JP2017017058A - Lid body for optical device and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクター等で使用されるミラーデバイス等の光学素子封止用の光学装置用蓋体、および光学装置に関するものである。 The present invention relates to a lid for an optical device for sealing an optical element such as a mirror device used in a projector or the like, and an optical device.
一般的に、例えば、ミラーデバイス等の光学素子を有する光学装置においては、微小なミラーを安定して動作させるために、高い気密性が要求されている。そのため、長方形状等の四角形枠状の枠体の上面にガラス板の下面が接合された光学装置用蓋体が用いられている。 In general, for example, in an optical apparatus having an optical element such as a mirror device, high airtightness is required in order to stably operate a minute mirror. Therefore, a lid for an optical device in which the lower surface of a glass plate is bonded to the upper surface of a rectangular frame such as a rectangular shape is used.
また、枠体を形成する材料としては、枠体の弾性変形等の変形を抑制すること等を考慮して、セラミック焼結体等の剛性が比較的大きい材料が用いられる場合がある。一般的には、この枠体の平面状の上面にガラス板の下面の外周部がガラス接合材等の接合材によって枠体の上面に接合されている。光学素子が搭載された基板上に光学装置用蓋体が接合材を介した接合または溶接法等の接合法で接合されて光学素子が封止され、光学装置が作製される。この場合、必要に応じて金属フレーム等の部材が枠体と基板との間に配置される。 As a material for forming the frame, a material having a relatively high rigidity such as a ceramic sintered body may be used in consideration of suppressing deformation such as elastic deformation of the frame. In general, the outer peripheral portion of the lower surface of the glass plate is bonded to the upper surface of the frame body by a bonding material such as a glass bonding material on the planar upper surface of the frame body. The optical device lid is bonded onto the substrate on which the optical element is mounted by a bonding method such as bonding using a bonding material or a welding method, and the optical element is sealed to manufacture an optical device. In this case, a member such as a metal frame is disposed between the frame and the substrate as necessary.
しかしながら、例えば上記特許文献1に記載されているような従来の構造では、光学装置用蓋体および光学装置としての特性に関して次のような問題点があった。すなわち、枠体がガラス板を側面から圧縮して気密性を保つ構造であるためにガラス板の内部に応力が残りやすくなる。また、例えば、溶接法としてのシームウエルド接合による封止等で金属フレームが変形するとガラス板に直接応力が加わり、ガラス板の内部に応力が残りやすくなる。そして、応力が加わった部分では本来のガラス板の屈折率から屈折率がずれる複屈折という現象が発生しやすくなる。このように、ガラス板に複屈折が発生すると、ガラス板を透過する画像の回折角度が部位によって異なるため、映写される画像に歪みが発生しやすくなるという問題点があった。
However, the conventional structure as described in
さらに、従来の光学装置用蓋体および光学装置において、上記の複屈折に関して次のような可能性もあった。すなわち、光学素子の表面で反射した光がガラス板で再度反射し光学素子に入り画像を劣化させるいわゆるゴースト現象を避けるために、光学素子の表面とガラス板の表面(光学素子と対向する下面)とを非平行にした構造とされることがある。この構造とした場合には枠体のガラス板が搭載される上面を傾斜させるために、枠体の高さが高い(厚い)部分と低い(薄い)部分とが含まれる。この、厚みが比較的薄い部分は剛性が低下するため応力が集中しやすくなり、複屈折が大きくなる。そのため、装置の薄型化が難しくなる可能性もあった。 Further, in the conventional lid for an optical device and the optical device, there is the following possibility regarding the above birefringence. That is, in order to avoid the so-called ghost phenomenon in which the light reflected on the surface of the optical element is reflected again on the glass plate and enters the optical element to deteriorate the image, the surface of the optical element and the surface of the glass plate (the lower surface facing the optical element) May be a non-parallel structure. In the case of this structure, in order to incline the upper surface on which the glass plate of the frame is mounted, the frame has a high (thick) portion and a low (thin) portion. Since the rigidity of the portion having a relatively small thickness is lowered, the stress is easily concentrated and the birefringence is increased. For this reason, it may be difficult to reduce the thickness of the device.
