(57)【要約】  本発明の気密パッケージの製造方法は、セラミック基体を用意すると共に、セラミック基体上に第一の封着材料層を形成する工程と、ガラス蓋を用意すると共に、ガラス蓋上に第二の封着材料層を形成する工程と、第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触するように、セラミック基体とガラス蓋を積層配置する工程と、ガラス蓋側からレーザー光を照射し、第一の封着材料層と第二の封着材料層を軟化変形させることにより、第一の封着材料層と第二の封着材料層を気密封着して、気密パッケージを得る工程と、を備えることを特徴とする。
2018216587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基体を用意すると共に、セラミック基体上に第一の封着材料層を形成する工程と、
ガラス蓋を用意すると共に、ガラス蓋上に第二の封着材料層を形成する工程と、
第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触するように、セラミック基体とガラス蓋を積層配置する工程と、
ガラス蓋側からレーザー光を照射し、第一の封着材料層と第二の封着材料層を軟化変形させることにより、第一の封着材料層と第二の封着材料層を気密封着して、気密パッケージを得る工程と、を備えることを特徴とする気密パッケージの製造方法。
【請求項２】
第一の封着材料層が、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有し、且つ第二の封着材料層が、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項３】
第一の封着材料層の平均厚みを８．０μｍ未満、第二の封着材料層の平均厚みを８．０μｍ未満、且つ第一の封着材料層の平均厚みと第二の封着材料層の平均厚みの合計を１５．０μｍ未満に規制することを特徴とする請求項１又は２に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項４】
第一の封着材料層の平均幅を２０００μｍ未満、且つ第二の封着材料層の平均幅を２０００μｍ未満に規制することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項５】
基部と基部上に設けられた枠部とを有するセラミック基体を用い、枠部の頂部に第一の封着材料層を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項６】
更に、第一の封着材料層の表面を研磨する工程を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項７】
セラミック基体が、ガラスセラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムの何れか、或いはこれらの複合材料であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項８】
セラミック基体の枠部内に、センサー素子又はＬＥＤ素子を収容することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項９】
セラミック基体とガラス蓋とを有する気密パッケージにおいて、
セラミック基体が、基部と基部上に設けられた枠部とを有し、
セラミック基体の枠部の頂部上に、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有する第一の封着材料層が形成されており、
ガラス蓋上に、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有する第二の封着材料層が形成されており、
且つ第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触配置された状態で気密一体化されていることを特徴とする気密パッケージ。
【請求項１０】
第一の封着材料層が、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスを含有し、且つ第二の封着材料層が、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスを含有することを特徴とする請求項１０に記載の気密パッケージ。
【請求項１１】
第一の封着材料層の平均厚みが８．０μｍ未満であり、第二の封着材料層の平均厚みが８．０μｍ未満であり、且つ第一の封着材料層の平均厚みと第二の封着材料層の平均厚みの合計が１５．０μｍ未満であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の気密パッケージ。
【請求項１２】
第一の封着材料層の平均幅が２０００μｍ未満であり、且つ第二の封着材料層の平均幅が２０００μｍ未満であることを特徴とする請求項９〜１１の何れかに記載の気密パッケージ。
【請求項１３】
セラミック基体が、ガラスセラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムの何れか、或いはこれらの複合材料であることを特徴とする請求項９〜１２の何れかに記載の気密パッケージ。
【請求項１４】
セラミック基体の枠部内に、センサー素子又はＬＥＤ素子が収容されていることを特徴とする請求項９〜１３の何れかに記載の気密パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密パッケージの製造方法及び気密パッケージに関し、具体的には、レーザー光を用いた封着処理（以下、レーザー封着）により、セラミック基体とガラス蓋を気密封着する気密パッケージの製造方法及びその方法で作製された気密パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
