(57)【要約】【課題】気密性の高い封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法を提供する。【解決手段】封止部品１は、基部１９ａと、基部１９ａから立設する側壁部１９ｂと、基部１９ａに対向する開口部１９ｃとを有する金属製の筺体１９と、開口部１９ｃを覆う金属製の蓋部２０と、を備え、蓋部２０と上端部１９ｂ１との境界付近に溶け込み部２４が形成され、溶け込み部２４は、側壁部１９ｂの角部１９ｂ３に到達するように形成され、溶け込み部２４は、封止部品１の縦断面視において、蓋部２０の上面から角部１９ｂ３にかけて凸曲線状の外形２４ａを有している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止空間内に物品を収容する封止部品であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体と、
前記開口部を覆う金属製の蓋部と、を備え、
前記側壁部は、前記蓋部と接合される上端部と、内側面と、外側面とを有し、
前記蓋部と前記上端部との境界付近に前記蓋部の溶け込み部が形成され、
前記溶け込み部は、前記上端部と前記外側面との角部に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記側壁部と接合されている、封止部品。
【請求項２】
前記溶け込み部は、前記外側面に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記外側面から突出するような凸曲線状の外形を有している、請求項１に記載の封止部品。
【請求項３】
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、その最深部から前記外側面に向けて放射状に拡大する放射形状を有し、
前記最深部は、前記側壁部の厚み方向における中心よりも外側に位置している、請求項１または２に記載の封止部品。
【請求項４】
前記外側面に突出される前記溶け込み部は、前記筺体を構成する金属とは異なる金属で構成され前記外側面の少なくとも一部に設けられた金属層と接触しないように設けられている、請求項２または３に記載の封止部品。
【請求項５】
前記蓋部は、前記溶け込み部よりも内側に、前記筺体の内側方向に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記側壁部に対して隙間を介して設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の封止部品。
【請求項６】
前記蓋部を構成する金属は、前記筺体を構成する金属よりも気泡含有量が少ない、請求項１から５のいずれか一項に記載の封止部品。
【請求項７】
前記蓋部を構成する金属は、Ｓｉ含有量が０．３％以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の封止部品。
【請求項８】
前記蓋部を構成する金属は、Ｃｕ含有量が０．１％以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の封止部品。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項における前記封止空間には、互いに波長が異なる複数の信号成分を含む光信号を受け、各信号成分をそれぞれ異なる方向に出射することにより、当該複数の信号成分を分離する分光光学系を備える光デバイスが収容されている、光デバイス封止構造体。
【請求項１０】
前記光デバイスは、分光光学系を構成する光学部品を搭載した光学基板と、前記各信号成分の光路を電気的に制御する電気部品を搭載した電気基板と、をさらに備え、
前記光学基板は前記筺体の底部に固定されている、請求項９に記載の光デバイス封止構造体。
【請求項１１】
前記光デバイスは、分光光学系を構成する光学部品を搭載した光学基板と、前記各信号成分の光路を電気的に制御する電気部品を搭載した電気基板と、をさらに備え、
前記電気基板は前記蓋部の内面に固定されている、請求項９または１０に記載の光デバイス封止構造体。
【請求項１２】
前記封止部品のリーク量は５×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下である、請求項９から１１のいずれか一項に記載の光デバイス封止構造体。
【請求項１３】
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体の内部に物品を収容する工程と、
前記側壁部の上端部に、前記開口部を覆う蓋部を配置する工程と、
前記上端部に搭載された前記蓋部の上方からレーザ照射することで、前記蓋部と前記上端部との間に前記蓋部の溶け込み部を形成する工程と、を備える封止部品の製造方法であって、
前記溶け込み部を形成する工程において、前記溶け込み部を前記上端部と前記側壁部の外側面との角部に到達するように形成し、前記溶け込み部が前記封止部品の縦断面視において前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記溶け込み部を前記側壁部と接合する、封止部品の製造方法。
【請求項１４】
レーザ照射前の前記蓋部の外縁部と前記角部との間の距離をレーザのビームスポットの外径で徐した値をＸとした場合、０＜Ｘ＜７である、請求項１３に記載の封止部品の製造方法。
【請求項１５】
蓋部の外縁部から内側に距離Ｌ２までの領域にレーザ照射するとき、前記距離Ｌ２をレーザのビームスポットの外径で徐した値をＹとした場合、０＜Ｙ＜７である、請求項１３に記載の封止部品の製造方法。