本発明の1つの態様による光学装置用蓋体は、上面透視においてそれぞれの外周および内周が矩形状である上面および下面を有する枠体と、矩形状の下面を有しており、該下面の外周部が前記枠体の前記上面に接合されているガラス板とを有している。また、前記枠
体の前記上面は、1つの対角線上に位置する一対の角部の一方から他方にかけて下方に傾斜している傾斜面である。
The lid for an optical device according to one aspect of the present invention has a frame body having an upper surface and a lower surface each having an outer periphery and an inner periphery that are rectangular when viewed from above, and a rectangular lower surface. The outer peripheral part has the glass plate joined to the said upper surface of the said frame. The upper surface of the frame is an inclined surface that is inclined downward from one to the other of a pair of corners located on one diagonal line.
本発明の1つの態様による光学装置は、上記構成の光学装置用蓋体と、光学素子の搭載部を含む上面を有しており、該上面に前記搭載部を囲むように前記光学装置用蓋体が配置された基板と、前記搭載部に搭載されている光学素子とを有している。 An optical device according to one aspect of the present invention has an optical device lid having the above-described configuration and an upper surface including a mounting portion for an optical element, and the optical device lid surrounds the mounting portion on the upper surface. A substrate on which the body is disposed, and an optical element mounted on the mounting portion.
本発明の1つの態様による光学装置用蓋体によれば、上記構成を有していることから、ガラス板に対して上記のような圧縮応力等の応力が加わりにくくなり、応力の残留が効果的に低減される。したがって、応力の残留に起因した複屈折の可能性が低減され、画像等の特性に優れた光学装置の形成が容易な光学装置用蓋体を提供することができる。 According to the lid for an optical device according to one aspect of the present invention, since it has the above-described configuration, it is difficult to apply the stress such as the compressive stress as described above to the glass plate, and the residual stress is effective. Reduced. Therefore, it is possible to provide a lid for an optical device that can reduce the possibility of birefringence due to residual stress and can easily form an optical device having excellent characteristics such as an image.
ガラス板に加わる応力の低減は、次のような理由による。すなわち、上記のように枠体の上面が傾斜しているため、枠体の上面の外周とガラス板の外周との間の距離が、枠体の上面が最も低い部分(最も薄い部分)である他方の角部において一方の角部よりも大きくなる。言い換えれば、枠体に生じる応力がより大きい部分で枠体の外周からガラス板までの距離がより大きい。そのため、応力がガラス板に加わることが抑制される。したがって、ガラス板における複屈折が効果的に抑制される。 The reduction of the stress applied to the glass plate is as follows. That is, since the upper surface of the frame body is inclined as described above, the distance between the outer periphery of the upper surface of the frame body and the outer periphery of the glass plate is the portion where the upper surface of the frame body is the lowest (the thinnest portion). The other corner is larger than the other corner. In other words, the distance from the outer periphery of the frame to the glass plate is larger at the portion where the stress generated in the frame is larger. Therefore, it is suppressed that stress is added to a glass plate. Therefore, birefringence in the glass plate is effectively suppressed.
また、本発明の1つの態様による光学装置によれば、上記構成の光学装置用蓋体を有していることから、複屈折等の不具合が効果的に抑制された光学装置を提供することができる。 Moreover, according to the optical device according to one aspect of the present invention, since the optical device lid having the above-described configuration is provided, it is possible to provide an optical device in which problems such as birefringence are effectively suppressed. it can.
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、光学装置は、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)または下面の語を用いるものとする。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones. For convenience of explanation, the optical device defines an orthogonal coordinate system xyz and uses the word “upper surface (front surface)” or “lower surface” with the positive side in the z direction as the upper side.
