JP7300089B2 - 保護キャップ、発光装置および保護キャップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス製の保護キャップおよびその製造方法、並びにガラス製の保護キャップを備えた発光装置に関する。

ＬＥＤ素子を用いた発光装置は、長寿命や省エネルギーなどの理由から、照明や通信などの種々の分野で利用されるに至っている。

この種の発光装置では、ＬＥＤ素子を保護するために、容器状のセラミック基材の内部にＬＥＤ素子を配置し、板状の透明蓋体で封止するパッケージが採用されている。

近年、上記のようなパッケージにおいて、蓋体をキャップ状とする構成が開発されている。このような構成のパッケージでは、ＬＥＤ素子が実装された基材の上に保護キャップを接合し、基材および保護キャップによって囲まれた空間内にＬＥＤ素子を収容している。

保護キャップとしては、水晶製のものもあるが、非常に高価である。そのため、例えば特許文献１には、保護キャップ（封止キャップ）としてガラス製のものを用いることが開示されている。

特開２００３－１８７９６８号公報

特許文献１に開示の保護キャップは、筒状の側壁部と、側壁部の先端側に設けられた蓋部と、側壁部および蓋部を接続する角部とを備えているが、角部の内表面および外表面がそれぞれ直角に屈曲する直角部を有する。そのため、蓋部の厚みに比べて角部の厚みが必然的に大きくなってしまう。

ここで、保護キャップを構成するガラスの材質を如何に調整しても、ガラスの厚みが大きくなれば、光の吸収は必然的に大きくなる。つまり、特許文献１に開示の保護キャップでは、角部における光の吸収が大きくなり、保護キャップを通じた光の取出効率が悪くなるという問題がある。特に紫外域などの短波長域において、角部における光の吸収の問題が生じ易い。

本発明は、保護キャップにおける光の吸収を低減し、保護キャップを通じた光の取出効率を高めることを課題とする。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、基端に接合開口端を有する筒状の側壁部と、側壁部の先端側に設けられた蓋部と、側壁部および蓋部を接続する角部とを備えたガラス製の保護キャップであって、角部の内表面が、角部の外表面に向かって凹んだ第一凹面部を有するとともに、角部の外表面が、角部の内表面に向かって凹んだ第二凹面部を有することを特徴とする。

このようにすれば、角部の内表面に第一凹面部が形成され、角部の外表面に第二凹面部が形成されるため、角部の内表面と外表面とが互いに接近して角部の厚みが小さくなる。その結果、角部における光の吸収を低減し、保護キャップを通じた光の取出効率を高めることができる。

上記の構成において、側壁部の筒軸方向から見た場合に、第二凹面部の内周縁が、接合開口端の内周縁で区画される範囲以内に位置していることが好ましい。

このようにすれば、角部の厚みを効率よく小さくできるため、角部における光の吸収をより確実に低減できる。

上記の構成において、側壁部の筒軸方向と直交する方向から見た場合に、第二凹面部の外周縁が、蓋部の内表面から接合開口端に至るまでの範囲以内に位置していることが好ましい。

このようにすれば、角部の厚みを効率よく小さくできるため、角部における光の吸収をより確実に低減できる。

上記の構成において、第一凹面部および第二凹面部のそれぞれが、エッチング面で構成されていることが好ましい。

このようにすれば、第一凹面部および第二凹面部のそれぞれが、破損の原因となり得る欠陥（例えばマイクロクラック）の極めて少ない平滑な面で構成されるため、保護キャップの強度を高めることができる。

上記の構成において、第一凹面部および第二凹面部のそれぞれの算術平均粗さＲａが、１００ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠して測定した値とする（以下、同様）。

このようにすれば、第一凹面部および第二凹面部のそれぞれが、微小欠陥（例えばマイクロクラック）などが除去された平滑面で構成されるため、保護キャップの強度を高めることができる。

上記の構成において、保護キャップの頂部を構成する蓋部の外表面が、研磨面または火造り面であり、蓋部の外表面の算術平均粗さＲａが、１００ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、火造り面とは、ガラスが溶融した後に、ローラなどの他部材と接触することなく固化した未研磨面を意味する（以下、同様）。

このようにすれば、蓋部の外表面が、微小欠陥（例えばマイクロクラック）などが除去された平滑面で構成されるため、保護キャップの強度を高めることができる。

上記の構成において、ガラスが、厚み０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける内部透過率が１０％以上である紫外線透過ガラスであることが好ましい。

