JP2022127833A

JP2022127833A - リッド及びパッケージ

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Publication number: JP2022127833A
Application number: JP2021026037A
Authority: JP
Inventors: 学丸本; Manabu Marumoto
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-09-01

Abstract

【課題】面荒れやエッチピットのない凹部を有するリッド及びそれを備えるパッケージを提供する。【解決手段】ベース４に搭載された発光素子２を収容する収容空間１０を、ベース４と共に構成するリッド５は、貫通孔を有すると共に、発光素子２からの光が透過する透光性の枠体７と、発光素子２からの光が透過する透光性の閉塞体８とを備え、枠体７に、該枠体７の両面を貫通する前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐように閉塞体８が、金属接合層９を介して積層されて、キャップ状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、パッケージ及びそれを構成するためのリッドに関し、更に詳しくは、光学素子を収容するのに好適なパッケージ及びそれを構成するためのリッドに関する。

光学素子、例えば、殺菌効果を有することが知られている波長２００ｎｍ－２８０ｎｍの深紫外線を発する深紫外線ＬＥＤ素子は、環境汚染を防止する観点から従来の水銀ランプに代わって、医療現場や食品工場等において、広く普及しつつある。

かかる深紫外線を発する発光素子を備える発光装置が、例えば、特許文献１に開示されている。

この特許文献１の発光装置では、発光素子であるＬＥＤチップが、上面が開口した凹部を有するパッケージ基板の前記凹部に収容されて、凹部の開口が平板状の窓部材によって封止されている。この窓部材は、凹部を有するパッケージ基板の開口を塞ぐ蓋部材、いわゆる、リッドである。凹部を有するパッケージ基板は、放熱性が良好な窒化アルミニウムなどのセラミックからなり、平板状の窓部材、すなわち、リッドは、紫外光が透過する石英ガラスや水晶などから構成されている。

特許第６２９４４１７号公報

近年、採光性を向上させるために、窒化アルミニウムなどのセラミックからなるパッケージ基板側を平板状とし、紫外光が透過する石英ガラスや水晶などからなるリッド側を、凹部を有するキャップ状にしたパッケージが開発されている。

このようなパッケージでは、発光素子が収容される凹部の側壁が、セラミックではなく、紫外光が透過する石英ガラスや水晶などで構成されるので、採光性が向上する。

また、高価な窒化アルミニウムからなるパッケージ基板を平板状にすることで、凹部を有するパッケージ基板に比べて、コストを低減することもできる。

しかし、紫外光が透過する凹部を有するキャップ状のリッドを製造するために、例えば、水晶板の中央部を、その厚み方向にフッ酸系のエッチング液でハーフエッチングして凹部を形成すると、凹部の内底面が荒れ、エッチピットが発生する。凹部の掘り込みが深くなる程、面が荒れて、多数のエッチピットが発生する。

キャップ状のリッドは、発光素子が搭載された平板状のパッケージ基板に、発光素子を覆うように接合されるので、キャップ状のリッドの凹部の底壁は、パッケージにおいて、発光素子に対向する天板となる部分であって、発光素子からの紫外光が透過する部分である。

したがって、凹部の内底面、すなわち、天板の内面に、面荒れや多数のピットが存在すると、紫外光の透過が妨げられて、透光性能が低下する。

また、凹部を所要の深さにするために、ハーフエッチングによる掘り込みが深くなると、強度が低下し、パッケージ基板とリッドとを接合してパッケージを封止した後に、リッドに割れが生じることがある。

本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、面荒れやエッチピットのない凹部を有するリッド及びそれを備えるパッケージを提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

（１）本発明に係るリッドは、ベースに搭載された発光素子を収容する収容空間を、前記ベースと共に構成するリッドであって、
貫通孔を有すると共に、前記発光素子からの光が透過する透光性の枠体と、前記発光素子からの光が透過する透光性の閉塞体とを備え、
前記枠体に、該枠体の両面を貫通する前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐように前記閉塞体が、金属接合層を介して積層されている。

