WO2017195424A1 - 気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ - Google Patents

気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ Download PDF

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WO2017195424A1
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laser beam
glass lid
container
glass
sealing material
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Inventor
岡　卓司
浩士 荒川
徹 白神
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日本電気硝子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an airtight package for mounting and sealing an element, and an airtight package.
  • an airtight package is used for mounting and sealing an element such as an LED.
  • Such an airtight package is configured by joining a container in which an element can be mounted and a cover member for sealing the inside of the container.
  • Patent Document 1 discloses an airtight package in which a glass ceramic substrate and a glass lid are joined via a sealing material.
  • a glass frit made of low-melting glass is used as the sealing material.
  • substrate and the glass cover are joined by baking and melting the said glass frit.
  • the present inventors have found that when the thickness of the glass lid is increased, the temperature difference inside the glass lid increases due to heating by laser irradiation, and cracks are generated in the glass lid due to thermal stress.
  • An object of the present invention is to provide an airtight package manufacturing method and an airtight package that can reduce the thermal stress generated in the glass lid by laser light irradiation and suppress the occurrence of cracks in the glass lid. is there.
  • the manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing an airtight package in which a container having an element mounted therein is sealed with a glass lid, the step of mounting the element inside the container, a sealing portion of the container, and glass Place the sealing material layer between the lids, place the glass lid on the container, and irradiate the sealing material layer through the glass lid with the first laser light for heating and melting the sealing material layer A step of heating and melting the sealing material layer, and a step of heating the glass lid by irradiating the glass lid with a second laser beam for heating the glass lid,
  • the two laser beams have different wavelengths, and the second laser beam is irradiated so as to reduce the temperature difference inside the glass lid caused by the irradiation of the first laser beam.
  • the first laser beam and the second laser beam are irradiated at the same time so that the irradiation region of the first laser beam and the irradiation region of the second laser beam on the glass lid overlap at least partially. It is preferable.
  • the first laser beam preferably has a wavelength in the range of 600 to 1600 nm.
  • the second laser beam preferably has a wavelength of 3000 nm or more.
  • the container is preferably made of ceramic or glass ceramic.
  • the sealing material layer is preferably formed from glass frit.
  • the hermetic package of the present invention includes an element having an upper limit temperature of 350 ° C. or less, a container in which the element is mounted, a glass lid having a thickness exceeding 0.2 mm, and sealing the container, A sealing material layer disposed between the stopper and the glass lid is provided.
  • Examples of elements mounted in the hermetic package of the present invention include MEMS and deep ultraviolet LEDs.
  • the container can be formed from, for example, aluminum oxide, glass ceramic, or aluminum nitride.
  • the manufacturing method of the present invention it is possible to reduce the thermal stress generated inside the glass lid by the irradiation of the laser beam, and to suppress the occurrence of cracks in the glass lid.
  • the hermetic package of the present invention has excellent hermeticity and package strength.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an airtight package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a process for manufacturing the hermetic package shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view showing a state in which the first laser beam and the second laser beam are irradiated in the process of manufacturing the hermetic package shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing irradiation regions of the first laser beam and the second laser beam in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing irradiation regions of the first laser beam and the second laser beam in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing irradiation regions of the first laser beam and the second laser beam in the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an airtight package according to an embodiment of the present invention.
  • an airtight package 1 of the present embodiment includes a container 2 in which an element 5 is mounted, a glass lid 3 that seals the container 2, a sealing portion 2 a of the container 2, and a glass lid 3. And a sealing material layer 4 disposed therebetween.
  • the sealing portion 2a of the container 2 and the glass lid 3 are joined by the sealing material layer 4, the container 2 is sealed by the glass lid 3 to form an airtight structure.
  • the container 2 is made of, for example, ceramic or glass ceramic.
  • the ceramic include aluminum oxide, aluminum nitride, zirconia, and mullite.
  • the glass ceramic include LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). Specific examples of LTCC include a sintered body of an inorganic powder such as titanium oxide or niobium oxide and a glass powder.
  • the glass constituting the glass lid 3 for example, SiO 2 -B 2 O 3 -RO (R is Mg, Ca, Sr or Ba) based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -R '2 O (R' Is Li, Na or Ka) glass, SiO 2 —B 2 O 3 —RO—R ′ 2 O glass, SnO—P 2 O 5 glass, TeO 2 glass, Bi 2 O 3 glass, or the like. be able to.
