JP7435460B2 - Window materials, optical packages - Google Patents

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Description

本発明は、窓材、光学パッケージに関する。 The present invention relates to window materials and optical packages.

従来から発光ダイオード等の光学素子を回路基板の凹部内に配置後、該凹部の開口部を、透明樹脂基材等を備えた窓材により封止し、光学パッケージとして用いる場合があった。 Conventionally, after an optical element such as a light emitting diode is placed in a recess of a circuit board, the opening of the recess is sealed with a window material having a transparent resin base material, etc., and used as an optical package.

この場合、窓材は樹脂製の接着剤等により回路基板と接合されていたが、光学素子の種類等によっては気密封止性の向上が求められていた。このため、回路基板と窓材とを樹脂製の接着剤に代えて、金属材料により接合することが検討されてきた。 In this case, the window material was bonded to the circuit board using a resin adhesive or the like, but depending on the type of optical element, etc., there was a demand for improved airtight sealing performance. For this reason, it has been considered to bond the circuit board and the window material using a metal material instead of a resin adhesive.

例えば特許文献1には、実装基板と、前記実装基板に実装された紫外線発光素子と、前記実装基板上に配置され前記紫外線発光素子を露出させる貫通孔が形成されたスペーサと、前記スペーサの前記貫通孔を塞ぐように前記スペーサ上に配置されたカバーと、を備え、前記紫外線発光素子は、紫外線の波長域に発光ピーク波長を有し、前記実装基板は、支持体と、前記支持体に支持された第1接合用金属層と、を備え、前記スペーサは、Siにより形成されたスペーサ本体と、前記スペーサ本体における前記実装基板との対向面側で前記実装基板の前記第1接合用金属層に対向しており前記対向面における外周縁の全周に沿って形成されている第2接合用金属層と、を備え、前記貫通孔は、前記スペーサ本体に形成されており、前記貫通孔は、前記実装基板から離れるにつれて開口面積が漸次増加しており、前記カバーは、前記紫外線発光素子から放射される紫外線を透過するガラスにより形成され、前記スペーサと前記カバーとが直接接合されており、前記スペーサの第2接合用金属層と前記実装基板の前記第1接合用金属層とが前記第2接合用金属層の全周に亘ってAuSnにより接合されている、ことを特徴とする発光装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a mounting board, an ultraviolet light emitting element mounted on the mounting board, a spacer disposed on the mounting board and having a through hole for exposing the ultraviolet light emitting element, and a cover disposed on the spacer so as to close the through hole, the ultraviolet light emitting element has an emission peak wavelength in the ultraviolet wavelength range, and the mounting board includes a support and a cover on the support. a supported first bonding metal layer; the spacer includes a spacer body formed of Si; and a supported first bonding metal layer of the mounting board on a side of the spacer body facing the mounting board. a second bonding metal layer facing the spacer layer and formed along the entire circumference of the outer periphery of the opposing surface, the through hole being formed in the spacer body, and the through hole being formed in the spacer body; The opening area gradually increases as the distance from the mounting board increases, the cover is formed of glass that transmits ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element, and the spacer and the cover are directly bonded. , the second bonding metal layer of the spacer and the first bonding metal layer of the mounting board are bonded by AuSn over the entire circumference of the second bonding metal layer. An apparatus is disclosed.

日本国特許第5877487号公報Japanese Patent No. 5877487

特許文献1に開示された発光装置では、カバーとスペーサとを陽極接合により直接接合するとされているが、接合後、カバーに割れを生じる場合があった。 In the light emitting device disclosed in Patent Document 1, the cover and the spacer are said to be directly bonded by anodic bonding, but cracks may occur in the cover after bonding.

上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、回路基板と接合した際に割れが生じることを抑制した窓材を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art described above, one aspect of the present invention aims to provide a window material that suppresses cracking when bonded to a circuit board.

上記課題を解決するため本発明の一態様では、光学素子を備えた光学パッケージ用の窓材であって、
無機材料の基体と、
前記無機材料の基体の一方の面上に、前記無機材料の基体の外周に沿って配置された接合層とを有し、
前記接合層の幅が0.2mm以上2mm以下であり、
前記接合層の厚さが15μmより厚く100μm以下であり、
前記接合層は半田層を有しており、
前記半田層に含まれる半田がスズ-ゲルマニウム-ニッケル系の半田であり、
20℃以上200℃以下における、前記無機材料の基体の熱膨張係数と前記半田の熱膨張係数との差が30ppm/℃以下である窓材を提供する。

In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides a window material for an optical package including an optical element, comprising:
a base of inorganic material;
a bonding layer disposed on one surface of the inorganic material base along the outer periphery of the inorganic material base;
The width of the bonding layer is 0.2 mm or more and 2 mm or less,
The thickness of the bonding layer is greater than 15 μm and less than 100 μm,
The bonding layer has a solder layer,
The solder contained in the solder layer is tin-germanium-nickel based solder,
Provided is a window material in which the difference between the coefficient of thermal expansion of the inorganic material base and the coefficient of thermal expansion of the solder at 20°C or more and 200°C or less is 30 ppm/°C or less .

本発明の一態様によれば、回路基板と接合した際に割れが生じることを抑制した窓材を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a window material that suppresses cracking when bonded to a circuit board.

本実施形態の窓材の構成説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the window material of the present embodiment. 無機材料の基体の側面の構成例の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration example of a side surface of an inorganic material base. 本実施形態の光学パッケージの構成説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an optical package according to the present embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[窓材]
本実施形態の窓材について説明する。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments may be implemented without departing from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made to .
[Window material]
The window material of this embodiment will be explained.

本実施形態の窓材は、光学素子を備えた光学パッケージ用の窓材であって、無機材料の基体と、無機材料の基体の一方の面上に、無機材料の基体の外周に沿って配置された接合層とを有することができる。そして、接合層の幅を0.2mm以上2mm以下、接合層の厚さを15μmより厚く100μm以下とすることができる。 The window material of this embodiment is a window material for an optical package equipped with an optical element, and includes a base made of an inorganic material and arranged along the outer periphery of the base made of an inorganic material on one surface of the base made of an inorganic material. It is possible to have a bonding layer formed by the bonding layer. The width of the bonding layer can be 0.2 mm or more and 2 mm or less, and the thickness of the bonding layer can be greater than 15 μm and 100 μm or less.

本実施形態の窓材の構成例について、図1(A)、図1(B)を用いながら、以下に具体的に説明する。図1(A)は、本実施形態の窓材10の無機材料の基体11と、接合層12との積層方向と平行な面での断面図を模式的に示している。また、図1(B)は、図1(A)中に示したブロック矢印Aに沿って、図1(A)に示した窓材10を見た場合の構造を示している。すなわち、図1(A)に示した窓材10の底面図を示している。 An example of the structure of the window material of this embodiment will be specifically described below with reference to FIGS. 1(A) and 1(B). FIG. 1(A) schematically shows a cross-sectional view in a plane parallel to the lamination direction of the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 of the window material 10 of this embodiment. Moreover, FIG. 1(B) shows the structure when the window material 10 shown in FIG. 1(A) is viewed along the block arrow A shown in FIG. 1(A). That is, it shows a bottom view of the window material 10 shown in FIG. 1(A).

本実施形態の窓材10は、無機材料の基体11と、接合層12とを有する。そして、接合層12は、無機材料の基体11の一方の面11a上に配置することができる。 The window material 10 of this embodiment has a base 11 made of an inorganic material and a bonding layer 12. The bonding layer 12 can be placed on one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material.

ここで、無機材料の基体11の一方の面11aとは、後述する光学パッケージを製造する際に、光学素子を備えた回路基板と接合する側の面に当たる。すなわち、無機材料の基体11の一方の面11aとは、光学素子と対向する側の面ともいえる。 Here, one surface 11a of the inorganic material base 11 corresponds to the surface to be bonded to a circuit board provided with an optical element when manufacturing an optical package to be described later. In other words, one surface 11a of the inorganic material base 11 can be said to be the surface facing the optical element.

そして、無機材料の基体11の一方の面11aと反対側に位置する他方の面11bは、光学パッケージとした場合に、外部に露出する側の面となる。 The other surface 11b of the inorganic material base 11 opposite to the one surface 11a becomes the surface exposed to the outside when used as an optical package.

各部材について以下に説明する。
(無機材料の基体)
無機材料の基体11は特に限定されるものではなく、任意の材料を用い、任意の形状とすることができる。
Each member will be explained below.
(Substrate of inorganic material)
The inorganic material base 11 is not particularly limited, and can be made of any material and have any shape.

ただし、無機材料の基体11は、光学パッケージとした場合に、回路基板が備える光学素子に関する光のうち、特に透過することが求められる波長領域の光(以下、「所望の波長領域の光」と記載する)について、透過率が十分に高くなるように、材料や、その厚み等を選択することが好ましい。例えば所望の波長領域の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 However, when the inorganic material base 11 is used as an optical package, the light in the wavelength range that is particularly required to be transmitted among the light related to the optical elements included in the circuit board (hereinafter referred to as "light in the desired wavelength range") is used. It is preferable to select the material, its thickness, etc. so that the transmittance is sufficiently high. For example, for light in a desired wavelength range, the transmittance is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, even more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more.

無機材料の基体11は、所望の波長領域の光が赤外領域の光の場合、例えば波長が0.7μm以上1mm以下の範囲の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 When the light in the desired wavelength region is in the infrared region, the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, and 70% or more, for example, for light in the wavelength range of 0.7 μm or more and 1 mm or less. It is more preferably 80% or more, even more preferably 90% or more.

また、無機材料の基体11は、所望の波長領域の光が可視領域の光(青~緑~赤)の場合、例えば波長が380nm以上800nm以下の範囲の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 Further, when the light in the desired wavelength range is in the visible range (blue to green to red), the transmittance of the inorganic material base 11 is 50% or more for light in the wavelength range of 380 nm or more and 800 nm or less. It is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more.

無機材料の基体11は、所望の波長領域の光が紫外領域の光の場合、例えば波長が200nm以上380nm以下の範囲の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 The inorganic material substrate 11 preferably has a transmittance of 50% or more, more preferably 70% or more, when the light in the desired wavelength region is in the ultraviolet region, for example, for light in the wavelength range of 200 nm or more and 380 nm or less. More preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more.

無機材料の基体11は、所望の波長領域の光が紫外領域のUV-Aの光の場合、例えば波長が315nm以上380nm以下の範囲の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 When the light in the desired wavelength region is UV-A light in the ultraviolet region, for example, the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, and 70% or more for light in the wavelength range of 315 nm or more and 380 nm or less. is more preferable, 80% or more is even more preferable, and 90% or more is particularly preferable.

無機材料の基体11は、所望の波長領域の光が紫外領域のUV-Bの光の場合、例えば波長が280nm以上315nm以下の範囲の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 When the light in the desired wavelength region is UV-B light in the ultraviolet region, for example, the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, and 70% or more for light in the wavelength range of 280 nm or more and 315 nm or less. is more preferable, 80% or more is even more preferable, and 90% or more is particularly preferable.

無機材料の基体11は、所望の波長領域の光が紫外領域のUV-Cの光の場合、例えば波長が200nm以上280nm以下の範囲の光について、透過率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。 When the light in the desired wavelength region is UV-C light in the ultraviolet region, for example, the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, and 70% or more for light in the wavelength range of 200 nm or more and 280 nm or less. is more preferable, 80% or more is even more preferable, and 90% or more is particularly preferable.

なお、無機材料の基体11の透過率は、JIS K 7361-1(1997)に準じて測定を行うことができる。 Note that the transmittance of the inorganic material substrate 11 can be measured according to JIS K 7361-1 (1997).

無機材料の基体11の材料としては、既述の様に任意に選択することができ、特に限定されるものではないが、気密封止性や、耐久性を特に高める観点から、例えば石英や、ガラス等を好ましく用いることができる。石英には、石英ガラスや、SiOを90質量%以上含有したものが含まれる。ガラスとしては、例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラス、および高屈折率ガラス(nd≧1.5)が挙げられる。なお、無機材料の基体の材料としては1種類に限定されるものではなく、2種類以上の材料を組み合わせて用いることもできる。このため、例えば無機材料の基体11の材料としては、例えば石英、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラスおよび高屈折率ガラス(nd≧1.5)から選択された1種類以上の材料を好ましく用いることができる。 The material of the inorganic base 11 can be arbitrarily selected as described above, and is not particularly limited, but from the viewpoint of particularly improving hermetic sealability and durability, for example, quartz, Glass or the like can be preferably used. Quartz includes quartz glass and those containing 90% by mass or more of SiO 2 . Examples of the glass include soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, crystallized glass, and high refractive index glass (nd≧1.5). Note that the material for the inorganic substrate is not limited to one type, and two or more types of materials can be used in combination. Therefore, for example, the material of the inorganic substrate 11 is selected from quartz, soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, crystallized glass, and high refractive index glass (nd≧1.5). One or more types of materials can be preferably used.

無機材料の基体11の材料としてガラスを用いる場合、該無機材料の基体11は化学強化処理が施されていても良い。 When glass is used as the material for the inorganic material base 11, the inorganic material base 11 may be chemically strengthened.

無機材料の基体11の厚みについても特に限定されるものではないが、例えば0.03mm以上とすることが好ましく、0.05mm以上とすることがより好ましく、0.1mm以上とすることがさらに好ましく、0.3mm以上とすることが特に好ましい。 The thickness of the inorganic material base 11 is also not particularly limited, but for example, it is preferably 0.03 mm or more, more preferably 0.05 mm or more, and even more preferably 0.1 mm or more. , 0.3 mm or more is particularly preferable.

無機材料の基体11の厚みを0.03mm以上とすることで、光学パッケージに要求される強度を十分に発揮しつつ、窓材の無機材料の基体11の面を介して水分等が光学素子を配置した側にまで透過することを特に抑制できる。上述のように無機材料の基体11の厚みを0.3mm以上とすることで、光学パッケージについて特に強度を高めることができ、好ましい。 By setting the thickness of the inorganic material base 11 to 0.03 mm or more, the strength required for the optical package is sufficiently exhibited, and moisture etc. can not penetrate the optical element through the surface of the inorganic material base 11 of the window material. It is particularly possible to prevent the light from penetrating to the side where it is placed. As described above, by setting the thickness of the inorganic material base 11 to 0.3 mm or more, the strength of the optical package can be particularly increased, which is preferable.

無機材料の基体11の厚みの上限値についても特に限定されないが、例えば5mm以下とすることが好ましく、3mm以下とすることがより好ましく、1mm以下とすることがさらに好ましい。これは無機材料の基体11の厚みを5mm以下とすることで所望の波長領域の光の透過率を十分に高くすることができるからである。無機材料の基体11の厚みを1mm以下とすることで、特に光学パッケージの低背化を図ることができるため、さらに好ましい。 The upper limit of the thickness of the inorganic material base 11 is also not particularly limited, but is preferably, for example, 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and even more preferably 1 mm or less. This is because by setting the thickness of the inorganic material base 11 to 5 mm or less, the transmittance of light in a desired wavelength range can be made sufficiently high. It is more preferable to set the thickness of the base 11 made of an inorganic material to 1 mm or less, since this makes it possible to particularly reduce the height of the optical package.