本発明に係るリッドによると、両面を貫通する貫通孔を有する透光性の枠体の、前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐように、透光性の閉塞体を、金属接合層によって枠体に接合しているので、ハーフエッチングを行うことなく、貫通孔を有する枠体と、前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐ閉塞体とによって凹部を有するキャップ状のリッドを構成することができる。

これによって、ハーフエッチングによって凹部を形成する従来の透光性を有するキャップ状のリッドのように、パッケージの天板の内面となる凹部の内底面に面荒れやエッチピットが生じることがなく、透光性能が低下することがない。

また、ハーフエッチングによる掘り込みの必要がないので、深く掘り込んで強度が低下し、ベースとリッドとを接合してパッケージを封止した後に、リッドに割れが生じるといったこともない。

更に、枠体と閉塞体とは、金属接合層を介して接合されているので、発光素子の発熱を金属接合層によって放熱させることができる一方、応力がかかった際に、金属接合層によってその応力を緩和することができる。

（２）本発明の好ましい実施態様では、前記枠体及び前記閉塞体は、平板状であり、前記閉塞体の、前記貫通孔の前記一方の開口端を塞ぐ面と、前記枠体の前記貫通孔の内面とによって、前記収容空間の収容凹部が区画形成される。

この実施態様によると、平板状の枠体と平板状の閉塞体とを、平行度を安定に保ちながら接合して収容凹部を構成することができる。また、収容凹部の底壁は、貫通孔の一方の開口端を塞ぐ平板状の閉塞体によって構成される一方、収容凹部の側壁は、両面を貫通する貫通孔を有する平板状の枠体によって構成される。したがって、収容凹部の深さは、平板状の枠体の厚さによって規定されることになり、枠体の厚さを選択することによって、任意の深さの収容凹部を構成することができる。

（３）本発明の他の実施態様では、前記発光素子が、深紫外線を発する深紫外線ＬＥＤ素子であり、前記枠体及び前記閉塞体が、水晶又は石英ガラスからなる。

この実施態様によると、殺菌効果を有する波長２００ｎｍ－２８０ｎｍの深紫外線の透過率が高い水晶又は石英ガラスによって、枠体及び閉塞体、すなわち、リッドが構成されるので、殺菌用途の発光装置のパッケージのリッドとして好適である。

（４）本発明の一実施態様では、前記金属接合層が、金属間拡散接合による金属接合層である。

この実施形態によると、枠体と閉塞体とは金属間拡散接合によって接合されるので、枠体と閉塞体との間の金属接合層の厚みを薄く均一にすることができ、薄型化を図れると共に、高い平行度で枠体と閉塞体とを接合することができる。

（５）本発明の他の実施態様では、前記金属間拡散接合が、金－金接合である。

この実施態様によると、枠体と閉塞体とは金同士の同種金属による金属間拡散接合によって接合されるので、枠体と閉塞体との間の金属接合層の厚みを一層薄く均一にすることができ、枠体と閉塞体とを、一層高い平行度で接合することができる。また、再溶融等の問題が生じることもない。

（６）本発明の更に他の実施態様では、前記貫通孔を有する前記枠体が水晶からなり、前記枠体の両面を貫通する前記貫通孔は、前記一方の開口端の開口面積が、他方の開口端に向けて徐々に小さくなるテーパ形状である。

この実施態様によると、ベースに搭載される発光素子からの発光を、枠体のテーパ形状の貫通孔の内面によって反射させて、発光素子に対向する閉塞体側へ導くことができるので、集光効率を高めることができる。

（７）本発明の一実施態様では、前記閉塞体の前記枠体に接合される面が、平滑面である。

貫通孔を有する枠体と、貫通孔の一方の開口端を塞ぐ閉塞体とが接合されて構成される凹部を有するキャップ状のリッドでは、閉塞体は、ベースに搭載された発光素子に対向する天板となる部分である。この実施態様によると、この天板の内面が平滑面であるので、天板の内面に面荒れやエッチピットが存在する、ハーフエッチングによって凹部を形成する従来のリッドに比べて、透光性能が向上する。