  • SiO 2 -B 2 O 3 -RO R is Mg, Ca, Sr or Ba
  • SiO 2 -B 2 O 3 -R '2 O R' Is Li, Na or Ka
  • SiO 2 —B 2 O 3 —RO—R ′ 2 O glass SiO 2 —B 2 O 3 —RO—R ′ 2 O glass
  • SnO—P 2 O 5 glass TeO 2 glass
  • Bi 2 O 3 glass or the like.
  • the thickness of the glass lid 3 is not particularly limited in the present invention, but generally, a thickness within the range of 0.01 mm to 2.0 mm is used. If the thickness of the glass lid 3 exceeds 0.2 mm, the thermal stress in laser irradiation increases and cracks are likely to occur. Therefore, when the thickness of the glass lid 3 exceeds 0.2 mm, the effect of the present invention is more easily exhibited.
  • the thickness of the glass lid 3 is more preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.4 mm or more.
  • a sealing material for forming the sealing material layer 4 it is preferable to use a glass frit containing a low-melting glass powder.
  • the low melting point glass powder is included, the sealing material can be melted at a lower temperature, and the thermal deterioration of the element can be further suppressed.
  • the low melting glass powder for example, Bi 2 O 3 glass powder, SnO—P 2 O 5 glass powder, V 2 O 5 —TeO 2 glass powder, or the like can be used.
  • at least one pigment selected from CuO, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , MnO 2 and the like may be contained in the glass.
  • the sealing material may contain a low expansion refractory filler, a laser light absorbing material and the like in addition to the low melting point glass powder.
  • a low expansion refractory filler include cordierite, willemite, alumina, zirconium phosphate compounds, zircon, zirconia, tin oxide, quartz glass, ⁇ -quartz solid solution, ⁇ -eucryptite, and spodumene.
  • the laser light absorbing material include compounds such as at least one metal selected from Fe, Mn, Cu and the like or an oxide containing the metal.
  • the element 5 is not particularly limited in the present invention, but according to the manufacturing method of the present invention, even if it is an element having low heat resistance, thermal deterioration during packaging can be suppressed. When an element having a low use upper limit temperature is used, the effect of the present invention is more easily exhibited. In addition, according to the present invention, even if the thickness of the glass lid 3 is increased in order to increase the strength of the package 1, it is possible to obtain a highly airtight packaging. For this reason, when an element requiring high strength and airtightness is used, the effect of the present invention is more easily exhibited. Therefore, the effect of the present invention is more easily exhibited when the element 5 is an element that has a low use upper limit temperature and requires high airtightness. Examples of such elements include MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), deep ultraviolet LEDs (Light Emitting Diode), and the like.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • LEDs Light Emitting Diode
  • the above-mentioned MEMS and deep ultraviolet LED can be cited as an element having a use upper limit temperature of 350 ° C. or lower.
  • the use upper limit temperature of the element is a temperature defined as a standard for each element, and is also referred to as an operation upper limit temperature, a maximum use temperature, or the like.
  • the element 5 is not limited to the above, and other than the above, a light emitting element such as an LED, LD (Laser Diode), a light receiving element such as a CCD (Charge Coupled Device), and other elements may be used. Can do.
  • a light emitting element such as an LED, LD (Laser Diode), a light receiving element such as a CCD (Charge Coupled Device), and other elements may be used. Can do.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of manufacturing the hermetic package shown in FIG.
  • the element 5 is mounted inside the container 2 as shown in FIG.
  • a sealing material layer 4 is formed on the sealing portion 2 a of the container 2 by applying a sealing material.
  • the glass cover 3 is mounted on the sealing part 2a in which the sealing material layer 4 was formed.
  • the sealing material layer 4 can be arrange
  • the sealing material is applied to the container 2 side, but the sealing material may be applied to the glass lid 3 side. Moreover, you may apply
  • the sealing material layer 4 is heated and melted by irradiating laser light through the glass lid 3 from above.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view showing a state in which the first laser beam and the second laser beam are irradiated in the process of manufacturing the hermetic package of the present embodiment.
  • the sealing material layer 4 is irradiated through the glass lid 3 with the first laser beam 11 for heating and melting the sealing material layer 4.
