JP2016006865A - 光学装置用基体、光学装置用パッケージ、光学装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の反射角を大きくすることができる光学装置用基体を提供する。
【解決手段】光学装置用基体１は、上面に光学素子搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体の下面に接合されて外周部が絶縁基体よりも外側に突き出ている接合用金属枠体１２と、を有しており、外周部の上面は、蓋体搭載領域を有する。接合用金属枠体１２及び接合用金属枠体１２と蓋体３との接合部は、絶縁基体の下面側に位置する。絶縁基体の上面に光学素子２が配置された場合、光学素子２からガラス部材３３までの距離も小さくなり、光学素子２の反射角が大きくなりやすくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ミラーデバイス等の光学素子が搭載される光学装置用基体、当該光学用基体を備える光学装置用パッケージ、当該光学装置用基体を有する光学装置、および当該光学装置を備えるプロジェクターに関するものである。

従来、光学素子を気密に収容するための光学素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）として、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、上面に凹部を有しており該凹部の底面に光学素子の搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に搭載されるガラス板と、から構成されるものがあった。

しかしながら、ガラス板と絶縁基体とをろう付け等で接合する際の高温の加熱によって光学素子の機能が低下するおそれがあった。

従って、絶縁基体と、この絶縁基体の上面に接合された接合用金属枠体とを有する光学装置用基体を準備し、また、ガラス板と、このガラス板の下面に接合された金属フレームとを有する蓋体を準備し、光学装置用基体の接合用金属枠体と、蓋体の金属フレームとをシーム溶接することによってパッケージを形成していた（特許文献１を参照）。

このようなシーム溶接によるパッケージ形成によれば、従来のろう付け時のリフロー工程と比較して、接合部が局所的に加熱されるだけなので、光学素子の機能低下を防ぐことができる。

特開２００５-２０３６６９号公報

しかしながら、特許文献１のパッケージにおいて、ガラス板は、金属フレームおよび接合用金属枠体を介して、絶縁基体の上面に配置されることとなるので、絶縁基体の上面に配置される光学素子とガラス板との距離が大きくなりやすかった。よって、光学素子の反射角が小さくなりやすかった。従って、光学素子への入射光と反射光との距離が近接しやすかった。よって、従来のパッケージをプロジェクター等の機器に使用した場合、光源とレンズの位置が重なるおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子の反射角を大きくすることによって、プロジェクター等の機器に使用した場合、光源とレンズの位置が重なることを防止することが可能となる光学装置用基体、光学装置およびプロジェクターを提供することである。

本発明の一つの態様による光学装置用基体は、上面に光学素子搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の下面に接合されており、外周部が前記絶縁基体よりも外側に突き出ている接合用金属枠体と、を有しており、前記外周部の上面は、蓋体搭載領域を有する。

本発明の１つの態様による光学装置用パッケージは、上記構成の光学装置用基体と、枠
状部材および該枠状部材に接合されたガラス部材を含んでおり、前記枠状部材が前記蓋体搭載領域上に設けられる蓋体とを有する。

本発明の一つの態様による光学装置は、上記の光学装置用基体と、前記絶縁基体の前記光学素子搭載部に設けられた光学素子と、前記接合用金属枠体の前記蓋体搭載領域に設けられた蓋体と、を有する。

本発明の一つの態様によるプロジェクターは、上述の光学装置と、該光学装置の前記光学素子の駆動を制御する制御回路と、前記光学素子に照射される光源と、前記光学素子で反射された光が透過するレンズと、を有する。

本発明の光学装置用基体によれば、接合用金属枠体の外周部は前記絶縁基体よりも外側に突き出ており、当該外周部の上面は、蓋体搭載領域を有する。よって、この蓋体搭載領域に蓋体を配置した場合、接合用金属枠体、および接合用金属枠体と蓋体との接合部は、絶縁基体の下面側に位置することとなる。従って、絶縁基体の上面からガラス板までの距離が小さくなりやすくなる。よって、絶縁基体の上面に光学素子が配置された場合、光学素子からガラス板までの距離も小さくなり、光学素子の反射角が大きくなりやすくなる。従って、光学素子への入射光と反射光との距離を離しやすくなる。よって、プロジェクター等の機器に本基体を使用した場合、光源とレンズの位置が重なることを防止することができる。

本発明の光学装置用パッケージによれば、上記の光学装置用基体を有するので、光学素子が収容されて光学装置とされたときに、光源とレンズの位置が重なることを防止することができる。

本発明の光学装置によれば、上記の光学装置用基体を有するので、光学素子の反射角を大きくできるので、プロジェクター等の機器に本装置を使用した場合、光源とレンズの位置が重なることを防止することができる。