このようにすれば、紫外域などの短波長域において、保護キャップにおける光の吸収を効率よく抑制できる。

上記の構成において、接合開口端にメタライズ層が形成されていてもよい。あるいは、接合開口端にメタライズ層を介してはんだ層が形成されていてもよい。

このようにすれば、メタライズ層によって、ガラス製の保護キャップとはんだ層の密着力が向上する。そのため、はんだ層を用いて、保護キャップの接合開口端を基材に確実に接合できる。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、発光装置であって、上記の構成を適宜備えた保護キャップと、保護キャップの接合開口端が接合された基材と、保護キャップおよび基材により囲まれた空間内に収容された発光素子とを備えていることを特徴とする。

このようにすれば、保護キャップにおける光の吸収を低減し、保護キャップを通じた光の取出効率を高めることができる。

上記の構成において、発光素子が、紫外線ＬＥＤ素子であってもよい。

このようにすれば、光の吸収が特に問題となる紫外域の光が発光素子から出射される。そのため、保護キャップにおける光の吸収を低減できるという本発明に係る発光装置の効果がより有用となる。なお、この場合、発光装置は、紫外線の効果により、例えば所定の対象物の殺菌を行う殺菌装置として利用できる。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、基端に接合開口端を有する筒状の側壁部と、側壁部の先端側に設けられた蓋部と、側壁部および蓋部を接続する角部とを備えたガラス製の保護キャップの製造方法であって、角部の内表面に第一凹面部をエッチングにより形成するとともに、角部の外表面に第二凹面部をエッチングにより形成するエッチング工程を備えることを特徴とする。

このようにすれば、保護キャップの角部の内表面に第一凹面部が形成されるとともに、保護キャップの角部の外表面に第二凹面部が形成されるため、角部の内表面と外表面とが互いに接近して、角部の厚みが小さくなる。その結果、保護キャップの角部における光の吸収を低減し、保護キャップを通じた光の取出効率を高めることができる。また、第一凹面部および第二凹面部のそれぞれが、破損の原因となり得る欠陥（例えばマイクロクラック）の極めて少ない平滑なエッチング面で構成されるため、角部の厚みの減少に伴う保護キャップの強度低下も抑制できる。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、基端に接合開口端を有する筒状の側壁部と、側壁部の先端側に設けられた蓋部と、側壁部および蓋部を接続する角部とを備えたガラス製の保護キャップの製造方法であって、対をなす第一主面および第二主面を有する板状のガラス母材を準備する準備工程と、ガラス母材の第一主面に、保護キャップの側壁部、蓋部および角部のそれぞれの内表面を構成する第一凹部をエッチングにより形成する第一エッチング工程と、ガラス母材の第二主面における第一凹部の周囲に対応する位置に、保護キャップの角部の外表面を構成する第二凹部をエッチングにより形成する第二エッチング工程と、第二凹部に対応する位置でガラス母材を切断する切断工程とを備えることを特徴とする。

このようにすれば、保護キャップの角部の内表面に第一凹面部が形成されるとともに、保護キャップの角部の外表面に第二凹面部が形成されるため、角部の内表面と外表面とが互いに接近して、角部の厚みが小さくなる。その結果、保護キャップの角部における光の吸収を低減し、保護キャップを通じた光の取出効率を高めることができる。また、第一凹面部を含む保護キャップの内表面および第二凹面部のそれぞれが、破損の原因となり得る欠陥（例えばマイクロクラック）の極めて少ない平滑なエッチング面で構成されるため、角部の厚みの減少に伴う保護キャップの強度低下も抑制できる。

上記の構成において、ガラス母材の第一主面および第二主面が、研磨面または火造り面で構成され、第一エッチング工程でエッチングを行う前に、ガラス母材の第一主面のうちの第一凹部の形成領域を除く部分がエッチングされないように第一保護マスクを予め形成するとともに、第二エッチング工程でエッチングを行う前に、ガラス母材の第二主面のうちの第二凹部の形成領域を除く部分がエッチングされないように第二保護マスクを予め形成することが好ましい。

このようにすれば、保護マスクを形成した部分では、保護キャップにおいて研磨面または火造り面が残る。そのため、保護キャップの内表面および外表面の大部分を、研磨面または火造り面と、エッチング面とで構成できる。

上記の構成において、第一保護マスクとして第一主面にメタライズ層を形成することが好ましい。

このようにすれば、エッチング工程の終了後に、保護マスクをメタライズ層としてそのまま利用できるため、第一主面の保護マスクの剥離が不要になる。

上記の構成において、第一凹部および第二凹部をエッチングのみにより掘設することが好ましい。

このようにすれば、第一凹部および第二凹部のそれぞれが、非常に平滑な面となる。

この場合、ガラス母材は、オーバーフローダウンドロー法で板状に成形されたものであることが好ましい。

このようにすれば、ガラス母材の第一主面および第二主面が、非常に平滑な火造り面となり、保護キャップの強度が向上する。

本発明によれば、保護キャップにおける光の吸収を低減し、保護キャップを通じた光の取出効率を高めることができる。

第一実施形態に係る発光装置の断面図である。 図１に含まれる保護キャップの断面図である。 図１に含まれる保護キャップの平面図である。 （ａ）～（ｆ）は、第一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる各工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフロー図である。 第三実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフロー図である。 第四実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフロー図である。 第五実施形態に係る発光装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第一実施形態）
図１に示すように、第一実施形態に係る発光装置１は、保護キャップ２と、保護キャップ２が接合された基材３と、保護キャップ２および基材３により囲まれた空間Ｓ内に収容された発光素子４とを備えている。

