TWI805808B - 合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋、光學元件封裝體及其等之製造方法 - Google Patents

合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋、光學元件封裝體及其等之製造方法 Download PDF

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Abstract

[課題]提供一種合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋及光學元件封裝體，可使短波長尤其300nm以下的波段的光學元件就需要中空構造的裝置長期穩定發揮其功能，且提供一種合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋及光學元件封裝體之製造方法，可尺寸精度佳地製造合成石英玻璃腔體及腔蓋，可解決異種材料黏合時的應力的問題。 [解決手段]一種合成石英玻璃腔體，其為對於設置有發光元件或光接收元件的基板覆蓋前述元件而予以黏合於前述基板者，前述合成石英玻璃腔體的內側表面之中，與前述元件的發光面或光接收面相向之面為鏡面，其以外的面為粗面。

Description

合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋、光學元件封裝體及其等之製造方法
本發明涉及合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋、光學元件封裝體及其等之製造方法。
伴隨水銀燈的限制，作為代替，可發出短的波長，尤其可發出紫外線區域的光的UV-LED受到注目。LED可取出任意的波長，因應用途下的波長的LED正被開發。例如，為UV區域之265nm的波長已知為對殺菌有效的波長，發出265nm的波長的光之UV-LED正作為殺菌用途而被開發。然而，即使穩定供應265nm的光學元件，仍難以在未將光學元件封裝下進行使用，尋求盡可能提高來自UV-LED的光的提取效率而進行封裝。
此外，在使用表面安裝型小型封裝體的電子裝置等方面，需要作成中空腔體構造的構材多，惟近年來從耐熱性的觀點而言，要求以透明的合成石英玻璃進行密封。此外，就深紫外光進行檢測的火焰感測器等的光接收元件亦同樣，多數具有中空腔體構造。
包含LED，在將發光元件、光接收元件等的光學元件或MEMS構材等進行封裝之際，需要窗材或模製材。將窗材進行接合之際的黏合劑的種類方面，舉例環氧樹脂系、丙烯酸樹脂系等的有機系黏合劑、玻璃熔料等，模製材方面例示矽氧樹脂等。
例如，在日本特開2010-186945號公報(專利文獻1)示出：要製作用於振子、陀螺儀、加速度感測器之中空的腔體構造的封裝體時，腔體的凹部以利用光刻之蝕刻形成、沖壓加工而形成，將與具有腔體構造之玻璃成為接合對象的玻璃材透過陽極接合將玻璃材彼此進行接合的手法。
此外，在國際公開第2015-152244號(專利文獻2)，示出使用保護膜透過蝕刻而形成腔體構造。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-186945號公報 [專利文獻2]國際公開第2015/152244號
[發明所欲解決之問題]
然而，專利文獻1使用蝕刻而形成腔體構造，故在孔之正面容易形成R形狀，難以精密控制尺寸精度。再者，以濕式蝕刻法無法進行深掘的孔加工，使用乾式蝕刻法而進行深掘的孔加工時，存在加工時間及加工成本成為巨大的缺點。接合法方面，亦雖已提出陽極接合法，惟在不含金屬雜質的高純度的由SiO2 所成的為非晶質之合成石英玻璃方面，無法採用此手法。
