WO2020022278A1 - 光学パッケージ - Google Patents

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WO2020022278A1
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base
metal layer
circuit board
inorganic material
solder
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淳平 滝川
菊川　信也
平本　誠
康太郎 榎本
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Ａｇｃ株式会社
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    • H01L2933/005—Processes relating to semiconductor body packages relating to encapsulations

Definitions

  • the present invention relates to an optical package.
  • an optical element such as a light emitting diode is arranged in a concave portion of a circuit board, and then the opening of the concave portion is sealed with a window material provided with a transparent resin base material or the like to be used as an optical package.
  • the window material is bonded to the circuit board with a resin adhesive or the like.
  • a resin adhesive or the like.
  • improvement in hermetic sealing properties has been required. For this reason, it has been studied to join the circuit board and the window material with a metal material instead of a resin adhesive.
  • Patent Document 1 a mounting substrate, an ultraviolet light emitting element mounted on the mounting substrate, a spacer having a through hole formed on the mounting substrate and exposing the ultraviolet light emitting element, A cover disposed on the spacer so as to close the through hole, wherein the ultraviolet light emitting element has a light emission peak wavelength in a wavelength range of ultraviolet light, and the mounting substrate includes a support and a support.
  • a circuit board having a concave portion on an upper surface and including an optical element in the concave portion, An inorganic material base disposed on the circuit board so as to cover the opening of the concave portion, A metal layer that joins the substrate of the inorganic material and the circuit board, In a cross-section that is parallel to the laminating direction of the circuit board and the base of the inorganic material and that passes through the concave portion, L1 which is a distance between an end on the outer peripheral side of the circuit board and an end located on the outer peripheral side of the circuit board in a portion where the metal layer is in contact with the circuit board; L2 which is a distance between an outer end of the circuit board and an end of the portion where the metal layer and the base of the inorganic material are in contact with the outer periphery of the circuit board.
  • L3 which is a distance between an end on the outer peripheral side of the circuit board and an end of the portion where the metal layer and the base made of the inorganic material are in contact with the concave portion
  • L4 which is a distance between an end on the outer peripheral side of the circuit board and an end located on the concave side of a portion where the metal layer and the circuit board are in contact with each other
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of an optical package according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration example of a side surface of a base made of an inorganic material.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a surface parallel to the thickness direction around a joint between the cover of the optical package of the present embodiment and a base made of an inorganic material.
  • optical package The optical package according to the present embodiment will be described.
  • the optical package of the present embodiment has a concave portion on the upper surface, a circuit board provided with an optical element in the concave portion, a base made of an inorganic material disposed so as to cover the opening of the concave portion on the circuit board, and It can have a metal layer for joining the base and the circuit board.
  • the metal layer can have a predetermined shape.
  • the distance between the outer edge of the circuit board and the edge of the portion where the metal layer and the circuit board are in contact with each other which is located on the outer circumference of the circuit board, L2 which is a distance between a certain L1 and an end on the outer peripheral side of the circuit board and an end of the portion where the metal layer and the base made of the inorganic material are in contact with the outer peripheral side of the circuit board; Can satisfy the relationship of L1 ⁇ L2.
  • the optical package of the present embodiment has a concave portion on the upper surface, a circuit board having an optical element in the concave portion, and an inorganic material disposed on the circuit board so as to cover the opening of the concave portion. And a metal layer for bonding the inorganic material base and the circuit board.
  • the metal layer can have a predetermined shape. Specifically, in such a cross section, it is the distance between the end on the outer peripheral side of the circuit board and the end located on the concave side of the portion where the metal layer and the base made of the inorganic material are in contact.
  • L3 which is the distance between L3 and the outer peripheral end of the circuit board, and the end of the portion where the metal layer and the circuit board are in contact with each other on the concave side, is L3 ⁇ L4. Can satisfy relationship.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view taken along a plane parallel to a stacking direction of a substrate made of an inorganic material of an optical package of the present embodiment and a circuit board provided with an optical element and passing through a concave portion described later. It is shown in a typical manner.
  • the thickness of the metal layer is thicker than other members compared to the actual optical package.
  • the optical package 10 of the present embodiment includes a base 11 made of an inorganic material, which is a cover, and a circuit board 12 having a concave portion 121A on the upper surface and an optical element 122 in the concave portion 121A.
  • the inorganic material base 11 is disposed on the circuit board 12 so as to cover the opening of the recess 121A.
  • the metal layer 13 that joins the inorganic material base 11 and the circuit board 12 can be provided.
  • the shape of the optical package of the present embodiment is not particularly limited, and has the inorganic material base 11, the circuit board 12, and the metal layer 13 as described above. And the circuit board 12 may be joined.
  • FIG. 1B shows a top view of FIG. 1A, that is, a view taken along the block arrow A in FIG. Note that in FIG. 1B, members that can be seen through the base 11 made of an inorganic material are also shown.
  • the base 11 made of an inorganic material can have, for example, a polygonal shape such as a quadrangle when viewed from above.
  • the base material 11 made of an inorganic material when viewed from the upper surface side is not limited to such a form, and may be, for example, a circular shape.
  • the metal layer 13 has an opening in the center corresponding to the concave portion 121A of the circuit board 12, and can have a band shape along the outer periphery of the inorganic material base 11 and surrounding the opening. Also, the outer shape of the circuit board 12 can be made a shape corresponding to the inorganic material base 11.
  • the inorganic material base 11 is larger than the metal layer 13, but the present invention is not limited to this.
  • the outer periphery of the base 11 made of an inorganic material and the outer periphery of the metal layer 13 may be configured to coincide.
  • the substrate 11 made of an inorganic material is not particularly limited, and may be made of any material and formed into any shape.
  • the substrate 11 made of an inorganic material is an optical package
  • the light in a wavelength region that is required to be particularly transmitted (hereinafter referred to as “light in a desired wavelength region”) of the light related to the optical element provided in the circuit board.
  • the transmittance is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more.
  • the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more for light having a wavelength of 0.7 ⁇ m or more and 1 mm or less. It is more preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%.
  • the base material 11 made of an inorganic material has a transmittance of 50% or more for light having a wavelength in the range of 380 nm to 800 nm, for example. It is preferably at least 70%, more preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%.
  • the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, for light having a wavelength in the range of 200 nm to 380 nm. It is more preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%.
  • the transmittance of the inorganic material base 11 is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more, for light having a wavelength in the range of 315 nm to 380 nm. Is more preferable, 80% or more is further preferable, and 90% or more is particularly preferable.
  • the transmittance of the inorganic material substrate 11 is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more for light having a wavelength in the range of 280 nm to 315 nm. Is more preferable, 80% or more is further preferable, and 90% or more is particularly preferable.
  • the transmittance of the inorganic material substrate 11 is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more for light having a wavelength in the range of 200 nm to 280 nm. Is more preferable, 80% or more is further preferable, and 90% or more is particularly preferable.
  • the transmittance of the inorganic material base 11 can be measured according to JIS K 7361-1 (1997).
  • the material of the inorganic material base 11 can be arbitrarily selected as described above, and is not particularly limited. From the viewpoint of particularly enhancing hermetic sealing and durability, for example, quartz, Glass or the like can be preferably used. Quartz includes quartz glass and those containing 90% by mass or more of SiO 2 . Examples of the glass include soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, non-alkali glass, crystallized glass, and high refractive index glass (nd ⁇ 1.5). The material of the inorganic base material is not limited to one kind, and two or more kinds of materials can be used in combination.
  • the material of the substrate 11 made of an inorganic material is selected from, for example, quartz, soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, crystallized glass, and high refractive index glass (nd ⁇ 1.5).
  • quartz soda lime glass
  • aluminosilicate glass borosilicate glass
  • alkali-free glass crystallized glass
  • high refractive index glass (nd ⁇ 1.5) is selected from, for example, quartz, soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, crystallized glass, and high refractive index glass (nd ⁇ 1.5).
  • nd ⁇ 1.5 high refractive index glass
  • the inorganic material base 11 may be subjected to a chemical strengthening treatment.
  • the thickness of the inorganic material base 11 is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.03 mm or more, more preferably 0.05 mm or more, and even more preferably 0.1 mm or more. , 0.3 mm or more is particularly preferable.
  • the thickness of the inorganic material substrate 11 By setting the thickness of the inorganic material substrate 11 to 0.03 mm or more, the strength required for the optical package is sufficiently exhibited, and moisture and the like pass through the surface of the window material inorganic material substrate 11 to the optical element. It is possible to particularly suppress transmission to the side on which the arrangement is performed.
  • the thickness of the inorganic material base 11 By setting the thickness of the inorganic material base 11 to 0.3 mm or more as described above, the strength of the optical package can be particularly increased, which is preferable.
  • the upper limit of the thickness of the inorganic material base 11 is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and further preferably 1 mm or less. This is because the transmittance of light in a desired wavelength region can be sufficiently increased by setting the thickness of the inorganic material base 11 to 5 mm or less. It is more preferable to set the thickness of the inorganic material base 11 to 1 mm or less, particularly since the height of the optical package can be reduced.
  • the shape of the inorganic material base 11 is not particularly limited, and the thickness does not need to be uniform. For this reason, when the thickness of the inorganic material base is not uniform, it is preferable that the thickness of the portion of the inorganic material base on the optical path of light related to the optical element when at least an optical package is in the above range, It is more preferable that the thickness of the inorganic material substrate is in the above range at any portion.
  • the shape of the inorganic material base 11 is not particularly limited as described above.
  • the shape may be a plate-like shape or a shape in which the lens is integrated, that is, a shape including concave portions and convex portions derived from the lens.
  • one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material is a flat surface, and the other surface 11b has a convex portion or a concave portion, or the shape of the one surface 11a and the shape of the other surface 11b are different. Is the reverse of the embodiment.
  • one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material has a convex portion and the other surface 11b has a concave portion, or a configuration in which the shape of the one surface 11a and the shape of the other surface 11b are opposite to each other.
  • Form there is a form in which each of the one surface 11a and the other surface 11b of the inorganic material base 11 has a convex portion or a concave portion.
  • the portion where the metal layer 13 is disposed on the one surface 11a of the inorganic material base 11 is, for example, a plurality of window materials. It is preferable that the metal layer 13 be flat in order to suppress variations in the shape of the metal layer 13 between window materials when, for example, is manufactured.
  • One surface 11a of the inorganic material base 11 is a surface facing the optical element 122 in the case of an optical package as shown in FIG.
  • the other surface 11b of the inorganic material base 11 is a surface that is exposed to the outside when the optical package is formed.
  • the size of the inorganic material base may become very small. Therefore, it is preferable to employ a cutting method using laser light when cutting the inorganic material base material to a desired size before cutting. Then, when cutting is performed by such a method, as shown in FIG. 2, the side surface of the base material 11 made of an inorganic material corresponds to the focal position of the laser beam and has a linear pattern along the outer periphery of one surface 11a. 111.
  • the method of cutting the inorganic material base 11 is not limited to the above-described example, but may be cut by any method.
