JP2021048247A - パッケージ基材、パッケージ、及びパッケージ基材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラス等の光透過性材料の用途を拡大することを可能としたパッケージ基材、パッケージ、及びパッケージ基材の製造方法を提供する。【解決手段】パッケージ基材１１は、主面を有する基体１２と、基体１２の主面上に設けられた枠体１３と、基体１２と枠体１３とを接合する基体接合部１４とを備える。パッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された枠材Ｆを含む。パッケージ基材１１の基体接合部１４は、ガラスを含有する。【選択図】図２
Description
本発明は、パッケージ基材、パッケージ、及びパッケージ基材の製造方法に関する。
従来、特許文献１に開示されるように、ガラスセラミックスから構成されたパッケージ基材が知られている。
本発明は、パッケージ基材にガラス等の光透過性材料を有効に利用することを見出すことでなされたものである。
本発明の目的は、ガラス等の光透過性材料の用途を拡大することを可能としたパッケージ基材、パッケージ、及びパッケージ基材の製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、ガラス等の光透過性材料の用途を拡大することを可能としたパッケージ基材、パッケージ、及びパッケージ基材の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するパッケージ基材は、主面を有する基体と、前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、前記枠体は、光透過性材料から構成された枠材を含み、前記基体接合部は、ガラスを含有する。
この構成によれば、パッケージ基材の枠体は、光透過性材料から構成された枠材の層構造を有するとともに、基体接合部にガラスを用いているため、ガラスの用途を拡大することが可能となる。
上記課題を解決するパッケージ基材は、主面を有する基体と、前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、前記枠体は、光透過性材料から構成された複数の枠材を含む複層構造と、前記複数の枠材の間で前記複数の枠材を接合する枠材接合部とを備え、前記基体接合部及び前記枠材接合部は、ガラスを含有する。
この構成によれば、パッケージ基材の枠体は、光透過性材料から構成された枠材の複層構造を有するとともに、基体接合部及び枠材接合部にガラスを用いているため、ガラスの用途を拡大することが可能となる。
上記パッケージ基材において、前記枠材の前記光透過性材料は、ガラスであってもよい。
上記パッケージ基材において、前記基体は、本体部を備え、前記基体の前記本体部は、ガラスから構成されてもよい。
上記パッケージ基材において、前記基体は、本体部を備え、前記基体の前記本体部は、ガラスから構成されてもよい。
上記パッケージ基材において、前記枠材の前記光透過性材料は、ガラスであり、前記基体は、本体部を備え、前記基体の前記本体部は、ガラスから構成され、前記基体の前記本体部、及び前記枠材の前記ガラスは、同じ種類のガラスから構成されてもよい。
上記パッケージ基材において、前記基体は、前記基体の前記本体部の表面の少なくとも一部に設けられた機能性膜をさらに備えてもよい。
上記パッケージ基材において、前記基体及び前記枠材の形状は、板状であり、前記基体及び前記枠材の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
上記パッケージ基材において、前記基体及び前記枠材の形状は、板状であり、前記基体及び前記枠材の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
パッケージは、上記パッケージ基材と、前記枠体上に設けられた蓋体と、前記枠体と前記蓋体とを接合する蓋体接合部と、を備える。
上記パッケージにおいて、前記蓋体は、光透過性材料から構成され、前記蓋体接合部は、ガラスを含有することが好ましい。
上記パッケージにおいて、前記蓋体は、光透過性材料から構成され、前記蓋体接合部は、ガラスを含有することが好ましい。
上記パッケージにおいて、前記蓋体及び前記枠材の前記光透過性材料は、いずれもガラスであり、前記蓋体の前記ガラスは、前記枠材の前記ガラスと同じ種類のガラスから構成されてもよい。
上記パッケージにおいて、前記蓋体の形状は、板状であり、前記蓋体の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
上記パッケージにおいて、前記枠体に囲まれる収容部に収容された部品を備えてもよい。
上記パッケージにおいて、前記枠体に囲まれる収容部に収容された部品を備えてもよい。
パッケージ基材の製造方法は、主面を有する基体と、前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、前記枠体は、光透過性材料から構成された枠材を含み、前記基体接合部は、ガラスを含有する、パッケージ基材の製造方法であって、前記基体と前記枠体との間に配置した接合材を加熱して前記基体接合部を形成する基体接合部形成工程を備える。
パッケージ基材の製造方法は、主面を有する基体と、前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、前記枠体は、光透過性材料から構成された複数の枠材を含む複層構造と、前記複数の枠材の間で前記複数の枠材を接合する枠材接合部とを備え、前記基体接合部及び前記枠材接合部は、ガラスを含有する、パッケージ基材の製造方法であって、前記基体と前記枠材との間に配置した接合材を加熱して前記基体接合部を形成する基体接合部形成工程と、前記複数の枠材の間に配置した接合材を加熱して前記枠材接合部を形成する枠材接合部形成工程と、を備える。