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。 In the description of the embodiments and the like, the same or similar configurations as those already described may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
本発明の実施形態の光学装置用蓋体および光学装置について、図1〜図5を参照して説明する。実施形態の光学装置用蓋体を図1〜図3に示し、その光学装置用蓋体を含む光学
装置を図4および図5に示している。この実施形態では、光学装置用基体1上に光学素子2が搭載され、この光学装置用基体1上に光学装置用蓋体3が接合されて光学素子2が封止されている。これによって、本発明の実施形態の光学装置4が基本的に形成されている。
An optical device lid and an optical device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical device lid of the embodiment is shown in FIGS. 1 to 3, and the optical device including the optical device lid is shown in FIGS. In this embodiment, the
実施形態の光学装置用蓋体3は、図1および図2に示すように、下面の外周に金属フレーム31が接合された枠体32と、枠体32の上面にガラス接合材34を介して接合されたガラス板33とを有している。枠体32および金属フレーム31は上面視(金属フレーム31の上面に対して垂直な方向から見たとき)において外周および内周が矩形の枠状(矩形枠状)である。ガラス板33は矩形の平板状である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
金属フレーム31は、図2に示すように、厚み方向に貫通する第1の開口部31aを有し、第1の開口部31aを囲む枠状部31bを有している。枠体32は、第1の開口部31aに対応しており、四方が側壁32cで囲まれた第2の開口部32aを有している。これらの第1の開口部31aおよび第2の開口部32aを塞ぐように、ガラス板33の下側主面(下面)の外周部と枠体32の上面の内周部とがガラス接合材34を介して互いに接合されている。
As shown in FIG. 2, the
光学装置用基体1は、基板11と、基板11の上面、下面または内部に設けられた配線導体(図示せず)と、基板11の上面に設けられた接合用金属リング12とを含んでいる。基板11は、その上面に凹部11aを有している。この凹部11aは、光学素子2の搭載領域となる。
The
また、基板11は、例えばセラミック材料(セラミック焼結体)によって形成されている。基板11は、セラミック材料からなる場合、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5に示すように、光学素子2は、凹部11aの底部に搭載されてワイヤボンディング法を用いて光学装置用基体1に実装されている。また、基板11は、凹部11a内に搭載領域を設けているが、これに限らない。基板11は、凹部を形成せずに、中央領域の平坦部に搭載領域を設けてもよい。
The
基板11が、例えば、セラミック材料からなる場合、その例は、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3)質焼結体または窒化アルミニウム(AlN)質焼結体等である。基板11上には、上述の配線導体および接合用メタライズ層(図示せず)等が形成されている。
When the
基板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、まず、アルミナ(Al2O3)とシリカ(SiO2)、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。
If the
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。 Next, a conductor paste layer to be a wiring conductor and a bonding metallization layer is formed to a thickness of about 10 (μm) to 20 (μm) at a predetermined position of the green sheet using a screen printing method or the like.
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。 The conductive paste is produced by kneading a metal powder having a high melting point such as tungsten (W), molybdenum (Mo), or molybdenum-manganese (Mo-Mn) alloy with an appropriate resin binder and solvent.
次に、適当な打ち抜き加工を用いてグリーンシートの所定位置に凹部11aとなる貫通
孔を形成し、必要に応じて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多数個取り状態の母基板が作製される。この母基板は、それぞれが基板11となる複数の基板領域が縦横の並び等に配列されている。
Next, a through-hole that becomes the recess 11a is formed at a predetermined position of the green sheet by using an appropriate punching process, and if necessary, these green sheets are stacked and pressure-bonded to produce a laminated body. Is fired at a high temperature of about 1600 (° C.) to produce a mother substrate in a multi-piece state. In this mother substrate, a plurality of substrate regions each serving as the
次に、上述の母基板は、必要に応じてめっき層が配線導体および接合用メタライズ層等のメタライズ層上に設けられる。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上に、例えば、銀銅共晶合金を用いたろう材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上に、例えば、接合用金属リング12が配置される。また、接合用金属リング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。
