(57)【要約】【課題】接合材が封止空間内にはみ出しにくい封止パッケージを提供する。【解決手段】封止パッケージ１００は、開口部１１６を有する基板１１０と、開口部１１６を塞ぐ蓋１３０とを備えている。開口部１１６にはテーパー面１１８が形成され、蓋１３０の側面には第２テーパー面１３６が形成されている。基板１１０と蓋１３０は、テーパー面１１８と第２テーパー面１３６の間に設けられた接合材１５０によって接合されて、外界から遮断された封止空間１１２を形成する。テーパー面１１８の内側縁１１８ｂを含む平面に対してテーパー面１１８がなす角度θ１と、第２テーパー面１３６の内側縁１３６ｂを含む平面に対して第２テーパー面１３６がなす角度θ２とが、θ１＋θ２＜１８０°かつθ１＜９０°かつθ２＞９０°を満たしている。【選択図】図２
2010205906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１テーパー面が形成された開口部を有する基板と、
第２テーパー面が形成された側面を有する、前記開口部を塞ぐ蓋とを備え、
前記基板と前記蓋は、前記第１テーパー面と前記第２テーパー面の間に設けられた接合材によって接合されて封止空間を形成し、
前記第１テーパー面の内側縁を含む平面に対して前記第１テーパー面がなす角度θ１と、前記第２テーパー面の内側縁を含む平面に対して前記第２テーパー面がなす角度θ２とが、θ１＋θ２＜１８０°かつθ１＜９０°かつθ２＞９０°を満たしている封止パッケージ。
【請求項２】
前記第１テーパー面の内側縁の形状は前記第２テーパー面の内側縁の形状と相似であり、前記第１テーパー面の内側縁に囲まれる面積が前記第２テーパー面の内側縁に囲まれる面積よりも大きい、請求項１に記載の封止パッケージ。
【請求項３】
前記第１テーパー面の内側縁の形状は前記第２テーパー面の内側縁の形状と相似であり、前記第２テーパー面の内側縁に囲まれる面積が前記第１テーパー面の内側縁に囲まれる面積よりも大きい、請求項１に記載の封止パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスやＭＥＭＳデバイスなどの封止パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０００−１９５４２６号公報は封止パッケージを開示している。この封止パッケージは、排気孔を有する容器と、排気孔を塞ぐ封止蓋とからなる。排気孔は、外側に広がったテーパー面を持つ円形の開口であり、封止蓋はこれに対応した形状をしており、周面にテーパー面を有する円板形状をしている。封止蓋は排気孔に水酸化ソルダーによって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９５４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
封止パッケージを気密に封止するためには、封止蓋を排気孔に全周にわたって接合する必要があるため、容器や封止蓋の製造上の公差を考慮した場合、余裕をもった量の水酸化ソルダーなどの接合材を供給することが好ましい。ただし、封止空間などに接合材がはみ出すのは避けたい。なぜならば、はみ出しが封止空間内のデバイスに至ればデバイスの機能を劣化させたり破損させたりするおそれがあるからである。
【０００５】
しかし特開２０００−１９５４２６号公報は、このような接合材のはみ出しを避ける手段については考慮していない。
【０００６】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、接合材が封止空間内にはみ出しにくい封止パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による封止パッケージは、第１テーパー面が形成された開口部を有する基板と、第２テーパー面が形成された側面を有する、前記開口部を塞ぐ蓋とを備えている。前記基板と前記蓋は、前記第１テーパー面と前記第２テーパー面の間に設けられた接合材によって接合されて封止空間を形成する。前記第１テーパー面の内側縁を含む平面に対して前記第１テーパー面がなす角度θ１と、前記第２テーパー面の内側縁を含む平面に対して前記第２テーパー面がなす角度θ２とが、θ１＋θ２＜１８０°かつθ１＜９０°かつθ２＞９０°を満たしている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接合材が封止空間内にはみ出しにくい封止パッケージが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態による封止パッケージの分解斜視図である。