本発明の一つの態様によるプロジェクターは、上述の光学装置を有するので、光学素子の反射角を大きくできるので、光源とレンズの位置が重なることを防止することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態における光学装置用基体の上面図、（ｂ）は（ａ）に示す光学装置用基体のＡ−Ａにおける縦断面図、（ｃ）は（ａ）に示す光学装置用基体の下面図である。 （ａ）は、図１に示す光学装置用基体を有する光学装置の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光学装置のＡ−Ａにおける縦断面図である。 図２に示す光学装置において符号Ｂによって示された部分の拡大図である。 本発明の実施形態における光学装置用パッケージを示す斜視図である。 本発明の実施形態における光学装置が配線基板に実装されてなる構造体を示す縦断面図である。 図３の変形例を示す拡大図である。 図４の変形例を示す斜視図である。 図４の他の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下
の説明で用いられる図面は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、説明の便宜上、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側を上方として、上面（表面）、もしくは下面の語を用いるものとする。

また、実施の形態等の説明において、既に説明した構成と同一もしくは類似する構成については、同一の符号を付して説明を省略することがある。

本発明の実施の形態に係る光学装置用基体について、図１乃至図５を参照しながら以下に説明する。

本発明の実施の形態１における光学装置用基体１は、図１に示すように、上面に光学素子搭載部を有する絶縁基体１１と、該絶縁基体１１の下面に接合されており、外周部が絶縁基体１１よりも外側に突き出ている接合用金属枠体１２と、を有しており、外周部の上面は、蓋体搭載領域１２ａを有する。

絶縁基体１１は、上面に光学素子搭載部を有する。この絶縁基体１１は、例えば、セラミックス材料から成る。また、絶縁基体１１は、例えば、セラミックス材料から成る場合、焼成によって一体的に形成されているものである。また、図１に示すように、光学素子２は、上面の光学素子搭載部に搭載されてワイヤボンディング法を用いて絶縁基体１１に実装されている。

また、図１に示す例において、絶縁基体１１の上面、下面または内部には、配線導体（図１（ａ）、（ｂ）には図示せず）が設けられる。絶縁基体１１の上面に設けられる配線導体は、この上面に搭載される光学素子２のボンディングワイヤとの接続等に利用される。

図１（ｃ）に示すように、絶縁基体１１の下面に設けられる配線導体は、接合用金属枠体１２の内周側に格子状に設けられている。この下面の配線導体は、外部の配線基板との接続端子として利用される（図５を参照）。

絶縁基体１１の内部に設けられる配線導体は、前述した絶縁基体１１の上面および下面に設けられる配線導体を接続する役割等を果たす。

また、図３に示す例のように、絶縁基体１１の下面には、接合用メタライズ層１３が設けられている。後述するように、この接合用メタライズ層１３に、ろう材１４を介して、接合用金属枠体１２が接合される。

絶縁基体１１が、例えば、セラミックス材料から成る場合、その例は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等である。絶縁基体１１上には、上述の配線導体および接合用メタライズ層１３等が形成されている。

図１に示す例のように、接合用金属枠体１２は、絶縁基体１１の下面に接合されており、外周部が絶縁基体１１よりも外側に突き出ている。この外周部の上面は、蓋体搭載領域１２ａを有する。この構成により、蓋体搭載領域１２ａに蓋体３を配置した場合、接合用金属枠体１２、および接合用金属枠体１２と蓋体３との接合部は、絶縁基体１１の下面側に位置することとなる。よって、絶縁基体１１の上面からガラス部材３３までの距離が小さくなりやすくなる。従って、絶縁基体１１の上面に光学素子２が配置された場合、光学素子２からガラス部材３３までの距離も小さくなるので、図２に示す例のように光学素子２に入射角θで入射した光の反射角θが大きくなっても光学素子２のミラーエリアの反射
光をガラス部材３３を透過して表示できるようになる。従って、光学素子２への入射光と反射光との距離を離しやすくなる。よって、プロジェクター等の機器に本基体を使用した場合、光源とレンズの位置が重なることを防止することができる。また、反射角を大きくできるほうが光源の大きさや位置の設計自由度を高めることができるので好ましい。

また、同じ反射角で良い場合には、より小型のガラス板とすることが可能になるので、装置を小型化することができる。

図１に示す例において、接合用金属枠体１２の形状は、その中央部に貫通孔を有する枠体形状となっている。また、接合用金属枠体１２の内周部の上面は、絶縁基体１１の下面の外周部に接合されている。接合用金属枠体１２において、この絶縁基体１１との接合部より外側である前記外周部が、絶縁基体１１よりも外方に位置している。この外周部の上面に、蓋体搭載領域１２ａが設けられている。

