JP2022082581A - 光学装置用パッケージおよび光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学装置の小型化（薄型化）が可能で気密信頼性に優れる光学装置用蓋体を提供する。【解決手段】上面に光学素子２００の搭載領域１５を有する配線基板１０と、内寸が前記搭載領域より大きい枠体２１および該枠体２１の上面を塞いで第１融点を有するガラスからなる第１接合材２３で接合された透光性部材２２を有している蓋体２０と、前記第１融点よりも低い第２融点を有するガラスからなる第２接合材３２が、平面透視で重なるように枠部材本体３１の上面および下面のそれぞれに配置されており、前記配線基板１０の上面と前記蓋体２０の下面との間に配置されている、内寸が前記搭載領域より大きい板状の枠部材３０と、を備えている光学装置用パッケージ１００。【選択図】図１
Description
本開示は、例えば、発光素子、撮像素子のような光学素子を搭載する光学装置に用いられる光学装置用パッケージおよび光学装置に関するものである。
ＣＣＤ（Charged-Coupled Device）およびＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子、光スイッチおよびミラーデバイス等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子、レーザーダイオード（ＬＤ；Laser Diode）およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子のような光学素子を搭載する光学装置用パッケージとして、光学素子が搭載されるセラミック配線基板上に接合されたシールリングを介してカバー部材が接合されたものがある（例えば、特許文献１を参照。）。このカバー部材は、シールリングに接合される金属枠と、金属枠に接合されたセラミックからなる枠体と、枠体の開口を塞いで接合されたとを備えている。枠体および透光性部材が光学素子を気密に封止する蓋体として機能し、この蓋体を金属枠およびシールリングを介して配線基板に接合している。蓋体は属枠の内周部に枠体が接合され、金属枠の外周部がシールリングに接合されている。
近年、光学装置を用いた光学機器の小型化に対応するために光学装置も小型化の要求が高まっている。しかしながら、従来の光学装置用パッケージにおいては、金属枠の蓋体より外側に大きくはみ出した部分が配線基板上のシールリングに接合されるので、小型化が困難なものであった。
本開示の一つの態様による光学装置用パッケージは、上面に光学素子の搭載領域を有する配線基板と、枠体および該枠体の上面を塞いで第１融点を有するガラスからなる第１接合材で接合された透光性部材を有している蓋体と、前記第１融点よりも低い第２融点を有するガラスからなる第２接合材が、枠部材本体の上面および下面のそれぞれに配置されており、前記配線基板の上面と前記蓋体の下面との間に配置されている、枠部材と、を備えている。
本開示の一つの態様による光学装置用パッケージは、前記枠部材の内寸が前記搭載領域より大きい。
本開示の一つの態様による光学装置用パッケージは、前記枠部材の内寸が前記枠体の内寸と同じか小さい。
本開示の一つの態様による光学装置は、上記の光学装置用パッケージと、該光学装置用パッケージの前記配線基板の前記搭載領域に第３接合材で固定されて搭載された光学素子とを備えており、前記蓋体と前記配線基板とが前記枠部材の前記第２接合材および前記枠部材本体を介して接合されて、前記光学素子が気密封止されている。
本開示の光学装置用パッケージによれば、蓋体と配線基板とはその間に配置された枠部材の第２接合材で接合されており、第２接合材は枠部材本体の上面および下面のそれぞれに平面透視で重なるように配置されていることから、平面透視で蓋体と枠部材との接合位置と枠部材と配線基板の接合位置は同じ位置であり、平面方向に大きくずれていないので、小型の光学装置を得ることができる。
本開示の光学装置によれば、上記光学装置用パッケージを用いていることから、小型で気密封止性に優れたものとなる。
本開示の光学装置の製造方法によれば、第２接合材を有する枠部材を用いて配線基板と蓋体とを接合することから、封止空間内が汚染されて光学特性が低下する可能性が低減され、光学素子の固定より後の工程における、第２接合材により蓋体、枠部材および蓋体を接合する第２温度の方が、第３接合材により光学素子を固定する第１温度よりも低く、蓋体の枠体と透光性部材とを接合している第１接合材の第１融点よりも低いことから、光学素子が位置ずれすることなく搭載されるので、気密封止性および光学特性に優れた光学装置を製造することができる。