気密パッケージは、一般的に、セラミック基体と、光透過性を有するガラス蓋と、それらの内部に収容される内部素子と、を備えている。【０００３】
気密パッケージの内部に実装されるセンサーチップ等の内部素子は、周囲環境から浸入する水分により劣化する虞がある。従来まで、セラミック基体とガラス蓋とを一体化するために、低温硬化性を有する有機樹脂系接着剤が使用されていた。しかし、有機樹脂系接着剤は、水分や気体を完全に遮蔽できないため、内部素子を経時的に劣化させる虞がある。【０００４】
一方、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含む封着材料を用いると、封着部分が周囲環境の水分で劣化し難くなり、気密パッケージの気密信頼性を確保し易くなる。【０００５】
しかし、ガラス粉末は、有機樹脂系接着剤よりも軟化温度が高いため、封着時に内部素子を熱劣化させる虞がある。このような事情から、近年、レーザー封着が注目されている。レーザー封着によれば、封着すべき部分のみを局所的に加熱することが可能であり、内部素子を熱劣化させることなく、セラミック基体とガラス蓋とを気密一体化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３９６０９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３６２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、セラミック基体とガラス蓋とをレーザー封着する場合、ガラス基体とガラス蓋とをレーザー封着する場合に比べて、セラミック基体の熱伝導度が高く、レーザー封着時にセラミック基体の温度が上昇し難いため、封着材料層とセラミック基体が反応し難く、レーザー封着強度を確保し難いという問題がある。【０００８】
一方、レーザー光の出力を高くすると、封着材料層とセラミック基体の反応性を高めることができるが、その場合、ガラス蓋において局所的に加熱された封着材料層に接する部分と局所的に加熱されていない部分で大きな温度差が生じるため、ガラス蓋がサーマルショックで破損し易くなり、気密パッケージ内の気密信頼性を確保できないという問題が生じる。【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、セラミック基体とガラス蓋をレーザー封着する場合に、レーザー封着強度と気密信頼性を高いレベルで両立し得る気密パッケージの製造方法を創案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、セラミック基体上に第一の封着材料層、ガラス蓋上に第二の封着材料層を形成した後、第一の封着材料層と第二の封着材料層を接触させた状態でレーザー封着を行うと、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明の気密パッケージの製造方法は、セラミック基体を用意すると共に、セラミック基体上に第一の封着材料層を形成する工程と、ガラス蓋を用意すると共に、ガラス蓋上に第二の封着材料層を形成する工程と、第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触するように、セラミック基体とガラス蓋を積層配置する工程と、ガラス蓋側からレーザー光を照射し、第一の封着材料層と第二の封着材料層を軟化変形させることにより、第一の封着材料層と第二の封着材料層を気密封着して、気密パッケージを得る工程と、を備えることを特徴とする。【００１１】
本発明の気密パッケージの製造方法は、セラミック基体上に第一の封着材料層、ガラス蓋上に第二の封着材料層を形成した後、第一の封着材料層と第二の封着材料層を接触させた状態でレーザー封着を行うことを特徴にしている。このようにすれば、レーザー封着前に、電気炉焼成等によりセラミック基体とガラス蓋上に封着材料層が形成されるため、セラミック基体の表層に強固な反応層を形成し得ると共に、ガラス蓋の表層にも強固な反応層を形成することができる。またレーザー封着時に、第一の封着材料層と第二の封着材料層の双方が軟化流動して溶け合うため、セラミック基体とガラス蓋とを容易に気密一体化することができる。更にレーザー封着時の局所加熱温度を低温化し得るため、ガラス蓋がサーマルショックで破損し難くなるだけでなく、内部素子に対して熱伝導により伝搬する熱を軽減することができる。結果として、気密パッケージのレーザー封着強度と気密信頼性を同時に高めることができ、且つ内部素子の熱劣化を防止することができる。【００１２】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、第一の封着材料層が、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有し、且つ第二の封着材料層が、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有することが好ましい。ビスマス系ガラス、特にガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスは、他のガラス系と比較して、レーザー封着の際に、セラミック基体の表層に反応層を形成し易いという特長を有する。また、耐火性フィラー粉末を導入すると、封着材料層の機械的強度を高めることができ、且つ封着材料層の熱膨張係数を低下させることができる。銀リン酸系ガラスとテルル系ガラスは、ビスマス系ガラスと比較して、低温で軟化流動し易く、レーザー封着後に生じる熱歪みを低減し得るため、熱的信頼性及び機械的信頼性を高めることができるという特長を有する。更に、銀リン酸系ガラスとテルル系ガラスは、ビスマス系ガラスと同様に、耐火性フィラー粉末を混合すると、封着材料層の機械的強度を高めることができ、且つ封着材料層の熱膨張係数を低下させることができる。