Next, in the above-described mother board, a plating layer is provided on a metallized layer such as a wiring conductor and a bonding metallized layer as necessary. Note that the plating layer is formed of a metal material such as nickel, for example. The mother board is provided with a brazing material using, for example, a silver-copper eutectic alloy in a predetermined shape on the metallization layer for bonding using an assembly jig. And the
この場合、例えば還元雰囲気中で、ろう材の融点を超えた温度に保持することで、基板11上の接合用メタライズ層(図示せず)と接合用金属リング12とがろう材を介して接合されている。さらに、必要に応じて、接合用金属リング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、上記の母基板を個片に分割することで、光学装置用基体1となる。
In this case, for example, by maintaining the temperature exceeding the melting point of the brazing material in a reducing atmosphere, the joining metallized layer (not shown) on the
なお、接合用金属リング12は、光学装置用蓋体3の金属フレーム31にシームウエルド接合するためのものである。光学装置用基体1の接合用金属リング12上に光学装置用蓋体3(金属フレーム31の下面)が接合材35を介して接合されることによって、光学素子2が気密封止される。
The joining
基板11が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、基板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、基板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優れている。
When the
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。
The
前述したように、例えば図1および図2に示す例において、光学装置用蓋体3は、金属フレーム31と、金属フレーム31に設けられた枠体32と、枠体32にガラス接合材34を介して接合されたガラス板33とを含んでいる。金属フレーム31と枠体32とは接合材35を介して接合されている。
As described above, for example, in the example illustrated in FIGS. 1 and 2, the
金属フレーム31は、上面(一方の主面)と下面(他方の主面)とを貫通する第1の開口部31aを有し、この第1の開口部31aが枠状部31bで囲まれている。このように、金属フレーム31は、上面視において矩形状であり、厚み方向に貫通して第1の開口部31aが中央部に設けられており、第1の開口部31aが枠状部31bで囲まれている。また、第1の開口部31aは、例えば、矩形状を有している。金属フレーム31は、外形の一辺の長さが、例えば、10(mm)〜30(mm)であり、また、第1の開口部31aは、一辺の長さが、例えば、5(mm)〜20(mm)で開口されている。
The
また、金属フレーム31は、枠状部31bの上面に接合される枠体32、ガラス板33および基板11と類似した熱膨張係数を有していてもよい。基板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、放熱性の点で優れている。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していてもよい。
Further, the
例えば、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おり、金属フレーム31は、42アロイまたはFeNi29Co17合金を用いてもよい。
For example, 42 alloy (thermal expansion coefficient is about 5.0 (× 10 −6 / ° C.)) or FeNi29Co17 alloy (thermal expansion coefficient is about 4.8 (× 10 −6 / ° C.)) is an aluminum nitride sintered body. Thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient is about 4.6 (× 10 −6 / ° C.)) or thermal expansion coefficient of alumina sintered body (linear thermal expansion coefficient is about 7.2 (× 10 −6 / ° C.) The
また、金属フレーム31は、例えば金属板にエッチング法またはプレス加工法等を用いて加工することで、中央部を含む領域に第1の開口部31aを有するものとすることができる。
Moreover, the
枠体32は、図1に示すように、四方が4つの側壁32cで囲まれており、金属フレーム31の第1の開口部31aに対応する第2の開口部32aを有しており、その外形は上面視において矩形状である。枠体32は、ガラス板33より剛性の高い材料、例えば、基板11と同じセラミック材料からなる。また、枠体32の上面は、上面視(基板11の上面に対して垂直な方向から見たとき)において、一辺の長さが、例えば、8(mm)〜27(mm)の矩形状の外周を有する枠状である。枠体32の上面の内周は、例えば外周の4つの辺に対して平行な4つの辺を有する矩形状である。また、枠体32の下面は、上面透視において上面と同様の形状および寸法を有する矩形枠状である。すなわち、枠体32は、上面透視においてそれぞれの外周および内周が矩形状である上面および下面を有している。言い換えれば、z軸方向に透視したときに、枠体32の上面および下面は、いずれも矩形枠状である。
As shown in FIG. 1, the
枠体32は、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3、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、ガラス板33(D263ガ
ラスのヤング率:72(Gpa))より剛性の高い材料を用いると、ガラス板33に加わ
る応力を減少させることができる。
The