なお、図1(A)において、無機材料の基体11として板状形状(平板形状)の例を示しているが、係る形態に限定されるものではない。無機材料の基体11の形状は特に限定されるものではなく、厚みは均一である必要はない。このため、無機材料の基体の厚みが均一ではない場合、無機材料の基体のうち、少なくとも光学パッケージとした場合に光学素子に関する光の光路上にある部分の厚みが上記範囲にあることが好ましく、無機材料の基体の厚みがいずれの部分でも上記範囲にあることがより好ましい。 Note that although FIG. 1A shows an example of a plate-like shape (flat plate shape) as the inorganic material base 11, it is not limited to this form. The shape of the inorganic material base 11 is not particularly limited, and the thickness does not need to be uniform. For this reason, when the thickness of the inorganic material base is not uniform, it is preferable that the thickness of at least a portion of the inorganic material base that is on the optical path of light related to an optical element when used as an optical package is within the above range, It is more preferable that the thickness of the inorganic material substrate is within the above range in any part.

無機材料の基体11の形状は上述の様に特に限定されるものではない。例えば板状形状や、レンズが一体となった形状、すなわちレンズに由来する凹部や凸部を含む形状とすることができる。具体的には、例えば無機材料の基体11の一方の面11aが平坦面であり、他方の面11bが凸部や凹部を有する形態や、一方の面11aの形状と他方の面11bの形状とが係る形態と逆となった形態が挙げられる。また、無機材料の基体11の一方の面11aが凸部を有し、他方の面11bが凹部を有する形態や、一方の面11aの形状と他方の面11bの形状が係る形態と逆となった形態が挙げられる。さらに、無機材料の基体11の一方の面11aと他方の面11bとのそれぞれが、凸部または凹部を有する形態が挙げられる。 The shape of the inorganic material base 11 is not particularly limited as described above. For example, it may have a plate-like shape or a shape in which a lens is integrated, that is, a shape including concave portions and convex portions derived from the lens. Specifically, for example, one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material is a flat surface and the other surface 11b has a convex portion or a concave portion, or the shape of one surface 11a and the shape of the other surface 11b are different. Examples include a form that is the opposite of the form in which . Further, one surface 11a of the inorganic material base 11 may have a convex portion and the other surface 11b may have a concave portion, or the shape of one surface 11a and the shape of the other surface 11b may be reversed. There are several forms that can be mentioned. Another example is a configuration in which each of the one surface 11a and the other surface 11b of the base 11 made of an inorganic material has a convex portion or a concave portion.

なお、無機材料の基体11の一方の面11aが凸部や凹部を有する場合であっても、無機材料の基体11の一方の面11aの接合層12を配置する部分は、例えば複数の窓材を製造した場合等に、窓材間の接合層12の形状のバラツキを抑えるために平坦であることが好ましい。 Note that even if one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material has a convex portion or a concave portion, the portion of the one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material where the bonding layer 12 is arranged is, for example, It is preferable that the bonding layer 12 be flat in order to suppress variations in the shape of the bonding layer 12 between window materials when manufacturing a window material.

光学パッケージの形態によっては、無機材料の基体のサイズが非常に小さくなる場合がある。そこで、無機材料の基体の切断前資材を所望のサイズに切断する際に、レーザー光を用いた切断方法を採用することが好ましい。そして、係る方法により切断を行った場合、図2に示すように、無機材料の基体11の側面は、レーザー光の焦点位置に対応して、一方の面11aの外周に沿った線状の模様111を有することができる。 Depending on the form of the optical package, the size of the inorganic material substrate may be very small. Therefore, when cutting the uncut material of the inorganic material base into a desired size, it is preferable to employ a cutting method using laser light. When cutting is performed by such a method, as shown in FIG. 2, the side surface of the inorganic material base 11 has a linear pattern along the outer periphery of one surface 11a, corresponding to the focal position of the laser beam. 111.

なお、無機材料の基体11の切断方法は上述の例に限定されるものではなく、任意の方法により切断することができる。上述の切断方法以外の方法で切断を行った場合、無機材料の基体11の側面、すなわち切断面は、上述の場合と異なる断面形状を有していても良い。他の切断方法としては、例えば、ダイシングソーやワイヤーソーが挙げられる。これらの切断方法は無機材料の基体の切断前資材の厚みが1mm以上の場合に有効である。 Note that the method for cutting the inorganic material base 11 is not limited to the above-mentioned example, and may be cut by any method. When cutting is performed by a method other than the above-mentioned cutting method, the side surface, that is, the cut surface, of the inorganic material base 11 may have a different cross-sectional shape from the above-mentioned case. Other cutting methods include, for example, a dicing saw and a wire saw. These cutting methods are effective when the thickness of the inorganic material substrate before cutting is 1 mm or more.

無機材料の基体11の表面には反射防止膜を配置しておくこともできる。反射防止膜を配置することで、光学パッケージとした場合に、光学素子、もしくは外部からの光が無機材料の基体11の表面で反射されることを抑制し、光学素子、もしくは外部からの光の透過率を高めることができ、好ましい。反射防止膜としては特に限定されるものではないが、例えば多層膜を用いることができ、多層膜は、アルミナ(酸化アルミニウム、Al)、酸化ハフニウム(HfO)、酸化チタン(TiO)等から選択される1種類以上の材料の層である第1の層と、シリカ(酸化ケイ素、SiO)の層である第2の層とを交互に積層した膜とすることができる。多層膜を構成する層の数は特に限定されないが、例えば上記第1の層と、第2の層とを1組として、多層膜は第1の層と、第2の層との組を1組以上有することが好ましく、2組以上有することがより好ましい。これは多層膜が第1の層と、第2の層とを1組以上有することで、無機材料の基体11の表面で光が反射されることを特に抑制できるからである。 An antireflection film may also be provided on the surface of the base 11 made of an inorganic material. By arranging the anti-reflection film, when used as an optical package, light from the optical element or the outside is suppressed from being reflected on the surface of the inorganic material base 11, and the light from the optical element or the outside is prevented from being reflected. It is preferable because it can increase transmittance. The antireflection film is not particularly limited, but for example, a multilayer film can be used, and the multilayer film may include alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), etc., and a second layer, which is a layer of silica (silicon oxide, SiO 2 ), can be alternately laminated. The number of layers constituting the multilayer film is not particularly limited, but for example, if the first layer and the second layer are one set, the multilayer film may include one set of the first layer and the second layer. It is preferable to have at least two sets, more preferably two or more sets. This is because the multilayer film having one or more sets of the first layer and the second layer can particularly suppress light from being reflected on the surface of the base 11 made of an inorganic material.

多層膜を構成する層の数の上限についても特に限定されないが、例えば生産性等の観点から、上記第1の層と、第2の層との組を4組以下有することが好ましい。 The upper limit of the number of layers constituting the multilayer film is not particularly limited either, but from the viewpoint of productivity, for example, it is preferable to have four or less pairs of the first layer and the second layer.

反射防止膜を有する場合、反射防止膜は無機材料の基体11の少なくとも一方の面11a上に配置することが好ましく、一方の面11a及び他方の面11bの両面に配置することがより好ましい。一方の面11a及び他方の面11bの両面に反射防止膜を配置する場合、両反射防止膜の構成は異なっていても良いが、生産性等の観点から、同じ構成の反射防止膜を有することが好ましい。 When an antireflection film is provided, the antireflection film is preferably disposed on at least one surface 11a of the inorganic material base 11, and more preferably on both the one surface 11a and the other surface 11b. When anti-reflective films are arranged on both surfaces 11a and 11b, the structures of both anti-reflective films may be different, but from the viewpoint of productivity etc., it is preferable to have anti-reflective films with the same structure. is preferred.

反射防止膜として、上述の多層膜を用いる場合、最表面にシリカの第2の層が位置することが好ましい。反射防止膜の最表面にシリカの第2の層が位置することで、反射防止膜の表面がガラス基板の表面と類似の組成になり、耐久性や、接合層12との密着性が特に高くなり、好ましいからである。
(接合層)
接合層12は、光学パッケージとする場合に、無機材料の基体11と、光学素子を備えた回路基板とを接合する部材に当たる。
When using the above multilayer film as the antireflection film, it is preferable that the second layer of silica be located on the outermost surface. By positioning the second layer of silica on the outermost surface of the anti-reflective film, the surface of the anti-reflective film has a composition similar to the surface of the glass substrate, and has particularly high durability and adhesion with the bonding layer 12. This is because it is preferable.
(bonding layer)
The bonding layer 12 corresponds to a member for bonding the inorganic material base 11 and a circuit board provided with an optical element when forming an optical package.

接合層12の形状は特に限定されるものではないが、例えば図1(B)に示すように、窓材10の接合層12を形成した側から見た場合の図、すなわち底面図において半田層122を含む接合層12が無機材料の基体11の外周に沿って配置された形状とすることができる。すなわち、接合層12は例えば無機材料の基体11の外周に沿って配置された帯状の形状を有することができる。そして、接合層12は中央部に、回路基板の光学素子に対応して開口部を有し、該開口部から無機材料の基体11が見える形状とすることができる。図1(B)では、無機材料の基体11の方が、半田層122を含む接合層12よりも大きくなっているが、係る形態に限定されない。例えば無機材料の基体11の外周と、半田層122を含む接合層12の外周とが一致するように構成することもできる。 Although the shape of the bonding layer 12 is not particularly limited, for example, as shown in FIG. The bonding layer 12 including the bonding layer 122 may be arranged along the outer periphery of the base 11 made of an inorganic material. That is, the bonding layer 12 can have a band-like shape arranged along the outer periphery of the base 11 made of an inorganic material, for example. The bonding layer 12 may have an opening in the center corresponding to the optical element of the circuit board, and the base 11 made of an inorganic material can be seen through the opening. In FIG. 1B, the base 11 made of an inorganic material is larger than the bonding layer 12 including the solder layer 122, but the present invention is not limited to this form. For example, the configuration may be such that the outer periphery of the base 11 made of an inorganic material and the outer periphery of the bonding layer 12 including the solder layer 122 coincide with each other.

なお、図1(B)では接合層12のうち、最表面に位置する半田層122を示しているが、接合層12の各層の積層方向(図1(A)における上下方向)と垂直な面での接合層12の断面形状は、層によらず同じ形状とすることが好ましい。 Note that although FIG. 1B shows the solder layer 122 located at the outermost surface of the bonding layer 12, a surface perpendicular to the stacking direction of each layer of the bonding layer 12 (vertical direction in FIG. 1A) It is preferable that the cross-sectional shape of the bonding layer 12 is the same regardless of the layer.

そして、本発明の発明者らの検討によれば、係る接合層12の幅(線幅)Wを0.2mm以上2mm以下とし、接合層12の厚さTを15μmより厚く100μm以下とすることが好ましい。 According to studies by the inventors of the present invention, the width (line width) W of the bonding layer 12 should be 0.2 mm or more and 2 mm or less, and the thickness T of the bonding layer 12 should be greater than 15 μm and less than 100 μm. is preferred.

なお、接合層12の幅Wとは、図1(B)に示したように、無機材料の基体11の上面、または下面から見た場合に、帯状の形状をしている接合層12の幅を意味している。すなわち、接合層12の幅Wとは、接合層12の内周側面12Bに垂直に引いた線分に沿って測定した、外周側面12Aと、内周側面12Bとの間の距離を意味する。また、接合層12の厚さTとは、接合層12の、無機材料の基体11と、接合層12との積層方向(図1(A)の上下方向)の厚さを意味する。例えば図1(A)に示したように、無機材料の基体11が板状形状を有する場合、係る厚さTは、無機材料の基体11の一方の面11aと垂直な線分に沿って測定した接合層12の厚みを意味する。 Note that the width W of the bonding layer 12 is the width of the bonding layer 12 which has a band-like shape when viewed from the top or bottom surface of the inorganic material base 11, as shown in FIG. 1(B). It means. That is, the width W of the bonding layer 12 means the distance between the outer circumferential side surface 12A and the inner circumferential side surface 12B, as measured along a line segment drawn perpendicularly to the inner circumferential side surface 12B of the bonding layer 12. Further, the thickness T of the bonding layer 12 means the thickness of the bonding layer 12 in the lamination direction of the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 (vertical direction in FIG. 1A). For example, as shown in FIG. 1A, when the inorganic material base 11 has a plate-like shape, the thickness T is measured along a line segment perpendicular to one surface 11a of the inorganic material base 11. This means the thickness of the bonding layer 12.

接合層12の幅W、および厚さTは、接合層12について任意の位置で測定した場合に上記範囲を満たしていることが好ましい。すなわち接合層12のいずれの場所で測定した場合でも上記範囲を満たしていることが好ましい。 It is preferable that the width W and the thickness T of the bonding layer 12 satisfy the above range when measured at an arbitrary position on the bonding layer 12. That is, it is preferable that the above range is satisfied no matter where the measurement is made on the bonding layer 12.

接合層12は、後述するように、下地金属層121や、半田層122を有することができ、例えば半田層122を形成する際等に接合層12や、無機材料の基体11を加熱し、冷却する場合がある。無機材料の基体11と、接合層12とは異なる材料で形成されており、加熱、冷却時の膨張、収縮の程度に違いがある。このため、接合層12を形成した際に、無機材料の基体11と接合層12との界面に残留応力が生じる場合がある。そして、本発明の発明者らの検討によれば、係る残留応力が、窓材と、光学素子を備えた回路基板とを接合する際に窓材に割れが生じる原因となっていると推認される。 The bonding layer 12 can have a base metal layer 121 and a solder layer 122, as described later. For example, when forming the solder layer 122, the bonding layer 12 and the inorganic material base 11 are heated and cooled. There are cases where The inorganic material base 11 and the bonding layer 12 are made of different materials and have different degrees of expansion and contraction during heating and cooling. Therefore, when the bonding layer 12 is formed, residual stress may occur at the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12. According to the studies conducted by the inventors of the present invention, it is presumed that such residual stress is the cause of cracks occurring in the window material when the window material and a circuit board equipped with an optical element are bonded together. Ru.

そこで、本実施形態の窓材10では、上述のように接合層12の幅W、および厚さTを所定の範囲とすることで、上記残留応力の発生を抑制している。 Therefore, in the window material 10 of this embodiment, the width W and the thickness T of the bonding layer 12 are set within predetermined ranges as described above to suppress the generation of the residual stress.

具体的には、接合層12の幅Wを2mm以下とすることで、無機材料の基体11と、接合層12との界面を少なくし、残留応力の発生を抑制でき、光学素子を備えた回路基板と接合した際に窓材10、具体的には無機材料の基体11に割れが生じることを抑制できる。接合層12の幅Wは0.6mm以下が好ましく、0.4mm以下とすることがより好ましい。 Specifically, by setting the width W of the bonding layer 12 to 2 mm or less, the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 can be reduced, the generation of residual stress can be suppressed, and the circuit equipped with an optical element can be It is possible to suppress the generation of cracks in the window material 10, specifically, in the inorganic material base 11 when bonded to the substrate. The width W of the bonding layer 12 is preferably 0.6 mm or less, more preferably 0.4 mm or less.