次に、図１に示す実施形態に係る本発明の光学装置用基体１の製造方法を、以下に示す。

まず、絶縁基体１１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）またはマグネシア（ＭｇＯ）等との原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を用いてシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。

次に、スクリーン印刷法等を用いてグリーンシートの所定位置に、配線導体および接合用メタライズ層１３となる導体ペースト層を１０（μｍ）〜２０（μｍ）程度の厚みに形成する。なお、接合用メタライズ層１３は、絶縁基体１１の下面の外周部に設ける。

導体ペーストは、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。

次に、これらグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製して、この積層体を１６００（℃）程度の高温で焼成することによって絶縁基体１１を作製する。また、多数個取り状態の母基板を作製してもよい。

次に、上述の絶縁基体１１は、必要に応じてめっき層が接合用メタライズ層１３上に設けられる。また、同様のめっき層を、絶縁基体１１の上面および下面に設けられた配線導体に設けても良い。なお、めっき層は、例えば、ニッケル等の金属材料で形成される。母基板は、接合用メタライズ層１３上に、例えば、銀銅共晶合金を用いたろう材１４が組み立て治具を用いて所定形状に設けられる。

そして、銀銅共晶合金のろう材１４上に、接合用金属枠体１２が配置される。また、接合用金属枠体１２は、例えば、ＦｅＮｉ29Ｃｏ17合金を周知のプレス加工法等を用いて所定形状に形成して作製される。なお、接合用金属枠体１２は、後述する金属フレーム３１にシームウエルド接合するためのものである。

還元雰囲気中で、ろう材１４の融点を超えた温度に保持することで、絶縁基体１１上の接合用メタライズ層１３と接合用金属枠体１２とをろう材１４を介して接合する。必要に応じて、接合用金属枠体１２等にめっき法を用いてニッケルめっき層または金めっき層を形成して、光学装置用基体１となる。なお、接合用金属枠体１２へのめっき層形成は、絶
縁基体１１の配線導体へのめっき層形成と同一工程で行っても良い。

絶縁基体１１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、絶縁基体１１は、機械強度が高いので、反り等が発生しにくく、また、適度な熱伝導率を有しているので、光学素子２が発生する熱を外部に放散しやすくなる。このように、絶縁基体１１は、酸化アルミニウム質焼結体である場合には、機械強度、熱伝導率またはコストの観点において好ましいものとなる。

また、例えば、本発明の光学装置用基体１を有する光学装置を配線基板に実装する場合、接合用金属枠体１２の下面を、ろう材（図示せず）を介して、配線基板の上面に接合させることによって、接合用金属枠体１２を介した放熱性を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る光学装置用パッケージおよび光学装置について、図１乃至図５を参照しながら以下に説明する。上記実施形態の光学装置用基体１と蓋体３とによって光学装置用パッケージ４が形成され、光学装置用パッケージ４に光学素子２が収容されて光学装置２０が形成される。

図２に示す例のように、光学装置２０は、上記の光学装置用基体１と、絶縁基体１１の光学素子搭載部に設けられた光学素子２と、接合用金属枠体１２の蓋体搭載領域１２ａに設けられた蓋体３と、を有する。

光学素子２は、例えば、ミラーデバイスであり、例えば、ミラーデバイスに入射した光を反射させて画像等をスクリーン上に映写するものである。また、光学素子２は、発光ダイオード等の発光素子であってもよい。

図２に示す例のように、蓋体３は、接合用金属枠体１２の蓋体搭載領域１２ａに設けられている。図２に示す例において、この蓋体３は、枠状部材３２と、この枠状部材３２に接合されたガラス部材３３とを含んでいる。

図３に示す例において、枠状部材３２は、その下面に接合材３５を介して接合された金属フレーム３１をさらに有する。この金属フレーム３１の下面が、接合用金属枠体１２の蓋体搭載領域１２ａに、シーム溶接によって接合される。

上記構成の光学装置用基体１と蓋体３とによって、例えば図４に示すような、光学素子２を封止するための光学装置用パッケージ４が構成されている。

蓋体３は、枠状部材３２および枠状部材３２に接合されたガラス部材３３を含んでいる。この枠状部材３２が、蓋体搭載領域１２ａ上に設けられる。枠状部材３２は、例えばその下面が接合用金属枠体１２の上面の一部である蓋体搭載領域１２ａに接合材３５を介して接合されて、上記のように設けられる。光学装置用基体１と、光学装置用基体１に接合された蓋体３との間の空間（容器）内に光学素子２が封止される。