また、枠体32は、例えば基板11と同様に酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウム等のセラミック材料を主成分とするグリーンシートを所定形状に成形し、焼成することによって作製することができる。また、金型を用いて粉体プレス成型することで枠体32となる所定形状の未焼成の成形体を作製、焼成して作製してもよい。
Further, the
枠体32は、側壁32cの下面が金属フレーム31の枠状部31bに接合されている。すなわち、枠体32は、第2の開口部32aが金属フレーム31の第1の開口部31aに対応するように、金属フレーム31の上面の枠状部31bに接合されている。
In the
ガラス板33は、前述したように、平板状であり、その主面に対して直交する方向から見て矩形状である。言い換えれば、ガラス板33は直方体状(矩形板状)である。ガラス板33は、図2に示すように、第1の開口部31aおよび第2の開口部32aを塞ぐように設けられており、下側主面の外周部がガラス接合材34を介して枠体32の上面の外周部に接合されている。これによって、ガラス板33を介して外部と光学素子2との光の授受が可能であるとともに、光学素子2の気密封止が可能な光学装置用蓋体3が形成されている。
As described above, the
ガラス板33、枠体32、金属フレーム31および基板11は、互いに熱膨張係数が類似した材料を用いてもよい。また、ガラス板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てもよい。な
お、実施形態の光学装置用蓋体3は、上記の熱膨張係数の類似以外にガラス板33の複屈折および破損の可能性を低減する構成を有するものであり、この構成の詳細については後述する。
The
ガラス板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。
The
また、ガラス板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、ガラス板33の加工によってガラス板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。
In addition, the
また、ガラス板33の表裏面には反射防止膜(図示せず)を形成してもよい。ガラス板33の表面による入射光に対する反射率は、反射防止膜なしの場合には片面で5%程度あるのに比べ、反射防止膜を形成した場合には片面で1%程度以下とすることができる。特に、光学素子2がミラーデバイスのときには入射した光を反射する構造のため、ガラス板33の両面に反射防止膜を形成することで、16%程度も光の透過率を高めることができる。なお、反射防止膜としては、ガラス板33の表面にガラスより高屈折率と低屈折率の誘電体膜を形成した多層膜の反射防止膜や、低屈折率の誘電体を形成した単層膜の反射防止膜、モスアイ構造と呼ばれる微小突起を可視光の波長より狭い間隔でガラス板33に形成した反射防止膜等がある。
Further, an antireflection film (not shown) may be formed on the front and back surfaces of the
ここで、光学装置用蓋体3および光学装置4の製造方法について説明する。
Here, a method of manufacturing the
枠体32は、図1および図2に示すように、第2の開口部32aを金属フレーム31の第1の開口部31a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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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製作される。
When the
金属フレーム31と枠体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。
When joining the
そして、所定の構造となるように金属フレーム31を枠体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、枠体32との接合後にめっき法を用いてニッケル層等を設けてもよい。
Then, after the
なお、金属フレーム31は枠体32に接合材35で直接接合するのではなく、枠体32に活性金属を用いて銅板のような軟質金属(図示せず)を接合し、銅板と金属フレーム3
1をろう材で接合してもよい。それによって、よりガラスに加わる応力をより小さく抑えることができるようになる。
The
1 may be joined with a brazing material. As a result, the stress applied to the glass can be further reduced.
ガラス板33は、図2に示すように、金属フレーム31を接合した枠体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、枠体32と、ガラス板33とを含む光学装置用蓋体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。
As shown in FIG. 2, the
ガラス接合材34は、枠体32またはガラス板33と同程度の熱膨張係数を有する材料を用いてもよい。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、枠体32またはガラス板33と同程度の熱膨張係数を有していてもよい。これによって、ガラス板33は、加わる応力が抑制されて、高い接合強度でもって枠体32の枠状部32bに接合される。
As the
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、ガラス板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。
Further, when the thermal expansion coefficient of the low melting point glass is large, the
また、低融点ガラスは、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っていてもよい。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っていてもよい。 The low-melting glass may be lead-based low-melting glass, but may be made of lead-free glass because of its influence on the environment. The low melting point glass may be made of, for example, bismuth-based lead-free glass that can be bonded at a low temperature of about 450 (° C.) or vanadium pentoxide-based glass that can be bonded at a low temperature of about 400 (° C.).
