JP7173347B2 - Lid material for light-emitting device, method for manufacturing lid material, and light-emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、LED(Light Emitting Diode)を備えた発光装置に使用されるリッド材、リッド材の製造方法および発光装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lid material used in a light emitting device having an LED (Light Emitting Diode), a method for manufacturing the lid material, and a light emitting device.
LEDを用いる発光装置においては、LEDをパッケージの内部に封止して信頼性を高めた構造が一般的に知られている。具体的な構造例としては、LEDをパッケージ基台(例えばセラミックパッケージ)のキャビティ内に格納し、パッケージ基台のキャビティ開口をリッドによって封止する構造が挙げられる。 A light-emitting device using an LED generally has a structure in which the LED is sealed inside a package to improve reliability. As a specific structural example, there is a structure in which the LED is housed in a cavity of a package base (for example, a ceramic package) and the cavity opening of the package base is sealed with a lid.
このような構造では、リッドはLEDの照射光に対して透過性を有する必要がある。LEDが深紫外線を照射する深紫外用LEDである場合、従来、リッドには石英ガラスの使用が好適とされていた(例えば、特許文献1)。 In such a structure, the lid must be transparent to the LED illumination. In the case where the LED is a deep-ultraviolet LED that emits deep ultraviolet rays, it has been conventionally considered suitable to use quartz glass for the lid (for example, Patent Document 1).
しかしながら、リッドに石英ガラスを用いた場合、発光装置における素子製造工程で工数が多くなる場合がある。このような場合、リッドに水晶を使用することで工数削減できるメリットがある。 However, when quartz glass is used for the lid, the number of man-hours may increase in the element manufacturing process of the light-emitting device. In such a case, using crystal for the lid has the advantage of reducing man-hours.
セラミックパッケージを水晶リッドで封止するには、Au-Sn合金がろう材として用いられる。水晶はAu-Sn合金との密着性が低いため、密着性を高めるための下地膜が必要となる。尚、このような下地膜は、リッドに石英ガラスを用いる場合にも必要である。このため、セラミックパッケージをリッドで封止するときには、リッドにおけるパッケージとの接合面に予め下地膜を形成したリッド材(リッドおよび下地膜)が用いられることが一般的である。また、このようなリッド材では、下地膜にろう材を予め融着させておくことも行われている。 An Au—Sn alloy is used as a brazing material to seal the ceramic package with a crystal lid. Since crystal has low adhesion to Au--Sn alloy, a base film is required to improve adhesion. Such a base film is also necessary when quartz glass is used for the lid. Therefore, when a ceramic package is sealed with a lid, it is common to use a lid material (lid and base film) in which a base film is formed in advance on the joint surface of the lid with the package. Moreover, in such a lid material, a brazing material is previously fused to the base film.
しかしながら、水晶リッドを用いたリッド材では、下地膜の形成条件によってはリッド剥離や気密不良などの問題が生じることが本願発明者により発見された。すなわち、リッドに石英ガラスを用いる場合と同様の条件で下地膜を形成すると、著しく密着性が低く、大幅な条件変更が必要であった。 However, the inventors of the present invention have discovered that the lid material using the crystal lid causes problems such as peeling of the lid and poor airtightness depending on the conditions for forming the underlying film. In other words, if the underlying film is formed under the same conditions as in the case of using quartz glass for the lid, the adhesion is extremely low, requiring a drastic change in conditions.
また、リッドに石英ガラスを用いる場合においても、Au-Sn合金との密着性をより高めることができれば、発光装置の信頼性が向上することは言うまでもない。リッドに石英ガラスを用いる従来技術では、Au-Sn合金との密着性を得るための下地膜としてCr(クロム)膜を用いることが一般的であったが、この場合は下地膜へのAu-Sn合金の拡散が生じ易く、膜剥がれや密着性の観点からも改善の余地は十分にあった。 It goes without saying that even when quartz glass is used for the lid, the reliability of the light-emitting device can be improved if the adhesion to the Au--Sn alloy can be further enhanced. In the conventional technology using quartz glass for the lid, it was common to use a Cr (chromium) film as an underlying film for obtaining adhesion to the Au—Sn alloy. Sn alloy diffusion is likely to occur, and there is ample room for improvement from the viewpoint of film peeling and adhesion.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、LEDをパッケージの内部に配置し、リッド材で封止する発光装置において、リッド剥離や気密不良を生じさせない好適な下地膜を有するリッド材、リッド材の製造方法および発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a light emitting device in which an LED is arranged inside a package and sealed with a lid material, a lid material having a suitable base film that does not cause lid peeling or airtightness failure , an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lid material and a light emitting device.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様であるリッド材は、LEDをパッケージ内に封止してなる発光装置に用いられるリッド材であって、前記LEDの照射光に対して透過性を有するリッド本体と、前記リッド本体の封止面に形成される第1メタライズ膜とを含み、前記第1メタライズ膜は、前記リッド本体の上に直接形成される第1層と、前記第1層の上に形成される第2層とを含んでおり、前記第1層は、膜厚20~700nmのTi膜を含む層であり、前記第2層は、Ni、Ti、AuおよびSnを含む合金膜を有していることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the lid material of the first aspect of the present invention is a lid material used in a light-emitting device in which an LED is sealed in a package, and a first metallized film formed on a sealing surface of the lid body, the first metallized film being a first layer directly formed on the lid body; and a second layer formed on the first layer, wherein the first layer is a layer containing a Ti film having a thickness of 20 to 700 nm, and the second layer is Ni, Ti, Au. and an alloy film containing Sn.
上記の構成によれば、LEDをパッケージの内部に配置し、リッド材で封止する発光装置において、リッド剥離や気密不良を生じさせない好適な下地膜を有するリッド材を得ることができる。 According to the above configuration, in a light-emitting device in which an LED is arranged inside a package and sealed with a lid material, it is possible to obtain a lid material having a suitable base film that does not cause peeling of the lid or poor airtightness.
また、上記リッド材では、前記第1層に含まれる前記Ti膜は、膜厚200~300nmのTi膜である構成とすることができる。 Further, in the above lid material, the Ti film included in the first layer may be a Ti film having a film thickness of 200 to 300 nm.
また、上記リッド材では、前記第1層は、表面に酸化チタンからなる酸化皮膜を有している構成とすることができる。 Further, in the lid material, the first layer may have an oxide film made of titanium oxide on its surface.
また、上記リッド材では、前記第1層は、前記Ti膜の上に、前記Ti膜に近い側から順に積層されたAu膜および他のTi膜からなる緩衝膜を有している構成とすることができる。 Further, in the lid material, the first layer has a buffer film made of an Au film and another Ti film laminated in order from the side close to the Ti film on the Ti film. be able to.
また、上記リッド材では、前記第2層は、その内周縁側および外周縁側においてNi合金膜を有し、これらのNi合金膜の間に、Ni、Ti、AuおよびSnを含む前記合金膜が形成されている構成とすることができる。 In the above lid material, the second layer has Ni alloy films on the inner peripheral edge side and the outer peripheral edge side thereof, and the alloy films containing Ni, Ti, Au and Sn are interposed between the Ni alloy films. It can be set as the structure formed.