このような光学装置用パッケージ４によれば、上記構成の光学装置用基体１を有することから、接合用金属枠体１２および接合用金属枠体１２と蓋体３との接合部が絶縁基体１１の下面側に位置することとなり、絶縁基体１１の上面からガラス部材３３までの距離が小さくなりやすくなる。従って、封止される光学素子２からガラス部材３３までの距離も小さくなり、光学素子２への入射光と反射光との距離を離しやすくなる。そのため、この光学装置用パッケージ４に光学素子２が収容されたときに、光源とレンズの位置が重なることが抑制される。また、反射角を大きくできるほうが光源の大きさや位置の設計自由度を高めることができるので好ましい。また、同じ反射角で良い場合には、より小型のガラ
ス板とすることが可能になるので、より小型の光学装置を作製する上でも有利な光学装置用パッケージ４を提供することができる。

なお、本実施の形態の例における光学装置用パッケージ４は、上記のように枠状部材３２の下面に接合された金属フレーム３１をさらに含んでいる。

金属フレーム３１は、平面視において矩形状であり、厚み方向に貫通する第１貫通孔が中央部に設けられている。また、この第１貫通孔は、例えば、矩形状を有している。金属フレーム３１の形状は、枠状部材３２の外周と重なるような形状である。この第１貫通孔は、絶縁基体１１より外形が大きい。よって、上面視において、絶縁基体１１の周囲を金属フレーム３１が囲んでいる構成となっている。

金属フレーム３１は、外形の一辺の長さが、例えば、１５（ｍｍ）〜４０（ｍｍ）であり、また、金属フレーム３１の第１貫通孔は、一辺の長さが、例えば、１０（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）で開口されている。

また、金属フレーム３１は、その上面に接合される枠状部材３２、ガラス部材３３および絶縁基体１１と類似した熱膨張係数を有するものが好ましい。絶縁基体１１は、窒化アルミニウム質焼結体またはアルミナ質焼結体等のセラミックス材料が熱伝導性に優れており、放熱性の点で好ましく、そのため、金属フレーム３１は、窒化アルミニウム質焼結体またはアルミナ質焼結体の熱膨張係数に類似した熱膨張係数を有するものが好ましい。

例えば、金属フレーム３１は、42アロイまたはＦｅＮｉ29Ｃｏ17合金を用いるのが好ましい。42アロイ(熱膨張係数約５．０（×10^−６／℃）)またはＦｅＮｉ29Ｃｏ17合金（熱膨張係数約４．８（×10^−６／℃））は、窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数（線熱膨張係数が約４．６（×10^−６／℃））またはアルミナ質焼結体の熱膨張係数（線熱膨張係数が約７．２（×10^−６／℃））に類似した熱膨張係数を有しているからである。

また、金属フレーム３１は、従来周知のエッチング法またはプレス加工法等を用いることで、中央部に第１貫通孔を形成することができる。

枠状部材３２は、図１に示すように、四方が４つの側壁で囲まれており、第２の貫通孔を有しており、平面視において矩形状である。また、枠状部材３２は、ガラス部材３３より剛性の高い材料、例えば、絶縁基体１１と同じセラミックス材料からなる。また、枠状部材３２は、平面視において、一辺の長さが、例えば、８（ｍｍ）〜２７（ｍｍ）である。また、図１に示す例においては、第２貫通孔の大きさは、第１の貫通孔と同じである。

枠状部材３２は、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３、アルミナのヤング率：３７０（Ｇｐａ））質焼結体または窒化アルミニウム（ＡｌＮ、窒化アルミニウムのヤング率：３２０（Ｇｐａ））質焼結体等であり、このように、ガラス部材３３(Ｄ２
６３ガラスのヤング率：７２（Ｇｐａ）)より剛性の高い材料を用いると、ガラス部材３
３に加わる応力を減少させることができるので好ましい。

また、枠状部材３２は、光学装置用基体１と同様にグリーンシートを重ね合わせて積層して打ち抜くことで第２貫通孔を形成すればよい。その後、光学装置用基体１と同様に焼成することでセラミックス材料からなる枠状部材３２とすることができる。

枠状部材３２は、側壁の下面が金属フレーム３１の上面に接合されている。ガラス部材３３は、直方体状（板状）であり、図２に示すように、第２貫通孔を塞ぐようにガラス接合材３４を介して枠状部材３２の側壁の上面に設けられている。

また、蓋体３（ガラス部材３３、枠状部材３２および金属フレーム３１）と絶縁基体１１とは、互いに熱膨張係数が類似した材料を用いることが好ましい。また、ガラス部材３３は、複屈折または破損等の可能性を低減させるために、また、温度サイクル等の信頼性を向上させるために、例えば、熱膨張係数が４（×10^−６／℃）〜８（×10^−６／℃）程度を有するガラス材料を用いるのが好ましい。