(８)本発明に係るパッケージは、上記（１）ないし（７）のいずれかのリッドと、該リッドと共に前記収容空間を構成する前記ベースとを備え、前記ベースが、窒化アルミニウムからなる。

本発明に係るパッケージによると、本発明に係るリッドと共に収容空間を構成するベースは、熱伝導率の高い窒化アルミニウムからなるので、収容空間に収容された発光素子の発熱を効率的に放熱することができる。

本発明によれば、両面を貫通する貫通孔を有する透光性の枠体の、前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐように、透光性の閉塞体を金属接合層によって枠体に接合しているので、ハーフエッチングを行うことなく、貫通孔を有する枠体と、前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐ閉塞体とによって凹部を有するキャップ状のリッドを構成することができる。

更に、枠体と閉塞体とは、金属接合層を介して接合されているので、発光素子の発熱を、金属接合層を介して放熱させることができる一方、応力がかかった際に、金属接合層によってその応力を緩和することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るパッケージを備える発光装置の概略断面図である。図２は図１のリッドの上下を反転させた状態の概略断面図である。図３は接合前の枠体及び閉塞体の概略斜視図である。図４は接合前の枠体及び閉塞体の概略側面図である。図５は接合前のリッド及びベースの概略側面図である。図６は本発明の他の実施形態に係るパッケージを備える発光装置の概略断面図である。図７は貫通孔の形状を説明するための図６の枠体の概略平面図である。図８は本発明の更に他の実施形態の貫通孔の形成手順を説明するための枠体の概略平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るパッケージを備える発光装置の概略断面図である。

この発光装置１は、発光素子２と、この発光素子２を収容したパッケージ３とを備える。

この実施形態の発光素子２は、ＵＶ－Ｃの波長域である波長２００ｎｍ－２８０ｎｍの深紫外線を発する深紫外線ＬＥＤ素子である。波長２００ｎｍ－２８０ｎｍの深紫外線は、殺菌効果を有するので、この発光装置１は、医療現場や食品工場等で好適に使用される。

パッケージ３は、発光素子２が搭載されたベース４と、本発明の実施形態に係るリッド５と、ベース４とリッド５とを接合する第２金属接合層６とを備えている。

このパッケージ３は、直方体状であって、平面視矩形である。このパッケージ３のサイズは、平面視で、例えば、３.５ｍｍ×３．５ｍｍであり、小型化及び低背化を図っている。なお、パッケージ３のサイズは、前記サイズに限らないのは勿論である。

リッド５は、深紫外線が透過する透光性の枠体７と、同じく深紫外線が透過する透光性の閉塞体８と、枠体７と閉塞体８とを接合する第１金属接合層９とを備えている。この実施形態では、枠体７及び閉塞体８は、深紫外線の透過率が高い水晶板で構成されている。

水晶は、上記のＵＶ－Ｃの波長域である波長２００ｎｍ－２８０ｎｍの深紫外線に限らず、ＵＶ－Ｂの波長域である波長２８０ｎｍ－３２０ｎｍの紫外線、及び、ＵＶ－Ａの波長域である波長３２０ｎｍ－４００ｎｍの紫外線の透過率が高く、更には、石英ガラスと異なり、２００ｎｍ以下の真空紫外でも透過率が高い。このように水晶は、４００ｎｍ以上の可視光を含む全波長で透過率が高いので、各種の発光装置のパッケージに好適である。

ベース４は、平板状であり、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミック基板で構成されている。この実施形態では、ベース４は、熱伝導率が高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されており、発光素子２で発生する熱を効率的に放熱することができる。

このベース４の上面には、接続電極１３が形成されており、金属バンプ１５を有する発光素子２が、フリップチップ実装されている。ベース４の下面には、当該発光装置１を外部基板などに実装するための外部端子１４が形成されている。ベース４の上面の接続電極１３と下面の外部端子１４とは、貫通電極１９によって電気的に接続されている。なお、発光素子２は、フリップチップ実装に限らず、ベース４に対してワイヤボンディングによって実装してもよい。

