WO2022014201A1 - 保護キャップ、電子装置及び保護キャップの製造方法 - Google Patents

保護キャップ、電子装置及び保護キャップの製造方法 Download PDF

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protective cap
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隆史 西宮
徹 平尾
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日本電気硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a protective cap, an electronic device, and a method for manufacturing the protective cap.
  • Electronic devices equipped with electronic components such as LEDs have come to be used in various fields such as lighting and communication because of their long life and energy saving.
  • the base material on which the electronic component is mounted may be covered with a protective cap so that the electronic component is housed inside.
  • the protective cap includes a frame portion that surrounds the periphery of the electronic component (second member in the same document) and a lid portion that covers one end opening of the frame portion (cover member in the same document). ) And.
  • quartz glass has a characteristic that it is difficult to absorb light having a wavelength in the ultraviolet region. Therefore, when the electronic component is an ultraviolet LED or the like, it is conceivable that each of the frame portion and the lid portion is made of quartz glass from the viewpoint of improving the ultraviolet transmission of the protective cap.
  • the base material is often composed of metal, metal oxide ceramics, LTCC or metal nitride ceramics, and is generally a material having a high expansion coefficient.
  • the frame portion is made of quartz glass, it is a material having a low coefficient of expansion. Therefore, for example, when the frame portion is to be joined to the base material using a brazing material, the difference in the expansion coefficient between the base material and the frame portion is large, so that the thermal expansion coefficient of the brazing material is set to the heat of the base material and the frame portion, respectively. Difficult to match with the coefficient of expansion.
  • the coefficient of thermal expansion of the brazing material when the coefficient of thermal expansion of the brazing material is matched with the coefficient of thermal expansion of the base material, the difference between the coefficient of thermal expansion of the frame portion and the brazing material becomes large, and when the coefficient of thermal expansion of the brazing material is matched with the frame portion, the base material is used. And the difference in the coefficient of thermal expansion of the brazing material becomes large. As a result, residual stress is generated in or near the joint portion between the base material and the frame portion, and breakage (for example, cracking such as a crack) is likely to occur. If the joint or the vicinity thereof is damaged in this way, the airtightness of the accommodation space for the electronic component is lowered, and the electronic component may be deteriorated.
  • breakage for example, cracking such as a crack
  • An object of the present invention is to provide a protective cap and an electronic device capable of maintaining high airtightness.
  • the protective cap according to the present invention which was devised to solve the above problems, includes a frame portion, a lid portion covering one end opening of the frame portion, and a joint portion for joining the frame portion and the lid portion.
  • the portion is made of quartz glass
  • the frame portion is made of a glass material having a coefficient of thermal expansion of 30 ⁇ 10 -7 to 100 ⁇ 10 -7 / ° C. in a temperature range of 30 to 380 ° C.
  • the coefficient of thermal expansion of the frame is not only the lid but also a base material made of metal, metal oxide ceramics, LTCC or metal nitride ceramics. It is also consistent with the coefficient of thermal expansion of.
  • quartz glass refers to an amorphous body containing synthetic quartz, fused silica, or the like, and containing 90% by mass or more of SiO 2.
  • the "coefficient of thermal expansion in the temperature range of 30 to 380 ° C.” can be measured using, for example, a commercially available dilatometer.
  • the joint portion is formed by directly welding the frame portion and the lid portion.
  • the glass material of the frame portion has an optical path length of 0.7 mm and a transmittance of 10% or more at a wavelength of 200 nm.
  • the frame portion also has ultraviolet ray transparency, so that the protective cap as a whole can realize high ultraviolet ray transparency.
  • the "transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength of 200 nm” may be measured after preparing a measurement sample having a thickness of 0.7 mm, and after measuring the transmittance in the thickness direction of the glass material, A value converted into an optical path length of 0.7 mm may be adopted.
  • the "transmittance at a wavelength of 200 nm” can be measured with a commercially available spectroscopic altimeter (for example, UV-3100 manufactured by Hitachi, Ltd.).
  • the strain point of the glass material of the frame portion is 430 ° C. or higher.
  • the "distortion point” refers to a value measured based on the method of ASTM C336.
  • the softening point of the glass material of the frame portion is preferably 1000 ° C. or lower.
  • the frame portion is easily softened, so that the joining time of the lid portion and the frame portion can be shortened.
  • the "softening point" refers to a value measured based on the method of ASTMC338.
  • the glass material of the frame portion has a composition of SiO 2 50 to 80%, Al 2 O 3 + B 2 O 3 1 to 45%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 25% by mass.
  • MgO + CaO + SrO + BaO 0 to 25% is preferable.
  • Al 2 O 3 + B 2 O 3 is the total amount of Al 2 O 3 and B 2 O 3.
  • MgO + CaO + SrO + BaO is the total amount of MgO, CaO, SrO and BaO.
  • a reflective film is formed on the inner peripheral surface of the frame portion.
  • an antireflection film is formed on at least one of the front and back surfaces of the lid portion.
  • the electronic device according to the present invention which was devised to solve the above problems, is bonded to an electronic component, a base material on which the electronic component is mounted, and a base material so as to accommodate the electronic component inside. It is characterized by having a protective cap in the configuration of. By doing so, it is possible to enjoy the same function and effect as the corresponding configuration of the protective cap described above.
  • the protective cap and the base material are joined by a brazing material.
  • the electronic component is an ultraviolet LED. By doing so, it is possible to provide an electronic device (light emitting device) capable of achieving high ultraviolet light extraction efficiency.
  • the method for manufacturing a protective cap according to the present invention which was devised to solve the above problems, has a lid made of quartz glass and a coefficient of thermal expansion of 30 ⁇ 10 -7 to 100 ⁇ in a temperature range of 30 to 380 ° C.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. It is a graph which shows the transmittance curve of BU-41 and quartz glass at a wavelength of 200-600 nm. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the electronic apparatus which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the electronic apparatus which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the electronic apparatus which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the electronic apparatus which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the electronic apparatus which concerns on 1st Embodiment.
  • (First Embodiment) 1 and 2 illustrate the electronic device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the electronic device 1 includes an electronic component 2, a base material 3 on which the electronic component 2 is mounted, a protective cap 4 arranged on the base material 3 so as to accommodate the electronic component 2 inside, and a protective cap 4. It is provided with a joint portion 5 for joining the base material 3 and the protective cap 4.
  • the base material 3 side is shown as the bottom and the protective cap 4 side is shown as the top, but the vertical direction is not limited to this.
  • the electronic component 2 is not particularly limited, and examples thereof include optical devices such as a laser module, an LED, an optical sensor, an image pickup element, and an optical switch.
  • the electronic component 2 is an ultraviolet LED (light emitting element)
  • the electronic device 1 is a light emitting device.
  • the base material 3 is composed of, for example, metal, metal oxide ceramics, LTCC or metal nitride ceramics.
  • the metal include copper and metallic silicon.
  • the metal oxide ceramics include aluminum oxide.
  • the LTCC include a sintered composite powder containing crystalline glass and a refractory filler.
  • the metal nitride ceramics include aluminum nitride.
  • the base material 3 is made of aluminum nitride.
  • the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride in the temperature range of 30 to 380 ° C. is, for example, 46 ⁇ 10 -7 / ° C.
  • the base material 3 is a plate-like body in which both the upper surface 3a and the lower surface 3b are formed of a flat surface.
  • the base material 3 may be provided with a recess in the portion of the upper surface 3a on which the electronic component 2 is mounted.
  • the protective cap 4 includes a frame portion 6, a lid portion 7 that covers one end opening of the frame portion 6, and a joint portion 8 that joins the frame portion 6 and the lid portion 7. It is preferable to form various functional films on the surface of the protective cap 4. For example, in order to reduce light reflection loss, an antireflection film is formed on at least one of the upper and lower surfaces 7a and 7b of the lid portion 7. Is preferable. It is preferable that the antireflection film is formed on the upper and lower surfaces 7a and 7b of the lid portion 7, respectively. The antireflection film may be formed only on at least one of the upper and lower surfaces 7a and 7b of the lid portion 7 corresponding to the through hole H of the frame portion 6, or may be formed on the entire surface.
  • the antireflection film for example, a dielectric multilayer film in which low refractive index layers having a relatively low refractive index and high refractive index layers having a relatively high refractive index are alternately laminated is preferable. This makes it easier to control the reflectance at each wavelength.
  • the antireflection film can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method.
  • the reflectance of the antireflection film in the wavelength band (for example, 250 to 350 nm) of the light emitted from the electronic component 2 is, for example, 1% or less, 0.5% or less, 0.3% or less, particularly 0.1% or less. Is preferable.
  • the frame portion 6 is a tubular body having a through hole H extending in the thickness direction (vertical direction) at the center.
  • the frame portion 6 surrounds the periphery of the electronic component 2 housed in the space corresponding to the through hole H.
  • the frame portion 6 is composed of a square cylinder, but may have another shape such as a cylinder.
  • the inner wall surface 6c of the frame portion 6 shifts from the inside to the outside from the lower end surface 6b side to the upper end surface 6a side of the frame portion 6 in order to improve the efficiency of extracting ultraviolet rays through the lid portion 7. It is composed of inclined surfaces.
  • the inner wall surface 6c may be a non-sloping surface (vertical surface).
  • the through hole H can be formed by subjecting the original material of the frame portion 6 to etching processing, laser processing, sandblasting, or the like.
  • the frame portion 6 is made of a glass material having a coefficient of thermal expansion of 30 ⁇ 10 -7 to 100 ⁇ 10 -7 / ° C. in the temperature range of 30 to 380 ° C.
  • the coefficient of thermal expansion of the frame portion 6 is preferably 40 ⁇ 10 -7 / ° C or higher, 50 ⁇ 10 -7 / ° C or higher, 60 ⁇ 10 -7 / ° C or higher, and particularly preferably 70 ⁇ 10 -7 / ° C or higher. be.
  • the coefficient of thermal expansion of the frame portion 6 is preferably 95 ⁇ 10 -7 / ° C or less, and particularly preferably 90 ⁇ 10 -7 / ° C or less.
  • the coefficient of thermal expansion of the frame portion 6 matches the coefficient of thermal expansion of the base material 3 made of metal, metal nitride ceramics, or the like.
  • the frame portion 6 is bonded to the base material 3 using, for example, a brazing material, damage is less likely to occur in or near the bonded portion 8, so that high airtightness can be maintained.
  • the glass material of the frame portion 6 is preferably ultraviolet transmissive glass.