また、上記リッド材は、前記リッド本体が水晶である構成とすることができる。 Further, the lid material may be configured such that the lid body is crystal.
また、上記の課題を解決するために、本発明の第2の態様であるリッド材の製造方法は、LEDをパッケージ内に封止してなる発光装置に用いられるリッド材の製造方法であって、前記LEDの照射光に対して透過性を有するリッド本体の封止面に下地膜を形成する工程として、前記リッド本体の封止面に膜厚20~700nmのTi膜を含む第1層を形成する第1工程と、前記第1工程で形成された前記第1層の最上層にあるTi膜を酸化させて、表面に酸化チタンからなる酸化皮膜を形成する第2工程と、前記第2工程後の前記第1層の上に、前記第1層に近い側から順に積層されるNi合金膜およびAu膜を含む第2層を形成する第3工程と、前記第3工程で形成された前記Au膜の上に、Au-Snプリフォームとして形成されたろう材を融着させる第4工程とを有することを特徴としている。 Further, in order to solve the above problems, a method for manufacturing a lid material according to a second aspect of the present invention is a method for manufacturing a lid material used for a light-emitting device in which an LED is sealed in a package. forming a base film on the sealing surface of the lid body having transparency to the irradiation light of the LED, forming a first layer containing a Ti film having a thickness of 20 to 700 nm on the sealing surface of the lid body; a second step of forming an oxide film made of titanium oxide on the surface by oxidizing the Ti film on the uppermost layer of the first layer formed in the first step; a third step of forming, on the first layer after the step, a second layer containing a Ni alloy film and an Au film laminated in order from the side closer to the first layer; and and a fourth step of fusing a brazing material formed as an Au—Sn preform onto the Au film.
また、上記リッド材の製造方法では、前記第1工程で形成される前記Ti膜は、200~300nmの膜厚を有する構成とすることができる。 Further, in the method for manufacturing a lid material, the Ti film formed in the first step may have a film thickness of 200 to 300 nm.
また、上記リッド材の製造方法は、前記第1工程では、前記Ti膜の上に、前記Ti膜に近い側から順に積層されるAu膜および他のTi膜からなる緩衝膜を形成する構成とすることができる。 Further, in the method for manufacturing the lid material, in the first step, on the Ti film, a buffer film composed of an Au film and another Ti film, which are laminated in order from the side closer to the Ti film, is formed. can do.
また、上記リッド材の製造方法では、前記下地膜は、最下層の膜を除く任意の膜において、前記任意の膜を含む上層部分で引き下がり構造を有しており、前記引き下がり構造では、前記引き下がり構造に含まれる膜の内周縁がその他の膜の内周縁よりも外側に引き下げられ、前記引き下がり構造に含まれる膜の外周縁がその他の膜の外周縁よりも内側に引き下げられて形成される構成とすることができる。 Further, in the method for manufacturing a lid material, the base film has a downward structure in an upper layer portion including the arbitrary film in any film except for the lowermost film, and in the downward structure, the downward A configuration in which the inner peripheral edges of the membranes included in the structure are pulled down further than the inner peripheral edges of the other membranes, and the outer peripheral edges of the membranes included in the pulled-down structure are pulled down further inward than the outer peripheral edges of the other membranes. can be
また、上記リッド材の製造方法は、前記リッド本体が水晶である構成とすることができる。 Further, the method for manufacturing the lid material may be configured such that the lid body is made of crystal.
また、上記の課題を解決するために、本発明の第3の態様である発光装置は、LEDをパッケージ内に封止してなる発光装置であって、前記LEDと、前記LEDをキャビティ内に格納するパッケージ基台と、前記パッケージ基台のキャビティ開口を封止するリッド材とを有しており、前記リッド材は、前記記載のリッド材であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a light-emitting device according to a third aspect of the present invention is a light-emitting device in which an LED is sealed in a package, wherein the LED and the LED are placed in a cavity. It has a package base for housing and a lid material for sealing the cavity opening of the package base, wherein the lid material is the lid material described above.
また、上記発光装置では、前記パッケージ基台は、窒化アルミニウムにより形成されている構成とすることができる。 Further, in the above light emitting device, the package base may be made of aluminum nitride.
また、上記発光装置では、前記LEDは、深紫外用LEDである構成とすることができる。 Further, in the above light emitting device, the LED may be a deep ultraviolet LED.
本発明は、LEDをパッケージの内部に配置し、リッド材で封止する発光装置において、リッド剥離や気密不良を生じさせない好適な下地膜を有するリッド材が得られるといった効果を奏する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has the effect of obtaining a lid material having a suitable base film that does not cause peeling of the lid or poor airtightness in a light emitting device in which an LED is arranged inside a package and sealed with a lid material.
[実施の形態1]