上記パッケージ基材の製造方法において、前記基体接合部形成工程をレーザー光の照射により行うことが好ましい。
上記パッケージ基材の製造方法において、前記基体接合部形成工程と前記枠材接合部形成工程とをレーザー光の照射により行うことが好ましい。
上記パッケージ基材の製造方法において、前記基体接合部形成工程と前記枠材接合部形成工程とをレーザー光の照射により行うことが好ましい。
上記パッケージ基材の製造方法において、前記基体接合部形成工程の後に前記枠材接合部形成工程を行うこともできる。
上記パッケージ基材の製造方法において、前記基体接合部形成工程と前記枠材接合部形成工程とを同時に行うこともできる。
上記パッケージ基材の製造方法において、前記基体接合部形成工程と前記枠材接合部形成工程とを同時に行うこともできる。
本発明によれば、ガラス等の光透過性材料の用途を拡大することが可能となる。
（第１実施形態）
以下、パッケージ基材、パッケージ、パッケージ基材の製造方法、及びパッケージの製造方法の第１実施形態について図面を参照して説明する。
以下、パッケージ基材、パッケージ、パッケージ基材の製造方法、及びパッケージの製造方法の第１実施形態について図面を参照して説明する。
なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
＜パッケージ基材１１＞
図１及び図２に示すように、パッケージ基材１１は、主面を有する基体１２と、基体１２の主面上に設けられた枠体１３と、基体１２と枠体１３とを接合する基体接合部１４とを備えている。本実施形態のパッケージ基材１１の枠体１３は、ガラスから構成された枠材Ｆにより形成されている。
＜パッケージ基材１１＞
図１及び図２に示すように、パッケージ基材１１は、主面を有する基体１２と、基体１２の主面上に設けられた枠体１３と、基体１２と枠体１３とを接合する基体接合部１４とを備えている。本実施形態のパッケージ基材１１の枠体１３は、ガラスから構成された枠材Ｆにより形成されている。
＜基体１２＞
基体１２の本体部の材質としては、例えば、ガラス、ガラスセラミックス、セラミックス等が挙げられる。
基体１２の本体部の材質としては、例えば、ガラス、ガラスセラミックス、セラミックス等が挙げられる。
ガラスとしては、例えば、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス、ホウケイ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、ホウリン酸塩系ガラス、無アルカリガラス、ＬＡＳ系結晶化ガラス、ソーダ石灰ガラス、サファイアガラス、石英ガラス、結晶化ガラス等が挙げられる。
ガラスセラミックスは、ガラスとセラミックスとを含有し、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）が例示される。セラミックスとしては、例えば、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、窒化アルミニウム、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、β−石英固溶体、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン等が挙げられる。セラミックスは、一種又は二種以上を用いることができる。
基体１２は、ガラスから構成された本体部を備えることが好ましい。基体１２は、本体部のみから構成されてもよいが、上記の材質から構成される本体部と、本体部上に設けられた機能性膜とを有していてもよい。機能性膜としては、例えば、導電膜、酸化被膜等が挙げられる。導電膜としては、例えば、ＩＴＯ膜、ＦＴＯ膜、ＡＴＯ膜等の透明導電膜が挙げられる。例えば、基体１２は、本体部であるガラス基板と、ガラス基板上に設けられた導電膜とを有していてもよい。機能性膜は、本体部の表面の少なくとも一部に形成されていてよく、例えば、板状の本体部の一方の主面、両主面、又は全表面に形成される。
また、基体１２は、本体部と、本体部に設けられた配線とを有していてもよい。
基体１２の形状は、板状以外の形状であってもよいが、本実施形態のように板状であることが好ましい。基体１２における板状とは、平板状であってもよいし、例えば、部分的に窪んだ形状の等の凹凸部を有する板状であってもよい。基体１２の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
基体１２の形状は、板状以外の形状であってもよいが、本実施形態のように板状であることが好ましい。基体１２における板状とは、平板状であってもよいし、例えば、部分的に窪んだ形状の等の凹凸部を有する板状であってもよい。基体１２の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
＜枠材Ｆ＞
枠材Ｆは、光透過性材料から構成される。光透過性材料としては、例えば、ガラスが挙げられる。枠材Ｆのガラスとしては、例えば、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス、ホウケイ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、ホウリン酸塩系ガラス、無アルカリガラス、ＬＡＳ系結晶化ガラス、ソーダ石灰ガラス、サファイアガラス、石英ガラス等が挙げられる。
枠材Ｆは、光透過性材料から構成される。光透過性材料としては、例えば、ガラスが挙げられる。枠材Ｆのガラスとしては、例えば、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス、ホウケイ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、ホウリン酸塩系ガラス、無アルカリガラス、ＬＡＳ系結晶化ガラス、ソーダ石灰ガラス、サファイアガラス、石英ガラス等が挙げられる。