ただし、接合層12の幅Wを過度に細くすると、窓材と、光学素子を備えた回路基板との接合強度が低下する恐れがあるため、接合層12の幅Wは0.2mm以上であることが好ましく、0.25mm以上であることがより好ましい。 However, if the width W of the bonding layer 12 is made too thin, the bonding strength between the window material and the circuit board provided with the optical element may decrease, so the width W of the bonding layer 12 is set to 0.2 mm or more. It is preferably 0.25 mm or more, and more preferably 0.25 mm or more.

また、接合層12の厚さTを100μm以下とすることで、接合層12の形成時の接合層12の変形量を抑制し、接合層12から無機材料の基体11に加わる力を抑制できる。このため、無機材料の基体11と、接合層との界面に残留応力が発生することを抑制でき、光学素子を備えた回路基板と接合した際に窓材10、具体的には無機材料の基体11に割れが生じることを抑制できるため好ましい。接合層12の厚さTは50μm以下とすることがより好ましく、30μm以下とすることがさらに好ましい。 Further, by setting the thickness T of the bonding layer 12 to 100 μm or less, the amount of deformation of the bonding layer 12 during formation of the bonding layer 12 can be suppressed, and the force applied from the bonding layer 12 to the base 11 made of an inorganic material can be suppressed. Therefore, generation of residual stress at the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer can be suppressed, and when bonded to a circuit board equipped with an optical element, the window material 10, specifically the inorganic material base This is preferable because it can suppress the occurrence of cracks in 11. The thickness T of the bonding layer 12 is more preferably 50 μm or less, and even more preferably 30 μm or less.

ただし、接合層12の厚さTを過度に薄くすると、光学素子を備えた回路基板と接合する際に、該回路基板の接合面の凹凸を吸収することができず、該回路基板との接合強度が低下したり、該回路基板との接合部に隙間を生じ、気密性が低下する恐れがある。このため、既述の様に接合層12の厚さTは15μmより厚いことが好ましい。 However, if the thickness T of the bonding layer 12 is made too thin, it will not be possible to absorb the unevenness of the bonding surface of the circuit board when bonding it to a circuit board equipped with an optical element. There is a risk that the strength will decrease, or a gap will be created at the joint with the circuit board, resulting in a decrease in airtightness. Therefore, as described above, the thickness T of the bonding layer 12 is preferably thicker than 15 μm.

また、無機材料の基体11の外周側面11Aと、接合層12の外周側面12Aとの間の距離Dは特に限定されないが、接合層の塗布後に接合層外周端部に発生する残留応力を低減するため、0.5mm以下であることが好ましく、0.3mm以下であることがより好ましく、0.1mm以下であることがさらに好ましい。 Further, the distance D between the outer circumferential side surface 11A of the inorganic material base 11 and the outer circumferential side surface 12A of the bonding layer 12 is not particularly limited, but the distance D is not particularly limited. Therefore, it is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.3 mm or less, and even more preferably 0.1 mm or less.

無機材料の基体11の外周側面11Aと、接合層12の外周側面12Aとの間の距離Dの下限値は特に限定されない。既述の様に、無機材料の基体11の外周と、半田層122を含む接合層12の外周とが一致するように構成することもできるため、例えば係る距離Dは0以上とすることができる。 The lower limit of the distance D between the outer circumferential side surface 11A of the inorganic material base 11 and the outer circumferential side surface 12A of the bonding layer 12 is not particularly limited. As described above, the outer circumference of the inorganic material base 11 and the outer circumference of the bonding layer 12 including the solder layer 122 can be configured to coincide, so for example, the distance D can be 0 or more. .

なお、無機材料の基体11の外周側面11Aと、接合層12の外周側面12Aとの間の距離Dとは、例えば図1(B)に示したように底面図における、無機材料の基体11の外周側面11Aと、該無機材料の基体11の外周側面11Aに沿って配置された接合層12の外周側面12Aとの間の距離を意味する。すなわち、図1(B)に示したように底面図において、無機材料の基体11の外周側面11Aと垂直な直線を引いた場合の、該直線上の無機材料の基体11の外周側面と、接合層12の外周側面12Aとの間の最短距離を意味する。 Note that the distance D between the outer peripheral side surface 11A of the inorganic material base 11 and the outer peripheral side surface 12A of the bonding layer 12 is the distance D between the outer peripheral side surface 11A of the inorganic material base 11 and the outer peripheral side surface 12A of the inorganic material base 11 in the bottom view, for example, as shown in FIG. It means the distance between the outer circumferential side surface 11A and the outer circumferential side surface 12A of the bonding layer 12 disposed along the outer circumferential side surface 11A of the base 11 made of the inorganic material. That is, when a straight line is drawn perpendicular to the outer peripheral side surface 11A of the inorganic material base 11 in the bottom view as shown in FIG. 1(B), the outer peripheral surface of the inorganic material base 11 on the straight line and the bond It means the shortest distance between the layer 12 and the outer peripheral side surface 12A.

そして、無機材料の基体11の外周側面11Aと、接合層12の外周側面12Aとの間の距離Dは、無機材料の基体11の外周側面11Aと、これに対応した位置にある接合層12の外周側面12Aとについて任意の位置で測定した場合に上記範囲を満たしていることが好ましい。すなわち、無機材料の基体11の外周側面11Aと、これに対応した位置の接合層12の外周側面12Aとについて、いずれの場所で測定した場合でも上記範囲を満たしていることが好ましい。 The distance D between the outer circumferential side surface 11A of the inorganic material base 11 and the outer circumferential side surface 12A of the bonding layer 12 is the distance D between the outer circumferential side surface 11A of the inorganic material base body 11 and the bonding layer 12 at the corresponding position. It is preferable that the above range is satisfied when measured at any position on the outer circumferential side surface 12A. That is, it is preferable that the outer peripheral side surface 11A of the base 11 made of an inorganic material and the outer peripheral side surface 12A of the bonding layer 12 at a corresponding position satisfy the above range no matter where the measurement is performed.

接合層12は、無機材料の基体11と、光学素子を備えた回路基板とを接合できる部材であればよく、接合層12を構成する材料等については特に限定されるものではない。ただし、例えば以下の式(1)により算出されるパラメータZが130以下となるように接合層の材料や形状を選択することが好ましく、100以下となるように接合層の材料や形状を選択することがより好ましい。 The bonding layer 12 may be any member as long as it can bond the inorganic material base 11 and the circuit board provided with the optical element, and the material constituting the bonding layer 12 is not particularly limited. However, for example, it is preferable to select the material and shape of the bonding layer so that the parameter Z calculated by the following formula (1) is 130 or less, and the material and shape of the bonding layer are selected so that the parameter Z is 100 or less. It is more preferable.

Figure 0007435460000001
なお、上記式(1)中のx0、x1、x2、x3、x4、x5はそれぞれ以下のパラメータを示している。
x0:無機材料の基体のヤング率(MPa)
x1:無機材料の基体の20℃以上200℃以下における熱膨張係数(ppm/℃)
x2:接合層のヤング率(MPa)
x3:接合層の20℃以上200℃以下における熱膨張係数(ppm/℃)
x4:接合層の平均高さ(mm)
x5:接合層の幅(mm)
なお、「x4:接合層の平均高さ」とは、接合層について、任意の5箇所以上8箇所以下でその高さを測定した場合の高さの平均値を意味する。また、「x5:接合層の幅」についても、窓材内で均一ではない場合には任意の4箇所以上12箇所以下でその幅を測定した場合の平均値とすることができる。
Figure 0007435460000001
Note that x0, x1, x2, x3, x4, and x5 in the above formula (1) respectively indicate the following parameters.
x0: Young's modulus of inorganic material substrate (MPa)
x1: Thermal expansion coefficient (ppm/°C) of the inorganic material base at 20°C or more and 200°C or less
x2: Young's modulus of bonding layer (MPa)
x3: Thermal expansion coefficient of bonding layer at 20°C or higher and 200°C or lower (ppm/°C)
x4: Average height of bonding layer (mm)
x5: Width of bonding layer (mm)
Note that "x4: average height of the bonding layer" means the average value of the heights of the bonding layer when the heights are measured at arbitrary 5 or more and 8 or less locations. Moreover, regarding "x5: Width of the bonding layer", if the width is not uniform within the window material, it can be taken as the average value when the width is measured at arbitrary 4 to 12 locations.

ヤング率はJISZ2241(2011)「金属材料引張試験方法」やJISR1602(1995)「ファインセラミックスの弾性率試験方法」などに基づいた試験の結果より算出できる。また、熱膨張係数はJISZ2285(2003)「金属材料の線膨張係数の測定方法」やJISR3102(1995)「ガラスの平均線膨張係数の試験方法」などによって算出される。 Young's modulus can be calculated from the results of tests based on JIS Z2241 (2011) "Tensile test method for metallic materials", JISR1602 (1995) "Elastic modulus test method for fine ceramics", etc. Further, the thermal expansion coefficient is calculated according to JIS Z2285 (2003) "Method for measuring linear expansion coefficient of metal materials", JISR 3102 (1995) "Testing method for average linear expansion coefficient of glass", etc.

上述のパラメータZを130以下とすることで、回路基板と接合した際に窓材10、具体的には無機材料の基体11に割れが生じることを特に抑制できるため好ましい。なお、パラメータZの下限値は特に限定されないが、10以上とすることが好ましい。 It is preferable to set the above-mentioned parameter Z to 130 or less because it is possible to particularly suppress the occurrence of cracks in the window material 10, specifically, inorganic material base 11 when bonded to a circuit board. Note that the lower limit value of the parameter Z is not particularly limited, but is preferably 10 or more.

接合層12は、無機材料の基体11と、光学素子を備えた回路基板とを接合できる部材であればよく、具体的な層の構成は特に限定されない。ただし、光学パッケージとした際の気密性を高める観点から接合層12は金属材料により構成されていることが好ましく、接合層12は、例えば図1(A)に示すように、下地金属層121と、半田層122とを有することが好ましい。 The bonding layer 12 may be any member that can bond the inorganic material base 11 and the circuit board provided with the optical element, and the specific layer configuration is not particularly limited. However, from the viewpoint of improving airtightness when used as an optical package, it is preferable that the bonding layer 12 is made of a metal material. For example, as shown in FIG. , and a solder layer 122.

以下、接合層12の各層の構成例について説明する。 Hereinafter, an example of the structure of each layer of the bonding layer 12 will be described.

まず、下地金属層121について説明する。 First, the base metal layer 121 will be explained.

下地金属層121は、無機材料の基体11と、半田層122との密着性を高める機能を有することができる。下地金属層121の構成は特に限定されないが、図1(A)に示す様に複数の層から構成されていることが好ましい。 The base metal layer 121 can have a function of increasing the adhesion between the inorganic material base 11 and the solder layer 122. Although the structure of the base metal layer 121 is not particularly limited, it is preferably composed of a plurality of layers as shown in FIG. 1(A).

下地金属層121の構成は特に限定されないが、例えば2層、もしくは3層から構成することができる。具体的には例えば無機材料の基体11側から順に第1下地金属層121Aと、第2下地金属層121Bとを有することができる。また、第2下地金属層121Bと半田層122との間にさらに第3下地金属層121Cを配置することもできる。 Although the structure of the base metal layer 121 is not particularly limited, it can be composed of two or three layers, for example. Specifically, for example, it can have a first base metal layer 121A and a second base metal layer 121B in order from the base 11 side of an inorganic material. Furthermore, a third base metal layer 121C may be further disposed between the second base metal layer 121B and the solder layer 122.

第1下地金属層121Aは、無機材料の基体11と他の層との密着性を高める機能を有することができる。第1下地金属層121Aの材料は、無機材料の基体11と他の層との密着性を高めることができる材料が好ましく、気密性も高められる材料がより好ましい。第1下地金属層121Aは、例えばクロム(Cr)、チタン(Ti)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)から選択された1種類以上を含有する層とすることが好ましい。第1下地金属層121Aは、例えばクロム(Cr)、チタン(Ti)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)から選択された1種類以上の材料からなる層とすることもできる。なお、この場合でも第1下地金属層121Aが不可避不純物を含むことを排除するものではない。 The first base metal layer 121A can have a function of increasing the adhesion between the inorganic material base 11 and other layers. The material for the first base metal layer 121A is preferably a material that can improve the adhesion between the inorganic material base 11 and other layers, and more preferably a material that can also improve airtightness. The first base metal layer 121A is preferably a layer containing one or more types selected from, for example, chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), and palladium (Pd). The first base metal layer 121A can also be a layer made of one or more materials selected from, for example, chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), and palladium (Pd). Note that even in this case, it is not excluded that the first base metal layer 121A contains unavoidable impurities.

第1下地金属層121Aは、クロム(Cr)、チタン(Ti)、及びタングステン(W)、パラジウム(Pd)から選択された1種類以上の金属の金属膜または金属酸化物膜とすることがより好ましい。 The first base metal layer 121A is preferably a metal film or metal oxide film of one or more metals selected from chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), and palladium (Pd). preferable.

第2下地金属層121Bは、半田層と他の層との密着性を高める機能を有しており、例えばニッケル(Ni)、銅(Cu)、白金(Pt)、銀(Ag)から選択された1種類以上の金属を含有する層とすることが好ましい。コストを特に抑制する観点からは、第2下地金属層121Bはニッケル(Ni)、銅(Cu)から選択された1種類以上の金属を含有する層とすることがより好ましい。 The second base metal layer 121B has a function of increasing the adhesion between the solder layer and other layers, and is made of, for example, nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt), or silver (Ag). The layer preferably contains one or more metals. From the viewpoint of particularly suppressing costs, it is more preferable that the second base metal layer 121B is a layer containing one or more metals selected from nickel (Ni) and copper (Cu).

なお、第2下地金属層121Bは、例えばニッケル(Ni)、銅(Cu)、白金(Pt)、銀(Ag)から選択された1種類以上の金属からなる層とすることもできる。この場合もコストの観点からは、第2下地金属層121Bは、ニッケル(Ni)、銅(Cu)から選択された1種類以上の金属からなる層とすることが好ましい。なお、上記いずれの場合でも、第2下地金属層121Bが不可避不純物を含むことを排除するものではない。 Note that the second base metal layer 121B can also be a layer made of one or more metals selected from, for example, nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt), and silver (Ag). Also in this case, from the viewpoint of cost, the second base metal layer 121B is preferably a layer made of one or more metals selected from nickel (Ni) and copper (Cu). Note that in any of the above cases, it is not excluded that the second base metal layer 121B contains unavoidable impurities.

また、第3下地金属層121Cをさらに設ける場合、第3下地金属層121Cは、例えばニッケル(Ni)、金(Au)から選択された1種類以上を含有する層とすることが好ましい。特に第3下地金属層121Cをニッケル(Ni)を含有する層とする場合は、半田の濡れ性を向上させるためニッケル-ホウ素合金(Ni-B)を含有する層、もしくはNi-Bからなる層とすることが好ましい。第3下地金属層121Cを設けることで、例えば下地金属層121と、半田層122とが反応することを特に抑制することができる。第3下地金属層はニッケル(Ni)、金(Au)から選択された1種類以上の金属からなる層とすることもできる。この場合でも、第3下地金属層が不可避不純物を含むことを排除するものではない。 Further, when the third base metal layer 121C is further provided, the third base metal layer 121C is preferably a layer containing one or more types selected from, for example, nickel (Ni) and gold (Au). In particular, when the third base metal layer 121C is a layer containing nickel (Ni), a layer containing a nickel-boron alloy (Ni-B) or a layer made of Ni-B is used to improve solder wettability. It is preferable that By providing the third base metal layer 121C, for example, reaction between the base metal layer 121 and the solder layer 122 can be particularly suppressed. The third base metal layer can also be a layer made of one or more metals selected from nickel (Ni) and gold (Au). Even in this case, it is not excluded that the third base metal layer contains unavoidable impurities.