  • the transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength of 200 nm is preferably 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more. , 70% or more, particularly preferably 80% or more.
  • the transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength of 250 nm is preferably 50% or more, 60% or more, 70% or more, and particularly preferably 80% or more.
  • the transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength of 250 nm is T 250 and the transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength of 300 nm is T 300 , T 250 / T 300.
  • the value of is preferably 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, 0.7 or more, 0.8 or more, 0.85 or more, and particularly preferably 0.9 or more. ..
  • the transmittance of ultraviolet rays is inferior to that of quartz glass, the light emitted from the electronic component 2 composed of the ultraviolet LED can be transmitted without any problem, and the efficiency of extracting ultraviolet rays is maintained at a high level. can.
  • the strain point is preferably 430 ° C or higher, 460 ° C or higher, 480 ° C or higher, 500 ° C or higher, 520 ° C or higher, 530 ° C or higher, and particularly preferably 550 ° C or higher.
  • the softening point is preferably 1000 ° C. or lower, 950 ° C. or lower, 900 ° C. or lower, 850 ° C. or lower, and particularly preferably 800 ° C. or lower.
  • the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s is preferably 1580 ° C. or lower, 1550 ° C. or lower, 1520 ° C. or lower, 1500 ° C. or lower, 1480 ° C. or lower, and particularly preferably 1470 ° C. or lower. If the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s is too high, the meltability is lowered and the manufacturing cost of glass is likely to rise.
  • the " temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s" can be measured by the platinum ball pulling method. The temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s corresponds to the melting temperature, and the lower the temperature, the better the melting property.
  • the liquid phase temperature of the glass material of the frame portion 6 is preferably less than 1150 ° C., 1120 ° C. or lower, 1100 ° C. or lower, 1080 ° C. or lower, 1050 ° C. or lower, 1030 ° C. or lower, 980 ° C. or lower, 960 ° C. or lower, 950 ° C. or lower, Particularly preferably, it is 940 ° C. or lower.
  • the liquid phase viscosity of the glass material of the frame portion 6 is preferably 10 4.0 dPa ⁇ s or more, 10 4.3 dPa ⁇ s or more, 10 4.5 dPa ⁇ s or more, 10 4.8 dPa ⁇ s or more, and 10 5.1 dPa ⁇ s or more. It is 10 5.3 dPa ⁇ s or more, particularly preferably 10 5.5 dPa ⁇ s or more. By doing so, the devitrification resistance is improved.
  • the “liquid phase temperature” is determined by passing the standard sieve 30 mesh (500 ⁇ m) and putting the glass powder remaining in 50 mesh (300 ⁇ m) into a platinum boat and holding it in a temperature gradient furnace for 24 hours, after which crystals are formed. It is a value measured by microscopic observation of the precipitation temperature.
  • the “liquid phase viscosity” is a value obtained by measuring the viscosity of glass at the liquid phase temperature by the platinum ball pulling method.
  • the Young's modulus of the glass material of the frame portion 6 is preferably 55 GPa or more, 60 GPa or more, 65 GPa or more, and particularly preferably 70 GPa or more. If the Young's modulus is too low, the frame portion 6 is likely to be deformed, warped, or damaged.
  • Young's modulus refers to a value measured by the resonance method.
  • the glass material of the frame portion 6 has a glass composition of 40% by mass, SiO 2 50 to 80%, Al 2 O 3 + B 2 O 3 1 to 45%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 25%, MgO + CaO + SrO + BaO 0. It is preferably ⁇ 25%.
  • the reasons for limiting the content of each component as described above are shown below.
  • the% display represents mass% unless otherwise specified.
  • SiO 2 is a main component forming the skeleton of glass.
  • the content of SiO 2 is preferably 50 to 80%, 55 to 75%, 58 to 70%, and particularly preferably 60 to 68%. If the content of SiO 2 is too small, Young's modulus and acid resistance tend to decrease. On the other hand, if the content of SiO 2 is too high, the high-temperature viscosity becomes high and the meltability tends to decrease, and in addition, devitrified crystals such as cristobalite tend to precipitate and the liquidus temperature tends to rise. Become.
  • Al 2 O 3 and B 2 O 3 are components that enhance devitrification resistance.
  • the content of Al 2 O 3 + B 2 O 3 is preferably 1 to 40%, 5 to 35%, 10 to 30%, and particularly preferably 15 to 25%. If the content of Al 2 O 3 + B 2 O 3 is too low, the glass tends to be devitrified. On the other hand, if the content of Al 2 O 3 + B 2 O 3 is too large, the component balance of the glass composition is impaired, and conversely, the glass tends to be devitrified.
  • Al 2 O 3 is a component that enhances Young's modulus and suppresses phase separation and devitrification.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 1 to 20%, 3 to 18%, and particularly preferably 5 to 16%. If the content of Al 2 O 3 is too small, the Young's modulus tends to decrease, and the glass tends to undergo phase separation and devitrification. On the other hand, if the content of Al 2 O 3 is too large, the high-temperature viscosity becomes high and the meltability tends to decrease.
  • B 2 O 3 is a component that enhances meltability and devitrification resistance, and is a component that improves the susceptibility to scratches and enhances strength.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 3 to 25%, 5 to 22%, 7 to 19%, and particularly preferably 9 to 16%. If the content of B 2 O 3 is too small, the meltability and devitrification resistance tend to decrease, and the resistance to hydrofluoric acid-based chemicals tends to decrease. On the other hand, if the content of B 2 O 3 is too large, Young's modulus and acid resistance tend to decrease.
  • Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are components that lower the high temperature viscosity, significantly increase the meltability, and contribute to the initial melting of the glass raw material.
  • the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is preferably 0 to 25%, 1 to 20%, 4 to 15%, and particularly preferably 7 to 13%. If the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is too small, the meltability tends to decrease. On the other hand, if the Na 2 O content is too high, the coefficient of thermal expansion may become unreasonably high.
  • Li 2 O is a component that lowers the high-temperature viscosity, remarkably increases the meltability, and contributes to the initial melting of the glass raw material.
  • the content of Li 2 O is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, 0-1%, and particularly preferably 0 to 0.1%. If the content of Li 2 O is too small, the meltability tends to decrease and the coefficient of thermal expansion may become unreasonably low. On the other hand, if the Li 2 O content is too high, the glass tends to be phase-separated.
  • Na 2 O is a component that lowers the high-temperature viscosity, significantly enhances the meltability, and contributes to the initial melting of the glass raw material. It is also a component for adjusting the coefficient of thermal expansion.
  • the content of Na 2 O is preferably 0 to 25%, 1 to 20%, 3 to 18%, 5 to 15%, and particularly preferably 7 to 13%. If the Na 2 O content is too low, the meltability tends to decrease and the coefficient of thermal expansion may become unreasonably low. On the other hand, if the Na 2 O content is too high, the coefficient of thermal expansion may become unreasonably high.
  • K 2 O is a component that lowers the high-temperature viscosity, significantly enhances the meltability, and contributes to the initial melting of the glass raw material. It is also a component for adjusting the coefficient of thermal expansion.
  • the content of K 2 O is preferably 0 to 15%, 0.1 to 10%, and particularly preferably 1 to 5%. If the content of K 2 O is too high, the coefficient of thermal expansion may become unreasonably high.
  • MgO, CaO, SrO and BaO are components that lower the high temperature viscosity and increase the meltability.
  • the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 0 to 25%, 0 to 15%, 0.1 to 12%, and 1 to 5%. If the content of MgO + CaO + SrO + BaO is too large, the glass tends to be devitrified.
  • MgO is a component that lowers high-temperature viscosity and enhances meltability, and is a component that significantly increases Young's modulus among alkaline earth metal oxides.
  • the content of MgO is preferably 0 to 10%, 0 to 8%, 0 to 5%, and particularly preferably 0 to 1%. If the content of MgO is too large, the devitrification resistance tends to decrease.
  • CaO is a component that lowers high-temperature viscosity and significantly increases meltability. Further, among alkaline earth metal oxides, the raw material to be introduced is relatively inexpensive, so that it is a component that reduces the raw material cost.
  • the CaO content is preferably 0 to 15%, 0.5 to 10%, and particularly preferably 1 to 5%. If the CaO content is too high, the glass tends to be devitrified. If the CaO content is too low, it becomes difficult to enjoy the above effects.
  • SrO is a component that enhances devitrification resistance.
  • the content of SrO is preferably 0 to 7%, 0 to 5%, 0 to 3%, and particularly preferably less than 0 to 1%. If the content of SrO is too high, the glass tends to be devitrified.
  • BaO is a component that enhances devitrification resistance.
  • the content of BaO is preferably 0 to 7%, 0 to 5%, 0 to 3%, and less than 0-1%. If the BaO content is too high, the glass tends to be devitrified.
  • the content of the components other than the above components is preferably 10% or less, 5% or less, particularly 3% or less in total, from the viewpoint of accurately enjoying the effects of the present invention.
  • the ZnO is a component that enhances meltability, but if it is contained in a large amount in the glass composition, the glass tends to be devitrified. Therefore, the ZnO content is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1%, less than 0-1%, and particularly preferably 0 to 0.1%.
  • ZrO 2 is a component that enhances acid resistance, but if it is contained in a large amount in the glass composition, the glass tends to be devitrified. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1%, 0 to 0.5%, and particularly preferably 0.001 to 0.2%.
  • Fe 2 O 3 and TiO 2 are components that reduce the transmittance in the deep ultraviolet region.
  • the content of Fe 2 O 3 + TiO 2 is preferably 100 ppm or less, 80 ppm or less, 60 ppm or less, 0.1 to 40 ppm or less, and particularly preferably 1 to 20 ppm. If the content of Fe 2 O 3 + TiO 2 is too high, the glass is colored and the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease. If the content of Fe 2 O 3 + TiO 2 is too small, a high-purity glass raw material must be used, which leads to an increase in batch cost.
  • Fe 2 O 3 is a component that lowers the transmittance in the deep ultraviolet region.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 100 ppm or less, 80 ppm or less, 60 ppm or less, 40 ppm or less, 20 ppm or less, 10 ppm or less, and particularly preferably 1 to 8 ppm. If the content of Fe 2 O 3 is too high, the glass is colored and the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease. If the content of Fe 2 O 3 is too small, a high-purity glass raw material must be used, which leads to an increase in batch cost.
  • the mass ratio of Fe 2+ / (Fe 2+ + Fe 3+ ) in iron oxide is preferably 0.1 or more, 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, and particularly preferably 0. 5 or more.
