JP7138026B2 - 光学装置用蓋体および光学装置用蓋体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、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蓋体およびその製造方法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Ｌ
ＥＤ（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のための蓋体として、金属製の枠部材と枠部材の開口を塞ぐ透光性部材とで構成されたものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。パッケージに光学素子を搭載して、パッケージの上面に蓋体をろう材で接合して素子を気密封止することで光学装置となる。

ろう材で接合する蓋体として、金属製の蓋体にあらかじめろう材プリフォームが仮付けされたものがある（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００３－２８２７５４号公報 特開平５－２１６２６号公報

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、従来の蓋体においては、透光性部材を囲むように金属枠体が配置されているので、小型化（薄型化）が困難なものであった。また、蓋体のパッケージ等への接合工程を簡略化するために、金属枠体にろう材のプリフォームを仮付けしようとすると、このときの熱により金属枠体と透光性部材との間に空隙が発生して、蓋体として使用した際の気密性が損なわれてしまう可能性があった。

本開示の一つの態様による光学装置用蓋体は、板状のガラスからなる透光性部材と、該透光性部材の第１面の外周に沿って設けられた枠状の金属膜と、該金属膜に点状の接合部で接合された枠状のろう材と、を備えており、該ろう材は、他部よりも幅が大きい幅広部を有しており、前記接合部は、前記幅広部に位置している。

また、本開示の一つの態様による光学装置用蓋体の製造方法は、板状の透光性部材および他部よりも幅が大きい幅広部を有する枠状のろう材を準備する工程と、前記透光性部材の第１面の外周に沿って枠状の金属膜を設ける工程と、前記枠状のろう材を前記金属膜に重ねて載置して、前記ろう材側からレーザーを照射して、前記幅広部において前記ろう材と前記金属膜とを点状の接合部で接合する工程と、を含む。

本開示の光学装置用蓋体によれば、金属枠を有さずに、透光性部材にろう材が直接接合されているので、小型で気密性に優れた封止が可能な蓋体となる。

本開示の光学装置用蓋体の製造方法によれば、局所的な加熱によってろう材と金属膜とを接合しても、ろう材の表面において接合部に大きな突起を有さない光学装置用蓋体を製造することができる。

（ａ）は光学装置用蓋体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は平面図である。 （ａ）は図１（ｂ）のＡ部の一例を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は図１（ｂ）のＡ部の他の一例を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における断面を示す断面図である。 （ａ）～（ｃ）は光学装置用蓋体の製造方法の各工程を示す斜視図である。 光学装置の一例を示す斜視図である。 （ａ）は図５のＡ－Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図５のＢ－Ｂ線における断面図である。 光学装置の他の一例を示す斜視図である。 （ａ）は図７の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。 光学装置の他の一例を示す斜視図であり、（ａ）は上からの斜視図で（ｂ）は下からの斜視図である。 （ａ）は図９に示す光学装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。

以下、本開示の光学装置用蓋体および光学装置について、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、実際に光学装置用蓋体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（ａ）は光学装置用蓋体の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は平面図である。図２（ａ）は図１（ｂ）のＡ部の一例を拡大して示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ－Ｂ線における断面を示す断面図である。図３（ａ）は図１（ｂ）のＡ部の他の一例を拡大して示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ線における断面を示す断面図である。図４（ａ）～図４（ｃ）は光学装置用蓋体の製造方法の各工程を示す斜視図である。図５は光学装置の一例を示す斜視図である。図６（ａ）は図５のＡ－Ａ線における断面図であり、図６（ｂ）は図５のＢ－Ｂ線における断面図である。図７は光学装置の他の一例を示す斜視図である。図８（ａ）は図７の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図９は光学装置の他の一例を示す斜視図であり、図９（ａ）は上からの斜視図で図９（ｂ）は下からの斜視図である。図１０（ａ）は図９に示す光学装置の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。以上の斜視図においては、区別しやすいように金属膜にドットの網掛けを施している。