ここで、「ビスマス系ガラス」とは、Ｂｉ２Ｏ３を主成分とするガラスを指し、具体的にはガラス組成中にＢｉ２Ｏ３を２５モル％以上含むガラスを指す。「銀リン酸系ガラス」とは、Ａｇ２ＯとＰ２Ｏ５を主成分とするガラスを指し、具体的にはガラス組成中にＡｇ２ＯとＰ２Ｏ５を合量で２０モル％以上含むガラスを指す。「テルル系ガラス」とは、ＴｅＯ２を主成分とするガラスを指し、具体的にはガラス組成中にＴｅＯ２を２０モル％以上含むガラスを指す。【００１３】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、第一の封着材料層の平均厚みを８．０μｍ未満、第二の封着材料層の平均厚みを８．０μｍ未満、且つ第一の封着材料層の平均厚みと第二の封着材料層の平均厚みの合計を１５．０μｍ未満に規制することが好ましい。このようにすれば、レーザー封着後の気密パッケージ内での残留応力が小さくなるため、気密パッケージの気密信頼性を高めることができる。【００１４】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、第一の封着材料層の平均幅を２０００μｍ未満、且つ第二の封着材料層の平均幅を２０００μｍ未満に規制することが好ましい。このようにすれば、レーザー封着後の気密パッケージ内での残留応力が小さくなるため、気密パッケージの気密信頼性を高めることができる。【００１５】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、基部と基部上に設けられた枠部とを有するセラミック基体を用い、枠部の頂部に第一の封着材料層を形成することが好ましい。【００１６】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、更に、第一の封着材料層の表面を研磨する工程を備えることが好ましい。【００１７】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、セラミック基体が、ガラスセラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムの何れか、或いはこれらの複合材料であることが好ましい。【００１８】
また、本発明の気密パッケージの製造方法は、セラミック基体の枠部内に、センサー素子又はＬＥＤ素子を収容することが好ましい。【００１９】
本発明の気密パッケージは、セラミック基体とガラス蓋とを有する気密パッケージにおいて、セラミック基体が、基部と基部上に設けられた枠部とを有し、セラミック基体の枠部の頂部上に、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有する第一の封着材料層が形成されており、ガラス蓋上に、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラスの何れか一種以上を含有する第二の封着材料層が形成されており、且つ第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触配置された状態で気密一体化されていることを特徴とする。【００２０】
また、本発明の気密パッケージは、第一の封着材料層が、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスを含有し、且つ第二の封着材料層が、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスを含有することが好ましい。【００２１】
また、本発明の気密パッケージは、第一の封着材料層の平均厚みが８．０μｍ未満であり、第二の封着材料層の平均厚みが８．０μｍ未満であり、且つ第一の封着材料層の平均厚みと第二の封着材料層の平均厚みの合計が１５．０μｍ未満であることが好ましい。【００２２】
また、本発明の気密パッケージは、第一の封着材料層の平均幅が２０００μｍ未満であり、且つ第二の封着材料層の平均幅が２０００μｍ未満であることが好ましい。【００２３】
また、本発明の気密パッケージは、セラミック基体が、ガラスセラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムの何れか、或いはこれらの複合材料であることが好ましい。【００２４】
また、本発明の気密パッケージは、セラミック基体の枠部内に、センサー素子又はＬＥＤ素子が収容されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための断面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の気密パッケージの製造方法は、セラミック基体を用意すると共に、セラミック基体上に第一の封着材料層を形成する工程と、ガラス蓋を用意すると共に、ガラス蓋上に第二の封着材料層を形成する工程とを有する。
【００２７】
セラミック基体は、基部と基部上に設けられた枠部とを有することが好ましい。このようにすれば、セラミック基体内の空間にセンサーチップ等の内部素子を収容し易くなる。セラミック基体の枠部は、セラミック基体の外周端縁領域に沿って、額縁状に形成されていることが好ましい。このようにすれば、デバイスとして機能する有効面積を拡大することができる。更にセンサーチップ等の内部素子をセラミック基体の枠部内に収容し易くなり、且つ配線接合等も行い易くなる。
【００２８】
枠部の頂部における封着材料層が配される領域の表面の表面粗さＲａは１．０μｍ未満であることが好ましい。この表面の表面粗さＲａが大きくなると、レーザー封着の精度が低下し易くなる。ここで、「表面粗さＲａ」は、例えば、触針式又は非接触式のレーザー膜厚計や表面粗さ計により測定することができる。
【００２９】