  • TiO 2 is a component that reduces the transmittance in the deep ultraviolet region.
  • the content of TiO 2 is preferably 100 ppm or less, 80 ppm or less, 60 ppm or less, 40 ppm or less, 20 ppm or less, 10 ppm or less, and particularly preferably 0.5 to 5 ppm. If the content of TiO 2 is too high, the glass will be colored and the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease. If the content of TiO 2 is too small, a high-purity glass raw material must be used, which leads to an increase in batch cost.
  • Sb 2 O 3 is a component that acts as a clarifying agent.
  • the content of Sb 2 O 3 is preferably 1000 ppm or less, 800 ppm or less, 600 ppm or less, 400 ppm or less, 200 ppm or less, 100 ppm or less, and particularly preferably less than 50 ppm. If the content of Sb 2 O 3 is too high, the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease.
  • SnO 2 is a component that acts as a clarifying agent.
  • the content of SnO 2 is preferably 2000 ppm or less, 1700 ppm or less, 1400 ppm or less, 1100 ppm or less, 800 ppm or less, 500 ppm or less, 200 ppm or less, and particularly preferably 100 ppm or less. If the SnO 2 content is too high, the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease.
  • F 2 , Cl 2 and SO 3 are components that act as clarifying agents.
  • the content of F 2 + Cl 2 + SO 3 is preferably 10 to 10000 ppm.
  • Suitable lower limit range of F 2 + Cl 2 + SO 3 is 10 ppm or more, 20 ppm or more, 50 ppm or more, 100 ppm or more, 300 ppm or more, especially 500 ppm or more, and suitable upper limit range is 3000 ppm or less, 2000 ppm or less, 1000 ppm or less, especially 800 ppm or less. Is.
  • the suitable lower limit range of each of F 2 , Cl 2 and SO 3 is 10 ppm or more, 20 ppm or more, 50 ppm or more, 100 ppm or more, 300 ppm or more, particularly 500 ppm or more, and the suitable upper limit range is 3000 ppm or less, 2000 ppm or less. It is 1000 ppm or less, particularly 800 ppm or less. If the content of these components is too small, it becomes difficult to exert the clarification effect. On the other hand, if the content of these components is too large, the clarified gas may remain in the glass as bubbles.
  • glass material of the frame portion 6 for example, various glass raw materials are mixed to obtain a glass batch, and then the glass batch is melted, and the obtained molten glass is clarified and homogenized and molded into a predetermined shape. Can be made with.
  • a reducing agent as a part of the glass raw material. By doing so, Fe 3+ contained in the glass is reduced, and the transmittance in deep ultraviolet rays is improved.
  • the reducing agent materials such as wood powder, carbon powder, metallic aluminum, metallic silicon, and aluminum fluoride can be used, and among them, metallic silicon and aluminum fluoride are preferable.
  • metallic silicon As a part of the glass raw material, and the addition amount thereof is 0.001 to 3% by mass, 0.005, based on the total mass of the glass batch. It is preferably from 2% by mass, 0.01 to 1% by mass, and particularly preferably 0.03 to 0.1% by mass. If the amount of metallic silicon added is too small, Fe 3+ contained in the glass is not reduced, and the transmittance in deep ultraviolet rays tends to decrease. On the other hand, if the amount of metallic silicon added is too large, the glass tends to be colored brown.
  • AlF 3 aluminum fluoride
  • the addition amount thereof is 0.01 to 5% by mass and 0.05 to 5% by mass in terms of F 2 with respect to the total mass of the glass batch. 4% by mass, 0.1 to 3% by mass, 0.2 to 2% by mass, and 0.3 to 1% by mass are preferable.
  • F 2 gas may remain in the glass as bubbles. If the amount of aluminum fluoride added is too small, Fe 3+ contained in the glass is not reduced, and the transmittance in deep ultraviolet rays tends to decrease.
  • a down draw method particularly an overflow down draw method.
  • molten glass is overflowed from both sides of a heat-resistant gutter-shaped structure, and the overflowed molten glass is merged at the lower apex end of the gutter-shaped structure and stretched downward to form a glass plate. How to do it.
  • the surface of the glass plate which should be the surface, does not come into contact with the gutter-shaped refractory and is formed in a free surface state. Therefore, it becomes easy to manufacture a thin glass plate, and it is possible to reduce the variation in plate thickness without polishing the surface.
  • the structure and material of the gutter-shaped structure are not particularly limited as long as they can achieve desired dimensions and surface accuracy.
  • the method of applying a force when performing downward stretch molding is not particularly limited. For example, a method of rotating and stretching a heat-resistant roll having a sufficiently large width in contact with the glass may be adopted, or a plurality of pairs of heat-resistant rolls may be brought into contact with only the vicinity of the end face of the glass. You may adopt the method of letting and stretching.
  • a method for forming the glass material of the frame portion 6 for example, a slot down method, a redraw method, a float method, or the like can be adopted in addition to the overflow down draw method.
  • the glass material of the frame portion 6 for example, BU-41 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. can be used.
  • the coefficient of thermal expansion of BU-41 in the temperature range of 30 to 380 ° C. is, for example, 42 ⁇ 10 -7 / ° C.
  • the thickness (vertical dimension) of the frame portion 6 is preferably larger than that of the electronic component 2, preferably 0.01 to 1 mm larger than that of the electronic component 2, and more preferably 0.05 to 0.5 mm larger. Most preferably, it is 0.1 to 0.2 mm larger.
  • the lid portion 7 is made of quartz glass. Quartz glass includes fused silica and synthetic quartz. The coefficient of thermal expansion of fused silica glass in the temperature range of 30 to 380 ° C is, for example, 6.3 ⁇ 10 -7 / ° C, and the coefficient of thermal expansion of synthetic quartz glass in the temperature range of 30 to 380 ° C is, for example, 4.0 ⁇ . It is 10 -7 / ° C. Further, in the present embodiment, the lid portion 7 is a plate-like body in which both the upper surface 7a and the lower surface 7b are formed of a flat surface.
  • the thickness (vertical dimension) of the lid portion 7 is preferably 0.1 to 1.0 mm, more preferably 0.2 to 0.8 mm, and preferably 0.3 to 0.6 mm. Most preferred.
  • the joint portion 8 for joining the frame portion 6 and the lid portion 7 is formed of a welded portion 9 in which the frame portion 6 and the lid portion 7 are directly welded.
  • the welded portion 9 is formed by laser bonding. Specifically, the welded portion 9 is formed by melting at least one of the frame portion 6 and the lid portion 7 in the laser irradiation region and then solidifying the fused portion. That is, it is preferable that the welded portion 9 is composed of, for example, at least one material of the frame portion 6 and the lid portion 7, and substantially does not contain any material other than the frame portion 6 and the lid portion 7.
  • a plurality of welded portions 9 are formed concentrically along the through hole H (two in the example), but may be one.
  • the plurality of welded portions 9 are separated from each other in the radial direction, but may overlap each other in the radial direction.
  • Each welded portion 9 is formed in a square ring shape in a plan view, but is not limited to this, and may be formed in an annular shape or other ring shape.
  • the welded portion 9 is formed so as to continuously straddle the frame portion 6 and the lid portion 7 in the thickness direction. In this embodiment, there is no interface between the frame portion 6 and the lid portion 7 inside the welded portion 9. Of course, an interface may remain between the frame portion 6 and the lid portion 7 inside the welded portion 9.
  • the width S1 of the welded portion 9 is preferably 10 to 200 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m, and most preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • the thickness S2 of the welded portion 9 is preferably 10 to 200 ⁇ m, more preferably 10 to 150 ⁇ m, and most preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • the maximum value of the residual stress in the plane direction of the welded portion 9 is preferably 10 MPa or less, more preferably 7 MPa or less, and most preferably 5 MPa or less.
  • the maximum value of residual stress in the plane direction is the birefringence (unit: nm) near the joint using a birefringence measuring machine: ABR-10A manufactured by Uniopt Co., Ltd. on a glass plate having dimensions of 10 mm ⁇ 10 mm or more. However, it is the maximum value when converted to residual stress in the plane direction.
  • D is the optical path difference (nm)
  • W is the distance (cm) through which the polarized wave has passed
  • C is the photoelastic constant (proportional constant), which is usually 20 to 40 (nm / nm /). It becomes a value of cm) / (MPa).
  • the residual stress in the plane direction includes tensile stress and compressive stress, but in the above, the absolute values of both are evaluated.
  • the joint portion 5 for joining the frame portion 6 and the base material 3 is not particularly limited, but in the present embodiment, the metallize layer 10 and the solder layer 11 are sequentially attached from the lower end surface 6b side of the frame portion 6. I have.
  • the metallized layer 10 is a metal film formed on the lower end surface 6b of the frame portion 6 of the protective cap 4 by vapor deposition, sputtering, or the like, and has a role of improving the adhesion to the solder layer 11.
  • the metallized layer 10 for example, Cr, Ti, Ni, Pt, Au, Co and an alloy layer containing them, or a multilayer film of these metals and alloys can be used.
  • solder layer (brazing material) 11 for example, Au, Sn, Ag, Pb, and alloys containing these metals, that is, layers such as Au—Sn-based solder, Sn—Ag-based solder, and Pb-based solder can be used.
  • the coefficient of thermal expansion of Au—Sn-based solder in the temperature range of 30 to 380 ° C. is, for example, 175 ⁇ 10 -7 / ° C.
  • FIG. 3 shows the transmittance curves of BU-41 (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) and quartz glass at a wavelength of 200 to 600 nm.
  • quartz glass has a transmittance of 90% or more in the deep ultraviolet region (for example, a wavelength region of 200 to 350 nm) without a decrease in transmittance due to an increase in thickness.
  • BU-41 has a transmittance of 84% or more at a thickness of 0.2 mm and a transmittance of 70% or more at a thickness of 0.5 mm in the deep ultraviolet region. That is, BU-41 has a good transmittance in the deep ultraviolet region, although it is slightly inferior to quartz glass.
  • the ultraviolet ray extraction efficiency (electronic component (ultraviolet LED) 2).
  • the output magnification is 89% on average, and the UV extraction efficiency is 88% on average when the lid 7 is made of quartz glass with a thickness of 0.6 mm and the frame 6 is made of BU-41 with a thickness of 0.6 mm.
  • the lid portion 7 is made of quartz glass and the frame portion 6 is made of a glass material having ultraviolet light transmittance other than quartz glass (for example, BU-41), the efficiency of extracting light in the ultraviolet region is at a high level.