光学装置用蓋体１００は、図１に示す例のように、板状のガラスからなる透光性部材１と、透光性部材１の第１面１１の外周に沿って設けられた枠状の金属膜２と、金属膜２に点状の接合部で接合された枠状のろう材３と、を備えている。

このような構成の光学装置用蓋体１００によれば、金属枠を有さずに、透光性部材１にろう材３が直接接合されているので、小型で気密性に優れた封止が可能な蓋体となる。すなわち、透光性部材１からはみ出すような金属枠がないので小型となる。また、金属枠を透光性部材１に接合する際の熱による熱応力によって金属枠が変形し、この変形によって金属枠体と透光性部材との間に空隙が発生して、あるいは金属枠体と蓋体を接合するパッケージとの間に空隙が発生して蓋体として使用した際の気密性が損なわれてしまうこともない。そして、透光性部材１上の金属膜２とろう材３との接合部３１は点状であることから、金属膜２とろう材３との接合は局所的な加熱で行なわれて全面で接合されていないので、接合の際の熱によって透光性部材１が歪む可能性が低減されている。

金属膜２とろう材３とが点状の接合部３１で接合されているというのは、点溶接されているということである。例えば、金属膜２の上に枠状のろう材３を載置して加熱したこてをろう材３に押し当てることで、ろう材３におけるこてが押し当てられた部分が溶融して金属膜２に接合される。このとき、溶融したろう材はこてに押されて、ろう材３の表面における押し当てた部分の周囲にはみ出る。こてはろう材３の表面に対して垂直に当たり難いので、溶融したろう材は一方向にはみ出しやすい。溶融したろう材が固まると、ろう材３の表面に１つの大きな凸部が形成されることとなる。光学装置用蓋体１００は、ろう材３が接合された第１面１１をパッケージ２００側にしてパッケージ２００上に載置され、押圧しながら加熱して接合される。接合部３１に大きな凸部があると、この押圧の際に凸部近傍に力が集中し、透光性部材１にクラックが入ってしまう場合がある。透光性部材１にクラックがあると気密性が損なわれてしまう。

これに対して、上記の光学装置用蓋体１００において、図２および図３に示す例のように、金属膜２とろう材３との接合部３１は、ろう材３の表面において凹部３１ａと凹部３１ａを取り囲む凸部３１ｂとを有しているものとすることができる。ろう材３を金属膜２に接合する際の加熱によって溶融したろう材が、加熱されれば部分の周りに移動した際に凹部３１ａと凸部３１ｂが形成される。凸部３１ｂは接合の際に加熱した部分である凹部３１ａを取り囲んで形成されている。すなわち、溶融したろう材が一箇所に集まって大きな凸部となっていない。そのため、光学装置用蓋体１００をパッケージ２００に接合する際に押圧しても、その力は一点に集中せず、凹部３１ａを取り囲む凸部３１ｂに分散して加わり、透光性部材１にクラックが入る可能性が低減される。

図２に示す例では、平面視で凸部３１ｂは凹部３１ａを取り囲む円環状である。そのため、凸部３１ｂの頂点は二点鎖線で示すような円周状である。これに対して、図３に示す例の凸部３１ｂは、平面視で凹部３１ａと同一円周上で取り囲んでいるが、連続した円環状ではなく３つに分かれている。凸部３ｂは３つに分かれているが、これらの頂点は図２に示す例と同様に、二点鎖線で示す同一の円周上に位置し、それぞれは点状ではなく線状である。

このような光学装置用蓋体１００は以下のような工程を含む製造方法によって製造することができる。図４（ａ）に示すような、板状の透光性部材１および枠状のろう材３を準備する第１の工程、図４（ｂ）に示すような、透光性部材１の第１面１１の外周に沿って枠状の金属膜２を設ける第２の工程、図４（ｃ）に示すような、枠状のろう材３を金属膜２に重ねて載置して、ろう材３側からレーザーＬを照射してろう材３と金属膜２とを点状の接合部３１で接合する第３の工程である。

