WO2019039440A1 - 透明封止部材及び光学部品 - Google Patents
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Definitions
- a transparent sealing member according to the first aspect of the present invention is used in a package for housing at least one optical element, and is a transparent sealing member bonded to a mounting substrate on which the optical element is mounted by a resin adhesive. It is a stop member.
- the transparent sealing member includes a plurality of particles fixed to a bonding surface with the mounting substrate.
- the plurality of particles are embedded in and fixed to the transparent sealing member, or fixed via a reaction layer with the transparent sealing member. .
- the average particle diameter of the particles is preferably in the range of 0.05 to 15 ⁇ m.
- the bonding surface and the plurality of particles are fixed by performing a heat treatment at a temperature at which the transparent sealing member softens.
- the optical element 14 is mounted on the mounting substrate 16 as described above.
- the optical element 14 is configured, for example, by laminating a GaN-based crystal layer having a quantum well structure on a sapphire substrate (thermal expansion coefficient: 7.7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.).
- a method of mounting the optical element 14 for example, so-called face-up mounting in which the light emitting surface is mounted to face the transparent sealing member 10 is adopted. That is, a terminal (not shown) derived from the optical element 14 and a circuit wiring (not shown) formed on the mounting substrate 16 are electrically connected by, for example, a bonding wire (not shown).
- a molding slurry containing silica powder and an organic compound is cast in a molding die and solidified by a chemical reaction between organic compounds, for example, a chemical reaction between a dispersion medium and a curing agent or curing agent, After releasing from the mold, as shown in FIG. 3B, a precursor 34 of the transparent body 30 is produced. Thereafter, the precursor 34 is heat-treated to produce the transparent body 30.
- the plurality of particles 32 (ceramic particles 32a, metal particles 32b or intermetallic compound particles 32c) fixed to the bonding surface 30a with the mounting substrate 16 are used.
- the ultraviolet light 12 guided in the inside of the transparent sealing member 10 is not attenuated or directly refracted or reflected by the particles 32 and does not directly enter the resin adhesive 50.
- the transparent sealing member 10b according to the second modification shown in FIG. 6B has the same configuration as the above-described transparent sealing member 10, but differs in the following points. That is, the lower surface of the transparent body 30 is flat.
- the mounting substrate 16 is integrally formed with a side wall 62 (peripheral wall) rising upward at the periphery thereof, and has a recess 64 in which the optical element 14 is mounted.
- Example 2 to 4 Ceramic particles (SiC particles) 32a having an average particle diameter of 1.0 ⁇ m, 5.0 ⁇ m and 10.0 ⁇ m are used as the ceramic particles 32a adhered to the bonding surface 30a of the transparent sealing member 10.
- Optical components 18 according to Examples 2, 3 and 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that they were used.
- the transparent sealing member 10 in Examples 2, 3 and 4 had a surface roughness Ra of 0.5 ⁇ m, 2.5 ⁇ m, or 5.0 ⁇ m in a portion to be bonded to the mounting substrate 16.
- the transparent sealing member and the optical component according to the present invention are, of course, not limited to the above embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.
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Abstract
Description
実施例1に係る光学部品は、図1に示す光学部品18と同様の構成を有する。
実施例1に係る透明封止部材10の製造方法は以下の通りである。すなわち、石英ガラスからなるバルク母材から切出し加工して透明体30を得た。透明体30の外径は3.5mm角であり、高さは1mmである。