  • the manufacturing method of the electronic device 1 according to the present embodiment includes a first joining step of joining the lid portion 7 and the frame portion 6 in order to obtain a protective cap 4, and protection of the base material 3 on which the electronic component 2 is mounted. It is provided with a second joining step for joining the cap 4.
  • the first joining step first, as shown in FIG. 4, a lid portion 7 and a frame portion 6 on which the metallized layer 10 and the solder layer 11 are formed are prepared. Next, the lower surface 7b of the lid portion 7 and the upper end surface 6a of the frame portion 6 are brought into direct contact with each other. In this state, as shown in FIG. 5, the laser irradiation device 12 concentrates and irradiates the laser L on the contact portion between the lid portion 7 and the frame portion 6. The laser L is irradiated from at least one side of the lid portion 7 and the frame portion 6. In the present embodiment, the laser L is irradiated from the lid portion 7 side. As a result, the contact portion is welded to form the welded portion 9, and the frame portion 6 and the lid portion 7 are joined by the welded portion 9.
  • the arithmetic average roughness Ra of each of the lower surface 7b of the lid portion 7 and the upper end surface 6a of the frame portion 6 is preferably 2.0 nm or less, more preferably 1.0 nm or less, and 0.5 nm or less. It is more preferably present, and most preferably 0.2 nm or less.
  • the arithmetic mean roughness Ra means a value measured by a method based on JIS B0601: 2001.
  • an ultrashort pulse laser having a pulse width on the order of picoseconds or femtoseconds is preferably used.
  • the wavelength of the laser L is not particularly limited as long as it passes through the glass member, but is preferably 400 to 1600 nm, more preferably 500 to 1300 nm, for example.
  • the pulse width of the laser L is preferably 10 ps or less, more preferably 5 ps or less, and most preferably 200 fs to 3 ps.
  • the focusing diameter of the laser L is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, and preferably 20 ⁇ m or less.
  • the repetition frequency of the laser L needs to be such that continuous heat accumulation is generated, and specifically, it is preferably 100 kHz or more, more preferably 200 kHz or more, and more preferably 500 kHz or more. Is more preferable.
  • burst mode a method in which one pulse is distributed to a plurality of pulses and the pulse interval is further shortened to irradiate.
  • the laser L is scanned outside the through hole H so as to draw an annular orbit T along the through hole H.
  • the laser L is scanned so that its irradiation region R goes around the annular orbit T while overlapping on the annular orbit T.
  • the laser L is scanned so as to orbit the annular orbit T a plurality of times.
  • a plurality of welded portions 9 are formed concentrically, a plurality of annular orbitals T for scanning the laser L are also set concentrically.
  • a joint portion may be formed in a frame shape by crossing four straight lines in a grid shape so as to surround the through hole H.
  • a plurality of protective caps 4 can be manufactured at one time, so that the manufacturing efficiency of the electronic device 1 can be improved.
  • the protective cap 4 obtained in the first joining step and the base material 3 on which the electronic component 2 is mounted are prepared.
  • the lower end surface 6b of the frame portion 6 and the upper surface 3a of the base material 3 are brought into contact with each other via the metallize layer 10 and the solder layer 11.
  • the solder layer 11 is softened and flowed (reflowed), and the frame portion 6 and the base material 3 are joined by the solder layer 11.
  • the solder layer 11 may be heated using a heating furnace or a laser.
  • FIG. 8 illustrates the electronic device 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the configuration of the joint portion 5 for joining the frame portion 6 and the base material 3 is different from that in the first embodiment.
  • the joint portion 5 is formed of a welded portion 21 in which the frame portion 6 and the base material 3 are directly welded.
  • the welded portion 21 is formed by laser bonding. Specifically, the welded portion 21 is formed by melting at least one of the frame portion 6 and the base material 3 in the laser irradiation region and then solidifying the fused portion. That is, it is preferable that the welded portion 21 is composed of, for example, at least one material of the frame portion 6 and the base material 3, and substantially does not contain any material other than the frame portion 6 and the base material 3.
  • 9 to 12 illustrate the manufacturing method of the electronic device 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the manufacturing method of the electronic device 1 according to the present embodiment includes a first joining step of joining the lid portion 7 and the frame portion 6 in order to obtain a protective cap 4, and protection of the base material 3 on which the electronic component 2 is mounted. It is provided with a second joining step for joining the cap 4.
  • the first joining step is the same as the first joining step described in the first embodiment, and the laser L emitted from the laser irradiation device 12 is used with the lid portion 7. This is a step of directly welding the frame portion 6.
  • the metallized layer 10 and the solder layer 11 are not formed on the frame portion 6, and the lower end surface 6b of the frame portion 6 is exposed.
  • the laser irradiation device 12 concentrates and irradiates the laser L on the contact portion between the frame portion 6 and the base material 3.
  • the laser L is irradiated from the frame portion 6 side of the frame portion 6 and the base material 3 that transmits the laser L.
  • the contact portion is welded to form the welded portion 21, and the frame portion 6 and the base material 3 are joined by the welded portion 21.
  • the arithmetic average roughness Ra of each of the lower end surface 6b of the frame portion 6 and the upper surface 3a of the base material 3 is preferably 2.0 nm or less, more preferably 1.0 nm or less, and 0.5 nm or less. It is more preferably present, and most preferably 0.2 nm or less.
  • the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and is not limited to the above-mentioned action and effect.
  • the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.
  • the frame portion 6 and the lid portion 7 are directly welded has been described, but the method of joining the frame portion 6 and the lid portion 7 is not limited to this.
  • the frame portion 6 and the lid portion 7 may be adhered to each other via an adhesive layer (for example, a glass adhesive).
  • the lid portion 7 may be joined to the frame portion 6.
  • the electronic component 2 may be mounted on the base material 3 after the frame portion 6 and the base material 3 are joined, and then the lid portion 7 may be joined to the frame portion 6.
  • FIG. 13 illustrates the frame portion 6 according to the third embodiment of the present invention.
  • the reflective film 31 is formed on the inner peripheral surface 6c of the frame portion 6 in order to improve the light extraction efficiency.
  • the reflective film 31 is a layer that reflects the light emitted from the electronic component 2.
  • the reflective film 31 is preferably made of a metal such as aluminum or gold, or a resin paint or glass paste containing ceramics such as alumina, zirconia or titania.
  • the thickness of the reflective film 31 is preferably 0.1 to 100 ⁇ m, for example.
  • the reflectance of the reflective film 31 in the wavelength band (for example, 250 to 350 nm) of the light emitted from the electronic component 2 is preferably 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% or more. Is preferable, and 70% or more is particularly preferable.
  • the reflectance can be calculated by measuring the transmittance at each wavelength in the wavelength range of 250 to 350 nm using UH-4150 manufactured by Hitachi High-Tech Science.
  • the spray coating method as a method for forming the reflective film 31 on the inner peripheral surface 6c of the frame portion 6.
  • a spray coating liquid (a liquid serving as a reflective film) is applied to the inner peripheral surface of the frame portion 6 with the flat portions of the upper and lower end surfaces 6a and 6b of the frame portion 6 protected by a mask, and then the liquid is applied.
  • the reflective film 31 can be easily formed on the inner peripheral surface 6c of the frame portion 6.
  • the method for forming the reflective film 31 is not limited to this, and for example, a dip coating method or the like can also be used.
  • the frame portion 6 having the through hole H is immersed in the dip coating liquid (the liquid that becomes the reflective film 31), and then the unnecessary portion (upper and lower end surfaces 6a, 6b, etc.) on the surface of the frame portion 6 is immersed.
  • the reflective film 31 can be formed on the inner peripheral surface 6c of the frame portion 6. In this case, by polishing the upper end surface 6a of the frame portion 6 when removing the reflective film 31 of the unnecessary portion, the surface accuracy at the time of joining with the lid portion 7 can be adjusted.
  • the protective caps C and D on which the solder layer was formed heat mounting was performed on the aluminum nitride base material to fabricate an electronic device, and the light extraction efficiency was measured. As a result, the light extraction efficiency of the electronic device using the protective cap D was improved by 3% as compared with the electronic device using the protective cap C.
  • the present invention has been described using an example in which BU-41 is used for the frame portion, but in addition to BU-41, the sample No. shown in Table 1 is described.
  • Table 1 One to three glasses can be used.
  • Ps is the strain point
  • Ta is the slow cooling point
  • Ts is the softening point
  • ⁇ is the coefficient of thermal expansion
  • E Young's modulus
  • TL is the liquid phase temperature
  • Log ⁇ at TL is the liquid phase viscosity. ..