以下、本開示の光学装置用パッケージ、光学装置および光学装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に光学装置等が使用されるときの上下を限定するものではない。図１は光学装置用パッケージの一例を示す斜視図である。図２は図1に示す光学装置用パッケージを用いた光学装置の一例を示す斜視図である。図３（ａ）は図２に示す光学装置の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図４～図６は光学装置の製造方法の一例における各工程を示す斜視図であり、図４、図５、図６は工程順に沿った順序である。また、各斜視図においては、区別しやすいように第１接合材２３、第２接合材３２、および第３接合材２１０にドット状の網掛けを施している。
本開示の一つの態様による光学装置用パッケージ１００は、図１～図３に示す例のように、上面に光学素子２００の搭載領域１５を有する配線基板１０と、内寸が搭載領域１５より大きい枠体２１および枠体２１の上面を塞いで第１融点を有するガラスからなる第１接合材２３で接合された透光性部材２２を有している蓋体２０と、第１融点よりも低い第２融点を有するガラスからなる第２接合材３２が、平面透視で重なるように枠部材本体３１上面および下面のそれぞれに配置されており、配線基板１０の上面と前記蓋体２０の下面との間に配置されている、内寸が搭載領域１５より大きい板状の枠部材３０と、を備えている。
本開示の光学装置用パッケージ１００によれば、蓋体２０と配線基板１０とはその間に配置された枠部材３０の第２接合材３２で接合されており、第２接合材３２は枠部材本体３１の上面および下面のそれぞれに平面透視で重なるように配置されていることから、平面透視で蓋体２０と枠部材３０との接合位置と枠部材３０と配線基板１０の接合位置は同じ位置にあって、平面方向に大きくずれていないので、小型の光学装置３００を得ることができる。また、第１接合材２３および第２接合材３２はガラスからなるものであることから樹脂接合材を用いたものに比較して気密封止性に優れた光学装置３００を得ることができる。
配線基板１０は、絶縁基板１１に配線が設けられたものである。配線は上面の光学素子２００の搭載領域１５に設けられた接続電極１２、上面の搭載領域１５および枠部材３０が接合される領域より外側に設けられた外部電極１３および絶縁基板１１の内部に配置され、これらを接続する接続配線１４を含んでいる。接続電極１２は、光学素子２００の電極２０１と接続部材２２０で電気的に接続されるものである。絶縁基板１１は、配線基板１０の基本的な部分であり、複数の接続電極１２等の配線を互いに電気的に絶縁させて配置するための電気絶縁体として機能する。また、絶縁基板１１は、例えば、光学素子２００を搭載して固定するための基体として機能する部分である。絶縁基板１１は例えばセラミックからなるものを用いることができる。
蓋体２０は、枠部材３０および第２接合材３２によって配線基板１０の上面に接合されるものである。配線基板１０の搭載領域１５に搭載される光学素子２００を覆い、配線基板１０、枠部材３０とともに光学素子２００を収容する空間を形成し、この空間を気密封止する機能を有するものである。蓋体２０は、光学素子２００から放射される光または光学素子２００が受光する光を透過させる必要があるので、枠体２１と枠体２１の上面を塞いで接合された透光性部材２２を有している。枠体２１の上面と透光性部材２２とは第１融点を有するガラスからなる第１接合材２３で接合されている。枠体２１は、光学素子２００を収容する空間を形成するために、板状の枠部材３０に対して筒状になっている。図１～図３に示す例の枠体２１は上面が下面および側面に対して傾斜しているが、上面が下面と平行であってもよい。
透光性部材２２は、透光性材料すなわち光を透過する材料からなる板状体である。ここでいう光は、光学装置用パッケージ１００に搭載される光学素子２００が発光または受光する光であり、主には可視光である。
枠部材３０は、配線基板１０の上面と蓋体２０の下面との間に配置され、これらを接合するためのものである。枠部材３０は、第１融点よりも低い第２融点を有するガラスからなる第２接合材３２を有している。第２接合材３２は、枠部材本体３１の上面および下面のそれぞれに融着している。第２接合材３２によって、枠部材本体３１の下面と配線基板１０の上面とが接合され、枠部材本体３１の上面と蓋体２０の下面とが接合される。枠部材３０（枠部材本体３１）の上面の第２接合材３２と下面の第２接合材３２は平面透視で重なるように配置されている。枠部材３０の内寸は配線基板１０の搭載領域１５より一回り大きいので、搭載領域１５に搭載された光学素子２００、接続部材２２０および接続電極１２を取り囲むことができる。また、枠部材３０の内寸は蓋体２０の枠体２１の内寸と同じか一回り小さい。これにより、第２接合材３２で蓋体２０の枠体２１の下面を枠部材３０の上面に接合しやすい。