【図２】図１に示した封止パッケージの組み立て状態の断面を示している。
【図３】図１に示した封止パッケージの組み立て工程を示している。
【図４】本発明の第二実施形態による封止パッケージの断面を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１と図２に示すように、本実施形態の封止パッケージ１００は、開口部１１６を有する基板１１０と、開口部１１６を塞ぐ蓋１３０とを備えている。開口部１１６にはテーパー面１１８が形成され、蓋１３０の側面にはテーパー面１３６が形成されている。基板１１０と蓋１３０は、テーパー面１１８とテーパー面１３６の間に設けられた接合材１５０によって接合されて、外界から遮断された封止空間１１２を形成する。
【００１２】
基板１１０は有底円筒形状をしている。蓋１３０は光学的に透明であり、封止空間１１２内に光学デバイス１７０が設けられている。光学デバイス１７０はダイボンド面１１４に接合されている。ダイボンド面１１４は、封止空間１１２を規定する面の一つであり、蓋１３０に対向する面である。光学デバイス１７０は、これに限らないが、たとえば可変形状鏡である。
【００１３】
たとえば、基板１１０はコバール製であり、蓋１３０はホウケイ酸ガラス製である。また接合材１５０ははんだ材である。これらの例の材質の場合、基板１１０および蓋１３０と接合材１５０との接合をするため、テーパー面１１８にはニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層からなる金属膜１２２が形成され、テーパー面１３６にはニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層からなる金属膜１４２が形成されている。
【００１４】
テーパー面１１８とテーパー面１３６は錐体台の側面からなる。ここで「錐体台」とは、錐体を底面に平行な平面で切り、頂点を含む部分を取り去った形状をいう。本実施形態では、開口部１１６は円形形状をしており、蓋１３０は円板形状をしている。このため、テーパー面１１８とテーパー面１３６は円錐台の側面からなる。
【００１５】
蓋外側面１３２と蓋内側面１３４は互いに平行な平面であり、テーパー面１３６を規定する円錐台の軸に垂直である。しかし、蓋外側面１３２と蓋内側面１３４は平面に限定されない。たとえば、蓋外側面１３２と蓋内側面１３４は、曲面であっても構わない。テーパー面１１８の内側縁１１８ｂおよびテーパー面１３６の内側縁１３６ｂの形状はいずれも円形である。よって、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂの形状は、テーパー面１３６の内側縁１３６ｂの形状と相似である。また、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂの直径は、テーパー面１３６の内側縁１３６ｂの直径よりも大きい。よって、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂに囲まれる面積は、テーパー面１３６の内側縁１３６ｂに囲まれる面積よりも大きい。
【００１６】
また、テーパー面１３６の外側縁１３６ａも円形でその直径は、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂの直径よりも大きい。
【００１７】
テーパー面１１８の内側縁１１８ｂを含む平面に対してテーパー面１１８がなす角度θ１と、テーパー面１３６の内側縁１３６ｂを含む平面（本実施形態では蓋内側面１３４に一致する）に対してテーパー面１３６がなす角度θ２とが、θ１＋θ２＜１８０°かつθ１＜９０°かつθ２＞９０°を満たしている。
【００１８】
このため、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂがテーパー面１３６に接する。テーパー面１１８とテーパー面１３６の間に、図２に示す断面において、角度α＝１８０°−（θ１＋θ２）のくさび状の隙間が形成される。この隙間に充填された接合材１５０によって蓋１３０が基板１１０に接合され、光学デバイス１７０が封止空間１１２内に封止される。
【００１９】
次に図３を参照しながら封止パッケージ１００の製造手順の一例を説明する。
【００２０】
まず、図３の上段に示すように、ダイボンド面１１４に光学デバイス１７０が接合された基板１１０のテーパー面１１８に接合材１５２を配置する。接合材１５２は、これに限らないが、たとえば線状はんだを曲げ加工したものである。
【００２１】