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Abstract

保護キャップ４は、枠部６と、枠部６の一端開口を覆う蓋部７と、枠部６と蓋部７とを接合する接合部８とを備えている。蓋部７は、石英ガラスからなり、枠部６は、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が３０×１０-7～１００×１０-7／℃であるガラス材からなる。

Description

保護キャップ、電子装置及び保護キャップの製造方法
　本発明は、保護キャップ、電子装置及び保護キャップの製造方法に関する。
　ＬＥＤなどの電子部品を備えた電子装置は、長寿命や省エネルギーなどの理由から、照明や通信などの種々の分野で利用されるに至っている。
　この種の電子装置では、電子部品を保護するために、電子部品が搭載された基材に、電子部品が内部に収容されるように保護キャップを被せる場合がある。
　例えば特許文献１に開示されているように、保護キャップは、電子部品の周囲を取り囲む枠部（同文献では第２の部材）と、枠部の一端開口を覆う蓋部（同文献ではカバー部材）とを備えている。
国際公開第２０１５／１９０２４２号
　ところで、石英ガラスは、紫外域の波長の光を吸収しにくい特性を有する。このため、電子部品が紫外線ＬＥＤの場合などには、保護キャップの紫外線透過性を向上させる観点から、枠部及び蓋部のそれぞれを石英ガラスから構成することが考えられる。
　しかしながら、基材は、金属、金属酸化物セラミックス、ＬＴＣＣ又は金属窒化物セラミックスから構成される場合が多く、一般的に高膨張係数材料となる。一方、枠部は、石英ガラスから構成されるため、低膨張係数材料となる。このため、例えばろう材を用いて枠部を基材に接合しようとすると、基材及び枠部の膨張係数差が大きいため、ろう材の熱膨張係数を、基材及び枠部のそれぞれの熱膨張係数に整合させることが難しい。つまり、ろう材の熱膨張係数を基材の熱膨張係数に整合させると、枠部及びろう材の熱膨張係数差が大きくなり、ろう材の熱膨張係数を枠部に整合させると、基材及びろう材の熱膨張係数差が大きくなる。この結果、基材と枠部との接合部又はその近傍に残留応力が発生して破損（例えばクラックなどの割れ）が生じやすくなる。このように接合部又はその近傍が破損すると、電子部品の収容空間の気密性が低下し、電子部品が劣化するおそれがある。
　本発明は、高い気密性を維持できる保護キャップ及び電子装置を提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために創案された本発明に係る保護キャップは、枠部と、枠部の一端開口を覆う蓋部と、枠部と蓋部とを接合する接合部とを備え、蓋部が、石英ガラスからなり、枠部が、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が３０×１０-7～１００×１０-7／℃であるガラス材からなることを特徴とする。このようにすれば、蓋部を石英ガラスから構成しても、枠部の熱膨張係数が、蓋部のみならず、金属、金属酸化物セラミックス、ＬＴＣＣ又は金属窒化物セラミックスから構成される基材の熱膨張係数とも整合する。この結果、例えばろう材などを用いて保護キャップを基材に接合しても、接合部又はその近傍に破損が生じにくくなるため、高い気密性を維持できる。ここで、「石英ガラス」とは、合成石英、溶融石英等を含み、ＳｉＯ2を９０質量％以上含む非結晶体を指す。「３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数」は、例えば、市販のディラトメーターを用いて測定可能である。
　上記の構成において、接合部は、枠部と蓋部とが直接溶着されて形成されていることが好ましい。このようにすれば、枠部と蓋部との間にろう材などの他部材が介在しないことから、枠部の熱膨張係数と蓋部の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部と蓋部とを確実に接合できる。
　上記の構成において、枠部のガラス材が、光路長０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率が１０％以上であることが好ましい。このようにすれば、高い紫外線の透過性を有する石英ガラスから構成される蓋部に加えて、枠部も紫外線の透過性を有するため、保護キャップ全体として高い紫外線の透過性を実現できる。ここで、「光路長０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率」は、厚み０．７ｍｍの測定試料を作製した上で測定に供してもよく、ガラス材の厚み方向で透過率を測定した後、光路長０．７ｍｍに換算した値を採用してもよい。「波長２００ｎｍにおける透過率」は、市販の分光高度計（例えば、日立製作所製ＵＶ－３１００）で測定可能である。
　上記の構成において、枠部のガラス材の歪点が、４３０℃以上であることが好ましい。このようにすれば、例えば、保護キャップの枠部を基材にろう材を用いて接合する場合に、ろう付け時の加熱（リフロー）により、枠部に歪が生じるのを抑制できる。ここで、「歪点」は、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
　上記の構成において、枠部のガラス材の軟化点が、１０００℃以下であることが好ましい。このようにすれば、例えば、レーザ接合などにより蓋部と枠部とを直接溶着する場合に、枠部が容易に軟化することから、蓋部及び枠部の接合時間を短くすることができる。ここで、「軟化点」は、ＡＳＴＭＣ３３８の方法に基づいて測定した値を指す。
　上記の構成において、枠部のガラス材が、組成として、質量％で、ＳｉＯ2　５０～８０％、Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3　１～４５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ　０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　０～２５％を含有することが好ましい。ここで、「Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3」は、Ａｌ2Ｏ3及びＢ2Ｏ3の合量である。「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量である。
　上記の構成において、枠部の内周面に、反射膜が形成されていることが好ましい。このようにすれば、保護キャップを用いて光を出射する電子装置を作製した場合に、光の取り出し効率が向上する。
　上記の構成において、蓋部の表裏面の少なくとも一方に、反射防止膜が形成されていることが好ましい。このようにすれば、保護キャップを用いて光を出射する電子装置を作製した場合に、光の取り出し効率が向上する。
　上記の課題を解決するために創案された本発明に係る電子装置は、電子部品と、電子部品が搭載された基材と、電子部品を内部に収容するように、基材に接合された上記の構成の保護キャップとを備えていることを特徴とする。このようにすれば、既に説明した保護キャップの対応する構成と同様の作用効果を享受できる。
　上記の構成において、保護キャップと基材とが、ろう材により接合されていることが好ましい。
　上記の構成において、電子部品が、紫外線ＬＥＤであることが好ましい。このようにすれば、高い紫外線の取り出し効率を実現できる電子装置（発光装置）を提供できる。
　上記の課題を解決するために創案された本発明に係る保護キャップの製造方法は、石英ガラスからなる蓋部と、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が３０×１０-7～１００×１０-7／℃であるガラス材からなる枠部とを準備する準備工程と、枠部の一端開口部を覆うように蓋部を枠部に接触させた状態で、蓋部及び枠部の接触部にレーザを照射することにより、蓋部と枠部とを直接溶着する接合工程とを備えていることを特徴とする。このようにすれば、既に説明した対応する保護キャップの構成と同様の作用効果を享受できる。
　本発明によれば、高い気密性を維持できる保護キャップ及び電子装置を提供できる。
第一実施形態に係る電子装置を示す断面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 波長２００～６００ｎｍにおけるＢＵ－４１及び石英ガラスの透過率曲線を示すグラフである。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る電子装置を示す断面図である。 第二実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る電子装置の製造工程を示す平面図である。 第三実施形態に係る枠部を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。
（第一実施形態）
　図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る電子装置１を例示している。
　本実施形態に係る電子装置１は、電子部品２と、電子部品２が搭載された基材３と、電子部品２を内部に収容するように、基材３に配置された保護キャップ４と、基材３及び保護キャップ４を接合する接合部５とを備えている。なお、以下の説明では、便宜上、基材３側を下、保護キャップ４側を上として説明するが、上下方向はこれに限定されない。
　電子部品２は、特に限定されるものではないが、例えば、レーザモジュール、ＬＥＤ、光センサ、撮像素子、光スイッチ等の光学デバイスが挙げられる。本実施形態では、電子部品２は紫外線ＬＥＤ（発光素子）であり、電子装置１は発光装置である。
　基材３は、例えば、金属、金属酸化物セラミックス、ＬＴＣＣ又は金属窒化物セラミックスから構成される。金属としては、例えば銅、金属シリコンなどが挙げられる。金属酸化物セラミックスとしては、例えば酸化アルミニウムなどが挙げられる。ＬＴＣＣとしては、例えば結晶性ガラスと耐火性フィラーを含む複合粉末を焼結させたものなどが挙げられる。金属窒化物セラミックスとしては、例えば窒化アルミニウムなどが挙げられる。本実施形態では、基材３は、窒化アルミニウムから構成されている。窒化アルミニウムの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、例えば４６×１０-7／℃である。また、本実施形態では、基材３は、上面３ａ及び下面３ｂがともに平面から構成される板状体である。なお、基材３は、上面３ａのうち、電子部品２が搭載される部分に凹部が設けられていてもよい。
　保護キャップ４は、枠部６と、枠部６の一端開口を覆う蓋部７と、枠部６及び蓋部７を接合する接合部８とを備えている。なお、保護キャップ４の表面には各種機能膜を形成することが好ましく、例えば、光反射ロスを低減するために、蓋部７の上下面７ａ，７ｂの少なくとも一方に反射防止膜を形成することが好ましい。反射防止膜は、蓋部７の上下面７ａ，７ｂにそれぞれ形成することが好ましい。反射防止膜は、蓋部７の上下面７ａ，７ｂの少なくとも一方のうち、枠部６の貫通孔Ｈに対応する部分のみに形成されていてもよいし、全面に形成されていてもよい。反射防止膜としては、例えば、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜が好ましい。これにより、各波長における反射率を制御し易くなる。反射防止膜は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより形成することができる。電子部品２から出射された光の波長帯（例えば、２５０～３５０ｎｍ）における反射防止膜の反射率は、例えば１％以下、０．５％以下、０．３％以下、特に０．１％以下であることが好ましい。
　枠部６は、中心に厚み方向（上下方向）に延びる貫通孔Ｈを有する筒状体である。枠部６は、貫通孔Ｈに対応する空間に収容された電子部品２の周囲を取り囲む。図示例では、枠部６は、四角筒で構成されているが、円筒などの他の形状であってもよい。なお、枠部６の内壁面６ｃは、蓋部７を通じた紫外線の取り出し効率を向上させるために、枠部６の下端面６ｂ側から上端面６ａ側に向かうに連れて内側から外側に移行する傾斜面で構成されている。内壁面６ｃは、非傾斜面（垂直面）であってもよい。貫通孔Ｈは、枠部６の元材に、エッチング加工、レーザ加工、サンドブラスト加工などを施すことにより形成することができる。
　枠部６は、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が３０×１０-7～１００×１０-7／℃であるガラス材から構成されている。枠部６の熱膨張係数は、好ましくは４０×１０-7／℃以上、５０×１０-7／℃以上、６０×１０-7／℃以上、特に好ましくは７０×１０-7／℃以上である。また、枠部６の熱膨張係数は、好ましくは９５×１０-7／℃以下、特に好ましくは９０×１０-7／℃以下である。このようにすれば、枠部６の熱膨張係数が、金属、金属窒化物セラミックスなどから構成される基材３の熱膨張係数と整合する。この結果、例えばろう材などを用いて枠部６を基材３に接合しても、接合部８又はその近傍に破損が生じにくくなるため、高い気密性を維持できる。