  • the side surface of the inorganic material base 11, that is, the cut surface may have a cross-sectional shape different from the above-described case.
  • Other cutting methods include, for example, a dicing saw and a wire saw. These cutting methods are effective when the thickness of the inorganic material base before cutting is 1 mm or more.
  • An antireflection film may be provided on the surface of the inorganic material base 11.
  • the anti-reflection film in the case of an optical package, the optical element or the light from the outside is prevented from being reflected on the surface of the inorganic material base 11, and the optical element or the light from the outside is suppressed.
  • the transmittance can be increased, which is preferable.
  • the antireflection film is not particularly limited, but for example, a multilayer film can be used.
  • the multilayer film includes a first layer that is a layer of at least one material selected from alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), and silica ( It can be a film in which a second layer which is a layer of silicon oxide (SiO 2 ) is alternately stacked.
  • the number of layers constituting the multilayer film is not particularly limited, for example, the first layer and the second layer are set as one set, and the multilayer film is formed as one set of the first layer and the second layer. Preferably, it has at least two pairs, and more preferably, at least two pairs. This is because, when the multilayer film has at least one set of the first layer and the second layer, reflection of light on the surface of the inorganic material base 11 can be particularly suppressed.
  • the upper limit of the number of layers constituting the multilayer film is not particularly limited. For example, from the viewpoint of productivity and the like, it is preferable to have four or less sets of the first layer and the second layer.
  • the anti-reflection film is preferably disposed on at least one surface 11a of the inorganic material base 11, and more preferably on both surfaces of one surface 11a and the other surface 11b.
  • the configurations of the two anti-reflection films may be different, but from the viewpoint of productivity and the like, it is necessary to have the anti-reflection films having the same configuration. Is preferred.
  • the second layer of silica is preferably located on the outermost surface. Since the second layer of silica is located on the outermost surface of the anti-reflection film, the surface of the anti-reflection film has a composition similar to that of the glass substrate, and the durability and adhesion to the metal layer 13 are particularly high. This is because it is preferable.
  • the circuit board 12 is not particularly limited, and various circuit boards including an insulating base 121 and wiring (not shown) for supplying power to the optical element 122 can be used.
  • the insulating material of the circuit board 12 means the material of the insulating base material 121.
  • the material of the insulating base material 121 is not particularly limited.
  • the material is surrounded by the base material 11 of the inorganic material, the circuit board 12, and the metal layer 13.
  • the circuit board 12 preferably has a ceramic insulating substrate 121 in order to enhance hermetic sealing in the space. That is, the insulating material of the circuit board 12 is preferably a ceramic.
  • the ceramic material used for the insulating substrate 121 of the circuit board 12 is not particularly limited.
  • alumina aluminum oxide, Al 2 O 3
  • aluminum nitride AlN
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
  • the optical package 10 When the optical package 10 is used as the insulating base material 121 of the circuit board 12, a space closed by the inorganic material base 11, the insulating base material 121, and the metal layer 13 in a portion where the optical element 122 is arranged. It is preferable that it is constituted so that can be formed. For this reason, it is preferable that the insulating base material 121 has an opening in the center of the upper surface 1211 and has a recess 121A which is a non-through hole including the opening. Note that the upper surface 1211 of the insulating base 121 is a surface facing the base 11 made of an inorganic material when the optical package 10 is formed, and can be said to be a surface to be joined to the base 11 made of the inorganic material.
  • the wall 121B surrounding the recess 121A supports the metal layer 13 in the case of an optical package, and thus can have a shape corresponding to the metal layer 13.
  • the optical element 122 disposed on the circuit board 12 is not particularly limited.
  • a light emitting element such as a light emitting diode, a light receiving element, or the like can be used.
  • the wavelength range of light emitted from the light emitting element is not particularly limited.
  • a light emitting element that emits light in an arbitrary wavelength range selected from the range of ultraviolet light to infrared light that is, light in an arbitrary wavelength range selected from the range of 200 nm or more and 1 mm or less, for example, Can be used.
  • the base made of an inorganic material which is a member for transmitting light from the light emitting element
  • the base made of an inorganic material is formed of an inorganic material, not a transparent resin.
  • the hermetic sealing property can be improved, and further, the deterioration of the window material due to the light from the light emitting element can be suppressed.
  • the optical package of the present embodiment is particularly effective when a light emitting element that requires airtightness or a light emitting element that emits light in which the resin is likely to deteriorate is used. Can be exhibited, which is preferable.
  • Examples of the light-emitting element that particularly requires airtightness include a light-emitting element that emits UV-C light having a wavelength in the range of 200 nm to 280 nm.
  • a light-emitting element that emits high-output light such as a laser is given. Therefore, when the optical element 122 is a light-emitting element, a light-emitting element that emits UV-C, a laser, or the like can be preferably used as the light-emitting element from the viewpoint of exhibiting a particularly high effect.
  • the metal layer 13 is disposed between the inorganic material base 11 and the circuit board 12, and can join the inorganic material base 11 and the circuit board 12.
  • the inventors of the present invention have made intensive studies on the cause of the occurrence of cracks in the inorganic material base when the inorganic material base and the circuit board are joined together to form an optical package.
  • the metal layer 13 may include, for example, a solder layer as described later.
  • the base 11 made of an inorganic material and the circuit board 12 are connected to the metal layer 13 in a state where both members are in contact with the metal layer 13. Heating and cooling as described above enable joining.
  • the material of the base material 11 made of an inorganic material and the insulating material of the circuit board 12 have different coefficients of thermal expansion, when cooling after heating to join both members, Then, a difference occurs in the degree of shrinkage between the two members. Since a tensile stress is applied to a part of the joint between the inorganic material base 11 and the metal layer 13, the inorganic material base 11 may be cracked.
  • FIG. 3 shows a cross section parallel to the laminating direction of the circuit board 12 and the inorganic material base 11 and passing through the recess 121A.
  • the metal layer 13 may be composed of a plurality of layers. However, since FIG. 3 shows the overall shape of the metal layer 13, the layers are not distinguished but are shown as one. I have.
  • the circuit board 12 shown in FIG. It is preferable that L1 and L2 in the figure satisfy the relationship of L1 ⁇ L2 in a cross section parallel to the stacking direction with No. 11 and passing through the recess 121A.
  • L1 is an end 1212 on the outer peripheral side of the circuit board 12 and an end located on the outer peripheral side of the circuit board 12 in a portion where the metal layer 13 is in contact with the circuit board 12. It is the distance between a certain point 13A.
  • L2 is a point 13B which is an end located on the outer peripheral side of the circuit board 12 in a portion where the outer peripheral end 1212 of the circuit board 12 is in contact with the metal layer 13 and the base 11 made of the inorganic material. And the distance between.
  • the circuit board 12 is made of the inorganic material.
  • the displacement amount is larger than that of the base 11.
  • the shape of the metal layer is L2 ⁇ L1
  • a line segment 13B is formed at a point 13B located on the outer peripheral side of the circuit board 12 in a portion where the metal layer 13 and the inorganic material base 11 are in contact with each other.
  • Tensile stress is generated so as to peel the metal layer 13 from the inorganic material base 11 along -13A. For this reason, in such a case, there is a possibility that the substrate 11 made of an inorganic material may be cracked.
  • the shape of the metal layer 13 is selected so as to satisfy the relationship of L1 ⁇ L2.
  • the above-mentioned tensile stress can be prevented from being generated at the point 13B. For this reason, the occurrence of cracks in the base 11 made of an inorganic material can be suppressed.
  • the metal layer 13 may satisfy the relationship of L1 ⁇ L2.
  • the shape is selected.
  • the preferable range of L1 and L2 is a range of 0.05 mm ⁇ L1 ⁇ 0.15 mm and 0.15 m ⁇ L2 ⁇ 0.50 mm.
  • the shape of the other side surface that is, the shape on the side of the points 13C and 13D is not particularly limited, and may be an arbitrary shape.
  • L3 and L4 in the drawing satisfy the relationship of L3 ⁇ L4 in the cross section passing through the concave portion 121A.
  • L3 is an end located on the side of the concave portion 121A in a portion where the outer peripheral end 1212 of the circuit board 12 is in contact with the metal layer 13 and the inorganic material base 11. It is the distance between the point 13C.
  • L4 is between an end 1212 on the outer peripheral side of the circuit board 12 and a point 13D which is an end located on the side of the concave portion 121A in a portion where the metal layer 13 and the circuit board 12 are in contact with each other. Distance.
  • the inorganic material base 11 When the coefficient of thermal expansion of the insulating material of the circuit board is less than the coefficient of thermal expansion of the material of the inorganic material base, after heating to join the two members, and then cooling, the inorganic material base 11 is better than the circuit board 12. Also, the displacement amount becomes large.
  • the shape of the metal layer is L4 ⁇ L3
  • the portion of the portion where the metal layer 13 and the inorganic material base 11 are in contact with each other is located along the line 13C-13D at the point 13C which is the end on the concave 121A side. Tensile stress is generated such that the metal layer 13 is separated from the inorganic material base 11. For this reason, in such a case, there is a possibility that the substrate 11 made of an inorganic material may be cracked.
  • the shape of the metal layer is selected so as to satisfy the relationship of L3 ⁇ L4. By doing so, it is possible to prevent the above-described tensile stress from being generated at the point 13C when heating and cooling. For this reason, the occurrence of cracks in the base 11 made of an inorganic material can be suppressed.
  • the preferable range of L3 and L4 is a range of 0.40 mm ⁇ L3 ⁇ 0.55 mm and 0.45 mm ⁇ L4 ⁇ 1.00 mm.
  • the shape of the other side surface at the points 13A and 13B is not particularly limited, and may be any shape.
  • the shape of No. 13 satisfies the relationship of L1 ⁇ L2 ⁇ L3 ⁇ L4.
  • the metal layer is not affected by the relationship between the coefficient of thermal expansion between the inorganic material base 11 and the circuit board 12 in the cross section shown in FIG. More preferably, the shape of 13 satisfies L1 ⁇ L2 ⁇ L3 ⁇ L4.
  • the side surface shape of the joining portion of the metal layer 13 is a fillet shape, it is generally possible to greatly reduce the tensile stress generated on the inorganic material base 11.
  • a member such as a spacer is required between the circuit board 12 and the inorganic material base 11, which makes the joining process complicated in manufacturing an optical package. This will increase costs. Therefore, it is sufficient that L1, L2 or L3, L4 satisfy the above-described range according to the thermal expansion coefficient of the insulating material of the circuit board and the thermal expansion coefficient of the material of the inorganic base material.
  • the specific side shape of the layer 13 is not particularly limited.
  • the metal layer 13 can have a plurality of layers as described above. A configuration example of such a plurality of layers will be described below.
  • the metal layer 13 may include, for example, a base metal layer and a solder layer. As described below, for example, the base-side base metal layer 1311 disposed on the inorganic material base 11 side with the solder layer 1312 interposed therebetween. And a circuit board-side base metal layer 132 disposed on the circuit board 12 side.
  • the substrate-side base metal layer disposed on the substrate side of the inorganic material will be described.