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。[Embodiment 1]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔発光装置の基本構造〕
先ずは、本発明が適用される発光装置10の基本構造を、図1を参照して説明する。図1に示すように、発光装置10は、大略的には、セラミックパッケージ11、水晶リッド(リッド本体)12およびLEDチップ13により構成されている。すなわち、発光装置10は、セラミックパッケージ11のキャビティ111内にLEDチップ13を格納し、キャビティ111の開口を水晶リッド12によって封止した構造とされている。[Basic structure of light-emitting device]
First, the basic structure of a
セラミックパッケージ11は、略直方体形状のパッケージ基台であり、上面にキャビティ111の開口を有し、この開口の周りが水晶リッド12との封止面11Aとなっている。また、キャビティ111の底面にはLEDチップ13を実装するための実装パッド112が形成されており、セラミックパッケージ11の下面には外部接続端子113が形成されている。実装パッド112と外部接続端子113とは、図示しないスルーホールを介して電気的に接続されている。尚、セラミックパッケージ11は、LEDチップ13から発生する熱を逃がすことができるように、熱伝導性の高い材料で形成されることが好ましく、好適には窒化アルミニウムが使用できる。尚、ここでは、発光装置10のパッケージ基台をセラミックベースとした場合を例示しているが、パッケージ基台は水晶ベースであってもよい。
The
水晶リッド12は、平面視でセラミックパッケージ11とほぼ同サイズの矩形形状の水晶板である。水晶リッド12は、セラミックパッケージ11の封止面11Aとの間に接合層14を介して接合される。
The
図1に示す発光装置10では、LEDチップ13は、セラミックパッケージ11に対してFCB(Flip Chip Bonding)によって実装されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、LEDチップ13は、セラミックパッケージ11に対してワイヤボンディングによって実装されていてもよい。
In the
LEDチップ13は、好適には、深紫外線を照射する深紫外用LEDである。深紫外線は、紫外線の中でも比較的波長が短いものを指し、主に殺菌・消毒などの用途に使用される。水晶リッド12は、深紫外線に対して透過性を有するため、LEDチップ13が深紫外用LEDである場合に使用可能である。但し、LEDチップ13は、水晶の透過波長域の光を照射するものであれば、深紫外用LEDに限定されるものではない。
The
また、深紫外線に対して透過性を有する材料としては、従来使用されていた石英ガラスもあるが、石英ガラスを発光装置10のリッドとして使用すると、気密試験における試験工程数が増加する場合がある。発光装置10における水晶リッド12の使用は、気密試験を行う場合に試験工程数が少なくなり、気密試験をより簡単に行えるといった利点がある。
As a material having transparency to deep ultraviolet rays, there is quartz glass that has been conventionally used. However, if quartz glass is used as the lid of the
〔発光装置の製造方法〕
続いて、図1に示す発光装置10の製造方法を示す。図2は、発光装置10の製造方法を概略的に示す断面図である。[Method for manufacturing light-emitting device]
Next, a method for manufacturing the
図2に示すように、発光装置10は、リッド材20とパッケージ材30とを接合材40を介して接合することで製造される。ここで、リッド材20は、水晶リッド12の下面(接合面)に、第1メタライズ膜41を形成したものである。第1メタライズ膜41は、図3に示すように、水晶リッド12の下面において、水晶リッド12の外形形状に沿った環状に形成されている。第1メタライズ膜41は、水晶リッド12と接合層14との密着性を高めるための下地膜41A(図4、5参照)にろう材41B(図5参照)を融着させて形成されるものである。尚、第1メタライズ膜41の具体的構成については後述する。
As shown in FIG. 2, the
また、パッケージ材30は、LEDチップ13が実装されたセラミックパッケージ11の封止面11A上に、第2メタライズ膜42を形成したものである。第2メタライズ膜42は、リッド材20とパッケージ材30とを対向させたときに第1メタライズ膜41と重なり合うように、封止面11Aの形状に沿って環状に形成されている。第2メタライズ膜42は、セラミックパッケージ11と接合層14との密着性を高めるための下地膜である。第2メタライズ膜42としては、パッケージ基台がセラミックベースの場合は、タングステンあるいはモリブデン等のメタライズ材料の上部にNi合金/Au膜(またはNi/Au膜)等が形成されたものが好適に使用でき、また、第2メタライズ膜42の膜厚は150~700nmの範囲とすることが好ましい。さらに、パッケージ基台が水晶ベースの場合は、第2メタライズ膜42がTi合金/Au膜(またはTi/Au膜)とされていてもよい。
The
発光装置10の製造は、図2に示すように、リッド材20およびパッケージ材30を重ねて配置し、リッド材20とパッケージ材30との間に荷重をかけながら加熱することで、これらの接合を行う。すなわち、第1メタライズ膜4および第2メタライズ膜42を加熱によって溶融させ、その後、荷重をかけながら冷却する。溶融した第1メタライズ膜41および第2メタライズ膜42は、冷却によって固化し、図1に示す接合層14を形成する。
As shown in FIG. 2, the light-emitting
〔リッド材の構成および製造方法〕
続いて、リッド材20の構成および製造方法について説明する。[Structure and Manufacturing Method of Lid Material]
Next, the configuration and manufacturing method of the
上述したように、リッド材20は、水晶リッド12の下面に第1メタライズ膜41を形成したものであり、第1メタライズ膜41は、下地膜41Aにろう材41Bを融着させて形成されている。第1メタライズ膜41は、下地膜41Aの成膜工程と、ろう材41Bの融着工程を経て形成される。まずは、成膜工程によって形成される下地膜41Aの構成について図4を参照して説明する。
As described above, the
図4に示すように、第1メタライズ膜41の下地膜41Aは、第1金属層411および第2金属層412を含んで構成されている。
As shown in FIG. 4 , the
水晶リッド12の上に直接形成される第1金属層411は、Ti(チタン)膜からなる単層構造を有している。第2金属層412は、第1金属層411の上に形成されており、第1金属層411に近い側から順にNi-Ti(ニッケル-チタン)膜4121およびAu(金)膜4122を含む積層構造を有している。尚、第2金属層412におけるNi-Ti膜4121は、その膜厚を50~1000nmの範囲とすることが好ましい。また、Ni-Ti膜4121は、他のNi合金膜に置き換えることも可能である。
A
リッド材20における下地膜41Aの製造方法としては、最初に、水晶リッド12の片面(パッケージ材30との対向面)に物理的気相成長によって第1金属層411となるTi膜を形成する。Ti膜が形成されると、これを成膜装置から一旦取り出し、Ti膜の表面を空気に曝す。これにより、Ti膜の表面には酸化チタンからなる酸化皮膜が形成される。その後、第1金属層411であるTi膜の上に物理的気相成長によってNi-Ti膜4121を形成し、このNi-Ti膜4121の上に物理的気相成長によってAu膜4122を形成する。すなわち、第2金属層412は、Ni-Ti膜4121とAu膜4122との積層構造を有している。
As a method of manufacturing the
尚、Ti膜を酸化させてその表面に酸化皮膜を形成する方法は、上述したTi膜の表面を空気に曝す方法に限定されるものではない。例えば、スパッタリングによってTi膜を形成するときに酸素を導入して酸化Ti膜として成膜する方法や、成膜されたTi膜の表面を酸素プラズマによって酸化促進させる方法も可能である。 The method of oxidizing the Ti film to form an oxide film on its surface is not limited to the method of exposing the surface of the Ti film to air. For example, a method of forming a Ti oxide film by introducing oxygen when forming a Ti film by sputtering, or a method of promoting oxidation of the surface of the formed Ti film by oxygen plasma are also possible.