　枠部６のガラス材は、紫外線透過ガラスであることが好ましい。詳細には、枠部６のガラス材において、光路長０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率は、好ましくは１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、特に好ましくは８０％以上である。また、枠部６のガラス材において、光路長０．７ｍｍ、波長２５０ｎｍにおける透過率は、好ましくは５０％以上、６０％以上、７０％以上、特に好ましくは８０％以上である。さらに、枠部６のガラス材において、光路長０．７ｍｍ、波長２５０ｎｍにおける透過率をＴ250とし、光路長０．７ｍｍ、波長３００ｎｍにおける透過率をＴ300としたときに、Ｔ250／Ｔ300の値は、好ましくは０．３以上、０．４以上、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．８５以上、特に好ましくは０．９以上である。このようにすれば、石英ガラスに比べて、紫外線の透過率が劣るものの、紫外線ＬＥＤからなる電子部品２から出射される光を問題なく透過させることができ、紫外線の取り出し効率を高いレベルで維持できる。
　枠部６のガラス材において、歪点は、好ましくは４３０℃以上、４６０℃以上、４８０℃以上、５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、特に好ましくは５５０℃以上である。このようにすれば、枠部６を基材３にろう材を用いて接合する場合に、ろう付け時の加熱（例えば３００℃程度）により、枠部６に歪が生じることを抑制できる。
　枠部６のガラス材において、軟化点は、好ましくは１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、８５０℃以下、特に好ましくは８００℃以下である。このようにすれば、枠部６及び蓋部７をレーザ接合などにより直接溶着する場合に、枠部６が容易に軟化するため、接合時間を短くすることができる。
　枠部６のガラス材において、１０2.5ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１５８０℃以下、１５５０℃以下、１５２０℃以下、１５００℃以下、１４８０℃以下、特に好ましくは１４７０℃以下である。１０2.5ｄＰａ・ｓにおける温度が高すぎると、溶融性が低下して、ガラスの製造コストが高騰しやすくなる。ここで、「１０2.5ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定可能である。なお、１０2.5ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当し、この温度が低いほど溶融性が向上する。
　枠部６のガラス材の液相温度は、好ましくは１１５０℃未満、１１２０℃以下、１１００℃以下、１０８０℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、９８０℃以下、９６０℃以下、９５０℃以下、特に好ましくは９４０℃以下である。また、枠部６のガラス材の液相粘度は、好ましくは１０4.0ｄＰａ・ｓ以上、１０4.3ｄＰａ・ｓ以上、１０4.5ｄＰａ・ｓ以上、１０4.8ｄＰａ・ｓ以上、１０5.1ｄＰａ・ｓ以上、１０5.3ｄＰａ・ｓ以上、特に好ましくは１０5.5ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、耐失透性が向上する。ここで、「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶が析出する温度を顕微鏡観察にて測定した値である。「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
　枠部６のガラス材のヤング率は、好ましくは５５ＧＰａ以上、６０ＧＰａ以上、６５ＧＰａ以上、特に好ましくは７０ＧＰａ以上である。ヤング率が低すぎると、枠部６の変形、反り、破損が発生しやすくなる。ここで、「ヤング率」は、共振法により測定した値を指す。
　枠部６のガラス材は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ2　５０～８０％、Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3　１～４５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ　０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　０～２５％であることが好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は、特に断りがある場合を除き、質量％を表す。
　ＳｉＯ2は、ガラスの骨格を形成する主成分である。ＳｉＯ2の含有量は、好ましくは５０～８０％、５５～７５％、５８～７０％、特に好ましくは６０～６８％である。ＳｉＯ2の含有量が少なすぎると、ヤング率、耐酸性が低下しやすくなる。一方、ＳｉＯ2の含有量が多すぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下しやすくなることに加えて、クリストバライト等の失透結晶が析出しやすくなって、液相温度が上昇しやすくなる。
　Ａｌ2Ｏ3とＢ2Ｏ3は、耐失透性を高める成分である。Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3の含有量は、好ましくは１～４０％、５～３５％、１０～３０％、特に好ましくは１５～２５％である。Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3の含有量が少なすぎると、ガラスが失透しやすくなる。一方、Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3の含有量が多すぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆にガラスが失透しやすくなる。
　Ａｌ2Ｏ3は、ヤング率を高める成分であるとともに、分相、失透を抑制する成分である。Ａｌ2Ｏ3の含有量は、好ましくは１～２０％、３～１８％、特に好ましくは５～１６％である。Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なすぎると、ヤング率が低下しやすくなり、またガラスが分相、失透しやすくなる。一方、Ａｌ2Ｏ3の含有量が多すぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下しやすくなる。
　Ｂ2Ｏ3は、溶融性、耐失透性を高める成分であり、また傷の付きやすさを改善して、強度を高める成分である。Ｂ2Ｏ3の含有量は、好ましくは３～２５％、５～２２％、７～１９％、特に好ましくは９～１６％である。Ｂ2Ｏ3の含有量が少なすぎると、溶融性、耐失透性が低下しやすくなり、またフッ酸系の薬液に対する耐性が低下しやすくなる。一方、Ｂ2Ｏ3の含有量が多すぎると、ヤング率、耐酸性が低下しやすくなる。
　Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの含有量は、好ましくは０～２５％、１～２０％、４～１５％、特に好ましくは７～１３％である。Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下しやすくなる。一方、Ｎａ2Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。
　Ｌｉ2Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ2Ｏの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、特に好ましくは０～０．１％である。Ｌｉ2Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下しやすくなることに加えて、熱膨張係数が不当に低くなるおそれがある。一方、Ｌｉ2Ｏの含有量が多すぎると、ガラスが分相しやすくなる。
　Ｎａ2Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｎａ2Ｏの含有量は、好ましくは０～２５％、１～２０％、３～１８％、５～１５％、特に好ましくは７～１３％である。Ｎａ2Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下しやすくなることに加えて、熱膨張係数が不当に低くなるおそれがある。一方、Ｎａ2Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。
　Ｋ2Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｋ2Ｏの含有量は、好ましくは０～１５％、０．１～１０％、特に好ましくは１～５％である。Ｋ2Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは０～２５％、０～１５％、０．１～１２％、１～５％である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。
　ＭｇＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、ヤング率を顕著に高める成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０～１０％、０～８％、０～５％、特に好ましくは０～１％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。
　ＣａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、原料コストを低廉化する成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０～１５％、０．５～１０％、特に好ましくは１～５％である。ＣａＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。なお、ＣａＯの含有量が少なすぎると、上記効果を享受し難くなる。
　ＳｒＯは、耐失透性を高める成分である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０～７％、０～５％、０～３％、特に好ましくは０～１％未満である。ＳｒＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。
　ＢａＯは、耐失透性を高める成分である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０～７％、０～５％、０～３％、０～１％未満である。ＢａＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。
　上記成分以外にも、任意成分として、他の成分を導入してもよい。なお、上記成分以外の他の成分の含有量は、本発明の効果を的確に享受する観点から、合量で１０％以下、５％以下、特に３％以下が好ましい。
　ＺｎＯは、溶融性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透しやすくなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～１％未満、特に好ましくは０～０．１％である。
　ＺｒＯ2は、耐酸性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透しやすくなる。よって、ＺｒＯ2の含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～０．５％、特に好ましくは０．００１～０．２％である。
　Ｆｅ2Ｏ3とＴｉＯ2は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、０．１～４０ｐｐｍ以下、特に好ましくは１～２０ｐｐｍである。Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2の含有量が多すぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。なお、Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2の含有量が少なすぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。
　Ｆｅ2Ｏ3は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ2Ｏ3の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、特に好ましくは１～８ｐｐｍである。Ｆｅ2Ｏ3の含有量が多すぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。なお、Ｆｅ2Ｏ3の含有量が少なすぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。
　酸化鉄中のＦｅイオンは、Ｆｅ2+又はＦｅ3+の状態で存在する。Ｆｅ2+の割合が少なすぎると、深紫外線での透過率が低下しやすくなる。よって、酸化鉄中のＦｅ2+／（Ｆｅ2+＋Ｆｅ3+）の質量割合は、好ましくは０．１以上、０．２以上、０．３以上、０．４以上、特に好ましくは０．５以上である。