  • the base-side base metal layer 1311 can have a function of improving the adhesion between the base material 11 made of an inorganic material and the solder layer 1312.
  • the configuration of the base-side underlying metal layer 1311 is not particularly limited, but preferably includes a plurality of layers as shown in FIG.
  • the configuration of the base-side underlying metal layer 1311 is not particularly limited, but may be composed of, for example, two or three layers. Specifically, for example, a first base-side base metal layer 1311A and a second base-side base metal layer 1311B can be provided in order from the base 11 side of the inorganic material. Further, a third base-side base metal layer 1311C can be further disposed between the second base-side base metal layer 1311B and the solder layer 1312.
  • the first base-side base metal layer 1311A can have a function of improving the adhesion between the base 11 made of an inorganic material and another layer.
  • the material of the first base-side base metal layer 1311A is preferably a material capable of increasing the adhesion between the inorganic material base 11 and another layer, and more preferably a material capable of increasing airtightness.
  • the first base-side base metal layer 1311A is preferably a layer containing at least one selected from, for example, chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), and palladium (Pd).
  • the first base-side base metal layer 1311A may be a layer made of at least one material selected from, for example, chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), and palladium (Pd). Note that even in this case, it is not excluded that the first base-side base metal layer 1311A contains unavoidable impurities.
  • the first base-side base metal layer 1311A is a metal film or a metal oxide film of at least one metal selected from chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), and palladium (Pd). Is more preferred.
  • the second base-side base metal layer 1311B has a function of improving the adhesion between the solder layer 1312 and another layer, and is, for example, nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt), silver (Ag). It is preferable to use a layer containing at least one metal selected from the group consisting of: From the viewpoint of suppressing costs particularly, the second base-side base metal layer 1311B is more preferably a layer containing at least one metal selected from nickel (Ni) and copper (Cu).
  • the second base-side base metal layer 1311B may be a layer made of at least one metal selected from, for example, nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt), and silver (Ag). Also in this case, from the viewpoint of cost, the second base-side base metal layer 1311B is preferably a layer made of at least one metal selected from nickel (Ni) and copper (Cu). In any case, it does not exclude that the second base-side base metal layer 1311B contains unavoidable impurities.
  • the third base-side base metal layer 1311C may be a layer containing at least one selected from, for example, nickel (Ni) and gold (Au). preferable.
  • the third base-side base metal layer 1311C is a layer containing nickel (Ni)
  • a layer containing a nickel-boron alloy (Ni-B) or a layer containing Ni-B is used in order to improve solder wettability. It is preferable that the layer be formed.
  • the third base-side base metal layer 1311C may be a layer made of at least one metal selected from nickel (Ni) and gold (Au). Even in this case, it does not exclude that the third base-side base metal layer contains unavoidable impurities.
  • each layer constituting the base-side base metal layer 1311 is not particularly limited and can be arbitrarily selected.
  • the thickness of the first base-side base metal layer 1311A is preferably 0.03 ⁇ m or more from the viewpoint of particularly increasing the adhesion of the inorganic material to the base 11.
  • the upper limit of the thickness of the first base-side base metal layer 1311A is not particularly limited, but is preferably 0.2 ⁇ m or less from the viewpoint of sufficiently reducing the cost.
  • the thickness of the second base-side base metal layer 1311B is preferably 0.1 ⁇ m or more from the viewpoint of particularly increasing the adhesion to the solder layer 1312.
  • the upper limit of the thickness of the second base-side base metal layer 1311B is not particularly limited, but is preferably 2.0 ⁇ m or less from the viewpoint of sufficiently reducing the cost.
  • the third base-side base metal layer 1311C When the third base-side base metal layer 1311C is also provided, its thickness is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.05 ⁇ m or more from the viewpoint of particularly suppressing the reaction between the base-side base metal layer 1311 and the solder layer 1312. .
  • the upper limit of the thickness of the third base-side underlying metal layer 1311C is not particularly limited, but is preferably 1.0 ⁇ m or less from the viewpoint of sufficiently reducing costs.
  • solder layer 1312 will be described.
  • the solder layer 1312 has a function of bonding the inorganic material base 11 and the circuit board 12 having the optical element when manufacturing an optical package, and the configuration thereof is not particularly limited.
  • the thickness of the solder layer 1312 is preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably 15 ⁇ m or more.
  • the insulating substrate 121 of the circuit board 12 can be formed of, for example, a ceramic material as described above. However, when the insulating substrate 121 is manufactured of a ceramic material, the surface on which the metal layer 13 is to be disposed is completely flat because it is usually a casting. It is often difficult to do. Therefore, it is preferable that the thickness of the solder layer is set to 5 ⁇ m or more so that the unevenness of the surface of the insulating base 121 on which the metal layer 13 is arranged can be absorbed.
  • the thickness of the solder layer 1312 here means the thickness of the solder layer 1312 at an arbitrary position of the optical package 10 of the present embodiment. Therefore, it means that the solder layer satisfies the range of the thickness even in the thinnest part.
  • the upper limit of the thickness of the solder layer is not particularly limited, but may be, for example, 50 ⁇ m or less.
  • the average value of the thickness of the solder layer 1312 is preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably 15 ⁇ m or more. This is because the average value of the thickness of the solder layer 1312 is set to 5 ⁇ m or more, so that even if the bonding surface of the circuit board to be bonded to the metal layer 13 includes irregularities, the concave portion is filled with the material of the solder layer. In particular, the hermetic sealing can be improved.
  • the above average means a simple average (sometimes called an arithmetic average or an arithmetic average).
  • a simple "average” means a simple average.
  • the upper limit of the average value of the thickness of the solder layer 1312 is not particularly limited, but is preferably 50 ⁇ m or less, and more preferably 30 ⁇ m or less. This is because even if the average value of the thickness of the solder layer 1312 exceeds 50 ⁇ m and becomes excessively thick, a large change does not occur in the hermetic sealing effect.
  • the average value of the thickness of the solder layer 1312 can be calculated by measuring the thickness of the solder layer 1312 at a plurality of arbitrary measurement points with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, Model VK-8510) and calculating the average value.
  • the number of measurement points for measuring the thickness of the solder layer 1312 for calculating the average value is not particularly limited, for example, two or more points are preferable, and four or more points are more preferable.
  • the upper limit of the number of measurement points is not particularly limited, but is preferably 10 or less, more preferably 8 or less from the viewpoint of efficiency.
  • the thickness deviation of the solder layer 1312 is preferably within ⁇ 20 ⁇ m, more preferably within ⁇ 10 ⁇ m.
  • the hermetic sealing property between the window material and the circuit board on which the optical element is arranged is particularly enhanced by making the thickness deviation of the solder layer 1312 within ⁇ 20 ⁇ m. It is possible and preferable.
  • the deviation of the thickness of the solder layer 1312 within ⁇ 20 ⁇ m means that the deviation is distributed in a range from ⁇ 20 ⁇ m to +20 ⁇ m.
  • the deviation of the thickness of the solder layer 1312 can be calculated from the above-mentioned average value of the thickness of the solder layer and the measured value used in calculating the average value.
  • the solder layer 1312 can be made of various solders (composition for bonding).
  • the solder used for the solder layer 1312 is not particularly limited.
  • a material having a Young's modulus of 50 GPa or less is preferable, a material of 40 GPa or less is more preferable, and a material of 30 GPa or less is further preferable.
  • the temperature of the solder layer may change.
  • the Young's modulus of the solder used for the solder layer is set to 50 GPa or less, a temperature change occurs in the solder layer portion, and even when the solder layer expands or contracts, it is possible to particularly suppress destruction of other members, which is preferable. Because.
  • the Young's modulus of the solder is 50 GPa or less
  • the stress generated due to the difference in thermal expansion between the inorganic material base 11 and the circuit board 12 provided with the optical element is caused by the solder joining the two members. This is because it can be absorbed in the layer 1312 and is preferable.
  • the lower limit of the preferred range of the Young's modulus of the solder used for the solder layer 1312 is not particularly limited, but may be, for example, greater than 0, and is preferably 10 GPa or more from the viewpoint of improving hermetic sealing.
  • the melting point of the solder used for the solder layer 1312 is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 230 ° C. or higher. This is because when the melting point of the solder is 200 ° C. or higher, the heat resistance of the optical package can be sufficiently increased. However, the melting point of the solder used for the solder layer 1312 is preferably 280 ° C. or less.
  • heat treatment is performed to melt at least a part of the solder layer 1312.
  • the temperature of the heat treatment can be suppressed low, and thus the optical element and the like are damaged. Can be particularly suppressed. Further, by suppressing the heat treatment temperature to be low, it is possible to reduce the difference in the degree of shrinkage due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the inorganic base material 11 and the insulating material of the circuit board 12. .
  • the density of the solder used for the solder layer 1312 is preferably 6.0 g / cm 3 or more, more preferably 7.0 g / cm 3 or more. This is because by setting the density of the solder used for the solder layer 1312 to 6.0 g / cm 3 or more, the hermetic sealing property can be particularly improved.
  • the upper limit of the density of the solder used for the solder layer 1312 is not particularly limited, but is preferably, for example, 10 g / cm 3 or less.
  • the coefficient of thermal expansion of the solder used for the solder layer 1312 is preferably 30 ppm or less, more preferably 25 ppm or less. This is because, when the coefficient of thermal expansion of the solder is 30 ppm or less, the optical package is used, and a change in shape due to heat generated at the time of light emission of the optical element or the like can be suppressed, and damage to the optical package can be more reliably prevented. .
  • the lower limit of the coefficient of thermal expansion of the solder used for the solder layer 1312 is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.5 ppm or more.
  • solder that can be suitably used for the solder layer 1312 is not particularly limited.
  • tin (Sn) -germanium (Ge) -nickel (Ni) -based solder or tin (Sn) -antimony ( One or more types selected from Sb) -based solder, gold (Au) -tin (Sn) -based solder, tin (Sn) -silver (Ag) -copper (Cu) -based solder, and the like can be given.
  • tin can be contained as a main component.
  • To contain tin as a main component means, for example, that it is the component most contained in the solder, and it is preferable that tin is contained in the solder in an amount of 60% by mass or more.
  • the tin content of the solder is, for example, preferably 85.9% by mass or more, more preferably 87.0% by mass or more, and particularly preferably 88.0% by mass or more.
  • the upper limit of the tin content in the solder is not particularly limited, but is, for example, preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and even more preferably 99.3% by mass or less.
  • the tin-germanium-nickel solder may further contain one or more components selected from iridium, zinc, and the like, in addition to tin, germanium, and nickel.
  • the content of each component of the tin-antimony solder is not particularly limited.
  • the content of antimony is preferably 1% by mass or more.
  • Antimony has a function of increasing the solidus temperature in the tin-antimony solder, and by setting the content of antimony to 1% by mass or more, such an effect can be particularly exhibited, which is preferable.
  • the upper limit of the content of antimony is not particularly limited, but is preferably, for example, 40% by mass or less. This is because by setting the content of antimony to 40% by mass or less, the solidus temperature can be prevented from becoming excessively high, and a solder suitable for mounting electronic components can be obtained.