透光性部材１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、光学装置用蓋体１００が用いられる光学装置６００に搭載される光学素子が発光または受光する光であり、主には可視光である。透光性部材１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。透光性部材１の大きさは、光学装置用蓋体１００が用いられる光学装置６００の大きさによるが、例えば厚みが０．２ｍｍ～１．０ｍｍで、一辺の長さが２．０ｍｍ～５．０ｍｍである。

透光性部材１は、例えば、上記のような透光性材料からなる大型の板材（ガラス板）を切断して所定の大きさの矩形状の板材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１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（面取り加工した）場合には、角部に欠けが発生し難くなり、透光性部材１に応力が加わった場合にも割れ難くなる。また、矩形状とは、正方形や長方形等の厳密な矩形ではなく、角を面取り加工したもの等も含むことを意味している。

また、透光性部材１は、第１面１１および第２面１２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。光学装置用蓋体１００および光学装置６００の光学特性をさらに向上させることができる。光学膜は、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（ＭｇＦ_２）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、フッ化ランタン（ＬａＯ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、五酸化チタン（Ｔｉ_３Ｏ_５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、またはＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２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。

また、枠状のろう材３は例えば錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属を含む金属ろう、具体的にはＡｕ－Ｓｎろう等からなるものである。このような材料からなる、所定の厚み、例えば０．０１ｍｍ～０．０５ｍｍの板材を、打ち抜き加工によって枠状にすることで作製することができる。枠状のろう材３は、例えば外形が一辺の長さが２．０ｍｍ～５．０ｍｍの四角形状で、内形が一辺の長さが１．５ｍｍ～４．５ｍｍの四角形状である。この場合の四角形状も厳密な四角形ではなく、図４に示す例のように、角が丸められたものとすることができる。光学装置用蓋体１００をパッケージ２００に接合した後に、これらの間に発生する熱応力は角部において大きくなりやすい。そのためろう材３の角部の幅を大きくしておくことで光学装置用蓋体１００とパッケージ２００との接合信頼性を高めることができる。図４に示す例では、枠状のろう材３の外形の角部の丸みよりも内形の丸みの方を大きくすることで、枠状のろう材３の幅を、角部において大きくしている。

金属膜２は、例えば、蒸着法またはスパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）あるいは化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）等の薄膜形成方法を用いて形成される薄膜である。または、無電解めっきによるめっき皮膜あるいはこれらを組み合わせたものとすることができる。金属膜２が薄膜からなる場合であれば、例えば、透光性部材１の表面から順にクロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の膜が積層されたものとすることができる。金属膜２は枠状のろう材３と同様の枠状であり、図４に示す例では枠状のろう材３に対して外寸が一回り大きく、内寸が一回り小さい、ろう材３よりも幅広の金属膜２となっている。

金属膜２は、透光性部材１の第１面１１に金属膜２と同じ所定形状の開口を有するマスクを形成して、第１面１１の開口内に露出した部分に薄膜またはめっき皮膜を形成することで作製することができる。マスクは、例えば、ドライフィルム、液状レジストにより緩効性のレジスト膜を透光性部材１の全面に被着させ、フォトリソ加工で開口を形成したものである。

上記のような枠状のろう材３を透光性部材１の第１面１１に形成された金属膜２の上に重ねて載置して、ろう材３側からレーザーＬを照射してろう材３と金属膜２とを点状の接合部３１で接合することで光学装置用蓋体１００となる。図４に示す例では、枠状のろう材３の対角の２か所で金属膜２とろう材３とが接合されている。言い換えれば、金属膜２
とろう材３との接合部３１が、四角枠状のろう材３の対角の２か所にある。接合部３１が１か所であると、光学装置用蓋体１００をパッケージ２００に接合する際に、ろう材３を下にするとろう材３の自重によってろう材３が変形してしまい、所定の位置に均等にろう材３が配置されなくなる可能性がある。接合部３１が少なくとも２か所あれば、このような変形が発生する可能性が低減される。この場合の２か所は近接していてはこのような効果を奏し難いのでできるだけ離れた位置とすることができ、例えば、透光性部材１の第１面１１の中心に対して点対称の位置に接合部３１を配置することができる。さらには、上述したように枠状のろう材３の角部の幅を大きくした場合には、対角に位置する２つの角部に接合部３１を配置することができる。このようにすると、光学装置６００および光学装置用蓋体１００が小型で、枠状のろう材３の幅も小さい場合であっても、接合部３１を形成することが容易になる。