　ＴｉＯ2は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。ＴｉＯ2の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、特に好ましくは０．５～５ｐｐｍである。ＴｉＯ2の含有量が多すぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。なお、ＴｉＯ2の含有量が少なすぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。
　Ｓｂ2Ｏ3は、清澄剤として作用する成分である。Ｓｂ2Ｏ3の含有量は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下、８００ｐｐｍ以下、６００ｐｐｍ以下、４００ｐｐｍ以下、２００ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、特に好ましくは５０ｐｐｍ未満である。Ｓｂ2Ｏ3の含有量が多すぎると、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。
　ＳｎＯ2は、清澄剤として作用する成分である。ＳｎＯ2の含有量は、好ましくは２０００ｐｐｍ以下、１７００ｐｐｍ以下、１４００ｐｐｍ以下、１１００ｐｐｍ以下、８００ｐｐｍ以下、５００ｐｐｍ以下、２００ｐｐｍ以下、特に好ましくは１００ｐｐｍ以下である。ＳｎＯ2の含有量が多すぎると、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。
　Ｆ2、Ｃｌ2及びＳＯ3は、清澄剤として作用する成分である。Ｆ2＋Ｃｌ2＋ＳＯ3の含有量は１０～１００００ｐｐｍであることが好ましい。Ｆ2＋Ｃｌ2＋ＳＯ3の好適な下限範囲は１０ｐｐｍ以上、２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上、特に５００ｐｐｍ以上であり、好適な上限範囲は３０００ｐｐｍ以下、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下である。また、Ｆ2、Ｃｌ2、ＳＯ3の各々の好適な下限範囲は１０ｐｐｍ以上、２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上、特に５００ｐｐｍ以上であり、好適な上限範囲は３０００ｐｐｍ以下、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下である。これらの成分の含有量が少なすぎると、清澄効果を発揮し難くなる。一方、これらの成分の含有量が多すぎると、清澄ガスがガラス中に泡として残存するおそれがある。
　枠部６のガラス材は、例えば、各種ガラス原料を調合して、ガラスバッチを得た上で、このガラスバッチを溶融し、得られた溶融ガラスを清澄、均質化し、所定形状に成形することで作製することができる。
　枠部６のガラス材の製造工程において、ガラス原料の一部として、還元剤を用いることが好ましい。このようにすれば、ガラス中に含まれるＦｅ3+が還元されて、深紫外線での透過率が向上する。還元剤として、木粉、カーボン粉末、金属アルミニウム、金属シリコン、フッ化アルミニウム等の材料が使用可能であるが、その中でも金属シリコン、フッ化アルミニウムが好ましい。
　枠部６のガラス材の製造工程において、ガラス原料の一部として、金属シリコンを用いることが好ましく、その添加量は、ガラスバッチの全質量に対して０．００１～３質量％、０．００５～２質量％、０．０１～１質量％、特に０．０３～０．１質量％が好ましい。金属シリコンの添加量が少なすぎると、ガラス中に含まれるＦｅ3+が還元されず、深紫外線での透過率が低下しやすくなる。一方、金属シリコンの添加量が多すぎると、ガラスが茶色に着色する傾向がある。
　ガラス原料の一部として、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）を用いることも好ましく、その添加量は、ガラスバッチの全質量に対して、Ｆ2換算で０．０１～５質量％、０．０５～４質量％、０．１～３質量％、０．２～２質量％、０．３～１質量％が好ましい。一方、フッ化アルミニウムの添加量が多すぎると、Ｆ2ガスがガラス中に泡として残存するおそれがある。フッ化アルミニウムの添加量が少なすぎると、ガラス中に含まれるＦｅ3+が還元されず、深紫外線での透過率が低下しやすくなる。
　枠部６のガラス材の製造工程において、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法で平板形状に成形することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、耐熱性の樋状構造物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下頂端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス板を成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、薄型のガラス板を作製しやすくなるとともに、表面を研磨しなくても、板厚ばらつきを低減することができる。結果として、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。なお、樋状構造物の構造や材質は、所望の寸法や表面精度を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行う際に、力を印加する方法も特に限定されない。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラスに接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラスの端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。
　枠部６のガラス材の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法以外にも、例えば、スロットダウン法、リドロー法、フロート法等を採択することもできる。
　枠部６のガラス材としては、具体的には、例えば、日本電気硝子株式会社製のＢＵ－４１を使用できる。ＢＵ－４１の３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、例えば４２×１０-7／℃である。
　枠部６の厚み（上下方向寸法）は、電子部品２よりも大きいことが好ましく、電子部品２よりも０．０１～１ｍｍ大きいことが好ましく、０．０５～０．５ｍｍ大きいことがより好ましく、０．１～０．２ｍｍ大きいことが最も好ましい。
　蓋部７は、石英ガラスから構成される。石英ガラスには、溶融石英と合成石英とが含まれる。溶融石英ガラスの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は例えば６．３×１０-7／℃であり、合成石英ガラスの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は例えば４．０×１０-7／℃である。また、本実施形態では、蓋部７は、上面７ａ及び下面７ｂがともに平面から構成される板状体である。
　蓋部７の厚み（上下方向寸法）は、０．１～１．０ｍｍであることが好ましく、０．２～０．８ｍｍであることがより好ましく、０．３～０．６ｍｍであることが最も好ましい。
　図２に示すように、本実施形態では、枠部６及び蓋部７を接合する接合部８は、枠部６と蓋部７とが直接溶着された溶着部９から形成されている。溶着部９は、レーザ接合により形成される。詳細には、溶着部９は、レーザの照射領域において、枠部６及び蓋部７の少なくとも一方を溶融した後に、その溶融部を固化させることにより形成される。つまり、溶着部９は、例えば、枠部６及び蓋部７の少なくとも一方の材料から構成され、枠部６及び蓋部７以外の材料を実質的に含まないことが好ましい。
　溶着部９は、貫通孔Ｈに沿って同心環状に複数（図例では二つ）形成されるが、一つであってもよい。複数の溶着部９は、互いに半径方向に離間しているが、半径方向で重なっていてもよい。各溶着部９は、平面視で四角環状に構成されるが、これに限らず、円環状その他の環形状に構成され得る。
　溶着部９は、厚み方向において、枠部６と蓋部７とに連続して跨って形成されている。なお、本実施形態では、溶着部９の内部において、枠部６と蓋部７との間には界面がない。もちろん、溶着部９の内部において、枠部６と蓋部７との間に界面が残っていてもよい。
　溶着部９の幅Ｓ１は、１０～２００μｍであることが好ましく、１０～１００μｍであることがより好ましく、１０～５０μｍであることが最も好ましい。溶着部９の厚みＳ２は、１０～２００μｍであることが好ましく、１０～１５０μｍであることがより好ましく、１０～１００μｍであることが最も好ましい。
　溶着部９の平面方向の残留応力の最大値は、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、７ＭＰａ以下であることがより好ましく、５ＭＰａ以下であることが最も好ましい。平面方向の残留応力の最大値は、１０ｍｍ×１０ｍｍ以上の寸法を有するガラス板において、ユニオプト社製複屈折測定機：ＡＢＲ－１０Ａを用いて、接合部付近の複屈折（単位：ｎｍ）を計測し、平面方向の残留応力に換算した場合の最大値である。また、光学的な複屈折の測定、すなわち直交する直線偏光波の光路差の測定により、ガラス板中の残留応力値を見積ることが可能であり、残留応力により発生する偏差応力Ｆ（ＭＰａ）は、Ｆ＝Ｄ／ＣＷの式で表記される。「Ｄ」は光路差（ｎｍ）であり、「Ｗ」は偏光波が通過した距離（ｃｍ）であり、「Ｃ」は光弾性定数（比例定数）であり、通常、２０～４０（ｎｍ／ｃｍ）／（ＭＰａ）の値になる。なお、平面方向の残留応力には、引張応力と圧縮応力が存在するが、上記では、両者の絶対値を評価するものとする。
　枠部６及び基材３を接合する接合部５は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、枠部６の下端面６ｂ側から順に、メタライズ層１０と、はんだ層１１とを備えている。メタライズ層１０は、蒸着やスパッタなどにより、保護キャップ４の枠部６の下端面６ｂに形成された金属膜であり、はんだ層１１との密着性を向上させる役割を有する。メタライズ層１０としては、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｏ及びこれらを含む合金層、或いはこれら金属、合金の多層膜等が使用できる。はんだ層（ろう材）１１としては、例えばＡｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｐｂ、及びこれら金属を含む合金、すなわち、Ａｕ－Ｓｎ系はんだ、Ｓｎ－Ａｇ系はんだ、Ｐｂ系はんだ等の層が使用できる。Ａｕ－Ｓｎ系はんだの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、例えば１７５×１０-7／℃である。
　図３は、波長２００～６００ｎｍにおけるＢＵ－４１（日本電気硝子株式会社製）及び石英ガラスの透過率曲線を示す。同図に示すように、石英ガラスは、深紫外域（例えば、波長域２００～３５０ｎｍ）において、厚みの増加に伴う透過率の低下はなく、９０％以上の透過率を有する。一方、ＢＵ－４１は、深紫外域において、厚み０．２ｍｍで８４％以上の透過率を有し、厚み０．５ｍｍで７０％以上の透過率を有する。つまり、ＢＵ－４１は、深紫外域において、石英ガラスよりも僅かに劣るものの良好な透過率を有している。電子装置（発光装置）１の状態では、具体的には、蓋部７及び枠部６をともに厚み０．６ｍｍの石英ガラスから構成した場合の紫外線の取り出し効率（電子部品（紫外線ＬＥＤ）２の出力倍率）は平均８９％であり、蓋部７を厚み０．６ｍｍの石英ガラスから構成し、枠部６を厚み０．６ｍｍのＢＵ－４１から構成した場合の紫外線の取り出し効率は平均８８％であった。したがって、蓋部７を石英ガラスから構成し、枠部６を石英ガラス以外の紫外線透過性を有するガラス材（例えば、ＢＵ－４１）から構成しても、紫外域の光の取り出し効率を高いレベルで維持できる。また、この場合、枠部６の熱膨張係数と基材３の熱膨張係数が整合するため、ろう材などを用いて枠部６を基材３に接合しても、接合部５又はその近傍に破損が生じにくく高い気密性を維持できる。
　図４～図７は、本発明の第一実施形態に係る電子装置１の製造方法を例示している。
　本実施形態に係る電子装置１の製造方法は、保護キャップ４を得るために、蓋部７と枠部６とを接合する第一接合工程と、電子部品２が搭載された基材３と保護キャップ４とを接合する第二接合工程とを備えている。
　第一接合工程では、まず、図４に示すように、蓋部７と、メタライズ層１０及びはんだ層１１が形成された枠部６とを準備する。次に、蓋部７の下面７ｂと枠部６の上端面６ａとを直接接触させる。この状態で、図５に示すように、レーザ照射装置１２により、蓋部７と枠部６との接触部に対してレーザＬを集光して照射する。レーザＬは、蓋部７及び枠部６の少なくとも一方側から照射される。本実施形態では、レーザＬは、蓋部７側から照射される。これにより、接触部を溶着して溶着部９を形成するとともに、溶着部９により枠部６と蓋部７とを接合する。
　蓋部７の下面７ｂ及び枠部６の上端面６ａのそれぞれの算術平均粗さＲａは、２．０ｎｍ以下であることが好ましく、１．０ｎｍ以下であることがより好ましく、０．５ｎｍ以下であることが更に好ましく、０．２ｎｍ以下であることが最も好ましい。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を意味する。このようすれば、蓋部７及び枠部６が互いに接合面間の分子間力（オプティカルコンタクト）により密着するため、レーザ接合前のハンドリング性が向上する。