  • the tin-antimony solder can contain tin. Tin can reduce the difference in thermal expansion between the solder and a member to be joined such as a circuit board or a base metal layer. Further, by containing tin as a main component of the solder, the melting point temperature of the solder can be set to about 230 ° C., which is the melting point temperature of tin.
  • the tin-antimony solder can also be composed of antimony and tin.
  • the remainder excluding antimony can be composed of tin.
  • the tin-antimony solder can contain any additional components other than antimony and tin, and can also contain, for example, one or more selected from silver (Ag), copper (Cu), and the like. Silver and copper have a function of raising the solidus temperature of the solder similarly to antimony. In this case, the remainder other than antimony and any additional components can be composed of tin.
  • solder used for the solder layer 1312 is not limited to such a solder as described above.
  • circuit board-side base metal layer disposed on the circuit board will be described.
  • the circuit board 12 can have the circuit board-side base metal layer 132 on the upper surface 1211 of the insulating base material 121 and on the upper surface of the wall portion 121B.
  • the circuit board-side base metal layer 132 can have a function of increasing the adhesion between the insulating base material 121 of the circuit board 12 and the solder layer 1312 or the like.
  • the specific configuration of the circuit board-side base metal layer 132 is not particularly limited, for example, the first circuit board-side base metal layer 132A, the second circuit board-side base metal layer 132B , The third circuit board-side base metal layer 132C.
  • the example in which the circuit board-side base metal layer 132 is composed of three layers is shown, but the present invention is not limited to such a form, and it can be composed of one layer, two layers, or four or more layers.
  • the first circuit board-side base metal layer 132A is made of the same metal as the metal used to form the wiring (circuit) on the circuit board 12. It is preferable to configure.
  • the first circuit board-side base metal layer 132A can be a layer containing one or more metals selected from copper (Cu), silver (Ag), and tungsten (W).
  • the first circuit board-side base metal layer 132A may be a layer made of at least one metal selected from copper (Cu), silver (Ag), and tungsten (W). Note that even in this case, it is not excluded that the first circuit board-side base metal layer 132A contains unavoidable impurities.
  • the second circuit board-side base metal layer 132B can be a layer that prevents the later-described third circuit board-side base metal layer 132C and the first circuit board-side base metal layer 132A from being alloyed. It can be a layer containing (Ni).
  • the second circuit board-side base metal layer 132B may be a layer made of nickel (Ni). Note that even in this case, it is not excluded that the second circuit board-side base metal layer 132B contains unavoidable impurities.
  • the third circuit board-side base metal layer 132C can be a layer for preventing the second circuit board-side base metal layer 132B from being oxidized, and can be, for example, a layer containing gold (Au).
  • the third circuit board-side base metal layer 132C may be a layer made of gold (Au). Note that even in this case, it is not excluded that the third circuit board-side base metal layer 132C contains unavoidable impurities.
  • each layer constituting the circuit board-side base metal layer 132 is not particularly limited and can be arbitrarily selected.
  • the thickness of the first circuit board-side base metal layer 132A is preferably, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the first circuit board-side base metal layer 132A is also not particularly limited, but is preferably 20 ⁇ m or less from the viewpoint of sufficiently reducing costs.
  • the thickness of the second circuit board-side base metal layer 132B is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of particularly suppressing alloying between the first circuit board-side base metal layer 132A and the third circuit board-side base metal layer 132C.
  • the upper limit of the thickness of the second circuit board-side base metal layer 132B is not particularly limited, but is preferably 20 ⁇ m or less from the viewpoint of sufficiently reducing the cost.
  • the thickness of the third circuit board-side base metal layer 132C is preferably 0.03 ⁇ m or more from the viewpoint of preventing oxidation of the other circuit board-side base metal layer.
  • the upper limit of the thickness of the third circuit board-side base metal layer 132C is not particularly limited, it is preferably 2.0 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, from the viewpoint of sufficiently reducing costs.
  • the metal layer since the metal layer has a predetermined shape, the metal layer is bonded to the inorganic material base serving as the cover and the circuit board having the optical element. At this time, it is possible to prevent the cover from cracking.
  • Method of manufacturing optical package Next, an example of a configuration of a method of manufacturing the optical package according to the present embodiment will be described.
  • the optical package described above can be manufactured by the method for manufacturing an optical package according to the present embodiment. For this reason, description of some of the items already described is omitted.
  • the method of manufacturing the optical package of the present embodiment is not particularly limited, and the optical package can be manufactured by any method and procedure.
  • a window material having a base material 11 made of an inorganic material and a base metal layer 131 including a base metal layer 1311 and a solder layer 1312 is manufactured, and the window material is bonded to the circuit board 12. It is common to do. For this reason, the case of manufacturing the optical package according to the present embodiment in the same procedure will be described as an example.
  • the method of manufacturing an optical package according to the present embodiment can include, for example, the following steps.
  • a circuit board preparing step of preparing a circuit board having an optical element (4) A circuit board preparing step of preparing a circuit board having an optical element.
  • a window material having a substrate-side metal layer on one surface of the inorganic material substrate can be produced.
  • a substrate preparing step of preparing a substrate of an inorganic material to be supplied to the window material producing step first, there can be provided a substrate preparing step of preparing a substrate of an inorganic material to be supplied to the window material producing step.
  • the specific operation of the substrate preparation step is not particularly limited.
  • the inorganic material substrate can be cut into a desired size, or the inorganic material substrate can be processed into a desired shape.
  • an antireflection film is disposed on the surface of the inorganic material base, the antireflection film can be formed in this step.
  • the method for forming the antireflection film is not particularly limited, and for example, a film can be formed by a dry method or a wet method. In the case of the dry method, an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like is used. Can be formed by one or more methods selected from the group consisting of: In the case of a wet method, a film can be formed by one or more methods selected from an immersion method, a spray coating method, and the like.
  • the method may include a base-side base metal layer forming step of forming a base-side base metal layer on one surface of the inorganic material base, and a solder layer forming step of forming a solder layer on the base-side base metal layer. it can.
  • the base-side base metal layer forming step can form a base-side base metal layer on one surface of a base made of an inorganic material.
  • the method of forming the base-side base metal layer is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the type of the base-side base metal layer to be formed.
  • a film can be formed by a dry method or a wet method.
  • a film can be formed by one or more methods selected from an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, and the like.
  • a film can be formed by one or more methods selected from an electrolytic plating method, an electroless plating method, a printing method, and the like.
  • the base-side base metal layer can be composed of a plurality of layers, and can be formed by any method for each layer.
  • a solder layer can be formed on one surface of the inorganic material base or on the base side base metal layer.
  • the method for forming the solder layer is not particularly limited, and includes, for example, one or more types selected from a dip method, a coating method using a dispenser, a printing method, a laser metal deposition method, a method using a solder wire, and the like. .
  • a solder which is a raw material of a solder layer is melted in a solder melting tank, and a member for forming a solder layer, for example, a portion for forming a solder layer of an inorganic material base on which a base side base metal layer is disposed is formed.
  • a solder layer is formed by dipping in molten solder in a solder melting tank.
  • a molten solder is supplied from a dispenser to which a syringe is connected to a member for forming a solder layer, for example, a portion of a base material made of an inorganic material on which a base metal layer on the base side is formed. Then, a solder layer is formed.
  • the printing method is a method of forming a solder layer by printing paste-like solder on a portion of the inorganic material base on which a base layer-side base metal layer is disposed, for example, a member forming a solder layer. is there. After the printing, heat treatment can be performed if necessary.
  • powdery solder is supplied to a member forming a solder layer, for example, a portion of a base made of an inorganic material on which a base-side base metal layer is disposed, where a solder layer is formed, and the solder is formed by a laser.
  • a solder layer for example, a portion of a base made of an inorganic material on which a base-side base metal layer is disposed, where a solder layer is formed, and the solder is formed by a laser.
  • the method using a solder wire uses a wire-shaped, that is, solder processed in a linear shape, for example, by an automatic soldering robot or the like, a member for forming a solder layer, for example, an inorganic material base on which a base-side base metal layer is disposed.
  • a molten solder is supplied to a portion where a solder layer is to be formed, and a solder layer is formed.
  • the window material manufacturing process may further include an optional step as needed.
  • the base-side base metal layer and the solder layer may be formed on the one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material so as to have a desired shape as described with reference to FIGS. 1A and 1B. it can.
  • the base-side base metal layer and the like are formed in a desired shape. It can also have a patterning step of patterning so that In the patterning step, for example, a resist corresponding to the pattern to be formed is arranged on the exposed surface of the solder layer, and a portion of the base-side base metal layer and the solder layer that is not covered with the resist is removed by etching or the like. And can be patterned. After the patterning step, a resist removing step of removing the resist may be performed.
  • the base-side base metal layer includes a plurality of layers
  • a part of the layers included in the base-side base metal layer is formed, and then a patterning step is performed. Some of the included layers can also be patterned. Then, after performing the resist removing step of removing the resist after the patterning step, the remaining substrate-side base metal layer may be further formed on the patterned base-side base metal layer.
  • the window material manufacturing step includes, before performing the base-side base metal layer forming step and the solder layer forming step, a resist arranging step of arranging a resist on a portion where the base-side base metal layer and the solder layer are not formed. It can also have.
  • the base-side base metal layer and the solder layer after the formation of the resist, the base-side base metal layer and the solder layer can be formed only in a portion corresponding to the pattern to be formed.
  • a resist removing step of removing the resist after the solder layer forming step may be provided.
  • a plurality of bonding layers corresponding to each window material that is, a plurality of base-side metal layers are formed on an inorganic material base (material before cutting) of a plurality of sizes so that a plurality of window materials can be simultaneously manufactured.
  • the cutting method is not particularly limited, and a cutting method suitable for the inorganic material base, such as the above-described cutting method using laser light, can be employed.
  • the base-side base metal layer or the like is continuously formed in the adjacent window material, that is, when the base-side base metal layer or the like is arranged on the cutting line, in the cutting step, the base-side base metal layer or the like is used. The layers and the like can also be cut together.
  • the substrate of the inorganic material and the like can be cut together with the circuit board to be separated into individual pieces.
  • the optical element is arranged on a circuit board manufactured by a conventional method, and a circuit board having the optical element can be prepared.
  • the circuit board may be provided with the above-described circuit board-side base metal layer.
  • the method of forming the circuit board-side base metal layer 132 is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to, for example, the type of the circuit board-side base metal layer 132 to be formed.
  • a film can be formed by a dry method or a wet method.
  • a film can be formed by one or more methods selected from an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, and the like.
  • a film can be formed by one or more methods selected from an electrolytic plating method, an electroless plating method, a printing method, and the like.
  • the circuit board-side base metal layer can be composed of a plurality of layers, and can be formed by any method for each layer.
  • circuit board-side base metal layer 132 constitutes the metal layer 13
  • etching or the like may be performed as necessary so that the cross-sectional shape becomes the predetermined shape described with reference to FIG. .
