JPWO2018235925A1 - 窓材、光学パッケージ - Google Patents

Abstract

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配置された接合層とを有し、前記接合層中の金の体積割合が１０％以下である窓材を提供する。

Description

本発明は、窓材、光学パッケージに関する。

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。

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。

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

日本国特許第５８７７４８７号

しかしながら、特許文献１に開示された発光装置で用いたカバーは、スペーサを介してＡｕＳｎにより実装基板と接合されており、金（Ａｕ）の使用量が多いため、コストの観点から問題があった。

上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、コストを抑制した窓材を提供することを目的とする。

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配置された接合層とを有し、
前記接合層中の金の体積割合が１０％以下である窓材を提供する。

本発明の一態様によれば、コストを抑制した窓材を提供することができる。

本実施形態の窓材の構成説明図。 無機材料の基体の側面の構成例の説明図。 窓材の半田層の厚み測定点の位置の説明図。 本実施形態の光学パッケージの構成説明図。 実施例における個片化前の無機材料の基体の切断前資材の説明図。 実施例１におけるリフロー試験の温度プロファイルの説明図。 実施例２における接合工程の温度プロファイル。 実施例４における個片化後の無機材料の基体の側面に生じた線状の模様の説明図。

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］
本実施形態の窓材の一構成例について説明を行う。

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に関し、無機材料の基体と、無機材料の基体の一方の面上に配置された接合層とを有し、接合層中の金の体積割合が１０％以下である。

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。

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。

ここで、無機材料の基体１１の一方の面１１ａとは、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。

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。

なお、図１では無機材料の基体１１が板状形状の場合を例に示しているが、係る形状に限定されるものではない。

ここで、本実施形態の窓材に含まれる各部材について説明する。
（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_２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。

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。

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。

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。

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。

なお、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。

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。

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１０を製造した場合等に、窓材１０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。

無機材料の基体１１の側面は、一方の面１１ａの外周に沿った線状の模様を有することができる。

本実施形態の窓材は、例えば光学素子を配置した回路基板上に配置し、光学パッケージとすることができる。このため、光学パッケージの形態によっては、窓材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１１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。

係るレーザー光を用いた切断方法は、例えばまずレーザー光の焦点位置が無機材料の基体の切断前資材の厚さ方向の任意の位置となるように設定し、レーザー光の照射位置が切断線に沿うようにして、レーザー光の照射位置および／または無機材料の基体の切断前資材を移動させる。その後、切断線が支点となるように力を加えることで、もしくは自然に係る力が加わることで、切断線に沿って無機材料の基体の切断前資材を任意の形状に切断できる。

上記切断方法では、レーザー光の焦点位置を無機材料の基体の切断前資材の厚さ方向の任意の位置に設定し、レーザー光の照射位置等を移動させることで、無機材料の基体の切断前資材のレーザー光の焦点位置が通過した場所について無機材料の結合状態に変化が生じていると考えられる。このため、その後、力が加わることで、無機材料の結合状態に変化が生じた部分を起点に無機材料の基体の切断前資材を容易に切断することができると推認される。

なお、無機材料の基体の切断前資材の厚みによっては、無機材料の基体の切断前資材の厚さ方向におけるレーザー光の焦点位置を変更し、切断線に沿って複数回レーザー光を照射することもできる。このように、レーザー光の焦点位置を変更し、切断線に沿って複数回レーザー光を照射する場合、レーザー光の照射回毎に、無機材料の基体の切断前資材の厚さ方向において、レーザー光入射面から遠い位置から、近い位置にレーザー光の焦点位置を変化させることが好ましい。

切断面の欠け、割れ、チッピング等の不良の発生を抑制できることから、レーザー光の照射回数は、２回以上が好ましく、３回以上がより好ましく、５回以上がさらに好ましい。レーザー光の照射回数の上限は特に限定されないが、１０回を超える場合、コストアップとなるため１０回以下が好ましい。

そして、係る切断方法により切断した場合、レーザー光の焦点位置が通過した位置に、無機材料の結合状態が変化することで生じたと考えられる線状の模様が残る。レーザー光の焦点位置は無機材料の基体の切断前資材の厚さ方向の任意の位置になるように設定しているため、例えば図２に示したように、無機材料の基体１１の一方の面１１ａや他方の面１１ｂの外周に沿った線状の模様１１１とすることができる。切断時の欠け、割れ、チッピング等の不良の発生の抑制の観点から、この線状の模様１１１は、無機材料の基体１１の一方の面１１ａや他方の面１１ｂに平行な線状の模様であるほうが好ましいが、必ずしも平行である必要はない。

そして、上述のように、切断線に沿って複数回レーザー光を照射する場合には、得られた無機材料の基体の側面、すなわち切断面には照射回数と同数の線状の模様が残る。また、複数できる線状の模様同士の間隔はほぼ同一であることが、切断面の欠け等の不良の発生を抑える点で好ましい。具体的には例えば、切断後に得られる無機材料の基体の側面に含まれる線状の模様間の幅が、中央値の２０％以内の誤差に収まっていることが好ましい。線状の模様はレーザー光の焦点位置に対応した位置に生じるため、線状の模様間の間隔は、レーザー光の焦点位置で制御できる。

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。

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_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）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_２）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。

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。

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。

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、光学パッケージとした場合に、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。このため、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することができる部材であればよく、その具体的な構成は特に限定されるものではない。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い。また、接合層１２は接合層１２中の金の体積割合が１０％以下であることが好ましい。接合層１２中の金の体積割合を１０％以下とすることで、接合層中に含まれる金の割合を十分に抑制し、窓材のコストを抑制できる。接合層１２中の金の体積割合は、より好ましくは８％以下であり、さらに好ましくは６％以下である。

なお、接合層１２は金を含有しないこともできることから、接合層１２中の金の体積割合は０以上とすることができる。

接合層１２は、含有する、後述する半田層等の各層を略均一な厚さとすることができる。このため、例えば接合層１２中に金を含有する層が、金からなる金層として存在する場合には、金の体積割合とは、金層の厚みが接合層１２の厚みに占める割合とすることもできる。また、金を含有する層が、金以外の成分も含有する場合には、金を含有する層の厚みが接合層１２の厚みに占める割合に、金を含有する層中の金の体積含有割合を掛け合わせた値とすることもできる。

なお、上述のように各層の厚みを用いて接合層中の金の体積割合を算出する場合、後述する半田層の厚みとしては、単純平均の平均値を用いることができる。

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。

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。

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との間にさらに図示しない第３下地金属層を配置することもできる。

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。

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。

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。

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。

また、第３下地金属層をさらに設ける場合、第３下地金属層は、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。

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。

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。

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。

第３下地金属層も設ける場合、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。

次に半田層１２２について説明する。

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。

ただし、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。

なお、ここでの平均値は単純平均（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。

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。

なお、半田層１２２の厚みの平均値は、窓材１０の半田層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。

半田層１２２の厚みの平均値を算出する場合、例えば図３に示した測定点Ｚ１〜Ｚ８において厚みを測定し、平均値を算出することがより好ましい。

なお、図３は測定点の例を示すために示した図であり、図１（Ｂ）に対応する図である。図３、および図１（Ｂ）は、窓材１０の接合層１２を形成した側から見た場合の図、すなわち底面図であり、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なっている。そして、半田層１２２を含む接合層１２は中央部に開口部を有し、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３に示すように、半田層１２２が中央に四角形の開口部を備え、外形が四角形を有する場合、その４つの辺３０１〜３０４の角部３１Ａ〜３１Ｄの中心位置の測定点Ｚ１、Ｚ３、Ｚ５、Ｚ７と、辺部３２Ａ〜３２Ｄの中心位置の測定点Ｚ２、Ｚ４、Ｚ６、Ｚ８とにおいて半田層の最大高さである厚みを測定し、その平均値を半田層１２２の厚みの平均値とすることが好ましい。

なお、半田層の底面形状は図１（Ｂ）、図３に示した形態に限定されるものではなく、任意の形状とすることができ、例えば外形が四角形以外の多角形形状等を有し、開口部もこれに対応した形状とすることもできる。この場合も例えば各辺の角部、辺部の各中心位置で厚みを測定し、測定した厚みの平均値を半田層の厚みとすることができる。角部、辺部については、後述する。