此外，在專利文獻2，雖透過使用遮罩進行蝕刻從而形成腔體構造，惟如同專利文獻1，尺寸精度及凹狀的深度方面存在限制，難以具有通用性。
本發明為鑒於上述情況而創作者，目的在於提供一種合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋及光學元件封裝體，可使短波長尤其300nm以下的波段的光學元件就需要中空構造的裝置長期穩定發揮其功能，且提供一種合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋及光學元件封裝體之製造方法，可尺寸精度佳地製造合成石英玻璃腔體及腔蓋，可解決異種材料黏合時的應力的問題。 [解決問題之技術手段]
本發明人是為了達成上述目的而銳意檢討的結果，發現下述合成石英玻璃腔體可解決上述課題，同時發現可形成任意的開口寬或開口徑、孔的深度，可獲得耐熱性、耐紫外線性方面優異的合成石英玻璃腔體，透過使用此合成石英玻璃腔體，可製作合成石英玻璃腔蓋及光學元件封裝體，從而完成本發明。
因此，本發明提供下述的合成石英玻璃腔體、合成石英玻璃腔蓋、光學元件封裝體及其等之製造方法。 [1] 一種合成石英玻璃腔體，其為對於設置有發光元件或光接收元件的基板覆蓋前述元件而予以黏合於前述基板者，前述合成石英玻璃腔體的內側表面之中，與前述元件的發光面或光接收面相向之面為鏡面，其以外的面為粗面。 [2] 如[1]之合成石英玻璃腔體，其具有包括上壁部、側壁部及下方開口部的剖面反凹狀，前述上壁部的內側表面為鏡面，前述側壁部的內側表面為粗面。 [3] 如[2]之合成石英玻璃腔體，其中，上壁部的外側表面為鏡面。 [4] 如[2]或[3]之合成石英玻璃腔體，其中，下方開口寬或開口徑、和上壁部的內側表面的寬或徑長的比為0.8：1.0～1.2：1.0的範圍內。 [5] 如[1]～[4]中任一者之合成石英玻璃腔體，其中，粗面的表面粗糙度(Ra)為0.1～0.5μm。 [6] 一種合成石英玻璃腔蓋，具有如[1]～[5]中任一者之合成石英玻璃腔體、和形成於此合成石英玻璃腔體與設置前述發光元件或光接收元件的基板相接的部分之黏合層。 [7] 如[6]之合成石英玻璃腔蓋，其中，前述黏合層為半硬化狀態(B-Stage)。 [8] 如[6]或[7]之合成石英玻璃腔蓋，其中，前述黏合層為包含環氧樹脂或矽氧樹脂的樹脂系黏合層或包含金屬或其混合物的金屬系黏合層。 [9] 如[8]之合成石英玻璃腔蓋，其中，前述金屬從由金、銀、銅、鈀、銦、錫及鉍所成的群組選擇。 [10] 一種光學元件封裝體，具備如[6]～[9]中任一者之合成石英玻璃腔蓋、和設置有發光元件或光接收元件的基板。 [11] 一種合成石英玻璃腔體之製造方法，包含以下程序： 在原料合成石英玻璃基板的複數位置進行貫通孔加工，形成複數個貫通孔； 在形成前述複數個貫通孔的原料合成石英玻璃基板之上，予以黏合至少與前述貫通孔相向而黏合之面被鏡面化的別的原料合成石英玻璃基板；和 將前述予以黏合的原料合成石英玻璃基板，在鄰接的孔間進行切斷，個片化為複數個合成石英玻璃腔體。 [12] 如[11]之合成石英玻璃腔體之製造方法，其中，前述貫通孔加工為噴砂加工或綜合加工機加工。 [13] 一種合成石英玻璃腔蓋之製造方法，包含以下程序：透過如[11]或[12]之製造方法獲得合成石英玻璃腔體後，在此合成石英玻璃腔體之側壁部下端面塗佈樹脂系膏或金屬系膏，形成樹脂系黏合層或金屬系黏合層。 [14] 如[13]之合成石英玻璃腔蓋之製造方法，其中，黏合層為金屬系黏合層，包含透過加熱從而形成半硬化狀態(B-Stage)的金屬系黏合層之程序。 [15] 一種光學元件封裝體之製造方法，包含以下程序：透過如[13]或[14]之製造方法獲得合成石英玻璃腔蓋後，將前述合成石英玻璃腔蓋對於設置有發光元件或光接收元件的基板以覆蓋前述發光元件或光接收元件的方式經由前述合成石英玻璃腔蓋的黏合層予以黏合。 [對照先前技術之功效]