セラミック基体は、ガラスセラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムの何れか、或いはこれらの複合材料（例えば、窒化アルミニウムとガラスセラミックを一体化したもの）であることが好ましい。ガラスセラミックは、サーマルビアを容易に形成し得るため、内部素子の動作時に、気密パッケージが過度に発熱する事態を適正に防止することができる。窒化アルミニウムと酸化アルミニウムは、放熱性が良好であるため、内部素子の動作時に、気密パッケージが過度に発熱する事態を適正に防止することができる。
【００３０】
ガラスセラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムは、黒色顔料が分散されていても良い。このようにすれば、セラミック基体が、封着材料層を透過したレーザー光を吸収することができる。その結果、レーザー封着の際に熱伝導度の高いセラミック基体側への熱流動を低下させることができるため、効率良くレーザー封着することができる。
【００３１】
黒色顔料が分散されているセラミック基体の場合は、照射すべきレーザー光を吸収する性質を有すること、つまり厚み０．５ｍｍ、照射すべきレーザー光の波長（例えば８０８ｎｍ）における全光線透過率が１０％以下（望ましくは５％以下）であることが好ましい。このようにすれば、効率良くセラミック基体を加熱することができる。
【００３２】
セラミック基体の基部の厚みは０．１〜２．５ｍｍ、特に０．２〜１．５ｍｍが好ましい。これにより、気密パッケージの薄型化を図ることができる。
【００３３】
封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）の平均厚みは、好ましくは８．０μｍ未満、特に１．０μｍ以上、且つ６．０μｍ未満である。更に第一の封着材料層の平均厚みと第二の封着材料層の平均厚みの合計は、好ましくは１５．０μｍ未満、特に１２．０μｍ未満である。封着材料層の平均厚みが小さい程、封着材料層、セラミック基体及びガラス蓋の熱膨張係数が不整合であっても、レーザー封着後に封着部分に残留する応力を低減することができる。またレーザー封着の精度を高めることもできる。なお、上記のように封着材料層の平均厚みを規制する方法としては、封着材料ペーストを薄く塗布する方法、封着材料層の表面を研磨処理する方法が挙げられる。
【００３４】
封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）の平均幅は、好ましくは２０００μｍ未満、１２００μｍ未満、特に２００μｍ以上、且つ８００μｍ未満である。封着材料層の平均幅を狭くすると、レーザー封着後に封着部分に残留する応力を低減することができる。更にセラミック基体の枠部の幅を狭小化することができ、気密パッケージのデバイスとして機能する有効面積を拡大することができる。
【００３５】
封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）の表面粗さＲａは、好ましくは０．５μｍ未満、０．２μｍ以下、特に０．０１〜０．１５μｍである。このようにすれば、第一の封着材料層と第二の封着材料層の密着性が向上し、レーザー封着の精度が向上する。ここで、「表面粗さＲａ」は、例えば、触針式又は非接触式のレーザー膜厚計や表面粗さ計により測定することができる。なお、上記のように封着材料層の表面粗さＲａを規制する方法としては、封着材料層の表面を研磨処理する方法、封着材料層に含まれる耐火性フィラー粉末の粒度を小さくする方法が挙げられる。
【００３６】
第一の封着材料層と第二の封着材料層は、同一の材料構成としてもよく、ガラス組成が同じガラス粉末を含有していてもよい。このようにすれば、第一の封着材料層と第二の封着材料層の流動性や熱膨張係数等の熱に対する挙動が同じになるため、レーザー封着工程を制御し易くなる。
【００３７】
第一の封着材料層と第二の封着材料層は、異なる材料構成としてもよく、ガラス組成が異なるガラス粉末を含有していてもよい。このようにすれば、第一の封着材料層と第二の封着材料層の熱膨張係数を個別に調整し得るため、第一の封着材料層、第二の封着材料層、セラミック基体及びガラス蓋間の熱膨張係数を適正化し易くなる。結果として、レーザー封着後にガラス蓋等の破損を防止し易くなる。
【００３８】
封着材料層は、封着材料の焼結体であり、レーザー封着時に軟化変形するものである。封着材料として、種々のガラス（例えば、ビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラス、リン酸錫系ガラス、バナジウム系ガラス等）が使用可能であり、特にレーザー封着強度を確保する観点から、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むガラスを用いるが好ましい。ガラス中の遷移金属酸化物の含有量は、レーザー吸収特性を高めるために１モル％以上、３モル％以上、５モル％以上、１０モル％以上、特に１５〜３０モル％が好ましい。
【００３９】
ビスマス系ガラスは、ガラス組成として、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３  ２８〜６０％、Ｂ２Ｏ３  １５〜３７％、ＺｎＯ  １〜３０％、遷移金属酸化物  ０〜４０％を含有することが好ましい。なお、ビスマス系ガラスのガラス組成範囲の説明において、％表示はモル％を指す。
【００４０】
各成分の含有範囲を上記のように限定した理由を以下に説明する。
【００４１】
Ｂｉ２Ｏ３は、軟化点を低下させるための主要成分であり、その含有量は２８〜６０％、３３〜５５％、特に３５〜４５％が好ましい。Ｂｉ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、流動性が低下し易くなる。一方、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、レーザー封着時にガラスが失透し易くなり、この失透に起因して、流動性が低下し易くなる。