光学装置３００は、上記のような光学装置用パッケージ１００と、光学装置用パッケージ１００の配線基板１０の搭載領域１５に第３接合材２１０で固定されて搭載された光学素子２００とを備えており、蓋体２０と配線基板１０とが枠部材３０の第２接合材３２および枠部材本体３１を介して接合されて、光学素子２００が気密封止されている。このような光学装置３００によれば、上記光学装置用パッケージ１００を用いていることから、小型で気密封止性に優れたものとなる。
光学装置用パッケージ１００は、上述したように、配線基板１０と、蓋体２０と、配線基板１０の上面と蓋体２０の下面との間に配置される、枠部材３０とを備えているものである。そして、光学装置３００に用いられる際、つまり光学装置３００を製造する際に、枠部材３０の枠部材本体３１の下面の第２接合材３２で配線基板１０の上面と枠部材本体３１の下面とが接合されるとともに、枠部材本体３１の上面の第２接合材３２で蓋体２０の枠体２１の下面と枠部材本体３１の上面とが接合されることで、光学装置用パッケージ１００として機能するものである。
このような光学装置の製造方法は、第２融点よりも高い第１温度での加熱処理によって、配線基板１０の搭載領域１５に光学素子２００を第３接合材２１０で固定して搭載する工程と、配線基板１０の搭載領域１５を囲むようにして第２接合材３２を有する枠部材３０を配線基板１０の上面に載置する工程と、配線基板１０上の枠部材３０の上に蓋体２０を載置する工程と、第１温度および第１融点よりも低い第２温度での加熱処理によって第２接合材３２で配線基板１０と枠部材本体３１および枠部材本体３１と前記蓋体とを接合して、光学素子２００を気密封止する工程と、を備えている。
以下、各工程について詳細に説明する。まず、図４に示す例のように、配線基板１０の搭載領域１５に光学素子２００を第３接合材２１０で固定して搭載する。また、光学素子２００の電極２０１と配線基板１０の接続電極１２とを接続部材２２０で電気的に接続する。
配線基板１０の絶縁基板１１は、平面視（上面視）で方形状（正方形状または長方形状）の平板である。例えば、一辺の長さが１５ｍｍ～３５ｍｍの方形状で、厚みが０．７ｍｍ～２．５ｍｍの板状である。ここで、方形状とは厳密な方形だけでなく、角が丸められた、あるいは面取りされたものも含むことを意味している。絶縁基板１１は、例えば、複数の絶縁層が積層されてなるものである。図１～図６に示す例では配線基板１０の絶縁基板１１の上面に凹部が設けられているが、これは必ずしも必要ではない。光学素子２００を搭載する面を研磨加工等によって平坦化することで光学素子の光軸の精度を高めることができる。凹部の底面を研磨加工等によって平坦化すると、接続電極１２を損傷することなく平坦化しやすい。光学素子２００を搭載する面を平坦化するための凹部であれば、光学素子２００全体が収容される深さの凹部でなくてもよく、配線基板１０（絶縁基板１１）をより薄いものとすることができる。
絶縁基板１１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板１１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダーおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状のセラミックグリーンシートを作製する。その後、このセラミックグリーンシートを適当な寸法に切断、成形したセラミックグリーンシートを複数枚積層し、この積層した積層体を１３００℃～１６００℃の温度で焼成することによって絶縁基板１１を製作することができる。焼成された複数のセラミックグリーンシートのそれぞれが、絶縁基板１１を形成する絶縁層になる。絶縁基板１１が上面に凹部１５ａを有する場合は、セラミックグリーンシートに凹部１５ａ形状に対応する貫通孔等を設けておけばよい。あるいは、平板状の絶縁基板１１を研削および研磨加工して凹部を形成することもできる。
絶縁基板１１には配線が設けられている。上述したように、図３等に示す例では、配線は上面の光学素子２００の搭載領域１５に設けられた接続電極１２、上面の搭載領域１５および枠部材３０が接合される領域より外側に設けられた外部電極１３および絶縁基板１１の内部に配置され、これらを接続する接続配線１４を含んでいる。図３に示す例では、接続配線１４は絶縁層間の導体層と絶縁層を貫通する貫通導体とを有している。