この実施形態では、枠体７と閉塞体８とが、第１金属接合層９によって接合されて、キャップ状のリッド５が構成される。このリッド５とベース４とが、第２金属接合層６によって接合されて、発光素子２を収容する気密な収容空間１０を有するパッケージ３が構成される。

このようにリッド５は、ベース７と共に、発光素子２を収容する収容空間１０を構成する。

この収容空間１０は、湿気や酸素によって発光素子２の特性の劣化等が生じることがないように真空雰囲気とされている。なお、真空雰囲気に限らず、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気としてもよい。

図２は、ベース４と接合する前の図１のリッド５の上下を反転させた状態の概略断面図であり、図３は、枠体７と閉塞体８とを接合する前のリッド５の概略斜視図である。

図２に示されるリッド５は、図３に示すように、円形の貫通孔１１を有する平板状の枠体７に、平板状の閉塞体８を、貫通孔１１の一方（図３では下方）の開口端を塞ぐにように、金属間拡散接合によって接合して構成される。

この実施形態では、枠体７及び閉塞体８は、いずれも平面視矩形状の平板であって、略同じ外形サイズであり、いずれも水晶のＺ板から構成されている。水晶のＺ板は、Ｚ軸に対して９０°の角度で切り出されたＺカットの水晶板であり、主面（Ｘ－Ｙ平面）がＺ軸に直交する。Ｚ板は、厚み方向のウェットエッチングによる指向性が高く、精度の高い加工が可能である。したがって、枠体７の貫通孔１１を、垂直に近い形状にすることができる。なお、水晶板は、Ｚカットに限らず、ＡＴカットの水晶板等であってもよい。

枠体７の貫通孔１１は、後述のように、水晶のＺ板を両面からウェットエッチングすることによって形成することができる。

このように平板の枠体７の両面を貫通する貫通孔１１の一方の開口端を、平板の閉塞体８によって塞ぐように、枠体７と閉塞体８とを接合することによって、図２に示すように、発光素子２を収容するための上方が開口した収容凹部１２を有するキャップ状のリッド５が構成される。

この収容凹部１２は、第１金属接合層９によって接合された枠体７の貫通孔１１の内面１１ａと、閉塞体８の、前記貫通孔１１の一方の開口端を塞ぐ面８ａ（図２及び図３では上面）とによって区画形成される。

枠体７は、図２に示すように、発光素子２を収容する収容凹部１２の側壁を構成するものであり、この枠体７の厚さは、収容凹部１２の深さに相当する。このため、図１に示す収容空間１０に収容された発光素子２が、閉塞体８に接触しないように、枠体７の厚さは、発光素子２の高さより大きい。このように枠体７の厚さは、発光素子２の高さに応じて適宜選択されることになるが、この枠体７の厚さは、例えば、１５０μｍ～３００μｍである。

本実施形態では、枠体７の両面を貫通する貫通孔１１の一方の開口端を、閉塞体８によって塞ぐように、枠体７と閉塞体８とを接合することによって、収容凹部１２を有するキャップ状のリッド５を構成するので、従来のように、凹部を形成するために、水晶板の中央部を、その厚み方向にハーフエッチングして掘り込む必要がない。これによって、従来のキャップ状のリッドのように凹部の内底面、すなわち、本実施形態の閉塞体８の、貫通孔１１の一方の開口端を塞ぐ面８ａに面荒れやエッチピットが生じることがない。

この閉塞体８の、貫通孔１１の一方の開口端を塞ぐ面８ａは、図１に示すように、パッケージ３の発光素子２に対向する天板の内面であり、この内面８ａには、面荒れやエッチピットが存在しないので、ハーフエッチングを行う従来のリッドのように透光性能が低下することがない。