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。

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。

なお、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。

なお、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。

また、半田層１２２はその形成方法により、半田層の角部と辺部とで厚みに微小ではあるものの、ばらつきが生じる場合がある。このため、半田層１２２の厚みについて加重平均も併せて算出し、評価の指標に用いても良い。半田層１２２の厚みについて加重平均を算出する場合、半田層に含まれる各辺の厚みの加重平均を算出し、全ての辺の厚みの加重平均の平均（単純平均）を半田層１２２の厚みの加重平均とすることができる。

各辺の厚みの加重平均は、各辺に含まれる角部および辺部の中心位置においてそれぞれ厚みを測定し、測定点が角部の場合には、該角部の加重平均を算出する辺の長手方向の長さにより、測定点が辺部の場合には、該辺部の加重平均を算出する辺の長手方向の長さにより重みをつけることができる。

なお、角部とは半田層の辺が重複している部分を指し、辺部とはそれ以外の場所を指す。例えば図３に示した半田層１２２の場合、半田層１２２は中央に四角形の開口部を備え、外形が四角形であり、辺３０１〜辺３０４の四辺を有している。そして、図３に示した半田層１２２は、辺３０１〜辺３０４が互いに重複する角部３１Ａ〜角部３１Ｄを有している。

具体的には、角部３１Ａは、辺３０１と辺３０４とが重複する直線Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２で囲まれた領域となる。角部３１Ｂは、辺３０１と辺３０２が重複する直線Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２で囲まれた領域となる。角部３１Ｃは、辺３０２と辺３０３が重複する直線Ａ３、Ａ４、Ｂ３、Ｂ４で囲まれた領域となる。角部３１Ｄは、辺３０３と辺３０４が重複する直線Ａ１、Ａ２、Ｂ３、Ｂ４で囲まれた領域となる。

また、図３に示した半田層１２２は、辺部３２Ａ〜辺部３２Ｄを有している。具体的には、辺部３２Ａは、直線Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２で囲まれた領域となる。また、辺部３２Ｂは、直線Ａ３、Ａ４、Ｂ２、Ｂ３で囲まれた領域となる。辺部３２Ｃは、直線Ａ２、Ａ３、Ｂ３、Ｂ４で囲まれた領域となる。辺部３２Ｄは、直線Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ３で囲まれた領域となる。

辺３０１について加重平均を出す場合には、以下の手順により角部３１Ａ、３１Ｂ、および辺部３２Ａでの厚みを、各領域の辺３０１の長手方向の長さで重みづけして算出することができる。角部３１Ａの中心位置の測定点Ｚ１で測定した厚みＴ_Ｚ１に対して、角部３１Ａにおける辺３０１の長手方向の長さＷ１により重みづけを行う。辺部３２Ａの中心位置の測定点Ｚ２で測定した厚みＴ_Ｚ２に対して、辺部３２Ａにおける辺３０１の長手方向の長さＬ１により重みづけを行う。角部３１Ｂの中心位置の測定点Ｚ３で測定した厚みＴ_Ｚ３に対して、角部３１Ｂにおける辺３０１の長手方向の長さＷ２により重みづけを行う。そして、算出結果を合計したものを、重みづけに用いたＷ１、Ｌ１、Ｗ２の合計により割ることで、辺３０１の加重平均を算出できる。

同様にして、他の辺についても加重平均を算出し、その平均値を求めることで半田層の加重平均を求めることができる。

図４に示した半田層１２２の場合、以下の式（１）により算出できる。
加重平均値＝［（Ｗ１×Ｔ_Ｚ１＋Ｌ１×Ｔ_Ｚ２＋Ｗ２×Ｔ_Ｚ３）／（Ｗ１＋Ｌ１＋Ｗ２）＋（Ｗ３×Ｔ_Ｚ３＋Ｌ２×Ｔ_Ｚ４＋Ｗ４×Ｔ_Ｚ５）／（Ｗ３＋Ｌ２＋Ｗ４）＋（Ｗ２×Ｔ_Ｚ５＋Ｌ１×Ｔ_Ｚ６＋Ｗ１×Ｔ_Ｚ７）／（Ｗ１＋Ｌ１＋Ｗ２）＋（Ｗ４×Ｔ_Ｚ７＋Ｌ２×Ｔ_Ｚ８＋Ｗ３×Ｔ_Ｚ１）／（Ｗ３＋Ｌ２＋Ｗ４）］／４・・・（１）
なお、上記式（１）中のＴ_Ｚｘは、各測定点Ｚｘ（ｘは１〜８のいずれか）で測定した半田層の厚みを意味し、以下同様に表記する。上記式（１）中のＬ１、Ｌ２は、図３に示すように、半田層１２２の中央に設けられた開口部の各辺の長さとなる。Ｌ１、Ｌ２は任意の位置で測定した長さとすることもできるが、複数箇所で測定した平均値を用いることが好ましい。例えばＬ１については開口部の両端部および中央で測定した、すなわち例えば直線Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５に沿って測定した開口部の一辺の長さの平均値とすることが好ましい。また、Ｌ２についても同様に開口部の両端部および中央で測定した、すなわち例えば直線Ａ２、Ａ３、Ａ５に沿って測定した開口部の一辺の長さの平均値とすることが好ましい。

半田層１２２の線幅Ｗ１〜Ｗ４についても任意の位置で測定した長さとすることもできるが、複数箇所で測定した平均値を用いることが好ましい。例えば線幅Ｗ１の場合、辺３０４の長手方向の中心を通る直線Ｂ５に沿って測定した値と、開口部の両端部を通る直線Ｂ２、Ｂ３に沿って測定した値との３点での測定値の平均値を用いることが好ましい。

半田層の形成方法によっては、例えば厚みが左右対称になる場合もある。例えば半田層をディップ法により形成し、そのディップ方向が分かっている場合、ディップ方向を中心として、半田層の厚みが左右対称になる。例えば図３中の直線Ｂ５に沿ってディップを行った場合、直線Ｂ５を中心として、半田層１２２の厚みは左右対称になる。このため、係る場合、測定点Ｚ７、Ｚ６、Ｚ５における半田層１２２の厚みはそれぞれ、順に測定点Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３における半田層１２２の厚みと同値なるため、全ての測定点Ｚ１〜Ｚ８で厚みを測定する必要はない。例えば測定点Ｚ１〜Ｚ４、Ｚ８の測定点５点にて厚みを測定し、Ｔ_Ｚ１＝Ｔ_Ｚ７、Ｔ_Ｚ２＝Ｔ_Ｚ６、Ｔ_Ｚ３＝Ｔ_Ｚ５として、半田層１２２の厚みの加重平均を算出できる。なお、単純平均の場合も同じ測定点のみの値から平均値を求めることもできる。

半田層の加重平均値は特に限定されないが、４μｍ以上であることが好ましく、１３μｍ以上であることがより好ましい。また、半田層の加重平均値の上限も特に限定されないが、例えば７０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましい。

また、半田層の加重平均値との偏差、すなわち各測定点における厚みと、算出した加重平均値との差は±３０μｍ以内とすることが好ましい。

加重平均値と、加重平均値との偏差について、好ましい理由は平均値の場合と同様であるので省略する。

なお、半田層の底面形状は図１（Ｂ）、図３に示した形態に限定されるものではなく、例えば外形が四角形以外の多角形形状等を有し、開口部もこれに対応した形状とすることもできる。この場合も例えば各辺に含まれる角部、辺部の中心位置において厚みを測定し、各領域の加重平均を算出する辺の長手方向の長さにより重みをつけ、各辺の加重平均を算出し、全ての辺の厚みの加重平均の平均を求めることで半田層の加重平均を算出することができる。

なお、本実施形態の窓材は、光学素子を備えた回路基板と接合して用いることができ、半田層１２２は、係る回路基板と窓材とを接合することができる。

そして、半田層１２２の表面には酸化膜が存在することが一般的であるが、回路基板と接合し易くするために、半田層１２２の下面、すなわち回路基板と対向する側の面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、回路基板の上面に対して、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。具体的な半田層の表面の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。

係る酸化膜は少ない方が好ましいことから、酸化膜の厚さは０以上とすることができる。

半田層１２２は各種半田（接合用組成物）により構成することができる。

半田層１２２に用い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。

既述のように、本実施形態の窓材は、光学パッケージの部材として用いることができるが、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、半田層に用い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、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。

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。

半田層１２２に用い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。

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。

また、半田層１２２に用いる半田の融点は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。

半田層１２２に用いる半田は密度が６．０ｇ／ｃｍ^３以上が好ましく、７．０ｇ／ｃｍ^３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^３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^３以下が好ましい。

半田層１２２に用いる半田の熱膨張率は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率が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に用いる半田の熱膨張率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。