外部電極１３は、絶縁基板１１の下面に設けることもできる。これにより、配線基板１０を小型化することができる。図３等に示す例のように、外部電極１３を上面に設けると、実装面である絶縁基板１１の下面を研磨加工等でより平坦にすることができる。例えば、光学素子２００としてレーザーダイオードを用いた場合には、レーザーダイオードから放出される光の光軸の精度が要求される。この光軸の精度には光学素子２００の実装時の傾きばらつきが影響する。絶縁基板１１の下面に外部電極１３を設けてはんだ等で外部回路基板に実装すると外部回路基板の表面に対して配線基板１０の下面が傾斜して実装される場合がある。配線基板１０（絶縁基板１１）の下面を平坦にして、接合材による固定の際に押圧するなどすることで、外部回路基板の表面に対して下面の傾斜を極めて小さくすることができる。絶縁基板１１の下面に外部電極１３を設ける場合には、配線基板１０を小型化することができるので、光学装置用パッケージ１００および光学装置３００を小型化することができる。
配線基板１０の配線は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、またはこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されている。このような金属材料等は、メタライズ層またはめっき膜あるいは薄膜等の金属層として、絶縁基板１１に設けられている。
接続電極１２、外部電極１３および接続配線１４の導体層は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダーと混合して作製した金属ペーストを絶縁層となる上記セラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等の方法で印刷して、その後セラミックグリーンシートと同時焼成する方法で形成することができる。また、接続配線１４の貫通導体の部分は、絶縁層となるセラミックグリーンシートに貫通孔をあらかじめ形成しておき、このセラミックグリーンシートの貫通孔内に上記の金属ペーストをスクリーン印刷法等の方法で充填し、同時焼成することによって形成することができる。セラミックグリーンシートの貫通孔は、機械的な孔あけ加工またはレーザー加工等の方法で形成することができる。絶縁基板１１が凹部を有さない場合は、例えば、メタライズで接続配線１４が形成された絶縁基板１１の上面を研磨加工等で平坦化した後に、研磨された上面に薄膜で接続電極１２および外部電極１３を形成することができる。
接続電極１２および外部電極１３の外表面に露出する部分は、上記のメタライズ層に、電解めっき法または無電解めっき法等の方法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されたものであってもよい。配線等の腐食防止および接続部材２２０または外部回路との接続部材の接合性向上のためである。
光学素子２００は、例えばレーザーダイオードもしくはＬＥＤ等の発光素子であり、プロジェクターや自動車のヘッドライト等の光源となる。図２および図３に示す例では、１つの光学素子２００が搭載されているが、複数の光学素子２００を搭載することができる。例えば、発光色がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のように異なる光学素子２００である。発光素子以外の光学素子２００としては、ＣＣＤおよびＣＭＯＳ等の撮像素子、光スイッチおよびミラーデバイス等のＭＥＭＳ素子等も用いることができる。搭載する光学素子２００の数、および光の色や種類は、光学装置に応じたものとすればよい。
光学素子２００を配線基板１０の上面に固定する第３接合材２１０は、例えば、錫を１８ｗｔ％含む金錫合金（ＡｕＳｎ１８）ろう材である。例えば、このＡｕＳｎ１８ろう材のプリフォームを３５０℃の温度で加熱処理する。このとき、光学素子２００が傾かないように押圧しながら固定することができる。この加熱処理の温度が第１温度であり、第１温度は、第２接合材の第２融点よりも高い温度である。