この閉塞体８は、その両面が、枠体７と同様に、後述の水晶ウェハの研磨加工によって、平坦な平滑面とされているので、透光性能を高めることができる。このように透光性能を高めるために、閉塞体８の、貫通孔１１の一方の開口端を塞ぐ面８ａの表面粗さは、算術平均高さＳａで、例えば、Ｓａ＝０．３～１．０ｎｍであるのが好ましい。

また、本実施形態では、枠体７の厚さを選択することによって、任意の深さの収容凹部１２を構成できるので、従来のように、所要の深さの凹部を形成するために、ハーフエッチングによって深く掘り込んで強度が低下し、パッケージ基板とリッドとを接合してパッケージを封止した後に、リッドに割れが生じるといったこともない。

この実施形態では、枠体７の貫通孔１１の形成は、個片状態ではなく、ウェハレベルで行う。すなわち、Ｚ板の水晶ウェハに、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングを表裏両面から行うことによって、貫通孔を有する多数個の枠体部分を一括して形成する。

具体的には、研磨加工によって、両面が平坦な平滑面とされたＺ板の水晶ウェハに、耐フッ酸膜である金属膜を形成し、フォトレジストを塗布する。このフォトレジストを、貫通孔を有する多数個の枠体部分に対応するパターンとなるように露光及び現像する。

次に、フォトレジストをマスクにして金属膜のエッチングを行い、フォトレジストに覆われていない金属膜の部分を除去する。これによって、Ｚ板の水晶ウェハの表裏面を露出させて、貫通孔を有する多数個の枠体部分に対応するマスクパターンを形成する。

このマスクパターンをマスクとしてウェットエッチングを行うことで、貫通孔１１を有する多数個の枠体７部分を一括して形成することができる。

その後、フォトレジスト及び金属膜を除去し、貫通孔１１が形成された多数個の枠体７部分を有するＺ板の水晶ウェハを得る。

図４は、リッド５を構成する枠体７及び閉塞体８の接合前の概略側面図である。

閉塞体８の枠体７に接合される側の面、すなわち、閉塞体８の、貫通孔１１の一方の開口端を塞ぐ面８ａには、図３に示すように、平面視矩形の閉塞体８の周縁部に沿って一定幅の閉塞側接合パターン８１が、矩形環状に形成されている。

この閉塞側接合パターン８１は、図４に示すように、閉塞体８上に形成された第１金属膜８１１と、この第１金属膜８１１上に形成された第２金属膜８１２とを備える。第１金属膜８１１は、例えば、チタン（Ｔｉ）又はクロム（Ｃｒ）、この実施形態では、チタンからなり、第２金属膜８１２は、例えば、金（Ａｕ）からなる。

第１金属膜８１１及び第２金属膜８１２は、真空蒸着やスパッタリング、イオンプレーティング、ＭＢＥ、レーザーアブレーションなどの物理的気相成長法によって成膜されたＰＶＤ膜である。

枠体７の閉塞体８に接合される側の面には、平面視矩形の枠体７の周縁部に沿って一定幅の枠体側接合パターン７１が、前記閉塞側接合パターン８１に対向するように、矩形環状に形成されている。

この枠体側接合パターン７１は、図４に示すように、枠体７上に形成された第１金属膜７１１と、この第１金属膜７１１上に形成された第２金属膜７１２とを備える。第１金属膜７１１は、閉塞側接合パターン８１の第１金属膜８１１と同様に、例えば、チタン（Ｔｉ）又はクロム（Ｃｒ）、この実施形態では、チタンからなり、第２金属膜７１２は、閉塞側接合パターン８１の第２金属膜８１２と同様に、例えば、金（Ａｕ）からなる。

枠体側接合パターン７１の第１金属膜７１１及び第２金属膜７１２は、閉塞側接合パターン８１の第１金属膜８１１及び第２金属膜８１２と同様に、物理的気相成長法によって成膜されたＰＶＤ膜である。

枠体７のベース４に接合される側の面には、図３に示すように、平面視矩形の枠体７の周縁部に沿って一定幅の金属膜７２が、貫通孔１１を囲むように矩形環状に形成されている。