保護キャップ２は、筒状の側壁部５と、側壁部５の先端側（図面では上端側）に設けられた蓋部６と、側壁部５および蓋部６を接続する角部７とを備えている。保護キャップ２は、これら側壁部５、蓋部６および角部７が一体形成された単一のガラス部品である。

側壁部５の基端（図面では下端）は、保護キャップ２を基材３と接合するための接合開口端５ｃとされる。本実施形態では、接合開口端５ｃには、接合開口端５ｃ側から順に、メタライズ層８と、はんだ層９とが形成されている。メタライズ層８は、蒸着やスパッタなどにより、接合開口端５ｃのガラス面に形成された金属膜であり、はんだ層９との密着性を向上させる役割を有する。メタライズ層８の材質としては、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｏおよびこれらを含む合金層、或いはこれら金属、合金の多層膜などが利用できる。はんだ層９の材質としては、例えばＡｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｐｂ、およびこれら金属を含む合金、すなわち、Ａｕ－Ｓｎ系はんだ、Ｓｎ－Ａｇ系はんだ、Ｐｂ系はんだなどが利用できる。

なお、保護キャップ２と基材３は、メタライズ層８およびはんだ層９によって接合されているが、接合方法はこれに限定されない。例えば、保護キャップ２と基材３は、発光素子４から出射される光などによる劣化が問題にならない場合には、樹脂接着層によって接合されていてもよい。

蓋部６の内表面６ａおよび外表面６ｂのそれぞれは、側壁部５の筒軸方向Ａと直交する方向に沿って延びる平面部を有する。

角部７の内表面７ａは、角部７の外表面７ｂに向かって凹んだ第一凹面部１０を有する。角部７の外表面７ｂは、角部７の内表面７ａに向かって凹んだ第二凹面部１１を有する。つまり、第一凹面部１０および第二凹面部１１により、角部７の内表面７ａおよび外表面７ｂが互いに接近し、角部７の厚みが小さくなっている。したがって、発光素子４から出射された光が角部７で吸収され難くなり、保護キャップ２を通じた光の取出効率を高めることができる。

なお、本実施形態では、第一凹面部１０は、曲面部のみで構成されているが、第一凹面部１０は、曲面部と平面部とを有していてもよい。また、本実施形態では、第二凹面部１１は、曲面部と平面部とで構成されているが、第二凹面部１１は、曲面部のみで構成されていてもよい。さらに、本実施形態では、側壁部５の内表面５ａが、第一凹面部１０に滑らかに連続する曲面部で構成されているが、側壁部５の内表面５ａは、その外表面５ｂと同様に、側壁部５の筒軸方向Ａに沿って延びる平面部で構成されていてもよい。

図２および図３に示すように、第二凹面部１１の内周縁Ｐは、保護キャップ２を平面視した場合（図３）、つまり側壁部５の筒軸方向Ａ（図２では真上又は真下）から見た場合に、側壁部５の接合開口端５ｃの内周縁Ｑで区画される範囲Ｘ以内（接合開口端５ｃの内周縁Ｑと一致する位置を含む）に位置していることが好ましい。このようにすれば、角部７の厚みを効率よく小さくできる。もちろん、第二凹面部１１の内周縁Ｐは、側壁部５の筒軸方向Ａから見た場合に、範囲Ｘ外に位置していてもよい。

また、第二凹面部１１の外周縁Ｒは、保護キャップ２を側面視した場合、つまり側壁部５の筒軸方向Ａと直交する方向（図面では真横）から見た場合に、蓋部６の内表面６ａから接合開口端５ｃに至るまでの範囲Ｙ以内（蓋部６の内表面６ａと一致する位置を含む）に位置していることが好ましい。換言すれば、第二凹面部１１の外周縁Ｒは、蓋部６の内表面６ａの高さよりも低位に位置していることが好ましい。このようにすれば、角部７の厚みを効率よく小さくできる。もちろん、第二凹面部１１の外周縁Ｒは、側壁部５の筒軸方向Ａと直交する方向から見た場合に、範囲Ｙ外に位置していてもよい。