【請求項１６】
レーザ光を、前記上端部と前記蓋部の接合箇所において前記蓋部の上面に対して斜め方向から照射する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
【請求項１７】
レーザ光を前記蓋部の外縁部から内側に０．１±０．０５ｍｍの位置に照射する、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
【請求項１８】
前記蓋部の外縁部を前記角部よりも内側に配置した後でレーザ照射を行うことで前記溶け込み部を形成する、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
【請求項１９】
前記蓋部の前記溶け込み部よりも内側に、前記側壁部に対して隙間が設けられた状態で、前記筺体の内側方向に突出する突出部を設ける、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の封止部品の製造方法。
【請求項２０】
前記筺体から外部に連通する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの少なくとも１つから入力される互いに波長が異なる複数の信号成分を含む光信号を受け、各信号成分をそれぞれ異なる方向に出射することにより前記複数の信号成分を分光する分光光学系と、前記分光光学系において前記各信号成分の出射方向を制御する光偏向素子と、前記光偏向素子を電気的に制御する制御部と、を備える光デバイスを請求項１１から１６のいずれか一項に記載の製造方法により製造された前記封止部品の前記基部内に収容する工程と、
前記筺体に、前記複数の光ファイバを外部と連通させるためのファイバフィードスルーと、前記光偏向素子と前記制御部を外部と電気的に接続するための電気フィードスルーと、を設ける工程と、
前記ファイバフィードスルーおよび前記電気フィードスルーを、前記側壁部にはんだ封止により接合する工程と、
前記筺体の開口部を覆うように前記側壁部の前記上端部に前記蓋部を搭載し、レーザ照射により前記上端部と前記蓋部とを接合する工程と、を備える、光デバイス封止構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１においては、光学素子が気密パッケージされた再構成可能光アド・ドロップ・モジュール（ＲＯＡＤＭ）パッケージが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４５８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のＲＯＡＤＭパッケージは、光学素子を収容する筺体を有し、当該筺体はアルミナ・セラミックからなる基部と、コバール（Ｋｏｖａｒ）（登録商標）からなる側壁および蓋部とを有する。基部と側壁とは半田付けにて固定され、側壁と蓋部とは半田付け、抵抗溶接あるいはレーザ溶接により固定されている。
【０００５】
このようなＲＯＡＤＭパッケージにおいては、波長が互いに異なる複数の信号成分を含む光信号を受けて該光信号を各信号成分に分光して出力するために、例えば回折格子を有する分光素子と、分光された各信号成分をそれぞれ異なる方向へ反射する光偏向素子（例えば、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）ミラーやＬＣＯＳ（Liquid  crystal  on  silicon））とを備えている。このような分光素子及び光偏向素子を含む分光光学系では、複数の信号成分を含む光信号と、その光信号から分光された各信号成分とが、空間を伝搬する。したがって、分光光学系が収容される空間の気体の組成が変化し、それによって気体の屈折率が変動すると、この分光光学系により分光される光の波長も変動してしまう。このため、高い気密密封品質を確保するために筺体を構成する基部、側壁および蓋部を強固に溶接する必要があるが、特許文献１に記載のＲＯＡＤＭパッケージでは筺体と側壁と蓋部との接合部に十分な気密性や強度が得られない可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、気密性の高い封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、
内部に物品を収容して気密封止する封止部品であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体と、
前記開口部を覆う金属製の蓋部と、を備え、
前記側壁部は、前記蓋部と接合される上端部と、内側面と、外側面とを有し、
前記蓋部と前記上端部との境界付近に前記蓋部の溶け込み部が形成され、
前記溶け込み部は、前記上端部と前記外側面との角部に到達するように形成され、
前記溶け込み部は、前記封止部品の縦断面視において、前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記側壁部と接合されている。
【０００８】
さらに、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる態様は封止部品の製造方法であって、
基部と、前記基部から立設する側壁部と、前記基部に対向する開口部とを有する金属製の筺体の内部に物品を収容する工程と、
前記側壁部の上端部に、前記開口部を覆う蓋部を配置する工程と、
前記上端部に搭載された前記蓋部の上方からレーザ照射することで、前記蓋部と前記上端部との間に前記蓋部の溶け込み部を形成する工程と、を備える封止部品の製造方法であって、