半田層１２２に用いる半田の銅食われ性は、１５％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。これは、半田層１２２に用いる半田の銅食われ性が１５％以下の場合、下地金属層１２１等との反応を抑制でき、好ましいからである。半田層１２２に用いる半田の銅食われ性の下限値は特に限定されないが、０以上が好ましい。なお、半田の銅食われ性は、銅食われ性評価により評価することができる。

銅食われ性は、例えば以下の手順により評価することができる。

直径０．５ｍｍの銅ワイヤーを３ｍｍ程度の長さに２本切断し、２本の銅ワイヤーの表面をＲＭＡ（Ｒｏｓｉｎ Ｍｉｄｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ、弱活性ロジン系）タイプのフラックスに浸漬して酸化膜を除去する。

酸化膜を除去した１本目の銅ワイヤーをエタノールで洗浄し、１本目の銅ワイヤーの断面積Ｓ_１を測定する。なお、銅ワイヤーの断面積とは、銅ワイヤーの長手方向と垂直な面での断面積を意味する。

次に酸化膜を除去した２本目の銅ワイヤーを、評価を行う半田を入れ、湯温が４００℃となるように加熱された半田槽に６０秒間浸漬する。この時、銅ワイヤーの酸化膜の再発生を防ぐため、フラックスにより酸化膜を除去してから６０秒以内に半田槽に浸漬する。半田槽への浸漬後、銅ワイヤーを引き上げ、半田槽に浸漬した側の端部より、銅ワイヤーを研磨し、銅断面が確認できる位置にて、銅ワイヤーの断面積Ｓ_２を測定する。

半田槽への浸漬前の銅ワイヤーの断面積Ｓ_１に対する、半田槽への浸漬後の銅ワイヤーの断面積Ｓ_２を比較し、断面積減少の割合を算出する。具体的には以下の式により算出することができる。
（銅食われ性）＝（Ｓ_１−Ｓ_２）／Ｓ_１×１００
半田層を構成する半田は上述のように特に限定されないが、例えば、スズ、ゲルマニウム、及びニッケルを含有し、ゲルマニウムの含有量が１０質量％以下であって、ゲルマニウムの含有量と、ニッケルの含有量とが、以下の式（１）を満たすことが好ましい。

［Ｎｉ］≦２．８×［Ｇｅ］^０．３ ・・・（１）
（ただし、［Ｎｉ］は質量％換算でのニッケルの含有量、［Ｇｅ］は質量％換算でのゲルマニウムの含有量を示す。）
上述の半田によれば、該半田を被接合部材上に配置した後、酸化膜除去を要さずに容易に被接合物と接合できるからである。

以下に半田層に好適に用いることができる上記半田が含有する成分について説明する。
（スズ）
上述の半田は、スズ（Ｓｎ）を含有する。

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。

上述の半田は、スズを主成分として含有することができる。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を意味しており、半田中に６０質量％以上含有されている成分が好ましい。

特に、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。

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。

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。

上述の半田はスズ以外にゲルマニウム、及びニッケルも含有する。そして、これらの成分を含有することにより、被接合部材に塗布した際に半田の表面に酸化被膜が生じることを抑制できる。また、上述の半田は、ゲルマニウム、ニッケル以外にも後述する任意の成分を含有することもできる。このため、これらのスズ以外の成分の含有量を十分に確保するため、上述のように、スズの含有量は９９．９質量％以下が好ましい。

なお、後述のようにゲルマニウム等の含有量によっては被接合部材間の気密封止性を特に高めることができる。気密封止性を高める観点からは、半田中の、スズ以外のゲルマニウム等の成分の含有量が一定量以上あることが好ましい。このため、気密封止性を特に高めることが要求される場合等には、スズの含有量の上限値は９８．８質量％以下とすることが特に好ましい。
（ゲルマニウム）
上述の半田は、ゲルマニウムを含有する。

ゲルマニウムは、被接合部材の接合面に半田を塗布した際に半田の表面に酸化被膜が生じることを抑制できる。これは、半田を塗布するために溶融した際、半田に含まれるゲルマニウムが優先的に酸化して、半田中のニッケルが酸化することを抑制することができるためである。

上述の半田のゲルマニウムの含有量は特に限定されるものではないが、１０質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましい。

これは半田のゲルマニウムの含有量が１０質量％を超えると、ゲルマニウム自身が過度に酸化物を形成することになり、かえって、被接合部材との接合を妨げるおそれがあるからである。

ゲルマニウムの含有量の下限値は特に限定されるものではないが、例えば０．５質量％より多いことが好ましく、０．７質量％以上がより好ましい。

半田は溶融した際に、過剰となった酸素がガス化することで半田内に空隙を生じる場合がある。特に真空環境下で接合のために半田を溶融した際には、上述の酸素等のガスが膨張し半田内に空隙を生じやすくなる。そして、該空隙により、被接合部材間の気密封止性が低下する場合がある。

これに対して、半田のゲルマニウムの含有量を０．５質量％より多くすることで、上述の様な過剰の酸素に起因する半田内の空隙の発生を抑制し、被接合部材間の気密封止性を特に高めることができるため好ましい。
（ニッケル）
上述の半田は、上述のようにニッケル（Ｎｉ）を含有する。

半田を溶融した際に半田に含まれるニッケルは酸化物となる傾向が強い。このため、被接合部材の接合部分、例えば回路基板の接合面に酸化物が含まれている場合に、該接合部分の酸化物と半田とが結合しやすくなり、半田と、酸化物を含む該接合部分との濡れ性が向上し、高い接合強度を発揮することが可能になるからである。

上述の半田のニッケルの含有量は特に限定されるものではないが、ゲルマニウムの含有量と一定の関係を有することが好ましい。

具体的には、質量％換算でのニッケルの含有量［Ｎｉ］と、質量％換算でのゲルマニウムの含有量［Ｇｅ］とは、以下の式（１）を満たすことが好ましい。

［Ｎｉ］≦２．８×［Ｇｅ］^０．３ ・・・（１）
これは、半田の質量％換算でのニッケルの含有量［Ｎｉ］が２．８×［Ｇｅ］^０．３を超えると、該半田を被接合部材の接合面に塗布するため溶融した際に、半田の一部が粒子状に溶け残り、接合できなくなる場合があるためである。

特に、質量％換算でのニッケルの含有量［Ｎｉ］と、質量％換算でのゲルマニウムの含有量［Ｇｅ］とは、［Ｎｉ］≦２．４×［Ｇｅ］^０．３を満たすことがより好ましく、［Ｎｉ］≦２．０×［Ｇｅ］^０．３を満たすことがさらに好ましい。

上述の半田のニッケルの含有量の下限値は特に限定されるものではなく、０質量％よりも多ければ良い。

また、質量％換算でのニッケルの含有量［Ｎｉ］を、質量％換算でのゲルマニウムの含有量［Ｇｅ］で除した値は２．０未満が好ましく、１．５未満がより好ましい。すなわち［Ｎｉ］／［Ｇｅ］＜２．０が好ましく、［Ｎｉ］／［Ｇｅ］＜１．５がより好ましい。

これは、［Ｎｉ］／［Ｇｅ］が、２．０以上の場合、被接合部材の接合面に塗布するために溶融させた半田の表面に、ニッケルの酸化被膜が発生する場合があり、接合を阻害する恐れがあるためである。なお、ニッケルの酸化被膜は、金属成分のうちニッケルが相対的に多く含まれる酸化被膜のことを意味する。

また、質量％換算でのニッケルの含有量［Ｎｉ］を、質量％換算でのゲルマニウムの含有量［Ｇｅ］で除した値は０．００５以上が好ましく、０．０１以上がより好ましい。すなわち０．００５≦［Ｎｉ］／［Ｇｅ］が好ましく、０．０１≦［Ｎｉ］／［Ｇｅ］がより好ましい。

これは［Ｎｉ］／［Ｇｅ］が０．００５未満の場合、半田が、十分な酸素を保持できず、被接合部材の接合部分に酸化物が含まれている場合に、該接合部分の酸化物に対する濡れ性が低下し、被接合部材間の気密封止性を損なう恐れがあるからである。

さらに、ゲルマニウムの含有量と、ニッケルの含有量との合計は１．２質量％より多いことが好ましい。これは、半田中のゲルマニウムの含有量と、ニッケルの含有量との合計が１．２質量％よりも多い場合、被接合部材間の気密封止性を特に高めることができるからである。
（イリジウム）
上述の半田は、さらにイリジウム（Ｉｒ）を含有することもできる。