次に、図３の中段に示すように、基板１１０の上に蓋１３０を配置する。蓋１３０は、テーパー面１３６が基板１１０のテーパー面１１８の内側縁１１８ｂに接して支持される。接合材１５２は、テーパー面１１８とテーパー面１３６の間に形成されたくさび状の隙間の中に位置する。
【００２２】
つづいて、図３の下段に示すように、接合材１５２を加熱して溶融させ、さらに冷却して凝固させる。接合材１５２は、テーパー面１１８に設けられた金属膜１２２およびテーパー面１３６に設けられた金属膜１４２と良好に密着した接合材１５０となる。その結果、蓋１３０が基板１１０に接合され、光学デバイス１７０が封止空間１１２内に封止される。
【００２３】
接合工程中に溶解した接合材１５０は、くさび状の隙間の塞がっている方の端からは流れ出しにくい。つまり、接合工程中に接合材１５０が封止空間１１２へ流れ込みにくい。したがって、余裕をもった量の接合材を供給しても、接合材１５０が封止空間１１２内にはみ出しにくい。その結果、接合中に接合材１５０が光学デバイス１７０に至りにくくなり、接合材１５０が光学デバイス１７０の機能を劣化させたり破損させたりする不具合が生じにくくなる。また、接合中に接合材１５０が封止空間１１２内に至りにくくなり、接合材１５０が封止空間１１２内に流入して電気的ショートの原因となる不具合も生じにくくなる。さらに、蓋１３０が光学部品として機能する場合、蓋内側面１３４に接合材１５０が付着して光学特性を劣化させる不具合が生じにくい。
【００２４】
また、接合工程中に溶解した接合材１５０は、くさび状の隙間にたまることができるので、溶解した接合材１５０が蓋外側面１３２まで至りにくい。つまり、蓋外側面１３２に接合材１５０が付着することが生じにくくなる。このため、蓋外側面１３２に付着した接合材１５０が封止パッケージ１００を搭載した（図示しない）基板に脱落してショートの原因になる不具合が生じにくくなる。さらに、蓋１３０が光学部品として機能する場合、蓋外側面１３２に接合材１５０が付着して光学特性を劣化させる不具合が生じにくい。
【００２５】
また、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂの形状は、テーパー面１３６の内側縁１３６ｂの形状と合同でないため、製造上の公差があっても全周に渡ってくさび状の隙間を確実に形成できる。
【００２６】
さらに、本実施形態の封止パッケージ１００に特有の利点を以下に述べる。テーパー面１１８の内側縁１１８ｂに囲まれる面積は、テーパー面１３６の内側縁１３６ｂに囲まれる面積よりも大きい。このため、テーパー面１３６がテーパー面１１８よりも内側に延出している。接合工程中に溶解した接合材１５０がくさび状の隙間の塞がっている方の端から流れ出した場合であっても、蓋内側面１３４に至りにくい。
【００２７】
＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態の封止パッケージの断面を図４に示す。図４において、図１や図２に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。つまり、以下では、第一実施形態との相違個所に重点を置いて説明する。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態の封止パッケージ２００は、基板１１０と、基板１１０の開口部１１６を塞ぐ蓋２３０とを備えている。蓋２３０の側面にはテーパー面２３６が形成されている。基板１１０と蓋２３０は、テーパー面１１８とテーパー面２３６の間に設けられた接合材１５０によって接合されて、外界から遮断された封止空間１１２を形成する。
【００２９】
第一実施形態と同様、蓋２３０はたとえばホウケイ酸ガラス製である。テーパー面２３６には、接合材１５０との接合するため、金属膜１４２が形成されている。テーパー面２３６は円錐台の側面からなる。蓋外側面２３２と蓋内側面２３４は、これに限らないが、たとえば、テーパー面２３６の軸に垂直な平面である。
【００３０】
テーパー面２３６の内側縁２３６ｂの形状とテーパー面１１８の内側１１８ｂの形状はいずれも円形である。つまり、テーパー面２３６の内側縁２３６ｂの形状は、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂの形状と相似である。テーパー面２３６の内側縁２３６ｂの直径はテーパー面１１８の内側縁１１８ｂの直径よりも大きい。したがって、テーパー面２３６の内側縁２３６ｂに囲まれる面積は、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂに囲まれる面積よりも大きい。
【００３１】