依本發明時，可解決習知腔體方面使用的包含樹脂或金屬雜質的玻璃種類出現的短波長的光所致的劣化、破裂、發光元件的發熱所致的腔體構造的變形、崩壞、伴隨其之長期可靠性的問題。此外，本發明的合成石英玻璃腔蓋有益於作為要求耐熱性、耐紫外線性的光學元件的封裝材。
以下，就本發明詳細進行說明。
[合成石英玻璃腔體] 合成石英玻璃腔體為對於配置發光元件或光接收元件的基板覆蓋前述元件而予以黏合於前述基板者，此腔體的內側表面之中，與前述元件的發光面或光接收面相向之面為鏡面，其以外的面為粗面。
將合成石英玻璃腔體的一例示於圖1、2。圖1為本發明的合成石英玻璃腔體1的平面圖，圖2為沿著圖1的II-II線的端面圖。如示於圖2，合成石英玻璃腔體例如形成為具有上壁部2、側壁部3及下方開口部4的剖面反凹形狀(四角箱狀)，上壁部2及側壁部3由合成石英玻璃所成。
如示於圖2，合成石英玻璃腔體的內側表面之中，與發光元件的發光面或光接收元件的光接收面相向之面(亦即，合成石英玻璃腔體之上壁部2的內側表面2a)為鏡面，其以外的面(亦即，側壁部3的內側表面3a)為粗面。與發光元件的發光面或光接收元件的光接收面相向之面為光通過之面，故為了提高光的提取效率而作成鏡面。從該點而言，上壁部的外側表面2b亦為鏡面為優選。另一方面，上壁部的內側表面以外(亦即，側壁部3的內側表面3a)作成光不會從與發光元件的發光面或光接收元件的光接收面相向之面以外脫逃，為了作成予以具有在內部予以反射的擬似反射器的角色，為粗面。側壁部3的外側表面3b不特別限制，可為粗面亦可為鏡面。
合成石英玻璃腔體的粗面的表面粗糙度(Ra)從提升來自與發光面或光接收面相向之面的光的提取效率之觀點而言，優選上為0.1～0.5μm，更優選上0.1～0.4μm。 此外，合成石英玻璃腔體的鏡面的表面粗糙度(Ra)為優選上0.05～0.4nm，更優選上0.05～0.2nm。 另外，於本發明，表面粗糙度可透過表面粗糙度測定機(例如，SURFCOM480A(東京精密(株)製))測定。
成為覆蓋發光元件或光接收元件之部分的入口的合成石英玻璃腔體的開口部4的寬或徑長w1、與光通過的合成石英玻璃腔體之上壁部的內側表面2a的寬或徑長w2的比從光的通過與光的提取效率的觀點而言，優選上為w1：w2＝0.8：1.0～1.2：1.0；更優選上0.9：1～1.2：1.0。
另外，合成石英玻璃腔體的形狀是只要為符合上述的比的範圍，則除具有下方開口部的剖面反凹形狀(四角箱狀)以外，亦可為上端被閉塞的圓筒狀等者，腔體開口部的寬或徑長與上壁部的內側表面的寬或徑長的比是小的形狀為優選。
[合成石英玻璃腔蓋] 接著，將合成石英玻璃腔蓋的一例示於圖3。合成石英玻璃腔蓋具有上述的合成石英玻璃腔體，在此合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面3c具有黏合層5。使用如此的合成石英玻璃腔蓋10時，如例示於圖4，構成在合成石英玻璃腔蓋與設置發光元件或光接收元件7的基板6之間，經由黏合層5構成此等被黏合的光學元件封裝體20，可作成透過經由黏合層5的金屬密封體實現氣密密封的光學元件封裝體。
黏合層方面，舉例包含環氧樹脂、矽氧樹脂等的樹脂系黏合層、包含各種的金屬、此等之混合物等的金屬系黏合層等。
樹脂系的黏合層由包含上述樹脂的樹脂膏而形成，在構造內具有網絡，可形成三維的構造，故可黏合於合成石英玻璃基板，進一步可對於陶瓷、金屬板等的多種的材質進行黏合。
另一方面，形成金屬系黏合層的金屬膏中的金屬優選上為至少金、銀、銅、鈀、銦、錫及鉍中的任一種或兩種以上的組合，尤其從銀、錫、銅及鉍選擇的1種或2種以上為優選。金屬膏中的金屬是透過燒結而合金化。