枠材Ｆの形状は、本実施形態のように板状であることが好ましい。枠材Ｆの厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。上述した基体１２の厚さ寸法と、枠材Ｆの厚さ寸法は、同じであってもよいし、異なってもよい。なお、枠材Ｆは、板状以外の形状、例えば、厚肉の枠状や、筒状であってもよい。
上述した基体１２の本体部、及び枠材Ｆは、同じ種類のガラスから構成されることが好ましい。なお、本書で言う同じ種類のガラスとは、ガラスを構成する主要成分のうち含有量の多い上位３成分が同じであるものを指す。
＜基体接合部１４＞
パッケージ基材１１の基体接合部１４は、ガラスを含有している。基体接合部１４のガラスとしては、例えば、ケイ酸塩系ガラス、酸化ビスマス系ガラス、リン酸塩系ガラス、酸化鉛系ガラス、酸化テルル系ガラス、酸化バナジウム系ガラス等が挙げられる。
パッケージ基材１１の基体接合部１４は、ガラスを含有している。基体接合部１４のガラスとしては、例えば、ケイ酸塩系ガラス、酸化ビスマス系ガラス、リン酸塩系ガラス、酸化鉛系ガラス、酸化テルル系ガラス、酸化バナジウム系ガラス等が挙げられる。
ガラスを含有する基体接合部１４は、ガラス粉末を含有する接合材から得ることができる。接合材は、フィラーを含むことが好ましい。フィラーとしては、例えば、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、窒化アルミニウム、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、β−石英固溶体、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン等が挙げられる。フィラーは、一種又は二種以上を用いることができる。
ガラス粉末のメジアン径（Ｄ５０）は、２μｍ未満であることが好ましい。ガラス粉末の９９％径（Ｄ９９）は、１５μｍ未満であることが好ましい。フィラーのメジアン径（Ｄ５０）は、２μｍ未満であることが好ましい。フィラーの９９％径（Ｄ９９）は、１５μｍ未満であることが好ましい。
接合材は、ガラス粉末、フィラー、バインダー、溶剤等を混合したペーストを用いて作製することができる。具体的には、ペーストをスクリーン印刷法等の印刷法やディスペンサー等の塗布方法によって、例えば、枠体１３に塗布する。このように枠体１３等に形成したペーストの塗布膜を接合材としてもよいが、ペーストをさらに熱処理することで、枠体１３上に焼結させた焼成膜を接合材とすることが好ましい。なお、接合材は、枠体１３に設けずに基体１２に設けることもできる。本実施形態において、基体１２と枠体１３との間に設けられた接合材、すなわち基体接合部１４の形状は枠状である。
接合材の厚さは、１μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは２μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内であり、さらに好ましくは３μｍ以上、１０μｍの範囲内である。接合材の幅は、例えば、１μｍ以上、１００００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上、５０００μｍ以下の範囲内であり、さらに好ましくは５０μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内である。
＜パッケージ１５＞
図１及び図２に示すように、第１実施形態のパッケージ１５は、パッケージ基材１１と、パッケージ基材１１の枠体１３上に設けられた蓋体１６と、枠体１３と蓋体１６とを接合する蓋体接合部１７とを備えている。パッケージ１５は、枠体１３に囲まれる収容部に収容された部品１８を備えている。
図１及び図２に示すように、第１実施形態のパッケージ１５は、パッケージ基材１１と、パッケージ基材１１の枠体１３上に設けられた蓋体１６と、枠体１３と蓋体１６とを接合する蓋体接合部１７とを備えている。パッケージ１５は、枠体１３に囲まれる収容部に収容された部品１８を備えている。
＜パッケージ１５の蓋体１６＞
パッケージ１５における蓋体１６の材質としては、例えば、ガラス、ガラスセラミックス、セラミックス、サファイアガラス、石英ガラス等が挙げられる。蓋体１６の材質の具体例としては、上記基体１２の本体部の材質、及び枠体１３の材質として例示したものを挙げることができる。蓋体１６は、ガラスから構成されることが好ましい。パッケージ１５の蓋体１６、及びパッケージ基材１１の枠材Ｆは、同じ種類のガラスから構成されることが好ましい。
パッケージ１５における蓋体１６の材質としては、例えば、ガラス、ガラスセラミックス、セラミックス、サファイアガラス、石英ガラス等が挙げられる。蓋体１６の材質の具体例としては、上記基体１２の本体部の材質、及び枠体１３の材質として例示したものを挙げることができる。蓋体１６は、ガラスから構成されることが好ましい。パッケージ１５の蓋体１６、及びパッケージ基材１１の枠材Ｆは、同じ種類のガラスから構成されることが好ましい。
蓋体１６の形状は、板状以外の形状であってもよいが、本実施形態のように板状であることが好ましい。板状とは、平板状であってもよいし、例えば、部分的に窪んだ形状の等の凹凸部を有する板状であってもよい。また、蓋体接合部１７には、例えば、部品１８との配線を通す用途等のために、幅方向又は厚さ方向に貫通する孔が１個又は複数個設けられていてもよい。同様に、基体１２、基体接合部１４、及び枠材Ｆの部材から選ばれる少なくとも一種にも、部品１８との配線を通す用途等のための貫通孔が設けられていてもよい。
蓋体１６の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
＜パッケージ１５の蓋体接合部１７＞
パッケージ１５の蓋体接合部１７は、ガラスを含有することが好ましい。ガラスを含有する蓋体接合部１７は、上述した基体接合部１４の接合材と同様の接合材から形成することができる。