ガラス部材３３は、例えば、ＢＫ７（ＨＯＹＡ社製、線熱膨張係数が約７．５（×10^−６／℃））またはＤ２６３（ショット社製、線熱膨張係数が約７．２（×10^−６／℃））等のガラス材料を用いて、従来周知のダイシング法またはレーザーカット法等を用いることによって矩形状に成形することができる。

また、ガラス部材３３は、図においては、直方体状の各稜線の面取り加工を行っていない形状となっているが、直方体状の各稜線をＣ面またはＲ面で面取り加工することで、例えば、ガラス部材３３の加工によってガラス部材３３を所定の形状にする場合にマイクロクラックからの割れ等を低減させることができる。

次に、図５を用いて、本発明の実施形態における光学装置が、外部の配線基板に実装されてなる構造体を説明する。

図５に示す例においては、前述した、絶縁基体１１の下面の配線導体（不図示）が、外部の配線基板１５上の電極（不図示）に実装されている。また、接合用金属枠体１２の下面もまた、配線基板１５上に接合されている。下面の配線導体、および接合用金属枠体１２は、ろう材等から成る接合材１６によって、配線基板１５上に接合されている。

なお、図５に示す例においては、絶縁基体１１の下面において、接合用金属枠体１２の貫通孔から露出している領域が、接合用金属枠体１２と接合されている領域よりも、下方に突き出て、凸部が形成されている。このような凸部の下面に配線導体を設けることによって、配線導体を配線基板１５側の電極に接続させやすくなる。

また、この光学装置がプロジェクター等の機器で使用される場合、配線基板１５上には、プロセッサーやメモリー素子等が実装されていても良い。

また、本発明のプロジェクターは、上述の光学装置と、該光学装置の前記光学素子２の駆動を制御する制御回路と、前記光学素子２に照射される光源と、前記光学素子２で反射された光が透過するレンズと、を有する。従って、光学素子２の反射角を大きくできるので、光源とレンズの位置が重なることを防止することができる。また、光学素子２への入射光と反射光との間の距離を同じ分だけ確保したい場合であっても、光学素子２の反射角を大きくすることによって、光源の位置を光学素子２に近接させることができるので、小型のプロジェクターを提供することができる。

ここで、図２に示す例のような、本発明の実施形態に係る光学装置の製造方法について説明する。

（１）第１工程
まず、蓋体３を準備する。この蓋体３は、金属フレーム３１、枠状部材３２、およびガラス部材３３を有する。

枠状部材３２は、図２および図３に示すように、第２貫通孔を金属フレーム３１の第１貫通孔に対応させて、接合材３５を介して金属フレーム３１上に接合される。なお、接合
材３５は、例えば、活性金属ろう材等である。

接合材３５が活性金属ろう材である場合には、そのペーストは、銀および銅粉末、銀−銅合金粉末、またはこれらの混合粉末から成る銀ろう材（例えば、銀：７２質量（％）−銅：２８質量（％））粉末に対して、チタン、ハフニウム、ジルコニウムまたはその水素化物等の活性金属を銀ろう材に対して２〜５質量（％）添加混合して、適当なバインダと有機溶剤、溶媒とを添加混合して、混練することによって作製される。

金属フレーム３１と枠状部材３２とを活性金属ろう材の接合材３５で接合する場合は、各部材の接合面の少なくとも一方に活性金属ろう材ペーストを周知のスクリーン印刷等を用いて、例えば、３０（μｍ）〜５０（μｍ）の厚さで所定パターンに印刷塗布する。

そして、所定の構造となるように金属フレーム３１を枠状部材３２上に載置した後に、金属フレーム３１に荷重をかけながら、真空中、水素ガス雰囲気または窒素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気中で７８０（℃）〜９００（℃）、１０（分）〜１２０（分）間加熱し、ろう材ペーストの有機溶剤、溶媒、分散剤を気体に変えて発散させるとともにろう材を溶融させることによって接合が行なわれる。また、金属フレーム３１は、ニッケル等のめっき層を設けることによって、腐食を抑制することができるので、例えば、枠状部材３２との接合後にめっき法を用いてニッケル層等を設けるのが好ましい。

ガラス部材３３は、図２に示すように、金属フレーム３１を接合した枠状部材３２の上面にガラス接合材３４を用いて接合される。これによって、金属フレーム３１と、枠状部材３２と、ガラス部材３３とを含む蓋体３になる。ガラス接合材３４としては、例えば、低融点ガラス等を用いることができる。

ガラス接合材３４は、枠状部材３２またはガラス部材３３と同程度の熱膨張係数を有する材料が好ましい。例えば、ガラス接合材３４として低融点ガラスを用いる場合には、低融点ガラスは、枠状部材３２またはガラス部材３３と同程度の熱膨張係数を有することが好ましい。これによって、ガラス部材３３は、加わる応力が抑制されて、高い接合強度でもって枠状部材３２に接合される。