下地金属層121を構成する各層の厚みは特に限定されるものではなく任意に選択することができる。 The thickness of each layer constituting the base metal layer 121 is not particularly limited and can be arbitrarily selected.

例えば第1下地金属層121Aの厚みは、無機材料の基体11との密着性を特に高める観点から0.03μm以上が好ましい。第1下地金属層121Aの厚みの上限についても特に限定されるものではないが、コストを十分に低減する観点から0.2μm以下が好ましい。 For example, the thickness of the first base metal layer 121A is preferably 0.03 μm or more from the viewpoint of particularly enhancing the adhesiveness with the base 11 of the inorganic material. The upper limit of the thickness of the first base metal layer 121A is also not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently reducing costs, it is preferably 0.2 μm or less.

第2下地金属層121Bの厚みについては、半田層122との密着性を特に高める観点から0.1μm以上が好ましい。第2下地金属層121Bの厚みの上限についても特に限定されるものではないが、コストを十分に低減する観点から2.0μm以下が好ましい。 The thickness of the second base metal layer 121B is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of particularly improving adhesiveness with the solder layer 122. The upper limit of the thickness of the second base metal layer 121B is also not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently reducing costs, it is preferably 2.0 μm or less.

第3下地金属層121Cも設ける場合、その厚みは特に限定されないが、下地金属層121と半田層122との反応を特に抑制する観点から、例えば0.05μm以上とすることが好ましい。第3下地金属層の厚みの上限についても特に限定されるものではないが、コストを十分に低減する観点から1.0μm以下が好ましい。 When the third base metal layer 121C is also provided, its thickness is not particularly limited, but from the viewpoint of particularly suppressing the reaction between the base metal layer 121 and the solder layer 122, it is preferably 0.05 μm or more, for example. The upper limit of the thickness of the third base metal layer is also not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently reducing costs, it is preferably 1.0 μm or less.

次に半田層122について説明する。 Next, the solder layer 122 will be explained.

半田層122は、光学パッケージを製造する際に、無機材料の基体11と、光学素子を備えた回路基板とを接合する機能を有し、その構成については特に限定されるものではない。半田層122は以下に説明するように半田を含むことができるが、ここでいう半田とは、光学素子を備えた回路基板と接合する際に加熱することで溶融し、その後、冷却することで固化して該回路基板と接合することができる金属材料を意味する。特に強固に接合する観点から、半田は、該半田を溶融温度以上に加熱した際に、光学素子を備えた回路基板の接合面に配置されている材料と金属間化合物を形成し、接合できる材料であることが好ましい。 The solder layer 122 has a function of bonding the inorganic material base 11 and the circuit board provided with the optical element when manufacturing an optical package, and its configuration is not particularly limited. The solder layer 122 can contain solder as described below, but the solder here refers to solder that is melted by heating when bonding to a circuit board equipped with an optical element, and then melted by cooling. It means a metal material that can be solidified and bonded to the circuit board. Particularly from the viewpoint of strong bonding, solder is a material that forms an intermetallic compound with the material placed on the bonding surface of a circuit board equipped with an optical element when the solder is heated above its melting temperature. It is preferable that

半田層122の厚みは特に限定されないが、5μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましい。回路基板が有する絶縁性基材は後述するように例えばセラミックス材料により形成できるが、セラミックス材料により製造する場合、通常は鋳物であるため、窓材10と接合する面を完全に平坦にすることは困難であることが多い。そこで、半田層の厚みを5μm以上とし、絶縁性基材の窓材10と接合する面が有する凹凸を吸収できるように構成することが好ましい。 The thickness of the solder layer 122 is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more, more preferably 15 μm or more. As described later, the insulating base material of the circuit board can be made of, for example, a ceramic material, but when it is made of a ceramic material, it is usually cast, so the surface to be joined to the window material 10 cannot be made completely flat. Often difficult. Therefore, it is preferable that the thickness of the solder layer is 5 μm or more, so that the unevenness of the surface of the insulating base material to be bonded to the window material 10 can be absorbed.

なお、ここでいう半田層122の厚みとは、本実施形態の窓材10の任意の位置での半田層122の厚みを意味している。従って、最薄部においても半田層が係る厚さの範囲を充足することが好ましい。 In addition, the thickness of the solder layer 122 here means the thickness of the solder layer 122 at any position of the window material 10 of this embodiment. Therefore, it is preferable that the solder layer satisfies this thickness range even at its thinnest portion.

半田層の厚みの上限値は特に限定されないが、例えば50μm以下とすることができる。 The upper limit of the thickness of the solder layer is not particularly limited, but may be, for example, 50 μm or less.

また、半田層122の厚みの平均値は5μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましい。これは半田層122の厚みの平均値を5μm以上とすることで、例えば接合する回路基板の、接合層12との接合面に凹凸が含まれていたとしてもその凹部を半田層の材料により充填し、特に気密封止性を高めることができるからである。 Further, the average thickness of the solder layer 122 is preferably 5 μm or more, more preferably 15 μm or more. By setting the average thickness of the solder layer 122 to 5 μm or more, for example, even if the bonding surface of the circuit board to be bonded with the bonding layer 12 contains irregularities, the concave portions are filled with the material of the solder layer. This is because, in particular, the hermetic sealing performance can be improved.

なお、上記平均値は単純平均(算術平均や、相加平均と呼ばれる場合もある)の値を意味する。以下、単に「平均」という場合には単純平均を意味する。 Note that the above average value means a value of a simple average (sometimes called an arithmetic average or an arithmetic average). Hereinafter, when the term "average" is simply used, it means a simple average.

また、半田層122の厚みの平均値の上限についても特に限定されないが、50μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましい。半田層122の厚みの平均値が50μmを超え過度に厚くなっても気密封止性の効果について大きな変化は生じないからである。 The upper limit of the average thickness of the solder layer 122 is also not particularly limited, but is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less. This is because even if the average thickness of the solder layer 122 becomes excessively thick, exceeding 50 μm, there will be no significant change in the hermetic sealing effect.

なお、半田層122の厚みの平均値は、半田層122について任意の複数の測定点で厚みをレーザー顕微鏡(キーエンス社製、型式VK-8510)で測定し、平均値を求めることで算出できる。平均値を算出するために半田層122の厚みを測定する測定点の数は特に限定されないが、例えば2点以上が好ましく、4点以上がより好ましい。測定点の数の上限値についても特に限定されないが、効率性の観点から10点以下が好ましく、8点以下がより好ましい。 Note that the average value of the thickness of the solder layer 122 can be calculated by measuring the thickness of the solder layer 122 at a plurality of arbitrary measurement points with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, model VK-8510) and finding the average value. The number of measurement points at which the thickness of the solder layer 122 is measured in order to calculate the average value is not particularly limited, but is preferably 2 or more points, and more preferably 4 or more points. The upper limit of the number of measurement points is also not particularly limited, but from the viewpoint of efficiency it is preferably 10 or less, more preferably 8 or less.

半田層122は、厚みの偏差、すなわち厚みの単純平均値との偏差は±20μm以内が好ましく、±10μm以内がより好ましい。 The thickness deviation of the solder layer 122, that is, the deviation from the simple average thickness is preferably within ±20 μm, more preferably within ±10 μm.

これは半田層122の厚みの偏差を±20μm以内とすることで、光学パッケージを製造する際に、窓材と、光学素子を配置した回路基板との間の気密封止性を特に高めることができ、好ましいからである。 By setting the thickness deviation of the solder layer 122 within ±20 μm, it is possible to particularly improve the airtightness between the window material and the circuit board on which the optical element is placed when manufacturing an optical package. This is because it is possible and preferable.

半田層122の厚みの偏差が±20μm以内とは、偏差が-20μm以上+20μm以下の範囲に分布することを意味する。 The deviation of the thickness of the solder layer 122 within ±20 μm means that the deviation is distributed in a range of −20 μm or more and +20 μm or less.

半田層122の厚みの偏差は、上述の半田層の厚みの平均値と、平均値を算出する際に用いた測定値とから算出できる。 The deviation in the thickness of the solder layer 122 can be calculated from the average value of the thickness of the solder layer described above and the measured value used when calculating the average value.

半田層122は各種半田(接合用組成物)を含むことができ、各種半田により構成することもできる。 The solder layer 122 can contain various solders (bonding compositions), and can also be composed of various solders.

半田層122に含まれる半田としては特に限定されないが、例えばヤング率が50GPa以下の材料が好ましく、40GPa以下の材料がより好ましく、30GPa以下の材料がさらに好ましい。 The solder included in the solder layer 122 is not particularly limited, but for example, a material with a Young's modulus of 50 GPa or less is preferable, a material with a Young's modulus of 40 GPa or less is more preferable, and a material with a Young's modulus of 30 GPa or less is even more preferable.

光学パッケージとした後、例えば光学素子を発光、消灯等した場合に、半田層に温度変化を生じる場合がある。そして、半田層に含まれる半田のヤング率を50GPa以下とすることで、半田層部分に温度変化が生じ、膨張、収縮した場合でも、無機材料の基体11等の他の部材を破壊等することを特に抑制することができ好ましいからである。 After forming an optical package, a temperature change may occur in the solder layer when, for example, the optical element is turned on or off. By setting the Young's modulus of the solder contained in the solder layer to 50 GPa or less, even if a temperature change occurs in the solder layer and the solder layer expands or contracts, other members such as the inorganic material base 11 can be prevented from being destroyed. This is because it is preferable because it can particularly suppress the

また、半田のヤング率が50GPa以下の場合、光学パッケージとした際に、無機材料の基体11と、光学素子を備えた回路基板との熱膨張差により生じる応力を、両部材を接合する半田層122内で吸収でき、好ましいからである。 In addition, when the Young's modulus of the solder is 50 GPa or less, when used as an optical package, the stress caused by the difference in thermal expansion between the inorganic material base 11 and the circuit board equipped with the optical element can be absorbed by the solder layer that joins both components. This is because it can be absorbed within 122 degrees, which is preferable.

半田層122に含まれる半田のヤング率の好適な範囲の下限値は特に限定されないが、例えば0より大きければよく、気密封止性を高める観点から10GPa以上が好ましい。 The lower limit of the preferred range of the Young's modulus of the solder contained in the solder layer 122 is not particularly limited, but may be greater than 0, for example, and is preferably 10 GPa or more from the viewpoint of improving hermetic sealing performance.

半田のヤング率は、半田について引張試験を行い、その結果から算出することができる。 Young's modulus of solder can be calculated from the results of a tensile test performed on solder.

また、半田層122に含まれる半田の融点は200℃以上が好ましく、230℃以上がより好ましい。これは半田の融点が200℃以上の場合、光学パッケージとした際の耐熱性を十分に高めることができるからである。ただし、半田層122に用いる半田の融点は280℃以下が好ましい。これは、光学パッケージを製造する際に熱処理を行い、半田層122の少なくとも一部を溶融させることになるが、半田の融点が280℃以下の場合、熱処理の温度を低く抑制できるため、光学素子等にダメージが生じることを特に抑制できるからである。また熱処理温度を低く抑制することで、無機材料の基体11の材料と、回路基板の絶縁材料とで熱膨張係数が異なること起因する収縮の程度の違いを低減することができるからである。 Further, the melting point of the solder contained in the solder layer 122 is preferably 200°C or higher, more preferably 230°C or higher. This is because when the melting point of the solder is 200° C. or higher, the heat resistance when used as an optical package can be sufficiently increased. However, the melting point of the solder used for the solder layer 122 is preferably 280° C. or lower. This is because heat treatment is performed when manufacturing the optical package to melt at least a portion of the solder layer 122. However, if the melting point of the solder is 280°C or lower, the temperature of the heat treatment can be kept low, so the optical element This is because it is possible to particularly suppress damage caused to the like. In addition, by keeping the heat treatment temperature low, it is possible to reduce the difference in the degree of shrinkage caused by the difference in thermal expansion coefficient between the inorganic material of the base 11 and the insulating material of the circuit board.

半田層122に含まれる半田は密度が6.0g/cm以上が好ましく、7.0g/cm以上がより好ましい。これは半田層122に用いる半田の密度を6.0g/cm以上とすることで、特に気密封止性を高めることができるからである。半田層122に用いる半田の密度の上限値は特に限定されないが、例えば10g/cm以下が好ましい。 The density of the solder contained in the solder layer 122 is preferably 6.0 g/cm 3 or more, more preferably 7.0 g/cm 3 or more. This is because by setting the density of the solder used in the solder layer 122 to 6.0 g/cm 3 or more, the hermetic sealing performance can be particularly improved. The upper limit of the density of the solder used in the solder layer 122 is not particularly limited, but is preferably 10 g/cm 3 or less, for example.

また、半田層122に含まれる半田の熱膨張係数は、無機材料の基体11の熱膨張係数と、所定の関係にあることが好ましい。具体的には、無機材料の基体の熱膨張係数と半田層に含まれる半田の熱膨張係数との差が小さいほうが好ましい。より具体的には、20℃以上200℃以下における、無機材料の基体11の熱膨張係数と半田層122に含まれる半田の熱膨張係数との差が30ppm/℃以下であることが好ましく、10ppm/℃以下であることがより好ましい。 Further, it is preferable that the coefficient of thermal expansion of the solder included in the solder layer 122 has a predetermined relationship with the coefficient of thermal expansion of the base 11 made of an inorganic material. Specifically, it is preferable that the difference between the thermal expansion coefficient of the inorganic material base and the thermal expansion coefficient of the solder included in the solder layer is small. More specifically, it is preferable that the difference between the thermal expansion coefficient of the inorganic material base 11 and the thermal expansion coefficient of the solder included in the solder layer 122 at 20° C. or higher and 200° C. or lower is 30 ppm/° C. or lower, and 10 ppm/° C. or lower. /°C or less is more preferable.

これは、無機材料の基体11の熱膨張係数と半田層に含まれる半田の熱膨張係数の差が小さい場合、無機材料の基体11と、接合層12との間に生じる残留応力を抑制することができ、回路基板と接合した場合に特に割れが生じることを抑制できるからである。なお、無機材料の基体の熱膨張係数と半田層に含まれる半田の熱膨張係数との差は0以上とすることができる。 This suppresses the residual stress generated between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 when the difference between the thermal expansion coefficient of the inorganic material base 11 and the solder included in the solder layer is small. This is because cracks can be particularly suppressed when bonded to a circuit board. Note that the difference between the thermal expansion coefficient of the inorganic material base and the thermal expansion coefficient of the solder included in the solder layer can be 0 or more.

