TWI752991B - 光學元件封裝用窗口材料、光學元件封裝、該等之製造方法、及光學元件用封裝 - Google Patents
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Abstract
本發明之解決手段為一種光學元件封裝用窗口材料，其係在內部收容光學元件的收容構件之光學元件的發光方向前方所設置之窗口材料，且係由表面及背面所選出的至少一面為粗面之合成石英玻璃。 本發明之效果為可提供光學元件封裝用窗口材料，以及具備如此的窗口材料之光學元件用封裝及光學元件封裝，該光學元件封裝用窗口材料係能將穿透窗口材料的光，尤其自發光元件穿透窗口材料而出射的光，一邊維持在與表面及背面之兩面經鏡面加工的窗口材料相同程度的放射束量，一邊使其自出光面廣角地放射出。
Description
[0001] 本發明關於光學元件用封裝，例如UV-LED、短波長的輸出強之雷射光源等，尤其發出紫外線區域的光之光學元件所用的光學元件封裝用窗口材料、具備該窗口材料之光學元件用封裝、在該光學元件用封裝的收容構件內部具備光學元件之光學元件封裝，以及光學元件封裝用窗口材料及光學元件封裝之製造方法。
[0002] 於封裝LED時，對於光學元件所發出的光，必須使用具有高透過性的材料作為窗口材料。以往，作為LED用窗口材料，使用環氧樹脂、聚矽氧樹脂、改質丙烯酸樹脂、不飽和聚酯等的透光性樹脂(專利文獻1：日本特開2001-196644號公報)。 [0003] 近年來，隨著水銀燈之管制，作為其代替物，發出的短波長尤其紫外線區域的光之UV-LED係受到注目。LED由於可取出任意的波長，而開發出符合用途的波長之LED。例如，發出有效於殺菌的波長之UV區域的265nm之波長的光之UV-LED係作為殺菌用途而被開發。然而，即使能穩定地供給265nm的光學元件，也難以不封裝光學元而使用，要求在儘可能提高來自UV-LED的光之取出效率下進行封裝。 [0004] 因此，於UV-LED之情況，作為封裝用的窗口材料，一般使用硼矽酸玻璃或石英玻璃(專利文獻2：日本特開2006-269678號公報)。然而，使用透光性樹脂或硼矽酸玻璃作為窗口材料時，雖然加工容易，但是有紫外線透過性低之缺點。另一方面，使用石英玻璃作為窗口材料時，雖然紫外線透過性優異，但是由於石英玻璃的高軟化點，而有加工性差之缺點。又，於任一材料中，皆表面的鏡面加工係有效於提高光的取出效率，但是由於鏡面加工，而無法藉由窗口材料使來自光的指向性高之光學元件的光散射，故為了使光散射，另外需要使光散射用的擴散板濾光器等之構件。 [先前技術文獻] [專利文獻] [0005] [專利文獻1]日本特開2001-196644號公報 [專利文獻2]日本特開2006-269678號公報
[發明所欲解決的問題] [0006] 本發明係鑒於上述情況而完成者，目的在於提供：作為光學元件封裝用窗口材料，為高透過率，不降低穿透窗口材料的光之透過效率，尤其來自發光元件的光之取出效率，可使來自發光元件的光散射而廣角地配光之光學元件封裝用窗口材料、具備該窗口材料之光學元件用封裝、在該光學元件用封裝的收容構件內部具備光學元件對光學元件封裝，以及光學元件封裝用窗口材料及光學元件封裝之製造方法。 [解決問題的手段] [0007] 本發明者們為了解決上述問題而專心致力地檢討，結果發現：作為在內部收容光學元件的收容構件之光學元件的發光方向前方所設置之窗口材料，藉由使用由表面及背面所選出的至少一面為粗面，尤其表面粗糙度(Ra)為0.1～0.5μm的粗面之合成石英玻璃的窗口材料，即使不使窗口材料鏡面化，也能利用合成石英玻璃的高透過性，而為高透過率，不降低穿透窗口材料的光之透過效率，尤其來自發光元件的光之取出效率，可使來自發光元件的光散射而廣角地配光。