樹脂或金屬膏可包含分散媒，分散媒方面有機溶劑為優選。有機溶劑方面，從將樹脂進行溶解的觀點而言，或從作成在金屬膏中金屬粒子彼此不結合使得可在加熱時形成均勻的層的觀點而言，立體構造大、極性少的環烷系烴、碳數8～12的長鏈烷基的酒精等為優選。另外，樹脂膏中的分散媒的含有率為優選上10質量％以上，優選上40質量％以下。另一方面，形成金屬系黏合層的金屬膏中的分散媒的含有率優選上為3質量％以上，更優選上5質量％以上，優選上20質量％以下，更優選上15質量％以下。
合成石英玻璃為由SiO2 所成的非晶質，故經由由結晶構造具規則性的單獨的金屬粒子所成的黏合層進行黏合時，在設置有發光元件或光接收元件的基板與合成石英玻璃的表面的界面，密接性變差。此表示，用作為密封材時，對於耐水性、來自外部的衝擊之穩定性低，導致裝置的封裝體的崩壞。形成本發明的金屬系黏合層的金屬膏以金屬為主成分但不具有結晶構造，使得金屬粒子具有的奈米級的無序原子排列對於合成石英玻璃的表面具有柔軟性而密接。據此，在合成石英玻璃與黏合層之間可作出強固的結合，可對於耐水性、從外部的衝擊進行強化。因此，形成金屬系黏合層的金屬膏中的金屬粒子以奈米粒子的狀態存在為優選。具體而言，透過動態光散射法之一次粒徑為優選上5nm以上，更優選上10nm以上，優選上80nm以下，更優選上60nm以下，再更優選上40nm以下。金屬粒子的一次粒徑能以與為了形成金屬膜或金屬化合物膜用的金屬膏中的金屬粒子同樣的方法進行測定，例如，可透過光散射光度計(ELSZ-2000ZS、DLS-8000系列，大塚電子(株)製)進行測定。
黏合層的厚度依光學元件封裝體的態樣而酌情設定，雖無特別限定，惟一般而言，優選上10μm以上，更優選上20μm以上，優選上70μm以下，更優選上60μm以下，再更優選上50μm以下。黏合層的厚度可透過顯微鏡(例如，VHX-6000(基恩斯(株)製))等而測定。
黏合層的寬是考量為了合成石英玻璃腔蓋與基板的黏合的定位而在黏合時進行加壓的情況多時，優選上比合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面的寬窄，優選上為合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面的寬的80～95％，更優選上85～95％，再更優選上90～95％。
形成黏合層的樹脂系膏或金屬膏可在緊接著將合成石英玻璃腔體、和設置有發光元件或光接收元件的基板進行黏合之前塗佈於合成石英玻璃腔體之側壁部下端面，惟在預先形成黏合層而作成合成石英玻璃腔蓋的情況下，亦可將塗佈於合成石英玻璃腔體之側壁部下端面的樹脂系膏或金屬膏，加熱至膏體不會流出的程度而作成半硬化狀態(B-Stage)。
[合成石英玻璃腔體之製造方法] 接著，就合成石英玻璃腔體之製造方法進行說明。 合成石英玻璃腔體之製造方法為在原料合成石英玻璃基板的複數位置進行貫通孔加工而形成複數個貫通孔後，在形成此等複數個貫通孔的原料合成石英玻璃基板之上，予以黏合至少與前述貫通孔相向而黏合之面被鏡面化的別的原料合成石英玻璃基板，將此予以黏合的原料合成石英玻璃基板，在鄰接的孔間進行切斷，從而個片化為複數個合成石英玻璃腔體。
＜原料基板＞ 用於合成石英玻璃腔體的形成的原料合成石英玻璃基板的形狀雖無特別限制，惟可使用例如直徑4～8寸的大小的圓形的合成石英玻璃基板或一邊4～6寸的大小的四角狀的合成石英玻璃基板。 原料合成石英玻璃基板表面的表面粗糙度(Ra)從如後述般將2個原料基板予以黏合而使用之際的偏差、強度的觀點而言，優選上0.05～1.0nm，更優選上0.05～0.5nm。 此外，原料合成石英玻璃基板的厚度優選上與目標之合成石英玻璃腔體的深度相同。
＜貫通孔加工＞ 對原料合成石英玻璃基板進行複數個貫通孔的加工的程序中，貫通孔加工方法方面，舉例噴砂加工、綜合加工機加工等。