この金属膜７２は、チタン等の下地金属上に金等が積層形成されている。

この実施形態では、枠体７と閉塞体８とが、枠体側接合パターン７１と閉塞側接合パターン８１とを重ね合わせた状態で金属間拡散接合されて、図２に示すリッド５が製造される。枠体側接合パターン７１と閉塞側接合パターン８１とは、それら自身が拡散接合後に生成される第１金属接合層９となる。

この枠体７と閉塞体８との金属間拡散接合は、加熱、加圧した状態で行うことによって、接合強度を向上させることが可能である。

このように枠体７と閉塞体８とは、金属層である第１金属接合層９によって接合されているので、応力がかかった際には、第１金属接合層９によってその応力を緩和することができる一方、発光素子２からの発熱を、第１金属接合層９を介して放熱することができる。

金同士の金属間拡散接合によるギャップ、すなわち、接合後の枠体７と閉塞体８とのギャップは、例えば、０．１５μｍ～１．００μｍ程度であり、従来の金属ペースト封止材のギャップである、例えば、５μｍ～２０μｍ程度に比べて薄い。

このように平板の枠体７と平板の閉塞体８とは、薄い均一な第１金属接合層９を介して接合されるので、枠体と閉塞体８とを高い平行度を保って接合することができる。

枠体７の枠体側接合パターン７１と、閉塞体８の閉塞側接合パターン８１との金属間拡散接合は、上記の金同士の金属間拡散接合に限らず、例えば、銀同士、あるい、アルミニウム同士の金属間拡散接合であってもよい。なお、この場合は、金同士の金属間拡散接合の場合と異なり、接合前に表面の酸化膜を除去する必要がある。

また、金属間拡散接合は、同種金属に限らず、例えば、金と銀との異種金属間の拡散接合であってもよい。

この実施形態では、枠体７と閉塞体８とを接合する工程は、個片状態ではなく、ウェハレベルで行う。すなわち、貫通孔１１及び枠体側接合パターン７１等を有する枠体７部分の多数個が一括形成されたＺ板の水晶ウェハと、閉塞側接合パターン８１を有する閉塞体８部分の多数個が一括形成されたＺ板の水晶ウェハとを、Ｚ板の軸方向が一致するように重ね合わせて、枠体側接合パターン７１と閉塞側接合パターン８１とを金属間拡散接合する。

このようにして、図４に示される枠体７と閉塞体８とが接合されたリッド５が得られる。このリッド５の上下を反転させて、図５に示すように、発光素子２をフリップチップ実装したベース４に接合して、発光素子２が収容された収容空間１０を気密に封止したパッケージ３が得られる。

このとき、リッド５の枠体７に形成された金属膜７２とベース４の上面に形成された金属膜１６とを、重ね合わせた状態で加熱加圧して接合する。ベース４の金属膜１６は、下地金属層に金属ろう材層が積層して形成され、この金属膜１６は、枠体７の金属膜７２に対向するように、平面視矩形のベース４の周縁部に沿って矩形環状に形成されている。金属ろう材層は、例えば、金錫ろう材、錫銅ろう材、あるいは、銀錫ろう材などの融点が低いろう材で構成するのが好ましく、この金属ろう材層は、メッキによって形成してもよい。また、金属ろう材層は、ベース４側ではなく、リッド５の枠体７の金属膜７２上に形成してもよい。

ベース４の金属膜１６とリッド５の枠体８の金属膜７２との接合によって、図１に示される第２金属接合層６が構成される。

このリッド５とベース４との接合も、上記枠体７と閉塞体８との接合と同様に、ウェハレベルで行われ、その後、ダイシングによって個片化して、図１に示される多数個の発光装置１を得る。

この実施形態では、リッド５の枠体７と閉塞体８との接合、あるいは、リッド５とベース４との接合は、ウェハレベルで行ったが、これらの接合は、ウェハレベルに限らず、個片化した状態で行ってもよい。