本実施形態では、第一凹面部１０および第二凹面部１１のそれぞれは、エッチング面で構成されている。また、蓋部６の内表面６ａはエッチング面で構成され、蓋部６の外表面６ｂは、例えば、研磨面または火造り面などの非エッチング面で構成されている。蓋部６の外表面６ｂが、火造り面で構成される場合、第一凹面部１０、第二凹面部１１、蓋部６の内表面６ａおよび蓋部６の外表面６ｂは、破損の原因となり得る欠陥（例えばマイクロクラック）の極めて少ない平滑面となる。また、蓋部６の外表面６ｂが、研磨面から成る場合、鏡面研磨面で構成されることが好ましい。なお、本実施形態では、側壁部５の内表面５ａもエッチング面で構成されている。

蓋部６の外表面６ｂの算術平均粗さＲａは、例えば、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以下であることが最も好ましい。一方、エッチング面、つまり、第一凹面部１０、第二凹面部１１および蓋部６の内表面６ａの算術平均粗さＲａは、例えば、１００ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることが最も好ましく、更には１０ｎｍ以下であることが好ましい。

基材３は、発光素子４が実装された板状部材である。基材３は、例えば、窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどのセラミックス、ガラス、ガラスセラミックス、シリコンなどのケイ素化合物、或いはこれらとＡｇ、Ｃｕなどの金属との複合材などで構成される。

発光素子４は、特に限定されるものではないが、本実施形態では紫外線ＬＥＤ素子である。紫外線ＬＥＤ素子は、紫外波長帯の光線を出射する光源装置である。この場合、保護キャップ２は、紫外線透過ガラスから構成されることが好ましい。紫外線透過ガラスとしては、厚み０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける内部透過率が１０％以上であることが好ましい。

このような特性を実現し得る紫外線透過ガラスのガラス組成としては、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３ １～４５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０～２５％であることが好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は、特に断りがある場合を除き、質量％を表す。

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を形成する主成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは５０～８０％、５５～７５％、５８～７０％、特に６０～６８％である。ＳｉＯ_２の含有量が少な過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなることに加えて、クリストバライト等の失透結晶が析出し易くなって、液相温度が上昇し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３とＢ_２Ｏ_３は、耐失透性を高める成分である。Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１～４０％、５～３５％、１０～３０％、特に１５～２５％である。Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、ガラスが失透し易くなる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆にガラスが失透し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ヤング率を高める成分であると共に、分相、失透を抑制する成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１～２０％、３～１８％、特に５～１６％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、ヤング率が低下し易くなり、またガラスが分相、失透し易くなる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなる。

Ｂ_２Ｏ_３は、溶融性、耐失透性を高める成分であり、また傷の付き易さを改善して、強度を高める成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは３～２５％、５～２２％、７～１９％、特に９～１６％である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、溶融性、耐失透性が低下し易くなり、またフッ酸系の薬液に対する耐性が低下し易くなる。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量は、好ましくは０～２５％、１～２０％、４～１５％、特に７～１３％である。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなる。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。

Ｌｉ_２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ_２Ｏの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、特に０～０．１％である。Ｌｉ_２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなることに加えて、熱膨張係数が不当に低くなるおそれがある。一方、Ｌｉ_２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラスが分相し易くなる。

Ｎａ_２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｎａ_２Ｏの含有量は、好ましくは０～２５％、１～２０％、３～１８％、５～１５％、特に７～１３％である。Ｎａ_２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなることに加えて、熱膨張係数が不当に低くなるおそれがある。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。

Ｋ_２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｋ_２Ｏの含有量は、好ましくは０～１５％、０．１～１０％、特に１～５％である。Ｋ_２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは０～２５％、０～１５％、０．１～１２％、１～５％である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。

ＭｇＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、ヤング率を顕著に高める成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０～１０％、０～８％、０～５％、特に０～１％である。ＭｇＯの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。

ＣａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、原料コストを低廉化する成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０～１５％、０．５～１０％、特に１～５％である。ＣａＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。なお、ＣａＯの含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。

ＳｒＯは、耐失透性を高める成分である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０～７％、０～５％、０～３％、特に０～１％未満である。ＳｒＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。

ＢａＯは、耐失透性を高める成分である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０～７％、０～５％、０～３％、０～１％未満である。ＢａＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。

上記成分以外にも、任意成分として、他の成分を導入してもよい。なお、上記成分以外の他の成分の含有量は、本発明の効果を的確に享受する観点から、合量で１０％以下、５％以下、特に３％以下が好ましい。

ＺｎＯは、溶融性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透し易くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～１％未満、特に０～０．１％である。

ＺｒＯ_２は、耐酸性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透し易くなる。よって、ＺｒＯ_２の含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～０．５％、特に０．００１～０．２％である。

Ｆｅ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、０．１～４０ｐｐｍ以下、特に１～２０ｐｐｍである。Ｆｅ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２の含有量が多過ぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下し易くなる。なお、Ｆｅ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２の含有量が少な過ぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、特に１～８ｐｐｍである。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下し易くなる。なお、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。