前記溶け込み部を形成する工程において、前記溶け込み部を前記上端部と前記側壁部の外側面との角部に到達するように形成し、前記溶け込み部が前記封止部品の縦断面視において前記蓋部の上面から前記角部にかけて凸曲線状の外形を有するように前記溶け込み部を前記側壁部と接合する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の封止部品によれば、基部と蓋部との接合部の強度が十分に確保できるとともに、封止部品の気密封止品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光デバイス封止構造体の実施形態を示す平面斜視図である。
【図２】図１に示される光デバイス封止構造体の底面斜視図である。
【図３】図１に示される光デバイス封止構造体の内部に収容される光デバイスとして波長選択光スイッチを示す概略構成図である。
【図４】図１に示される光デバイス封止構造体の内部に収容される光デバイスとして通常の光スイッチを示す概略構成図である。
【図５】図１に示される光デバイス封止構造体の断面図である。
【図６】（ａ）は、図５に示される光デバイス封止構造体の筺体と蓋部とを接合する際の構成を示す一部拡大断面図、（ｂ）は、筺体と蓋との接合部に形成される溶け込み部を示す一部拡大断面図、（ｃ）は、溶け込み部の変形例を示す一部拡大断面図である。
【図７】図５に示される光デバイス封止構造体を形成するための光デバイス封止方法の工程を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態の比較例に係る溶け込み部を示す一部拡大断面図である。
【図９】本実施形態の変形例に係る光デバイス封止構造体の筺体と蓋部とを接合する際の構成を示す一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る封止部品、光デバイス封止構造体、封止部品の製造方法および光デバイス封止構造体の製造方法の実施形態の例を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１２】
図１は、本発明に係る光デバイス封止構造体の実施形態を示す平面斜視図であり、図２は、図１に示される光デバイス封止構造体の底面斜視図である。
【００１３】
本実施形態に係る光デバイス封止構造体１は、光デバイス２（図３参照）と、光デバイス２を気密封止する矩形箱型の金属パッケージ３（封止部品の一例）とを備えている。筺体１９と蓋部２０は封止空間３０を区画形成する。
【００１４】
封止空間３０内には、光デバイス２が収容されている。本実施形態において光デバイス２は、互いに波長が異なる複数の信号成分を含む光信号を受け、各信号成分をそれぞれ異なる方向に出射することにより、当該複数の信号成分を分離する分光光学系を備える。分光光学系を有する光デバイス２としては、分散補償器や波長ブロッカ、波長選択光スイッチが挙げられる。
【００１５】
図３に光デバイス２の一例としての波長選択スイッチを示す。光デバイス２は、ポートアレイ５、分光素子の一例としての回折格子６、光偏向素子の一例としての複数のＭＥＭＳ（micro-electro-mechanical systems）ミラー７、および駆動ＩＣ８を備えている。ポートアレイ５は、入力ポート５ａ、および出力ポート５ｂを備えている。光偏向素子としては、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）のような反射型液晶素子や、透過型液晶素子、ＤＭＤ  (Digital Mirror Device)、ＤＬＰ（Digital  Light  Processing）等といった、印加する電圧によって光路が切り替えられる素子を用いることが好ましい。
【００１６】
ポートアレイ５は、封止空間３０の外部から導入された複数の光ファイバ２５と、入力レンズ５ｃまたは出力レンズ５ｄを含んで構成されている。入力ポート５ａは、所定の入力用光ファイバ２５と、これと光学的に接続された入力レンズ５ｃを含む。出力ポート５ｂは、所定の入力用光ファイバ２５と、これと光学的に接続された出力レンズ５ｄを含む。
【００１７】
入力ポート５ａから入力される入力光は、互いに波長が異なる複数の信号成分を含む波長多重光信号である。入力光は回折格子６により所定の波長成分光に分光され、各波長成分ごとに異なる方向へ出射される。各波長成分光は、図示しない集光レンズを介して、対応するＭＥＭＳミラー７に結像される。
【００１８】
各ＭＥＭＳミラー７は、マイクロマシン技術によって作製されたミラーであって、複数の微小な光反射面を有する。これら複数の光反射面は弾性的に支持されており、各々に設けられたアクチュエータに印加される制御電圧の大きさに応じて、その角度を個別に変化できるように構成されている。すなわち、駆動ＩＣ８により電気的に反射面の傾斜角を制御可能とされており、入射した対応する波長成分光の光路を制御する。
【００１９】
各ＭＥＭＳミラー７は、回折格子６から出力された各波長成分光を受けて、いずれかの出力ポート５ｂへ向けて反射する。各波長成分光は、図示しない集光レンズおよび回折格子６を経て、当該出力ポート５ｂが備える出力レンズ５ｄを通過し、当該出力レンズ５ｄと光学的に接続された出力用光ファイバ２５内を伝搬して封止空間３０の外側へと導出される。複数のＭＥＭＳミラー７が同一の出力ポート５ｂへ向けて入射した信号成分光を反射した場合、接続された光ファイバ２５内において波長の異なる複数の信号成分光が結合されることとなる。
【００２０】
このような光通信に用いられる分光光学系を収容する光デバイス封止構造体１は、封止空間内のガスのリーク量が５×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００２１】