下地膜41Aが形成されると、続いて融着工程によって下地膜41Aの上にろう材41Bが融着される。この融着工程では、図5に示すように、下地膜41Aの上にろう材41Bを載せて熱処理(加熱炉によるベーキング)を行う。この熱処理により、下地膜41Aおよびろう材41Bが一体化し、第1メタライズ膜41となる。尚、融着前のろう材41Bは、ろう材として使用される金錫(Au-Sn)を、下地膜41Aとほぼ同形状の環状にプリフォームして形成されたものである。プリフォームされたろう材41Bの厚みは、10~20μmの範囲とすることが好ましい。
After the
融着工程後の第1メタライズ膜41においては、加熱前の下地膜41Aにおける第2金属層412の積層構造(Ni-Ti膜4121とAu膜4122との積層構造)は失われる。具体的には、融着工程の加熱によって、第2金属層412およびろう材41Bが溶融して合金化し(共晶接合を形成し)、合金層43(図6参照)を形成する。一方、第1金属層411は、融着工程後も層状に維持されており、共晶接合を形成していない。
In the
図6は、封止後の発光装置10において、接合層14の一部の断面を撮影したSEM写真である。図6に示すように、接合層14は、水晶リッド12に近い側から順に、第1金属層411、合金層43、Ni-Sn合金層422およびNiメッキ層421を有している。尚、Ti膜である第1金属層411表面の酸化皮膜は、その膜厚が極めて薄いため、図6のSEM写真では明確な層としては視認できない。しかしながら、Ti膜である第1金属層411が共晶接合を形成せずに層状に維持されているのは、Ti膜表面の酸化皮膜がバリア膜として存在しているためである。
FIG. 6 is an SEM photograph of a cross section of a part of the
合金層43は、加熱前の下地膜41Aにおける第2金属層412とろう材41Bとが、溶融により共晶接合を形成した層である。合金層43には、ろう材41Bである金錫(Au-Sn)の中の“Au-Snζ'相”および“Au-Snδ相”の他に、第2金属層412とろう材41Bとが混じり合ってできる“Ni‐Sn合金”や“Ti-Sn合金”が含まれている。すなわち、合金層43は、Ni、Ti、AuおよびSnを含む合金層となる。
The
Niメッキ層421は、パッケージ材30の第2メタライズ膜42に含まれる層である。また、Ni-Sn合金層422は、第1メタライズ膜41と第2メタライズ膜42との接合部分が合金化して形成された層である。すなわち、Ni-Sn合金層422は、合金層43と同様にNi、Ti、AuおよびSnを含む合金層となる。より詳細には、リッド材20をパッケージ材30に溶着させてできるNi-Sn合金層422では、パッケージ材30側のNiめっき層とリッド材20側のAu-Sn合金のSnが結合し、Ni-Sn層を形成する。そのため、Au-Sn合金は非共晶状態になる。リッド材20とパッケージ材30と溶着後には、このようなAu-Sn合金の非共晶状態が好ましい。
The Ni plated
尚、発光装置10のパッケージ材30が水晶ベースであり、第1メタライズ膜41がTi/Au膜とされている場合は、Ni-Sn合金層422の代わりにTi-Sn層が形成される。すなわち、パッケージ材30側のTiめっき層とリッド材20側のAu-Sn合金のSnが結合し、Ti-Sn層を形成する。
Incidentally, when the
尚、図6のSEM写真は、封止後の発光装置10における接合層14の断面を撮影したものであるが、接合前のリッド材20における第1メタライズ膜41は、第1金属層(第1層)411および合金層(第2層)43を既に含んでいる。
The SEM photograph of FIG. 6 is a photograph of a cross section of the
〔第1メタライズ膜の形成条件〕
上述したリッド材20では、発光装置10における水晶リッド12の好適な密着性を得るために、第1メタライズ膜41において膜厚の制御が必要であることが確認された。特に、第1金属層411であるTi膜の膜厚を適切な範囲に制御することが必要である。以下、実験に基づいた考察を行う。[Conditions for forming the first metallized film]
In the
ここでは、第1金属層411の膜厚をパラメータとして変化させ、上述した製造方法にて発光装置10を製造し、その外観評価と気密試験(ヘリウムリークテスト)による気密評価とを行った。外観評価では、水晶リッド12側から見たメタライズ膜の変色と、水晶リッド12における割れの有無とを目視確認した。尚、製造した各発光装置10において、第2金属層412のNi-Ti膜4121およびAu膜4122は、その膜厚を300nmおよび50nmにそれぞれ固定した。また、ろう材41BであるAu-Snプリフォームの厚みは15μmに固定し、第2メタライズ膜42はNi合金/Au膜を使用し、その膜厚は合計5μmに固定した。実験結果を以下の表1に示す。
Here, the film thickness of the
変色に関しては、条件1,2(膜厚7nm,10nm)において比較的広範囲な変色が生じており、評価“×”となっている。また、条件3~6,10~15(膜厚20nm,50nm,100nm,150nm,400nm,500nm,600nm,700nm,800nm,900nm)においては、僅かに変色が生じており、評価“○”となっている。そして、条件7~9(膜厚200nm,250nm,300nm)においては変色が殆ど生じておらず、評価“◎”となっている。
Regarding discoloration, discoloration occurs in a relatively wide range under conditions 1 and 2 (thicknesses of 7 nm and 10 nm), and the evaluation is "x". In addition, under conditions 3 to 6 and 10 to 15 (
この変色は、水晶リッド12と接合層14であるメタライズ膜との間で剥離が生じていることを示している。すなわち、第1金属層411の膜厚が十分でない場合、接合材40からAuおよびSnが第1金属層411であるTi膜において水晶リッド12との接触面にまで拡散し、第1金属層411と水晶リッド12との密着性を低下させることによって剥離(すなわち変色)が生じたものと考えられる。このことは、第1金属層411の膜厚が薄い条件1,2において広範囲な変色が生じていることから明らかである。実際、第1金属層411の膜厚が最も薄い条件1では、気密評価において“×”となっている(気密不良が生じている)。また、条件2では、気密評価の段階で気密不良は検出されず、評価は“○”となっているが、変色範囲が広いことから長期にわたって気密性が維持できるとは考えにくい。このため、条件1,2は、総合評価を“×”としている。
This discoloration indicates that separation has occurred between the
第1金属層411の膜厚が厚くなれば、第1金属層411であるTi膜においてAuおよびSnの拡散が抑制され、水晶リッド12と接合層14であるメタライズ膜との密着性が向上する。条件3~6では変色に関して“○”の評価となっており、条件7~9では変色に関して“◎”の評価となっている。条件3~9では気密評価に関しても“○”の評価となっているため、総合評価は、条件3~6を“○”、条件7~9を“◎”としている。
As the film thickness of the
条件10~15では、第1金属層411の膜厚がさらに厚くなっているが、変色に関しての評価は“○”となっており、条件7~9に比べて評価は下がっている。但し、このことは、条件10~15における水晶リッド12の密着性が、条件7~9における水晶リッド12の密着性よりも低いことを意味しているのではない。条件10~15において、変色に関しての評価が“○”となっているのは、以下の理由によるものと考えられる。
In conditions 10-15, the film thickness of the
発光装置10において、セラミックパッケージ11と水晶リッド12とでは、材質が異なるため、熱膨張率も異なる。そして、条件10~15では、第1金属層411の膜厚が厚く密着性が高いことから、セラミックパッケージ11と水晶リッド12との熱膨張差から反りが発生し、この反りによって剥離が生じたと考えられる。すなわち、条件7~9は、条件10~15に比べると密着性が低いため、セラミックパッケージ11と水晶リッド12との間に熱膨張差が生じても、第1金属層411と水晶リッド12との間にずれが生じて熱膨張差を吸収することができ、反りによる剥離を抑制する作用が働いたと考えられる。実際、条件14,15では、水晶リッド12の割れも発生しており、この水晶割れは熱膨張差による反りによって生じたものと考えられる。
In the light-emitting
尚、セラミックパッケージ11の材質を窒化アルミニウムとする場合、水晶と窒化アルミニウムとの熱膨張率の差は、石英ガラスと窒化アルミニウムとの熱膨張率の差よりも大きい。したがって、水晶リッド12を用いる場合は、石英ガラスのリッドを用いる従来構成に比べて熱膨張差による反りが生じ易く、このような反りに対する考慮も必要となる。