【００４２】
Ｂ２Ｏ３は、ガラス形成成分として必須の成分であり、その含有量は１５〜３７％、２０〜３３％、特に２５〜３０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、ガラスネットワークが形成され難くなるため、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスの粘性が高くなり、流動性が低下し易くなる。
【００４３】
ＺｎＯは、耐失透性を高める成分であり、その含有量は１〜３０％、３〜２５％、５〜２２％、特に９〜２０％が好ましい。ＺｎＯの含有量が上記範囲外になると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。
【００４４】
遷移金属酸化物は、レーザー吸収特性を有する成分であり、その含有量は０〜４０％、１〜４０％、３〜４０％、５〜４０％、１２〜４０％、特に１５〜３０モル％が好ましい。遷移金属酸化物の含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。
【００４５】
ＣｕＯを添加すれば、レーザー吸収特性を高めることができる。ＣｕＯの含有量は０〜４０％、５〜３５％、１０〜３０％、特に１５〜２５％が好ましい。ＣｕＯの含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下し易くなる。なお、ビスマス系ガラスの軟化点を下げるためには、ガラス組成中にＢｉ２Ｏ３を多量に導入する必要があるが、Ｂｉ２Ｏ３の含有量を増加させると、レーザー封着時にガラスが失透し易くなり、この失透に起因して流動性が低下し易くなる。特に、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が３０％以上になると、その傾向が顕著になる。この対策として、ＣｕＯを添加すれば、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が３０％以上であっても、ガラスの失透を効果的に抑制することができる。
【００４６】
Ｆｅ２Ｏ３は、耐失透性とレーザー吸収特性を高める成分であり、その含有量は０〜１０％、０．１〜５％、特に０．５〜３％が好ましい。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下し易くなる。
【００４７】
ＭｎＯは、レーザー吸収特性を高める成分である。ＭｎＯの含有量は、好ましくは０〜２５％、特に５〜１５％である。ＭｎＯの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。
【００４８】
ＭｏＯ３は、レーザー吸収特性を高める成分である。ＭｏＯ３の含有量は、好ましくは０〜２５％、特に５〜１５％である。ＭｏＯ３の含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。
【００４９】
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を添加してもよい。
【００５０】
ＳｉＯ２は、耐水性を高める成分であるが、軟化点を上昇させる作用を有する。このため、ＳｉＯ２の含有量は０〜５％、０〜３％、０〜２％、特に０〜１％が好ましい。また、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。
【００５１】
Ａｌ２Ｏ３は、耐水性を高める成分であり、その含有量は０〜１０％、０〜５％、特に０．１〜２％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、軟化点が不当に上昇する虞がある。
【００５２】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、耐失透性を低下させる成分である。よって、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量は、それぞれ０〜５％、０〜３％、特に０〜１％未満である。
【００５３】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、耐失透性を高める成分であるが、軟化点を上昇させる成分である。よって、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量は、それぞれ０〜２０％、０〜１０％、特に０〜５％である。
【００５４】
Ｓｂ２Ｏ３は、耐失透性を高める成分であり、その含有量は０〜５％、特に０〜２％が好ましい。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下し易くなる。
【００５５】
銀リン酸系ガラスは、ガラス組成として、モル％で、Ａｇ２Ｏ  １０〜５０％、Ｐ２Ｏ５  １０〜３５％、ＺｎＯ  ３〜２５％、遷移金属酸化物  ０〜３０％を含有することが好ましい。なお、銀リン酸系ガラスのガラス組成範囲の説明において、％表示はモル％を指す。
【００５６】
Ａｇ２Ｏは、ガラスを低融点化させると共に、水に溶け難いため、耐水性を高める成分である。Ａｇ２Ｏの含有量は１０〜５０％、特に２０〜４０％が好ましい。Ａｇ２Ｏの含有量が少な過ぎると、ガラスの粘性が高くなって、流動性が低下し易くなると共に、耐水性が低下し易くなる。一方、Ａｇ２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラス化が困難になる。
【００５７】