図２および図３に示すように、筺体１９にはファイバフィードスルー２６が設けられている。ファイバフィードスルー２６は、光信号の伝達に用いられる光ファイバ２５を封止空間３０の外側から内側へ導入するための部材である。
【００２２】
また、光デバイス２は、図４に示すような通常の光スイッチ２Ｂであっても良い。光スイッチ２Ｂは、入力ポートを形成する複数本の光ファイバ１２と、出力ポートを形成する複数本の光ファイバ１３と、各光ファイバ１２から出射された光をコリメートする複数のレンズ１４と、各光ファイバ１３に入射される光を集光する複数のレンズ１５と、レンズ１４を通過した光を対応する光ファイバ１３に向けて偏向するＭＥＭＳミラー１６， １７と、ＭＥＭＳミラー１６，１７をそれぞれ駆動する駆動ＩＣ１８Ａ，１８Ｂとを有している。駆動ＩＣ１８Ａ，１８Ｂは、後述するように筺体１９に設けられた電気フィードスルー２９を通して、外部の制御部９と電気的に接続されている。
【００２３】
金属パッケージ３は、図５に示すように、光デバイス２を収容する筺体１９と、この筺体１９の上部に設けられ、筺体１９の開口を覆う蓋部２０とを有している。筺体１９は、基部１９ａと、基部１９ａから立設する側壁部１９ｂとから構成され、蓋部２０に対向する開口部１９ｃを有している。基部１９ａは、光学基板１０ａが搭載される支柱１０ａ１を備えている。基部１９ａおよび側壁部１９ｂは、所定の金属板を切削した後に半田等を用いて貼り合わせてもよく、鋳造により一体に形成されてもよい。
【００２４】
蓋部２０は、筺体１９の側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１と外側面１９ｂ２との角部１９ｂ３（図６参照）により規定される面積よりもやや小さい面積を有している。そのため、筺体１９の開口部１９ｃを蓋部２０により覆った状態では、蓋部２０の外縁部２０ｂは筺体１９の角部１９ｂ３よりも内側に配置されている。また、蓋部２０は、筺体１９上に配置された際の位置決めのため筺体１９の内側方向に突出する突出部２０ａを有している。この突出部２０ａは、筺体１９の上端部１９ｂ１に蓋部２０が配置された状態で、側壁部１９ｂの内側面１９ｂ４（図６参照）に対して所定の隙間を介して設けられていることが好ましい。この隙間は０．３ｍｍ程度とされる。
【００２５】
筺体１９及び蓋部２０は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（Ａｌ 合金）、マグネシウム（Ｍｇ）及びマグネシウム合金（Ｍｇ 合金） 等の軽金属で構成される。具体的には、Ａｌ−Ｍｎ系合金（融点：６５４℃）、Ａｌ−Ｓｉ系合金（融点：５８０℃）、またはＡｌ−Ｍｇ系合金（融点：６４９℃）等を用いることが好ましい。また、特に、蓋部２０を構成する金属は、Ｓｉ含有量が組成比０．３％以下であり、Ｃｕ含有量が組成比０．１％以下であることが好ましい。
【００２６】
蓋部２０を構成する金属は、筺体１９を構成する金属よりも気泡含有量が少ないものであることが好ましい。具体的には、蓋部２０を構成する金属の気泡含有量は、５ｍｌ（ミリリットル）／１００ｇ以下であることが好ましく、３ｍｌ／１００ｇ以下であることがさらに好ましい。そのため、本実施形態においては、蓋部２０は、鋳造により気泡含有量が多くなってしまうダイキャスト法よりも、圧延法等により製造されることが好ましい。
【００２７】
図６（ａ）に示されるように、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２には、筺体１９および蓋部２０を構成する金属とは異なる金属層２２が形成されている。この金属層２２としては、例えばニッケル層が好ましい。金属層２２は、側壁部１９ｂの角部１９ｂ３から下側の一部領域には設けられていない。これは、後述の溶け込み部２４と金属層２２とが接触するのを避けるためである。
【００２８】
図５に示すように、筺体１９には、筺体１９の内部と外部とを光ファイバにより空間的に連通するファイバフィードスルー２６と、筺体１９の内部と外部とを電気的に連結する電気フィードスルー２９と、筺体１９の内部に封止ガスを導入可能なガス導入部４０とが設けられている。
【００２９】
筺体１９の側壁部１９ｂには、上記のファイバフィードスルー２６が側壁部１９ｂを貫通するように設けられている。ファイバフィードスルー２６は、筺体１９の内部と外部とを空間的に連通しており、筺体１９内に複数本の光ファイバ２５（図３に示す光ファイバ４、図４に示す光ファイバ１２，１３に相当）を導入可能に構成されている。
【００３０】
光ファイバ２５は、それと線膨張係数の近い低線膨張係数金属２７（例えばコバール（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを含む合金））で被覆されることが好ましい。このように光ファイバ２５を線膨張係数の近い材料でメタライズすることにより、環境温度の変化による部材の伸縮によって光ファイバ２５が損傷することを防止できる。
【００３１】
低線膨張係数金属２７は、ファイバフィードスルー２６に半田Ｓで接合されている。また、ファイバフィードスルー２６は、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２に形成された金属層２２に半田Ｓで接合されている。
【００３２】
筺体１９の基部１９ａには、筺体１９内に複数本の導電性ピン（電気線）２８を導入するための上記の電気フィードスルー２９が設けられている。電気フィードスルー２９は、図５に示すように、複数本の導電性ピン２８を保持している。電気フィードスルー２９は、例えばステンレスで形成され、導電性ピン２８が貫通している部分は、絶縁性を確保するために溶融ガラス等で形成されている。