再者，發現如此的光學元件封裝用窗口材料，當為平面形狀的窗口材料時，可藉由將由平板的合成石英玻璃之表面及背面所選出的至少一面予以研磨加工或噴砂加工，再將經研磨加工或噴砂加工的面予以蝕刻而形成粗面，或當為凸形狀的窗口材料時，藉由在平板的合成石英玻璃的一面上貼附凸形狀的立體遮罩，將貼附有立體遮罩的合成石英玻璃的一面側與立體遮罩一起噴砂加工，而將立體遮罩的凸形狀轉印至合成石英玻璃上，再藉由將經噴砂加工的面蝕刻，形成粗面而製造，完成本發明。 [0008] 因此，本發明提供以下的光學元件封裝用窗口材料、光學元件用封裝、光學元件封裝，以及光學元件封裝用窗口材料及光學元件封裝之製造方法。 [1]一種光學元件封裝用窗口材料，其係在內部收容光學元件的收容構件之上述光學元件的發光方向前方所設置之窗口材料，其特徵為由表面及背面所選出的至少一面為粗面之合成石英玻璃。 [2]如[1]記載之光學元件封裝用窗口材料，其中上述粗面的表面粗糙度(Ra)為0.1～0.5μm。 [3]如[1]或[2]記載之光學元件封裝用窗口材料，其係平面形狀。 [4]如[3]記載之光學元件封裝用窗口材料，其厚度為0.1～5mm。 [5]如[1]或[2]記載之光學元件封裝用窗口材料，其係凸形狀。 [6]如[5]記載之光學元件封裝用窗口材料，其最薄部分的厚度為0.1～5mm，最厚部分的厚度為0.4～9.9mm。 [7]如[5]或[6]記載之光學元件封裝用窗口材料，其中凸形狀係部分球形狀或部分橢圓球形狀，凸形狀之面的曲率半徑為0.5～30mm。 [8]一種光學元件用封裝，其特徵為具備在內部收容光學元件的收容構件與如[3]或[4]記載之平面形狀的窗口材料。 [9]一種光學元件用封裝，其特徵為具備在內部收容光學元件的收容構件與如[5]～[7]中任一項記載之凸形狀的窗口材料。 [10]一種光學元件封裝，其特徵為在如[8]記載之具備平面形狀的窗口材料之光學元件用封裝的收容構件內部，具備光學元件。 [11]一種光學元件封裝，其特徵為在如[9]記載之具備凸形狀的窗口材料之光學元件用封裝的收容構件內部，具備光學元件。 [12]如[10]或[11]記載之光學元件封裝，其中上述光學元件係發光元件。 [13]如[12]記載之光學元件封裝，其中上述光學元件係能發出波長300nm以下的光之元件。 [14]一種光學元件封裝用窗口材料之製造方法，其係製造如[3]或[4]記載之平面形狀的窗口材料之方法，其特徵為包含： 將由平板的合成石英玻璃之表面及背面所選出的至少一面予以研磨加工或噴砂加工之步驟，及 將上述經研磨加工或噴砂加工的面予以蝕刻而形成上述粗面之步驟。 [15]一種光學元件封裝用窗口材料之製造方法，其係製造如[5]～[7]中任一項記載之凸形狀的窗口材料之方法， 於平板的合成石英玻璃之一面上貼附凸形狀的立體遮罩之步驟， 藉由將上述貼附有立體遮罩的合成石英玻璃之上述一面側與上述立體遮罩一起予以噴砂加工，而將上述立體遮罩的凸形狀轉印至上述合成石英玻璃之步驟，及 蝕刻上述經噴砂加工的面而形成上述粗面之步驟。 [16]一種光學元件封裝之製造方法，其係製造如[10]記載之具備平面形狀的窗口材料之光學元件封裝之方法，其特徵為包含： 將由平板的合成石英玻璃之表面及背面所選出的至少一面予以研磨加工或噴砂加工之步驟， 將上述經研磨加工或噴砂加工的面予以蝕刻而形成上述粗面之步驟， 於上述收容構件之內部安裝光學元件之步驟，及 將上述收容構件與窗口材料予以一體化之步驟。 [17]一種光學元件封裝之製造方法，其係製造如[11]記載之具備凸形狀的窗口材料之光學元件封裝之方法，其特徵為包含： 於平板的合成石英玻璃之一面上貼附凸形狀的立體遮罩之步驟， 藉由將上述貼附有立體遮罩的合成石英玻璃之上述一面側與上述立體遮罩一起予以噴砂加工，而將上述立體遮罩的凸形狀轉印至上述合成石英玻璃之步驟， 蝕刻上述經噴砂加工的面而形成上述粗面之步驟， 於上述收容構件之內部安裝光學元件之步驟，及 將上述收容構件與窗口材料予以一體化之步驟。 [18]如[16]或[17]記載之光學元件封裝之製造方法，其中上述光學元件係發光元件。 [19]如[18]記載之光學元件封裝之製造方法，其中上述光學元件係能發出波長300nm以下的光之元件。 [發明效果] [0009] 依照本發明，可提供光學元件封裝用窗口材料，以及具備如此的窗口材料之光學元件用封裝及光學元件封裝，該光學元件封裝用窗口材料係能將穿透窗口材料的光，尤其自發光元件穿透窗口材料而出射的光，一邊維持在與表面及背面之兩面經鏡面加工的窗口材料相同程度的放射束量，一邊使其自出光面廣角地放射出。
[實施發明的形態] [0011] 以下，詳細說明本發明。 本發明之光學元件用封裝係收容光學元件及保護光學元件，同時為了使其操作成為容易而使用，具備在內部收容光學元件的收容構件與在收容構件之上述光學元件的發光方向前方所設置之合成石英玻璃的窗口材料(光學元件封裝用窗口材料)。 [0012] 於本發明中，窗口材料係由表面及背面所選出的至少一面(即，僅表面、僅背面或兩面)為粗面。此處，表面及背面之2面例如係在自光學元件所發光或光學元件受光的光穿透窗口材料時，成為光交叉的2面。本發明之窗口材料，雖然由表面及背面所選出的至少一面為粗面，但是由於可具有與表裏兩面為鏡面的窗口材料同等之放射束量，使光散射，而可廣角地射出光。此處，粗面係表面粗糙度(算術平均粗糙度(Ra))較佳為0.1μm以上，特佳為0.2μm以上，且較佳為0.5μm以下，特佳為0.4μm以下之面。又，當由窗口材料之表面及背面所選出的僅一面為粗面時，另一面較佳為鏡面。此處，鏡面係表面粗糙度(算術平均粗糙度(Ra))較佳為0.05μm以下，特佳為0.03μm以下之面。 [0013] 作為窗口材料之形狀，例如可舉出如圖1(A)所示之平面形狀的窗口材料11、如圖2(A)所之凸形狀的窗口材料12等。平面形狀的窗口材料包含板狀、長方體形狀、立方體形狀之窗口材料。又，於凸形狀的窗口材料中，在其一部分或全部中包含具有半球形狀等的部分球形狀、半橢圓球形狀等的部分橢圓球形狀、圓錐形狀、圓錐台形狀、角錐形狀、角錐台形狀等的凸形狀者，例如只要是表面及背面之一者為凸形狀即可，另一面可為凸形狀、平面形狀或凹形狀。於半球形狀等的部分球形狀、半橢圓球形狀等的部分橢圓球形狀之情況，凸形狀之面的曲率半徑較佳為0.5～30mm。 [0014] 作為窗口材料及光學元件用封裝，具體地例如可舉出如圖1(B)所示之具備在內部收容光學元件的收容構件2與平面形狀的窗口材料11之光學元件用封裝101，如圖2(B)所示之具備在內部收容光學元件的收容構件2與凸形狀的窗口材料12之光學元件用封裝102等。 [0015] 又，本發明之光學元件封裝係在光學元件用封裝的收容構件內部具備光學元件。此光學元件封裝可為具備發光元件的發光元件封裝、具備受光元件的受光元件封裝之任一者，但較佳為發光元件封裝。 [0016] 作為發光元件封裝，具體地例如當使用圖1(B)所示之光學元件用封裝101時，可舉出如圖1(C)所示之於具備在內部收容光學元件的收容構件2與平面形狀的窗口材料11之光學元件用封裝的收容構件2內部之面(此時為底面)上，隔著散熱材料21載置光學元件3而收容之光學元件封裝201，當使用圖2(B)所示之光學元件用封裝102時，可舉出如圖2(C)所示之於具備在內部收容光學元件的收容構件2與凸形狀的窗口材料12之光學元件用封裝的收容構件2內部之面(此時為底面)上，隔著散熱材料21載置光學元件3而收容之光學元件封裝202等。 [0017] 於收容構件與窗口材料所包圍的範圍中，除了光學元件，還可設置光學元件與光學元件用封裝的外部之電導通用的導線等其它構件，此等光學元件及其它構件以外的部分係可為真空狀態、填充有空氣等的氣體之狀態、經透明橡膠、彈性體、樹脂等固體的密封材所密封之狀態的任一者，但從光學元件所發出的熱之散熱性等的觀點來看，宜為未經固體的密封材所密封之狀態，例如真空狀態或填充有空氣等的氣體之狀態。 [0018] 窗口材料較佳為可密閉收容構件內部者，其尺寸係可按照光學元件的用途、所收容的光學元件、收容構件的尺寸等而適宜選擇，但是從密閉性確保之觀點來看，使用與收容構件的光學元件收容部之開口部的尺寸同等或若干大者，當水平面形狀為四方形時是對角的長度，當水平面形狀為圓形或橢圓形時是各自的直徑或最大直徑，較佳為1mm以上，特佳為2mm以上，且較佳為3cm以下，特佳為2cm以下。 [0019] 窗口材料的厚度係可按照與窗口材料的外側即光學元件用封裝的外側之壓力(氣壓或水壓)差，而適宜選擇。於平面形狀的窗口材料之情況，從強度之觀點來看，較佳為0.1mm以上，特佳為0.2mm以上，且較佳為5mm以下，特佳為4mm以下。又，於凸形狀的窗口材料之情況，從強度之觀點來看，最薄部分的厚度較佳為0.1mm以上，特佳為0.2mm以上，且較佳為5mm以下，特佳為4mm以下。另一方面，凸形狀的窗口材料之最厚部分的厚度較佳為0.4mm以上9.9mm以下。 [0020] 收容構件係可使用在光學元件用封裝中，作為收容光學元的構件之眾所周知者，可使用以金屬、陶瓷等的無機材料或橡膠、彈性體、樹脂等的有機材料所形成之具有凹陷部作為光學元件的收容部者，其尺寸係可按照光學元件的用途、所收容的光學元件、窗口材料的尺寸等而適宜選擇。又，在LED中特別顯著，若因光學元件所發出的熱而光學元件成為高溫狀態，則光學元件的發光效率降低，故收容構件宜為以散熱性良好的氧化鋁系陶瓷、氮氧化鋁系陶瓷等所形成者，在彼等上鍍金或銅等的金屬等當作散熱材料而形成者等。 [0021] 在收容構件內部所配置的光學元件係可為發光元件，也可為受光元件，但較佳為發光元件。本發明之窗口材料、具有窗口材料的光學元件用封裝及光學元件封裝係特別適合於能發出波長300nm以下的光之發光元件，作為發光元件，具體地可舉出UV-LED(例如，尖峰波長為250～280nm，且包含波長300nm以下的光)、ArF準分子雷射(波長193nm)、KrF準分子雷射(波長248nm)、YAG FHG(第4高頻)雷射(波長266nm)等。 [0022] 本發明之窗口材料例如可藉由以下之方法製造。作為原料基板，宜使用平板的基板，例如對角長度100～300mm的矩形或直徑100～300mm的圓形、厚度0.5～10mm的平板之基板。 [0023] 當窗口材料為平面形狀時，首先將由原料基板的表面及背面所選出的一者或兩者之面予以研磨加工或噴砂加工。於研磨加工之情況，可使用粒度較佳為#800～#1500(平均粒徑20～12μm)，更佳為#1000～#1200(平均粒徑18～15μm)之磨粒(研磨材)，藉由單面研磨裝置或雙面研磨裝置進行單面或兩面研磨，形成表面粗糙度為指定範圍的粗研磨面，例如算術平均粗糙度(Ra)為0.08μm以上，尤其0.11μm以上，且為0.3μm以下，尤其0.27μm以下之粗研磨面。作為研磨加工中使用之磨粒，並沒有特別的限制，但宜為以氧化鋁作為主成分的磨粒。於研磨加工之情況，可僅研磨單面，將其粗研磨面當作形成窗口材料的粗面之面，逐面研磨而研磨兩面，將彼等的粗研磨面之一者或兩者當作形成窗口材料的粗面之面，或同時研磨兩面，將彼等的粗研磨面之一者或兩者當作形成窗口材料的粗面之面。 [0024] 另一方面，於噴砂加工之情況，可使用粒度較佳為#600～#3000(平均粒徑30～6μm)的磨粒，例如像圖3中所示，藉由在原料基板4的被研磨面上，噴砂噴嘴5在水平方向(X、Y方向)中移動的裝置，研磨單面，而形成粗研磨面。作為噴砂加工中使用的磨粒，並沒有特別的限制，但宜為氧化鈰、氧化矽、氧化鋁、碳化矽等的磨粒。