＜パッケージ１５の蓋体接合部１７＞
パッケージ１５の蓋体接合部１７は、ガラスを含有することが好ましい。ガラスを含有する蓋体接合部１７は、上述した基体接合部１４の接合材と同様の接合材から形成することができる。
＜パッケージ１５の部品１８＞
パッケージ１５の部品１８としては、例えば、レーザーモジュール、ＬＥＤ光源、光センサ、撮像素子、光スイッチ等の光学デバイス、液晶表示部、有機ＥＬ表示部等の表示部、太陽電池セル、振動センサ、加速度センサ、電極等が挙げられる。パッケージ１５の用途の具体例としては、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明装置等の有機ＥＬデバイス、色素増感型太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池、有機薄膜太陽電池、ＣＩＧＳ系薄膜化合物太陽電池等の太陽電池、ＭＥＭＳパッケージ等のセンサパッケージ、深紫外線等の光を照射するＬＥＤパッケージ等が挙げられる。
パッケージ１５の部品１８としては、例えば、レーザーモジュール、ＬＥＤ光源、光センサ、撮像素子、光スイッチ等の光学デバイス、液晶表示部、有機ＥＬ表示部等の表示部、太陽電池セル、振動センサ、加速度センサ、電極等が挙げられる。パッケージ１５の用途の具体例としては、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明装置等の有機ＥＬデバイス、色素増感型太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池、有機薄膜太陽電池、ＣＩＧＳ系薄膜化合物太陽電池等の太陽電池、ＭＥＭＳパッケージ等のセンサパッケージ、深紫外線等の光を照射するＬＥＤパッケージ等が挙げられる。
＜パッケージ基材１１及びパッケージ１５の製造方法＞
図３及び図４に示すように、パッケージ基材１１の製造方法は、基体１２と枠体１３との間に配置した接合材を加熱して基体接合部１４を形成する基体接合部形成工程（ステップＳ１１）を備えている。パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程では、まず、基体１２と枠体１３との間に接合材Ｍを配置した第１積層体１９を準備する。このとき、基体１２及び枠体１３に対して接合材Ｍが密着するように、治具等を用いて第１積層体１９を保持することが好ましい。
図３及び図４に示すように、パッケージ基材１１の製造方法は、基体１２と枠体１３との間に配置した接合材を加熱して基体接合部１４を形成する基体接合部形成工程（ステップＳ１１）を備えている。パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程では、まず、基体１２と枠体１３との間に接合材Ｍを配置した第１積層体１９を準備する。このとき、基体１２及び枠体１３に対して接合材Ｍが密着するように、治具等を用いて第１積層体１９を保持することが好ましい。
本実施形態におけるステップＳ１１の基体接合部形成工程は、例えば、レーザー光ＬＢの照射により行われる。すなわち、ステップＳ１１の基体接合部形成工程では、枠体１３（枠材Ｆ）を透過させたレーザー光ＬＢを用いて接合材Ｍを加熱することで、接合材Ｍから基体接合部１４を形成する。
なお、本実施形態の基体１２には、部品１８が搭載されているが、部品１８が未搭載の基体１２を用いてステップＳ１１の基体接合部形成工程を行った後、部品１８を搭載する工程を行ってもよい。
図４及び図５に示すように、パッケージ１５の製造方法は、パッケージ基材１１と蓋体１６との間に配置した接合材Ｍを加熱して蓋体接合部１７を形成する蓋体接合部形成工程（ステップ１２）を備えている。パッケージ１５の製造方法において、ステップＳ１２の蓋体接合部形成工程では、まず、パッケージ基材１１と蓋体１６との間に接合材Ｍを配置した第２積層体２０を準備する。このとき、パッケージ基材１１及び蓋体１６に対して接合材Ｍが密着するように、治具等を用いて第２積層体２０を保持することが好ましい。
本実施形態におけるステップＳ１２の蓋体接合部形成工程は、例えば、レーザー光ＬＢの照射により行われる。すなわち、ステップＳ１２の蓋体接合部形成工程では、蓋体１６を透過させたレーザー光ＬＢを用いて接合材Ｍを加熱することで、接合材Ｍから蓋体接合部１７を形成する。
上述したステップＳ１１の基体接合部形成工程、及びステップＳ１２の蓋体接合部形成工程で用いるレーザー光ＬＢの波長は、接合材Ｍを加熱することができる波長であれば特に限定されない。レーザー光ＬＢの波長は、例えば、６００〜１６００ｎｍの範囲内であることが好ましい。レーザー光ＬＢを出射する光源としては、例えば、半導体レーザーを用いることが好ましい。
次に、第１実施形態の作用及び効果について説明する。
（１−１）パッケージ基材１１は、主面を有する基体１２と、基体１２の主面上に設けられた枠体１３と、基体１２と枠体１３とを接合する基体接合部１４とを備えている。パッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された枠材Ｆを含んでいる。パッケージ基材１１の基体接合部１４は、ガラスを含有している。
（１−１）パッケージ基材１１は、主面を有する基体１２と、基体１２の主面上に設けられた枠体１３と、基体１２と枠体１３とを接合する基体接合部１４とを備えている。パッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された枠材Ｆを含んでいる。パッケージ基材１１の基体接合部１４は、ガラスを含有している。
この構成によれば、パッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された枠材Ｆの層構造を有するとともに、基体接合部１４にガラスを用いているため、ガラス等の光透過性材料の用途を拡大することが可能となる。