  • circuit board preparing step a circuit board before cutting, in which a plurality of circuit boards are integrated, can be prepared.
  • the window material is arranged on the circuit board, and the window material and the circuit board can be joined.
  • a specific method of joining is not particularly limited, for example, first, the joining can be performed so that the lower surface of the solder layer 1312 of the window material and the exposed upper surface of the circuit board-side base metal layer 132 are in direct contact. Then, for example, by heating while pressing toward the circuit board 12 side from the other surface 11b of the inorganic material base 11 of the window material, at least a part of the solder layer 1312 is melted, and then cooled. Thus, the window material and the circuit board 12 can be joined.
  • the method of pressing the inorganic material base 11 is not particularly limited.
  • a method using a pressing member having a pressing member in contact with the inorganic material base 11 and an elastic body such as a spring for applying pressure to the pressing member, A method using a weight and the like can be given.
  • the atmosphere when performing the heat treatment is set.
  • the atmosphere may be selected from an air atmosphere, a vacuum atmosphere, an inert atmosphere, and the like.
  • the inert atmosphere may be an atmosphere containing one or more gases selected from nitrogen, helium, argon and the like.
  • the conditions for performing the heat treatment are not particularly limited, and for example, it is preferable to heat the solder layer to a temperature higher than the melting temperature of the solder. However, if the heating is performed rapidly, thermal stress is applied to the inorganic material base, which may cause cracking or the like.
  • the temperature is raised to a first heat treatment temperature of 50 ° C. or higher and lower than the melting point of the solder of the solder layer. It is preferable to hold the first heat treatment temperature for a certain time.
  • the holding time at the first heat treatment temperature is not particularly limited, but is preferably, for example, 30 seconds or more, and more preferably 60 seconds or more. However, from the viewpoint of productivity, the holding time at the first heat treatment temperature is preferably 600 seconds or less.
  • the second heat treatment temperature is preferably equal to or higher than the melting point of solder + 20 ° C. in order to sufficiently join the window material and the circuit board. If the second heat treatment temperature is excessively high, the optical element disposed on the circuit board may be used. Since the element may be damaged by heat, the second heat treatment temperature is preferably, for example, 300 ° C. or less.
  • the time for holding at the second heat treatment temperature is not particularly limited, but is preferably 20 seconds or more in order to sufficiently bond the window material and the circuit board. However, in order to more reliably suppress the adverse effect of heat on the optical element, the time of holding at the second heat treatment temperature is preferably 1 minute or less.
  • the bonding process can be completed by cooling to room temperature, for example, 23 ° C.
  • the method of manufacturing an optical package according to the present embodiment may include optional steps as needed.
  • a cutting step may be included.
  • the cutting method used in the cutting step is not particularly limited, and cutting can be performed by any method.
  • the circuit board and the base made of an inorganic material can be simultaneously cut into individual pieces by the cutting method using laser light as described above. Also, a plurality of cutting methods can be combined.
  • Example 1 Helium leak rate is 4.9 ⁇ 10 ⁇ 9 Pa ⁇ m 3 / sec or less. ⁇ : Helium leak rate is greater than 4.9 ⁇ 10 ⁇ 9 Pa ⁇ m 3 / sec.
  • Example 1 An optical package having the structure shown in FIGS. 1A and 1B was prepared, except that the circuit board-side base metal layer further had a Ni—Cr layer, and the above-described crack evaluation and airtightness evaluation were performed. And went. (Window material production process) A quartz plate (AQ, AQ, 3.4 mm long ⁇ 3.4 mm wide ⁇ 0.5 mm thick, coefficient of thermal expansion 0.6 ppm) was prepared as the inorganic material base 11 (base preparation step).
  • a base-side base metal layer 1311 was formed on one surface 11a of the base 11 made of an inorganic material by the following procedure (base-side base metal layer forming step).
  • chromium (Cr) layer was formed as the first base-side base metal layer 1311A, and a copper (Cu) layer was formed as the second base-side base metal layer 1311B.
  • the resist is applied using ultraviolet rays.
  • the patterned resist has a square shape in a cross section in a plane parallel to one surface 11a of the inorganic material base 11, and has a shape having a square opening at the center.
  • a nickel (Ni) layer is formed as a third base-side base metal layer 1311C on the patterned first base-side base metal layer 1311A and second base-side base metal layer 1311B by electroless Ni plating. did.
  • a patterned base-side base metal layer 1311 including the first base-side base metal layer 1311A, the second base-side base metal layer 1311B, and the third base-side base metal layer 1311C was formed.
  • solder layer 1312 was formed on the base-side base metal layer 1311 (solder layer forming step).
  • the solder used for the solder layer 1312 was manufactured in advance by the following procedure.
  • solder The components contained in the solder were weighed, mixed and melted so that Sn was 97.499% by mass, Ge was 1.5% by mass, Ni was 1.0% by mass, and Ir was 0.001% by mass. Once to make a raw material alloy. Then, after melting this raw material alloy, it was poured into a mold to produce a solder.
  • solder which is a raw material of the solder layer 1312, is melted in the solder melting tank, and the portion of the inorganic material base 11 on which the base-side base metal layer 1311 is arranged is formed in the solder melting tank.
  • a solder layer 1312 was formed by cooling (solder layer forming step). As shown in FIG. 1A, the solder layer 1312 was formed on a surface of the third base-side base metal layer 1311C opposite to a surface facing the second base-side base metal layer 1311B. The thickness of the solder layer 1312 was 16 ⁇ m.
  • Aluminum nitride (AlN) base (KD-LB7248, manufactured by Kyocera Corp., 3.45 mm long x 3.45 mm wide x 0.8 mm thick, thermal expansion coefficient 4.6 ppm) as the insulating base material 121 of the circuit board 12.
  • AlN Aluminum nitride
  • KD-LB7248 manufactured by Kyocera Corp., 3.45 mm long x 3.45 mm wide x 0.8 mm thick, thermal expansion coefficient 4.6 ppm
  • the insulating material of the circuit board was aluminum nitride.
  • the insulating base material 121 has a rectangular opening at the center of the upper surface, and has a concave portion 121A that is a non-through hole including the opening.
  • the optical element 122 can be arranged in the concave portion 121A, the optical element is not required in the evaluation of the present embodiment, so that a package was prepared without installing the optical element. However, it has been confirmed that a similar evaluation result is obtained even when an optical element such as a light emitting diode is arranged.
  • the circuit board 12 is formed on the upper surface 1211 of the insulating base 121 so as to surround the opening of the recess 121A and to extend along the outer periphery of the upper surface 1211 of the insulating base 121. have.
  • circuit board-side base metal layer 132 As the circuit board-side base metal layer 132, from the insulating base material 121 side, a Ni—Cr layer, a first circuit board-side base metal layer 132A, a second circuit board-side base metal layer 132B, and a third circuit board-side base metal The layer structure was such that the layers 132C were stacked in this order.
  • a copper (Cu) layer having a thickness of 1.0 ⁇ m is used as the first circuit board-side base metal layer 132A
  • a nickel (Ni) layer having a thickness of 2 ⁇ m is used as the second circuit board-side base metal layer 132B
  • a third circuit board is used as the second circuit board-side base metal layer 132B
  • a gold (Au) layer having a thickness of 0.3 ⁇ m was formed as the side base metal layer 132C.
  • the Ni—Cr layer having a thickness of 0.2 ⁇ m was provided between the insulating base material 121 and the first circuit board-side base metal layer 132A.
  • the circuit board-side base metal layer 132 has a shape corresponding to the base-side metal layer 131 provided on the base 11 made of an inorganic material. Specifically, the cross-sectional shape in a plane perpendicular to the laminating direction (vertical direction in FIG. 3) of the base metal layer 131 provided on the base 11 made of inorganic material and the circuit board base metal layer 132 has a The layer 131 and the circuit board-side base metal layer 132 were configured to have the same shape. (Joining process) The circuit board 12 and the window material were overlapped so that the lower surface of the solder layer 1312 of the base metal layer 131 provided on the inorganic material base 11 and the upper surface of the circuit board base metal layer 132 were in direct contact. . Then, a weight was arranged on the other surface 11b of the inorganic material base 11, and at least a part of the solder layer 1312 was melted while being pressed, and then cooled.
  • L1 to L4 shown in Table 1 were adjusted. was adjusted to a predetermined value.
  • Example 1 shows the results.
  • Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 3 By adjusting the pattern for forming the base-side base metal layer and the pressing force in the bonding step based on the results of the preliminary test conducted in advance, L1 to L4 shown in Table 1 can be adjusted. Adjustment was made so as to be a predetermined value shown in FIG. Further, in Example 4, the material of the insulating base material 121 of the circuit board 12, that is, the insulating material of the circuit board was alumina (Al 2 O 3 ). When forming the base-side metal layer 131, the thickness of the solder layer 1312 was 16 ⁇ m in Examples 2 and 3 and Comparative Examples 2 and 3, and the thickness of the solder layer 1312 was 26 ⁇ m in Examples 4 and Comparative Example 1. .
  • optical package has been described in the embodiments and the examples, the present invention is not limited to the embodiments and the examples. Various modifications and changes are possible within the scope of the present invention described in the claims.