【００３３】
電気フィードスルー２９の両端部（ステンレス部分）は、基部１９ａに半田Ｓで接合されている。半田Ｓとしては、上記のファイバフィードスルー２６の接合と同じものが使用される。
【００３４】
電気フィードスルー２９における導電性ピン２８は、外部の回路基板等と電気的に接続することが可能であり、例えば図３に示すように、ＭＥＭＳミラー７を含む光学エンジン１１の動作を制御する制御部９と接続される。即ち、ＭＥＭＳミラー７は、駆動ＩＣ８及び制御部９を通じて電気的に駆動・制御され得る。
【００３５】
ガス導入部４０は、図５に示すように、筺体１９の内部と外部とを空間的に連通するように側壁部１９ｂに設けられている。そして、筺体１９の内部に封止ガスを導入した後、所定のキャップ部材４１を用いて封止可能に形成されている。ガス導入部４０は、上記のファイバフィードスルー２６と同様に、例えばステンレスにより構成され、半田Ｓによって側壁部１９ｂに接合されている。
【００３６】
複数の光学部品１０が搭載された光学基板１０ａは、支柱１０ａ１を有しており、この支柱１０ａ１が筺体１９の基部１９ａに固定されている。複数の光学エンジン（電気部品）１１が実装された電気基板１１ａは、蓋部２０の内側にネジ１１ｂにより取り付けられた状態で、筺体１９の内部に収容されている。電気基板１１ａには、配線部材１１ｃの一端が電気的に接続されている。配線部材１１ｃの他端は、導電性ピン２８と電気的に接続されている。
【００３７】
電気基板１１ａが固定された蓋部２０は、筺体１９の側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１に搭載され、筺体１９と蓋部２０とが溶け込み部２４により接合される。図６（ｂ）に示されるように、溶け込み部２４は、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２に到達するように形成され、金属パッケージ３の縦断面視において、当該外側面１９ｂ２から突出するような凸曲線状の外形を有していることが好ましい。また、溶け込み部２４は、側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１と外側面１９ｂ２との角部１９ｂ３に到達するように形成され、金属パッケージ３の縦断面視において、側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１から角部１９ｂ３にかけて凸曲線状の外形を備えた凸曲線状部２４ａを有するように側壁部１９ｂと接合されている。
【００３８】
また、溶け込み部２４は、金属パッケージ３の縦断面視において、その最深部Ａから側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２に向けて放射状に拡大する放射形状を有している。この最深部Ａは、側壁部１９ｂの厚み方向における中心Ｃよりも外側に位置していることが好ましい。さらに、この外側面１９ｂ２に突出される溶け込み部２４は、外側面１９ｂ２の少なくとも一部に設けられた金属層２２と接触しないように設けられていることが好ましい。
【００３９】
次に、以上のような光デバイス封止構造体１を形成するための光デバイス封止方法を図７に示すフローチャートを参照して説明する。  
【００４０】
まず、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｍｇ及びＭｇ合金のいずれかの軽金属で構成される筺体１９及び蓋部２０を用意する（工程Ｓ１０１）。そして、筺体１９に、金属層（例えば、ニッケルめっき層）２２を形成する。このとき、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２において上端部１９ｂ１側の所定領域にはマスキングを施しておき金属層２２が形成されないようにしておく。または、当該領域の金属層２２をめっき後に除去してもよい。
【００４１】
次に、筺体１９にファイバフィードスルー２６、電気フィードスルー２９及びガス導入部４０を接合する（工程Ｓ１０２）。この工程では、金属層２２よりも融点の低い半田Ｓによって、筺体１９の表面に施された金属層２２に部品を接合する。この工程は、半田Ｓの融点よりも高く、金属層２２の融点よりも低い温度において実施されることが好ましい。具体的には、筺体１９における上記の部品接合位置に、これらの部品及び半田を配置した状態で、筺体１９の全体を加熱するリフロー工程を実施する。このようにすれば、筺体１９に接合すべき部品が複数ある場合であっても、それらの部品を一括して筺体１９に接合することができる。
【００４２】
本実施形態においては、ファイバフィードスルー２６、電気フィードスルー２９及びガス導入部４０を、筺体１９に半田リフローによって一括固定する。即ち、側壁部１９ｂの部品接合位置に半田Ｓ及びファイバフィードスルー２６を配置し、側壁部１９ｂの他の部品接合位置に半田Ｓ及びガス導入部４０を配置し、基部１９ａに半田Ｓ及び電気フィードスルー２９を配置した状態で、筺体１９の全体を加熱することによって、ファイバフィードスルー２６、電気フィードスルー２９及びガス導入部４０を筺体１９に接合する。
【００４３】
次に、電気基板１１ａに、複数の光学エンジン１１を実装するとともに、配線部材１１ｃの一端部を接続し、この電気基板１１ａを蓋部２０にネジ留めにより固定する（工程Ｓ１０３）。
【００４４】
次に、複数の光学部品１０を光学基板１０ａ上で位置合わせして接着やネジ等により固定し、この光学基板１０ａを基部１９ａに固定する（工程Ｓ１０４）。