（１−２）パッケージ基材１１において、基体１２の本体部は、ガラスから構成されることが好ましい。この場合、例えば、材料の入手が容易となる。さらに、パッケージ基材１１において、基体１２の本体部、及び枠材Ｆは、同じ種類のガラスから構成されることが好ましい。この場合、例えば、材料の入手がさらに容易となる。
（１−３）パッケージ基材１１において、基体１２及び枠材Ｆの形状は、板状であり、基体１２及び枠材Ｆの厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
この場合、基体１２の厚さ寸法、及び枠材Ｆの厚さ寸法が１．０ｍｍ以下の場合、熱的な耐衝撃性を高めることができる。基体１２の厚さ寸法、及び枠材Ｆの厚さ寸法が０．０５ｍｍ以上の場合、機械的な耐衝撃性を高めることができる。
（１−４）パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程をレーザー光ＬＢの照射により行うことが好ましい。この場合、例えば、比較的短時間で接合材Ｍから基体接合部１４を形成することができる。従って、パッケージ基材１１の製造効率を高めることが容易となる。
（１−５）パッケージ１５の製造方法において、ステップＳ１２の蓋体接合部形成工程をレーザー光ＬＢの照射により行うことが好ましい。この場合、接合材Ｍを局所的に加熱することができるため、部品１８の耐熱性が低い場合であっても、部品１８の性能劣化を回避することができる。
（第２実施形態）
パッケージ基材、パッケージ、パッケージ基材の製造方法、及びパッケージの製造方法の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
パッケージ基材、パッケージ、パッケージ基材の製造方法、及びパッケージの製造方法の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
＜パッケージ基材１１＞
図６に示すように、第２実施形態におけるパッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された複数の枠材Ｆを含む複層構造と、複数の枠材Ｆの間で複数の枠材Ｆを接合する枠材接合部２１とを備えている。ここでは、第１の枠材Ｆ１及び第２の枠材Ｆ２からなる２つの枠材Ｆを備えたパッケージ基材１１について説明するが、枠材Ｆの数は、複数であればよく、３つ以上に変更することができる。パッケージ基材１１における枠材接合部２１は、ガラスを含有している。パッケージ基材１１の枠材接合部２１は、第１実施形態で説明した基体接合部１４の接合材Ｍと同様の接合材Ｍから形成することができる。
図６に示すように、第２実施形態におけるパッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された複数の枠材Ｆを含む複層構造と、複数の枠材Ｆの間で複数の枠材Ｆを接合する枠材接合部２１とを備えている。ここでは、第１の枠材Ｆ１及び第２の枠材Ｆ２からなる２つの枠材Ｆを備えたパッケージ基材１１について説明するが、枠材Ｆの数は、複数であればよく、３つ以上に変更することができる。パッケージ基材１１における枠材接合部２１は、ガラスを含有している。パッケージ基材１１の枠材接合部２１は、第１実施形態で説明した基体接合部１４の接合材Ｍと同様の接合材Ｍから形成することができる。
第２実施形態において、第２の枠材Ｆ２の形状、寸法、材質は、第１の枠材Ｆ１と同じである。すなわち、複数の枠材Ｆとしては、各々同一の形状、寸法、材質から成る枠材を用いることができる。複数の枠材Ｆは、少なくとも厚み方向に視た場合の枠形状が互いに同一であることが好ましい。
＜パッケージ基材１１の製造方法及びパッケージ１５の製造方法＞
図７及び図８に示すように、パッケージ基材１１の製造方法は、基体１２と第１の枠材Ｆ１との間に配置した接合材Ｍを加熱して基体接合部１４を形成する基体接合部形成工程（ステップＳ１１）と、第１の枠材Ｆ１と第２の枠材Ｆ２との間に配置した接合材Ｍを加熱して枠材接合部２１を形成する枠材接合部形成工程（ステップＳ２１）とを備える。
図７及び図８に示すように、パッケージ基材１１の製造方法は、基体１２と第１の枠材Ｆ１との間に配置した接合材Ｍを加熱して基体接合部１４を形成する基体接合部形成工程（ステップＳ１１）と、第１の枠材Ｆ１と第２の枠材Ｆ２との間に配置した接合材Ｍを加熱して枠材接合部２１を形成する枠材接合部形成工程（ステップＳ２１）とを備える。
ステップＳ１１の基体接合部形成工程は、第１実施形態と同様に行うことができる。ステップＳ２１の枠材接合部形成工程は、第１の枠材Ｆ１と第２の枠材Ｆ２との間に接合材Ｍを配置した第３積層体２２を準備する。このとき、第１の枠材Ｆ１及び第２の枠材Ｆ２に対して接合材Ｍが密着するように、治具等を用いて第３積層体２２を保持することが好ましい。
本実施形態におけるステップＳ２１の枠材接合部形成工程は、例えば、ステップＳ１１の基体接合部形成工程と同様にレーザー光ＬＢの照射により行われる。すなわち、ステップＳ２１の枠材接合部形成工程では、第２の枠材Ｆ２を透過させたレーザー光ＬＢを用いて接合材Ｍを加熱することで、接合材Ｍから枠材接合部２１を形成する。
なお、パッケージ１５は、本実施形態のパッケージ基材１１を用いる以外は第１実施形態と同様に、ステップＳ１２の蓋体接合部形成工程により得ることができる。
次に、第２実施形態の作用及び効果について説明する。
次に、第２実施形態の作用及び効果について説明する。
（２−１）パッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された複数の枠材Ｆを含む複層構造と、複数の枠材Ｆの間で複数の枠材Ｆを接合する枠材接合部２１とを備えている。パッケージ基材１１の基体接合部１４及び枠材接合部２１は、ガラスを含有している。
この構成によれば、パッケージ基材１１の枠体１３は、光透過性材料から構成された枠材Ｆの複層構造を有するとともに、基体接合部１４及び枠材接合部２１にガラスを用いているため、ガラス等の光透過性材料の用途を拡大することが可能となる。