Abstract

上面に凹部を有し、凹部に光学素子を備えた回路基板と、　回路基板上に凹部の開口部を覆うように配置された無機材料の基体と、　無機材料の基体と回路基板とを接合する金属層を備えており、　回路基板と無機材料の基体との積層方向と平行であって、凹部を通る断面において、　回路基板の外周側の端部と、金属層と回路基板とが接している部分のうちの回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ１と、　回路基板の外周側の端部と、金属層と無機材料の基体とが接している部分のうちの回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ２と、　回路基板の外周側の端部と、金属層と無機材料の基体とが接している部分のうちの凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ３と、　回路基板の外周側の端部と、金属層と回路基板とが接している部分のうちの凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ４とが、　Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４の関係を満たす光学パッケージ。

Description

光学パッケージ
　本発明は、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、前記紫外線発光素子は、紫外線の波長域に発光ピーク波長を有し、前記実装基板は、支持体と、前記支持体に支持された第１接合用金属層と、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号公報
　特許文献１に開示された発光装置では、カバーとスペーサとを陽極接合により直接接合するとされているが、接合後、カバーに割れを生じる場合があった。
　上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、カバーに割れが生じることを抑制した光学パッケージ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、上面に凹部を有し、前記凹部に光学素子を備えた回路基板と、
　前記回路基板上に前記凹部の開口部を覆うように配置された無機材料の基体と、
　前記無機材料の基体と前記回路基板とを接合する金属層を、備えており、
　前記回路基板と前記無機材料の基体との積層方向と平行であって、前記凹部を通る断面において、
　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記回路基板とが接している部分のうちの前記回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ１と、
　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記無機材料の基体とが接している部分のうちの前記回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ２と、
　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記無機材料の基体とが接している部分のうちの前記凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ３と、
　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記回路基板とが接している部分のうちの前記凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ４とが、
　Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４の関係を満たす光学パッケージを提供する。
　本発明の一態様によれば、カバーに割れが生じることを抑制した光学パッケージを提供することができる。
本実施形態の光学パッケージの構成説明図。 無機材料の基体の側面の構成例の説明図。 本実施形態の光学パッケージのカバーと、無機材料の基体との接合部周辺の厚さ方向と平行な面での断面図。
　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。
［光学パッケージ］
　本実施形態の光学パッケージについて説明する。
　本実施形態の光学パッケージは、上面に凹部を有し、凹部に光学素子を備えた回路基板と、回路基板上に凹部の開口部を覆うように配置された無機材料の基体と、無機材料の基体と回路基板とを接合する金属層とを有することができる。　
　そして、回路基板の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体の材料の熱膨張率以上の場合、回路基板と無機材料の基体との積層方向と平行であって、凹部を通る断面において、金属層が所定の形状を有することができる。　
　具体的には、係る断面において、回路基板の外周側の端部と、金属層と回路基板とが接している部分のうちの回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ１と、回路基板の外周側の端部と、金属層と無機材料の基体とが接している部分のうちの回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ２とが、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たすことができる。
　また、本実施形態の光学パッケージは他の構成例では、上面に凹部を有し、凹部に光学素子を備えた回路基板と、回路基板上に凹部の開口部を覆うように配置された無機材料の基体と、無機材料の基体と回路基板とを接合する金属層とを有することができる。
　そして、回路基板の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体の材料の熱膨張率未満の場合、回路基板と無機材料の基体との積層方向と平行であって、凹部を通る断面において、金属層が所定の形状を有することができる。　
　具体的には、係る断面において、回路基板の外周側の端部と、金属層と無機材料の基体とが接している部分のうちの凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ３と、回路基板の外周側の端部と、金属層と回路基板とが接している部分のうちの凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ４とが、Ｌ３＜Ｌ４の関係を満たすことができる。
　本実施形態の光学パッケージの構成例について、図１（Ａ）、図１（Ｂ）を用いて説明する。
　図１（Ａ）は、本実施形態の光学パッケージの無機材料の基体と、光学素子を備えた回路基板と、の積層方向と平行であって、後述する凹部を通る面での断面図を模式的に示したものである。金属層の構成の説明のため、実際の光学パッケージと比較して、他の部材に対して金属層の厚さが厚くなっている。
　本実施形態の光学パッケージ１０は、カバーである無機材料の基体１１と、上面に凹部１２１Ａを有し、凹部１２１Ａに光学素子１２２を備えた回路基板１２とを有する。無機材料の基体１１は回路基板１２上に凹部１２１Ａの開口部を覆うように配置されている。
　そして、無機材料の基体１１と、回路基板１２とを接合する金属層１３を有することができる。
　本実施形態の光学パッケージの形状は特に限定されず、上述のように、無機材料の基体１１と、回路基板１２と、金属層１３とを有し、金属層１３により、無機材料の基体１１と、回路基板１２とが接合されるように構成されていればよい。
　図１（Ｂ）に、図１（Ａ）の上面図、すなわち図１（Ａ）においてブロック矢印Ａに沿って見た図を示す。なお、図１（Ｂ）中、無機材料の基体１１を透過して見える部材も併せて示している。図１（Ｂ）に示すように、無機材料の基体１１は、上面側から見た場合に、例えば四角形等の多角形状とすることができる。上面側から見た場合の無機材料の基体１１は、係る形態に限定されず、例えば円形形状等とすることもできる。そして、金属層１３は、中央に、回路基板１２の凹部１２１Ａに対応した開口部を有し、無機材料の基体１１の外周に沿い、該開口部を囲む帯状の形状を有することができる。また、回路基板１２についてもその外形形状を無機材料の基体１１に対応した形状とすることができる。
　なお、図１（Ａ）、図１（Ｂ）では、無機材料の基体１１の方が、金属層１３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体１１の外周と、金属層１３の外周とが一致するように構成することもできる。
　各部材について以下に説明する。
（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、ＳｉＯ２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の金属層１３を配置する部分は、例えば複数の窓材を製造した場合等に、窓材間の金属層１３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の一方の面１１ａとは、図１（Ａ）に示したように、光学パッケージとした場合に、光学素子１２２と対向する側の面となる。無機材料の基体１１の他方の面１１ｂとは、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。
　光学パッケージの形態によっては、無機材料の基体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。そして、係る方法により切断を行った場合、図２に示すように、無機材料の基体１１の側面は、レーザー光の焦点位置に対応して、一方の面１１ａの外周に沿った線状の模様１１１を有することができる。
　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る。多層膜は、アルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）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、ＳｉＯ２）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、金属層１３との密着性が特に高くなり、好ましいからである。
（回路基板）
　回路基板１２については特に限定されず、絶縁性基材１２１と、光学素子１２２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。なお、回路基板１２の絶縁材料とは、絶縁性基材１２１の材料を意味している。
　絶縁性基材１２１の材料は特に限定されないが、金属層１３を介して無機材料の基体１１を接合した場合に、無機材料の基体１１と、回路基板１２と、金属層１３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１２はセラミックス製の絶縁性基材１２１を有することが好ましい。すなわち、回路基板１２の絶縁材料はセラミックスであることが好ましい。
　回路基板１２の絶縁性基材１２１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、Ａｌ２Ｏ３）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１２の絶縁性基材１２１は、光学パッケージ１０とした場合に、無機材料の基体１１と絶縁性基材１２１と、金属層１３とで、光学素子１２２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１２１は、その上面１２１１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１２１Ａを有することが好ましい。なお、絶縁性基材１２１の上面１２１１とは、光学パッケージ１０とする場合に無機材料の基体１１と対向する面であり、無機材料の基体１１と接合する側の面ともいえる。
　係る凹部１２１Ａを囲む壁部１２１Ｂは、光学パッケージとした場合に、金属層１３を支持するため、該金属層１３に対応した形状を有することができる。
　回路基板１２に配置する光学素子１２２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１２２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無機材料の基体は、透明樹脂ではなく、無機材料で形成されている。このため、透明樹脂製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１２２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。
（金属層）
　金属層１３は、無機材料の基体１１と回路基板１２との間に配置され、無機材料の基体１１と回路基板１２とを接合することができる。
　本発明の発明者らは、無機材料の基体と回路基板とを接合し、光学パッケージとした際に、無機材料の基体に割れ（クラック）が生じる場合がある原因について鋭意検討を行った。
　金属層１３は後述するように例えば半田層を含むことができ、無機材料の基体１１と、回路基板１２とは、両部材が金属層１３に接している状態で、該半田層の半田の融点以上に加熱し、冷却することで接合することができる。
　本発明の発明者らの検討によれば、無機材料の基体１１の材料と、回路基板１２の絶縁材料とで熱膨張率が異なる場合、両部材を接合するために加熱後、冷却する際に、両部材間で収縮の程度に違いが生じる。そして、無機材料の基体１１と、金属層１３との接合部の一部に引張応力が加わるため、無機材料の基体１１に割れが生じる場合があった。
　そこで、さらに検討を行ったところ、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率と、回路基板１２の絶縁材料の熱膨張率とに応じて、無機材料の基体と、回路基板とを接合する金属層の形状を所定の形状とすることで、割れの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
　好適な金属層の形状を説明するため、図１（Ａ）の点線Ｂで囲まれた領域を拡大し、模式的に示したものを図３に示す。すなわち、図３は回路基板１２と無機材料の基体１１との積層方向と平行であって、凹部１２１Ａを通る断面を示している。なお、後述するように、金属層１３は複数の層から構成することもできるが、図３においては金属層１３の全体としての形状を示すため、各層は区別せず、一体のものとして示している。
　本発明の発明者らの検討によれば、回路基板の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体の材料の熱膨張率以上の場合、図３に示した回路基板１２と無機材料の基体１１との積層方向と平行であって、凹部１２１Ａを通る断面において、図中のＬ１と、Ｌ２とがＬ１＜Ｌ２の関係を満たすことが好ましい。
　図３に示すように、Ｌ１は、回路基板１２の外周側の端部１２１２と、金属層１３と回路基板１２とが接している部分のうちの回路基板１２の外周側に位置する端部である点１３Ａと、の間の距離である。また、Ｌ２は、回路基板１２の外周側の端部１２１２と、金属層１３と無機材料の基体１１とが接している部分のうちの回路基板１２の外周側に位置する端部である点１３Ｂと、の間の距離である。
　回路基板１２の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率よりも大きい場合、両部材を接合するために加熱後、冷却すると、回路基板１２の方が無機材料の基体１１よりも変位量が大きくなる。そして、金属層の形状がＬ２＜Ｌ１の場合、金属層１３と無機材料の基体１１とが接している部分のうちの回路基板１２の外周側に位置する端部である点１３Ｂに線分１３Ｂ－１３Ａに沿って無機材料の基体１１から金属層１３を剥離させるように引張応力が発生する。このため、係る場合、無機材料の基体１１に割れを生じさせる恐れがある。
　一方、回路基板１２の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率よりも大きい場合に、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たすように金属層１３の形状を選択することで、加熱、冷却した際に、点１３Ｂに上記引張応力が発生することを防ぐことができる。このため、無機材料の基体１１に割れが生じることを抑制できる。
　回路基板１２の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率と等しい場合には、両部材を加熱、冷却した際に収縮の程度に差異がない。しかし、この場合も同様にＬ１＜Ｌ２の関係を満たすように金属層１３の形状を選択することで、加熱、冷却した際に、点１３Ｂに上記引張応力が発生することをより確実に防ぐことができ、無機材料の基体１１に割れが生じることを抑制できる。
　従って、既述の様に、回路基板１２の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率以上の場合には、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たすように金属層１３の形状を選択することが好ましい。
　また、好ましいＬ１及びＬ２の範囲は、０．０５ｍｍ≦Ｌ１≦０．１５ｍｍ、０．１５ｍ≦Ｌ２≦０．５０ｍｍの範囲である。
　なお、この場合、金属層１３の断面形状における、他方の側面の形状である点１３Ｃ、点１３Ｄ側の形状は特に限定されず、任意の形状とすることができる。
　また、回路基板１２の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率未満の場合、図３に示した回路基板１２と無機材料の基体１１との積層方向と平行であって、凹部１２１Ａを通る断面において、図中のＬ３と、Ｌ４とがＬ３＜Ｌ４の関係を満たすことが好ましい。
　図３に示すように、Ｌ３は、回路基板１２の外周側の端部１２１２と、金属層１３と無機材料の基体１１とが接している部分のうちの凹部１２１Ａ側に位置する端部である点１３Ｃと、の間の距離である。また、Ｌ４は、回路基板１２の外周側の端部１２１２と、金属層１３と回路基板１２とが接している部分のうちの凹部１２１Ａ側に位置する端部である点１３Ｄと、の間の距離である。