半田層122に含まれる半田の熱膨張係数は特に限定されないが、該熱膨張係数は30ppm/℃以下が好ましく、25ppm/℃以下がより好ましい。これは半田の熱膨張係数が30ppm/℃以下の場合、光学パッケージとし、光学素子の発光等の際に生じる熱による形状変化が抑制され、光学パッケージが破損等することをより確実に防止できるからである。半田層122に含まれる半田の熱膨張係数の下限値は特に限定されないが、例えば0.5ppm/℃以上が好ましい。 The coefficient of thermal expansion of the solder contained in the solder layer 122 is not particularly limited, but the coefficient of thermal expansion is preferably 30 ppm/°C or less, more preferably 25 ppm/°C or less. This is because if the coefficient of thermal expansion of the solder is 30 ppm/℃ or less, it can be used as an optical package, and the change in shape due to heat generated when the optical element emits light is suppressed, and damage to the optical package can be more reliably prevented. It is. The lower limit of the coefficient of thermal expansion of the solder included in the solder layer 122 is not particularly limited, but is preferably 0.5 ppm/° C. or more, for example.

半田層122に好適に用いることができる半田としては、特に限定されるものではなく、例えば、スズ(Sn)-ゲルマニウム(Ge)-ニッケル(Ni)系の半田や、スズ(Sn)-アンチモン(Sb)系の半田、金(Au)-スズ(Sn)系の半田、スズ(Sn)-銀(Ag)-銅(Cu)系の半田等から選択された1種類以上を挙げることができる。 The solder that can be suitably used for the solder layer 122 is not particularly limited, and for example, tin (Sn)-germanium (Ge)-nickel (Ni)-based solder, tin (Sn)-antimony ( Examples include one or more types selected from Sb) based solder, gold (Au)-tin (Sn) based solder, tin (Sn)-silver (Ag)-copper (Cu) based solder, and the like.

なお、例えばスズ-ゲルマニウム-ニッケル系の半田の場合、スズを主成分として含有することができる。スズを主成分として含有するとは、例えば半田中に最も多く含まれている成分であることを意味しており、半田中にスズが60質量%以上含有されていることが好ましい。係る半田のスズの含有量は、例えば、85.9質量%以上がより好ましく、87.0質量%以上がさらに好ましく、88.0質量%以上が特に好ましい。 Note that, for example, in the case of tin-germanium-nickel solder, tin can be contained as a main component. Containing tin as a main component means, for example, that it is the most abundant component in the solder, and it is preferable that the solder contains tin in an amount of 60% by mass or more. The tin content of the solder is, for example, more preferably 85.9% by mass or more, further preferably 87.0% by mass or more, and particularly preferably 88.0% by mass or more.

これは半田中のスズの含有量が85.9質量%以上の場合、被接合部材と、半田との熱膨張差の緩和、及び半田の溶融温度の低下について、特に高い効果を示すからである。 This is because when the tin content in the solder is 85.9% by mass or more, it is particularly effective in alleviating the difference in thermal expansion between the solder and the components to be joined, and lowering the melting temperature of the solder. .

半田中のスズの含有量の上限値は特に限定されるものではないが例えば、99.9質量%以下が好ましく、99.5質量%以下がより好ましく、99.3質量%以下がさらに好ましい。また、スズ-ゲルマニウム-ニッケル系の半田は、スズ、ゲルマニウム、ニッケル以外にイリジウムや、亜鉛等から選択された1種以上の成分をさらに含有することもできる。 The upper limit of the tin content in the solder is not particularly limited, but is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and even more preferably 99.3% by mass or less. Further, the tin-germanium-nickel solder may further contain one or more components selected from iridium, zinc, etc. in addition to tin, germanium, and nickel.

スズ-アンチモン系の半田の各成分の含有量は特に限定されないが、例えばアンチモンの含有量が1質量%以上であることが好ましい。アンチモンは、スズ-アンチモン系半田において固相線温度を上昇させる働きがあり、アンチモンの含有量を1質量%以上とすることで、係る効果を特に発揮することができ、好ましいからである。 Although the content of each component of the tin-antimony solder is not particularly limited, it is preferable that the content of antimony is 1% by mass or more, for example. This is because antimony has a function of increasing the solidus temperature in tin-antimony solder, and it is preferable to set the antimony content to 1% by mass or more, as this effect can be especially exhibited.

アンチモンの含有量の上限は特に限定されないが、例えば40質量%以下とすることが好ましい。これは、アンチモンの含有量を40質量%以下とすることで、固相線温度が過度に高くなることを防ぎ、電子部品の実装に適した半田とすることができるからである。 The upper limit of the antimony content is not particularly limited, but is preferably 40% by mass or less, for example. This is because by setting the antimony content to 40% by mass or less, the solidus temperature can be prevented from becoming excessively high, and the solder can be made suitable for mounting electronic components.

スズ-アンチモン系の半田は、スズを含有することができる。スズは、回路基板や下地金属層等の被接合部材と、半田との熱膨張差を緩和することができる。さらに、スズを半田の主成分として含有することで、半田の融点温度をスズの融点温度である230℃程度とすることができる。 The tin-antimony based solder can contain tin. Tin can reduce the difference in thermal expansion between solder and a member to be joined, such as a circuit board or a base metal layer. Furthermore, by containing tin as a main component of the solder, the melting point temperature of the solder can be set to about 230° C., which is the melting point temperature of tin.

スズ-アンチモン系の半田は、アンチモンとスズとから構成することもでき、この場合、アンチモンを除いた残部をスズにより構成することができる。 The tin-antimony solder can also be composed of antimony and tin, and in this case, the remainder excluding antimony can be composed of tin.

スズ-アンチモン系の半田は、アンチモンとスズ以外にも任意の添加成分を含有することができ、例えば銀(Ag)、銅(Cu)等から選択された1種類以上を含有することもできる。銀や銅は、アンチモンと同様に半田の固相線温度を上昇させる働きを有する。この場合、アンチモンと任意の添加成分以外の残部をスズにより構成することができる。 The tin-antimony solder can contain any additional components other than antimony and tin, such as one or more selected from silver (Ag), copper (Cu), and the like. Silver and copper, like antimony, have the function of increasing the solidus temperature of solder. In this case, the remainder other than antimony and optional additive components can be composed of tin.

半田層122に好適に用いることができる半田の構成例について説明したが、半田層122に用いる半田は係る半田に限定されるものではないのは既述のとおりである。 Although a configuration example of the solder that can be suitably used for the solder layer 122 has been described, as described above, the solder used for the solder layer 122 is not limited to such solder.

本実施形態の窓材10においては、無機材料の基体11と、接合層12との界面における残留応力が100MPa以下であることが好ましく、50MPa以下であることがより好ましい。 In the window material 10 of this embodiment, the residual stress at the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 is preferably 100 MPa or less, more preferably 50 MPa or less.

これは、無機材料の基体11と、接合層12との界面における残留応力を100MPa以下とすることで、無機材料の基体11と、接合層12との間に生じている残留応力が十分に小さく、回路基板と接合した際に、割れ等が生じることを特に抑制できるからである。 By setting the residual stress at the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 to 100 MPa or less, the residual stress occurring between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 is sufficiently reduced. This is because cracks and the like can be particularly prevented from occurring when bonded to a circuit board.

無機材料の基体11と、接合層12との界面における残留応力は小さいことが好ましいことから、その下限値は例えば0とすることができる。ただし、無機材料の基体11と、接合層12との界面における残留応力を完全に0にすることは困難であることから、係る残留応力は、10MPa以上であることが好ましい。 Since it is preferable that the residual stress at the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 be small, its lower limit can be set to 0, for example. However, since it is difficult to completely reduce the residual stress at the interface between the inorganic material base 11 and the bonding layer 12 to zero, the residual stress is preferably 10 MPa or more.

以上に本実施形態の窓材について説明したが、本実施形態の窓材においては接合層が所定のサイズを有している。このため、無機材料の基体と、接合層との界面における残留応力を抑制し、回路基板と接合した際に窓材、具体的には無機材料の基体に割れが生じることを抑制できる。 The window material of this embodiment has been described above, and in the window material of this embodiment, the bonding layer has a predetermined size. Therefore, residual stress at the interface between the inorganic material base and the bonding layer can be suppressed, and cracks can be suppressed in the window material, specifically, the inorganic material base, when bonded to the circuit board.

本実施形態の窓材の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば以下の工程を有することができる。 The method for manufacturing the window material of this embodiment is not particularly limited, but may include, for example, the following steps.

無機材料の基体を用意する基体準備工程。
無機材料の基体の一方の面上に接合層を形成する接合層形成工程。
基体準備工程の具体的な操作は特に限定されないが、例えば無機材料の基体を所望のサイズとなるように切断したり、無機材料の基体の形状が所望の形状となるように加工することができる。なお、無機材料の基体の表面に反射防止膜を配置する場合は、本工程で反射防止膜を形成することもできる。反射防止膜の成膜方法は特に限定されるものではなく、例えば乾式法や、湿式法により成膜することができ、乾式法の場合であれば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等から選択された1種類以上の方法により成膜することができる。湿式法の場合であれば、浸漬法や、スプレー塗布法等から選択された1種類以上の方法により成膜することができる。
Substrate preparation process to prepare a substrate of inorganic material.
A bonding layer forming step in which a bonding layer is formed on one surface of an inorganic material base.
The specific operation of the substrate preparation step is not particularly limited, but for example, the inorganic material substrate may be cut to a desired size, or the inorganic material substrate may be processed to have a desired shape. . Note that when an antireflection film is disposed on the surface of an inorganic material substrate, the antireflection film can also be formed in this step. The method of forming the anti-reflection film is not particularly limited, and for example, it can be formed by a dry method or a wet method, and in the case of a dry method, vapor deposition method, sputtering method, ion plating method, etc. The film can be formed by one or more methods selected from the following. In the case of a wet method, the film can be formed by one or more methods selected from a dipping method, a spray coating method, and the like.

接合層形成工程は、例えば下地金属層を形成する下地金属層形成ステップと、半田層形成ステップとを有することができる。 The bonding layer forming step can include, for example, a base metal layer forming step of forming a base metal layer and a solder layer forming step.

下地金属層形成ステップは、無機材料の基体の一方の面上に下地金属層を形成することができる。下地金属層を形成する方法は特に限定されず、成膜する下地金属層の種類等に応じて任意に選択することができる。例えば乾式法や、湿式法により成膜することができ、乾式法の場合であれば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等から選択された1種類以上の方法により成膜することができる。湿式法の場合であれば、電解めっき法や、無電解めっき法、印刷法等から選択された1種類以上の方法により成膜することができる。 In the base metal layer forming step, a base metal layer can be formed on one surface of the base of an inorganic material. The method for forming the base metal layer is not particularly limited, and can be arbitrarily selected depending on the type of base metal layer to be formed. For example, the film can be formed by a dry method or a wet method, and in the case of a dry method, the film can be formed by one or more methods selected from vapor deposition, sputtering, ion plating, etc. . In the case of a wet method, the film can be formed by one or more methods selected from electrolytic plating, electroless plating, printing, and the like.

なお、既述のように下地金属層は複数の層から構成することもでき、層毎に任意の方法により成膜することができる。 Note that, as described above, the base metal layer can be composed of a plurality of layers, and each layer can be formed by an arbitrary method.

半田層形成ステップでは、無機材料の基体の一方の面上、もしくは下地金属層上に半田層を形成することができる。半田層を形成する方法は特に限定されず、例えばディップ法や、ディスペンサーを使った塗布法、印刷法、レーザーメタルデポジション法、半田ワイヤを用いた方法等から選択された1種類以上が挙げられる。 In the solder layer forming step, a solder layer can be formed on one surface of the inorganic material substrate or on the base metal layer. The method of forming the solder layer is not particularly limited, and examples include one or more methods selected from the dipping method, the coating method using a dispenser, the printing method, the laser metal deposition method, the method using a solder wire, etc. .

ディップ法は、半田溶融槽内で半田層の原料となる半田を溶融させておき、半田層を形成する部材、例えば下地金属層を配置した無機材料の基体の半田層を形成する部分を、半田溶融槽内の溶融半田にディップし、半田層を形成する方法である。 In the dipping method, solder, which is the raw material for the solder layer, is melted in a solder melting tank, and the part of the member that will form the solder layer, such as the part of the inorganic material base on which the underlying metal layer is placed, is soldered. This method forms a solder layer by dipping it into molten solder in a melting tank.

ディスペンサーを用いた塗布法は、例えばシリンジが接続されたディスペンサーから、半田層を形成する部材、例えば下地金属層を配置した無機材料の基体の半田層を形成する部分に溶融した半田を供給し、半田層を形成する方法である。 In the coating method using a dispenser, for example, molten solder is supplied from a dispenser connected to a syringe to a part of an inorganic material base on which a base metal layer is to be formed, on which a solder layer is to be formed. This is a method of forming a solder layer.

印刷法は、半田層を形成する部材、例えば下地金属層を配置した無機材料の基体の半田層を形成する部分に対してペースト状にした半田を印刷し、半田層を形成する方法である。なお、印刷後必要に応じて熱処理を行うこともできる。 The printing method is a method in which a solder layer is formed by printing paste-like solder on a member on which a solder layer is to be formed, such as a portion of an inorganic material base on which a base metal layer is disposed, on which a solder layer is to be formed. Note that heat treatment can be performed after printing if necessary.

レーザーメタルデポジション法は、半田層を形成する部材、例えば下地金属層を配置した無機材料の基体の半田層を形成する部分に対して粉体状の半田を供給し、レーザーで半田を溶融後、冷却することで半田層を形成する方法である。 In the laser metal deposition method, powdered solder is supplied to the part on which the solder layer will be formed, for example, an inorganic material base on which a base metal layer is placed, and the solder is melted with a laser. This method forms a solder layer by cooling.

半田ワイヤを用いた方法は、ワイヤ状、すなわち線状に加工した半田を用い、例えば自動半田付けロボット等により、半田層を形成する部材、例えば下地金属層を配置した無機材料の基体の半田層を形成する部分に対して溶融した半田を供給し、半田層を形成する方法である。 The method using a solder wire uses wire-shaped solder, that is, solder processed into a linear shape, and is used, for example, by an automatic soldering robot, to attach a solder layer to a member forming a solder layer, such as an inorganic material base on which a base metal layer is arranged. In this method, molten solder is supplied to the part where the solder is to be formed to form a solder layer.

本実施形態の窓材の製造方法は、必要に応じてさらに任意のステップを有することもできる。 The method for manufacturing a window material according to the present embodiment can further include an arbitrary step as necessary.

接合層は図1(A)、図1(B)を用いて説明したように無機材料の基体11の一方の面11a上に所望の形状となるように形成することができる。 The bonding layer can be formed in a desired shape on one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material, as described using FIGS. 1(A) and 1(B).