  • the first laser beam 11 is irradiated from directly above.
  • the sealing material layer 4 is heated and melted by the irradiation of the first laser beam 11.
  • the glass lid 3 is irradiated with the second laser beam 12 for heating the glass lid 3.
  • the second laser light 12 is irradiated from an obliquely upward direction.
  • the glass lid 3 is heated by the irradiation of the second laser beam 12.
  • the first laser beam 11 is a laser beam for heating the sealing material layer 4
  • the second laser beam 12 is a laser beam for heating the glass lid 3
  • the lights 12 have different wavelengths. That is, the wavelength of the first laser light 11 is preferably a wavelength that transmits the glass lid 3 and the sealing material layer 4 has a large absorption.
  • the wavelength of the second laser light 11 is that of the glass lid 3. It is preferable that the wavelength has a large absorption.
  • the wavelength of the first laser beam 11 is preferably in the range of 600 to 1600 nm. By setting the wavelength within such a range, the sealing material layer 4 can be efficiently heated.
  • a semiconductor laser is preferably used as a light source that emits the first laser beam 11.
  • the wavelength of the second laser beam 12 is preferably 3000 nm or more, and more preferably in the range of 5000 to 11000 nm. By setting the wavelength within such a range, the entire glass lid 3 can be efficiently heated uniformly.
  • a carbon dioxide laser is preferably used as the light source that emits the second laser beam 12.
  • the sealing material layer 4 is heated by irradiating the sealing material layer 4 with the first laser beam 11. For this reason, the portion of the glass lid 3 in contact with the sealing material layer 4 is locally heated to a high temperature. Therefore, the temperature of the portion of the glass lid 3 near the sealing material layer 4 rises. On the other hand, the portion of the glass lid 3 away from the sealing material layer 4 is not easily heated. For this reason, a temperature difference is generated inside the glass lid 3 by the irradiation of the first laser beam 11. This temperature difference increases as the thickness of the glass lid 3 increases.
  • the glass lid 3 is heated by irradiating the glass lid 3 with the second laser beam 12. For this reason, the temperature difference inside the glass lid 3 caused by the irradiation of the first laser beam 11 is reduced by the irradiation of the second laser beam 12. Since the temperature difference inside the glass lid 3 can be reduced, the thermal stress generated inside the glass lid 3 can be reduced, and the occurrence of cracks or the like in the glass lid 3 can be suppressed.
  • the present embodiment even if the glass lid 3 is large in thickness, it is possible to reduce the thermal stress generated in the glass lid 3 and suppress the occurrence of cracks in the glass lid 3.
  • the first laser beam 11 is irradiated from directly above and the second laser beam 12 is irradiated from the upper oblique direction, but the present invention is not limited to this.
  • Both the first laser beam 11 and the second laser beam 12 may be irradiated from directly above, or both may be irradiated from the upper oblique direction.
  • the first laser beam 11 may be irradiated from an upper oblique direction
  • the second laser beam 12 may be irradiated from directly above.
  • the scanning and irradiation directions of the first laser beam 11 and the second laser beam 12 can be controlled using a galvano scanner or the like.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing irradiation areas of the first laser beam and the second laser beam in the first embodiment.
  • the entire irradiation region 21 of the first laser beam is included in the irradiation region 22 of the second laser beam, and the irradiation region 21 of the first laser beam and the irradiation of the second laser beam. Region 22 completely overlaps.
  • the first laser light 11 and the second laser light 12 are scanned in the direction of arrow A, and the circling material 4 and the glass lid 3 are circulated. Thereby, the sealing material layer 4 is heated and melted, and the sealing portion 2a of the container 2 and the glass lid 3 are joined.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing irradiation regions of the first laser beam and the second laser beam in the second embodiment.
  • the irradiation region 22 of the second laser light precedes the irradiation region 21 of the first laser light in the arrow A direction. Therefore, the irradiation region 21 of the first laser beam and the irradiation region 22 of the second laser beam are partially overlapped.
  • the first laser beam 11 and the second laser beam 12 are scanned in the direction indicated by the arrow A, and the sealing material layer 4 is heated and melted to seal the sealing portion 2a of the container 2 and the glass lid 3 And join.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing irradiation regions of the first laser beam and the second laser beam in the third embodiment.