Ｐ２Ｏ５は、ガラスを低融点化させる成分である。その含有量は１０〜３５％、特に１５〜２５％が好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が少な過ぎると、ガラス化が困難になる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、耐候性、耐水性が低下し易くなる。
【００５８】
ＺｎＯは、耐失透性を高める成分であり、その含有量は３〜２５％、５〜２２％、特に９〜２０％が好ましい。ＺｎＯの含有量が上記範囲外になると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。
【００５９】
遷移金属酸化物は、レーザー吸収特性を有する成分であり、その含有量は０〜３０％、１〜３０％、特に３〜１５％が好ましい。遷移金属酸化物の含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。
【００６０】
ＣｕＯを添加すれば、レーザー吸収特性を高めることができる。ＣｕＯの含有量は０〜３０％、１〜３０％、特に３〜１５％が好ましい。ＣｕＯの含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下し易くなる。
【００６１】
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を添加してもよい。
【００６２】
ＴｅＯ２は、ガラス形成成分であり、ガラスを低融点化させる成分である。ＴｅＯ２の含有量は０〜４０％、特に１０〜３０％が好ましい。
【００６３】
Ｎｂ２Ｏ５は、耐水性を高める成分である。Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０〜２５％、特に１〜１２％が好ましい。Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスの粘性が高くなって、流動性が低下し易くなる。
【００６４】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、耐失透性を低下させる成分である。よって、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量は、それぞれ０〜５％、０〜３％、特に０〜１％未満である。
【００６５】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、耐失透性を高める成分であるが、軟化点を上昇させる成分である。よって、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量は、それぞれ０〜２０％、０〜１０％、特に０〜５％である。
【００６６】
テルル系ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＴｅＯ２  ２０〜８０％、Ｎｂ２Ｏ５  ０〜２５％、遷移金属酸化物  ０〜４０％を含有することが好ましい。なお、テルル系ガラスのガラス組成範囲の説明において、％表示はモル％を指す。
【００６７】
ＴｅＯ２は、ガラス形成成分であり、ガラスを低融点化させる成分である。ＴｅＯ２の含有量は２０〜８０％、特に４０〜７５％が好ましい。
【００６８】
Ｎｂ２Ｏ５は、耐水性を高める成分である。Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０〜２５％、１〜２０％、特に５〜１５％が好ましい。Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスの粘性が高くなって、流動性が低下し易くなる。
【００６９】
遷移金属酸化物は、レーザー吸収特性を有する成分であり、その含有量は０〜４０％、５〜３０％、特に１５〜２５％が好ましい。遷移金属酸化物の含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。
【００７０】
ＣｕＯを添加すれば、レーザー吸収特性を高めることができる。ＣｕＯの含有量は０〜４０％、５〜３０％、特に１５〜２５％が好ましい。ＣｕＯの含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下し易くなる。
【００７１】
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を添加してもよい。
【００７２】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、耐失透性を低下させる成分である。よって、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量は、それぞれ０〜５％、０〜３％、特に０〜１％未満である。
【００７３】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、耐失透性を高める成分であるが、軟化点を上昇させる成分である。よって、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量は、それぞれ０〜２０％、０〜１０％、特に０〜５％である。
【００７４】
ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０は１５μｍ未満、０．５〜１０μｍ、特に０．８〜５μｍが好ましい。ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０が小さい程、ガラス粉末の軟化点が低下する。
【００７５】