また、低融点ガラスの熱膨張係数が大きめの場合には、ガラス接合材３４は、コージェライト系化合物等の低熱膨張性の材料をフィラーとして加えて、熱膨張係数を４〜８（×10^−６／℃）程度以下とすることによって、ガラス部材３３に加わる応力を抑制するとともに接合強度を向上させることができる。

また、低融点ガラスは、例えば、従来周知の鉛系の低融点ガラスを用いてもよいが、環境に与える影響から、鉛フリーガラスからなるものが好ましい。低融点ガラスは、例えば、約４５０（℃）程度の低温で接合できるビスマス系鉛フリーガラスまたは約４００（℃）程度の低温で接合できる五酸化バナジウム系鉛フリーガラスからなるのが好ましい。

低融点ガラスをガラス接合材３４として使用する場合には、ガラス部材３３の下側主面の外周縁部の全周にわたってスクリーン印刷法を用いて低融点ガラスとなるペーストを形成する。そして、ペーストを加熱して溶剤を蒸発させた後に、金属フレーム３１が接合された枠状部材３２の上面にガラス部材３３を載置して、低融点ガラスの融点以上となる温度に保持して、溶融接着すればよい。それによって、金属フレーム３１と、枠状部材３２と、ガラス部材３３とを含む蓋体３となる。

（２）第２工程
次に、光学装置用基体１を準備する。この光学装置用基体１は、絶縁基体１１、接合用金
属枠体１２を有する。この本発明の光学装置用基体１の製造方法については、前述した通りである。

（３）第３工程
次に、光学素子２を光学装置用基体１に搭載する。例えば、光学素子２はワイヤボンディング法を用いてボンディングワイヤで絶縁基体１１上の配線導体に電気的に接続される。

（４）第４工程
次に、蓋体３を、光学装置用基体１に接合する。

本工程では、シームウエルド接合によって、蓋体３の金属フレーム３１の全周の外縁部と、光学装置用基体１の接合用金属枠体１２とが接合される。このようにして、光学装置は、光学装置用基体１と、光学装置用基体１に実装された光学素子２と、光学装置用基体１に接合された蓋体３とを含んだものとなる。

本工程のように、蓋体３と光学装置用基体１とを、シームウエルド接合で接合する場合には、凹部を有する絶縁基体の上面にガラス基板をろう付け等で接合することによって光学素子を封止する場合（図示せず）と比較して、接合時の温度上昇を抑えることができる。従って、光学素子２の機能を低下させることを防ぐことができる。また、絶縁基体１１の下面に接続した接合用金属枠体１２の上面に金属フレーム３１の外周縁部をシームウエルドで接合することで光学素子２が封止されるので、接合用金属枠体１２と金属フレーム３１で、接合時の応力を緩和されるので、強度が比較的小さいガラス部材３３やガラス接合材３４に加わる応力が小さくなり装置の気密信頼性が高いパッケージ封止構造となる。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、改良等が可能である。以下、他の実施の形態について説明する。なお、他の実施の形態に係る光学装置または光学装置用基体のうち、上記の実施の形態に係る光学装置または光学装置用基体と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

図６は、図３の変形例を示す拡大図である。図６に示す例においては、枠状部材３２の下面にメタライズ層３６が設けられている。このメタライズ層３６の形成方法は、接合用メタライズ層１３と同様である。この枠状部材３２のメタライズ層３６は、低温ろう材等から成る接続材３７によって、接合用金属枠体１２に接続されている。この構成により、シームウエルド接合以外にも、ろう付けでの接合方法が可能となる。ろう付けで接合する場合、レーザー光を使用して、接合部を局所的に加熱することによって、リフロー工程と比較して、加熱による光学素子２の機能低下を防ぐことができる。また、前述したように、接合用金属枠体１２の下面を、ろう材を介して外部の配線基板（図６では図示せず）に接合することで、接合用金属枠体１２の接合部で発生したろう付けの熱を配線基板に放熱することができ、さらに、光学素子２の機能低下を防ぐことができる。

また、図３に示す例において、枠状部材３２は、セラミックス材料から成ると記載したが、金属材料であっても良い。また、枠状部材３２が金属材料である場合、図３では、金属フレーム３１と別体となっているが、枠状部材３２は金属フレーム３１と一体物となっていてもよい。

また、図７は、図４の変形例を示す斜視図である。図７に示す例において、枠状部材３２は上記の各例と同様に四角枠状であるが、その枠状部材３２の互いに対向し合う一対の辺の一方から他方にかけて、枠状部材３２の上面が傾斜している。これにともない、傾斜した枠状部材３２の上面に接合されたガラスも傾斜している。