  • the first laser light irradiation region 21 is not overlapped with the first laser light irradiation region 21, and the second laser light irradiation region 22 is the first laser light irradiation region 21. Scanning ahead in the direction of arrow A. In this state, the first laser beam 11 and the second laser beam 12 are scanned in the direction indicated by the arrow A, and the sealing material layer 4 is heated and melted to seal the sealing portion 2a of the container 2 and the glass lid 3 And join.
  • the first laser light irradiation region 21 and the second laser light irradiation region 22 in the glass lid 3 are overlapped at least partially.
  • the laser beam 11 and the second laser beam 12 are preferably irradiated simultaneously. This is because the temperature difference inside the glass lid 3 can be reduced more effectively.
  • the second laser beam 12 is advanced as shown in FIGS. Is preferred. This is because, when only the first laser beam 11 is irradiated first, a temperature difference similar to that when not irradiating the second laser beam 12 may occur inside the glass lid 3. Therefore, in the present invention, the irradiated region of the glass lid 3 is irradiated with the second laser beam 12 at the same time as the first laser beam 11 or after the second laser beam 12 is irradiated, It is preferable to irradiate the first laser beam 11.
  • the irradiation area 21 of the 1st laser beam has shown the example smaller than the irradiation area 22 of the 2nd laser beam, this invention is not limited to this, 1st laser beam
  • the irradiation region 21 of the first laser beam and the irradiation region 22 of the second laser beam may have the same size, or the irradiation region 21 of the first laser beam is larger than the irradiation region 22 of the second laser beam. Also good.

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Abstract

レーザー光の照射によってガラス蓋内部に生じる熱応力を低減し、ガラス蓋にクラック等が発生するのを抑制することができる気密パッケージの製造方法を提供する。　素子が内部に搭載された容器２をガラス蓋３で封止した気密パッケージを製造する方法であって、容器２の内部に素子を搭載する工程と、容器２の封止部とガラス蓋３の間に封着材料層４を配置して、容器２の上にガラス蓋３を載せる工程と、封着材料層４を加熱溶融するための第１のレーザー光１１を、ガラス蓋３を通して封着材料層４に照射して封着材料層４を加熱溶融する工程と、ガラス蓋３を加熱するための第２のレーザー光１２を、ガラス蓋３に照射してガラス蓋３を加熱する工程とを備え、第１のレーザー光１１と第２のレーザー光１２が互いに異なる波長を有し、第１のレーザー光１１の照射によって生じるガラス蓋３内部の温度差を低減するように、第２のレーザー光１２が照射されることを特徴としている。