在噴砂加工，例如，透過噴嘴在原料的合成石英玻璃基板表面移動於水平方向(X、Y方向)的裝置，與空氣氣流一起將磨粒對被研磨面進行噴射，可在原料合成石英玻璃基板的複數位置加工出貫通孔。 磨粒方面，雖不特別限制，惟氧化鋁、碳化矽等的磨粒為優選。用於噴砂加工的磨粒的粒度優選上為＃600～＃3000(平均粒徑30～6μm)。
貫通孔的具體的加工方法舉例一面進行在加工中階段性使磨粒的粒徑與噴射壓力發生變化的控制，一面對原料的合成石英玻璃基板的表面或背面中的任一個面進行加工的方法、從兩面進行噴砂加工的方法等。要盡可能消去伴隨貫通孔加工的錐度的原料基板表面與背面的開口寬或開口徑的差，從兩面進行噴砂加工的方法為優選。
進行噴砂加工的情況下，優選上將具有設計有作為目標的貫通孔的開口寬或開口徑的90～95％的大小的貫通孔的圖案之膜遮罩透過黏合劑貼附於原料合成石英玻璃基板的加工面。膜遮罩方面，只要為在噴砂加工後殘渣不殘留於基板上的材質者則無特別限制，惟陶瓷、玻璃等的脆性素材為優選。此外，黏合劑方面，舉例二氧化矽系黏合劑、陶瓷黏合劑、水泥等的容易脆性斷裂的換言之彈性低的黏合劑。
然後，將貼附膜遮罩下的原料合成石英玻璃基板與膜遮罩一起進行噴砂加工，使得未貼附膜遮罩的部分的原料的合成石英玻璃基板直接開始研磨，形成貫通孔。
貫通孔形成後，原料合成石英玻璃基板的表面側及背面側的貫通孔的開口部的寬或徑長的比(對應於腔體的w1與w2的比之比)未符合既定的範圍的情況下，酌情以蝕刻進行修正，使得可抑制伴隨錐度之原料合成石英玻璃基板的表面與背面的開口寬或開口徑的差。
作成如此，透過噴砂加工而形成的貫通孔的加工面，亦即貫通孔內部的表面粗糙度(Ra)優選上為0.1～0.5μm，更優選上0.1～0.3μm的粗面狀。此情況下，能以獲得的粗研磨面成為既定的表面粗糙度的方式，透過電腦控制調節噴砂噴嘴的移動方向、速度及空氣壓力等。具體而言，空氣壓力涉及使用磨粒、噴嘴-基板間的距離，無法無歧義地決定，可視除去速度與加工的深度而調整，惟例如在磨粒方面使用綠色碳酸鹽(GC)、白剛玉(WA)等。此外，空氣壓力優選上為0.15～0.30MPa。
另一方面，貫通孔加工方法方面使用綜合加工機加工的情況下，亦為了盡可能消除伴隨貫通孔加工的錐度之原料合成石英玻璃基板的表面與背面的開口寬或開口徑的差，從兩面加工為優選。
在綜合加工機加工，使用綜合加工機、其他數值控制工具機，使用附鑽石磨粒磨石等，在原料合成石英玻璃基板的加工面，透過不發生破裂、裂紋、強裂的碎裂等的研削條件使磨石旋轉及移動，進行既定的尺寸或深度的貫通孔加工。 具體而言，使用鑽石磨粒、CBN磨粒等以電沉積或金屬黏合劑進行固定的磨石，以主軸旋轉數優選上為100～60000rpm、更優選上1000～40000rpm、研削速度優選上為1～10000mm/分、更優選上為10～1000mm/分進行研削。
＜原料合成石英玻璃基板的黏合＞ 接著，就以下程序進行說明：進行貫通孔加工，形成複數個貫通孔，且在至少予以黏合之側的面被鏡面化的原料合成石英玻璃基板之上，予以黏合與此為別的原料合成石英玻璃基板。
予以黏合的別的原料合成石英玻璃基板是與形成複數個貫通孔的原料合成石英玻璃基板相同的大小為優選，其厚度是從原料合成石英玻璃基板的撓曲等的觀點而言，優選上0.2mm以上，更優選上0.3mm以上。另外，予以黏合的合成石英玻璃基板的厚度之上限雖無特別限制，惟從光的提取效率的觀點而言，0.6mm以下為優選。
此外，予以黏合的別的原料合成石英玻璃基板的表面是優選上至少與貫通孔相向而予以黏合之面為鏡面，其表面粗糙度(Ra)從基板的密接性的觀點而言，優選上0.3nm以下，更優選上0.2nm以下，優選上0.05nm以上。尤其，兩面被鏡面化為優選。