テーパー面１１８の内側縁１１８ｂを含む平面に対してテーパー面１１８がなす角度θ１と、テーパー面２３６の内側縁２３６ｂを含む平面に対してテーパー面２３６がなす角度θ２とが、θ１＋θ２＜１８０°かつθ１＜９０°かつθ２＞９０°を満たしている。
【００３２】
このため、テーパー面２３６の内側縁２３６ｂがテーパー面１１８に接する。テーパー面１１８とテーパー面２３６の間に、図４に示す断面において、角度α＝１８０°−（θ１＋θ２）のくさび状の隙間が形成される。この隙間に充填された接合材１５０によって蓋２３０が基板１１０に接合され、光学デバイス１７０が封止空間１１２内に封止される。
【００３３】
第一実施形態特有の利点を除き、本実施形態においても第一実施形態と同様の利点が得られる。さらに、本実施形態の封止パッケージ２００では、テーパー面１１８の内側縁１１８ｂに囲まれる面積がテーパー面２３６の内側縁２３６ｂに囲まれる面積よりも小さい。このため、テーパー面１１８がテーパー面２３６よりも内側に延出している。接合工程中に溶解した接合材１５０がくさび状の隙間の塞がっている方の端から流れ出した場合であっても、接合材１５０がダイボンド面１１４や光学デバイス１７０に至りにくい。
【００３４】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００３５】
基板１１０の形状は限定されない。たとえばテーパー面を有する開口部を一部に有する平板を筒状部材を介して別の平板に接合した構成でもよい。
【００３６】
基板１１０の材質はコバールに限定されず、封止空間を外界から封止可能なセラミックやアルミやシリコンやガラスなど他の材質でもよい。
【００３７】
蓋１３０の材質はホウケイ酸ガラスに限定されず、使用する光の波長に対して光学的に透明でかつ封止空間１１２を外界から封止可能な材質であればよい。たとえば石英ガラスやサファイアガラスなどホウケイ酸ガラス以外の他のガラスでもよい。また使用する光の波長が赤外線の場合はたとえばシリコンでもよい。また、光学デバイス１７０の替わりに光の授受を伴わない電子デバイスやMEMSデバイス等でも良い。この場合は、封止空間１１２を外界から封止可能であればよく、たとえばアルミなどの金属でもよい。
【００３８】
蓋１３０のテーパー面１３６は円錐台の側面からなることに限定されない。これに伴い基板１１０の開口部１１６のテーパー面１１８も円錐台の側面からなることに限定されない。テーパー面１１８，１３６は、角錐台たとえば四角錐台の側面からなってもよい。
【００３９】
金属膜１２２と金属膜１４２は、金属膜同士を接合材１５０によって接合させることが可能であり、さらに金属膜そのものに封止性を有し、さらに金属膜と部材との間に封止性のある良好な密着性を有する接合がなされていれば、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層からなる金属膜に限定されない。
【００４０】
封止空間１１２の数は１つの封止パッケージに１つに限定されない。
【００４１】
光学デバイス１７０の数は１つの封止空間１１２に１つに限定されない。
【００４２】
光学デバイス１７０は可変形状鏡に限定されず、他の光学デバイスとしても良い。例えば固体撮像素子等の電子デバイスや光偏向装置等のＭＥＭＳデバイスとしてもよい。
【００４３】
２つ以上のデバイスを封止空間１１２に設ける場合、それらのデバイスは同じ種類のデバイスに限定されない。たとえば、１つの可変形状鏡と１つの固体撮像素子でもよい。
【００４４】
接合材１５０ははんだ材に限定されない。たとえば低融点ガラスや有機系接着剤などが挙げられる。これらの場合は、金属膜１２２、１４２はなくても良い。低融点ガラスはアウトガスが比較的発生しにくく、はんだ材同様、封止パッケージを構成する接合材として適している。また、有機系接着剤は種類によって硬化方法がたとえば熱のほかに紫外線など、硬化方法の選択肢が比較的広く、設計自由度が比較的高くなる利点がある。
【符号の説明】
【００４５】
１００…封止パッケージ、１１０…基板、１１２…封止空間、１１４…ダイボンド面、１１６…開口部、１１８…テーパー面、１１８ａ…外側縁、１１８ｂ…内側縁、１２２…金属膜、１３０…蓋、１３２…蓋外側面、１３４…蓋内側面、１３６…テーパー面、１３６ａ…外側縁、１３６ｂ…内側縁、１４２…金属膜、１５０…接合材、１５２…接合材、１７０…光学デバイス、２００…封止パッケージ、２３０…蓋、２３２…蓋外側面、２３４…蓋内側面、２３６…テーパー面、２３６ａ…外側縁、２３６ｂ…内側縁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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