Description

気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ
　本発明は、素子を搭載して封止するための気密パッケージの製造方法及び気密パッケージに関する。
　従来、ＬＥＤなどの素子を搭載して封止するために、気密パッケージが用いられている。このような気密パッケージは、素子を搭載することができる容器と、容器内を封止するためのカバー部材が接合されることにより構成されている。
　下記の特許文献１には、ガラスセラミックス基板と、ガラス蓋が、封着材料を介して接合されてなる気密パッケージが開示されている。特許文献１では、上記封着材料として、低融点ガラスからなるガラスフリットが用いられている。また、特許文献１では、上記ガラスフリットを焼成して、溶融させることにより、ガラスセラミックス基板とガラス蓋が接合されている。
　しかしながら、耐熱性の低い素子が搭載される場合、特許文献１のようにガラスフリットを焼成して溶融させると、焼成の際の加熱により素子特性が熱劣化するおそれがある。これを解消する方法として、ガラスフリットにレーザーを照射し局所的に加熱することでガラスフリットを溶融する方法が考えられる。
特開２０１４－２３６２０２号公報
　上記のレーザー照射による封着を採用することにより、搭載される素子の熱劣化を防止することができる。また、気密パッケージを構成する全ての材料が無機材料からなるため、酸素及び水等の透過による劣化も効果的に防止することができる。
　一方、気密性を維持しながら、パッケージ強度を高めるためには、ガラス蓋の厚みを大きくしたいという要望がある。しかしながら、ガラス蓋の厚みを大きくすると、レーザー照射による加熱でガラス蓋内部での温度差が大きくなり、熱応力によりガラス蓋にクラックが発生するという課題があることを本発明者等は見出した。
　本発明の目的は、レーザー光の照射によってガラス蓋内部に生じる熱応力を低減し、ガラス蓋にクラック等が発生するのを抑制することができる気密パッケージの製造方法及び気密パッケージを提供することにある。
　本発明の製造方法は、素子が内部に搭載された容器をガラス蓋で封止した気密パッケージを製造する方法であって、容器の内部に素子を搭載する工程と、容器の封止部とガラス蓋の間に封着材料層を配置して、容器の上にガラス蓋を載せる工程と、封着材料層を加熱溶融するための第１のレーザー光を、ガラス蓋を通して封着材料層に照射して封着材料層を加熱溶融する工程と、ガラス蓋を加熱するための第２のレーザー光を、ガラス蓋に照射してガラス蓋を加熱する工程とを備え、第１のレーザー光と第２のレーザー光が互いに異なる波長を有し、第１のレーザー光の照射によって生じるガラス蓋内部の温度差を低減するように、第２のレーザー光が照射されることを特徴としている。
　本発明においては、ガラス蓋における第１のレーザー光の照射領域と第２のレーザー光の照射領域とが少なくとも一部において重なるように、第１のレーザー光と第２のレーザー光が同時に照射されることが好ましい。
　第１のレーザー光は、６００～１６００ｎｍの範囲内の波長を有することが好ましい。
　第２のレーザー光は、３０００ｎｍ以上の波長を有することが好ましい。
　容器は、セラミックまたはガラスセラミックからなることが好ましい。
　封着材料層は、ガラスフリットから形成されることが好ましい。
　本発明の気密パッケージは、使用上限温度が３５０℃以下である素子と、素子を内部に搭載する容器と、０．２ｍｍを超える厚みを有し、容器を封止するガラス蓋と、容器の封止部とガラス蓋の間に配置される封着材料層とを備えることを特徴としている。
　本発明の気密パッケージに搭載される素子としては、ＭＥＭＳ及び深紫外線ＬＥＤが挙げられる。
　容器は、例えば、酸化アルミニウム、ガラスセラミック、または窒化アルミニウムから形成することができる。
　本発明の製造方法によればレーザー光の照射によってガラス蓋内部に生じる熱応力を低減し、ガラス蓋にクラック等が発生するのを抑制することができる。
　本発明の気密パッケージは、優れた気密性及びパッケージ強度を有している。
図１は、本発明の一実施形態の気密パッケージを示す模式的断面図である。 図２は、図１に示す気密パッケージを製造する工程を説明するための模式的断面図である。 図３は、図１に示す気密パッケージを製造する工程において、第１のレーザー光及び第２のレーザー光を照射する状態を示す模式的拡大断面図である。 図４は、第１の実施形態における第１のレーザー光及び第２のレーザー光の照射領域を示す模式的平面図である。 図５は、第２の実施形態における第１のレーザー光及び第２のレーザー光の照射領域を示す模式的平面図である。 図６は、第３の実施形態における第１のレーザー光及び第２のレーザー光の照射領域を示す模式的平面図である。
　以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