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、ガラス板33の下側主面の外周縁部と側面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が接合された枠体32の枠状部32bにガラス板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、枠体32と、ガラス板33とを含む本発明の光学装置用蓋体3となる。
When low melting glass is used as the
一方、光学装置用基体1は、図5に示すように、基板11と、基板11に接合された接合用金属リング12とを含んでいる。なお、基板11の上面に上記のような接合用メタライズ層が設けられ、接合用メタライズ層に接合されたろう材を介して基板11と接合用金属リング12とが互いに接合されていてもよい。この場合には、組み立て治具を用いて接合用メタライズ層上に、例えば、銀銅共晶合金からなるろう材を配置して、その上に接合用金属リング12を配置して、還元雰囲気中で、ろう材の融点を超えた温度で保持することで、基板11(接合用メタライズ層)と接合用金属リング12とが接合される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
その後、光学素子2を光学装置用基体1に搭載した後、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配線導体に電気的に接続される。そして、シームウエルド接合によって、光学装置用蓋体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の接合用金属リング12とが接合される。なお、接合用金属リング12を用いないダイレクトシーム接合または電子ビーム接合を用いて光学装置用基体1と光学装置用蓋体3との接合を行ってもよい。このようにして、光学装置4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に接合された光学装置用蓋体3とを含んだものとなる。
Thereafter, after the
このような実施形態の光学装置用蓋体3および光学装置4において、枠体32の上面は、1つの対角線上に位置する一対の一方の角部321から他方の角部322にかけて下方
に傾斜している傾斜面である。この、枠体32の上面の傾斜に応じて、枠体32の上面に下面の外周部が接合されているガラス板33も傾斜している。本実施形態では、ガラス板33の傾斜の角度θ1は、矩形(長方形)枠状の長辺方向および短辺方向について互いに同じ角度(θ1)である。ガラス板33の傾斜の角度とは、x−y方向の仮想の平面に対するガラス板33の下面の傾斜の角度である。
In the
そのため、枠体32の上面は、基板11の上面に対して垂直な方向から見たとき(上面視において)、つまりz方向の正側から負方向に見たときには矩形枠状であるが、枠体32の上面に対して垂直な方向から見たときには(平面視において)、上記1つの対角線の長さが、これと交差する他の対角線の長さよりも長くなっている。例えば、枠体32の上面は、平面視において正方形枠状であれば、上面に対して垂直な方向から見たときにはひし形枠状になっている。
Therefore, the upper surface of the
例えば図3に示す例のように、このような枠体32の上面に、矩形板状のガラス板33が接合されている。図3は、図1に示す光学装置用蓋体3の枠体32の上面に垂直な方向から見た平面図である。つまり、斜め上側から光学装置用蓋体3を見た図である。このような構成であるため、枠体32の外周からガラス板33の外周までの距離は、上記1つの対角線L上の一対の角部のうち他方の角部322において、一方の角部321よりも大きい。これによって、枠体32の高さ(z方向の寸法、つまりは厚み)が最も小さい他方の角部322、つまり枠体32のうち上記の製造過程等において応力が最も集中しやすい部分において、ガラス板33と枠体32との接合の範囲を最も小さくすることができる。なお、図3において上記の1つの対角線Lは仮想線(二点鎖線)として示されている。
For example, as in the example shown in FIG. 3, a
すなわち、本実施形態の光学装置用蓋体3によれば、上記構成を有していることから、ガラス板33に対して圧縮応力等の応力が加わりにくくなり、応力の残留が効果的に低減される。したがって、応力の残留に起因した複屈折の可能性が低減され、画像等の特性に優れた光学装置4の形成が容易な光学装置用蓋体3を提供することができる。
That is, according to the
なお、図3において、枠体32の厚みは図の上から下に向かって薄くなっているので、図3の左右の角より下の部分においては、中心から放射状に枠体32の断面を観察した場合には、同一の断面において内側部分より外側部分が薄く形成される。枠体32の外側部分の薄い部分で金属フレーム31が枠体32に接合し、ガラス板33が枠体32の金属フレーム31が接合している部分より厚い内側部分で接合している場合には、より枠体32で応力が緩和されやすくなるので、より複屈折の可能性が低減される。
In FIG. 3, the thickness of the
また、前述したように、上記構成の光学装置用蓋体3と、光学素子2の搭載部(凹部11a等)を含む上面を有しており、その上面に搭載部を囲むように光学装置用蓋体3が配置された基板11とを含んでいる。このような光学装置4によれば、上記構成の光学装置用蓋体3を有していることから、複屈折等の不具合が効果的に抑制された光学装置4を提供することができる。
Further, as described above, the
光学装置用蓋体3は、図6の例のように枠体32の上面の幅が、短辺側において長辺側よりも小さいものであってもよい。すなわち、枠体32の上面の幅が長辺側において比較的大きいものであってもよい。なお、図6(a)は図2(a)の第1の変形例を示す上面図であり、図6(b)は図6(a)のA−A線における断面図であり、図6(c)は図6(a)のB−B線における断面図である。図6において図2と同様の部位には同様の符号を付している。
The
この場合には、枠体32の長辺側の剛性がさらに高くなり、光学装置用蓋体3としても長辺側の剛性がさらに高くなる。これによって、ガラス板33に加わる応力が増加しにく