封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）は、耐火性フィラー粉末を含有していてもよい。封着材料層は、５０〜１００体積％のガラスと０〜５０体積％の耐火性フィラー粉末を含有することが好ましく、５５〜８５体積％のガラスと１５〜４５体積％の耐火性フィラー粉末を含有することが更に好ましく、６０〜８０体積％のガラスと２０〜４０体積％の耐火性フィラー粉末を含有することが特に好ましい。耐火性フィラー粉末を添加すれば、封着材料の熱膨張係数が、セラミック基体とガラス蓋の熱膨張係数に整合し易くなる。その結果、レーザー封着後に封着部分に不当な応力が残留する事態を防止し易くなる。一方、耐火性フィラー粉末の含有量が多過ぎると、ガラスの含有量が相対的に少なくなるため、封着材料層の表面平滑性が低下して、レーザー封着の精度が低下し易くなる。
【００７６】
耐火性フィラー粉末として、コーディエライト、ジルコン、酸化錫、酸化ニオブ、リン酸ジルコニウム系セラミック、ウイレマイト、β−ユークリプタイト、β−石英固溶体から選ばれる一種又は二種以上を用いることが好ましい。これらの耐火性フィラー粉末は、熱膨張係数が低いことに加えて、機械的強度が高く、しかもビスマス系ガラス、銀リン酸系ガラス、テルル系ガラス等との適合性が良好である。
【００７７】
耐火性フィラー粉末の平均粒径Ｄ５０は、好ましくは２μｍ未満、特に０．１μｍ以上、且つ１．５μｍ未満である。耐火性フィラー粉末の平均粒径Ｄ５０が大き過ぎると、封着材料層の表面平滑性が低下し易くなると共に、封着材料層の平均厚みが大きくなり易く、結果として、レーザー封着の精度が低下し易くなる。
【００７８】
耐火性フィラー粉末の９９％粒径Ｄ９９は、好ましくは５μｍ未満、４μｍ以下、特に０．３μｍ以上、且つ３μｍ以下である。耐火性フィラー粉末の９９％粒径Ｄ９９が大き過ぎると、封着材料層の表面平滑性が低下し易くなると共に、封着材料層の平均厚みが大きくなり易く、結果として、レーザー封着の精度が低下し易くなる。ここで、「９９％粒径Ｄ９９」は、レーザー回折法により体積基準で測定した値を指す。ここで、「平均粒径Ｄ５０」と「９９％粒径Ｄ９９」は、レーザー回折法により体積基準で測定した値を指す。
【００７９】
封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）は、レーザー吸収特性を高めるために、更にレーザー吸収材を含んでもよいが、レーザー吸収材は、ガラスの失透を助長する作用を有する。よって、封着材料中のレーザー吸収材の含有量は、好ましくは１０体積％以下、５体積％以下、１体積％以下、０．５体積％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。ガラスの耐失透性が良好である場合は、レーザー吸収特性を高めるために、レーザー吸収材を１体積％以上、特に３体積％以上導入してもよい。なお、レーザー吸収材として、Ｃｕ系酸化物、Ｆｅ系酸化物、Ｃｒ系酸化物、Ｍｎ系酸化物及びこれらのスピネル型複合酸化物等が使用可能である。
【００８０】
封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）の熱膨張係数は、好ましくは５５×１０−７〜１０５×１０−７／℃、６０×１０−７〜８２×１０−７／℃、特に６５×１０−７〜７６×１０−７／℃である。このようにすれば、封着材料層の熱膨張係数が、セラミック基体やガラス蓋の熱膨張係数に整合して、封着部分に残留する応力が小さくなる。
【００８１】
封着材料層とセラミック基体の熱膨張係数差は６５×１０−７／℃未満、特に２５×１０−７／℃以下が好ましく、また封着材料層とガラス蓋の熱膨張係数差は７５×１０−７／℃未満、特に２５×１０−７／℃以下が好ましく、更に第一の封着材料層と第二の封着材料層の熱膨張係数差は３０×１０−７／℃未満、１０×１０−７／℃未満、特に５×１０−７／℃以下が好ましい。これらの熱膨張係数差が大き過ぎると、封着部分に残留する応力が不当に高くなり、気密パッケージの長期信頼性が低下する虞がある。
【００８２】
本発明の気密パッケージの製造方法において、封着材料層（第一の封着材料層及び／又は第二の封着材料層）は、封着材料ペーストの塗布、焼結により形成することが好ましい。このようにすれば、封着材料層の寸法精度を高めることができる。ここで、封着材料ペーストは、封着材料とビークルの混合物である。そして、ビークルは、通常、溶媒と樹脂を含む。樹脂は、ペーストの粘性を調整する目的で添加される。また、必要に応じて、界面活性剤、増粘剤等を添加することもできる。作製された封着材料ペーストは、ディスペンサーやスクリーン印刷機等の塗布機を用いて、セラミック基体やガラス蓋の表面に塗布される。
【００８３】
封着材料ペーストは、セラミック基体の枠部の頂部に沿って、額縁状に塗布されることが好ましく、またガラス蓋の外周端縁領域に沿って、額縁状に塗布されることが好ましい。このようにすれば、気密パッケージ内に内部素子を収容する空間を広げることができる。
【００８４】
封着材料ペーストは、セラミック基体の枠部の頂部において幅方向の中心線上に塗布されることが好ましい。このようにすれば、レーザー封着時のセラミック基体側への熱伝導を均一化することができる。
【００８５】
封着材料ペーストは、通常、三本ローラー等により、封着材料とビークルを混練することにより作製される。ビークルは、通常、樹脂と溶剤を含む。ビークルに用いる樹脂として、アクリル酸エステル（アクリル樹脂）、エチルセルロース、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用可能である。ビークルに用いる溶剤として、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、α−ターピネオール、高級アルコール、γ−ブチルラクトン（γ−ＢＬ）、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、３−メトキシ−３−メチルブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使用可能である。
【００８６】