　図１は、本発明の一実施形態の気密パッケージを示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態の気密パッケージ１は、素子５を内部に搭載する容器２と、容器２を封止するガラス蓋３と、容器２の封止部２ａとガラス蓋３との間に配置される封着材料層４とを備えている。封着材料層４で容器２の封止部２ａとガラス蓋３とが接合されることにより、容器２がガラス蓋３で封止されて気密な構造が形成されている。
　容器２は、例えば、セラミック、ガラスセラミックなどから構成される。セラミックとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ジルコニア、ムライトなどが挙げられる。ガラスセラミックとしては、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）などが挙げられる。ＬＴＣＣの具体的としては、酸化チタンや酸化ニオブ等の無機粉末とガラス粉末との焼結体などが挙げられる。
　ガラス蓋３を構成するガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラス、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ－Ｒ’２Ｏ系ガラス、ＳｎＯ－Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＴｅＯ２系ガラス又はＢｉ２Ｏ３系ガラスなどを用いることができる。
　ガラス蓋３の厚みは、本発明において特に限定されるものではないが、一般には、０．０１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲内のものが用いられる。ガラス蓋３の厚みが０．２ｍｍを超えると、レーザー照射における熱応力が大きくなり、クラックを生じやすくなる。そのため、ガラス蓋３の厚みが０．２ｍｍを超えると、本発明の効果がより発揮されやすくなる。ガラス蓋３の厚みは、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上であり、より好ましくは０．４ｍｍ以上である。
　封着材料層４を形成するための封着材料としては、低融点ガラス粉末を含むガラスフリットを用いることが好ましい。低融点ガラス粉末を含んでいる場合、より低温で封着材料を溶融させることができ、素子の熱劣化をより一層抑制することができる。低融点ガラス粉末としては、例えば、Ｂｉ２Ｏ３系ガラス粉末や、ＳｎＯ－Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末、Ｖ２Ｏ５－ＴｅＯ２系ガラス粉末などを用いることができる。なお、レーザー光の吸収を向上させるために、ガラス中にＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２等から選ばれる少なくとも１種の顔料が含まれていてもよい。また、封着材料には、上記の低融点ガラス粉末の他に、低膨張耐火性フィラーや、レーザー光吸収材などが含まれていてもよい。低膨張耐火性フィラーとしては、例えば、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、石英ガラス、β－石英固溶体、β－ユークリプタイト、スポジュメンが挙げられる。また、レーザー光吸収材としては、例えば、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕなどから選ばれる少なくとも１種の金属または該金属を含む酸化物等の化合物が挙げられる。
　素子５は、本発明において特に限定されるものではないが、本発明の製造方法によれば、耐熱性の低い素子であっても、パッケージングの際の熱劣化を抑制することができるので、使用上限温度の低い素子を用いた場合に、本発明の効果がより発揮されやすくなる。また、本発明によれば、パッケージ１の強度を高めるために、ガラス蓋３の厚みを大きくしても、気密性の高いパッケージングにすることができる。このため、高い強度と気密性が求められる素子を用いた場合に、本発明の効果がより発揮されやすくなる。したがって、素子５として、使用上限温度が低く、かつ高い気密性が求められる素子を用いた場合に、本発明の効果がより発揮されやすくなる。このような素子として、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）、深紫外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などが挙げられる。
　したがって、使用上限温度が３５０℃以下である素子としては、上記のＭＥＭＳ及び深紫外線ＬＥＤが挙げられる。なお、素子の使用上限温度は、素子毎に規格として定められた温度であり、動作上限温度、最高使用温度などとも称される温度である。
　しかしながら、素子５は、上記のものに限定されるものではなく、上記以外のＬＥＤ、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子、ＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ)などの受光素子や、その他の素子も用いることができる。