また、例えば、パッケージ基材１１の枠材Ｆの１つ当たりの厚さ寸法をより小さくすることで、枠体１３の熱的な耐衝撃性を高めることができる。また、例えば、枠材Ｆの数の増減によって枠体１３全体の厚さ寸法を調整することができる。
（２−２）パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程と、ステップＳ２１の枠材接合部形成工程とをレーザー光ＬＢの照射により行うことが好ましい。この場合、例えば、比較的短時間で接合材Ｍから基体接合部１４及び枠材接合部２１を形成することができる。従って、パッケージ基材１１の製造効率を高めることが容易となる。
（２−３）パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程の後に、ステップＳ２１の枠材接合部形成工程を行っている。
この場合、例えば、第１の枠材Ｆ１側からレーザー光ＬＢを接合材Ｍに照射することで、ステップＳ１１の基体接合部形成工程を行った後、第２の枠材Ｆ２側からレーザー光ＬＢを接合材Ｍに照射することで、ステップＳ２１の枠材接合部形成工程を行うことができる。
この場合、例えば、第１の枠材Ｆ１側からレーザー光ＬＢを接合材Ｍに照射することで、ステップＳ１１の基体接合部形成工程を行った後、第２の枠材Ｆ２側からレーザー光ＬＢを接合材Ｍに照射することで、ステップＳ２１の枠材接合部形成工程を行うことができる。
従って、例えば、ステップＳ１１の基体接合部形成工程及びステップＳ２１の枠材接合部形成工程の両工程で用いるレーザー光ＬＢの光源を共通化することが可能となるため、パッケージ基材１１の製造装置の複雑化を回避することができる。
また、ステップＳ１１の基体接合部形成工程とステップＳ２１の枠材接合部形成工程との両工程を独立して順次行うことで、例えば、基体接合部１４及び枠材接合部２１の品位をより高めることが可能となる。
（変更例）
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ステップＳ１１の基体接合部形成工程、ステップＳ１２の蓋体接合部形成工程、及びステップＳ２１の枠材接合部形成工程は、レーザー光ＬＢを用いて接合材Ｍを加熱する工程に限定されず、例えば、レーザー光ＬＢ以外の熱線を用いて加熱する工程であってもよい。
・ステップＳ１１の基体接合部形成工程では、枠材Ｆ側から接合材Ｍにレーザー光ＬＢを照射しているが、基体１２の本体部をガラスから構成した場合、基体１２側から接合材Ｍにレーザー光ＬＢを照射することで、ステップＳ１１の基体接合部形成工程を行うこともできる。
・第２実施形態のパッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程とステップＳ２１の枠材接合部形成工程とを同時に行うこともできる。具体的には、例えば、基体１２と第１の枠材Ｆ１との間、及び第１の枠材Ｆ１と第２の枠材Ｆ２との間の両位置に接合材Ｍを配置した積層体を準備し、両位置の接合材Ｍに同時にレーザー光ＬＢを照射することで、基体接合部１４と枠材接合部２１とを同時に形成する。レーザー光ＬＢは、第２の枠材Ｆ２側のみから照射してもよいし、基体１２側のみから照射してもよい。レーザー光ＬＢの焦点を上記両位置の接合材Ｍに合わせることで、効率的に接合材Ｍを加熱するという観点から、ステップＳ１１の基体接合部形成工程では、基体１２側から接合材Ｍにレーザー光ＬＢを照射し、ステップＳ２１の枠体接合部形成工程では、第２の枠材Ｆ２側から接合材Ｍにレーザー光ＬＢを照射することが好ましい。
・第２実施形態のパッケージ基材１１は、用途等に応じて、複数の枠材Ｆのうち一部の枠材Ｆについて他の枠材Ｆとは形状、寸法、あるいは材質を変更してもよい。例えば、一部の枠材Ｆの厚みを他の枠材Ｆより大きくしてもよい。この場合、パッケージ基材１１を構成するために必要となる枠材Ｆの積層数及び枠材接合部２１の数を減らすことができ、パッケージ基材１１の剛性を高めることができる。また、例えば、部品１８が凹凸のある側面形状を有している場合、パッケージ基材１１の内面が部品１８形状に沿うように各枠材Fの枠内寸法を変更してもよい。この場合、パッケージ基材１１内部空間を必要最小限に構成し、不要な空気の封入等を抑制できる。また、複数の枠材Ｆを、例えば、異種ガラスで構成してもよい。また、ガラスから構成された枠材Ｆと、ガラス以外の材料から構成された枠材とを組み合わせてもよい。ガラス以外の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス合金等の金属が挙げられる。
・基体接合部１４、枠材接合部２１、及び蓋体接合部１７の形状は、平面視で連続した枠状であってもよいし、不連続の枠状であってもよい。基体接合部１４、枠材接合部２１、及び蓋体接合部１７の形状は、枠体１３で囲まれる収容部を気密にする形状に限定されず、それぞれ接合できる形状であればよい。
・パッケージ基材１１の枠体１３は、例えば、配線等を備えていてもよい。
・パッケージ１５は、枠体１３と蓋体１６とを蓋体接合部１７により接合した蓋体１６付き枠体１３を得た後、その蓋体１６付き枠体１３と基体１２とを基体接合部１４により接合することで、製造することもできる。
・パッケージ１５は、枠体１３と蓋体１６とを蓋体接合部１７により接合した蓋体１６付き枠体１３を得た後、その蓋体１６付き枠体１３と基体１２とを基体接合部１４により接合することで、製造することもできる。
・パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ１１の基体接合部形成工程では、接合材Ｍを設けた枠材Ｆを基体１２上に配置することで、基体１２と枠材Ｆとの間に接合材Ｍを配置しているが、これに限定されない。すなわち、接合材Ｍを設けた基体１２を準備し、その接合材Ｍ上に枠材Ｆを配置することで、基体１２と枠材Ｆとの間に接合材Ｍを配置することもできる。