このため、本実施形態の窓材の製造方法は、例えば下地金属層形成ステップと、半田層形成ステップとにより接合層を形成した後、該接合層が所望の形状となるようにパターン化するパターン化ステップを有することもできる。パターン化ステップでは、例えば、半田層の露出した面上に、形成するパターンに対応したレジストを配置し、エッチング等により、半田層及び下地金属層のうちレジストに覆われていない部分を除去してパターン化することができる。パターン化ステップの後にレジストを除去するレジスト除去ステップを実施することもできる。 For this reason, in the method for manufacturing a window material of the present embodiment, a bonding layer is formed by, for example, a base metal layer forming step and a solder layer forming step, and then the bonding layer is patterned into a desired shape. It may also include a conversion step. In the patterning step, for example, a resist corresponding to the pattern to be formed is placed on the exposed surface of the solder layer, and the portions of the solder layer and underlying metal layer that are not covered with the resist are removed by etching or the like. Can be patterned. A resist removal step may also be performed to remove the resist after the patterning step.

なお、下地金属層が複数の層を含む場合において、下地金属層に含まれる層の一部を成膜後、パターン化ステップを実施し、該成膜した下地金属層に含まれる層の一部をパターン化することもできる。そして、該パターン化ステップの後に、レジストを除去するレジスト除去ステップを実施した後、パターン化された下地金属層上に、さらに残りの下地金属層を形成することもできる。 In addition, in the case where the base metal layer includes multiple layers, a patterning step is performed after forming a part of the layer included in the base metal layer, and a part of the layer included in the formed base metal layer is formed. can also be patterned. After the patterning step, a resist removal step for removing the resist may be performed, and then the remaining base metal layer may be further formed on the patterned base metal layer.

また、例えば本実施形態の窓材の製造方法は、下地金属層形成ステップと、半田層形成ステップとを実施する前に、下地金属層、及び半田層を形成しない部分にレジストを配置するレジスト配置ステップを有することもできる。レジスト形成後に、下地金属層、及び半田層を形成することで、形成するパターンに対応した部分にのみ下地金属層、及び半田層を形成することができる。この場合、半田層形成ステップの後にレジストを除去するレジスト除去ステップを有することもできる。 Further, for example, in the method for manufacturing a window material of the present embodiment, before performing the base metal layer forming step and the solder layer forming step, a resist arrangement is performed in which a resist is placed on a portion where the base metal layer and the solder layer are not formed. It can also have steps. By forming the base metal layer and the solder layer after forming the resist, the base metal layer and the solder layer can be formed only in the portion corresponding to the pattern to be formed. In this case, a resist removing step for removing the resist may be included after the solder layer forming step.

また、複数の窓材を同時に製造できるように、複数個分のサイズの無機材料の基体(切断前資材)上に、各窓材に対応した接合層を複数形成した場合には、無機材料の基体を切断する切断工程を有することもできる。切断方法は特に限定されるものではなく、既述のレーザー光を用いた切断方法等、無機材料の基体にあわせた切断方法を採用することができる。なお、隣接する窓材において接合層が連続して形成されている場合、すなわち切断線上に接合層が配置されている場合には、切断工程において、接合層もあわせて切断することもできる。 In addition, in order to manufacture multiple window materials at the same time, if multiple bonding layers corresponding to each window material are formed on an inorganic material base (material before cutting) with the size of multiple window materials, it is possible to manufacture multiple window materials at the same time. It is also possible to include a cutting step of cutting the substrate. The cutting method is not particularly limited, and a cutting method suitable for the inorganic material substrate can be employed, such as the cutting method using laser light as described above. Note that if the bonding layers are formed continuously in adjacent window materials, that is, if the bonding layers are arranged on the cutting line, the bonding layers can also be cut in the cutting process.

なお、光学パッケージとしてから、回路基板と共に無機材料の基体等の切断も行い、個片化することもできる。
[光学パッケージ]
次に、本実施形態の光学パッケージの一構成例について説明する。
Note that, after forming the optical package, the inorganic material base and the like can be cut together with the circuit board to separate the optical package into individual pieces.
[Optical package]
Next, a configuration example of the optical package of this embodiment will be described.

本実施形態の光学パッケージは、既述の窓材と、光学素子を備えた回路基板とを有することができる。 The optical package of this embodiment can include the window material described above and a circuit board provided with an optical element.

本実施形態の光学パッケージの構成例について、図3を用いて説明する。 A configuration example of the optical package of this embodiment will be described using FIG. 3.

図3は、本実施形態の光学パッケージの窓材と光学素子を備えた回路基板との積層方向と平行な面での断面図を模式的に示したものである。なお、図3中では窓材10と、回路基板31とを区別できるように分けて記載しているが、光学パッケージ30において両部材は接合され、一体化している。 FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view in a plane parallel to the stacking direction of the window material of the optical package of this embodiment and the circuit board provided with the optical element. Although the window material 10 and the circuit board 31 are shown separately in FIG. 3 so as to be distinguishable from each other, in the optical package 30, both members are joined and integrated.

上述のように、本実施形態の光学パッケージ30は、既述の窓材10と、光学素子32を備えた回路基板31とを有する。 As described above, the optical package 30 of this embodiment includes the window material 10 described above and the circuit board 31 provided with the optical element 32.

窓材10については既に説明したため、図1の場合と同じ番号を付して、説明を省略する。 Since the window material 10 has already been explained, the same number as in the case of FIG. 1 is given and the explanation is omitted.

回路基板31については特に限定されず、絶縁性基材311と、光学素子32に対して電力を供給する図示しない配線とを備えた各種回路基板を用いることができる。 The circuit board 31 is not particularly limited, and various circuit boards including an insulating base material 311 and wiring (not shown) that supplies power to the optical element 32 can be used.

ただし、窓材10を接合した場合に、窓材10と、回路基板31とで囲まれた空間内の気密封止性を高めるため、回路基板31はセラミックス製の絶縁性基材311を有することが好ましい。 However, in order to improve the airtightness of the space surrounded by the window material 10 and the circuit board 31 when the window material 10 is bonded, the circuit board 31 should have an insulating base material 311 made of ceramics. is preferred.

ここで、回路基板31の絶縁性基材311に用いるセラミックス材料としては特に限定されないが、例えばアルミナ(酸化アルミニウム、Al)や、窒化アルミニウム(AlN)、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)等から選択された1種類以上が挙げられる。 Here, the ceramic material used for the insulating base material 311 of the circuit board 31 is not particularly limited, but includes, for example, alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), and LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). ), and the like.

回路基板31の絶縁性基材311の形状は特に限定されないが、光学パッケージ30とした場合に、無機材料の基体11と絶縁性基材311と、後述する接合部とで、光学素子32を配置する部分に閉鎖された空間を形成できるように構成されていることが好ましい。このため、絶縁性基材311は、その上面311aの中央部に開口部を有し、該開口部を含む非貫通孔である凹部311Aを有することが好ましい。なお、絶縁性基材311の上面とは、光学パッケージとする場合に窓材10と対向する面であり、窓材10と接合する側の面ともいえる。 Although the shape of the insulating base material 311 of the circuit board 31 is not particularly limited, in the case of an optical package 30, the optical element 32 is arranged between the inorganic material base 11, the insulating base material 311, and a joint portion to be described later. It is preferable that the structure is such that a closed space can be formed in the portion where the For this reason, it is preferable that the insulating base material 311 has an opening in the center of its upper surface 311a, and a recess 311A that is a non-through hole including the opening. Note that the upper surface of the insulating base material 311 is a surface that faces the window material 10 when used as an optical package, and can also be said to be a surface that is bonded to the window material 10.

係る凹部311Aを囲む壁部311Bは、光学パッケージとした場合に、窓材10の接合層12と、後述する回路基板用下地金属層とを、共に支持するため、該接合層12や、回路基板用下地金属層に対応した形状を有することができる。 The wall portion 311B surrounding the recessed portion 311A supports both the bonding layer 12 of the window material 10 and a base metal layer for a circuit board, which will be described later, when used as an optical package. It can have a shape corresponding to the underlying metal layer.

さらに、回路基板31は、絶縁性基材311の上面311aであって、壁部311Bの上面に回路基板用下地金属層312を有することができる。 Furthermore, the circuit board 31 can have a circuit board base metal layer 312 on the upper surface 311a of the insulating base material 311 and on the upper surface of the wall portion 311B.

回路基板用下地金属層312は、回路基板31の絶縁性基材311と、窓材10との密着性を高める働きを有することができる。回路基板用下地金属層312の具体的な構成は特に限定されないが、例えば回路基板31の絶縁性基材311側から、第1回路基板用下地金属層312A、第2回路基板用下地金属層312B、第3回路基板用下地金属層312Cの順に積層した層構造を有することができる。なお、ここでは回路基板用下地金属層312が三層から構成される例を示したが、係る形態に限定されず、一層、もしくは二層、もしくは四層以上の層から構成することもできる。 The circuit board base metal layer 312 can have the function of increasing the adhesion between the insulating base material 311 of the circuit board 31 and the window material 10. Although the specific structure of the circuit board base metal layer 312 is not particularly limited, for example, from the insulating base material 311 side of the circuit board 31, the first circuit board base metal layer 312A, the second circuit board base metal layer 312B , the third circuit board base metal layer 312C may be laminated in this order. Although an example is shown here in which the circuit board base metal layer 312 is composed of three layers, it is not limited to this form, and may be composed of one layer, two layers, or four or more layers.

上述のように回路基板用下地金属層312を三層から構成する場合、例えば第1回路基板用下地金属層312Aは回路基板31において配線(回路)を形成するために用いた金属と同じ金属から構成することが好ましい。例えば第1回路基板用下地金属層312Aは、銅(Cu)、銀(Ag)、タングステン(W)から選択された1種類以上の金属を含む層とすることができる。第1回路基板用下地金属層312Aは、銅(Cu)、銀(Ag)、タングステン(W)から選択された1種類以上の金属からなる層とすることもできる。なお、この場合でも第1回路基板用下地金属層312Aが不可避不純物を含むことを排除するものではない。 When the circuit board base metal layer 312 is composed of three layers as described above, for example, the first circuit board base metal layer 312A is made of the same metal as the metal used to form the wiring (circuit) in the circuit board 31. It is preferable to configure. For example, the first circuit board base metal layer 312A can be a layer containing one or more metals selected from copper (Cu), silver (Ag), and tungsten (W). The first circuit board base metal layer 312A can also be a layer made of one or more metals selected from copper (Cu), silver (Ag), and tungsten (W). Note that even in this case, it is not excluded that the first circuit board base metal layer 312A contains unavoidable impurities.

第2回路基板用下地金属層312Bは、後述する第3回路基板用下地金属層312Cと、第1回路基板用下地金属層312Aとが合金化することを防ぐ層とすることができ、例えばニッケル(Ni)を含む層とすることができる。第2回路基板用下地金属層312Bは、ニッケル(Ni)からなる層とすることもできる。なお、この場合でも第2回路基板用下地金属層312Bが不可避不純物を含むことを排除するものではない。 The second circuit board base metal layer 312B can be a layer that prevents the third circuit board base metal layer 312C and the first circuit board base metal layer 312A, which will be described later, from being alloyed, for example, nickel. (Ni). The second circuit board base metal layer 312B can also be a layer made of nickel (Ni). Note that even in this case, it is not excluded that the second circuit board base metal layer 312B contains unavoidable impurities.

第3回路基板用下地金属層312Cは、第2回路基板用下地金属層312Bが酸化することを防止するための層とすることができ、例えば金(Au)を含む層とすることができる。第3回路基板用下地金属層312Cは、金(Au)からなる層とすることもできる。なお、この場合でも第3回路基板用下地金属層312Cが不可避不純物を含むことを排除するものではない。 The third circuit board base metal layer 312C can be a layer for preventing the second circuit board base metal layer 312B from oxidizing, and can be a layer containing gold (Au), for example. The third circuit board base metal layer 312C can also be a layer made of gold (Au). Note that even in this case, it is not excluded that the third circuit board base metal layer 312C contains unavoidable impurities.

回路基板用下地金属層312を構成する各層の厚みは特に限定されるものではなく任意に選択することができる。 The thickness of each layer constituting the circuit board base metal layer 312 is not particularly limited and can be arbitrarily selected.

第1回路基板用下地金属層312Aの厚みは、例えば1μm以上とすることが好ましい。第1回路基板用下地金属層312Aの厚みの上限についても特に限定されるものではないが、コストを十分に低減する観点から20μm以下が好ましい。 The thickness of the first circuit board base metal layer 312A is preferably 1 μm or more, for example. The upper limit of the thickness of the first circuit board base metal layer 312A is also not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently reducing costs, it is preferably 20 μm or less.

第2回路基板用下地金属層312Bの厚みについては、第1回路基板用下地金属層312Aと、第3回路基板用下地金属層312Cとの合金化を特に抑制する観点から1μm以上が好ましい。第2回路基板用下地金属層312Bの厚みの上限についても特に限定されるものではないが、コストを十分に低減する観点から20μm以下が好ましい。 The thickness of the second circuit board base metal layer 312B is preferably 1 μm or more from the viewpoint of particularly suppressing alloying between the first circuit board base metal layer 312A and the third circuit board base metal layer 312C. The upper limit of the thickness of the second circuit board base metal layer 312B is also not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently reducing costs, it is preferably 20 μm or less.

第3回路基板用下地金属層312Cの厚みは、他の回路基板用下地金属層の酸化を特に防止する観点から0.03μm以上が好ましい。第3回路基板用下地金属層312Cの厚みの上限についても特に限定されるものではないが、コストを十分に低減する観点から2.0μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。 The thickness of the third circuit board base metal layer 312C is preferably 0.03 μm or more from the viewpoint of particularly preventing oxidation of other circuit board base metal layers. The upper limit of the thickness of the third circuit board base metal layer 312C is also not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently reducing costs, it is preferably 2.0 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less.

回路基板用下地金属層312の形状についても特に限定されないが、光学パッケージ30とした場合に、窓材10の接合層12と共に後述する接合部33を構成するため、窓材10の接合層12に対応した形状を有することが好ましい。具体的には、窓材10の接合層12と、回路基板用下地金属層312とは、光学パッケージとする際の両部材の積層方向(図3における上下方向)と垂直な面における断面形状が同じ形状であることが好ましい。 The shape of the circuit board base metal layer 312 is not particularly limited either, but in the case of an optical package 30, it forms a bonding part 33, which will be described later, together with the bonding layer 12 of the window material 10. Preferably, it has a corresponding shape. Specifically, the bonding layer 12 of the window material 10 and the circuit board base metal layer 312 have a cross-sectional shape in a plane perpendicular to the stacking direction (vertical direction in FIG. 3) of both members when forming an optical package. Preferably, they have the same shape.

回路基板用下地金属層312の成膜方法は特に限定されず、例えば成膜する回路基板用下地金属層312の種類等に応じて任意に選択することができる。例えば乾式法や、湿式法により成膜することができ、乾式法の場合であれば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等から選択された1種類以上の方法により成膜することができる。湿式法の場合であれば、電解めっき法や、無電解めっき法、印刷法等から選択された1種類以上の方法により成膜することができる。 The method for forming the circuit board base metal layer 312 is not particularly limited, and can be arbitrarily selected depending on, for example, the type of the circuit board base metal layer 312 to be formed. For example, the film can be formed by a dry method or a wet method, and in the case of a dry method, the film can be formed by one or more methods selected from vapor deposition, sputtering, ion plating, etc. . In the case of a wet method, the film can be formed by one or more methods selected from electrolytic plating, electroless plating, printing, and the like.