接続部材２２０は、例えばボンディングワイヤであり、金やアルミのワイヤーを用いることができる。上述した光軸の精度には光学素子２００の配線基板１０への搭載時の傾きばらつきも影響する。はんだを用いたフリップチップ実装では、はんだ量のばらつき等に起因して、配線基板１０の表面に対して光学素子２００が傾斜して実装される場合がある。配線基板１０（絶縁基板１１）の搭載領域１５における光学素子２００が固定される面を平坦にして、接合材による固定の際に押圧するなどすることで、配線基板１０の表面に対する光学素子２００の傾斜を極めて小さくすることができる。光学素子２００を配線基板１０にフリップチップ実装する場合でも、上記と同様の理由で光学素子２００を押圧しながら固定することができる。しかしながら、光学素子２００の実装信頼性のためにエポキシ等の樹脂を含むアンダーフィル材を用いると、後工程の枠部材３０の加熱温度の自由度が小さくなる。
次に、図５に示す例のように、配線基板１０の搭載領域１５を囲むようにして第２接合材３２を有する枠部材３０を配線基板１０の上面に載置する。
枠部材３０は、上述したように枠部材本体３１の上面および下面のそれぞれに第２接合材３２が融着しているものである。
枠部材本体３１は、平面視（上面視）で方形状（正方形状または長方形状）の平板である。例えば、外寸が一辺の長さが１５ｍｍ～３０ｍｍの方形状で、内寸が１０ｍｍ～２５ｍｍの方形状で、厚みが例えば０．４ｍｍ～１．５ｍｍの板状である。
枠部材本体３１は、配線基板１０の絶縁基板１１と同程度の熱膨張係数を有するものであると、熱応力により第２接合材３２にクラック等が発生して気密性が低下する可能性が低減される。そのため、枠部材本体３１は、配線基板１０の絶縁基板１１と同様のセラミック材料からなるものとすることができる。上記のセラミック材料であれば、熱膨張係数の違いは大きくないので、配線基板１０の絶縁基板１１と同じ材料でなくてもよい。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、以下のようにして作製することができる。まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはシリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒等を添加混合して泥漿状とし、これを周知のスプレードライ法等を用いて顆粒を作製する。次に、この顆粒を周知の乾式プレス法を用いて所定形状の成形体を得る。その後、この成形体を、例えば、約１６００（℃）の温度で焼成することにより枠部材本体３１が製作される。あるいは、配線基板１０の絶縁基板１１と同様に、セラミックグリーンシートを所定形状にして焼成することができる。
第２接合材３２は、蓋体２０の枠体２１と透光性部材２２とを接合する第１接合材２３の融点（第１融点）よりも低い融点を有するものである。このような第２接合材３２を用いるので、あらかじめ第１接合材２３で枠体２１と透光性部材２２とが接合された蓋体２０を第２接合材３２で接合することができる。このような、第２接合材３２としては、例えば融点が３２０℃の鉛系ガラスを用いることができる。また、枠部材本体３１等との熱膨張係数を近似させるために、セラミック粉末等をフィラーとして含むものを用いることもできる。
枠部材本体３１への第２接合材３２の融着は、上記ガラスの粉末およびバインダーや溶媒等の有機成分を含むガラスペーストを枠部材本体３１の上下面に塗布して、加熱することで行なうことができる。このときの加熱温度が高すぎ、加熱時間が長すぎると融着した第２接合材３２が結晶化して後の工程での第２接合材３２による接合が困難となる場合がある。そのため、例えば、第２接合材３２のガラスの融点（第２融点）＋１０℃で５分以下の加熱とするなど、第２接合材３２に応じて適宜、加熱条件を調整することができる。
図５に示す例のように、枠部材３０（枠部材本体３１）の一つの端面と配線基板１０の一つの端面とで位置合わせして、枠部材３０を配線基板１０上に載置することができる。このように位置合わせしたときに、枠部材本体３１が配線基板１０の搭載領域１５を囲むように載置される。そのため、枠部材本体３１の開口は必ずしも枠部材本体３１の外形に対して中心に位置していなくてもよい。
次に、図６に示す例のように、配線基板１０上に載置された枠部材３０の上に蓋体２０を載置する。
蓋体２０は、上述したように、枠体２１と枠体２１の上面を塞いで第１接合材２３で接合された透光性部材２２を有している。
枠体２１は、枠部材３０の枠部材本体３１と同程度の熱膨張係数を有するものであると、熱応力により第２接合材３２にクラック等が発生して気密性が低下する可能性が低減される。そのため、枠体２１は、枠部材本体３１と同様に、配線基板１０の絶縁基板１１と同様のセラミック材料からなるものとすることができる。上記のセラミック材料であれば、熱膨張係数の違いは大きくないので、配線基板１０の絶縁基板１１と同じ材料でなくてもよい。