この変形例においては、枠状部材３２の上面の傾斜以外は図４の例と同様であり、この同様の点については説明を省略する。この変形例においても、上記の各例と同様に、接合用金属枠体１２の外周部が絶縁基体１１よりも外側に突き出ており、収容される光学素子２への入射光と反射光との距離を離すことができる。

また、図７のような形態の場合には、光学素子２の上面とガラス部材３３とが互いに平行ではなくなる。そのため、ガラス部材３３の下面と光学素子２の上面との間で、ぞれぞれに発生する反射光が互いに繰り返し反射される現象（共振現象）が発生しにくくなる。そのため、この光学装置用パッケージ４に光学素子２として発光素子が収容されてなる光学装置をプロジェクター用として使用した場合には、映像のエッジ部にゴーストがさらに発生しにくくなる。したがって、映像の品質がさらに向上する。

枠状部材３２の上面を上記のように傾斜させるには、例えば枠状部材３２がセラミックス材料からなる場合には、成形金型を対応した形状として粉体プレスで成形し、焼成すればよい。また、枠状部材３２が金属部材であれば、枠状部材３２となる枠状の金属材料の上側を所定の角度で切断すればよい。

また、枠状部材３２の上面の傾斜角度（収容される光学素子２の上面を基準面（０度）としたときの基準面に対する枠状部材３２の上面傾斜の角度）は、１度程度以上であればよい。すなわち、基準面に対して少しでも枠状部材３２の上面、つまりはガラス部材３３が傾斜していれば、反射光の繰り返しの反射（共振）を抑制することができる。

また、単に共振を防ぐだけでなく反射光の画質への影響の排除を考え、反射光がより元の位置から離れるためには５度以上傾斜があった方がよい。ただし、この傾斜角度が大きくなるとガラス部材３３への入射角と素子で反射された反射光のガラス部材３３からの出射角の差が大きくなる。そのため、例えば無反射コート等がガラス部材３３に設けられているときに、その無反射コート等を含めたガラス部材３３の光透過特性に差が出やすくなる。この場合には、撮像された映像における色調に影響が出やすくなる。したがって、枠状部材３２の上面の傾斜角度は２０度以下が好ましい。ゆえに、画質も考慮すれば、傾斜角度は５〜２０度の範囲であることがより一層好ましい。

なお、枠状部材３２は上から見たときに長方形状であるときに、その互いに対向し合う長辺同士の間で傾斜をつけるようにすると、同じ傾斜を互いに対向し合う短辺同士の間で傾斜をつけた場合に比べて高さを抑えることができるようになるので好ましい。言い換えれば、低背化に関して、上から見たときに長方形状である枠状部材３２の上面は、短辺方向に傾いているものである方が、長辺方向に傾いているものであるよりも好ましい。なお、枠状部材３２が例えば図７のように、短辺方向に傾いている場合には、図２に示した入射光、反射光と同様に、光が長辺方向に傾いて入射、反射されるようにすることが次の点で好ましい。すなわち、この場合には、枠状部材３２が傾いていても入射光と反射光のガラス部材３３に対する傾きが入射時と反射時で同じ角度となるので、ガラス部材３３の光透過特性への影響が最も少なくなるので好ましい。

また、図８は、図４の他の変形例を示す斜視図である。図８に示す例においては、枠状部材３２の互いに対向し合う一対の辺の一方から他方にかけて枠状部材３２の上面が傾斜しているとともに、枠状部材３２の互いに対向し合う他の一対の辺の一方から他方にかけて、枠状部材３２の上面がさらに傾斜している。言い換えれば、四角枠状の枠状部材３２について、その上面は互いに直行し合う２つの方向において同じ方向に傾斜している。さらに言い換えれば、四角枠状の枠状部材３２の上面の高さ位置は、平面視における枠状部材３２の１つの角部で最も高く、これと対角線上に位置する他の角部で最も低い。これに
ともない、傾斜した枠状部材３２の上面に接合されたガラスも、枠状部材３２の上面と同様に傾斜している。

この変形例においても、枠状部材３２の上面の傾斜以外は図４の例と同様であり、この同様の点については説明を省略する。この変形例においても、上記の各例と同様に、接合用金属枠体１２の外周部が絶縁基体１１よりも外側に突き出ており、収容される光学素子２への入射光と反射光との距離を離すことができる。