レーザーＬは上記のような材料のろう材３を溶融させて金属膜２と接合できるものであればよい。例えば、ＣＯ_２レーザー（炭酸ガスレーザー）、ＵＶレーザー（Ultra Violet
紫外線レーザー）などを用いることができる。レーザーのビーム径によって接合部３１の径を変えることができる。ろう材３の幅に応じてレーザーのビーム径を選択すればよく、例えば、ろう材３の幅の２０％～８０％、５０μｍ～１５０μｍとすることができる。

レーザーＬを照射してろう材３と金属膜２とを点状の接合部３１で接合することから、局所的な加熱となって透光性部材１の全体に大きな熱が加わることがなく、この熱によるひずみが発生する可能性が低減される。また、レーザーＬによってろう材３を溶融させることから、ろう材３にこてを当てて加熱する場合のように、ろう材３、特に溶融したろう材に力が大きな加わらず、またレーザーＬはろう材３の表面に対して垂直に照射しやすい。そのため、ろう材３においてレーザーＬが照射された部分が溶融し、溶融したろう材はレーザーＬが照射された部分を取り囲むように押し出されやすい。つまり、レーザーＬが照射された部分が接合部３１の凹部３１ａとなり、凹部３１ａを取り囲むように押し出された溶融したろう材が凹部３１ａを取り囲む凸部３１ｂとなり易い。

なお、以上の製造方法の説明では、大型のガラス板（大型の透光性部材１）をあらかじめ加工して光学装置用蓋体１００の大きさにした後に金属膜２を形成して枠状のろう材３を接合したが、大型のガラス板上に多数の金属膜２を形成した後に、ガラス板を切断して金属膜２を有する透光性部材１を作製してもよいし。さらに、多数の金属膜２のそれぞれに枠状のろう材３を接合した後にガラス板を切断して光学装置用蓋体１００を作製してもよい。

図５～図１０は、上記のような光学装置用蓋体１００を用いた光学装置６００の例を示している。光学装置６００は、上記のような光学装置用蓋体１００と、パッケージ２００と、パッケージ２００に搭載された光学素子３００とを備えている。上記のような光学装置用蓋体１００を用いていることから、小型で気密封止の信頼性に優れたものとなる。図５および図６に示す例と、図７および図８に示す例と、図９および図１０に示す例とではパッケージ２００の形態が異なっている。

図５および図６に示す例は、パッケージ２００が、金属から成る基体２０１と、基体２０１の上に接合された金属から成る枠部２０２とで光学素子３００を収納する容器が構成されている。基体２０１と枠部２０２とは、例えば銀銅（Ａｇ－Ｃｕ）合金を用いた金属ろう材で接合されている。基体２０１の上面と枠部２０２の内面とで形成される凹部の底面に光学素子３００が搭載されている。枠部２０２は枠部２０２内面から外面にかけて貫通する貫通孔を有している。貫通孔には棒状の端子が挿入され、ガラス等の絶縁性の封止材によって固定されるとともに気密封止されている。端子の枠部２０２の内側に位置する部分は、枠部２０２の内側に搭載された光学素子３００とボンディングワイヤ３０１で電
気的に接続される接続端子２０３として機能する。一方、端子の枠部２０２の外側に位置する部分は外部回路と電気的に接続される外部端子２０４として機能する。このようなパッケージ２００の枠部２０２の上面と光学装置用蓋体１００とが、光学装置用蓋体１００のろう材３で接合される。これによって、枠部２０２の内側において基体２０１に搭載された光学素子３００が気密に封止された光学装置６００となっている。