枠体２１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、枠部材本体３１と同様に、以下のようにして作製することができる。まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはシリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒等を添加混合して泥漿状とし、これを周知のスプレードライ法等を用いて顆粒を作製する。次に、この顆粒を周知の乾式プレス法を用いて所定形状の成形体を得る。その後、この成形体を、例えば、約１６００（℃）の温度で焼成することにより枠体２１が製作される。あるいは、配線基板１０の絶縁基板１１と同様に、セラミックグリーンシートを所定形状にして焼成することができる。図１等に示す例のように上面が下面に対して傾斜している枠体２１の場合は、粉体プレスによる方法の方が作製が容易である。
透光性部材２２は、例えば、ソーダガラスまたはホウケイ酸ガラス等の透明なガラス材料からなる板材であり、光の透過率の高いガラス材料が好ましい。なお、透光性部材２２と枠体２１との接合部に加わる熱応力で透光性部材２２が破壊することがないように、互いの熱膨張係数を、近似した値にすることができる。例えば、枠体２１がアルミナ質焼結体（熱膨張係数約７．２×１０－６／℃）の場合であれば、透光性部材２２は例えば、ＢＫ７（ＨＯＹＡ社製、熱膨張係数が約７．５×１０－６／℃）またはＤ２６３（ショット社製、熱膨張係数が約７．２×１０－６／℃）等のガラス材料のような、互いの熱膨張係数の差が０．５×１０－６／℃以下となるようなものを用いることができる。
透光性部材２２は、例えば、上記のような透光性材料からなる大型の板材を切断して所定の大きさの矩形状の板材（以下、矩形板体とも呼ぶ。）に加工することで作製される。例えば、大型の板材の主面に、レーザーやダイシング等で溝を形成し、溝に機械応力や熱応力を加えることで切断することができる。この切断により得た矩形板体の側面は、ほぼ平面で形成されたものとなる。このまま透光性部材２２として使用してもよいが、矩形板体の両主面と側面のなす直角の角部、側面同士のなす直角に対して４５°の角度で角部を研磨によってＣ面を形成した場合には、角部に欠けが発生し難くなり、透光性部材２２に応力が加わった場合にも割れ難くなる。
また、透光性部材２２の上面および下面の少なくとも一方に光学膜を備えているものとすることができる。光学装置用パッケージ１００の光学特性をさらに向上させることができる。光学フィルタ膜は、例えば、反射防止膜（ＡＲコーディング：Anti-Reflection Coating）、ＵＶ（Ultra Violet：紫外線）カットフィルタやＩＲ（infrared rays：赤外線）カットフィルタ等の光学フィルタ膜、あるいは遮光膜である。反射防止膜や光学フィルタ膜は、用途に応じて、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、フッ化ランタン（ＬａＯ３）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、五酸化チタン（Ｔｉ３Ｏ５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、またはＺｒＯ２＋ＴｉＯ２等の混合物等の誘電体単層膜あるいは多層膜で形成することができる。遮光膜は、例えばクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）等の金属膜やカーボンを添加して黒色に着色したエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等で形成することができる。
第１接合材２３は、第２接合材３２の融点（第２融点）よりも高い第１融点を有するガラスからなるものである。例えば第１融点が４６０℃のビスマス系鉛フリーガラスを用いることができる。
図６に示す例のように、蓋体２０（の枠体２１）一つの側面と枠部材３０（枠部材本体３１）の一つの端面とで位置合わせして、蓋体２０を枠部材３０上に載置することができる。図６に示す例では、枠部材本体３１の開口が、枠部材本体３１の外形の中心に対して蓋体２０との位置合わせをした端面側位置しているので、枠部材本体３１は蓋体２０からはみ出ている。この例に限られるものではなく、例えば、枠部材本体３１と枠体２１とは同じ寸法であってもよい。