上述の半田がイリジウムを含有することで、半田を溶融した際に、半田内の空隙の発生を低減することができる。半田がイリジウムを含有することで、半田を溶融した際に空隙の発生を抑制できる理由については明らかではないが、溶融金属の表面張力を低下させ、ガスの巻き込みを低減できるためと推認される。

このように半田を溶融した際に空隙の発生を低減できることで、被接合部材との接合面積を十分に確保できるため、接合強度を高めることが可能となる。また、リーク経路の発生を抑制できるため、被接合部材間の気密封止性を高めることができる。

また、半田中の共晶物の結晶の粗大化は、半田を溶融し、凝固させて、被接合部材間を接合する接合部を形成した際、該接合部の伸びや強度を低下させ、接合部におけるクラック発生の原因となる場合がある。しかし、半田がイリジウムを含有することで、共晶物の結晶の粗大化を抑制でき、気密性低下の原因となるクラックの発生を抑えることができる。

なお、半田は、線状に加工して線状はんだとして使用されることが一般的であるが、粗大な結晶を含む線状はんだは脆く、使いにくい。これに対して、上述の半田はイリジウムを含有することで、半田中の共晶物の結晶の粗大化を抑制できる。このため、上述の半田は、イリジウムを含有することで線状はんだとした場合でも取扱い性が低下することを抑制できる。

ここでいう半田に含まれる共晶物とは、例えばゲルマニウムと、ニッケルとで形成されるＧｅ−Ｎｉ共晶物が挙げられる。

上述の半田のイリジウムの含有量は特に限定されるものではないが、例えば０．１質量％以下が好ましく、０．０２５質量％以下がより好ましく、０．００５質量％以下がさらに好ましい。

これは半田中のイリジウムの含有量が０．１質量％を超える場合、該半田を溶融した際に、その表面に酸化被膜が発生する場合があり、被接合部材の接合を阻害する恐れがあるためである。

また、半田中のイリジウムの含有量が０．０２５質量％以下の場合、被接合部材間の気密封止性を特に高めることができるため、より好ましい。

イリジウムの含有量の下限値についても特に限定されるものではなく、例えば０質量％以上とすることができ、０．０００５質量％以上が好ましい。
（亜鉛）
上述の半田は、さらに亜鉛（Ｚｎ）を含有することもできる。

半田が亜鉛を含有する場合、該半田を溶融した際に亜鉛は酸化物となる傾向が強い。このため、被接合部材の接合部分に酸化物が含まれている場合に、該接合部分の酸化物と半田とが結合しやすくなり、半田と、酸化物を含む該接合部分との濡れ性が向上し、高い接合強度を発揮することが可能になる。

上述の半田の亜鉛の含有量は特に限定されるものではないが、０．５質量％以下が好ましい。

これは半田中の亜鉛の含有量が０．５質量％を超える場合、該半田を溶融した際に、その表面に酸化被膜が発生する場合があり、被接合部材の接合を阻害する恐れがあるためである。

亜鉛の含有量の下限値についても特に限定されるものではなく、例えば０質量％以上とすることができる。
（酸素）
そして、上述の半田はさらに、酸素を含有することができる。

半田中の酸素は、被接合部材の接合部分に酸化物が含まれている場合に、半田と、該酸化物を含有する接合部分との接合を促進する成分となる。

半田中に含まれる酸素の状態は特に限定されるものではないが、例えば酸素は半田の金属材料中に溶融した形で含有されていることが好ましい。これは、半田と、被接合部材との界面において、被接合部材の接合部分の酸化物と、半田中の金属材料との間の酸素濃度の傾斜が滑らかになり、接合界面が強固になるからである。

半田中に酸素を含有させる方法は特に限定されるものではないが、例えば、酸素を含む雰囲気下で半田を溶融、製造する方法、および／または酸素を含む雰囲気下で被接合部材との接合作業を行う方法が挙げられる。

なお、被接合部材を接合する前の半田は、後述する半田中の酸素の含有量を充足していることが好ましい。このため、酸素を含む雰囲気下で半田を溶融、製造する方法により酸素濃度を調整することが好ましい。

特に、被接合部材を接合する前の半田、および接合後の半田いずれの状態においても、後述する半田中の酸素の含有量を充足していることがより好ましい。

半田中の酸素の含有量は特に限定されるものではないが、例えば０．０００１質量％以上とすることができ、好ましくは０．０００７質量％以上である。

これは酸素の含有量を０．０００１質量％以上とすることで、接合強度を高める効果を十分に発揮できるためである。

半田中の酸素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２質量％以下とすることができ、好ましくは１質量％以下である。

これは半田が含有する酸素の量が多くなりすぎると、半田内部に酸化物の析出が生じやすくなり、かえって接合強度が低下する恐れがあるためである。このため、上述のように半田中の酸素の含有量は２質量％以下が好ましい。

なお、ここでいう半田中の酸素の含有量とは、半田内部に含まれる酸素の含有量を意味している。すなわち、半田表面に酸化被膜が形成されている場合には、該酸化被膜を除去した後の半田中の酸素含有量を示している。

半田中の酸素量を測定する際に、酸化被膜の除去方法は特に限定されるものではなく、例えば酸等により半田の表面を処理することにより除去することができる。

半田中の酸素含有量の測定は、例えば以下の（１）〜（３）の手順により測定できる。
（１）分析用の試料として、作製した半田の小片を０．５ｇ用意する。
（２）（１）で用意した半田の小片の表面に含まれる酸化被膜の影響を除くため化学エッチングを実施する。

具体的には、半田の小片と、２倍希釈した塩酸と、を入れたビーカーをウォーターバスにセットし、８０℃で１２分間加熱する。その後、脱気水でデカンテーションを行い、次いでエタノールでデカンテーションを行う。
（３）（２）で酸化被膜の除去を行った半田の試料について酸素濃度を測定する。酸素濃度の測定は、例えば酸素・水素分析計を用いて行うことができる。

ここまで、上述の半田が含有することができる各成分について説明したが、係る材料に限定されるものではない。また、上述の半田は、例えば半田を調製する際に発生する不可避成分を含有していてもよい。不可避成分としては特に限定されるものではない。ただし、不可避成分として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｃｄからなる群から選択される１種類以上の元素を含有する場合、上記元素の含有量は合計で１質量％以下が好ましく、合計で５００ｐｐｍ以下がより好ましい。

これは、上記元素は、半田の被接合部材に対する濡れ性を低下させる働きがあり、上記元素の合計含有量を１質量％以下とすることで、半田の被接合部材に対する濡れ性が低下することを抑制できるからである。

そして、Ｇａ、Ｐ、Ｂはボイド発生の原因となるため、Ｇａ、Ｐ、Ｂからなる群から選択される１種類以上の元素を不可避成分として含有する場合、その含有量は合計で５００ｐｐｍ以下が好ましく、合計で１００ｐｐｍ以下がより好ましい。

また、上述の半田は、銀（Ａｇ）を含有しないことが好ましい。

これは、銀はスズとの間で金属間化合物（Ａｇ_３Ｓｎ）を生成する。そして、Ａｇ_３Ｓｎは融点が高いため、半田表面に存在すると、被接合部材との濡れ性を若干ではあるが、低下させる恐れがあるからである。

係る被接合部材との濡れ性低下の現象は従来の超音波半田ごて等を用いて、酸化被膜を除去しながら接合する半田であれば問題とはならない。しかしながら、超音波はんだごて等を用いず、酸化被膜の除去作用が働かない環境下で接合を行う場合には、接合を阻害する要因となるためである。

なお、半田が銀を含有しないとは、半田を酸で溶解してＩＣＰ発光分光分析法により分析した場合に、検出限界以下を意味している。

そして、上述の半田は、半田の断面中、任意の位置における面積が１．０×１０^６μｍ^２の領域内に存在する共晶物について、共晶物がその内部に含まれる最小サイズの円を共晶物毎に形成した場合に、直径が２２０μｍ以上の円が２個以下、または直径が３５０μｍ以上の円は１個以下が好ましい。

また、上述の半田は、半田の断面中、任意の位置における面積が１．０×１０^６μｍ^２の領域内に存在する共晶物について、面積が２０００μｍ^２以上の共晶物が２個以下、または４０００μｍ^２以上の共晶物は１個以下が好ましい。