【００４５】
次に、所定の光信号を入力する入力ポートと所定の光信号を出力する出力ポートとを含む複数本の光ファイバ２５を、ファイバフィードスルー２６に導入し、導入された複数本の光ファイバ２５を複数の光学部品１０とそれぞれ接続する（工程Ｓ１０５）。具体的には、低線膨張係数金属２７によって保持された光ファイバ２５を用意し、これをファイバフィードスルー２６に固定する。本工程においては、低線膨張係数金属２７をファイバフィードスルー２６に半田付けすることが好ましい。そして、筺体１９に形成された金属層２２及びファイバフィードスルー２６を筺体１９に半田付けすることが好ましい。
【００４６】
次に、蓋部２０に固定された電気基板１１ａに接続されている配線部材１１ｃの他端部を電気フィードスルー２９と接続した後で、筺体１９の上端部１９ｂ１に蓋部２０を配置する（工程Ｓ１０６）。このとき、蓋部２０の突出部２０ａが側壁部１９ｂの内側面１９ｂ４に対して隙間を介して設けられる。
【００４７】
次に、筺体１９上に蓋部２０を載せた状態で、筺体１９と蓋部２０との接合部にレーザ光を照射し、溶け込み部２４を形成する（工程Ｓ１０７）。なお、筺体１９と蓋部２０とを接合する時点では、筺体１９内にすでに光デバイス２が収容されているため、ファイバフィードスルー２６及び電気フィードスルー２９を接合するときのように半田リフローにより一括固定を行うことはできない。従って、筺体１９と蓋部２０との接合方法としては、レーザ溶接が好適である。また、光学基板１０ａを筺体１９の底部である基部１９ａ上に固定し、電気基板１１ａを蓋部２０の内面側に設けられた突出部２０ａ上に固定した状態で、蓋部２０の上方からレーザ照射するため、光学基板１０ａに搭載された光学部品１０に熱衝撃を加えることなく溶接を行うことができる。
【００４８】
上記の溶け込み部２４は、レーザ溶接によって形成され得る。レーザ溶接は、例えば、ビームスポットの外径がφ０．２ｍｍ以下、好ましくはφ０．１ｍｍ程度のファイバレーザが用いられる。ビームスポット径の小さいファイバレーザを用いることで、後述の溶け込み部２４を好適に形成することができる。このとき、レーザ照射前の蓋部２０の外縁部２０ｂと側壁部１９ｂの角部１９ｂ３との間の距離Ｌ１（図６（ａ）参照）をレーザのビームスポットの外径で徐した値をＸとした場合、０＜Ｘ＜７、好ましくは０＜Ｘ＜５とする。すなわち、ビームスポット径がφ０．１ｍｍのファイバレーザを用いる場合は、筺体１９の開口部１９ｃを蓋部２０により覆った状態での側壁部１９ｂの角部１９ｂ３から蓋部２０の外縁部２０ｂまでの長さＬ１は０．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下であることが好ましい。側壁部１９ｂの角部１９ｂ３から蓋部２０の外縁部２０ｂまでの長さＬ１は０．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下であれば、凸曲線状部２４ａを有する溶け込み部２４を確実に形成することができる。
【００４９】
図６（ａ）に示されるように、ファイバレーザからのレーザ光は側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１に搭載された蓋部２０の上方から照射される。これにより、図６（ｂ）に示されるように、蓋部２０と側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１との境界付近に蓋部２０の溶け込み部２４が形成される。このとき、レーザ光は、蓋部２０の外縁部２０ｂから内側に距離Ｌ２までの領域に照射されることが好ましい。具体的には、距離Ｌ２をレーザのビームスポットの外径で徐した値をＹとした場合、０＜Ｙ＜７、好ましくは１≦Ｙ≦５とする。本実施形態においては、ビームスポット径がφ０．１ｍｍのファイバレーザを用いると、Ｌ２は０ｍｍより大きく、０．７ｍｍ未満であることが好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。このように、本実施形態におけるレーザ溶接では、レーザ照射位置がＬ２の範囲内で変動しても好適に溶け込み部２４が形成されることから、レーザ照射位置精度の要求が緩和される。特に、ビームスポット径が０．１ｍｍ以上であれば、安価な装置でレーザ光を得ることができる。
【００５０】
最後に、ガス導入部４０より筺体１９内に封止ガスを導入し、所定のキャップ部材４１でガス導入部４０を封止する（工程Ｓ１０８）。これにより、光デバイス２の光学特性を一定に保つことができる。このようにして、光デバイス２が金属パッケージ３により気密封止される。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、溶け込み部２４が凸曲線状の外形を有するように設けられて厚肉化されている。このため、筺体１９と蓋部２０との十分な接合強度を確保できる。これにより、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ） 等の軽金属で構成された筺体１９と蓋部２０の適用が可能となり、軽量化、低コスト化が可能となる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、溶け込み部２４は、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２に到達するように形成され、溶け込み部２４は、金属パッケージ３の縦断面視において、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２から突出するような凸曲線状部２４ａを有している。