また、図８のような形態の場合にも光学素子２の上面とガラス部材３３とが互いに平行ではなくなる。さらにこの場合には、光学装置用パッケージ４の平面視における対角線方向に反射光が反射されるようになる。そのため、ガラス部材３３の下面と光学素子２の上面との間で、ぞれぞれに発生する反射光が互いに繰り返し反射される現象がさらに発生しにくくなる。そのため、この光学装置用パッケージ４に光学素子２として発光素子が収容されてなる光学装置をプロジェクター用として使用した場合には、映像のエッジ部にゴーストがさらに発生しにくくなる。したがって、この場合にも、映像の品質がさらに向上する。

また、このような形態の場合には、例えば、四角枠状の枠状部材３２のうち上記のように最も高さ位置が高い角部において絶縁基体１１と蓋体３（ガラス部材３３）との間の空間内にスペースを確保しやすい。例えば光学素子２が発光素子の場合には、反射光を利用して発光素子の出力をモニターする素子を上記のスペースに収容することもできる。すなわち、光学素子２のモニター等の補助用の素子を、いわゆる外付けではなく、光学装置用パッケージ４内に収容することも容易である。その収容のための寸法的な余裕を確保しやすい。したがって、この場合には、光学装置の集約化（小型化および高密度化等）の点でより有効な光学装置用パッケージ４を提供することができる。

また、枠状部材３２の上面の傾斜角度（収容される光学素子２の上面を基準面（０度）としたときの基準面に対する枠状部材３２の上面傾斜の角度）は、一対の辺同士の間および他の一対の辺同士の間において、例えば次のように設定されていればよい。すなわち、図８においては、枠状部材３２の上面は２方向に傾斜している。そのため、光学装置用パッケージに収容される光学素子２の上面視における縦横方向（ｘ−ｙ方向）の比が１：２より小さい場合には図７の例（一方向のみの傾斜）における傾斜角度の約８７％程度の傾斜角度で、図７の例と同程度に反射光が元の位置から離れる。そのため、同程度の共振防止の効果を小さい傾斜角で実現することができるようになる。

そのため、傾斜角度を小さく抑える上でより有利となり、装置の高さが高くなることを防ぐことができるので好ましい。

また、一対の辺同士の間と他の一対の辺同士の間で、互いに傾斜角度が同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。この傾斜角度が互いに同じである場合には、図７に示す例のように枠状部材３２の上面が互いに対向し合う一対の辺の一方から他方にかけて一方向に傾斜している場合に比べると、枠状部材３２の各辺に加わる応力の差が小さくなる。そのため、光学素子２に加わる応力が小さく抑えられて信頼性のより高い光学装置用パッケージ４としやすいので有利である。また、この傾斜角度が互いに異なる場合に、例えば上面視で光学装置用パッケージ４の長辺と短辺との寸法差が大きいときには、長辺側（長辺に沿った方向）の傾斜角度を小さく、短辺側（短辺に沿った方向）の傾斜角度を大きく設定することで、光学装置用パッケージ４の高さを抑えることができるようになるので有利である。

１ 光学装置用基体
１１ 絶縁基体
１２ 接合用金属枠体
１２ａ 蓋体搭載領域
１３ 接合用メタライズ層
１４ ろう材
１５ 配線基板
１６ 接合材
２ 光学素子
３ 蓋体
３１ 金属フレーム
３２ 枠状部材
３３ ガラス部材
３４ ガラス接合材
３５ 接合材
３６ メタライズ層
３７ 接続材
４ 光学装置用パッケージ

Claims (6)

1. 上面に光学素子搭載部を有する絶縁基体と、
   該絶縁基体の下面に接合されており、外周部が前記絶縁基体よりも外側に突き出ている接合用金属枠体と、を有しており、
   前記外周部の上面は、蓋体搭載領域を有する光学装置用基体。
2. 請求項１に記載の光学装置用基体と、
   枠状部材および該枠状部材に接合されたガラス部材を含んでおり、前記枠状部材が前記蓋体搭載領域上に設けられる蓋体とを有する光学装置用パッケージ。
3. 前記枠状部材が四角枠状であり、
   前記枠状部材の互いに対向し合う一対の辺の一方から他方にかけて、前記枠状部材の前記上面が傾斜している請求項２に記載の光学装置用パッケージ。
4. 前記枠状部材の互いに対向し合う他の一対の辺の一方から他方にかけて、前記枠状部材の前記上面がさらに傾斜している請求項３に記載の光学装置用パッケージ。
5. 請求項１に記載の光学装置用基体と、
   前記絶縁基体の前記光学素子搭載部に設けられた光学素子と、
   前記接合用金属枠体の前記蓋体搭載領域に設けられた蓋体と、
   を有する光学装置。
6. 請求項５に記載の光学装置と、
   該光学装置の前記光学素子の駆動を制御する制御回路と、
   前記光学素子に照射される光源と、
   前記光学素子で反射された光が透過するレンズと、
   を有するプロジェクター。

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