When the material of the
条件10~15の気密評価に関しては、条件10~13は○”、条件14,15は“×”となっている。これは、条件14,15では、水晶リッド12の割れによって気密が破れたためである。このため、条件10~13は総合評価を“○”、条件14,15は総合評価を“×”としている。
Regarding the airtightness evaluation of
以上のように、本実施の形態に係るリッド材20では、第1金属層411の膜厚は、薄すぎても厚すぎても、発光装置10において確実な気密が得られなくなる。上記表1の結果から明らかなように、第1金属層411の膜厚は、20~700nmの範囲とすることが好ましく、200~300nmの範囲とすることがさらに好ましい。
As described above, in the
[実施の形態2]
〔リッド材の構成および製造方法〕
上記実施の形態1では、リッド材20は下地膜となる第1メタライズ膜41を有しており、この第1メタライズ膜41は水晶に対する密着度が高く、水晶リッド12を用いる場合にリッド剥離や気密不良を生じさせない好適な下地膜であることを説明した。しかしながら、実施の形態1における第1メタライズ膜41は、密着度が高いゆえに発光装置10にリッド割れの問題が生じる場合があった。特に、封止荷重が大きい場合(例えば100gf以上)や冷熱衝撃試験などにおいてリッド割れが発生しやすい傾向があった。本実施の形態2では、封止荷重が大きい場合や冷熱衝撃試験においてもリッド割れを防止できるリッド材について説明する。[Embodiment 2]
[Structure and Manufacturing Method of Lid Material]
In Embodiment 1, the
リッド材20における第1メタライズ膜41は、図5に示すように、下地膜41Aにろう材41Bを融着させて形成されるものである。これに対し、本実施の形態2に係るリッド材21は、図7に示すように、リッド材20の第1メタライズ膜41に代えて第1メタライズ膜51を有する構成とされており、第1メタライズ膜51は下地膜51Aにろう材41Bを融着させて形成される。
As shown in FIG. 5, the
図8は、本実施の形態2に係るリッド材21における下地膜51Aの構成を示す部分断面図である。ここで、下地膜51Aは、図8に示すように、第1金属層(第1層)511および第2金属層(第2層)412を含んで構成されている。すなわち、リッド材21における下地膜51Aは、実施の形態1に係るリッド材20の下地膜41Aにおいて、第1金属層411を第1金属層511に変更した構成である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the
実施の形態1の第1金属層411はTi膜のみからなる単層構造を有していたが、第1金属層511は、Ti膜5111、Au膜5112およびTi膜5113からなる積層構造を有している。ここでは、Ti膜5111が、実施の形態1の第1金属層411を構成するTi膜に相当する。すなわち、Ti膜5111は、第1金属層411のTi膜と同様に、膜厚20~700nmであることが好ましく、膜厚200~300nmであることがより好ましい。
The
第1金属層511におけるAu膜5112およびTi膜5113は、封止荷重が大きい場合や冷熱衝撃試験においてのリッド割れを防止するための緩衝膜として形成されている。上記実施の形態1でも説明したように、発光装置10におけるセラミックパッケージ11と水晶リッド12とでは、材質が異なるため、熱膨張率も異なる。このため、セラミックパッケージ11と水晶リッド12との熱膨張差から反りが発生し、この反りが水晶割れの要因となる場合がある。これに対し、リッド材21を用いた発光装置10では、セラミックパッケージ11と水晶リッド12との間の熱膨張差を緩衝膜(すなわちAu膜5112およびTi膜5113)の変形によって吸収することができ、その結果、反りを低減して水晶割れを抑制できると考えられる。
The
リッド材21の製造方法としては、水晶リッド12の片面(パッケージ材30との対向面)に物理的気相成長によって第1金属層511となるTi膜5111、Au膜5112およびTi膜5113を順次形成する。第1金属層511が形成されると、これを成膜装置から一旦取り出し、最上層にあるTi膜5113の表面を空気に曝す。これにより、Ti膜5113の表面には酸化チタンからなる酸化皮膜が形成される。
As a method of manufacturing the
尚、実施の形態1では、第1金属層411の表面に酸化チタンからなる酸化皮膜が形成され、本実施の形態2では、Ti膜5111が実施の形態1の第1金属層411のTi膜に相当するものとされている。しかしながら、酸化チタンからなる酸化皮膜は、第1金属層と第2金属層との境界となるものであるため、本実施の形態2に係るリッド材21では、酸化チタンからなる酸化皮膜は、Ti膜5111ではなく、第1金属層511の最上層にあるTi膜5113の表面において形成される。また、Ti膜5113の表面に酸化皮膜を形成する方法は、実施の形態1と同様に、スパッタリングによってTi膜を形成するときに酸素を導入して酸化Ti膜として成膜する方法や、成膜されたTi膜の表面を酸素プラズマによって酸化促進させる方法も可能である。第1金属層511の形成後、第2金属層412の形成方法は、実施の形態1で説明した方法と同様である。第1金属層511および第2金属層412の形成により、水晶リッド12上に下地膜51Aが形成される。
In the first embodiment, an oxide film made of titanium oxide is formed on the surface of the
下地膜51Aが形成されると、続いて融着工程によって下地膜51Aの上にろう材41Bが融着される。この融着工程では、図7に示すように、下地膜51Aの上にろう材41Bを載せて熱処理(加熱炉によるベーキング)を行う。この熱処理により、下地膜51Aおよびろう材41Bが一体化し、第1メタライズ膜51となる。
After the
〔第1メタライズ膜の形成条件〕
上述したリッド材21では、発光装置10における水晶リッド12の好適な密着性と水晶割れの防止効果とを得るために、下地膜において膜厚の制御が有効であることが確認された。特に、第1金属層511におけるAu膜5112の膜厚を適切な範囲に制御することが有効である。以下、実験に基づいた考察を行う。[Conditions for forming the first metallized film]
In the
ここでは、第1金属層511におけるTi膜5111、Au膜5112およびTi膜5113の各膜厚をパラメータとして変化させ、上述した製造方法にて発光装置10を製造し、その外観評価と気密試験(ヘリウムリークテスト)による気密評価とを行った。外観評価では、水晶リッド12側から見たメタライズ膜の変色と、水晶リッド12における割れの有無とを目視確認した。尚、製造した各発光装置10において、第2金属層412のNi-Ti膜4121およびAu膜4122は、その膜厚を300nmおよび50nmにそれぞれ固定した。また、接合材40であるAu-Snプリフォームの厚みは15μmに固定し、第2メタライズ膜42はNi合金/Au膜を使用し、その膜厚は合計5μmに固定した。実験結果を以下の表2に示す。表2の第1金属層の膜厚においては、左側欄のTi膜厚がTi膜5111の膜厚を示しており、右側欄のTi膜厚がTi膜5113の膜厚を示している。
Here, the film thicknesses of the
表2の条件16~18は、緩衝膜としてのAu膜5112およびTi膜5113を有していないが、Ti膜5111の膜厚が大きくなるほど結果が良好となっている。そして、実施の形態1で好適範囲とされているTi膜5111の膜厚250nm(条件3)で、総合評価も“○”となっている。
Conditions 16 to 18 in Table 2 do not have the
一方、緩衝膜としてのAu膜5112およびTi膜5113を有している条件18~25では何れも総合評価も“○”以上となっており、特に条件21~24では総合評価が“◎”となっている。条件21~24では、変色評価が“◎”であることから、発光装置10における水晶リッド12の密着性がより向上していることが分かる。これは、発光装置10において、セラミックパッケージ11と水晶リッド12との間の熱膨張差を緩衝膜(すなわちAu膜5112およびTi膜5113)が吸収することで反りが低減され、その結果、リッド剥離も低減されたものと考えられる。また、この効果は、Au膜5112の膜厚を適切に制御することで向上し、Au膜5112の膜厚は100~700nmの範囲とすることが好ましく、300~600nmの範囲とすることがより好ましい。
On the other hand, in the conditions 18 to 25 having the