　回路基板の絶縁材料の熱膨張率が、無機材料の基体の材料の熱膨張率未満の場合、両部材を接合するために加熱後、冷却すると、無機材料の基体１１の方が回路基板１２よりも変位量が大きくなる。そして、金属層の形状がＬ４＜Ｌ３の場合、金属層１３と無機材料の基体１１とが接している部分のうちの凹部１２１Ａ側の端部である点１３Ｃに線分１３Ｃ－１３Ｄに沿って無機材料の基体１１から金属層１３を剥離させるように引張応力が発生する。このため、係る場合、無機材料の基体１１に割れを生じさせる恐れがある。
　一方、既述の様に、回路基板１２の材料の熱膨張率が、無機材料の基体１１の材料の熱膨張率未満の場合に、Ｌ３＜Ｌ４の関係を満たすように金属層の形状を選択することで、加熱、冷却した際に、点１３Ｃに上記引張応力が発生することを防ぐことができる。このため、無機材料の基体１１に割れが生じることを抑制できる。
　また、好ましいＬ３及びＬ４の範囲は、０．４０ｍｍ≦Ｌ３≦０．５５ｍｍ、０．４５ｍｍ≦Ｌ４≦１．００ｍｍの範囲である。
　なお、この場合、金属層１３の断面形状における、もう一方の側面の形状である点１３Ａ、点１３Ｂ側の形状は特に限定されず、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と、回路基板１２との熱膨張率の関係によらず、無機材料の基体１１に割れが生じることを防ぐことができることから、図３に示した断面において、金属層１３の形状は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４の関係を満たすことがより好ましい。
　また、加熱時に、無機材料の基体１１、及び回路基板１２に均一に熱が加わるとは限らず、熱の加わり方によっては、無機材料の基体、回路基板の熱膨張率と、加熱、冷却時の各部材の変位量との関係が上述の通りにならない場合もある。そこで、無機材料の基体に割れが生じることをより確実に防ぐ観点から、図３に示した断面において、無機材料の基体１１と、回路基板１２との熱膨張率の関係によらず、金属層１３の形状は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４を満たすことがより好ましい。
　回路基板１２と無機材料の基体１１とを接合する際に、金属層１３の接合部の側面形状が、フィレット状である場合、無機材料の基体１１への発生する引張応力を大きく低減できることが一般に知られている。しかし、金属層の側面形状をフィレット状にするには、回路基板１２と無機材料の基体１１との間にスペーサなどの部材が必要となり、光学パッケージを製造する上で、接合工程の煩雑化やコストアップの要因となる。このため、回路基板の絶縁材料の熱膨張係数と、無機材料の基体の材料の熱膨張係数とに応じて上記Ｌ１、Ｌ２、もしくはＬ３、Ｌ４が既述の範囲を満たしていれば足り、金属層１３の具体的な側面形状は特に限定されない。
　金属層１３は既述の様に複数の層を有することができる。係る複数の層の構成例について以下に説明する。
　金属層１３は、例えば下地金属層と、半田層とを有することができ、以下に説明するように、例えば半田層１３１２を挟んで無機材料の基体１１側に配置された基体側下地金属層１３１１と、回路基板１２側に配置された回路基板側下地金属層１３２との２種類の下地金属層を有することができる。
　まず、無機材料の基体側に配置された基体側下地金属層について説明する。
　基体側下地金属層１３１１は、無機材料の基体１１と、半田層１３１２との密着性を高める機能を有することができる。基体側下地金属層１３１１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。
　基体側下地金属層１３１１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基体側下地金属層１３１１Ａと、第２基体側下地金属層１３１１Ｂとを有することができる。また、第２基体側下地金属層１３１１Ｂと半田層１３１２との間にさらに第３基体側下地金属層１３１１Ｃを配置することもできる。
　第１基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ｂは、半田層１３１２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基体側下地金属層１３１１Ｂ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基体側下地金属層１３１１Ｂ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基体側下地金属層１３１１Ｂ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基体側下地金属層１３１１Ｂ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基体側下地金属層１３１１Ｃをさらに設ける場合、第３基体側下地金属層１３１１Ｃ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基体側下地金属層１３１１Ｃ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基体側下地金属層１３１１Ｃを設けることで、例えば基体側下地金属層１３１１と、半田層１３１２とが反応することを特に抑制することができる。第３基体側下地金属層１３１１Ｃ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基体側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。
　基体側下地金属層１３１１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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ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基体側下地金属層１３１１Ｂの厚みについては、半田層１３１２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基体側下地金属層１３１１Ｂ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基体側下地金属層１３１１Ｃも設ける場合、その厚みは特に限定されないが、基体側下地金属層１３１１と半田層１３１２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基体側下地金属層１３１１Ｃ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１３１２について説明する。
　半田層１３１２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１２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１３１２の厚みは５μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以上であることがより好ましい。回路基板１２が有する絶縁性基材１２１は既述の様に例えばセラミックス材料により形成できるが、セラミックス材料により製造する場合、通常は鋳物であるため、金属層１３を配置する面を完全に平坦にすることは困難であることが多い。そこで、半田層の厚みを５μｍ以上とし、絶縁性基材１２１の金属層１３を配置する面が有する凹凸を吸収できるように構成することが好ましい。
　なお、ここでいう半田層１３１２の厚みとは、本実施形態の光学パッケージ１０の任意の位置での半田層１３１２の厚みを意味している。従って、最薄部においても半田層が係る厚さの範囲を充足することを意味する。
　半田層の厚みの上限値は特に限定されないが、例えば５０μｍ以下とすることができる。
　また、半田層１３１２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１３１２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、金属層１３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、上記平均値は単純平均（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１３１２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１３１２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１３１２の厚みの平均値は、半田層１３１２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１３１２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１３１２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１３１２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。
　半田層１３１２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。
　半田層１３１２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。
　半田層１３１２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１３１２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。
　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１２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１３１２内で吸収でき、好ましいからである。
　半田層１３１２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１３１２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１３１２に用いる半田の融点は２８０℃以下が好ましい。光学パッケージを製造する際に熱処理を行い、半田層１３１２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。また熱処理温度を低く抑制することで、無機材料の基体１１の材料と、回路基板１２の絶縁材料とで熱膨張率が異なることに起因する収縮の程度の違いを低減することができるからである。
　半田層１３１２に用いる半田は密度が６．０ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、７．０ｇ／ｃｍ３以上がより好ましい。これは半田層１３１２に用いる半田の密度を６．０ｇ／ｃｍ３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１３１２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／ｃｍ３以下が好ましい。
　半田層１３１２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１３１２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１３１２に好適に用いることができる半田としては、特に限定されるものではなく、例えば、スズ（Ｓｎ）－ゲルマニウム（Ｇｅ）－ニッケル（Ｎｉ）系の半田や、スズ（Ｓｎ）－アンチモン（Ｓｂ）系の半田、金（Ａｕ）－スズ（Ｓｎ）系の半田、スズ（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）系の半田等から選択された１種類以上を挙げることができる。
　なお、例えばスズ－ゲルマニウム－ニッケル系の半田の場合、スズを主成分として含有することができる。スズを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であることを意味しており、半田中にスズが６０質量％以上含有されていることが好ましい。係る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。また、スズ－ゲルマニウム－ニッケル系の半田は、スズ、ゲルマニウム、ニッケル以外にイリジウムや、亜鉛等から選択された１種以上の成分をさらに含有することもできる。
　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１３１２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、半田層１３１２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。
　次に、回路基板側に配置された回路基板側下地金属層について説明する。
　回路基板１２は、絶縁性基材１２１の上面１２１１であって、壁部１２１Ｂの上面に回路基板側下地金属層１３２を有することができる。
　回路基板側下地金属層１３２は、回路基板１２の絶縁性基材１２１と、半田層１３１２等との密着性を高める働きを有することができる。回路基板側下地金属層１３２の具体的な構成は特に限定されないが、例えば回路基板１２の絶縁性基材１２１側から、第１回路基板側下地金属層１３２Ａ、第２回路基板側下地金属層１３２Ｂ、第３回路基板側下地金属層１３２Ｃの順に積層した層構造を有することができる。なお、ここでは回路基板側下地金属層１３２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側下地金属層１３２を三層から構成する場合、例えば第１回路基板側下地金属層１３２Ａは回路基板１２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回路基板側下地金属層１３２Ａ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回路基板側下地金属層１３２Ａ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回路基板側下地金属層１３２Ａ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回路基板側下地金属層１３２Ｂは、後述する第３回路基板側下地金属層１３２Ｃと、第１回路基板側下地金属層１３２Ａ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回路基板側下地金属層１３２Ｂ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回路基板側下地金属層１３２Ｂ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回路基板側下地金属層１３２Ｃは、第２回路基板側下地金属層１３２Ｂ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回路基板側下地金属層１３２Ｃ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回路基板側下地金属層１３２Ｃが不可避不純物を含むことを排除するものではない。
　回路基板側下地金属層１３２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回路基板側下地金属層１３２Ａの厚みは、例えば１μｍ以上とすることが好ましい。第１回路基板側下地金属層１３２Ａ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回路基板側下地金属層１３２Ｂの厚みについては、第１回路基板側下地金属層１３２Ａと、第３回路基板側下地金属層１３２Ｃ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回路基板側下地金属層１３２Ｂ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回路基板側下地金属層１３２Ｃの厚みは、他の回路基板側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回路基板側下地金属層１３２Ｃ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。
　以上に説明した本実施形態の光学パッケージによれば、金属層が所定の形状を有しているため、カバーである無機材料の基体と、光学素子を備えた回路基板とを金属層を接合した際に、カバーに割れが生じることを抑制することができる。
［光学パッケージの製造方法］
　次に本実施形態の光学パッケージの製造方法の一構成例について説明する。なお、本実施形態の光学パッケージの製造方法により、既述の光学パッケージを製造することができる。このため、既に説明した事項の一部は説明を省略する。
　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ず、任意の方法、手順により作製することができる。光学パッケージを作製する場合、無機材料の基体１１と、基体側下地金属層１３１１および半田層１３１２を含む基体側金属層１３１と、を有する窓材を作製し、該窓材を回路基板１２に接合するのが一般的である。このため、本実施形態の光学パッケージの製造方法においても同様の手順で作製する場合を例に説明する。
　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。
　窓材を作製する窓材作製工程。
　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。
　以下に工程ごとに説明する。
　窓材作製工程では、無機材料の基体の一方の面上に、基体側金属層を有する窓材を作製することができる。