上記実施形態では、枠体７と閉塞体８とを接合してリッド５を構成し、このリッド５とベース４とを接合してパッケージ３を構成したが、本発明の他の実施形態として、閉塞体、枠体及びベースを重ね合わせて同時に接合するようにしてもよい。

上記実施形態では、枠体７の貫通孔１１は、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングを、Ｚ板の水晶ウェハの表裏両面から行うことによって形成したが、本発明の他の実施形態として、Ｚ板の水晶ウェハの片面からウェットエッチングを行うことによって、貫通孔をテーパ形状に形成してもよい。

図６は、本発明の他の実施形態の図１に対応する概略断面図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

この実施形態の発光装置１_１のパッケージ３_１では、リッド５_１は、収容空間１０_１を構成する枠体７_１の貫通孔が、テーパ形状に形成されている。すなわち、貫通孔は、閉塞体８側の開口端の開口面積が、ベース４側の開口端へ向けて徐々に小さくなるテーパ形状となっている。換言すると、貫通孔は、ベース４側の開口面積が、閉塞体８側へ向けて徐々に大きくなるテーパ形状となっている。したがって、枠体７_１の貫通孔の内面１１_１ａは、閉塞体８へ向けて広がるテーパ面となっている。

この枠体７_１の貫通孔は、Ｚ板の水晶ウェハに、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングを片面から行うことによって形成することができる。

このように枠体７_１の貫通孔の内面１１_１ａが、閉塞体８へ向けて広がるテーパ面となっているので、発光素子２からの深紫外線が、矢符Ａで示すように、貫通孔の内面１１_１ａで反射されて閉塞体８へ導かれることになり、集光効率を向上させることができる。

このようにＺ板の水晶ウェハに、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングを片面から行うことによって、貫通孔をテーパ形状にできるのであるが、水晶の結晶方位によるエッチング異方性のために、枠体７_１の両面における貫通孔の開口端の形状が異なってしまう。

図７は、図６の実施形態のリッド５_１の枠体７_１の概略平面図である。

ウェットエッチングを行う片面である上面（閉塞体８側の面）の開口１１_１ｂの形状は、図示しないマスクパターンと同様の略円形の開口面積の大きい形状であるが、下面（ベース４側の面）の開口１１_１ｃは、３つの角部１１_１ｃｅを有する大略三角形状の開口面積の小さい形状となっている。

上面の略円形の開口１１_１ｂは、下面の大略三角形状の開口１１_１ｃに向けて
徐々に開口が小さくなるテーパ面１１_１ａとなっている。

下面の開口１１_１ｃの３つの角部１１_１ｃｅは、頂点をそれぞれ有する鋭角状の部分を有している。このため、この鋭角状の部分に、応力が集中しやすく、割れ等の原因となることがある。

そこで、本発明の他の実施形態では、次のようにして貫通孔を形成することによって、鋭角状の部分をなくすようにしている。

図８は、鋭角状の部分をなくした開口を形成するための片面からのウェットエッチングを行う手順を説明するための枠体の概略平面図である。

同図（ａ）に示すように、３つの半円部分１７ａが円周方向に沿って等間隔に連続するように形成された第１マスクパターン１７をマスクとして、Ｚ板の水晶ウェハに、片面から１回目のウェットエッチングを行う。これによって、同図（ｂ）に示すように、片面である上面の開口１１_２´ｂが、第１マスクパターン１７と略同じ開口面積の大きな形状であって、下面の開口１１_２´ｃが、角部が丸みを帯びた略六角形状の開口面積の小さい貫通孔１１_２´を有する枠体７_２となる。この貫通孔１１_２´では、上面の開口１１_２´ｂと下面の開口１１_２´ｃとの間がテーパ面１１_２´ａとなる。