なお、上述の半田は、少なくとも被接合部材を接合する前において、半田の断面の所定の領域内の共晶物についての上述の規定のいずれか、または両方を充足することが好ましい。特に、上述の半田は、被接合部材を接合する前、及び被接合部材を接合した後の両方において、半田の断面の所定の領域内の共晶物についての上述の規定のいずれか、または両方を充足していることがより好ましい。すなわち、上述の半田は、任意のタイミングで、半田の断面の所定の領域内の共晶物について評価を行った場合に、上述の規定のいずれか、または両方を充足していることがより好ましい。

上述の任意の位置における面積が１．０×１０^６μｍ^２の領域の形状は特に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。上記領域の形状としては、例えば正方形、長方形、多角形等が挙げられる。正方形の領域とする場合、例えば一辺の長さを１．０×１０^３μｍとすることができる。また、長方形の領域とする場合、上記面積を確保できるように各辺の長さを選択でき、例えば４００μｍ×２５００μｍの長方形とすることもできる。多角形の領域とする場合にも、上記面積を確保できるように各辺の長さを選択でき、多角形を構成する各辺の長さは限定されるものではない。

上述した半田に含まれる共晶物としては、例えばゲルマニウムと、ニッケルとで形成されるＧｅ−Ｎｉ共晶物が挙げられる。

既述のように、半田中の共晶物の結晶の粗大化は、半田を溶融し、凝固させて、被接合部材間を接合する接合部を形成した際、該接合部の伸びや強度を低下させ、接合部におけるクラック発生の原因となる場合がある。しかし、半田の断面における共晶物が上記条件を充足する場合、共晶物の結晶の粗大化を抑制できているといえ、気密性低下の原因となるクラックの発生を抑えることができる。

また、半田は、線状に加工して線状はんだとして使用することができるが、半田の断面における共晶物が上記条件を充足する場合、半田中の共晶物の結晶の粗大化を抑制できており、線状はんだとした場合に十分な取扱い性を有することができる。

半田層１２２に好適に用いることができる半田としては、上述の半田以外にも、例えばスズ（Ｓｎ）−アンチモン（Ｓｂ）系の半田等を挙げることもできる。

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。

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。

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。

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。

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。

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、本実施形態の窓材１０の半田層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。

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。そして、半田層１２２を含む接合層１２は中央部に開口部を有し、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材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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以上に説明した本実施形態の窓材によれば、接合層中の金の体積割合を抑制しているため、コストを抑制した窓材とすることができる。
［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。

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。

本実施形態の光学パッケージの構成例について、図４を用いて説明する。

図４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４中では窓材１０と、回路基板４１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４０において両部材は接合され、一体化している。

上述のように、本実施形態の光学パッケージ４０は、既述の窓材１０と、光学素子４２を備えた回路基板４１とを有する。

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。

回路基板４１については特に限定されず、絶縁性基材４１１と、光学素子４２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。

ただし、窓材１０を接合した場合に、窓材１０と、回路基板４１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４１はセラミックス製の絶縁性基材４１１を有することが好ましい。

ここで、回路基板４１の絶縁性基材４１１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_２Ｏ_３）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。

回路基板４１の絶縁性基材４１１の形状は特に限定されないが、光学パッケージ４０とした場合に、無機材料の基体１１と絶縁性基材４１１と、後述する接合部とで、光学素子４２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４１１は、その上面４１１ａ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４１１Ａを有することが好ましい。なお、絶縁性基材４１１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。

係る凹部４１１Ａを囲む壁部４１１Ｂ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。

さらに、回路基板４１は、絶縁性基材４１１の上面４１１ａであって、壁部４１１Ｂの上面に回路基板用下地金属層４１２を有することができる。

回路基板用下地金属層４１２は、回路基板４１の絶縁性基材４１１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４１２の具体的な構成は特に限定されないが、例えば回路基板４１の絶縁性基材４１１側から、第１回路基板用下地金属層４１２Ａ、第２回路基板用下地金属層４１２Ｂ、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃ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４１２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。

上述のように回路基板用下地金属層４１２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４１２Ａは回路基板４１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４１２Ａ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４１２Ａ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４１２Ａが不可避不純物を含むことを排除するものではない。

第２回路基板用下地金属層４１２Ｂは、後述する第３回路基板用下地金属層４１２Ｃと、第１回路基板用下地金属層４１２Ａ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４１２Ｂ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４１２Ｂが不可避不純物を含むことを排除するものではない。

第３回路基板用下地金属層４１２Ｃは、第２回路基板用下地金属層４１２Ｂ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４１２Ｃ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４１２Ｃが不可避不純物を含むことを排除するものではない。

回路基板用下地金属層４１２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。

第１回路基板用下地金属層４１２Ａ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４１２Ａ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。

第２回路基板用下地金属層４１２Ｂの厚みについては、第１回路基板用下地金属層４１２Ａと、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃ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４１２Ｂ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。

第３回路基板用下地金属層４１２Ｃ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４１２Ｃ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。

回路基板用下地金属層４１２の形状についても特に限定されないが、光学パッケージ４０とした場合に、窓材１０の接合層１２と共に後述する接合部４３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４１２とは、光学パッケージとする際の両部材の積層方向（図４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が好ましい。

回路基板用下地金属層４１２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４１２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。

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。

回路基板４１に配置する光学素子４２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。

なお、光学素子４２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。

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４２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。

そして、窓材１０の無機材料の基体１１と、回路基板４１の絶縁性基材４１１とは接合部４３により接合することができる。接合部４３は、図４に示すように、窓材１０の接合層１２と、回路基板４１の回路基板用下地金属層４１２とを有することができる。なお、接合部４３は、接合層１２と、回路基板用下地金属層４１２とから構成することもできる。

接合部４３の構成は特に限定されないが、コストの観点から、接合部中の金の体積割合が５％以下が好ましく、４％以下がより好ましい。

接合部４３は金を含まないこともできることから、接合部中の金の体積割合は０以上とすることができる。

接合部４３に含まれる既述の半田層や、下地金属層等の各層は略均一な厚さで形成することができる。このため、例えば接合部４３中に金を含有する層が、金からなる金層として存在する場合には、金の体積割合とは、金層の厚みが接合部４３の厚みに占める割合とすることもできる。また、金を含有する層が、金以外の成分も含有する場合には、金を含有する層の厚みが接合部４３の厚みに占める割合に、金を含有する層中の金の体積含有割合を掛け合わせた値とすることもできる。

なお、上述のように各層の厚みを用いて接合部中の金の体積割合を算出する場合、半田層の厚みとしては、単純平均の平均値を用いることができる。

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、コストを抑制した光学パッケージとすることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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４に示した光学パッケージ４０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４１２の露出した上面４１２ａ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４１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４１とを接合することができる。

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４１２の上面４１２a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。

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。

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４１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。

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。

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４１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４１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。

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。

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記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。

以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

まず、以下の実施例において製造した窓材、光学パッケージの評価方法について説明する。
（気密性試験）
以下の実施例で作製した窓材を用いた光学パッケージについて、作製直後、もしくはリフロー処理や、ヒートサイクル試験を所定の条件で行った後気密性試験を行い、気密封止特性の評価を行った。

気密性試験はＪＩＳ Ｚ ２３３１：２００６に準じて実施しており、具体的には以下の手順で行った。

まず、評価の対象となる光学パッケージを、加圧容器内に入れ、加圧容器内でヘリウム（Ｈｅ）が５．１気圧となるように加圧した条件下で２時間保持した（加圧工程）。
加圧工程終了後、加圧容器内から、評価の対象となる光学パッケージを取り出し、取り出し後１時間以内に真空容器内でヘリウム（Ｈｅ）のリーク量を測定した（ヘリウムリーク量測定工程）。
ヘリウムリーク量測定工程において測定されたヘリウムのリークレート（Ｈｅリークレート）が４．９×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓ以下の場合に合格と判定した（判定工程）。なお、判定工程では、Ｈｅリークレートが４．９×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓより大きい場合には不合格と判定する。
［実施例１］
（窓材）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示した窓材を作製した。

具体的には、無機材料の基体の切断前資材として、φ１００ｍｍ、厚みが０．５ｍｍの石英製の円板形状の板を用意した（基体準備工程）。

そして、以下の手順により無機材料の基体の切断前資材の一方の面上に接合層を形成した（接合層形成工程）。

まず、イオンビーム蒸着により、無機材料の基体の切断前資材の一方の面上の全面に、無機材料の基体の切断前資材側から順に、第１下地金属層、及び第２下地金属層を成膜した（下地金属層形成ステップ）。