尚、表2の条件26~27は、緩衝膜を有してはいるが、気密評価が“×”(総合評価も“×”)となっている。また、条件27では水晶割れでも評価が“×”となっている。これらの結果は、緩衝膜を厚くし過ぎた結果、下地膜のトータル膜厚が大きくなり、応力による影響で不具合が生じたためと考えられる。すなわち、下地膜のトータル膜厚が大きくなると、下地膜全体での膜厚に不均一が生じ、膜厚が不均一であることで水晶リッド12にかかる応力が増加して水晶割れを引き起こしたと考えられる。これより、緩衝膜の膜厚には上限が存在することも示唆される。
Conditions 26 and 27 in Table 2 have a buffer film, but the airtightness evaluation is "x" (the comprehensive evaluation is also "x"). In addition, under condition 27, the evaluation is "x" even for crystal cracking. These results are considered to be due to the fact that the total film thickness of the underlying film was increased as a result of making the buffer film too thick, and problems were caused by the influence of stress. That is, when the total thickness of the underlying film is increased, the thickness of the entire underlying film becomes non-uniform, and the stress applied to the
[実施の形態3]
〔リッド材の構成〕
上記実施の形態1,2では、第2金属層412に含まれるNi-Ti膜4121およびAu膜4122が、これらの膜の形成幅(メタライズ幅)が同じになるように(Ni-Ti膜4121の上にAu膜4122が完全に重畳するように)形成されている。しかしながら、この場合、発光装置10の製造条件などによっては、評価段階でリッド剥離や気密不良の課題が生じることがあった。本実施の形態3では、リッド剥離や気密不良をより確実に防止することのできるリッド材について説明する。[Embodiment 3]
[Structure of lid material]
In Embodiments 1 and 2, the Ni--
本実施の形態3に係るリッド材22は、図9に示すように、リッド材21の第1メタライズ膜51に代えて第1メタライズ膜61を有する構成とされており、第1メタライズ膜61は下地膜61Aにろう材41Bを融着させて形成される。
As shown in FIG. 9, the
図10は、本実施の形態3に係るリッド材22における下地膜61Aの構成を示す部分断面図である。下地膜61Aは、図10に示すように、第1金属層(第1層)511および第2金属層(第2層)612を含んで構成されている。但し、本実施の形態3に係るリッド材22は、第2金属層の構成に特徴を有するものである。このため、図6のリッド材22では、第1金属層をリッド材21の第1金属層511と同じ構成としているが、第1金属層はリッド材20の第1金属層411と同じ構成としてもよい。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the
第2金属層612は、第1金属層511の上に形成されるNi-Ti膜6121と、Ni-Ti膜6121の上に形成されるAu膜6122とを含む積層構造を有している。Ni-Ti膜6121は、リッド材20および20AにおけるNi-Ti膜4121と同様の膜とすることができる。また、Au膜6122は、リッド材20および21におけるAu膜4122とは膜の形成幅が異なるのみである。
The
すなわち、下地膜61Aにおいては、Au膜6122はNi-Ti膜6121に比べて狭い幅で形成されている。より具体的には、Au膜6122は、Au膜6122の内周縁がNi-Ti膜6121の内周縁よりも外側に引き下げられ、Au膜6122の外周縁がNi-Ti膜6121の外周縁よりも内側に引き下げられた引き下がり構造(Au膜6122の周縁部とNi-Ti膜6121の周縁部との間にギャップを有する構造)を有している。尚、ここでの“内側”,“外側”とは、リッド材22の中心から見た“内側”,“外側”を意味している。また、下地膜61Aの内側および外側でのAu膜6122の引き下がり幅は同じである必要はなく、図10に示すように、内側の引き下がり幅[μm]をd1、外側の引き下がり幅をd2とする。
That is, in the
実施の形態1において説明したように、下地膜61Aにろう材41Bを融着させるとき、およびリッド材22とパッケージ材30とを接合して発光装置10を製造するとき、本来は下地膜61Aの第2金属層412のみが溶融してろう材41Bとの共晶接合を形成する。しかしながら、製造条件によっては(例えば、接合時の封止荷重が大きければ)、共晶接合によって形成される合金(Ni、Ti、AuおよびSnを含む合金)が接合層14の側面から回り込んで第1金属層411に達する恐れがある。この場合、第1金属層411に達した合金のAuやSn成分が第1金属層411に浸潤して第1金属層411と水晶リッド12との密着性を低下させ、リッド剥離や気密不良の要因になると考えられる。同様の問題は、リッド材21とパッケージ材30とを接合して発光装置10を製造するときにも生じる。
As described in the first embodiment, when the
これに対し、リッド材22とパッケージ材30とを接合して発光装置10を製造する場合には、共晶接合はAu膜6122の形成領域とほぼ重畳する領域においてのみ形成される。これは、共晶接合の形成には、Auが不可欠となるためである。リッド材22では、Au膜6122はNi-Ti膜6121に対して引き下がり構造を有しているため、共晶接合によって形成される合金が接合層14の側面から回り込んで第1金属層511(または411)に達することを防止でき、その結果、リッド剥離や気密不良を防止することができる。
On the other hand, when the
より具体的には、下地膜61Aにろう材41Bを融着させるときの共晶接合は、Au膜6122の形成領域にほぼ対応して形成され、Au膜6122が引き下げられた周辺領域には形成されない。すなわち、図11に示すように、第2金属層412とろう材41Bとの溶融により形成される合金層43は、その内周側および外周側の周縁部においてNi合金膜(共晶接合せずに残ったNi-Ti膜6121)を有し、これらのNi合金膜の間に、Ni、Ti、AuおよびSnを含む合金膜(共晶接合による合金膜)が形成される構成となる。このように、合金層43の周縁部において、共晶接合せずに残ったNi合金膜が存在することで、共晶接合によって形成される合金が接合層14の側面から回り込んで第1金属層511(または411)に達することを防止できる。
More specifically, the eutectic bonding when the
〔第1メタライズ膜の形成条件〕
上述したリッド材22では、発光装置10における水晶リッド12の好適な密着性を得るために、第2金属層612におけるAu膜6122の形成幅の制御が有効であることが確認された。以下、実験に基づいた考察を行う。[Conditions for forming the first metallized film]
In the
ここでは、第1金属層511におけるTi膜5111、Au膜5112およびTi膜5113の各膜厚を250nm、500nmおよび50nmにそれぞれ固定した。また、第2金属層612におけるNi-Ti膜6121およびAu膜6122の各膜厚は300nおよび50nmにそれぞれ固定した。そして、Au膜6122における引き下がり幅をパラメータとして変化させ、上述した製造方法にて発光装置10を製造し、その外観評価と気密試験(ヘリウムリークテスト)による気密評価とを行った。外観評価では、水晶リッド12側から見たメタライズ膜の変色と、水晶リッド12における割れの有無とを目視確認した。また、接合材40であるAu-Snプリフォームの厚みは15μmに固定し、第2メタライズ膜42はNi合金/Au膜を使用し、その膜厚は合計5μmに固定した。実験結果を以下の表3に示す。
Here, the film thicknesses of the
表3の条件28~30の比較より、引き下がり構造を有していない条件28では変色が生じて気密評価が“×”(総合評価も“×”)となっているのに対し、引き下がり構造を有している条件29,30では気密評価が“○”(総合評価も“○”)となっている。これより、リッド材22におけるAu膜6122の引き下がり構造は、共晶接合によって形成される合金の回り込みによるリッド剥離や気密不良を低減するのに有効であることが分かる。また、この引き下がり構造における引き下がり幅は、少なくとも25μm以上あれば、その効果を発揮できることが分かる。
From the comparison of conditions 28 to 30 in Table 3, discoloration occurs in condition 28, which does not have a pull-down structure, and the airtightness evaluation is "x" (overall evaluation is also "x"), whereas the pull-down structure is used. Under the