パッケージ２００の基体２０１として、熱伝導率の高い銅（熱膨張係数約１６．７×１０^－６／℃）や銅合金材料を使用することで、高出力の光学素子３００から発生する熱を効果的に外に排出できる。基体２０１は、図５および図６に示す例のように、光学素子３００が搭載される部分の厚みが厚いと、熱の排出がより効果的に行なわれる。また、パッケージ２００の枠部２０２としては、基体２０１ほどの熱伝導率は必要ではなく、剛性が高い金属、例えばＳＰＣ（Steel Plate Cold）等の金属部材を用いることができる。基体２０１および枠部２０２は、上記のような金属材料にプレス加工、切削加工等の機械加工を施すことで形成することができる。上述したように、基体２０１と枠部２０２とは、例えば銀銅（Ａｇ－Ｃｕ）合金を用いた金属ろう材で接合される。接合されて一体化された基体２０１および枠部２０２の表面には、腐食防止および光学装置用蓋体１００のろう材３の接合性のために、ニッケルおよび金などのめっき皮膜を設けることができる。

接続端子２０３および外部端子２０４として機能する端子は、例えば、４２アロイ（ＦｅＮｉ４２合金）、ＦｅＮｉ２９Ｃｏ１７合金等の金属材料からなる、断面が円形の棒状のものであり、腐食防止およびボンディングワイヤ３０１等の接続部材の接合性のために、表面に、ニッケルおよび金などのめっき皮膜を設けることができる。

図７および図８に示す例では、パッケージ２００はいわゆるセラミックパッケージである。セラミックスから成る基体２０１と、基体２０１の上に接合された同じセラミックスから成る枠部２０２とで光学素子３００を収納する容器が構成されている。基体２０１と枠部２０２とは、同時焼成で一体的に形成されている。基体２０１の上面と枠部２０２の内面とで形成される凹部の底面に光学素子３００が搭載されている。パッケージ２００の凹部の底面から外面にかけて、図８に示す例においては、基体２０１の上面の枠部２０２に囲まれた部分から基体２０１の下面にかけて配線導体が形成されている。配線導体のうち凹部底面（基体２０１の上面）に位置する部分は光学素子３００とボンディングワイヤ３０１で電気的に接続される接続端子２０３として機能し、基体２０１の下面に位置する部分は外部回路と電気的に接続される外部端子２０４として機能する。配線導体は、基体２０１の内部に設けられ、接続端子２０３と外部端子２０４とを電気的に接続する接続導体２０５を有している。このようなパッケージ２００の枠部２０２の上面と光学装置用蓋体１００とが、光学装置用蓋体１００のろう材３で接合される。これによって、枠部２０２の内側において基体２０１に搭載された光学素子３００が気密に封止された光学装置６００となっている。枠部２０２はセラミックスからなり、セラミックスの表面はろう材３が濡れずに接合できないので、枠部２０２の上面には接合金属層２０２ａを形成することで接合性が向上されている。

パッケージ２００の基体２０１および枠部２０２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、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスからなるものである。セラミックスからなる複数の絶縁層が積層されて形成されている。図８に示す例では、基体２０１の絶縁層は３層で枠部２０２の絶縁層は２層であるが、絶縁層の層数はこれらに限られるものではない。

基体２０１および枠部２０２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。すなわち、まず、絶縁層となるセラミックグリーンシートを作製する。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複数のセラミックグリーンシートを作製する。次にこれらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。凹部は、枠部２０２となるセラミックグリーンシートに金型等を用いて貫通孔を設けておくことで形成することができる。その後、この積層体を1300～1600℃の温度で焼成することによってセラミック基板となる。