実施例2、3及び4は、透明封止部材10の接合面30aに固着するセラミック粒子32aとして、平均粒径が1.0μm、5.0μm及び10.0μmのセラミック粒子(SiC粒子)32aを使用した点以外は、実施例1と同様にして実施例2、3及び4に係る光学部品18を作製した。なお、実施例2、3及び4における透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.5μm、2.5μm、5.0μmであった。
実施例5は、透明封止部材10の接合面30aに平均粒径が0.1μmの金属粒子(モリブデン粒子)32bを固着した点以外は、実施例1と同様にして実施例5に係る光学部品18を作製した。透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.1μmであった。
実施例6、7及び8は、透明封止部材10の接合面30aに固着する金属粒子32bとして、平均粒径が1.0μm、5.0μm及び10.0μmの金属粒子(モリブデン粒子)32bを使用した点以外は、実施例5と同様にして実施例6、7及び8に係る光学部品18を作製した。実施例6、7及び8における透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.5μm、2.5μm、5.0μmであった。
実施例9は、透明封止部材10の接合面30aに平均粒径が0.1μmの金属間化合物粒子(MoSi2粒子)32cを固着した点以外は、実施例1と同様にして実施例9に係る光学部品18を作製した。透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.1μmであった。
実施例10、11及び12は、透明封止部材10の接合面30aに固着する金属間化合物粒子32cとして、平均粒径が1.0μm、5.0μm及び10.0μmの金属間化合物粒子(MoSi2粒子)32cを使用した点以外は、実施例9と同様にして実施例10、11及び12に係る光学部品18を作製した。なお、実施例10、11及び12における透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.5μm、2.5μm、5.0μmであった。
実施例13は、上述した粉末焼結法にて透明体30を作製した。すなわち、シリカ粉体と有機化合物とを含むスラリーを調製した。このスラリーを成形型内に室温で流し込み、室温で一定時間放置した。次いで、成形型から離型した。さらに、一定時間乾燥させ、シリカ粉末成形体を得た。なお、原料粉末の平均粒径は、堀場製作所製レーザー回折散乱式粒度分布測定装置LA-750を用いて測定した。
実施例14及び15は、透明封止部材10の接合面30aに固着するセラミック粒子32aとして、平均粒径が0.05μm及び15.0μmのSiC粒子を使用した点以外は、実施例1と同様にして実施例14及び15に係る光学部品18を作製した。なお、実施例14及び15における透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.05μm及び9.0μmであった。
比較例は、透明封止部材10の接合面30aに粒子32を固着させずに、紫外線発光素子を実装した実装基板16と透明封止部材10とを直接エポキシ系樹脂の接着剤にて接合して、比較例に係る光学部品を作製した。なお、比較例の透明封止部材10は、実装基板16と接合する部分の表面粗さRaが0.02μmであった。
上述のようにして作製した各種光学部品について、紫外線発光素子を実装した実装基板16と透明封止部材10とを樹脂接着剤50にて接合した後の初期の光束を測定した。次に、光学部品18を恒温恒湿槽内に入れ、相対湿度80%の条件下で、温度10℃→80℃→10℃を1サイクルとする昇降温ヒートサイクルを100回実施した。ヒートサイクル後に光束を80%以上維持していた光学部品18を合格、80%未満に低下していた光学部品18を不合格とした。そして、各光学部品18について不合格率を算出した。
Claims (17)
- 少なくとも1つの光学素子(14)を収容するためのパッケージ(20)に用いられ、前記光学素子(14)が実装された実装基板(16)に樹脂接着剤(50)によって接合される透明封止部材(10)であって、
前記透明封止部材(10)は、前記実装基板(16)との接合面(30a)に固着された複数の粒子(32)を有することを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1記載の透明封止部材(10)において、前記複数の粒子(32)は、前記透明封止部材(10)に埋没して固着され、または、前記透明封止部材(10)との反応層を介して固着されていることを特徴とする透明封止部材(10)。
- 請求項1又は2記載の透明封止部材(10)において、
前記光学素子(14)と前記実装基板(16)とを有する光学部品(18)に用いられ、前記実装基板(16)と共に前記光学素子(14)を収容する前記パッケージ(20)を構成することを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記透明封止部材(10)は、石英ガラス、光学ガラス又はサファイアで構成されていることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記粒子(32)の融点は、前記透明封止部材(10)の融点より高いことを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記粒子(32)は、窒化物、炭化物又はホウ化物のセラミック粒子(32a)であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項6記載の透明封止部材(10)において、
前記セラミック粒子(32a)の構成材料が、AlN(窒化アルミニウム)、Si3N4(窒化ケイ素)、SiC(炭化ケイ素)、WC(炭化タングステン)、Mo2C(炭化モリブデン)、BN(窒化ホウ素)、B4C(炭化ホウ素)、MoB(ホウ化モリブデン)又はWB(ホウ化タングステン)であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記粒子(32)は、金属粒子(32b)であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項8記載の透明封止部材(10)において、
前記金属粒子(32b)の構成材料が、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Pt(白金)、B(ホウ素)、Cr(クロム)又はIr(イリジウム)であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記粒子(32)は、金属間化合物粒子(32c)であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項10記載の透明封止部材(10)において、
前記金属間化合物粒子(32c)の構成材料が、ケイ化物であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項11記載の透明封止部材(10)において、
前記金属間化合物粒子(32c)の構成材料が、MoSi2又はWSi2であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~12のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記粒子(32)の平均粒径が0.05~15μmの範囲であることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~13のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記実装基板(16)と接合する部分の表面粗さRaが0.05~10μmであることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~13のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記接合面(30a)と前記複数の粒子(32)とは、前記透明封止部材(10)と前記粒子(32)との間で反応が生じる温度以上で熱処理を行うことにより固着されてなることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~13のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)において、
前記接合面(30a)と前記複数の粒子(32)とは、前記透明封止部材(10)の軟化する温度で熱処理を行うことにより固着されてなることを特徴とする透明封止部材(10)。 - 請求項1~16のいずれか1項に記載の透明封止部材(10)を有することを特徴とする光学部品(18)。
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