將形成複數個貫通孔的原料合成石英玻璃基板、和與此為別的原料合成石英玻璃基板的黏合之方法在例如兩原料合成石英玻璃基板相同的大小的情況下，能以兩原料合成石英玻璃基板重疊而予以黏合，對原料合成石英玻璃基板可不特別施加負載，惟為了防止黏合的偏位，亦可施加50gf程度以下的輕負載。
在形成前述複數個貫通孔的原料合成石英玻璃基板之上，予以黏合未形成與此為別的貫通孔的原料合成石英玻璃基板後，投入爐內，優選上以1000～1200℃，加熱2～4小時，從而可將2個原料基板強固地黏合。
另外，依所需而黏合後，為了使最後獲得的合成石英玻璃腔體之上壁部的厚度為期望的厚度，可對未進行貫通孔加工的原料合成石英玻璃基板酌情進行單面研磨。
＜切斷＞ 接著，就以下程序進行說明：將予以黏合的原料合成石英玻璃基板切斷，個片化為複數個各別的合成石英玻璃腔體。 予以黏合的原料合成石英玻璃基板例如透過切割機在鄰接的孔間進行切斷，個片化為各別的腔體。此情況下，優選上切斷為1～5mm平方的既定的大小，而可切分為複數個各個的合成石英玻璃腔體。 另外，考量形成後述的黏合層的程序時，予以黏合的原料合成石英玻璃基板之中，優選上在合成石英玻璃腔體之上壁部的外側表面側黏貼切割帶而固定的狀態下進至下個程序。
[合成石英玻璃腔蓋之製造方法] 接著，就合成石英玻璃腔蓋之製造方法進行說明。 合成石英玻璃腔蓋是在上述的合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面形成黏合層從而獲得。
黏合層是如上述般，將例如在樹脂系黏合層的情況下包含樹脂與分散媒、金屬系黏合層的情況下包含從由金、銀、銅、鈀、銦、錫及鉍所成的群組選擇的1種以上的元素與分散媒之膏體，在合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面上，例如透過點膠、絲網印刷、沖壓、噴墨等的方法而形成。一次精度佳地形成黏合層的情況下，可將黏合膏進行總括塗佈的絲網印刷為優選。
為了形成黏合層用的樹脂系膏或金屬系膏方面，可使用上述者，黏合層的厚度及寬度亦如上述。
金屬系膏亦能以比本硬化溫度低的溫度進行加熱，從而作成半硬化狀態(B-Stage)。 形成黏合層的金屬系膏從被密封的元件的耐熱性的觀點而言，優選上100～350℃，更優選上100～300℃，再更優選上以150～300℃進行硬化。
如此般獲得的合成石英玻璃腔蓋可用於將各種的光學元件進行密封之際。尤其作為280nm以下的波長可穩定透射的腔體使用合成石英玻璃，使得對於發出或接收UV-C(波長240～300nm)、DUV區域(波長170～240nm)的光的光學元件之功效大。
[光學元件封裝體及其製造方法] 光學元件封裝體如示於圖4，為具有合成石英玻璃腔蓋、設置發光元件或光接收元件7的基板6者，以將前述合成石英玻璃腔蓋從前述元件之上方覆蓋於其的方式進行設置，經由黏合層5予以黏合於基板。
發光元件方面，舉例UV-LED、KrF準分子雷射、ArF準分子雷射等，光接收元件方面，舉例火焰感測器等。
設置有發光元件或光接收元件的基板方面，舉例鋁系陶瓷、氮化鋁系陶瓷、銅板等，再者亦可使用在此等基板表面具有金、銀、鉑、鉻等的金屬膜、氮化鉻、二氧化鈦等的金屬化合物膜者。 進一步在合成石英玻璃腔體之側壁部的內側表面塗佈反射材，使得亦可用作為鏡材。
光學元件封裝體之製造方法方面，將合成石英玻璃腔蓋對設置有光學元件或光接收元件的基板從其上方覆蓋，決定黏合位置後，使黏合層與基板接觸而將合成石英玻璃腔蓋與基板予以黏合而可獲得封裝體。 另外，依所需，將合成石英玻璃腔蓋與設置前述元件的基板進行加熱為優選。此加熱處理的溫度(本硬化溫度)從光學元件的耐熱性的觀點而言，優選上為150～330℃，加熱處理時間優選上1～60分鐘，更優選上1～30分鐘。此情況下，亦同時進行加壓為優選，此處理下的環境適用大氣環境、氮氣等的惰性氣體環境等。此外，形成金屬系黏合層的金屬系膏為半硬化狀態(B-Stage)的合成石英玻璃腔蓋的情況下，金屬系黏合層被透過加熱使得黏合層部分被按壓，含於金屬系黏合層的金屬粒子密切結合，使得可建構氣密性高的密封。 [實施例]