くなり、ガラス板33が割れにくくなる。したがって、この場合には、例えば光学装置用蓋体3としての大型化にも対応しやすくなる。つまりガラス板33に加わる応力のより一層の増加にも対応して、光学的な特性に優れた光学装置4の作製が容易な光学装置用蓋体3、およびそれを有する光学装置4を提供することができる。
In this case, the rigidity on the long side of the
また、光学装置用蓋体3は、上記の例のように枠体32の下面に接合された金属フレーム31をさらに有しているとともに、その金属フレーム31の外周が枠体32の外周よりも外側に位置しているものであってもよい。
The
この場合には、金属フレーム31のうち枠体32の外周よりも外側に位置している外周の部分が、接合用金属リング12への接合に利用できる。また、その接合時の応力が枠体32からガラス板33に加わることもより効果的に抑制される。そのため、複屈折の可能性の低減および生産性の向上等に対してより有効な光学装置用蓋体3、およびそれを有する光学装置4を提供することができる。
In this case, the outer peripheral portion of the
また、枠体32の上面の傾斜の角度は、図7の例のようにガラス板33の長辺方向において短辺方向よりも小さいものであってもよい。すなわち、図7に示す例においてθ1<θ2であってもよい。枠体32の上面の傾斜の角度とは、前述したように枠体32の上面とx−y方向の仮想の平面とのなす角度である。仮にこの仮想の平面と枠体32の上面とが互いに平行であるとき(図示せず)には枠体32の上面の傾斜の角度は0度であるが、本実施形態においてはθ1およびθ2ともに0度より大きい。なお、図7(a)は図2(a)の第2の変形例を示す上面図であり、図7(b)は図7(a)のA−A線における断面図であり、図7(c)は図7(a)のB−B線における断面図である。図6において図2と同様の部位には同様の符号を付している。
Further, the inclination angle of the upper surface of the
この場合には、より長い長辺方向において枠体32の上面の傾斜がより小さい、すなわち枠体32の厚みの変化がより小さい。そのため、例えば光学装置用蓋体3および光学装置4としての低背化がより容易なものになる。
In this case, the inclination of the upper surface of the
1 光学装置用基体
11 基板
12 接合用金属リング
2 光学素子
3 光学装置用蓋体
31 金属フレーム
31a 第1の開口部
31b 枠状部
32 枠体
32a 第2の開口部
32c 側壁
321 一方の角部
322 他方の角部
33 ガラス板
34 ガラス接合材
35 接合材
4 光学装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
矩形状の下面を有しており、該下面の外周部が前記枠体の前記上面に接合されているガラス板とを備えており、
前記枠体の前記上面は、1つの対角線上に位置する一対の角部の一方から他方にかけて下方に傾斜している傾斜面であることを特徴とする光学装置用蓋体。 A frame having an upper surface and a lower surface each having a rectangular outer periphery and inner periphery in top perspective;
A rectangular lower surface, and an outer peripheral portion of the lower surface includes a glass plate bonded to the upper surface of the frame body,
The lid for an optical device, wherein the upper surface of the frame is an inclined surface that is inclined downward from one to the other of a pair of corners located on one diagonal line.
該金属フレームの外周が前記枠体の外周よりも外側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の光学装置用蓋体。 A metal frame joined to the lower surface of the frame body;
2. The lid for an optical device according to claim 1, wherein an outer periphery of the metal frame is located outside an outer periphery of the frame body.
光学素子の搭載部を含む上面を有しており、該上面に前記搭載部を囲むように前記光学装置用蓋体が配置された基板と、
前記搭載部に搭載されている光学素子とを備えることを特徴とする光学装置。
A lid for an optical device according to claim 1,
A substrate having an upper surface including a mounting portion of the optical element, and the optical device lid disposed on the upper surface so as to surround the mounting portion;
An optical device comprising: an optical element mounted on the mounting portion.
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JPH05316284A (en) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Image pickup device with mechanism preventing interference fringe noise |
JP2016063109A (en) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社リコー | Optical sensor and manufacturing method of the same |
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