於噴砂加工，例如從噴砂噴嘴，將磨粒與空氣氣流一起噴射到被研磨面，可形成表面粗糙度為指定範圍的粗研磨面，例如算術平均粗糙度(Ra)為0.1μm以上，尤其0.12μm以上，且為0.3μm以下，尤其0.28μm以下之粗研磨面。此時，可以所得之粗研磨面成為指定的表面粗糙度之方式，例如藉由電腦控制而調節噴砂噴嘴的移動方向及速度、空氣壓力等。於噴砂加工之情況，可僅研磨單面，將其粗研磨面當作形成窗口材料的粗面之面，逐面研磨而研磨兩面，將彼等的粗研磨面之一者或兩者當作形成窗口材料的粗面之面。 [0025] 當窗口材料為凸形狀時，首先將由原料基板的表面及背面所選出的一面予以噴砂加工。此時，藉由在平板的合成石英玻璃之一面上貼附凸形狀的立體遮罩，將貼附有立體遮罩的合成石英玻璃之一面側與立體遮罩一起予以噴砂加工，可將立體遮罩的凸形狀轉印至合成石英玻璃，同時研磨單面，而形成粗研磨面。作為將凸形狀轉印至合成石英玻璃之方法，具體而言，例如可舉出如圖4(A)中所示，於原料基板4之一面上，藉由矽石系接著劑、陶瓷接著劑、水泥等之容易脆性破壞，換句話說彈性低的接著劑，貼附立體遮罩6，從噴砂噴嘴5將磨粒與空氣氣流一起噴射到被研磨面，進行噴砂加工之方法。藉由使用立體遮罩，無立體遮罩的部分之原料基板係馬上開始研磨。另一方面，立體遮罩係因噴砂加工而徐徐地被削除，從立體遮罩薄的部分起依順序地消失，自立體遮罩消失的部分起，依順序地開始對於原料基板的研磨。如此，藉由立體遮罩的厚度之差，在原料基板的加工開始時發生差異，而如圖4(B)中所示地，將凸形狀至轉印原料基板4。立體遮罩的材料只要是可藉由噴砂加工進行研磨而去除之材質者即可，並沒有特別的限制，但較佳為陶瓷、玻璃等的脆性材料。 [0026] 此噴砂加工係可使用粒度較佳為#600～#3000(平均粒徑30～6μm)的磨粒，例如與平面形狀的窗口材料之噴砂加工同樣地，藉由在原料基板的被研磨面上，噴砂噴嘴在X、Y方向中移動的裝置，將立體遮罩的凸形狀轉印至合成石英玻璃，同時研磨單面，而形成粗研磨面。作為噴砂加工中使用的磨粒，並沒有特別的限制，但宜為氧化鈰、氧化矽、氧化鋁、碳化矽等的磨粒。於噴砂加工中，例如從噴砂噴嘴，將磨粒與空氣氣流一起噴射到被研磨面，可形成表面粗糙度為指定範圍的粗研磨面，例如算術平均粗糙度(Ra)為0.1μm以上，尤其0.12μm以上，且為0.3μm以下，尤其0.28μm以下之粗研磨面。此時，可以所得之粗研磨面成為指定的表面粗糙度之方式，例如藉由電腦控制而調節噴砂噴嘴的移動方向及速度、空氣壓力等。另外，另一面係可按照其形狀，在一面上形成凸形狀之前或後，較佳為在一面上形成凸形狀之前，進行研磨加工或噴砂加工，當另一面為平面時，可用與上述平面形狀的窗口材料之研磨加工及噴砂加工同樣的方法進行加工，形成被研磨面。 [0027] 原料基板係可在研磨加工或噴砂加工之前或後，或在後述的蝕刻之後，例如當如圖4(B)所示之情況，由一片的原料基板取得多數個的複數窗口材料時，或配合指定的尺寸切掉多餘的部分時等，視需要可藉由使用水刀的加工、使用二氧化碳雷射、YAG雷射等之雷射光，加工成如圖1(A)或圖2(A)中所示的指定形狀，而切斷成指定的形狀及尺寸。例如，若對於原料基板，藉由一邊照射雷射光一邊以矩形狀或圓形狀地掃描，加工去除所照射的部分，則可將水平面形狀形成為矩形狀或圓形狀。 [0028] 於平面形狀的窗口材料及凸形狀的窗口材料之任一情況，皆可使用藉由噴砂加工將一面形成被研磨面，藉由研磨加工將另一面形成被研磨面之方法。又，於平面形狀的窗口材料及凸形狀的窗口材料之任一情況，皆較佳為將窗口材料中的不是粗面之面當作鏡面，例如於研磨加工及噴砂加工之後成為鏡面，鏡面係可在後述的蝕刻加工之前或後，較佳為在蝕刻加工之後，以眾所周知之方法進行鏡面加工而形成。 [0029] 接著，藉由蝕刻經研磨加工或噴砂加工之面，即所形成的粗研磨面，而形成窗口材料中的粗面。研磨加工或噴砂加工後之表面係在機械加工後仍為極粗的狀態，這樣子係透光性差，無法得到與鏡面同等的透光性，但藉由進一步蝕刻所形成的粗研磨面，可自粗研磨面得到例如形成有如直徑為數μm(例如2～20μm)的微細凹透鏡之凹部的集合體之粗面。藉此，可得到光之散射為可能，且來自出光面的光之能量即放射束量係與兩面為鏡面的窗口材料相同程度之窗口材料。於平面形狀的窗口材料之情況，可僅表面、僅背面或表面與背面之兩面成為粗面，但於凸形狀的窗口材料之情況，較佳為僅凸形狀的一面、或凸形狀的一面與另一面之兩面成為粗面。 [0030] 蝕刻係可藉由使用能蝕刻合成石英玻璃的蝕刻液，使蝕刻液接觸粗研磨面，例如將原料基板的粗研磨面浸漬於蝕刻液中等之方法而實施。作為蝕刻液，並沒有特別的限制，但較佳為氫氟酸水溶液。具體而言，可使用5～25質量%的氫氟酸水溶液、5～40質量%的氟化銨與5～25質量%的氟化氫之混合液的緩衝氫氟酸水溶液等。蝕刻條件係沒有特別的限制，但蝕刻溫度通常為15～23℃，蝕刻時間通常為1～10分鐘。 [0031] 光學元件封裝係可藉由例如用上述方法製造本發明之窗口材料，於收容構件之內部，例如於收容構件內部之底面等的面上安裝光學元件，更例如藉由接著等之方法貼合收容構件與窗口材料，一體化而製造。收容構件與窗口材料之一體化，由於收容構件與窗口材料之接觸部分的密閉性為重要，故例如較佳為在窗口材料之接觸面上形成鉻等的薄膜，藉由網版印刷等塗佈金錫合金糊(例如，三菱材料(股)製Au-22wt%Sn等)、低熔點金屬玻璃(例如，日立化成(股)製VS-1302T等)、無鉛焊料(例如，千住金屬工業(股)製ECO SOLDIER M705)等，接著收容構件與窗口材料。 [實施例] [0032] 以下，顯示實施例及比較例，具體地說明本發明，惟本發明不受下述的實施例所限制。 [0033] [實施例1] 對於經切片的合成石英玻璃晶圓原料基板(8吋φ，厚度1mm)，以雙面研磨裝置，使用粒度為#1000(平均粒徑18μm)的氧化鋁磨粒，研磨加工表面及背面之兩面，而在兩面上形成粗研磨面。 [0034] 接著，將原料基板之兩面在10質量%氫氟酸水溶液中，於20℃浸漬5分鐘而進行蝕刻。接著，以切割裝置切斷成3.5mm見方，得到厚度0.3mm之表面及背面之兩面為粗面之平面形狀的光學元件封裝用窗口材料。所得之窗口材料的表面之表面粗糙度(Ra)為0.25μm，背面之表面粗糙度(Ra)為0.25μm。 [0035] 隨後，準備氧化鋁系陶瓷的收容構件，於收容構件內部之底面上載置能發出包含波長285nm的光之紫外光的發光元件(LED)及收容，於窗口材料之與收容構件接著的部分上，藉由濺鍍裝置形成鉻膜後，用網版印刷塗佈金錫合金糊(三菱材料(股)製，Au-22質量%Sn)，接著收容構件與窗口材料而得到光學元件封裝。 [0036] 使所得之光學元件封裝的發光元件發光，評價其發光特性，結果通過窗口材料而輸出的光之放射束量為5mW。又，評價配光特性，結果1/2束角為120度。 [0037] [實施例2] 使用經切片的合成石英玻璃晶圓原料基板(8吋φ，厚度1mm)，以與實施例1同樣之方法，研磨加工合成石英玻璃晶圓原料基板的表面及背面之兩面，在兩面上形成粗研磨面後，蝕刻原料基板之兩面而成為粗面，更以單面研磨裝置鏡面加工背面。接著，以切割裝置切斷成3.5mm見方，得到厚度0.3mm之表面為粗面且背面為鏡面之平面形狀的光學元件封裝用窗口材料。所得之窗口材料的表面之表面粗糙度(Ra)為0.26μm，背面之表面粗糙度(Ra)為0.01μm。 [0038] 接著，以與實施例1同樣之方法得到光學元件封裝，以與實施例1同樣之方法評價發光特性及配光特性，通過窗口材料而輸出的光之放射束量為5mW，1/2束角為120度。 [0039] [實施例3] 使用經切片的合成石英玻璃晶圓原料基板(8吋φ，厚度3mm)，以與實施例1同樣之方法，研磨加工合成石英玻璃晶圓原料基板的表面及背面之兩面，在兩面上形成粗研磨面。接著，於原料基板上，將3.5mm見方、高度2mm的氧化鋁陶瓷之角錐形狀的突起縱橫排列的立體遮罩，在原料基板之一面上，以矽酸鈉的接著劑貼附，使用粒度為#600(平均粒徑30μm)的氧化鋁磨粒，藉由將一面側(立體遮罩側)與立體遮罩一起予以噴砂加工，而將角錐形狀轉印至合成石英玻璃基板上，同時進行研磨，形成粗研磨面。接著，以切割裝置，切斷成以角錐形狀部分成為中心的3.5mm見方。 [0040] 接著，將原料基板之兩面在10質量%氫氟酸水溶液中，於20℃浸漬5分鐘而進行蝕刻，得到最薄部分的厚度為0.25mm，最厚部分的厚度為2mm，且表面及背面之兩面為粗面之凸形狀的光學元件封裝用窗口材料。所得之窗口材料的表面之表面粗糙度(Ra)為0.27μm，背面之表面粗糙度(Ra)為0.27μm。 [0041] 隨後，以與實施例1同樣之方法得到光學元件封裝，以與實施例1同樣之方法評價發光特性及配光特性，結果通過窗口材料而輸出的光之放射束量為5mW，1/2束角為125度。 [0042] [實施例4] 除了於陶瓷板上，使用3.5mmφ、高度2mm的氧化鋁陶瓷之半球形狀的突起縱橫排列的立體遮罩，以二氧化碳雷射裝置切斷成以半球形狀部分成為中心的3.5mmφ以外，與實施例3同樣地，得到最薄部分的厚度為0.13mm，最厚部分的厚度為2mm，且表面及背面之兩面為粗面之凸形狀的光學元件封裝用窗口材料。所得之窗口材料的表面之表面粗糙度(Ra)為0.27μm，背面之表面粗糙度(Ra)為0.27μm。又，此半球形狀的窗口材料的凸形狀之面的曲率半徑為1.75mm。 [0043] 接著，以與實施例1同樣之方法得到光學元件封裝，以與實施例1同樣之方法評價發光特性及配光特性，結果通過窗口材料而輸出的光之放射束量為5mW，1/2束角為140度。 [0044] [實施例5] 除了於陶瓷板上，使用3.5mmφ、高度3mm的氧化鋁陶瓷之曲率半徑為1.7mm的半球形狀之突起縱橫排列的立體遮罩，以二氧化碳雷射裝置切斷成以半球形狀部分成為中心的3.5mmφ以外，與實施例3同樣地，得到最薄部分的厚度為0.25mm，最厚部分的厚度為3mm，且表面及背面之兩面為粗面之凸形狀的光學元件封裝用窗口材料。所得之窗口材料的表面之表面粗糙度(Ra)為0.27μm，背面之表面粗糙度(Ra)為0.27μm。又，此半球形狀的窗口材料的凸形狀之面的曲率半徑為1.75mm。 [0045] 接著，以與實施例1同樣之方法得到光學元件封裝，以與實施例1同樣之方法評價發光特性及配光特性，結果通過窗口材料而輸出的光之放射束量為5mW，1/2束角為140度。 [0046] [比較例1] 使用經切片的合成石英玻璃晶圓原料基板(8吋φ，厚度1.2mm)，以與實施例1同樣之方法，研磨加工合成石英玻璃晶圓原料基板的表面及背面之兩面，在兩面上形成粗研磨面，更以雙面研磨裝置來鏡面加工兩面。接著，以切割裝置切斷成3.5mm見方，得到厚度1mm的表面及背面之兩面為鏡面之平面形狀的光學元件封裝用窗口材料。所得之窗口材料的表面之表面粗糙度(Ra)為0.01μm，背面之表面粗糙度(Ra)為0.01μm。 [0047] 接著，以與實施例1同樣之方法得到光學元件封裝，以與實施例1同樣之方法評價發光特性及配光特性，結果通過窗口材料而輸出的光之放射束量為5mW，1/2束角為105度。 [0048] 具有表面或背面之一面或兩面為粗面的窗口材料之實施例的光學元件封裝與表面及背面之兩面為鏡面之比較例的光學元件封裝，係兩者的放射束量為同等，但是實施例之1/2束角大於比較例，發光的指向性降低，藉由本發明之窗口材料，可知能一邊維持與表面及背面之兩面經鏡面加工的窗口材料相同程度之放射束量，一邊使光自出光面廣角地放射出。