酸化鉄中のＦｅイオンは、Ｆｅ^２＋又はＦｅ^３＋の状態で存在する。Ｆｅ^２＋の割合が少な過ぎると、換言すれば、Ｆｅ^３＋の割合が多いと、深紫外光の吸収率が高くなり、深紫外線での透過率が低下し易くなる。よって、酸化鉄中のＦｅ^２＋／（Ｆｅ^２＋＋Ｆｅ^３＋）の質量割合は、好ましくは０．１以上、０．２以上、０．３以上、０．４以上、特に０．５以上である。

ＴｉＯ_２は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。ＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、特に０．５～５ｐｐｍである。ＴｉＯ_２の含有量が多過ぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下し易くなる。なお、ＴｉＯ_２の含有量が少な過ぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、清澄剤として作用する成分である。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下、８００ｐｐｍ以下、６００ｐｐｍ以下、４００ｐｐｍ以下、２００ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、特に５０ｐｐｍ未満である。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、深紫外域での透過率が低下し易くなる。

ＳｎＯ_２は、清澄剤として作用する成分である。ＳｎＯ_２の含有量は、好ましくは２０００ｐｐｍ以下、１７００ｐｐｍ以下、１４００ｐｐｍ以下、１１００ｐｐｍ以下、８００ｐｐｍ以下、５００ｐｐｍ以下、２００ｐｐｍ以下、特に１００ｐｐｍ以下である。ＳｎＯ_２の含有量が多過ぎると、深紫外域での透過率が低下し易くなる。

Ｆ_２、Ｃｌ_２及びＳＯ_３は、清澄剤として作用する成分である。Ｆ_２＋Ｃｌ_２＋ＳＯ_３の含有量は１０～１００００ｐｐｍであることが好ましい。Ｆ_２＋Ｃｌ_２＋ＳＯ_３の好適な下限範囲は１０ｐｐｍ以上、２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上、特に５００ｐｐｍ以上であり、好適な上限範囲は３０００ｐｐｍ以下、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下である。また、Ｆ_２、Ｃｌ_２、ＳＯ_３の各々の好適な下限範囲は１０ｐｐｍ以上、２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上、特に５００ｐｐｍ以上であり、好適な上限範囲は３０００ｐｐｍ以下、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下である。これらの成分の含有量が少な過ぎると、清澄効果を発揮し難くなる。一方、これらの成分の含有量が多過ぎると、清澄ガスがガラス中に泡として残存するおそれがある。

次に、以上のように構成された発光装置１に含まれる保護キャップ２の製造方法を説明する。

図４（ａ）～（ｆ）に示すように、第一実施形態に係る保護キャップ２の製造方法は、準備工程Ｓ１（同図（ａ））と、第一保護マスク形成工程Ｓ２（同図（ｂ））と、第一エッチング工程Ｓ３（同図（ｃ））と、第二保護マスク形成工程Ｓ４（同図（ｄ））と、第二エッチング工程Ｓ５（同図（ｅ））と、切断工程Ｓ６（同図（ｆ））とを備えている。なお、本実施形態では、ガラス母材１２から複数の保護キャップ２を製造する場合を例示するが、これに限定されない。つまり、ガラス母材１２から一つの保護キャップ２のみを製造してもよい。

図４（ａ）に示すように、準備工程Ｓ１では、対をなす第一主面１２ａおよび第二主面１２ｂを有する板状のガラス母材１２を準備する。ガラス母材１２は、例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法などのダウンドロー法や、フロート法、或いはインゴットをスライスする手法などにより成形できる。オーバーフローダウンドロー法によりガラス母材１２が成形される場合、第一主面１２ａおよび第二主面１２ｂが共に平滑な火造り面となるため好ましい。

なお、ガラス母材１２をガラスインゴットから成形する場合、例えば、カーボン等から成る型に溶融ガラスを流入固化させた後、ワイヤソーやブレードスライサーにより板状に切断し、粗研磨工程、鏡面研磨工程などを経ることにより、板状のガラス母材１２を得ることができる。この場合、ガラス母材１２の第一主面１２ａおよび第二主面１２ｂは、各々研磨面により構成される。