第１下地金属層としては、厚みが０．０３μｍのクロム（Ｃｒ）層を、第２下地金属層としては厚みが０．２μｍの銅（Ｃｕ）層を成膜した。

次に、第２下地金属層の第１下地金属層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（レジスト配置ステップ）。パターン化されたレジストは、無機材料の基体の切断前資材の一方の面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。

そして、第１下地金属層、及び第２下地金属層のうち、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後、レジストを除去した（レジスト除去ステップ）。

次に、パターン化された第１下地金属層、及び第２下地金属層上に、無電解Ｎｉめっきにより第３下地金属層として厚みが０．８μｍのニッケル（Ｎｉ）層を成膜した。これにより、第１下地金属層、第２下地金属層、及び第３下地金属層を含む、パターン化された下地金属層を形成した。

次に、下地金属層上に、半田層を形成した。半田層に用いる半田は以下の手順により予め製造しておいた。

半田に含まれる成分について、Ｓｎが９７．４９９質量％、Ｇｅが１．５質量％、Ｎｉが１．０質量％、Ｉｒが０．００１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。

そして、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、上述の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を形成した（半田層形成ステップ）。

なお、半田層を形成する際に用いた上記半田は融点が２３０℃、密度が７．３ｇ／ｃｍ^３、熱膨張率が２２．９ｐｐｍであった。また、銅食われ性は７．４７％であった。

融点はＤＳＣ（島津製作所製 型式：ＤＳＣ−６０）を用いて、１０℃／ｍｉｎで昇温することで測定を行った。密度はアルキメデス法により測定を行った。

熱膨張率は、縦型熱膨張計（真空理工製 型式：ＤＬ−７０００型）を用いて測定を行った。測定に当たっては、アルゴン雰囲気下、２３℃から２００℃までの温度範囲で、５℃／ｍｉｎで昇温することで測定を行った。

銅食われ性は、以下の手順により評価した。

直径０．５ｍｍの銅ワイヤーを３ｍｍ程度の長さに２本切断し、２本の銅ワイヤーをＲＭＡ（Ｒｏｓｉｎ Ｍｉｄｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ、弱活性ロジン系）タイプのフラックスに浸漬して表面の酸化膜を除去する。

酸化膜を除去した１本目の銅ワイヤーをエタノールで洗浄し、１本目の銅ワイヤーの断面積Ｓ_１を測定する。なお、銅ワイヤーの断面積とは、銅ワイヤーの長手方向と垂直な面での断面積を意味する。

次に酸化膜を除去した２本目の銅ワイヤーを、上記半田が入れられ、湯温が４００℃となるように加熱された半田槽に６０秒間浸漬する。この時、銅ワイヤーの酸化膜の再発生を防ぐため、フラックスにより酸化膜を除去してから６０秒以内に半田槽に浸漬する。半田槽への浸漬後、銅ワイヤーを引き上げ、半田槽に浸漬した側の端部より、銅ワイヤーを研磨し、銅断面が確認できる位置にて、銅ワイヤーの断面積Ｓ_２を測定する。

半田槽への浸漬前の銅ワイヤーの断面積Ｓ_１に対する、半田槽への浸漬後の銅ワイヤーの断面積Ｓ_２を比較し、断面積減少の割合を算出する。具体的には以下の式により算出した。
（銅食われ性）＝（Ｓ_１−Ｓ_２）／Ｓ_１×１００
銅食われ性評価を行う際、銅ワイヤーの断面積の測定には、デジタルマイクロスコープ（キーエンス株式会社製 型式：ＶＨＸ−９００）、及び該デジタルマイクロスコープに添付された画像処理ソフトを用いた。

また、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。

半田層の厚みの平均値、および加重平均値の算出方法について図３を用いながら説明する。図３は測定点を説明するために示した図であり、図１（Ｂ）に対応する図となる。本実施例では、既述の様に無機材料の基体の切断前資材の一方の面上に複数の窓材に対応するように半田層を含む接合層を形成している。このため、半田層の厚みは、切断し、個片化することで１個の窓材に含まれる半田層を任意に選択して評価した。従って、図３では、測定に用いた個片化した後の１個の窓材に含まれる半田層１２２、及び無機材料の基体１１を示している。

個片化した場合、無機材料の基体１１と、半田層１２２との積層方向と垂直な断面において、半田層１２２は、無機材料の基体１１の外周に沿って帯状の形状を有している。

そして、半田層は、上述のようにディップ法で形成しており、図３における直線Ｂ５に沿って半田溶融槽内に導入して形成した。このため、半田層の厚みは直線Ｂ５を中心として左右対称となっている。

このため、半田層の厚みを、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製 型式：ＶＫ−８５１０）を用いて図３の測定点Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ８の５箇所で測定し、測定点Ｚ５〜Ｚ７での厚みＴ_Ｚｘについては、Ｔ_Ｚ１＝Ｔ_Ｚ７、Ｔ_Ｚ２＝Ｔ_Ｚ６、Ｔ_Ｚ３＝Ｔ_Ｚ５とした。そして、測定点Ｚ１〜Ｚ８の８点分の厚みの平均値を算出したところ、単純平均で２９．３１μｍとなった。

また、測定点Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ８での厚みＴ_Ｚ１〜Ｔ_Ｚ４、Ｔ_Ｚ８での測定値を用いて、既述の式（１）により半田層１２２の加重平均値を算出したところ、加重平均で２０．１４μｍであることが確認できた。

なお、上述のように、直線Ｂ５を中心として半田層の厚みが左右対称となっていることから、加重平均を算出する際も、Ｔ_Ｚ１＝Ｔ_Ｚ７、Ｔ_Ｚ２＝Ｔ_Ｚ６、Ｔ_Ｚ３＝Ｔ_Ｚ５として計算を行っている。式（１）については既に説明したため、ここでは説明を省略する。

また、開口部の一辺の長さＬ１については開口部の両端部および中央で測定した、すなわち直線Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５に沿って測定した開口部の一辺の長さの平均を用いた。開口部の一辺の長さＬ２についても同様に開口部の両端部および中央で測定した、すなわち直線Ａ２、Ａ３、Ａ５に沿って測定した開口部の一辺の長さの平均値を用いた。

半田層の各線幅Ｗ１〜Ｗ４についても複数点で測定した線幅の平均値を用いた。線幅Ｗ１、Ｗ２の場合、辺３０４、３０２の長手方向の中心を通る直線Ｂ５に沿って測定した値と、開口部の両端部を通る直線Ｂ２、Ｂ３に沿って測定した値との３点での測定値の平均値をそれぞれ用いた。線幅Ｗ３、Ｗ４の場合、辺３０１、３０３の長手方向の中心を通る直線Ａ５に沿って測定した値と、開口部の両端部を通る直線Ａ２、Ａ３に沿って測定した値との３点での測定値の平均値をそれぞれ用いた。

以上の手順により算出したところ、半田層の厚みの単純平均値との偏差の最大値、すなわち最大偏差は１０μｍ、加重平均値との偏差の最大値、すなわち最大偏差は１９μｍであることが確認できた。

半田層１２２を形成後、図５に示すように、無機材料の基体の切断前資材５１の一方の面上に、複数個の窓材に対応するように、パターン化された接合層５２が形成された基板５０を得た。そして無機材料の基体の切断前資材５１の厚さ方向の任意の位置にレーザー光の焦点を合わせ、パターン化された接合層５２の外形に沿ってレーザー光の照射位置を走査した後、レーザー光の焦点位置が通過した場所が支点となるように力を加えることで無機材料の基体の切断前資材５１を切断した。なお、レーザー光は切断予定線に沿って１回走査した。このため、図２に示したように、個片化した無機材料の基体１１の側面は、一方の面１１ａ、及び他方の面１１ｂの外周に沿った線状の模様１１１を有していた。

以上の工程により、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が無機材料の基体１１の外周に沿って配置され、中央部に四角形状の開口部を有し、該開口部から無機材料の基体１１が見える形状とした。なお、図１（Ｂ）では最表面に位置する半田層１２２を示しているが、無機材料の基体１１の一方の面１１ａと平行な面での接合層１２の断面形状は、図１（Ｂ）に示した半田層１２２と同じ形状になっている。

そして、下地金属層１２１、及び半田層１２２から構成される接合層１２は、上述の様に無機材料の基体１１の外周に沿って形成され、その外形が５ｍｍ角であり、線幅全周同値であり、線幅Ｗ１〜Ｗ４（図３を参照）はいずれも０．６５ｍｍとなっている。