これにより、溶け込み部２４のさらなる厚肉化が実現され、接合強度を高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、溶け込み部２４は、金属パッケージ３の縦断面視において、その最深部Ａから側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２に向けて放射状に拡大する放射形状を有し、最深部Ａは、側壁部１９ｂの厚み方向における中心Ｃよりも外側に位置している。そのため、側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１と外側面１９ｂ２との角部１９ｂ３を厚肉化させることができ、強度の確保につながる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、側壁部１９ｂの外側面１９ｂ２に突出される溶け込み部２４は、筺体１９を構成する金属とは異なる金属で構成されて当該外側面１９ｂ２の少なくとも一部に設けられた金属層２２と接触しないように設けられている。そのため、金属層２２に溶け込み部２４が接触することによる溶接性の阻害を防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、蓋部２０は、溶け込み部２４よりも内側に、筺体１９の内側方向に突出する突出部２０ａを有し、突出部２０ａは、側壁部１９ｂに対して隙間を介して設けられている。そのため、蓋部２０の筺体１９に対する位置決めが容易となるとともに、隙間により断熱空間が形成されるため、レーザ照射による熱が筺体１９の内部に拡散するのを防止することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、蓋部２０の溶け込み量は筺体１９の溶け込み量よりも大きいが、蓋部２０の気泡含有量が筺体１９よりも少ない構成とされている。そのため、気泡含有量の少ない蓋部２０を多く溶融させることで、レーザ溶接時の溶け込み部の気泡やクラックの発生を防ぎ、封止品質を高めることができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、蓋部２０を構成する金属はＳｉ含有量が組成比０．３％以下である。このため、レーザ溶接時のＳｉ晶出が抑制され、クラックの発生を防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、蓋部２０を構成する金属はＣｕ含有量が組成比０．１％以下である。このように、筺体１９よりも溶け込み量の大きい蓋部２０のＣｕ含有量を抑えることで、耐食性が良く、長期信頼性の高い光デバイス封止構造体１を提供することができる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、分光された光を扱うために高い気密封止品質が要求される光デバイス封止構造体１において、封止部品である金属パッケージ３からの封止ガスのリーク量を抑えることで封止品質を十分に確保することができる。
【００６０】
（実施例）
以下、本実施形態の光デバイス封止構造体の実施例について説明する。ここでは、以下の表１に示すように、レーザ照射位置を変えて、光デバイス封止構造体を形成し、溶け込み部の形状を評価した。
【表１】
2014170187.tif 000003
【００６１】
実施例１〜３、および、比較例１では、ビームスポット径がφ０．１ｍｍのファイバレーザを用い、筺体の開口部を蓋部により覆った状態での側壁部の角部から蓋部の外縁部までの長さＬ１を、０．３５ｍｍ〜０．７５ｍｍまで変化させた。レーザ照射位置Ｌ２は蓋部の外縁部から０．３ｍｍ内側として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例１では、Ｌ１を０．３５ｍｍとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例２では、Ｌ１を０．５ｍｍとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例３では、Ｌ１を０．７ｍｍとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。比較例１では、Ｌ１を０．７５ｍｍとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例１，２，３および比較例１において、筺体及び蓋部を構成する材料はＡｌ−Ｍｇ系合金（融点：６５０℃）とした。
【００６２】
その結果、実施例１および２の溶け込み部は、図６（ｂ）の模式図で示されるように、蓋部の上面から筺体の角部にかけて凸曲線状の外形となり、十分な厚さを有していた。また、実施例３の溶け込み部は、図６（ｃ）の模式図で示されるように、実施例１および２の溶け込み部よりも緩やかではあるが、凸曲線状の外形を有していた。一方、比較例１の溶け込み部は、図８の模式図で示されるように、上端部１９ｂ１から角部１９ｂ３にかけて直線状の外形を有しており、実施例１から３と比べて明らかに薄肉化されていた。以上より、実施例１から３の有効性が確認できた。
【００６３】
実施例１から３の結果のうち実施例１および２の結果がより良好であることから、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下の位置に照射することが好適であることが確認できた。また、レーザ照射位置の誤差が±０．０５ｍｍ程度であることを考慮すると、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に０．１ｍｍ以上の位置に照射することが好適である。