図４（ｂ）に示すように、第一保護マスク形成工程Ｓ２では、第一主面１２ａのうちの第一凹部１３の形成領域を除く部分に第一保護マスクとして第一保護膜１４が形成される。

図４（ｃ）に示すように、第一エッチング工程Ｓ３では、エッチング液（例えばフッ化水素酸など）を用いたエッチングにより、ガラス母材１２の第一主面１２ａに複数の第一凹部１３を形成する。それぞれの第一凹部１３は、一つの保護キャップ２の側壁部５、蓋部６および角部７のそれぞれの内表面５ａ，６ａ，７ａを構成する。第一エッチング工程Ｓ３では、第一主面１２ａの一部が第一保護膜１４によりエッチング液から保護されるため、第一主面１２ａのうちの第一凹部１３の形成領域（第一保護膜１４の非形成領域）のみがエッチングされる。これにより、第一凹部１３に対応する、保護キャップ２の側壁部５、蓋部６および角部７のそれぞれの内表面５ａ，６ａ，７ａは、エッチング面により構成される。また、第一凹部１３の形成領域を除く部分に対応する、保護キャップ２の側壁部５の接合開口端５ｃは、エッチングされずに元の研磨面や火造り面などの非エッチング面により構成される。

図４（ｄ）に示すように、第二保護マスク形成工程Ｓ４では、第二主面１２ｂのうちの第二凹部１５の形成領域を除く部分に第二保護マスクとして第二保護膜１６が形成される。

図４（ｅ）に示すように、第二エッチング工程Ｓ５では、エッチング液（例えばフッ化水素酸など）を用いたエッチングにより、ガラス母材１２の第二主面１２ｂにおけるそれぞれの第一凹部１３の周囲に対応する位置に第二凹部１５を形成する。それぞれの第二凹部１５は、保護キャップ２の角部７の外表面７ｂを構成する。第二エッチング工程Ｓ５では、第二主面１２ｂの一部が第二保護膜１６によりエッチング液から保護されるため、第二主面１２ｂのうちの第二凹部１５の形成領域（第二保護膜１６の非形成領域）のみがエッチングされる。これにより、第二凹部１５に対応する、保護キャップ２の角部７の外表面７ｂは、エッチング面により構成される。また、第二主面１２ｂのうちの第二凹部１５の形成領域を除く部分に対応する、保護キャップ２の蓋部６の外表面６ｂは、エッチングされずに残された元の研磨面や火造り面などの非エッチング面により構成される。

ここで、上記の第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５では、凹部１３，１５がエッチングのみで形成されるため、凹部１３，１５の表面が非常に平滑になる。つまり、凹部１３，１５の表面の算術平均粗さＲａが非常に小さくなる。これに対し、例えば、ドリルやリーマ、サンドブラストなどの機械加工により凹部を粗加工した後に、その凹部表面をエッチングにより仕上げ加工する場合、粗加工で形成される凹部表面の凹凸の影響を受けて、凹部表面の平滑性が悪化する。したがって、凹部１３，１５は、エッチングのみで形成することが好ましい。

なお、第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５は、別々に行ってもよいし、同時に行ってもよい。第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５を別々に行う場合には、いずれの工程を先に行ってもよい。この場合、例えば、ガラス母材１２の一方の主面をエッチング液に浸漬した後に、ガラス母材１２の表裏を反転させて、ガラス母材１２の他方の主面をエッチング液に浸漬してもよい。第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５を同時に行う場合には、例えば、ガラス母材１２全体をエッチング液に浸漬してエッチングしてもよい。第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５では、エッチング液を塗布するなどの他の方法により、エッチングしてもよい。

第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５では、保護膜１４，１６の形成パターンやエッチング時間を調整することで、凹部１３，１５の深さや幅が調整できる。

第一保護マスク形成工程Ｓ２および第二保護マスク形成工程Ｓ４は、第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５の前に併せて行ってもよい。つまり、第一保護膜１４および第二保護膜１６は、ガラス母材１２の両主面１２ａ，１２ｂに予め形成しておき、その後に、第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５を開始してもよい。

第一保護膜１４および第二保護膜１６は、第一エッチング工程Ｓ３および第二エッチング工程Ｓ５の終了後に剥離剤（例えばアルカリ薬品）により剥離される。なお、第一保護膜１４および第二保護膜１６は、いわゆるマスク材料から成る。マスク材料としては、例えば、合成樹脂から成るレジストや、金属材料から成るメタルマスクなどを用いることができる。

図４（ｆ）に示すように、切断工程Ｓ６では、例えばダイヤモンドブレード等のカッター１７により、それぞれの第二凹部１５の底部に対応する位置でガラス母材１２をフルカット（切断分離）する。カッター１７としては、ダイヤモンドブレード以外にも、例えばワイヤソー切断、レーザー切断、エッチング切断などの任意の切断手段を使用できる。

なお、保護キャップ２の側壁部５の外表面５ｂは、切断面により構成されるが、破損の原因となり得る欠陥を除去するために、切断面に切断後にエッチングしてもよい。つまり、保護キャップ２の側壁部５の外表面５ｂは、エッチング面で構成されていてもよい。

（第二実施形態）
図５に示すように、第二実施形態では、保護キャップ２の接合開口端５ｃにメタライズ層８およびはんだ層９を形成する場合の保護キャップ２の製造方法を例示する。