なお、既述のように回路基板用下地金属層は複数の層から構成することもでき、層毎に任意の方法により成膜することができる。 Note that, as described above, the base metal layer for a circuit board can be composed of a plurality of layers, and each layer can be formed by an arbitrary method.

回路基板31に配置する光学素子32については特に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード等の発光素子や、受光素子等を用いることができる。 The optical element 32 disposed on the circuit board 31 is not particularly limited, and for example, a light emitting element such as a light emitting diode, a light receiving element, etc. can be used.

なお、光学素子32が発光素子の場合、該発光素子が発する光の波長領域は特に限定されない。このため、例えば紫外光から赤外光の範囲内から選択された任意の波長領域の光、すなわち例えば波長が200nm以上1mm以下の範囲内から選択された任意の波長領域の光を発する発光素子を用いることができる。 Note that when the optical element 32 is a light emitting element, the wavelength range of light emitted by the light emitting element is not particularly limited. For this reason, a light emitting element that emits light in an arbitrary wavelength range selected from, for example, the range from ultraviolet light to infrared light, that is, for example, light in an arbitrary wavelength range selected from the wavelength range of 200 nm or more and 1 mm or less, is used. Can be used.

ただし、本実施形態の光学パッケージによれば、発光素子からの光を透過させる部材である窓材の基体は、透明樹脂の基体ではなく、無機材料の基体11である。このため、窓材の上記基体に透明樹脂の基体を用いた場合と比較して、気密封止性を高めることができ、さらには該発光素子からの光による窓材の劣化を抑制できる。このため、光学素子が発光素子の場合、気密性が特に要求される発光素子や、樹脂の劣化が進行し易い光を発する発光素子を用いた場合に、特に本実施形態の光学パッケージは高い効果を発揮することができ好ましい。気密性が特に要求される発光素子としては、例えば波長が200nm以上280nm以下の波長領域の光であるUV-Cを発する発光素子が挙げられる。また、樹脂の劣化が進行し易い光を発する発光素子としては、レーザー等の出力の高い光を発する発光素子が挙げられる。従って、光学素子32が発光素子の場合、該発光素子として、UV-Cを発する発光素子や、レーザー等を、特に高い効果を発揮する観点から好ましく用いることができる。 However, according to the optical package of this embodiment, the base of the window material, which is a member that transmits light from the light emitting element, is not a transparent resin base but the base 11 of an inorganic material. Therefore, compared to the case where a transparent resin base is used as the base of the window material, the hermetic sealability can be improved, and furthermore, the deterioration of the window material due to light from the light emitting element can be suppressed. Therefore, when the optical element is a light-emitting element, the optical package of this embodiment is particularly effective when using a light-emitting element that particularly requires airtightness or a light-emitting element that emits light whose resin easily deteriorates. It is preferable to be able to demonstrate the following. Examples of light-emitting elements that particularly require airtightness include light-emitting elements that emit UV-C, which is light in a wavelength range of 200 nm or more and 280 nm or less. Examples of light-emitting elements that emit light that can easily cause resin deterioration include light-emitting elements that emit high-output light such as lasers. Therefore, when the optical element 32 is a light emitting element, a light emitting element that emits UV-C, a laser, or the like can be preferably used from the viewpoint of exhibiting particularly high effects.

そして、窓材10の無機材料の基体11と、回路基板31の絶縁性基材311とは接合部33により接合することができる。接合部33は、図3に示すように、窓材10の接合層12と、回路基板31の回路基板用下地金属層312とを有することができる。なお、接合部33は、接合層12と、回路基板用下地金属層312とから構成することもできる。 Then, the inorganic material base 11 of the window material 10 and the insulating base material 311 of the circuit board 31 can be joined by the joint portion 33. As shown in FIG. 3, the bonding portion 33 can include the bonding layer 12 of the window material 10 and the circuit board base metal layer 312 of the circuit board 31. Note that the bonding portion 33 can also be configured from the bonding layer 12 and the circuit board base metal layer 312.

以上に説明した本実施形態の光学パッケージによれば、既述の窓材を用いているため、窓材と、光学素子を備えた回路基板とを接合した際に、窓材、具体的には無機材料の基体に割れが生じることを抑制できる。このため、歩留まり良く生産することができる光学パッケージとすることができる。 According to the optical package of this embodiment described above, since the window material described above is used, when the window material and the circuit board provided with the optical element are bonded, the window material, specifically, It is possible to suppress the occurrence of cracks in the inorganic material base. Therefore, it is possible to obtain an optical package that can be produced with high yield.

本実施形態の光学パッケージの製造方法は特に限定されるものではなく、任意の方法により製造することができる。 The method for manufacturing the optical package of this embodiment is not particularly limited, and can be manufactured by any method.

本実施形態の光学パッケージの製造方法は、例えば以下の工程を有することができる。 The method for manufacturing an optical package of this embodiment can include, for example, the following steps.

光学素子を備えた回路基板を準備する回路基板準備工程。 A circuit board preparation process for preparing a circuit board with optical elements.

回路基板上に窓材を配置して、窓材と回路基板とを接合する接合工程。 A bonding process in which the window material is placed on the circuit board and the window material and the circuit board are bonded together.

回路基板準備工程では、常法により製造された回路基板上に光学素子を配置し、光学素子を備えた回路基板を準備することができる。なお、接合工程終了後に個片化する場合には、回路基板準備工程では、複数の回路基板が一体化した、切断前の回路基板を準備することができる。 In the circuit board preparation step, an optical element can be placed on a circuit board manufactured by a conventional method to prepare a circuit board provided with an optical element. In addition, when dividing into pieces after the completion of the bonding process, in the circuit board preparation process, it is possible to prepare a circuit board in which a plurality of circuit boards are integrated before cutting.

そして、接合工程では回路基板上に窓材を配置して、窓材と回路基板とを接合することができる。接合の具体的な方法は特に限定されないが、例えばまず、図3に示した光学パッケージ30において、接合層12の露出した下面12aと、回路基板用下地金属層312の露出した上面312aとが直接接触するように重ね合せることができる。そして、例えば窓材10の、無機材料の基体11の他方の面11b上から、回路基板31側に向かって、すなわち図中のブロック矢印Bに沿って押圧しながら加熱することで、半田層122の少なくとも一部を溶融させ、その後冷却することで、窓材10と回路基板31とを接合することができる。 Then, in the bonding step, the window material can be placed on the circuit board, and the window material and the circuit board can be bonded. Although the specific method of bonding is not particularly limited, for example, first, in the optical package 30 shown in FIG. They can be stacked so that they touch each other. For example, the solder layer 122 is heated while being pressed from the other surface 11b of the inorganic material base 11 of the window material 10 toward the circuit board 31 side, that is, along the block arrow B in the figure. The window material 10 and the circuit board 31 can be joined by melting at least a portion of the window material 10 and then cooling it.

接合工程において、接合層12の下面12aの表面に存在する酸化膜は、加熱により溶融した半田層122の内部に溶け込み、回路基板用下地金属層312の上面312aに対して、溶融した半田層122が接することができる程度に薄いことが好ましい。具体的な酸化膜の厚さは限定されないが、酸化膜の厚さは10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましい。 In the bonding process, the oxide film present on the surface of the lower surface 12a of the bonding layer 12 melts into the solder layer 122 melted by heating, and the melted solder layer 122 is applied to the upper surface 312a of the circuit board base metal layer 312. It is preferable to be thin enough so that the two can come in contact with each other. Although the specific thickness of the oxide film is not limited, the thickness of the oxide film is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less.

なお、無機材料の基体11を押圧する方法は特に限定されず、例えば無機材料の基体11と接する押圧部材と、押圧部材に圧力を加えるばね等の弾性体とを有する押圧手段を用いる方法や、錘を用いる方法等が挙げられる。 Note that the method of pressing the inorganic material base 11 is not particularly limited, and for example, a method using a pressing means having a pressing member in contact with the inorganic material base 11 and an elastic body such as a spring that applies pressure to the pressing member, Examples include a method using a weight.

接合工程後に得られる光学パッケージにおいて、窓材10と回路基板31とで封止された領域内について、所定の雰囲気とする場合には、熱処理を行う際の雰囲気を該所定の雰囲気としておくことが好ましい。例えば大気雰囲気や、真空雰囲気、不活性雰囲気等から選択された雰囲気とすることができる。不活性雰囲気としては、窒素、ヘリウム、アルゴン等から選択された1種類以上のガスを含有する雰囲気とすることができる。 In the optical package obtained after the bonding process, if a predetermined atmosphere is to be maintained in the area sealed between the window material 10 and the circuit board 31, the atmosphere during heat treatment may be set to the predetermined atmosphere. preferable. For example, the atmosphere may be selected from an air atmosphere, a vacuum atmosphere, an inert atmosphere, and the like. The inert atmosphere can be an atmosphere containing one or more gases selected from nitrogen, helium, argon, and the like.

接合工程において、熱処理を行う際の条件は特に限定されるものではなく、例えば半田層の半田の溶融温度以上に加熱することが好ましい。ただし、急激に加熱を行うと無機材料の基体に熱応力がかかり、割れ等を生じることがあるため、例えばまず50℃以上、半田層の半田の融点未満である第1熱処理温度まで昇温後、第1熱処理温度で一定時間保持することが好ましい。第1熱処理温度での保持時間は特に限定さないが、例えば30秒以上が好ましく、60秒以上がより好ましい。ただし、生産性の観点から、第1熱処理温度での保持時間は600秒以下が好ましい。 In the bonding step, the conditions for heat treatment are not particularly limited, and for example, it is preferable to heat to a temperature higher than the melting temperature of the solder in the solder layer. However, if heating is performed rapidly, thermal stress is applied to the inorganic material base, which may cause cracks, etc., so first heat the substrate to a first heat treatment temperature of 50°C or higher, which is below the melting point of the solder in the solder layer. , it is preferable to hold the first heat treatment temperature for a certain period of time. The holding time at the first heat treatment temperature is not particularly limited, but is preferably 30 seconds or more, and more preferably 60 seconds or more, for example. However, from the viewpoint of productivity, the holding time at the first heat treatment temperature is preferably 600 seconds or less.

第1熱処理温度で一定時間保持後、さらに昇温を行い、半田層の半田の融点以上の温度である第2熱処理温度まで昇温することが好ましい。なお、第2熱処理温度は窓材10と回路基板31とを十分に接合するため、半田の融点+20℃以上が好ましく、また、第2熱処理温度が過度に高温である場合、回路基板上に配置した光学素子が熱により破損する場合があることから、第2熱処理温度は例えば300℃以下が好ましい。第2熱処理温度で保持する時間は特に限定されないが、窓材10と回路基板31とを十分に接合するため、20秒以上が好ましい。ただし、光学素子への熱による悪影響をより確実に抑制するため、第2熱処理温度で保持する時間は1分以下が好ましい。 After holding the first heat treatment temperature for a certain period of time, the temperature is preferably further increased to a second heat treatment temperature that is higher than the melting point of the solder in the solder layer. In addition, the second heat treatment temperature is preferably 20° C. or higher than the melting point of the solder in order to sufficiently bond the window material 10 and the circuit board 31, and if the second heat treatment temperature is too high, Since the heated optical element may be damaged by heat, the second heat treatment temperature is preferably 300° C. or lower, for example. The time for holding at the second heat treatment temperature is not particularly limited, but is preferably 20 seconds or more in order to sufficiently bond the window material 10 and the circuit board 31. However, in order to more reliably suppress the adverse effects of heat on the optical element, the time for holding at the second heat treatment temperature is preferably 1 minute or less.

第2熱処理温度での熱処理後は、室温、例えば23℃まで冷却し、接合工程を終えることができる。 After the heat treatment at the second heat treatment temperature, the bonding process can be completed by cooling to room temperature, for example, 23°C.

本実施形態の光学パッケージの製造方法は必要に応じて任意の工程を有することができる。例えば、複数の回路基板が一体となった個片化していない回路基板を接合工程に供した場合には、切断工程を有することもできる。切断工程で用いる切断方法は特に限定されず、任意の方法により切断することができる。窓材に関する説明で既述のレーザー光を用いた切断方法により、回路基板と、窓材とを同時に切断し、個片化することもできる。また、複数の切断方法を組み合わせることもできる。 The optical package manufacturing method of this embodiment can include any steps as necessary. For example, in the case where a circuit board that is made up of a plurality of integrated circuit boards and is not separated into pieces is subjected to a bonding process, a cutting process may be included. The cutting method used in the cutting step is not particularly limited, and any arbitrary method can be used. The circuit board and the window material can also be cut into individual pieces by cutting the circuit board and the window material at the same time using the cutting method using laser light, which has already been described in the explanation regarding the window material. It is also possible to combine multiple cutting methods.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて実施形態を適宜変更することができる。 The present invention will be specifically explained below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples, and the embodiments can be modified as appropriate as long as the effects of the present invention are achieved. .

まず、以下の実施例、比較例で作製した光学パッケージの評価方法について説明する。
<評価方法>
[割れ評価]
以下の実施例、比較例で作製した光学パッケージに対して、光学顕微鏡(ニコン製SMZ900)を用いて倍率10倍の条件で無機材料の基体11を通して、無機材料の基体11と接合部33との界面の拡大観察を行い、無機材料の基体11の状態を確認し、以下の条件で割れを評価した。
First, a method for evaluating optical packages produced in the following Examples and Comparative Examples will be described.
<Evaluation method>
[Crack evaluation]
The optical packages produced in the following Examples and Comparative Examples were examined using an optical microscope (SMZ900 manufactured by Nikon) at a magnification of 10 times to examine the connection between the inorganic material base 11 and the joint portion 33 through the inorganic material base 11. The interface was observed under magnification, the state of the inorganic material base 11 was confirmed, and cracking was evaluated under the following conditions.

〇:無機材料の基体の接合部との接触部に割れやクラックが無い。 ○: There are no breaks or cracks in the contact area between the inorganic material and the base body.

×:無機材料の基体の接合部との接触面に割れやクラックが有る。 ×: There are cracks or cracks on the contact surface between the inorganic material base and the joint.

〇を合格とした。
[気密性評価]
以下の実施例、比較例で作製した光学パッケージに対してJIS Z 2331(2006)に記載の条件でボンビング法によるヘリウムリークテストを行い、以下の条件で気密性を評価した。
〇 was considered a pass.
[Airtightness evaluation]
A helium leak test was conducted using a bombing method under the conditions described in JIS Z 2331 (2006) for the optical packages produced in the following Examples and Comparative Examples, and the airtightness was evaluated under the following conditions.

〇:ヘリウムリークレートが4.9×10-9 Pa・m/sec以下
×:ヘリウムリークレートが4.9×10-9 Pa・m/secより大きい
〇を合格とした。
[実施例1]
図3に示した構造の窓材、光学パッケージを作製し、上記割れ評価と、気密性評価とを行った。
O: Helium leak rate is 4.9×10 −9 Pa·m 3 /sec or less ×: Helium leak rate is greater than 4.9×10 −9 Pa·m 3 /sec.
[Example 1]
A window material and an optical package having the structure shown in FIG. 3 were manufactured, and the above-mentioned crack evaluation and airtightness evaluation were performed.