パッケージ２００の配線導体（接続端子２０３、外部端子２０４および接続導体２０５）および接合金属層２０２ａ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、またはこれらの金属を含む合金の金属材料を導体材料として主に含むものである。配線導体および接合金属層２０２ａは、このような金属材料の粉末が絶縁層と同時焼成で焼結されたいわゆるメタライズ金属として基体２０１および枠部２０２に設けられている。

配線導体の、接続端子２０３、外部端子２０４および接続導体２０５のうち絶縁層間に位置する導体層は、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と混合して作製した金属ペーストを絶縁層となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷して焼成する方法で形成することができる。また、接続導体２０５の貫通導体は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。

パッケージ２００（基体２０１および枠部２０２）の表面に露出する接続端子２０３、外部端子２０４、および接合金属層２０２ａの表面には、腐食防止のため、また、ボンディングワイヤ３０１等の接続部材、外部回路との接続部材および光学装置用蓋体１００のろう材３の接合性のために、その表面に、ニッケルおよび金などのめっき皮膜を設けることができる。

図９および図１０に示す例は、パッケージ２００は、セラミック基板からなる基体２０１に金属製の枠部２０２が、例えば活性金属ろう材接合されたものである。基体２０１と枠部２０２とで光学素子３００を収納する容器が基本的に構成されている。接続端子２０３および外部端子２０４は金属板からなり、枠部２０２と同様の活性金属ろう材で基体２０１に接合されている。図９および図１０に示す例では、基体２０１（セラミック基板）の上面に枠部２０２が接合されている。基体２０１の上面の枠部２０２に囲まれた部分には、接続端子２０３および光学素子３００を搭載するための搭載用金属板２０６が接合されている。基体２０１の上面における枠部２０２の外側に位置する部分には、外部端子２０４が接合されている。接続端子２０３と外部端子２０４とは、基体２０１の下面に接合された金属板および基体２０１に設けられた貫通孔内に配置された金属柱を含む接続導体２０５によって電気的に接続されている。貫通孔内の金属柱と接続端子２０３、外部端子２０４および接続導体の金属板とは、接続端子２０３等を接合する活性ろう材で機械的および電気的に接続されている。貫通孔は基体２０１の上面および下面に開口しているが、上面の開口は基体２０１の上面に接合された接続端子２０３および外部端子２０４で塞がれ、下面の開口は基体２０１の下面に接合された接続導体２０５の金属板で塞がれている。そのため、枠部２０２の上面に光学装置用蓋体１００が接合されることで、枠部２０２の内側は気密に封止される。

基体２０１の上面の枠部２０２内に位置する搭載用金属板２０６の上に光学素子３００が搭載されている。光学素子３００と接続端子２０３とはボンディングワイヤ３０１で電気的に接続されている。光学装置用蓋体１００、基体２０１および枠部２０２によって気密に封止された空間内に位置する光学素子３００は、ボンディングワイヤ３０１、接続端子２０３、接続導体２０５および外部端子２０４を介して気密空間の外に位置する外部回
路と電気的に接続される。また、図９および図１０に示す例における外部端子２０４を省き、基体２０１の下面に接続された接続導体２０５の金属板を外部端子２０４とすることもできる。

基体２０１の下面における平面透視で搭載用金属板と重なる位置には金属板からなる放熱板２０７が接合されている。光学素子３００から発生する熱は、搭載用金属板２０６、基体２０１および放熱板２０７を介して、外部へ効果的に放熱される。

基体２０１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体等のセラミックスからなるものである。上述したセラミックパッケージの場合と同様の方法で作製することができる。