[0049]11、12‧‧‧窗口材料2‧‧‧收容構件21‧‧‧散熱材料3‧‧‧光學元件4‧‧‧原料基板5‧‧‧噴砂噴嘴6‧‧‧立體遮罩101、102‧‧‧光學元件用封裝201、202‧‧‧光學元件封裝
[0010] 圖1係顯示本發明之平面形狀的光學元件封裝用窗口材料、具備窗口材料之光學元件用封裝及光學元件封裝的一例之圖，(A)係光學元件封裝用窗口材料之斜視圖，(B)係未收容光學元件之狀態的光學元件用封裝之剖面圖，(C)係未收容光學元件之狀態的光學元件封裝之剖面圖。 圖2係顯示本發明之凸形狀的光學元件封裝用窗口材料、具備窗口材料之光學元件用封裝及光學元件封裝的一例之圖，(A)係光學元件封裝用窗口材料之斜視圖，(B)係光學元件用封裝之剖面圖，(C)係光學元件封裝之剖面圖。 圖3係說明適合本發明的光學元件封裝用窗口材料之製造的噴砂加工之方法用之概略斜視圖。 圖4係說明將凸形狀轉印至合成石英玻璃之方法的一例用之概略剖面圖，(A)顯示在原料基板上貼附立體遮罩，進行噴砂加工之狀態，(B)顯示已將凸形狀轉印至原料基板之狀態。
2‧‧‧收容構件
3‧‧‧光學元件
11‧‧‧窗口材料
21‧‧‧散熱材料
101‧‧‧光學元件用封裝
201‧‧‧光學元件封裝
Claims (12)
- 一種光學元件封裝用窗口材料，其係在內部收容光學元件的收容構件之上述光學元件的發光方向前方所設置之部分球形狀或部分橢圓球形狀之凸形狀的窗口材料，其特徵為凸形狀之面的曲率半徑為0.5~30mm，由表面及背面所選出的至少一面為形成有直徑2~20μm的凹透鏡狀之凹部的集合體之粗面之合成石英玻璃。
- 如請求項1之光學元件封裝用窗口材料，其中上述粗面的表面粗糙度(Ra)為0.1~0.5μm。
- 如請求項2之光學元件封裝用窗口材料，其中上述粗面的表面粗糙度(Ra)為0.1~0.3μm。
- 如請求項1~3中任一項之光學元件封裝用窗口材料，其最薄部分的厚度為0.1~5mm，最厚部分的厚度為0.4~9.9mm。
- 一種光學元件用封裝，其特徵為具備在內部收容光學元件的收容構件與如請求項1~4中任一項之凸形狀的窗口材料。
- 一種光學元件封裝，其特徵為在如請求項5之具備凸 形狀的窗口材料之光學元件用封裝的收容構件內部，具備光學元件。
- 如請求項6之光學元件封裝，其中上述光學元件係發光元件。
- 如請求項7之光學元件封裝，其中上述光學元件係能發出波長300nm以下的光之元件。
- 一種光學元件封裝用窗口材料之製造方法，其係製造如請求項1~4中任一項之凸形狀的窗口材料之方法，其特徵為包含：於平板的合成石英玻璃之一面上貼附以陶瓷材料或玻璃材料所形成之凸形狀的立體遮罩之步驟，藉由將上述貼附有立體遮罩的合成石英玻璃之上述一面側與上述立體遮罩一起予以噴砂加工，而將上述立體遮罩的凸形狀轉印至上述合成石英玻璃之步驟，及蝕刻上述經噴砂加工的面而形成上述粗面之步驟。
- 一種光學元件封裝之製造方法，其係製造如請求項6之具備凸形狀的窗口材料之光學元件封裝之方法，其特徵為包含：於平板的合成石英玻璃之一面上貼附以陶瓷材料或玻璃材料所形成之凸形狀的立體遮罩之步驟， 藉由將上述貼附有立體遮罩的合成石英玻璃之上述一面側與上述立體遮罩一起予以噴砂加工，而將上述立體遮罩的凸形狀轉印至上述合成石英玻璃之步驟，蝕刻上述經噴砂加工的面而形成上述粗面之步驟，於上述收容構件之內部安裝光學元件之步驟，及將上述收容構件與窗口材料予以一體化之步驟。
- 如請求項10之光學元件封裝之製造方法，其中上述光學元件係發光元件。
- 如請求項11之光學元件封裝之製造方法，其中上述光學元件係能發出波長300nm以下的光之元件。
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