無機材料の基体11として石英の板(AGC社製、AQ、縦8.5mm×横8.5mm×厚さ0.5mm)を用意した(基体準備工程)。なお、無機材料の基体11として用意した石英の板は、20℃以上200℃以下における熱膨張係数が0.6ppm/℃であった。 A quartz plate (manufactured by AGC, AQ, length 8.5 mm x width 8.5 mm x thickness 0.5 mm) was prepared as the inorganic material base 11 (substrate preparation step). Note that the quartz plate prepared as the inorganic material base 11 had a coefficient of thermal expansion of 0.6 ppm/°C between 20°C and 200°C.

無機材料の基体11の一方の面11a上に、以下の手順により接合層12を形成した(接合層形成工程)。 A bonding layer 12 was formed on one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material by the following procedure (bonding layer forming step).

第1下地金属層121Aとしては、クロム(Cr)層を、第2下地金属層121Bとしては銅(Cu)層を成膜した(下地金属層形成ステップ)。 A chromium (Cr) layer was formed as the first base metal layer 121A, and a copper (Cu) layer was formed as the second base metal layer 121B (base metal layer forming step).

次に、第2下地金属層121Bの第1下地金属層121Aと対向する面とは反対側の面、すなわち露出した面上の全面にレジストを塗布した後、紫外線を用いてレジストを露光し、さらに現像することにより、パターン化されたレジストを配置した。パターン化されたレジストは、無機材料の基体11の一方の面11aと平行な面での断面において、四角形状を有しており、中央に四角形状の開口部を有する形状とした。 Next, a resist is applied to the entire surface of the second base metal layer 121B opposite to the surface facing the first base metal layer 121A, that is, the exposed surface, and then the resist is exposed to ultraviolet light, By further developing, a patterned resist was placed. The patterned resist had a square shape in a cross section taken along a plane parallel to one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material, and had a square opening in the center.

そして、第1下地金属層121A、及び第2下地金属層121Bのうち、レジストにより覆われていない部分をエッチング液によりエッチングし、パターン化を行った(パターン化ステップ)。その後、レジストを除去した(レジスト除去ステップ)。 Then, the portions of the first base metal layer 121A and the second base metal layer 121B that were not covered with the resist were etched with an etching solution to perform patterning (patterning step). Thereafter, the resist was removed (resist removal step).

次に、パターン化された第1下地金属層121A、及び第2下地金属層121B上に、無電解Niめっきにより第3下地金属層121Cとしてニッケル(Ni)層を成膜した。これにより、第1下地金属層121A、第2下地金属層121B、及び第3下地金属層121Cを含む、パターン化された下地金属層121を形成した。なお、第1下地金属層121Aの厚さは0.2μm、第2下地金属層121Bの厚さは0.6μm、第3下地金属層121Cの厚さは0.8μmとした。 Next, a nickel (Ni) layer was formed as a third base metal layer 121C by electroless Ni plating on the patterned first base metal layer 121A and second base metal layer 121B. As a result, a patterned base metal layer 121 including the first base metal layer 121A, the second base metal layer 121B, and the third base metal layer 121C was formed. The thickness of the first metal base layer 121A was 0.2 μm, the thickness of the second metal base layer 121B was 0.6 μm, and the thickness of the third metal base layer 121C was 0.8 μm.

次に、下地金属層121上に、半田層122を形成した(半田層形成ステップ)。半田層122に用いる半田は以下の手順により予め製造しておいた。 Next, a solder layer 122 was formed on the base metal layer 121 (solder layer forming step). The solder used for the solder layer 122 was manufactured in advance according to the following procedure.

半田に含まれる成分について、Snが97質量%、Geが2質量%、Niが1質量%となるように秤量、混合し、溶融をして一旦原料合金を作成する。そして、この原料合金を溶融後、鋳型に流し込み、半田を作製した。 The components contained in the solder are weighed and mixed so that Sn is 97% by mass, Ge is 2% by mass, and Ni is 1% by mass, and melted to temporarily create a raw material alloy. After melting this raw material alloy, it was poured into a mold to produce solder.

得られた上記半田について、ヤング率を引張試験結果より算出したところ、20GPaであることが確認できた。引張試験については、引張試験機(島津製作所製 オートグラフ AGX-100kN)を用い、JIS14A号の試験片を引張速度3mm/minにて試験を実施した。 The Young's modulus of the obtained solder was calculated from the tensile test results and was confirmed to be 20 GPa. Regarding the tensile test, a test piece of JIS No. 14A was tested at a tensile speed of 3 mm/min using a tensile tester (Autograph AGX-100kN manufactured by Shimadzu Corporation).

なお、20℃以上200℃以下における、無機材料の基体11の熱膨張係数と、半田層に用いた半田の熱膨張係数との差は7.0ppm/℃であった。 Note that the difference between the thermal expansion coefficient of the inorganic material base 11 and the thermal expansion coefficient of the solder used in the solder layer at 20° C. or higher and 200° C. or lower was 7.0 ppm/° C.

半田溶融槽内で半田層122の原料となる上記半田を溶融させておき、上述の下地金属層121を配置した無機材料の基体11の半田層122を形成する部分を、半田溶融槽内に溶融させた半田にディップした後、冷却することで半田層122を形成した(半田層形成ステップ)。なお、半田層122は、図3に示すように、第3下地金属層121Cの第2下地金属層121Bと対向する面とは反対側の面上に形成した。 The solder, which is the raw material for the solder layer 122, is melted in a solder melting tank, and the portion of the inorganic material base 11 on which the base metal layer 121 described above is disposed, which will form the solder layer 122, is melted in the solder melting tank. The solder layer 122 was formed by dipping it in the solder and cooling it (solder layer forming step). Note that, as shown in FIG. 3, the solder layer 122 was formed on the surface of the third base metal layer 121C opposite to the surface facing the second base metal layer 121B.

半田層122は、接合層12の厚さTが30μmとなるように形成した。また、以上により得られた接合層12は、幅Wが0.3mmであった。 The solder layer 122 was formed so that the thickness T of the bonding layer 12 was 30 μm. Furthermore, the width W of the bonding layer 12 obtained as described above was 0.3 mm.

次に、以下の手順により回路基板を準備した。(回路基板準備工程)
また、回路基板31の絶縁性基材311としてアルミナ(Al)の基体(縦8.5mm×横8.5mm×厚さ0.8mm)を用意した。
Next, a circuit board was prepared according to the following procedure. (Circuit board preparation process)
Further, as the insulating base material 311 of the circuit board 31, an alumina (Al 2 O 3 ) base (8.5 mm long x 8.5 mm wide x 0.8 mm thick) was prepared.

絶縁性基材311の上面311a中央部には、四角形の開口部を備え、該開口部を含む非貫通孔である凹部311Aを有している。凹部311Aのサイズは、縦2.5mm×横2.5mm×深さ0.4mmとした。凹部311Aには光学素子32を配置できるが、本実施例の評価では光学素子は必要ないため、設置せずにパッケージを作製した。ただし、発光ダイオード等の光学素子を配置した場合でも同様の評価結果になることを確認している。 The upper surface 311a of the insulating base material 311 has a rectangular opening in the center thereof, and has a recess 311A that is a non-through hole including the opening. The size of the recess 311A was 2.5 mm long x 2.5 mm wide x 0.4 mm deep. Although the optical element 32 can be placed in the recess 311A, since the optical element is not required in the evaluation of this example, the package was manufactured without installing the optical element. However, it has been confirmed that similar evaluation results can be obtained even when optical elements such as light emitting diodes are arranged.

そして、回路基板31は、絶縁性基材311の上面311aに、上記凹部311Aの開口部を囲むように、かつ絶縁性基材311の上面311aの外周に沿うように回路基板用下地金属層312を有している。 Then, the circuit board 31 has a circuit board base metal layer 312 on the upper surface 311a of the insulating base material 311 so as to surround the opening of the recess 311A and along the outer periphery of the upper surface 311a of the insulating base material 311. have.

回路基板用下地金属層312としては、絶縁性基材311側から、第1回路基板用下地金属層312A、第2回路基板用下地金属層312B、第3回路基板用下地金属層312Cの順に積層した層構造とした。 As the circuit board base metal layer 312, the first circuit board base metal layer 312A, the second circuit board base metal layer 312B, and the third circuit board base metal layer 312C are laminated in this order from the insulating base material 311 side. It has a layered structure.

第1回路基板用下地金属層312Aとしては厚みが1.0μmの銅(Cu)層を、第2回路基板用下地金属層312Bとしては厚みが2μmのニッケル(Ni)層を、第3回路基板用下地金属層312Cとしては厚みが0.3μmの金(Au)層をそれぞれ形成した。 The first circuit board base metal layer 312A is a copper (Cu) layer with a thickness of 1.0 μm, the second circuit board base metal layer 312B is a nickel (Ni) layer with a thickness of 2 μm, and the third circuit board A gold (Au) layer having a thickness of 0.3 μm was formed as the base metal layer 312C.

回路基板用下地金属層312は、無機材料の基体11に設けた下地金属層121に対応した形状とした。具体的には、無機材料の基体11に設けた接合層12と、回路基板用下地金属層312との積層方向(図3における上下方向)と垂直な面における断面形状が、接合層12と、回路基板用下地金属層312とで同じ形状となるように構成した。(接合工程)
無機材料の基体11に設けた接合層12の半田層122の下面と、回路基板用下地金属層312の上面とが直接接触するように、回路基板31と、窓材10とを重ね合せた。そして、無機材料の基体11の他方の面11b上に錘を配置して90gfの荷重を加え、図3のブロック矢印Bに沿って押圧しながら、大気雰囲気下、280℃で1分間加熱し半田層122の少なくとも一部を溶融させ、その後冷却することで接合した(接合工程)。
The circuit board base metal layer 312 had a shape corresponding to the base metal layer 121 provided on the base 11 of an inorganic material. Specifically, the cross-sectional shape in a plane perpendicular to the lamination direction (vertical direction in FIG. 3) of the bonding layer 12 provided on the inorganic material base 11 and the circuit board base metal layer 312 is such that the bonding layer 12 and It was configured to have the same shape as the circuit board base metal layer 312. (Joining process)
The circuit board 31 and the window material 10 were stacked so that the lower surface of the solder layer 122 of the bonding layer 12 provided on the inorganic material base 11 was in direct contact with the upper surface of the circuit board base metal layer 312. Then, a weight is placed on the other surface 11b of the base 11 made of an inorganic material, a load of 90 gf is applied, and while pressing along the block arrow B in FIG. At least a portion of the layer 122 was melted and then cooled to join (joining step).

以上の工程により、窓材と、回路基板31とを接合し、光学パッケージを作製した。 Through the above steps, the window material and the circuit board 31 were bonded to produce an optical package.

得られた接合体である光学パッケージに対して既述の評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例2~実施例5、比較例1~比較例4]
接合層形成工程において、接合層12の幅W、及び厚みTが表1に示した値となるようにした点以外は、実施例1と同様にして実験を行った。評価結果を表1に示す。
The above-mentioned evaluation was performed on the optical package which was the obtained joined body. The results are shown in Table 1.
[Example 2 to Example 5, Comparative Example 1 to Comparative Example 4]
In the bonding layer forming step, an experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that the width W and thickness T of the bonding layer 12 were set to the values shown in Table 1. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0007435460000002
表1に示した結果によると、接合層の幅が0.2mm以上2mm以下であり、厚さが15μmより厚く100μm以下である実施例1~実施例5の窓材を用いた光学パッケージにおいては、割れ評価、及び気密性評価の結果が〇となっていることが確認できた。すなわち、カバーに割れが生じることを抑制した窓材、光学パッケージになっていることを確認できた。
Figure 0007435460000002
According to the results shown in Table 1, in optical packages using the window materials of Examples 1 to 5, in which the width of the bonding layer is 0.2 mm or more and 2 mm or less, and the thickness is more than 15 μm and 100 μm or less, It was confirmed that the results of , crack evaluation, and airtightness evaluation were ○. In other words, we were able to confirm that the window material and optical package suppressed the occurrence of cracks in the cover.

これに対して、接合層の幅、厚さが上記要件を充足しない比較例1~比較例4においては、割れが生じ、気密性が十分ではないことも確認できた。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 in which the width and thickness of the bonding layer did not satisfy the above requirements, it was confirmed that cracks occurred and the airtightness was not sufficient.

以上に窓材、光学パッケージを、実施形態等で説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されない。請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the window material and the optical package have been described in the embodiments and the like above, the present invention is not limited to the above embodiments and the like. Various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the invention as set forth in the claims.

本出願は、2018年10月5日に日本国特許庁に出願された特願2018-190370号に基づく優先権を主張するものであり、特願2018-190370号の全内容を本国際出願に援用する。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-190370 filed with the Japan Patent Office on October 5, 2018, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2018-190370 are included in this international application. I will use it.

10 窓材
11 無機材料の基体
12 接合層
122 半田層
30 光学パッケージ
31 回路基板
311 絶縁性基材
32 光学素子
10 window material 11 base of inorganic material 12 bonding layer 122 solder layer 30 optical package 31 circuit board 311 insulating base material 32 optical element

Claims (5)

光学素子を備えた光学パッケージ用の窓材であって、
無機材料の基体と、
前記無機材料の基体の一方の面上に、前記無機材料の基体の外周に沿って配置された接合層とを有し、
前記接合層の幅が0.2mm以上2mm以下であり、
前記接合層の厚さが15μmより厚く100μm以下であり、
前記接合層は半田層を有しており、
前記半田層に含まれる半田がスズ-ゲルマニウム-ニッケル系の半田であり、
20℃以上200℃以下における、前記無機材料の基体の熱膨張係数と前記半田の熱膨張係数との差が30ppm/℃以下である窓材。
A window material for an optical package equipped with an optical element,
a base of inorganic material;
a bonding layer disposed on one surface of the inorganic material base along the outer periphery of the inorganic material base;
The width of the bonding layer is 0.2 mm or more and 2 mm or less,
The thickness of the bonding layer is greater than 15 μm and less than 100 μm,
The bonding layer has a solder layer,
The solder contained in the solder layer is tin-germanium-nickel based solder,
A window material in which the difference between the coefficient of thermal expansion of the base of the inorganic material and the coefficient of thermal expansion of the solder at a temperature of 20°C or more and 200°C or less is 30 ppm/°C or less .
前記半田層に含まれる前記半田のヤング率Eが50GPa以下である請求項1に記載の窓材。 The window material according to claim 1, wherein the solder included in the solder layer has a Young 's modulus E of 50 GPa or less. 前記無機材料の基体と、前記接合層との界面における残留応力が100MPa以下である請求項1または請求項2に記載の窓材。 The window material according to claim 1 or 2, wherein the residual stress at the interface between the inorganic material base and the bonding layer is 100 MPa or less. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の窓材と、光学素子を備えた回路基板とを有する光学パッケージ。 An optical package comprising the window material according to any one of claims 1 to 3 and a circuit board provided with an optical element. 前記回路基板はセラミックス製の絶縁性基材を有する請求項に記載の光学パッケージ。 5. The optical package according to claim 4 , wherein the circuit board has an insulating base material made of ceramic.
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