以上の工程により窓材を製造した。

なお、窓材１０は、金を含有する層を含まないことから、接合層中の金の体積割合は０となっている。このため、従来のＡｕＳｎ合金を用いた窓材と比較して接合材料コストを２５％程度にまで大幅に低減できていることが確認できた。

また、窓材１０の半田層１２２の表面の酸化膜の厚みをＸＰＳ測定器（Ｑｕａｎｔｅｒａ ＳＸＭ（アルバック・ファイ社製））を用いて、測定したところ、その酸化膜の厚みは５ｎｍであることが確認できた。
（光学パッケージ）
上記窓材と、光学素子４２を備えた回路基板４１とを用いて図４に示した光学パッケージ４０を製造した。

回路基板４１としては、絶縁性基材４１１が外形が５．８ｍｍ角で、高さが１．２８ｍｍの直方体形状であるアルミナ（酸化アルミニウム）製であって、図示しない配線を有しているものを用いた。なお、回路基板４１の絶縁性基材４１１は、その上面４１１ａの中央部に開口部が形成されており、該開口部を含む非貫通孔である凹部４１１Ａを有している。凹部４１１Ａは、その底部に光学素子４２を配置できるように構成されている。なお、絶縁性基材４１１の上面４１１ａとは、光学パッケージ４０とする場合に窓材１０と対向する面となる。また、開口部は四角形であり、凹部４１１Ａは壁部４１１Ｂで囲まれた四角柱状の空洞（角筒）となっている。

そして、回路基板４１は、絶縁性基材４１１の上面４１１ａに、上記開口部を囲むように、かつ絶縁性基材４１１の上面４１１ａの外周に沿うように回路基板用下地金属層４１２を有している。

回路基板用下地金属層４１２としては、絶縁性基材４１１側から、第１回路基板用下地金属層４１２Ａ、第２回路基板用下地金属層４１２Ｂ、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃの順に積層した層構造とした。

第１回路基板用下地金属層４１２Ａとしては厚みが１０μｍの銀（Ａｇ）層を、第２回路基板用下地金属層４１２Ｂとしては厚みが５μｍのニッケル（Ｎｉ）層を、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃとしては厚みが０．４μｍの金（Ａｕ）層を形成した。

回路基板用下地金属層４１２は、窓材１０の接合層１２に対応した形状とした。具体的には、窓材１０の接合層１２と、回路基板用下地金属層４１２との積層方向（図４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４１２とで同じ形状となるように構成した。このため、回路基板用下地金属層４１２は、外形が５ｍｍ角であり、線幅は０．６５ｍｍとした。

上記凹部４１１Ａの底部には、光学素子（ＯｐｔｏＳｕｐｐｌｙ社製 型式：ＯＳＢＬ１６０８Ｃ１Ａ）を配置し、図示しない配線と接続しておいた。

そして、以下の手順により、窓材１０と光学素子４２を備えた回路基板４１とを接合し、光学パッケージ４０を製造した（接合工程）。

まず、上記光学素子４２を備えた回路基板４１の回路基板用下地金属層４１２の上面４１２ａと、窓材１０の接合層１２の半田層１２２側の下面１２ａとが向かい合い、かつ接触するように配置した。

そして、窓材１０の無機材料の基体１１の他方の面１１ｂ上から、無機材料の基体１１に接する押圧部材と、押圧部材に圧力を加えるばねとを備えた押圧手段により、ブロック矢印Ｂに沿って圧力を加えた状態で熱処理炉内に配置した。

次いで、熱処理炉内の雰囲気を真空雰囲気とし、２３℃から第１熱処理温度である８０℃まで昇温後、３００秒間保持した。次に、第２熱処理温度である２８０℃まで昇温し、３０秒間保持した後、ヒーターを切り、２３℃まで冷却した。

以上の手順により、光学パッケージを製造した。

得られた光学パッケージの接合部４３は、金を含有する層として、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃを有するのみであり、接合部４３の厚みと、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃの厚みとから算出した接合部４３に占める金の体積割合は０．８７％であった。

なお、以下のリフロー試験、及びヒートサイクル試験を実施するため、同じ条件で７個の光学パッケージを製造した。
（評価）
（１）熱処理なしでの気密性試験
１つの光学パッケージについては、製造後、既述の気密性試験を実施したところ、合格と判定された。
（２）リフロー試験後の気密性試験
また、３つの光学パッケージについてはそれぞれ以下のリフロー試験１〜３を実施した。

リフロー試験１として、１つの光学パッケージをリフロー炉内に配置し、図６に示す温度プロファイルで１回加熱した。

リフロー試験２として、１つの光学パッケージをリフロー炉内に配置し、図６に示す温度プロファイルで３回繰り返し加熱した。

リフロー試験３として、１つの光学パッケージをリフロー炉内に配置し、図６に示す温度プロファイルで５回繰り返し加熱した。

以上のリフロー試験１〜３後の光学パッケージについて、それぞれ気密性試験を実施したところ、いずれの光学パッケージについても合格となった。
（３）ヒートサイクル試験後の気密性試験
３つの光学パッケージについては、それぞれ以下のヒートサイクル試験１〜３を実施した。

ヒートサイクル試験１として、１つの光学パッケージについて、−４０℃で３０分間保持した後、８５℃で３０分間保持するヒートサイクルを１００サイクル行った。

ヒートサイクル試験２として、１つの光学パッケージについて、−４０℃で３０分間保持した後、８５℃で３０分間保持するヒートサイクルを５００サイクル行った。

ヒートサイクル試験３として、１つの光学パッケージについて、−４０℃で３０分間保持した後、１００℃で３０分間保持するヒートサイクルを２００サイクル行った。

以上のヒートサイクル試験１〜３後の光学パッケージについて、それぞれ気密性試験を実施したところ、いずれの光学パッケージについても合格となった。

本実施形態の光学パッケージによれば、接合部に占める金の割合を抑制しているため、コストを低減した光学パッケージとすることができる。

また、上述のように、製造直後だけではなく、リフロー試験や、ヒートサイクル試験を実施した場合でも、高い気密性を維持できていることを確認できた。これは、窓材の半田層に用いた半田のヤング率が２０ＧＰaと低いことから、無機材料の基体１１のクラックの発生や無機材料の基体１１と回路基板４１の剥離などを発生させなかったためと考えられる。
［実施例２］
（窓材）
以下の手順に従って、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示した窓材を作製し、評価を行った。

本実施例においても、実施例１の場合と同様に、無機材料の基体の切断前資材として、石英製の円板形状の板を用意した（基体準備工程）。

次いで以下の手順により無機材料の基体の切断前資材の一方の面上に接合層を形成した（接合層形成ステップ）。

無機材料の基体の切断前資材の一方の面上に、イオンビーム蒸着、または無電解めっきにより、格子状パターンの下地金属層を形成した（下地金属層形成ステップ）。

具体的には、まず無機材料の基体１１側から順に第１下地金属層１２１Ａとして厚みが０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層を、第２下地金属層１２１Ｂとして厚みが０．２μｍの銅（Ｃｕ）層をイオンビーム蒸着により形成した。

次に、第２下地金属層の第１下地金属層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（レジスト配置ステップ）。パターン化されたレジストは、無機材料の基体の切断前資材の一方の面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。

そして、第１下地金属層、及び第２下地金属層のうち、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後、レジストを除去した（レジスト除去ステップ）。

次いで、パターン化された第１下地金属層、及び第２下地金属層上に、無電解ニッケル−ホウ素合金めっきにより、第３下地金属層として厚みが０．８μｍのニッケル−ホウ素合金（Ｎｉ−Ｂ）層を形成した。

次に実施例１と同様にして、下地金属層１２１上に半田層１２２を形成した。なお、半田層１２２には実施例１と同じ半田を用いている。

そして、実施例１の場合と同様にして、無機材料の基体の切断前資材５１（図５を参照）を切断し、個片化を行った。これにより、無機材料の基体が５ｍｍ角である窓材を得た。

得られた窓材は金を含有する層を含まないことから、接合層中の金の体積割合は０となっている。個片化後の無機材料の基体の側面は図２のように、線状の模様１１１が無機材料の基体１１の一方の面１１aおよび他方の面１１ｂに平行な線状の模様となっていた。

窓材１０の半田層１２２の線幅と一辺の長さを、光学顕微鏡（オリンパス製ＢＸ５１ＴＲＦ）を用いて測定したところ、線幅Ｗ１〜Ｗ４は０．３ｍｍ、開口部の一辺の長さＬ１、Ｌ２は３．０ｍｍであった。