・パッケージ基材１１の製造方法において、ステップＳ２１の枠材接合部形成工程では、接合材Ｍを設けた第２の枠材Ｆ２を第１の枠材Ｆ１上に配置することで、第１の枠材Ｆ１と第２の枠材Ｆ２との間に接合材Ｍを配置しているが、これに限定されない。すなわち、接合材Ｍを設けた第１の枠材Ｆ１を準備し、その接合材Ｍ上に第２の枠材Ｆ２を配置することで、第１の枠材Ｆ１と第２の枠材Ｆ２との間に接合材Ｍを配置することもできる。
・パッケージ１５の製造方法において、ステップＳ１２の蓋体接合部形成工程では、接合材Ｍを設けた蓋体１６をパッケージ基材１１上に配置することで、パッケージ基材１１と蓋体１６との間に接合材Ｍを配置しているが、これに限定されない。すなわち、接合材Ｍを設けた枠体１３を準備し、その接合材Ｍ上に蓋体１６を配置することで、枠体１３と蓋体１６との間に接合材Ｍを配置することもできる。
＜試験例＞
次に、パッケージの試験例を説明する。
（試験例１）
試験例１では、図２に示すパッケージを作製した。基体、枠材、及び蓋体としては、アルカリホウケイ酸ガラスの板材を用いた。基体、枠材、及び蓋体の外形寸法は、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。枠材の枠内の寸法は、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍである。
次に、パッケージの試験例を説明する。
（試験例１）
試験例１では、図２に示すパッケージを作製した。基体、枠材、及び蓋体としては、アルカリホウケイ酸ガラスの板材を用いた。基体、枠材、及び蓋体の外形寸法は、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。枠材の枠内の寸法は、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍである。
接合材のペーストは、ガラスを含有するペーストであり、このペーストは、封着材料、及びビークルを混錬した後、三本ロールミルで封着材料粉末が均一に分散するまで混錬することで得た。
封着材料は、ガラス粉末を７４体積％、フィラーの粉末を２６体積％の割合で混合することで作製した。ガラス粉末は、酸化ビスマス系ガラスの粉末であり、この粉末のメジアン径（Ｄ５０）は、１．０μμｍであり、９９％径（Ｄ９９）は、３．０μｍである。なお、酸化ビスマス系ガラスは、ガラス組成として、質量％で、Ｂｉ２Ｏ３：８２％、Ｂ２Ｏ３＋ＺｎＯ：１３％、ＭｎＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣｕＯ＋Ｆｅ２Ｏ３：５％を含有する。フィラーの粉末は、β−ユークリプタイトの粉末であり、この粉末のメジアン径（Ｄ５０）は、１．０μｍであり、９９％径（Ｄ９９）は、３．０μｍである。封着材料の熱膨張係数は、７０×１０−７／℃であった。熱膨張係数は、押棒式ＴＭＡ装置を用いて、測定温度範囲を３０〜３００℃の条件で測定した。
ビークルとしては、グリコールエーテル系溶剤にエチルセルロース樹脂を溶解させたものを使用した。
得られた接合材のペーストを枠材及び蓋体のそれぞれにスクリーン印刷機を用いて塗布し、乾燥及び焼成することで、接合材付き枠材及び接合材付き蓋体を得た。
得られた接合材のペーストを枠材及び蓋体のそれぞれにスクリーン印刷機を用いて塗布し、乾燥及び焼成することで、接合材付き枠材及び接合材付き蓋体を得た。
次に、接合材付き枠材を接合材が基体側となるように重ね合わせることで第１積層体を準備した。続いて、基体接合部形成工程を行った後に、枠材上に接合材付き蓋体を接合材が枠材側となるように重ね合わせることで第２積層体を準備した。続いて、蓋体接合部形成工程を行うことで、試験例１のパッケージを得た。なお、基体接合部形成工程及び蓋体接合部形成工程では、半導体レーザー装置を用いて、波長８０８ｎｍ、２〜１０Ｗのレーザー光を接合材に照射した。基体接合部形成工程では、枠材側からレーザー光を照射し、蓋体接合部形成工程では、蓋体側からレーザー光を照射した。
（試験例２）
試験例２では、図６に示すように複数の枠材を含む複層構造の枠体を備えたパッケージを作製した。試験例２のパッケージにおける枠材の数は、４つであり、基体、枠材、蓋体、及び接合材は、試験例１と同じものを用いた。試験例２では、試験例１の基体接合部形成工程と同じレーザー光を用いて枠材接合部形成工程を３回繰り返すことで、４つの枠材を含む枠体を形成した。
試験例２では、図６に示すように複数の枠材を含む複層構造の枠体を備えたパッケージを作製した。試験例２のパッケージにおける枠材の数は、４つであり、基体、枠材、蓋体、及び接合材は、試験例１と同じものを用いた。試験例２では、試験例１の基体接合部形成工程と同じレーザー光を用いて枠材接合部形成工程を３回繰り返すことで、４つの枠材を含む枠体を形成した。
（試験例３）
試験例３では、基体として、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのガラスセラミックス基板を用いた以外は、試験例２と同様に４つの枠材を含む枠体を備えたパッケージを作製した。
試験例３では、基体として、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのガラスセラミックス基板を用いた以外は、試験例２と同様に４つの枠材を含む枠体を備えたパッケージを作製した。
（外観検査）
上記のように得られた試験例１〜３の各パッケージにおける各接合部を光学顕微鏡で観察し、各接合部におけるクラック及び剥離の有無を確認した。各試験例のパッケージは、各接合部におけるクラック及び剥離が確認されず、外観が良好であった。
上記のように得られた試験例１〜３の各パッケージにおける各接合部を光学顕微鏡で観察し、各接合部におけるクラック及び剥離の有無を確認した。各試験例のパッケージは、各接合部におけるクラック及び剥離が確認されず、外観が良好であった。
（気密信頼性の評価）
試験例１〜３のパッケージの気密信頼性を以下の方法で評価した。