　図２は、図１に示す気密パッケージを製造する工程を説明するための模式的断面図である。本実施形態の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、容器２の内部に素子５を搭載する。
　次に、図２（ｂ）に示すように、容器２の封止部２ａの上に、封着材料を塗布して封着材料層４を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、封着材料層４を形成した封止部２ａの上に、ガラス蓋３を載せる。これにより、容器２の封止部２ａとガラス蓋３の間に封着材料層４を配置することができる。なお、本実施形態では、容器２側に封着材料を塗布しているが、ガラス蓋３側に封着材料を塗布してもよい。また、容器２側とガラス蓋３側の両方に封着材料を塗布してもよい。次に、図３を参照して以下に説明するように、上方からガラス蓋３を通してレーザー光を照射し、封着材料層４を加熱溶融する。
　図３は、本実施形態の気密パッケージを製造する工程において、第１のレーザー光及び第２のレーザー光を照射する状態を示す模式的拡大断面図である。
　図３に示すように、封着材料層４を加熱溶融するための第１のレーザー光１１を、ガラス蓋３を通して封着材料層４に照射する。第１のレーザー光１１は、図３に示すように、真上から照射される。第１のレーザー光１１の照射により、封着材料層４が加熱溶融される。また、同時に、ガラス蓋３を加熱するための第２のレーザー光１２を、ガラス蓋３に照射する。第２のレーザー光１２は、図３に示すように、上方斜め方向から照射される。第２のレーザー光１２の照射により、ガラス蓋３が加熱される。
　第１のレーザー光１１は封着材料層４を加熱するレーザー光であり、第２のレーザー光１２はガラス蓋３を加熱するレーザー光であるので、第１のレーザー光１１と第２のレーザー光１２は互いに異なる波長を有している。すなわち、第１のレーザー光１１の波長は、ガラス蓋３を透過して封着材料層４が大きな吸収を有する波長であることが好ましく、第２のレーザー光１１の波長は、ガラス蓋３が大きな吸収を有する波長であることが好ましい。
　第１のレーザー光１１の波長は、６００～１６００ｎｍの範囲内であることが好ましい。このような波長の範囲内とすることにより、効率良く封着材料層４を加熱することができる。第１のレーザー光１１を出射する光源としては、半導体レーザーが好ましく用いられる。
　第２のレーザー光１２の波長は、３０００ｎｍ以上であることが好ましく、５０００～１１０００ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。このような波長の範囲内とすることにより、効率良くガラス蓋３全体を均一に加熱することができる。第２のレーザー光１２を出射する光源としては、炭酸ガスレーザーが好ましく用いられる。
　第１のレーザー光１１が封着材料層４に照射されることにより、封着材料層４が加熱される。このため、封着材料層４に接しているガラス蓋３の部分が局所的に高温に加熱される。したがって、封着材料層４近傍のガラス蓋３の部分が温度上昇する。一方、封着材料層４から離れたガラス蓋３の部分は、加熱されにくい。このため、第１のレーザー光１１の照射によって、ガラス蓋３内部に温度差が生じる。この温度差は、ガラス蓋３の厚みが大きくなるほど大きくなる。
　一方、本実施形態では、第２のレーザー光１２がガラス蓋３に照射されることにより、ガラス蓋３が加熱されている。このため、第２のレーザー光１２の照射により、第１のレーザー光１１の照射によって生じるガラス蓋３内部の温度差が低減される。ガラス蓋３内部の温度差を低減することができるので、ガラス蓋３内部に生じる熱応力を低減させ、ガラス蓋３にクラック等が発生するのを抑制することができる。
　したがって、本実施形態によれば、厚みが大きくガラス蓋３を用いても、ガラス蓋３内部に生じる熱応力を低減し、ガラス蓋３にクラック等が発生するのを抑制することができる。
　図３に示す実施形態では、第１のレーザー光１１を真上から照射し、第２のレーザー光１２を上方斜め方向から照射しているが、本発明はこれに限定されるものではない。第１のレーザー光１１及び第２のレーザー光１２の両方を真上から照射してもよいし、両方を上方斜め方向から照射してもよい。また、第１のレーザー光１１を上方斜め方向から照射し、第２のレーザー光１２を真上から照射してもよい。第１のレーザー光１１及び第２のレーザー光１２の走査及び照射方向は、ガルバノスキャナ等を用いて制御することができる。
　図４は、第１の実施形態における第１のレーザー光及び第２のレーザー光の照射領域を示す模式的平面図である。本実施形態では、第１のレーザー光の照射領域２１全体が、第２のレーザー光の照射領域２２内に含まれており、第１のレーザー光の照射領域２１と第２のレーザー光の照射領域２２は完全に重なっている。この状態で、第１のレーザー光１１と第２のレーザー光１２を矢印Ａ方向に走査させて、封着材料層４及びガラス蓋３上を周回させる。これにより、封着材料層４を加熱溶融して、容器２の封止部２ａとガラス蓋３とを接合する。