　そこでまず、窓材作製工程に供給する無機材料の基体を用意する基体準備ステップを有することができる。
　基体準備ステップ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したりできる。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、本ステップ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。
　次に、無機材料の基体の一方の面上に基体側下地金属層を形成する基体側下地金属層形成ステップ、および基体側下地金属層上に半田層を形成する半田層形成ステップを有することができる。
　基体側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基体側下地金属層を形成することができる。基体側下地金属層を形成する方法は特に限定されず、成膜する基体側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、既述のように基体側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、もしくは基体側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、例えば基体側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、例えば基体側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、例えば基体側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、例えば基体側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、例えば基体側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。
　窓材作製工程は、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。
　基体側下地金属層や半田層は図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、窓材作製工程は、例えば基体側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基体側下地金属層、および半田層を形成した後、該基体側下地金属層等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、基体側下地金属層および半田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、基体側下地金属層が複数の層を含む場合において、基体側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、該成膜した基体側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、パターン化された基体側下地金属層上に、さらに残りの基体側下地金属層を形成することもできる。
　また、窓材作製工程は、基体側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、基体側下地金属層、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、基体側下地金属層、およ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基体側下地金属層、およ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、すなわち基体側金属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ステップ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基体側下地金属層等が連続して形成されている場合、すなわち切断線上に基体側下地金属層等が配置されている場合には、切断ステップにおいて、基体側下地金属層等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。
　次に回路基板準備工程について説明する。
　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。回路基板には既述の回路基板側下地金属層を設けることもできる。
　回路基板側下地金属層１３２の成膜方法は特に限定されず、例えば成膜する回路基板側下地金属層１３２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。
　既述のように回路基板側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。
　回路基板側下地金属層１３２は、金属層１３を構成するため、その断面形状が図３を用いて説明した所定の形状となるように、必要に応じてエッチング等を実施しておくこともできる。
　接合工程終了後に回路基板等を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、窓材の半田層１３１２の下面と、回路基板側下地金属層１３２の露出した上面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、例えば窓材の、無機材料の基体１１の他方の面１１ｂ上から、回路基板１２側に向かって押圧しながら加熱することで、半田層１３１２の少なくとも一部を溶融させ、その後冷却することで、窓材と回路基板１２とを接合することができる。
　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、無機材料の基体１１と、金属層１３、回路基板１２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熱処理温度は窓材と回路基板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、窓材と回路基板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。既述のレーザー光を用いた切断方法により、回路基板と、無機材料の基体とを同時に切断し、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、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて実施形態を適宜変更することができる。
　まず、以下の実施例、比較例で作製した光学パッケージの評価方法について説明する。
＜評価方法＞
［割れ評価］
　以下の実施例、比較例で作製した光学パッケージに対して、光学顕微鏡（ニコン製ＳＭＺ９００）を用いて倍率１０倍の条件で無機材料の基体を通して、無機材料の基体と金属層の界面の拡大観察を行い、無機材料の基体の状態を確認し、以下の条件で割れを評価した。
　〇：無機材料の基体の金属層との接触部に割れやクラックが無い。
　×：無機材料の基体の金属層との接触面に割れやクラックが有る。
　〇を合格とした。
［気密性］
　以下の実施例、比較例で作製した光学パッケージに対してＪＩＳ　Ｚ　２３３１（２００６）に記載の条件でヘリウムリークテストを行い、以下の条件で気密性を評価した。
　〇：ヘリウムリークレートが４．９×１０-９　Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下
　×：ヘリウムリークレートが４．９×１０-９　Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃより大きい
　〇を合格とした。
［実施例１］
　回路基板側下地金属層がＮｉ－Ｃｒ層をさらに有する点以外は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示した構造の光学パッケージを作製し、上記割れ評価と、気密性についての評価とを行った。
（窓材作製工程）
　無機材料の基体１１として石英の板（ＡＧＣ社製、ＡＱ、縦３．４ｍｍ×横３．４ｍｍ×厚み０．５ｍｍ、熱膨張係数０．６ｐｐｍ）を用意した（基体準備ステップ）。
　無機材料の基体１１の一方の面１１ａ上に、以下の手順により基体側下地金属層１３１１を形成した（基体側下地金属層形成ステップ）。
　第１基体側下地金属層１３１１Ａとしては、クロム（Ｃｒ）層を、第２基体側下地金属層１３１１Ｂとしては銅（Ｃｕ）層を成膜した。
　次に、第２基体側下地金属層１３１１Ｂの第１基体側下地金属層１３１１Ａ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１１の一方の面１１ａ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基体側下地金属層１３１１Ａ、及び第２基体側下地金属層のうち、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（パターン化ステップ）。その後、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基体側下地金属層１３１１Ａ、及び第２基体側下地金属層１３１１Ｂ上に、無電解Ｎｉめっきにより第３基体側下地金属層１３１１Ｃとしてニッケル（Ｎｉ）層を成膜した。これにより、第１基体側下地金属層１３１１Ａ、第２基体側下地金属層１３１１Ｂ、及び第３基体側下地金属層１３１１Ｃを含む、パターン化された基体側下地金属層１３１１を形成した。
　次に、基体側下地金属層１３１１上に、半田層１３１２を形成した（半田層形成ステップ）。半田層１３１２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。
　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。
　半田溶融槽内で半田層１３１２の原料となる上記半田を溶融させておき、上述の基体側下地金属層１３１１を配置した無機材料の基体１１の半田層１３１２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１３１２を形成した（半田層形成ステップ）。なお、半田層１３１２は、図１（Ａ）に示すように、第３基体側下地金属層１３１１Ｃの第２基体側下地金属層１３１１Ｂと対向する面とは反対側の面上に形成した。半田層１３１２の厚みは１６μｍとした。
（回路基板準備工程）
　また、回路基板１２の絶縁性基材１２１として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の基体（京セラ社製、ＫＤ－ＬＢ７２４８、縦３．４５ｍｍ×横３．４５ｍｍ×厚み０．８ｍｍ、熱膨張係数４．６ｐｐｍ）を用意した。上述のように、回路基板の絶縁材料は、窒化アルミニウムとした。絶縁性基材１２１は、上面中央部に四角形の開口部を備え、該開口部を含む非貫通孔である凹部１２１Ａを有している。凹部１２１Ａには光学素子１２２を配置できるが、本実施例の評価では光学素子は必要ないため、設置せずにパッケージを作製した。ただし、発光ダイオード等の光学素子を配置した場合でも同様の評価結果になることを確認している。
　そして、回路基板１２は、絶縁性基材１２１の上面１２１１に、上記凹部１２１Ａの開口部を囲むように、かつ絶縁性基材１２１の上面１２１１の外周に沿うように回路基板側下地金属層１３２を有している。
　回路基板側下地金属層１３２としては、絶縁性基材１２１側から、Ｎｉ－Ｃｒ層、第１回路基板側下地金属層１３２Ａ、第２回路基板側下地金属層１３２Ｂ、第３回路基板側下地金属層１３２Ｃの順に積層した層構造とした。
　第１回路基板側下地金属層１３２Ａとしては厚みが１．０μｍの銅（Ｃｕ）層を、第２回路基板側下地金属層１３２Ｂとしては厚みが２μｍのニッケル（Ｎｉ）層を、第３回路基板側下地金属層１３２Ｃとしては厚みが０．３μｍの金（Ａｕ）層をそれぞれ形成した。また、絶縁性基材１２１と、第１回路基板側下地金属層１３２Ａとの間には、第１回路基板側下地金属層１３２Ａと絶縁性基材１２１との密着性を高めることを目的として、上述のように厚みが０．２μｍのＮｉ－Ｃｒ層を設けた。
　回路基板側下地金属層１３２は、無機材料の基体１１に設けた基体側金属層１３１に対応した形状とした。具体的には、無機材料の基体１１に設けた基体側金属層１３１と、回路基板側下地金属層１３２との積層方向（図３における上下方向）と垂直な面における断面形状が、基体側金属層１３１と、回路基板側下地金属層１３２とで同じ形状となるように構成した。
（接合工程）
　無機材料の基体１１に設けた基体側金属層１３１の半田層１３１２の下面と、回路基板側下地金属層１３２の上面とが直接接触するように、回路基板１２と、窓材とを重ね合せた。そして、無機材料の基体１１の他方の面１１ｂ上に錘を配置して、押圧しながら、半田層１３１２の少なくとも一部を溶融させ、その後冷却した。
　以上の工程により、窓材と、回路基板１２とを接合し、光学パッケージを作製した。
　なお、予め行っておいた予備試験の結果に基づいて、基体側下地金属層を形成する際のパターンと、接合工程での押圧する力とを調整することで、表１に示したＬ１～Ｌ４が所定の値となるように調整した。
　得られた接合体である光学パッケージに対して既述の評価を行った。結果を表１に示す。
［実施例２～実施例４、比較例１～比較例３］
　予め行っておいた予備試験の結果に基づいて、基体側下地金属層を形成する際のパターンと、接合工程での押圧する力とを調整することで、表１に示したＬ１～Ｌ４が表１に示す所定の値となるように調整した。また、実施例４では、回路基板１２の絶縁性基材１２１の材料、すなわち回路基板の絶縁材料をアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とした。なお、基体側金属層１３１を形成する際、実施例２、３、比較例２、３では半田層１３１２の厚みを１６μｍとし、実施例４、比較例１では半田層１３１２の厚みを２６μｍとした。
　以上の点以外は、実施例１と同様にして実験を行った。評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１に示した結果によると、金属層の形状がＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４を満たす実施例１～実施例４においては、割れ評価、及び気密性の評価の結果が〇となっていることが確認できた。すなわち、カバーに割れが生じることを抑制した光学パッケージになっていることを確認できた。
　これに対して、金属層の形状がＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４を満たさない比較例１～比較例３においては、割れが生じ、気密性が十分ではないことも確認できた。
　以上に光学パッケージを、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。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、２０１８年７月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－１４１７７７号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８－１４１７７７号の全内容を本国際出願に援用する。
１０　　　光学パッケージ
１１　　　無機材料の基体
１２　　　回路基板
１２１Ａ　凹部
１２２　　光学素子
１３　　　金属層
１３１１　基体側下地金属層
１３１２　半田層
１３２　　回路基板側下地金属層

Claims (5)

  1. 　上面に凹部を有し、前記凹部に光学素子を備えた回路基板と、
    　前記回路基板上に前記凹部の開口部を覆うように配置された無機材料の基体と、
    　前記無機材料の基体と前記回路基板とを接合する金属層を、備えており、
    　前記回路基板と前記無機材料の基体との積層方向と平行であって、前記凹部を通る断面において、
    　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記回路基板とが接している部分のうちの前記回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ１と、
    　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記無機材料の基体とが接している部分のうちの前記回路基板の外周側に位置する端部と、の間の距離であるＬ２と、
    　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記無機材料の基体とが接している部分のうちの前記凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ３と、
    　前記回路基板の外周側の端部と、前記金属層と前記回路基板とが接している部分のうちの前記凹部側に位置する端部と、の間の距離であるＬ４とが、
    　Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４の関係を満たす光学パッケージ。
  2. 　前記Ｌ１、及び前記Ｌ２がそれぞれ０．０５ｍｍ≦Ｌ１≦０．１５ｍｍ、０．１５ｍ≦Ｌ２≦０．５０ｍｍの範囲にある請求項１に記載の光学パッケージ。
  3. 　前記Ｌ３、及び前記Ｌ４がそれぞれ０．４０ｍｍ≦Ｌ３≦０．５５ｍｍ、０．４５ｍｍ≦Ｌ４≦１．００ｍｍの範囲にある請求項１または請求項２に記載の光学パッケージ。
  4. 　前記金属層は下地金属層と、半田層とを有しており、
    　前記半田層の厚みが５μｍ以上である請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の光学パッケージ。
  5. 　前記半田層に用いる半田のヤング率が５０ＧＰａ以下である請求項４に記載の光学パッケージ。
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