まず、試験例１〜３の各パッケージを８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿環境下に１０００時間放置した後、各接合部を光学顕微鏡で観察し、各接合部におけるクラック及び剥離の有無を確認した。その結果、各試験例のパッケージでは、接合部におけるクラック及び剥離が確認されず、気密信頼性が良好であった。
試験例１〜３のパッケージの気密信頼性を以下の方法で評価した。
まず、試験例１〜３の各パッケージを８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿環境下に１０００時間放置した後、各接合部を光学顕微鏡で観察し、各接合部におけるクラック及び剥離の有無を確認した。その結果、各試験例のパッケージでは、接合部におけるクラック及び剥離が確認されず、気密信頼性が良好であった。
１１…パッケージ基材、１２…基体、１３…枠体、１４…基体接合部、１５…パッケージ、１６…蓋体、１７…蓋体接合部、１８…部品、２１…枠材接合部、Ｆ…枠材、Ｆ１…第１の枠材、Ｆ２…第２の枠材、ＬＢ…レーザー光、Ｍ…接合材。
Claims (18)
- 主面を有する基体と、
前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、
前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、
前記枠体は、光透過性材料から構成された枠材を含み、
前記基体接合部は、ガラスを含有する、パッケージ基材。 - 主面を有する基体と、
前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、
前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、
前記枠体は、光透過性材料から構成された複数の枠材を含む複層構造と、前記複数の枠材の間で前記複数の枠材を接合する枠材接合部とを備え、
前記基体接合部及び前記枠材接合部は、ガラスを含有する、パッケージ基材。 - 前記枠体の前記光透過性材料は、ガラスである、請求項１又は請求項２に記載のパッケージ基材。
- 前記基体は、本体部を備え、
前記基体の前記本体部は、ガラスから構成される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のパッケージ基材。 - 前記枠材の前記光透過性材料は、ガラスであり、
前記基体は、本体部を備え、前記基体の前記本体部は、ガラスから構成され、
前記基体の前記本体部、及び前記枠材の前記ガラスは、同じ種類のガラスから構成される、請求項１又は請求項２に記載のパッケージ基材。 - 前記基体は、前記基体の前記本体部の表面の少なくとも一部に設けられた機能性膜をさらに備える、請求項４又は請求項５に記載のパッケージ基材。
- 前記基体及び前記枠材の形状は、板状であり、前記基体及び前記枠材の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のパッケージ基材。
- 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のパッケージ基材と、
前記枠体上に設けられた蓋体と、
前記枠体と前記蓋体とを接合する蓋体接合部と、を備える、パッケージ。 - 前記蓋体は、光透過性材料から構成され、
前記蓋体接合部は、ガラスを含有する、請求項８に記載のパッケージ。 - 前記蓋体及び前記枠材の前記光透過性材料は、いずれもガラスであり、前記蓋体の前記ガラスは、前記枠材の前記ガラスと同じ種類のガラスから構成される、請求項９に記載のパッケージ。
- 前記蓋体の形状は、板状であり、前記蓋体の厚さ寸法は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内である、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のパッケージ。
- 前記枠体に囲まれる収容部に収容された部品を備える、請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載のパッケージ。
- 主面を有する基体と、
前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、
前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、
前記枠体は、光透過性材料から構成された枠材を含み、
前記基体接合部は、ガラスを含有する、パッケージ基材の製造方法であって、
前記基体と前記枠体との間に配置した接合材を加熱して前記基体接合部を形成する基体接合部形成工程を備える、パッケージ基材の製造方法。 - 主面を有する基体と、
前記基体の前記主面上に設けられた枠体と、
前記基体と前記枠体とを接合する基体接合部と、を備え、
前記枠体は、光透過性材料から構成された複数の枠材を含む複層構造と、前記複数の枠材の間で前記複数の枠材を接合する枠材接合部とを備え、
前記基体接合部及び前記枠材接合部は、ガラスを含有する、パッケージ基材の製造方法であって、
前記基体と前記枠材との間に配置した接合材を加熱して前記基体接合部を形成する基体接合部形成工程と、
前記複数の枠材の間に配置した接合材を加熱して前記枠材接合部を形成する枠材接合部形成工程と、を備える、パッケージ基材の製造方法。 - 前記基体接合部形成工程をレーザー光の照射により行う、請求項１４に記載のパッケージ基材の製造方法。
- 前記枠材接合部形成工程とをレーザー光の照射により行う、請求項１４に記載のパッケージ基材の製造方法。
- 前記基体接合部形成工程の後に前記枠材接合部形成工程を行う、請求項１４に記載のパッケージ基材の製造方法。
- 前記基体接合部形成工程と前記枠材接合部形成工程とを同時に行う、請求項１４に記載のパッケージ基材の製造方法。
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