また、表3の条件30~35の比較より、Au膜6122のメタライズ幅によって変色の評価に違いが生じることが分かる。すなわち、条件31,32では、変色の外観評価が“◎”(総合評価も“◎”)となっているが、Au膜6122のメタライズ幅がこれよりも広い条件30では、変色の外観評価が“○”(総合評価も“○”)となっている。これは、Au膜6122のメタライズ幅が広くなることで、下地膜における密着力の大きい領域面積も広くなり、発光装置10のより外側の領域まで高い密着力で水晶リッド12とセラミックパッケージ11とが接合されたためと考えられる。すなわち、発光装置10において、高い密着力で接合される領域が広くなることで、水晶リッド12とセラミックパッケージ11との熱膨張差による影響を受けやすくなり、その結果、条件30は条件31,32に比べて変色が生じ易くなったと考えられる。
Further, from a comparison of
また、Au膜6122のメタライズ幅が条件31,32よりも狭い条件33~35では、メタライズ幅が狭くなるほど変色の外観評価が低下し、総合評価も低下している。これは、Au膜6122のメタライズ幅が狭くなりすぎると、下地膜における密着力の大きい領域面積が小さくなり、水晶リッド12とセラミックパッケージ11との熱膨張差に十分に耐えることができなくなってリッド剥離が生じ易くなるためと考えられる。
In conditions 33 to 35, in which the metallization width of the
さらに、表3の条件31~34と条件36~39との比較より、Au膜6122の引き下がり幅を内側と外側とで異ならせる場合には、内側の引き下がり幅を外側よりも大きくする外寄せパターン(条件36~39)よりも、外側の引き下がり幅を内側よりも大きくする内寄せパターン(条件31~34)とする方が好ましいことが分かる。すなわち、外寄せパターンは、内寄せパターンに比べて、冷熱衝撃試験による水晶割れが発生しやすいことが明らかとなっている。これは、発光装置10のより外側の領域において高い密着力で水晶リッド12とセラミックパッケージ11とが接合されると、水晶リッド12とセラミックパッケージ11との熱膨張差による影響を受けやすくなり、その結果、冷熱衝撃試験による水晶割れが生じ易くなると考えられる。
Furthermore, from a comparison of Conditions 31 to 34 and Conditions 36 to 39 in Table 3, when the pulling width of the
尚、本実施の形態3における上記説明では、下地膜61Aの最上層であるAu膜6122のみが引き下がり構造を有する構成を例示している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、下地膜61Aの最下層の膜(すなわちTi膜5111)を除く任意の膜において、その膜を含む上層部分で引き下がり構造を適用してもよい。例えば、図12に示すように、Au膜5112から上層となる部分で引き下がり構造を適用してもよい。
In the above description of the third embodiment, only the
今回開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments disclosed this time are exemplifications in all respects and are not grounds for restrictive interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not to be interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the claims. In addition, all changes within the meaning and range of equivalence to the claims are included.
例えば、上記説明では、発光装置10のリッド材20~22において、リッド本体を水晶リッド12とする場合を例示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、リッド本体には、石英ガラスを用いるものであってもよい。すなわち、従来の石英ガラスを用いたリッド材では下地膜にCr膜が用いられていたが、石英ガラスをリッド本体とした場合に、下地膜として上述の下地膜41A,51Aまたは61Aを用いれば、膜剥がれや密着性の点でより優れた性能が得られることが確認された。これは、下地膜をCr膜から下地膜41A,51Aまたは61Aに変更したことで、ろう材であるAuおよびSnの拡散が抑制されたことに起因すると考えられる。
For example, in the above description, in the
また、上記説明の発光装置10では、セラミックパッケージ11と水晶リッド12とを接合する接合層14は、セラミックパッケージ11および水晶リッド12における枠形状の接合面に対してほぼ全面に(枠の幅方向に対して偏りなく)形成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図13に示すように、接合層14は、セラミックパッケージ11および水晶リッド12における枠形状の接合面に対して内周側寄りに形成されていてもよい。このように、接合層14を接合面に対して内周側寄りに形成した場合、セラミックパッケージ11と水晶リッド12との熱膨張差による応力の影響を少なくすることができ、リッド割れなどが生じにくくなる。
Further, in the light-emitting
さらに、上記説明の発光装置10では、LED13をパッケージ内に封止するために、セラミックパッケージ11を段面コ字形状とし、水晶リッド12を平板形状としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図14に示す発光装置10’のように、平板形状のセラミックベース11’と段面コ字形状の水晶リッド12’とを組み合わせて、LED13を封止するパッケージを形成してもよい。この場合でも、セラミックベース11’と段面コ字形状の水晶リッド12’とを接合する接合層14は、上記説明の発光装置10と同様の構成とすることができる。
Furthermore, in the
10,10’ 発光装置
11 セラミックパッケージ(パッケージ基台)
11’ セラミックベース(パッケージ基台)
111 キャビティ
12,12’ 水晶リッド(リッド本体)
13 LEDチップ
14 接合層
20,21,22 リッド材
30 パッケージ材
41,51,61 第1メタライズ膜
41A,51A,61A 下地膜(リッド材の下地膜)
41B ろう材
42 第2メタライズ膜
411,511 第1金属層(第1層)
5111 Ti膜
5112 Au膜(緩衝膜)
5113 Ti膜(緩衝膜)
412,612 第2金属層
4121,6121 Ni-Ti膜
4122,6122 Au膜
43 合金層(第2層)10, 10'
11' ceramic base (package base)
111
13
5111
5113 Ti film (buffer film)
412, 612
Claims (16)
前記LEDの照射光に対して透過性を有するリッド本体と、
前記リッド本体の封止面に形成される第1メタライズ膜とを含み、
前記第1メタライズ膜は、前記リッド本体の上に直接形成される第1層と、前記第1層の上に形成される第2層とを含んでおり、
前記第1層は、膜厚20~700nmのTi膜を含む層であり、
前記第2層は、Ni、Ti、AuおよびSnを含む合金膜を有していることを特徴とするリッド材。A lid material used in a light-emitting device in which an LED is sealed in a package,
a lid body having transparency to the light emitted from the LED;
a first metallized film formed on the sealing surface of the lid body;
the first metallization film includes a first layer formed directly on the lid body and a second layer formed on the first layer;
The first layer is a layer containing a Ti film with a thickness of 20 to 700 nm,
A lid material, wherein the second layer has an alloy film containing Ni, Ti, Au and Sn.