接続端子２０３、外部端子２０４、接続導体２０５の金属板、搭載用金属板２０６および放熱板２０７は、例えば、熱伝導性が高く電気抵抗の小さい、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属からなる板状のものである。このような金属の板材をプレス加工によって打ち抜き加工することで所定形状とすることができる。枠部２０２もまた同様の金属からなるもので、同様脳方法で作製することができる。枠部２０２は基体２０１、搭載用金属板２０６、放熱板２０７ほどの熱伝導率は必要ではなく、また比較的大きいので、銅等に比較して基体２０１のセラミック材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する金属からなるものとすることができる。例えばＳＰＣ、４２アロイ（ＦｅＮｉ４２合金）、ＦｅＮｉ２９Ｃｏ１７合金等の金属材料を用いることができる。

枠部２０２、接続端子２０３、外部端子２０４、接続導体２０５の金属板、搭載用金属板２０６および放熱板２０７等の金属部材と基体２０１との活性金属ろう材による接合は、例えば金属部材が銅からなる場合であれば、以下のようにして行なうことができる。まず、基体２０１（セラミック基板）のと各金属部材との接合面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所定パターンに印刷塗布する。活性金属ろう材ペーストは、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なる銀ろう材（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等の溶媒とを添加混合して、混練することによって製作することができる。そして、所定の構造となるように金属部材を基体２０１の上に載置して、金属部材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において７８０℃～９００℃で、１０分～１２０分間加熱し、活性金属ろう材を溶融させることによって、各金属部材と基体２０１（セラミック基板）とが活性金属ろう材で接合されたものとなる。

あるいは、基体２０１(セラミック基板)と同程度の金属板をろう材で接合した後、エッチングによって所定形状に加工することもできる。このとき、図９および図１０に示す例では、枠部２０２は他の金属部材より厚みが厚い。また、上述したように、枠部２０２は接続端子２０３等の他の金属部材とは異なる金属で形成する場合がある。このときは、枠部２０２以外の金属部材を接合した後に枠部２０２を接合することができる。

光学素子３００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５～図１０に示す例では、３つの光学素子３００が搭載されている。例えば、発光色がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のように異なるものとすることができる。発光素子以外の光学素子３００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３００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３００は、例えばＡｕ－Ｓｎ等の金属性の接合材、ある
いは樹脂接着剤で基体２０１の上に固定される。パッケージ２００が図７および図８に示す例のようないわゆるセラミックパッケージである場合には、凹部の底面に金属製の接合材を接合するための金属膜を設けることができる。

光学素子３００と接続端子２０３とを接続するボンディングワイヤ８は、金やアルミのワイヤーを用いることができる。

１・・・透光性部材
１１・・・第１面
１２・・・第２面
２・・・金属膜
３・・・ろう材
３１・・・接合部
３１ａ・・・凹部
３１ｂ・・・凸部
１００・・・光学装置用蓋体
２００・・・パッケージ
２０１・・・基体
２０２・・・枠部
２０２ａ・・・接合金属層
２０３・・・接続端子
２０４・・・外部端子
２０５・・・接続導体
２０６・・・搭載用金属板
２０７・・・放熱板
３００・・・光学素子
３０１・・・ボンディングワイヤ
６００・・・光学装置

Claims (3)

1. 板状のガラスからなる透光性部材と、該透光性部材の第１面の外周に沿って設けられた枠状の金属膜と、該金属膜に点状の接合部で接合された枠状のろう材と、を備えており、
   該ろう材は、他部よりも幅が大きい幅広部を有しており、
   前記接合部は、前記幅広部に位置している光学装置用蓋体。
2. 前記金属膜と前記ろう材との前記接合部は、前記ろう材の表面において凹部と凹部を取り囲む凸部とを有している請求項１に記載の光学装置用蓋体。
3. 板状の透光性部材および他部よりも幅が大きい幅広部を有する枠状のろう材を準備する工程と、
   前記透光性部材の第１面の外周に沿って枠状の金属膜を設ける工程と、
   前記枠状のろう材を前記金属膜に重ねて載置して、前記ろう材側からレーザーを照射して、前記幅広部において前記ろう材と前記金属膜とを点状の接合部で接合する工程と、
   を含む光学装置用蓋体の製造方法。

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