以下，示出實施例，具體說明本發明，惟本發明非限制於下述的實施例者。
[實施例1] 以基板表背面為鏡面(Ra＝0.3nm)之合成石英玻璃晶圓基板(直徑4寸、厚度0.4mm)為原料基板，將配置0.8mm平方的開口程度的孔圖案的膜遮罩貼於合成石英玻璃晶圓基板表面，對合成石英玻璃基板全面透過噴砂加工進行貫通孔加工。噴砂加工是磨粒方面採用WA ＃1200(昭和電工(株)製)，空氣壓力以0.22MPa進行之。 噴砂加工後、基板表面的開口程度為0.82mm平方，背面的開口程度為0.81mm平方(1.0：1.0)。
在形成複數個貫通孔的基板的表面，黏貼別的表背面為鏡面(Ra＝0.13nm)的平板狀的合成石英玻璃基板(直徑4寸、厚度0.3mm)，在1100℃的電爐之中保持2小時，進行2個合成石英玻璃基板的黏合。
將上述黏合的合成石英玻璃基板透過切割機在鄰接的孔間切斷為1.2mm平方，獲得複數個合成石英玻璃腔體。
將矽氧樹脂黏合劑(KER-3000-M2、信越化學工業(株)製)透過點膠，在合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面塗佈為線寬250μm、膜厚15～20μm，製作合成石英玻璃腔蓋。
作成覆蓋設置於鋁系陶瓷基板上的火焰感測器元件，對前述合成石英玻璃腔蓋每一個封裝體施加150gf的負載而暫時黏合，在200℃的乾燥爐加熱1小時而予以黏合，製作光接收型火焰感測器封裝體。
將前述光接收型火焰感測器封裝體在發出UV區域的光的火焰的附近予以接收光的結果，無合成石英玻璃腔體或鋁系陶瓷的應力所致的黏合層部分的剝離，此外可確認通過合成石英玻璃而元件捕捉從火焰發出的光使得感測器作動，作為封裝體展現充分的功能。
[實施例2] 使基板表面為鏡面(Ra＝0.25nm)的合成石英玻璃晶圓基板(直徑6寸、厚度0.3mm)為原料基板，對合成石英玻璃基板全面，透過綜合加工機加工進行貫通孔加工。綜合加工機加工是使用附鑽石磨粒磨石，以主軸旋轉數20000rpm、研削速度50mm/分，對合成石英玻璃晶圓基板加工出複數個貫通孔。 合成石英玻璃基板的開口徑為表背面共2.52mmφ。
在形成複數個貫通孔的基板的表面，予以黏合別的表背面為鏡面(Ra＝0.13nm)的平板狀的合成石英玻璃基板(直徑6寸、厚度0.3mm)，在1050℃的電爐之中保持4小時，進行2個合成石英玻璃的黏合。
就未進行貫通孔加工的上壁部的外側表面進行單面研磨加工，使合成石英玻璃腔體之上壁部的厚度為0.2mm。
將上述予以黏合的合成石英玻璃基板透過切割機在鄰接的孔間切斷為3.5mm平方，獲得複數個合成石英玻璃腔體。
將由包含銀30質量％、錫30質量％、鉍25質量％、銅15質量％的合金所成的金屬玻璃(玻璃轉移溫度300℃)以絲網印刷在合成石英玻璃腔體之側壁部的下端面，塗佈為線寬240μm、膜厚15～20μm，接著以100℃加熱25分鐘，使金屬玻璃為半硬化狀態(B-Stage)而製作合成石英玻璃腔蓋。
作成為覆蓋設置於鍍金的氮化鋁的基板上的發出波長285nm的短波長的光之UV-LED，一面對前述合成石英玻璃腔蓋每一封裝體施加1kgf的負載，一面以250℃予以黏合10分鐘，製作光學元件封裝體。
使波長285nm的光發光5000小時以上的結果，無合成石英玻璃腔體或氮化鋁的應力所致的黏合劑部分的剝落，此外亦未見285nm的短波長所致的對於黏合層的損傷，作為短波長用的光學元件封裝體展現充分的功能。
1:合成石英玻璃腔體 2:合成石英玻璃腔體之上壁部 3:合成石英玻璃腔體之側壁部 4:開口部 5:黏合層 6:基板 7:光學元件 10:合成石英玻璃腔蓋 20:光學元件封裝體