線幅Ｗ１〜Ｗ４、および開口部の一辺の長さＬ１、Ｌ２は実施例１の場合と同様にして測定、算出したため、ここでは説明を省略する。

半田層の厚みをレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製 型式：ＶＫ−８５１０)を用いて、同じ無機材料の基体の切断前資材から切り出した、サンプル１〜サンプル３の３個の窓材について、図３に示す測定点Ｚ１〜Ｚ８の８点の測定を行った。そして、得られた測定値を用いて、各サンプルについて半田層の厚みの平均値（単純平均値）、および既述の式（１）を用いて加重平均値を求めた。その結果を表１に示す。

（光学パッケージ）
上記窓材を用いて図４に示した光学パッケージを作製した。

回路基板４１としては、絶縁性基材４１１が外形が５．８ｍｍ角で、高さが１．２８ｍｍの直方体形状であるアルミナ（酸化アルミニウム）製であって、図示しない配線を有しているものを用いた。なお、回路基板４１の絶縁性基材４１１は、その上面４１１ａの中央部に開口部が形成されており、該開口部を含む非貫通孔である凹部４１１Ａを有している。凹部４１１Ａは、その底部に光学素子４２を配置できるように構成されている。なお、絶縁性基材４１１の上面４１１ａとは、光学パッケージ４０とする場合に窓材１０と対向する面となる。また、開口部は四角形であり、凹部４１１Ａは壁部４１１Ｂで囲まれた四角柱状の空洞（角筒）となっている。

そして、回路基板４１は、絶縁性基材４１１の上面４１１ａに、上記開口部を囲むように、かつ絶縁性基材４１１の上面４１１ａの外周に沿うように回路基板用下地金属層４１２を有している。

回路基板用下地金属層４１２としては、絶縁性基材４１１側から、第１回路基板用下地金属層４１２Ａ、第２回路基板用下地金属層４１２Ｂ、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃの順に積層した層構造とした。

第１回路基板用下地金属層４１２Ａとしては厚みが１０μｍのタングステン（Ｗ）層を、第２回路基板用下地金属層４１２Ｂとしては厚みが３μｍのニッケル（Ｎｉ）層を、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃとしては厚みが２μｍの金（Ａｕ）層を形成した。

回路基板用下地金属層４１２は、窓材１０の接合層１２に対応した形状とした。具体的には、窓材１０の接合層１２と、回路基板用下地金属層４１２との積層方向（図４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４１２とで同じ形状となるように構成した。このため、回路基板用下地金属層４１２は、外形が３．６ｍｍ角であり、線幅は０．３ｍｍとした。

上記凹部４１１Ａの底部には、光学素子（ＯｐｔｏＳｕｐｐｌｙ社製 型式：ＯＳＢＬ１６０８Ｃ１Ａ）を配置し、図示しない配線と接続しておいた。

そして、以下の手順により、窓材１０と光学素子４２を備えた回路基板４１とを接合し、光学パッケージ４０を製造した（接合工程）。

まず、上記光学素子４２を備えた回路基板４１の回路基板用下地金属層４１２の上面４１２ａと、窓材１０の接合層１２の半田層１２２側の下面１２ａとが向かい合い、かつ接触するように配置した。

そして、窓材１０の無機材料の基体１１の他方の面１１ｂ上から、無機材料の基体１１に接する押圧部材と、押圧部材に圧力を加えるばねとを備えた押圧手段により、ブロック矢印Ｂに沿って圧力（２００ｇ）を加えた状態で熱処理炉内（Ｎ_２雰囲気下）に配置した。そして、図７に示した温度プロファイルで、窓材１０とこの回路基板４１とを溶融接合し光学パッケージとした。

具体的には、２３℃から第１熱処理温度である８０℃まで昇温後、３００秒間保持した。次に、第２熱処理温度である２８０℃まで昇温し、６０秒間保持した後、ヒーターを切り、２３℃まで冷却した。

得られた光学パッケージの接合部４３は、金を含有する層として、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃを有するのみであり、接合部４３の厚みと、第３回路基板用下地金属層４１２Ｃの厚みとから算出した接合部４３に占める金の体積割合は３．０％〜３．４％であった。
（評価）
得られた光学パッケージについて、気密性試験を実施したところ、合格であった。
［実施例３］
窓材１０と回路基板４１とを接合する際に熱処理炉内の雰囲気をＮ_２雰囲気に替えて、大気雰囲気（空気雰囲気）とした点以外は実施例２と同様にして光学パッケージを作製した。

得られた光学パッケージについて、気密性試験を実施したところ、合格であった。
［実施例４］
窓材を製造する際、半田層１２２を形成後、個片化する際に、レーザー光の走査回数を２回にした点以外は実施例２と同様にして、窓材、及び光学パッケージを作製した。

具体的には、レーザー光の１回目の照射の際には、無機材料の基体の切断前資材の厚さ方向において、レーザー光入射面から遠い位置に設定して切断予定線に沿ってレーザー光の照射位置を移動させた。そして、レーザー光の２回目の照射の際には、１回目よりもレーザー光の入射面に近い位置にレーザー光の焦点位置を変化させて、同様に切断予定線に沿ってレーザー光の照射位置を移動させた。

２回目のレーザー光の照射後は、レーザー光の焦点位置が通過した場所が支点となるように力を加えることで無機材料の基体の切断前資材を切断した。

これにより、図８に示すように、個片化した無機材料の基体１１の側面には、無機材料の結合状態が変化することで生じたと考えられる２本の線状の模様８１１、８１２が生じていることが確認できた。なお、２本の線状の模様８１１、８１２は、一方の面１１ａ、及び他方の面１１ｂの外周に沿った形状を有していた。

なお、レーザーの出力を変更した場合においても、その切断面には同様の形状の模様が得られることも確認できた。

この場合においても、無機材料の基体１１に欠け、割れ、チッピング等の不良を発生することなく、個片化することができた。

このときに発生した線状の模様８１１、８１２の表面粗さをレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製 型式：ＶＫ−８５１０）を用いて測定したところ、表面粗さＲａは０．３μｍであり、線状の模様８１１と面１１ａの間の領域８２の表面粗さを測定したところ、表面粗さＲａは１．１μｍであった。係る表面粗さの評価結果からも、線状の模様８１１と、それ以外の部分とで無機材料の結合状態に変化が起きていることが確認できた。

得られた窓材を用いた点以外は実施例２と同様にして光学パッケージを作製した。

得られた光学パッケージについて気密性試験を実施したところ、合格であった。

以上に窓材、光学パッケージを、実施形態および実施例等で説明したが、本発明は上記実施形態および実施例等に限定されない。特許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。

本出願は、２０１７年６月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０１７−１２２５４２号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１７−１２２５４２号の全内容を本国際出願に援用する。

１０ 窓材
１１ 無機材料の基体
１１１、８１１、８１２ 線状の模様
１２、５２ 接合層
１２１ 下地金属層
１２２ 半田層
４０ 光学パッケージ
４１ 回路基板
４１１ 絶縁性基材
４２ 光学素子
４３ 接合部

Claims (9)

1. 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配置された接合層とを有し、
   前記接合層中の金の体積割合が１０％以下である窓材。
2. 前記接合層は、下地金属層と、半田層とを有し、
   前記半田層の厚みの平均値が５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１に記載の窓材。
3. 前記半田層の厚みの偏差が±２０μｍ以下である請求項２に記載の窓材。
4. 前記半田層を構成する半田のヤング率が５０ＧＰａ以下である請求項２または３に記載の窓材。
5. 前記半田層を構成する半田がスズ、ゲルマニウム、及びニッケルを含有し、
   前記ゲルマニウムの含有量が１０質量％以下であって、
   前記ゲルマニウムの含有量と、前記ニッケルの含有量とが、以下の式（１）を満たす請求項２から４のいずれか一項に記載の窓材。
   ［Ｎｉ］≦２．８×［Ｇｅ］^０．３ ・・・（１）
   （ただし、［Ｎｉ］は質量％換算でのニッケルの含有量、［Ｇｅ］は質量％換算でのゲルマニウムの含有量を示す。）
6. 前記無機材料の基体の側面は、前記一方の面の外周に沿った線状の模様を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の窓材。
7. 請求項１から６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。
8. 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７に記載の光学パッケージ。
9. 前記窓材の無機材料の基体と、前記回路基板の絶縁性基材とは接合部により接合されており、
   前記接合部中の金の体積割合が５％以下である請求項７または８に記載の光学パッケージ。

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