　レーザＬとしては、ピコ秒オーダーやフェムト秒オーダーのパルス幅を有する超短パルスレーザが好適に使用される。
　レーザＬの波長は、ガラス部材を透過する波長であれば特に限定されるものではないが、例えば、４００～１６００ｎｍであることが好ましく、５００～１３００ｎｍであることがより好ましい。レーザＬのパルス幅は、１０ｐｓ以下であることが好ましく、５ｐｓ以下であることがより好ましく、２００ｆｓ～３ｐｓであることが最も好ましい。レーザＬの集光径は、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
　レーザＬの繰り返し周波数は、連続的な熱蓄積を生じさせる程度であることが必要であり、具体的には１００ｋＨｚ以上であることが好ましく、２００ｋＨｚ以上であることがより好ましく、５００ｋＨｚ以上であることが更に好ましい。
　また、１パルスを複数に分配させ、パルス間隔を更に短くして照射する手法（バーストモード）を利用することが好ましい。これにより、熱蓄積が生じやすくなり、接合部８を安定して形成することができる。
　図６に示すように、レーザＬは、貫通孔Ｈの外側で、貫通孔Ｈに沿った環状軌道Ｔを描くように走査される。この場合において、レーザＬは、その照射領域Ｒが環状軌道Ｔ上で重なりながら環状軌道Ｔを一周するように走査される。あるいは、レーザＬは、その環状軌道Ｔを複数回にわたって周回するように走査される。なお、溶着部９を同心環状に複数形成する場合には、レーザＬを走査する環状軌道Ｔも同心環状に複数設定される。
　また、貫通孔Ｈを囲むように４本の直線を井桁状に交差させることにより、枠状に接合部を形成してもよい。これにより、複数の保護キャップ４を一度に作製し得るため、電子装置１の製造効率を高めることができる。
　なお、上記の第一接合工程では、メタライズ層１０及びはんだ層１１が、枠部６に予め形成された場合を説明したが、第一接合工程の後（蓋部７及び枠部６を接合した後）に、これらの層１０，１１が枠部６に形成されてもよい。
　第二接合工程では、まず、図７に示すように、第一接合工程で得られた保護キャップ４と、電子部品２が搭載された基材３とを準備する。次に、枠部６の下端面６ｂと基材３の上面３ａとを、メタライズ層１０及びはんだ層１１を介して接触させる。この状態で加熱することにより、はんだ層１１を軟化流動（リフロー）させ、はんだ層１１により枠部６と基材３とを接合する。なお、はんだ層１１は、加熱炉を用いて加熱してもよいし、レーザを用いて加熱してもよい。
（第二実施形態）
　図８は、本発明の第二実施形態に係る電子装置１を例示している。第二実施形態では、枠部６及び基材３を接合する接合部５の構成が、第一実施形態と相違する。
　本実施形態では、接合部５は、枠部６と基材３とが直接溶着された溶着部２１から形成されている。溶着部２１は、レーザ接合により形成される。詳細には、溶着部２１は、レーザの照射領域において、枠部６及び基材３の少なくとも一方を溶融した後に、その溶融部を固化させることにより形成される。つまり、溶着部２１は、例えば、枠部６及び基材３の少なくとも一方の材料から構成され、枠部６及び基材３以外の材料を実質的に含まないことが好ましい。
　溶着部２１のその他の構成については、第一実施形態で説明した溶着部９と同様であるので、詳しい説明は省略する。
　図９～図１２は、本発明の第二実施形態に係る電子装置１の製造方法を例示している。
　本実施形態に係る電子装置１の製造方法は、保護キャップ４を得るために、蓋部７と枠部６とを接合する第一接合工程と、電子部品２が搭載された基材３と保護キャップ４とを接合する第二接合工程とを備えている。
　図９及び図１０に示すように、第一接合工程は、第一実施形態で説明した第一接合工程と同様であり、レーザ照射装置１２から出射されるレーザＬを用いて、蓋部７と枠部６を直接溶着する工程である。なお、枠部６には、メタライズ層１０及びはんだ層１１が形成されておらず、枠部６の下端面６ｂは露出している。
　図１１及び図１２に示すように、第二接合工程では、まず、第一接合工程で得られた保護キャップ４の枠部６の下端面６ｂと、基材３の上面３ａとを直接接触させる。この状態で、レーザ照射装置１２により、枠部６と基材３との接触部に対してレーザＬを集光して照射する。レーザＬは、枠部６及び基材３のうち、レーザＬを透過する枠部６側から照射される。これにより、接触部を溶着して溶着部２１を形成するとともに、溶着部２１により枠部６と基材３とを接合する。
　枠部６の下端面６ｂ及び基材３の上面３ａのそれぞれの算術平均粗さＲａは、２．０ｎｍ以下であることが好ましく、１．０ｎｍ以下であることがより好ましく、０．５ｎｍ以下であることが更に好ましく、０．２ｎｍ以下であることが最も好ましい。このようすれば、枠部６及び基材３が互いに接合面間の分子間力により密着するため、レーザ接合前のハンドリング性が向上する。
　第二接合工程で使用するレーザＬの種類、波長、走査方法などの諸条件については、第一実施形態で説明した第一接合工程と同様の条件が適用できる。
　なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　上記の実施形態では、枠部６と蓋部７とを直接溶着する場合を説明したが、枠部６と蓋部７との接合方法はこれに限定されない。例えば、枠部６と蓋部７とは接着層（例えば、ガラス接着材）を介して接着されていてもよい。
　上記の実施形態において、枠部６と基材３とを接合した後に、枠部６に蓋部７を接合してもよい。この場合、枠部６と基材３とを接合した後に基材３に電子部品２を搭載し、その後に、枠部６に蓋部７を接合してもよい。ただし、作業性を考慮した場合、枠部６と基材３とを接合する前に、基材３に電子部品２を搭載することが好ましい。
（第三実施形態）
　図１３は、本発明の第三実施形態に係る枠部６を例示している。本実施形態では、光の取り出し効率を向上させるために、枠部６の内周面６ｃに反射膜３１を形成している。
　反射膜３１は、電子部品２から出射された光を反射する層である。反射膜３１は、例えばアルミニウム、金などの金属や、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどのセラミックスを含有させた樹脂塗料やガラスペーストなどから構成されることが好ましい。
　反射膜３１の厚みは、例えば０．１～１００μｍであることが好ましい。
　電子部品２から出射された光の波長帯（例えば、２５０～３５０ｎｍ）における反射膜３１の反射率は、好ましくは１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％以上であることが好ましく、特に好ましいのは７０％以上である。ここで、反射率は、日立ハイテクサイエンス製ＵＨ－４１５０を用いて２５０～３５０ｎｍの波長範囲の各波長における透過率を測定することにより、算出できる。
　反射膜３１を枠部６の内周面６ｃに形成する方法としては、スプレーコート法を用いることが望ましい。スプレーコート法を用いる場合、枠部６の上下端面６ａ，６ｂの平坦部をマスクで保護した状態で枠部６の内周面にスプレーコート液（反射膜となる液）を塗布し、その後、マスクを剥がすことで、枠部６の内周面６ｃに反射膜３１を簡単に形成できる。なお、反射膜３１の形成方法は、これに限定されず、例えばディップコート法なども用いることができる。ディップコート法を用いる場合、貫通孔Ｈを有する枠部６をディップコート液（反射膜３１となる液）に浸漬し、その後、枠部６の表面の不要部分（上下端面６ａ，６ｂなど）に形成された反射膜３１を研磨などにより除去することで、枠部６の内周面６ｃに反射膜３１を形成できる。この場合、不要部分の反射膜３１を除去する際に、枠部６の上端面６ａを研磨することで、蓋部７との接合時の面精度を整えることができる。
　以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
（１）保護キャップＡ、Ｂについて
　石英ガラスから構成された蓋部と、石英ガラスから構成された枠部とを、ろう材（金錫はんだ：熱膨張係数１７６×１０-7／℃）により接合することで、比較例としての保護キャップＡを作製した。また、石英ガラスから構成された蓋部と、ＢＵ－４１（熱膨張係数４２×１０-7／℃）から構成された枠部とを、レーザ照射により直接溶着することで、実施例としての保護キャップＢを作製した。
　得られた保護キャップＡ、Ｂに対して、基材との接合部分にＣｒ、Ｎｉ、Ａｕのメタライズ成膜を順次行い、その上からＡｕ－Ｓｎ系はんだで構成されるはんだ層をそれぞれ形成した。
　はんだ層を形成した保護キャップＡ、Ｂを用いて、窒化アルミニウム基材への加熱実装を行って電子装置を作製し、このときの保護キャップのクラック発生率を測定した。その結果、実装後の保護キャップＡには、約４％のクラックが発生したが、実装後の保護キャップＢには、クラックが発生しなかった。
（２）保護キャップＣ、Ｄについて
　石英ガラスから構成された蓋部の両面に紫外線の反射防止膜を形成したものと、ＢＵ－４１から構成された枠部とを、レーザ照射により溶着することで、実施例としての保護キャップＣを作製した。また、石英ガラスから構成された蓋部の両面に紫外線の反射防止膜を形成したものと、ＢＵ－４１から構成された枠部の内周面に紫外線の反射膜を形成したものとを、レーザ照射により溶着することで、実施例としての保護キャップＤを作製した。
　得られた保護キャップＣ、Ｄに対して、基材との接合部分にＣｒ、Ｎｉ、Ａｕのメタライズ成膜を順次行い、その上からＡｕ－Ｓｎ系はんだで構成されるはんだ層をそれぞれ形成した。
　はんだ層を形成した保護キャップＣ、Ｄを用いて、窒化アルミニウム基材への加熱実装を行って電子装置を作製し、その光取り出し効率を測定した。その結果、保護キャップＤを用いた電子装置は、保護キャップＣを用いた電子装置に比べて光取り出し効率が３％向上した。
　上記の実施例では、枠部にＢＵ－４１を用いた例を使って、本発明を説明したが、ＢＵ－４１以外にも表1に示す試料Ｎｏ．１～３のガラスを使用することができる。なお、下表において、Ｐｓは歪点、Ｔａは徐冷点、Ｔｓは軟化点、αは熱膨張係数、Ｅはヤング率、ＴＬは液相温度、Ｌｏｇη ａｔ ＴＬは液相粘度を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
１　　　電子装置
２　　　電子部品
３　　　基材
４　　　保護キャップ
５　　　接合部
６　　　枠部
７　　　蓋部
８　　　接合部
９　　　溶着部
１０　　メタライズ層
１１　　はんだ層
２１　　溶着部

Claims (12)

  1. 　電子部品を保護するための保護キャップであって、
    　枠部と、前記枠部の一端開口を覆う蓋部と、前記枠部と前記蓋部とを接合する接合部とを備え、
    　前記蓋部が、石英ガラスからなり、
    　前記枠部が、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が３０×１０-7～１００×１０-7／℃であるガラス材からなることを特徴とする保護キャップ。
  2. 　前記接合部が、前記枠部と前記蓋部とが直接溶着されて形成されている請求項１に記載の保護キャップ。
  3. 　前記枠部のガラス材が、厚み０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率が１０％以上である請求項１又は２に記載の保護キャップ。
  4. 　前記枠部のガラス材の歪点が、４３０℃以上である請求項１～３のいずれか１項に記載の保護キャップ。
  5. 　前記枠部のガラス材の軟化点が、１０００℃以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の保護キャップ。
  6. 　前記枠部のガラス材が、組成として、質量％で、ＳｉＯ2　５０～８０％、Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3　１～４５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ　０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　０～２５％を含有する請求項１～５のいずれ１項に記載の保護キャップ。
  7. 　前記枠部の内周面に、反射膜が形成されている請求項１～６のいずれか１項に記載の保護キャップ。
  8. 　前記蓋部の表裏面の少なくとも一方に、反射防止膜が形成されている請求項１～７のいずれか１項に記載の保護キャップ。
  9. 　電子部品と、前記電子部品が搭載された基材と、前記電子部品を内部に収容するように、前記基材に接合された請求項１～８のいずれか１項に記載の保護キャップとを備えていることを特徴とする電子装置。
  10. 　前記保護キャップと前記基材とが、ろう材により接合されている請求項９に記載の電子装置。
  11. 　前記電子部品が、紫外線ＬＥＤである請求項９又は１０に記載の電子装置。
  12. 　電子部品を保護するための保護キャップの製造方法であって、
    　石英ガラスからなる蓋部と、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が３０×１０-7～１００×１０-7／℃であるガラス材からなる枠部とを準備する準備工程と、
    　前記枠部の一端開口部を覆うように前記蓋部を前記枠部に接触させた状態で、前記蓋部及び前記枠部の接触部にレーザを照射することにより、前記蓋部と前記枠部とを直接溶着する接合工程とを備えていることを特徴とする保護キャップの製造方法。
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