[圖1]就本發明中的合成石英玻璃腔體的一例進行繪示的平面圖。 [圖2]沿著圖1的II-II線之端面圖。 [圖3]就本發明中的合成石英玻璃腔蓋的一例進行繪示的端面圖。 [圖4]就本發明中的使用合成石英玻璃腔蓋下的光學元件封裝體的一例進行繪示的端面圖。

Claims (16)

  1. 一種合成石英玻璃腔體，其為對於設置有發光元件或光接收元件的基板覆蓋前述元件而予以黏合於前述基板者，前述合成石英玻璃腔體的內側表面之中，與前述元件的發光面或光接收面相向之面為鏡面，其以外的面為粗面。
  2. 如申請專利範圍第1項之合成石英玻璃腔體，其具有包括上壁部、側壁部及下方開口部的剖面反凹狀，前述上壁部的內側表面為鏡面，前述側壁部的內側表面為粗面。
  3. 如申請專利範圍第2項之合成石英玻璃腔體，其中，前述上壁部的外側表面為鏡面。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之合成石英玻璃腔體，其中，下方開口寬或開口徑、和前述上壁部的前述內側表面的寬或徑長的比為0.8：1.0~1.2：1.0的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之合成石英玻璃腔體，其中，前述粗面的表面粗糙度(Ra)為0.1~0.5μm。
  6. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之合成石英玻璃腔體，其中，前述鏡面的表面粗糙度(Ra)為0.05~0.4nm。
  7. 一種合成石英玻璃腔蓋，具有如申請專利範圍第1~6項中任一項之合成石英玻璃腔體、和形成於前述合成石英玻璃腔體與設置有前述發光元件或光接收元件的基板相接的部分之黏合層。
  8. 如申請專利範圍第7項之合成石英玻璃腔蓋，其中，前述黏合層為半硬化狀態(B-Stage)。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之合成石英玻璃腔蓋，其中，前述黏合層為包含環氧樹脂或矽氧樹脂的樹脂系黏合層或包含金屬或其混合物的金屬系黏合層。
  10. 如申請專利範圍第9項之合成石英玻璃腔蓋，其中，前述金屬從由金、銀、銅、鈀、銦、錫及鉍所成的群組選擇。
  11. 一種光學元件封裝體，具備如申請專利範圍第7~10項中任一項之合成石英玻璃腔蓋、和設置有發光元件或光接收元件的基板。
  12. 一種合成石英玻璃腔體之製造方法，包含以下程序：在原料合成石英玻璃基板的複數位置進行貫通孔加工，形成複數個貫通孔； 在形成前述複數個貫通孔的原料合成石英玻璃基板之上，予以黏合至少與前述貫通孔相向而黏合之面被鏡面化的別的原料合成石英玻璃基板；和將前述予以黏合的原料合成石英玻璃基板，在鄰接的孔間進行切斷，個片化為複數個合成石英玻璃腔體。
  13. 如申請專利範圍第12項之合成石英玻璃腔體之製造方法，其中，前述貫通孔加工為噴砂加工或綜合加工機加工。
  14. 一種合成石英玻璃腔蓋之製造方法，包含以下程序：透過如申請專利範圍第12或13項之製造方法獲得合成石英玻璃腔體後，在前述合成石英玻璃腔體之側壁部下端面塗佈樹脂系膏或金屬系膏，形成樹脂系黏合層或金屬系黏合層。
  15. 如申請專利範圍第14項之合成石英玻璃腔蓋之製造方法，其中，黏合層為金屬系黏合層，包含透過加熱從而形成半硬化狀態(B-Stage)的金屬系黏合層之程序。
  16. 一種光學元件封裝體之製造方法，包含以下程序：透過如申請專利範圍第14或15項之製造方法獲得合成石英玻璃腔蓋後，將前述合成石英玻璃腔蓋對於設置有發光元件或光接收元件的基板以覆蓋前述發光元件或光接收元件的 方式經由前述合成石英玻璃腔蓋的黏合層予以黏合。
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