【００６４】
実施例４〜７では、ビームスポット径がφ０．１ｍｍのファイバレーザを用い、筺体の開口部を蓋部により覆った状態での側壁部の角部から蓋部の外縁部までの長さＬ１を、０．３５ｍｍとした。レーザ照射位置Ｌ２は蓋部の外縁部から０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ内側まで変化させ、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例４では、蓋部の外縁部から０．１ｍｍ内側をレーザ照射位置Ｌ２として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例５では、蓋部の外縁部から０．３ｍｍ内側をレーザ照射位置Ｌ２として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例６では、蓋部の外縁部から０．５ｍｍ内側をレーザ照射位置Ｌ２として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。比較例７では、蓋部の外縁部から０．７ｍｍ内側をレーザ照射位置Ｌ２として、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例４〜７において、筺体及び蓋部を構成する材料はＡｌ−Ｍｇ系合金（融点：６５０℃）とした。
【００６５】
その結果、実施例４〜６の溶け込み部は、図６（ｂ）の模式図で示されるように、蓋部の上面から筺体の角部にかけて凸曲線状の外形となり、十分な厚さを有していた。また、実施例７の溶け込み部は、図６（ｃ）の模式図で示されるように、実施例１および２の溶け込み部よりも緩やかではあるが、凸曲線状の外形を有していた。以上より、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下の位置に照射することが好適であることが確認できた。また、レーザ照射位置の誤差が±０．０５ｍｍ程度であることを考慮すると、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に０．１ｍｍ以上の位置に照射することが好適である。
【００６６】
実施例８，９では、ビームスポット径がφ０．２ｍｍのファイバレーザを用い、筺体の開口部を蓋部により覆った状態での側壁部の角部から蓋部の外縁部までの長さＬ１、および、蓋部の外縁部からレーザ照射位置までの距離Ｌ２を、０．７〜１ｍｍまで変化させた。実施例８では、Ｌ１を０．７ｍｍ、Ｌ２を０．７ｍｍとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例９では、Ｌ１を１ｍｍ、Ｌ２を１ｍｍとして、レーザ溶接により筺体と蓋部とを溶接した。実施例８，９において、筺体及び蓋部を構成する材料はＡｌ−Ｍｇ系合金（融点：６５０℃）とした。
【００６７】
その結果、実施例８，９の溶け込み部は、図６（ｂ）の模式図で示されるように、蓋部の上面から筺体の角部にかけて凸曲線状の外形となり、十分な厚さを有していた。以上より、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下の位置に照射することが好適であることが確認できた。また、レーザ照射位置の誤差が±０．０５ｍｍ程度であることを考慮すると、レーザ光を蓋部の外縁部から内側に０．１ｍｍ以上の位置に照射することが好適である。以上より、Ｌ１をレーザのビームスポットの外径で徐した値をＸとした場合、０＜Ｘ＜７、好ましくは０＜Ｘ＜５であること、および、Ｌ２をレーザのビームスポットの外径で徐した値をＹとした場合、０＜Ｙ＜７、好ましくは１≦Ｙ≦５とすることが有効であることが確認できた。しかしながら、ビームスポット径がφ０．２ｍｍでレーザ溶接を行うためには、ビームスポット径がφ０．１ｍｍの場合に比較して、筺体の厚みを増す必要があり、軽量化、低コスト化の面では不利であった。
【００６８】
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【００６９】
上記説明した実施形態においては蓋部２０の上面に対して上方からレーザ照射する構成としているが、本発明はこの例に限られない。例えば、図９に示されるように、側壁部１９ｂの上端部１９ｂ１と蓋部２０との接合箇所において蓋部２０の上面に対して斜め方向からレーザ照射してもよい。この構成によれば、レーザ照射時の熱が溶け込み部２４の一部を構成する筺体１９の側壁部１９ｂへ伝わりやすく、側壁部１９ｂと蓋部２０との接合強度をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１：光デバイス封止構造体、２：光デバイス、３：金属パッケージ、４：光ファイバ、５：ポートアレイ、６：回折格子、７：ＭＥＭＳミラー（光偏向素子）、８：駆動ＩＣ、９：制御部、１０：光学部品、１０ａ：光学基板、１１：光学エンジン（電気部品）、１１ａ：電気基板、１１ｃ：配線部材、１９：筺体、１９ａ：基部、１９ｂ：側壁部、１９ｂ１：上端部、１９ｂ２：外側面、１９ｂ３：角部、１９ｂ４：内側面、１９ｃ：開口部、２０：蓋部、２０ａ：突出部、２０ｂ：外縁部、２２：金属層、２４：溶け込み部、２５：光ファイバ、２６：ファイバフィードスルー、２７：低線膨張係数金属、２８：導電性ピン、２９：電気フィードスルー、４０：ガス導入部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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