本実施形態に係る保護キャップ２の製造方法は、準備工程Ｔ１と、エッチング工程Ｔ２と、メタライズ層形成工程Ｔ３と、はんだ層形成工程Ｔ４と、切断工程Ｔ５とを、この順に備えている。なお、準備工程Ｔ１、エッチング工程（第一エッチング工程および第二エッチング工程を含む）Ｔ２および切断工程Ｔ５は、第一実施形態で説明した対応する各工程と同様である。

メタライズ層形成工程Ｔ３およびはんだ層形成工程Ｔ４では、エッチングにより形成された凹部１３，１５の位置を基準として、ガラス母材１２にメタライズ層８およびはんだ層９のパターンを形成する。

このようにすれば、はんだ層形成工程Ｔ４が、エッチング工程Ｔ２の後に行われる。そのため、はんだ層９に含まれるフラックスなどが、エッチング液（例えばフッ化水素酸）や保護膜１４，１６の剥離液（例えばアルカリ薬品）に溶出し、はんだ層９の効果が失われるという事態を確実に防止できる。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。

（第三実施形態）
図６に示すように、第三実施形態では、保護キャップ２の接合開口端５ｃにメタライズ層８およびはんだ層９を形成する場合の保護キャップ２の製造方法を例示する。

本実施形態に係る保護キャップ２の製造方法は、準備工程Ｕ１と、メタライズ層形成工程Ｕ２と、エッチング工程Ｕ３と、はんだ層形成工程Ｕ４と、切断工程Ｕ５とを、この順に備えている。なお、準備工程Ｕ１、エッチング工程Ｕ３および切断工程Ｕ５は、第一実施形態で説明した対応する各工程と同様である。

エッチング工程Ｕ３では、メタライズ層８のパターンを基準として、ガラス母材１２に保護膜１４，１６を形成する。はんだ層形成工程Ｕ４では、メタライズ層８のパターン及び／又はエッチングにより形成された凹部１３，１５の位置を基準として、はんだ層９のパターンを形成する。

このようにすれば、はんだ層形成工程Ｕ４がエッチング工程Ｕ３の後に行われるため、第二実施形態で説明した同様の理由により、はんだ層９を確実に保護できる。一方、メタライズ層形成工程Ｕ２はエッチング工程Ｕ３の前に行われるが、メタライズ層８はエッチング工程Ｕ３で使用されるエッチング液や剥離液に対して耐性がある場合が多い。したがって、メタライズ層形成工程Ｕ２は、エッチング工程Ｕ３の前に行ってもよい。この場合、メタライズ層８を保護マスクとして利用し得るため、エッチング工程Ｕ３における第一保護膜１４の形成を省略することができる。なお、メタライズ層形成工程Ｕ２をエッチング工程Ｕ３の前に行う場合に、メタライズ層８上に第一保護膜１４の形成を行っても構わない。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。

（第四実施形態）
図７に示すように、第四実施形態では、保護キャップ２の接合開口端５ｃに樹脂接着層を形成する場合の保護キャップ２の製造方法を例示する。

本実施形態に係る保護キャップ２の製造方法は、準備工程Ｖ１と、エッチング工程Ｖ２と、樹脂接着層形成工程Ｖ３と、切断工程Ｖ４とを、この順に備えている。なお、準備工程Ｖ１、エッチング工程Ｖ２および切断工程Ｖ４は、第一実施形態で説明した対応する各工程と同様である。

樹脂接着層形成工程Ｖ３では、エッチングにより形成された凹部１３，１５の位置を基準として、ガラス母材１２に樹脂接着層（図示省略）のパターンを形成する。なお、この場合、保護キャップ２を基材３に接着する際に、はんだ層９の代わりに樹脂接着層が用いられる。

（第五実施形態）
図８に示すように、第五実施形態に係る発光装置１が、第一実施形態に係る発光装置１と相違するところは、基材３の構成である。

本実施形態では、基材３は、底面部３ａと枠部３ｂとを有する容器形状である。つまり、上記の実施形態では、保護キャップ２が接合される基材３が平板形状である場合を例示したが、基材３の構成はこれに限定されず、適宜変更できる。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、保護キャップ２の内部に収容する電子部品として、発光素子４を例示したが、保護キャップ２の内部に収容される電子部品はこれに限定されない。つまり、例えば、発光素子以外にも圧電素子や水晶振動子などの電子部品にも利用できる。詳細には、保護キャップと、保護キャップが接合された基材と、保護キャップおよび基材により囲まれた空間内に収容された電子部品とを備えた電子部品パッケージとして利用できる。

上記実施形態では保護マスクとして所定の孔パターンを有する保護膜１４，１６を形成する場合を例示したが、所定の孔パターンが形成されたプレートやシートをガラス母材１２の主面１２ａ，１２ｂに載置あるいは貼り付けて設けることにより保護マスクを構成してもよい。