　図５は、第２の実施形態における第１のレーザー光及び第２のレーザー光の照射領域を示す模式的平面図である。本実施形態では、第２のレーザー光の照射領域２２が、第１のレーザー光の照射領域２１よりも矢印Ａ方向に先行している。したがって、第１のレーザー光の照射領域２１と第２のレーザー光の照射領域２２は、一部が重なった状態となっている。この状態で、第１のレーザー光１１と第２のレーザー光１２を矢印Ａ方向に走査させて周回させ、封着材料層４を加熱溶融して、容器２の封止部２ａとガラス蓋３とを接合する。
　図６は、第３の実施形態における第１のレーザー光及び第２のレーザー光の照射領域を示す模式的平面図である。本実施形態では、第１のレーザー光の照射領域２１と第２のレーザー光の照射領域２２が重ならずに、第２のレーザー光の照射領域２２が、第１のレーザー光の照射領域２１よりも矢印Ａ方向に先行して走査している。この状態で、第１のレーザー光１１と第２のレーザー光１２を矢印Ａ方向に走査させて周回させ、封着材料層４を加熱溶融して、容器２の封止部２ａとガラス蓋３とを接合する。
　本発明においては、図４及び図５に示すように、ガラス蓋３における第１のレーザー光の照射領域２１と第２のレーザー光の照射領域２２とが少なくとも一部において重なるように、第１のレーザー光１１と第２のレーザー光１２が同時に照射されることが好ましい。これにより、ガラス蓋３内部の温度差をより効果的に低減することができるからである。
　第１のレーザー光１１及び第２のレーザー光１２のうちの一方が他方より先行して走査される場合には、図５及び図６に示すように、第２のレーザー光１２を先行させることが好ましい。これは、第１のレーザー光１１のみを最初に照射すると、第２のレーザー光１２を照射しないときと同様の温度差がガラス蓋３内部に生じる場合があるからである。したがって、本発明においては、ガラス蓋３の被照射領域に対し、第２のレーザー光１２を照射すると同時に第１のレーザー光１１を照射するか、あるいは第２のレーザー光１２を照射した後に、第１のレーザー光１１を照射することが好ましい。
　上記実施形態では、第１のレーザー光の照射領域２１が第２のレーザー光の照射領域２２より小さい例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１のレーザー光の照射領域２１と第２のレーザー光の照射領域２２が互いに同程度の大きさであってもよいし、第１のレーザー光の照射領域２１が第２のレーザー光の照射領域２２より大きくてもよい。
１…気密パッケージ
２…容器
２ａ…封止部
３…ガラス蓋
４…封着材料層
５…素子
１１…第１のレーザー光
１２…第２のレーザー光
２１…第１のレーザー光の照射領域
２２…第２のレーザー光の照射領域
Ａ…走査方向

Claims (11)

  1. 　素子が内部に搭載された容器をガラス蓋で封止した気密パッケージを製造する方法であって、
    　前記容器の内部に前記素子を搭載する工程と、
    　前記容器の封止部と前記ガラス蓋の間に封着材料層を配置して、前記容器の上に前記ガラス蓋を載せる工程と、
    　前記封着材料層を加熱溶融するための第１のレーザー光を、前記ガラス蓋を通して前記封着材料層に照射して前記封着材料層を加熱溶融する工程と、
    　前記ガラス蓋を加熱するための第２のレーザー光を、前記ガラス蓋に照射して前記ガラス蓋を加熱する工程とを備え、
    　前記第１のレーザー光と前記第２のレーザー光が互いに異なる波長を有し、前記第１のレーザー光の照射によって生じる前記ガラス蓋内部の温度差を低減するように、前記第２のレーザー光が照射される、気密パッケージの製造方法。
  2. 　前記ガラス蓋における前記第１のレーザー光の照射領域と前記第２のレーザー光の照射領域とが少なくとも一部において重なるように、前記第１のレーザー光と前記第２のレーザー光が同時に照射される、請求項１に記載の気密パッケージの製造方法。
  3. 　前記第１のレーザー光が、６００～１６００ｎｍの範囲内の波長を有する、請求項１または２に記載の気密パッケージの製造方法。
  4. 　前記第２のレーザー光が、３０００ｎｍ以上の波長を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の気密パッケージの製造方法。
  5. 　前記容器がセラミックまたはガラスセラミックからなる、請求項１～４のいずれか一項に記載の気密パッケージの製造方法。
  6. 　前記封着材料層がガラスフリットから形成される、請求項１～５のいずれか一項に記載の気密パッケージの製造方法。
  7. 　使用上限温度が３５０℃以下である素子と、
    　前記素子を内部に搭載する容器と、
    　０．２ｍｍを超える厚みを有し、前記容器を封止するガラス蓋と、
    　前記容器の封止部と前記ガラス蓋の間に配置される封着材料層とを備える、気密パッケージ。
  8. 　前記素子が、ＭＥＭＳまたは深紫外線ＬＥＤである、請求項７に記載の気密パッケージ。
  9. 　前記容器が、酸化アルミニウムから形成されている、請求項７または８に記載の気密パッケージ。
  10. 　前記容器が、ガラスセラミックから形成されている、請求項７または８に記載の気密パッケージ。
  11. 　前記容器が、窒化アルミニウムから形成されている、請求項７または８に記載の気密パッケージ。
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