次に、この枠体７_２に対して、同図（ｃ）に示すように、円形の第２マスクパターン１８をマスクとして片面である上面から２回目のウェットエッチングを行う。これによって、同図（ｄ）に示すように、上面の開口１１_２ｂが、第２マスクパターン１８に対応した開口面積の大きな円形であって、下面の開口１１_２ｃが、角部が更に丸みを帯びた略六角形の貫通孔１１_２を有する枠体７_２となる。この貫通孔１１_２では、上面の開口１１_２ｂと下面の開口１１_２ｃとの間がテーパ面１１_２ａとなる。

このようにマスクパターンを異ならせて片面から２回のウェットエッチングを行うことによって、図８（ｄ）に示すように、下面の開口１１_２ｃを、鋭角状でない鈍角の角部を有する略六角形状にすることができる。

これによって、図７の貫通孔１１_１のように、角部１１_１ｃｅの鋭角状の部分に、応力が集中して割れ等が生じるといったことがない。

なお、鋭角状の角部のない開口の形状は、鈍角の角部を有する六角形状に限らず、マスクパターンやウェットエッチングの回数の選択等によって、例えば、鈍角の角部を有する四角形や五角形等の多角形状、あるいは、円弧状としてもよく、角部を、Ｃ面やＲ面に面取りした形状などであってもよい。

［その他の実施形態］
閉塞体８は、平板状に限らず、他の形状、例えば、外周面をドーム状などにしてもよい。

リッド５やベース４の外周形状は、矩形状に限らず、例えば、矩形以外の多角形状や、円形状等でもよく、枠体７の貫通孔は、円形に限らず、矩形等の多角形状であってもよい。

上記実施形態では、発光素子２は、ＵＶ－Ｃの波長域である波長２００ｎｍ－２８０ｎｍの深紫外線を発する深紫外線ＬＥＤ素子に適用して説明したが、発光素子２は、水晶の透過波長域の光を発するものであれば、深紫外線ＬＥＤ素子に限定されるものではない。

上記実施形態では、枠体及び閉塞体を、水晶で構成したが、水晶に限らず、発光素子からの光を透過する材料であればよく、例えば、石英ガラスなどであってもよい。

１，１_１発光装置
２発光素子
３, ３_１パッケージ
４ベース
５，５_１リッド
６第２金属接合層
７，７_１枠体
８閉塞体
９第１金属接合層
１０，１０_１収容空間
１１，１１_１，１１_２貫通孔
１２収容凹部
７１枠体側接合パターン
８１閉塞側接合パターン

Claims

ベースに搭載された発光素子を収容する収容空間を、前記ベースと共に構成するリッドであって、
貫通孔を有すると共に、前記発光素子からの光が透過する透光性の枠体と、前記発光素子からの光が透過する透光性の閉塞体とを備え、
前記枠体に、該枠体の両面を貫通する前記貫通孔の一方の開口端を塞ぐように前記閉塞体が、金属接合層を介して積層されている、
ことを特徴とするリッド。
前記枠体及び前記閉塞体は、平板状であり、
前記閉塞体の、前記貫通孔の前記一方の開口端を塞ぐ面と、前記枠体の前記貫通孔の内面とによって、前記収容空間の収容凹部が区画形成される、
請求項１に記載のリッド。
前記発光素子が、深紫外線を発する深紫外線ＬＥＤ素子であり、
前記枠体及び前記閉塞体が、水晶又は石英ガラスからなる、
請求項１または２に記載のリッド。
前記金属接合層が、金属間拡散接合による金属接合層である、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のリッド。
前記金属間拡散接合が、金－金接合である、
請求項４に記載のリッド。
前記貫通孔を有する前記枠体が水晶からなり、前記枠体の両面を貫通する前記貫通孔は、前記一方の開口端の開口面積が、他方の開口端に向けて徐々に小さくなるテーパ形状である、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のリッド。
前記閉塞体の前記枠体に接合される面が、平滑面である、
請求項１ないし６いずれか一項に記載のリッド。
前記請求項１ないし７のいずれか一項に記載のリッドと、該リッドと共に前記収容空間を構成する前記ベースとを備え、
前記ベースが、窒化アルミニウムからなる、
ことを特徴とするパッケージ。