd | 角形電池の製造方法 |
JPH09259841A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉電池 |
JPH11339734A (ja) * | 1998-05-28 | 1999-12-10 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電 池 |
JP2001155698A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-06-08 | Nec Mobile Energy Kk | 密閉型電池 |
JP2002292486A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 固定構造 |
JP2003181666A (ja) * | 2001-12-11 | 2003-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 角型電池容器の溶接方法及び角型電池の製造方法 |
JP2008310244A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Ntt Electornics Corp | 波長選択スイッチ |
JP2009111194A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 熱区分け筺体及びそれを用いた光モジュール |
JP2009127075A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Kobe Steel Ltd | パルスレーザ溶接用アルミニウム合金材及び電池ケース |
JP2009145887A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Jds Uniphase Corp | 再構成可能光アド・ドロップ・モジュールのパッケージング |
JP2011060400A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Nippon Avionics Co Ltd | 磁気ディスク装置の製造方法 |
JP2011181215A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 角形電池およびその製造方法 |
JP2013237102A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-11-28 | Gs Yuasa Corp | 装置筐体及び装置筐体の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018187665A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ溶接方法及び溶接構造体 |
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