１ 発光装置
２ 保護キャップ
３ 基材
４ 発光素子
５ 側壁部
５ｃ 接合開口端
６ 蓋部
７ 角部
８ メタライズ層
９ はんだ層
１０ 第一凹面部
１１ 第二凹面部
１２ ガラス母材
１３ 第一凹部
１４ 第一保護膜
１５ 第二凹部
１６ 第二保護膜
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 第一保護マスク形成工程
Ｓ３ 第一エッチング工程
Ｓ４ 第二保護マスク形成工程
Ｓ５ 第二エッチング工程
Ｓ６ 切断工程

Claims (16)

1. 基端に接合開口端を有する筒状の側壁部と、前記側壁部の先端側に設けられた蓋部と、前記側壁部および前記蓋部を接続する角部とを備えたガラス製の保護キャップであって、
   前記角部の内表面が、前記角部の外表面に向かって凹んだ第一凹面部を有するとともに、
   前記角部の外表面が、前記角部の内表面に向かって凹んだ第二凹面部を有し、
   前記蓋部の内表面および外表面のそれぞれが、前記側壁部の筒軸方向と直交する方向に沿って延びる平面部を有することを特徴とする保護キャップ。
2. 前記側壁部の筒軸方向から見た場合に、前記第二凹面部の内周縁が、前記接合開口端の内周縁で区画される範囲以内に位置している請求項１に記載の保護キャップ。
3. 前記側壁部の筒軸方向と直交する方向から見た場合に、前記第二凹面部の外周縁が、前記蓋部の内表面から前記接合開口端に至るまでの範囲以内に位置している請求項１又は２に記載の保護キャップ。
4. 前記第一凹面部および前記第二凹面部のそれぞれが、エッチング面で構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の保護キャップ。
5. 前記第一凹面部および前記第二凹面部のそれぞれの算術平均粗さＲａが、１００ｎｍ以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の保護キャップ。
6. 保護キャップの頂部を構成する前記蓋部の外表面が、研磨面または火造り面であり、前記蓋部の外表面の算術平均粗さＲａが、１００ｎｍ以下である請求項１～５のいずれか１項に記載の保護キャップ。
7. 前記ガラスが、厚み０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける内部透過率が１０％以上である紫外線透過ガラスである請求項１～６のいずれか１項に記載の保護キャップ。
8. 前記接合開口端にメタライズ層が形成されている請求項１～７のいずれか１項に記載の保護キャップ。
9. 前記接合開口端に前記メタライズ層を介してはんだ層が形成されている請求項８に記載の保護キャップ。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の保護キャップと、前記保護キャップの前記接合開口端が接合された基材と、前記保護キャップおよび前記基材により囲まれた空間内に収容された発光素子とを備えていることを特徴とする発光装置。
11. 前記発光素子が、紫外線ＬＥＤ素子である請求項１０に記載の発光装置。
12. 基端に接合開口端を有する筒状の側壁部と、前記側壁部の先端側に設けられた蓋部と、前記側壁部および前記蓋部を接続する角部とを備えたガラス製の保護キャップの製造方法であって、
    対をなす第一主面および第二主面を有する板状のガラス母材を準備する準備工程と、
    前記ガラス母材の第一主面に、前記保護キャップの前記側壁部、前記蓋部および前記角部のそれぞれの内表面を構成する第一凹部をエッチングにより形成する第一エッチング工程と、
    前記ガラス母材の第二主面における前記第一凹部の周囲に対応する位置に、前記保護キャップの前記角部の外表面を構成する第二凹部をエッチングにより形成する第二エッチング工程と、
    前記第二凹部に対応する位置で前記ガラス母材を切断する切断工程とを備えることを特徴とする保護キャップの製造方法。
13. 前記ガラス母材の前記第一主面および前記第二主面が、研磨面または火造り面で構成され、
    前記第一エッチング工程でエッチングを行う前に、前記ガラス母材の前記第一主面のうちの前記第一凹部の形成領域を除く部分がエッチングされないように第一保護マスクを予め形成すると共に、
    前記第二エッチング工程でエッチングを行う前に、前記ガラス母材の前記第二主面のうちの前記第二凹部の形成領域を除く部分がエッチングされないように第二保護マスクを予め形成する請求項１２に記載の保護キャップの製造方法。
14. 前記第一保護マスクとして前記第一主面にメタライズ層を形成する請求項１３に記載の保護キャップの製造方法。
15. 第一凹部および第二凹部をエッチングのみにより掘設する請求項１２～１４のいずれか１項に記載の保護キャップの製造方法。
16. 前記ガラス母材が、オーバーフローダウンドロー法で板状に成形されたものである請求項１２～１５のいずれか１項に記載の保護キャップの製造方法。

Images