そして、第１温度および第１融点よりも低い第２温度での加熱処理によって第２接合材３２で配線基板１０と枠部材本体３１および枠部材本体３１と蓋体２０（の枠体２１の下面）とを接合して、光学素子２００を気密封止する。光学素子２００を実装してから、第２接合材３２となるガラスペーストを塗布して接合すると、加熱時のガラス粉末の飛散、ペースト中の有機成分によるガスで封止空間内が汚染される可能性がある。この汚染によって、光学装置３００の光学特性に悪影響をおよぼす可能性がある。あらかじめ枠部材本体３１に融着させた、有機成分を含まない第２接合材３２による接合のため、このような汚染が発生する可能性が十分に低減されて、光学特性に優れた光学装置３００を得ることができる。また、第２接合材３２を溶融させて接合するための第２温度は、光学素子２００を接合する際の加熱処理の第１温度（第３接合材２１０の融点程度）よりも低いことから、光学素子２００が位置ずれすることがなく、光学特性に優れた光学装置３００を得ることができる。さらに、第２温度は蓋体２０の枠体２１と透光性部材２２とを接合している第１接合材２３の融点より低いので、第１接合材２３が溶融して気密性が損なわれることもない。
枠部材３０を用いずに、蓋体２０の枠体２１の下面にあらかじめ第２接合材３２を直接融着させておいたとしても、透光性部材２２の表面が汚染される可能性がある。蓋体２０の枠体２１の下面にあらかじめ第２接合材３２を融着させてから透光性部材２２を枠体２１上面に接合すると、透光性部材２２を接合する際の加熱によって第２接合材３２が結晶化してしまい、その後に蓋体２０を配線基板１０上に接合することが困難になる可能性がある。また、光学素子２００を配線基板１０に搭載する前に第２接合材３２を配線基板１０上に融着させた場合もまた、光学素子２００を搭載する際の加熱によって第２接合材３２が結晶化してしまい、その後に蓋体２０を接合することが困難になる可能性がある。
このように、本開示の光学装置の製造方法によれば、第２接合材３２を有する枠部材３０を用いて配線基板１０と蓋体２０とを接合することから、封止空間内が汚染されて光学特性が低下する可能性が低減され、光学素子２００の固定より後の工程における、第２接合材３２により蓋体２０、枠部材３０および蓋体２０を接合する第２温度の方が、第３接合材２１０により光学素子２００を固定する第１温度よりも低く、蓋体２０の枠体２１と透光性部材２２とを接合している第１接合材の第１融点よりも低いことから、光学素子２００が位置ずれすることなく搭載される。そのため、気密封止性および光学特性に優れた光学装置３００を製造することができる。
１０・・・配線基板
１１・・・絶縁基板
１２・・・接続電極
１３・・・外部電極
１４・・・接続配線
１５・・・搭載領域
２０・・・蓋体
２１・・・枠体
２２・・・透光性部材
２３・・・第１接合材
３０・・・枠部材
３１・・・枠部材本体
３２・・・第２接合材
１００・・・光学装置用パッケージ
２００・・・光学素子
２０１・・・（光学素子の）電極
２１０・・・第３接合材
２２０・・・接続部材（ボンディングワイヤ）
３００・・・光学装置
１１・・・絶縁基板
１２・・・接続電極
１３・・・外部電極
１４・・・接続配線
１５・・・搭載領域
２０・・・蓋体
２１・・・枠体
２２・・・透光性部材
２３・・・第１接合材
３０・・・枠部材
３１・・・枠部材本体
３２・・・第２接合材
１００・・・光学装置用パッケージ
２００・・・光学素子
２０１・・・（光学素子の）電極
２１０・・・第３接合材
２２０・・・接続部材（ボンディングワイヤ）
３００・・・光学装置
Claims (4)
- 上面に光学素子の搭載領域を有する配線基板と、
枠体および該枠体の上面を塞いで第１融点を有するガラスからなる第１接合材で接合された透光性部材を有している蓋体と、
前記第１融点よりも低い第２融点を有するガラスからなる第２接合材が、枠部材本体の上面および下面のそれぞれに配置されており、前記配線基板の上面と前記蓋体の下面との間に配置されている、枠部材と、
を備えている光学装置用パッケージ。 - 前記枠部材の内寸が前記搭載領域より大きい、請求項１に記載の光学装置用パッケージ。
- 前記枠部材の内寸が前記枠体の内寸と同じか小さい、請求項１または請求項２に記載の光学装置用パッケージ。
- 請求項１から３の何れか１項に記載の光学装置用パッケージと、該光学装置用パッケージの前記配線基板の前記搭載領域に第３接合材で固定されて搭載された光学素子とを備えており、前記蓋体と前記配線基板とが前記枠部材の前記第２接合材および前記枠部材本体を介して接合されて、前記光学素子が気密封止されている光学装置。
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