前記第1層に含まれる前記Ti膜は、膜厚200~300nmのTi膜であることを特徴とするリッド材。The lid material according to claim 1,
The lid material, wherein the Ti film included in the first layer is a Ti film with a film thickness of 200 to 300 nm.
前記第1層は、表面に酸化チタンからなる酸化皮膜を有していることを特徴とするリッド材。The lid material according to claim 1 or 2,
A lid material, wherein the first layer has an oxide film made of titanium oxide on its surface.
前記第1層は、前記Ti膜の上に、前記Ti膜に近い側から順に積層されたAu膜および他のTi膜からなる緩衝膜を有していることを特徴とするリッド材。The lid material according to any one of claims 1 to 3,
A lid material, wherein the first layer has a buffer film composed of an Au film and another Ti film laminated in order from a side close to the Ti film on the Ti film.
前記第2層は、その内周縁側および外周縁側においてNi合金膜を有し、これらのNi合金膜の間に、Ni、Ti、AuおよびSnを含む前記合金膜が形成されていることを特徴とするリッド材。The lid material according to any one of claims 1 to 4,
The second layer has Ni alloy films on its inner peripheral edge side and outer peripheral edge side, and the alloy films containing Ni, Ti, Au and Sn are formed between these Ni alloy films. lid material.
前記リッド本体が水晶であることを特徴とするリッド材。The lid material according to any one of claims 1 to 5,
A lid material, wherein the lid body is made of crystal.
前記LEDの照射光に対して透過性を有するリッド本体の封止面に下地膜を形成する工程として、
前記リッド本体の封止面に膜厚20~700nmのTi膜を含む第1層を形成する第1工程と、
前記第1工程で形成された前記第1層の最上層にあるTi膜を酸化させて、表面に酸化チタンからなる酸化皮膜を形成する第2工程と、
前記第2工程後の前記第1層の上に、前記第1層に近い側から順に積層されるNi合金膜およびAu膜を含む第2層を形成する第3工程と、
前記第3工程で形成された前記Au膜の上に、Au-Snプリフォームとして形成されたろう材を融着させる第4工程とを有することを特徴とするリッド材の製造方法。A method for manufacturing a lid material used in a light-emitting device in which an LED is sealed in a package,
As a step of forming a base film on the sealing surface of the lid body having transparency to the irradiation light of the LED,
a first step of forming a first layer containing a Ti film having a thickness of 20 to 700 nm on the sealing surface of the lid body;
a second step of oxidizing the Ti film on the uppermost layer of the first layer formed in the first step to form an oxide film made of titanium oxide on the surface;
a third step of forming, on the first layer after the second step, a second layer containing a Ni alloy film and an Au film laminated in order from the side closer to the first layer;
and a fourth step of fusing a brazing material formed as an Au—Sn preform onto the Au film formed in the third step.
前記第1工程で形成される前記Ti膜は、200~300nmの膜厚を有することを特徴とするリッド材の製造方法。A method for manufacturing a lid material according to claim 7,
A method of manufacturing a lid material, wherein the Ti film formed in the first step has a film thickness of 200 to 300 nm.
前記第1工程では、前記Ti膜の上に、前記Ti膜に近い側から順に積層されるAu膜および他のTi膜からなる緩衝膜を形成することを特徴とするリッド材の製造方法。A method for manufacturing the lid material according to claim 7 or 8,
A method of manufacturing a lid material, wherein in the first step, a buffer film composed of an Au film and another Ti film, which are laminated in order from the side nearer to the Ti film, is formed on the Ti film.
前記下地膜は、最下層の膜を除く任意の膜において、前記任意の膜を含む上層部分で引き下がり構造を有しており、
前記引き下がり構造では、前記引き下がり構造に含まれる膜の内周縁がその他の膜の内周縁よりも外側に引き下げられ、前記引き下がり構造に含まれる膜の外周縁がその他の膜の外周縁よりも内側に引き下げられて形成されることを特徴とするリッド材の製造方法。A method for manufacturing a lid material according to any one of claims 7 to 9,
wherein the base film has a recessed structure at an upper layer portion including the arbitrary film in any film except for the lowest film,
In the pull-down structure, the inner peripheral edge of the film included in the pull-down structure is pulled down to the outside of the inner peripheral edges of the other films, and the outer peripheral edge of the film included in the pull-down structure is pulled down to the inside of the outer peripheral edges of the other films. A manufacturing method of a lid material, characterized in that the lid material is formed by being pulled down.
前記リッド本体が水晶であることを特徴とするリッド材の製造方法。A method for manufacturing a lid material according to any one of claims 7 to 10,
A method of manufacturing a lid material, wherein the lid body is made of crystal.
前記LEDと、
前記LEDをキャビティ内に格納するパッケージ基台と、
前記パッケージ基台のキャビティ開口を封止するリッド材とを有しており、
前記リッド材は、前記請求項1から6の何れか1項に記載のリッド材であることを特徴とする発光装置。A light-emitting device in which an LED is sealed in a package,
the LED;
a package base housing the LED in a cavity;
and a lid material for sealing the cavity opening of the package base,
A light-emitting device, wherein the lid material is the lid material according to any one of claims 1 to 6.
前記パッケージ基台は、窒化アルミニウムにより形成されていることを特徴とする発光装置。13. A light emitting device according to claim 12,
The light emitting device, wherein the package base is made of aluminum nitride.
前記LEDは、深紫外用LEDであることを特徴とする発光装置。14. The light-emitting device according to claim 12 or 13,
The light-emitting device, wherein the LED is a deep-ultraviolet LED.
前記パッケージ基台および前記リッド材は、接合層を介して接合されており、
前記接合層は、前記リッド本体に近い順から形成される第1層、第2層、第3層および第4層を有しており、
前記第1層は、前記リッド本体の上に直接形成され、膜厚20~700nmのTi膜を含む層であり、
前記第2層は、Ni、Ti、AuおよびSnを含む合金層であり、
前記第3層は、Ni、Ti、AuおよびSnを含み、前記第2層に比べてAuの含有量が少ない合金層であり、
前記第4層は、Niメッキ層であることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 12 to 14,
The package base and the lid material are bonded via a bonding layer,
The bonding layer has a first layer, a second layer, a third layer, and a fourth layer formed in order of proximity to the lid body,
The first layer is a layer formed directly on the lid body and containing a Ti film having a thickness of 20 to 700 nm,
The second layer is an alloy layer containing Ni, Ti, Au and Sn,
The third layer is an alloy layer containing Ni, Ti, Au and Sn and having a lower Au content than the second layer,
The light-emitting device, wherein the fourth layer is a Ni-plated layer.
前記第2層は共晶状態の合金層であり、前記第3層は非共晶状態の合金層であることを特徴とする発光装置。 16. A light emitting device according to claim 15,
The light-emitting device, wherein the second layer is an alloy layer in a eutectic state, and the third layer is an alloy layer in a non-eutectic state.
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