ガラス蓋として、種々のガラスが使用可能である。例えば、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスが使用可能である。
【００８７】
ガラス蓋の板厚は０．０１〜２．０ｍｍ、０．１〜１ｍｍ、特に０．２〜０．７ｍｍが好ましい。これにより、気密パッケージの薄型化を図ることができる。
【００８８】
ガラス蓋の内部素子側の表面に機能膜を形成してもよく、ガラス蓋の外側の表面に機能膜を形成してもよい。特に機能膜として反射防止膜が好ましい。これにより、ガラス蓋の表面で反射する光を低減することができる。
【００８９】
またガラス蓋は、第一のガラス板と第二のガラス板が接着剤を介して積層一体化されたガラス板積層体であることが好ましい。
【００９０】
第一のガラス板と第二のガラス板は、種々のガラスが使用可能である。例えば、無アルカリガラス、アルカリホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスが使用可能である。なお、ガラス板積層体は、二枚のガラス板で構成されることが好ましいが、必要に応じて、別の板状体を更に積層させてもよい。
【００９１】
第一のガラス板と第二のガラス板は、同一のガラスを用いてもよい。つまり同一のガラス組成を有していてもよい。このようにすれば、両者の屈折率、熱膨張係数等の各種特性が一致するため、ガラス蓋の反りや貼り合わせ面での反射等を抑制することができる。
【００９２】
また、第一のガラス板と第二のガラス板は、異種のガラスを用いてもよい。つまり異種のガラス組成を有していてもよい。このようにすれば、第二のガラス板の熱膨張係数がセラミック基体の熱膨張係数に制約されなくなるため、セラミック基体と第一のガラス板の熱膨張係数を厳密に整合させつつ、生産性の良いガラス板を第二のガラス板に使用することができる。結果として、気密パッケージの気密信頼性と生産コストを両立し易くなる。
【００９３】
第一のガラス板と第二のガラス板を貼り合わせるための接着剤は、種々の材料が使用可能であるが、光透過性に優れる光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることが好ましい。そして、接着剤の厚みは５００μｍ未満、特に１００μｍ未満が好ましい。接着剤の厚みが厚過ぎると、ガラス蓋の透明性が低下し易くなる。
【００９４】
接着剤の屈折率ｎｄは、第一のガラス板の屈折率ｎｄ±０．１の範囲内であることが好ましく、第二のガラス板の屈折率ｎｄ±０．１の範囲内であることが好ましい。接着剤の屈折率ｎｄが、第一のガラス板の屈折率ｎｄと第二のガラス板の屈折率ｎｄに不整合であると、接着剤と第一のガラス板の界面及び接着剤と第二のガラス板の界面で光が反射し易くなる。同様の理由で、第一のガラス板の屈折率ｎｄは、第二のガラス板の屈折率ｎｄ±０．１の範囲内であることが好ましい。
【００９５】
本発明の気密パッケージの製造方法は、第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触するように、セラミック基体とガラス蓋を積層配置する工程を有する。この場合、ガラス蓋をセラミック基体の下方に配置してもよいが、レーザー封着の効率の観点から、ガラス蓋をセラミック基体の上方に配置することが好ましい。
【００９６】
セラミック基体とガラス蓋を積層配置する際に、第一の封着材料層と第二の封着材料層の幅方向の中心線同士が重なるように、第一の封着材料層と第二の封着材料層を接触配置することが好ましい。このようにすれば、レーザー封着の精度を高めることができる。
【００９７】
本発明の気密パッケージの製造方法は、ガラス蓋側からレーザー光を照射し、第一の封着材料層と第二の封着材料層を軟化変形させることにより、第一の封着材料層と第二の封着材料層を気密封着して、気密パッケージを得る工程を有する。
【００９８】
レーザーとして、種々のレーザーを使用することができる。特に、半導体レーザー、ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、赤外レーザーは、取扱いが容易な点で好ましい。
【００９９】
レーザー封着を行う雰囲気は特に限定されず、大気雰囲気でもよく、窒素雰囲気等の不活性雰囲気でもよい。
【０１００】
レーザー封着を行う際に、（１００℃以上、且つ基体内部の発光素子の耐熱温度以下）の温度でガラス蓋を予備加熱すると、サーマルショックによるガラス蓋の割れを抑制することができる。またレーザー封着直後に、ガラス蓋側からアニールレーザーを照射すると、サーマルショックによるガラス蓋の割れを抑制することができる。
【０１０１】
レーザー封着を行う際に、（１００℃以上、且つ基体内部の発光素子の耐熱温度以下）の温度でセラミック基体を予備加熱すると、レーザー封着時にセラミック基体側への熱伝導を阻害し得るため、効率良くレーザー封着を行うことができる。
【０１０２】
ガラス蓋を押圧した状態でレーザー封着を行うことが好ましい。これにより、レーザー封着時に封着材料層の軟化変形を促進することができる。
【０１０３】
本発明の気密パッケージは、セラミック基体とガラス蓋とを有する気密パッケージにおいて、セラミック基体が、基部と基部上に設けられた枠部とを有し、セラミック基体の枠部の頂部上に、少なくともビスマス系ガラスを含む第一の封着材料層が形成されており、ガラス蓋上に、少なくともビスマス系ガラスを含む第二の封着材料層が形成されており、且つ第一の封着材料層と第二の封着材料層が接触配置された状態で気密一体化されていることを特徴とする。本発明の気密パッケージの技術的特徴は、本発明の気密パッケージの製造方法の説明欄に記載済みであるため、その部分については、便宜上、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
以下、図面を参照しながら、本発明を説明する。図１は、本発明の一実施形態を説明するための断面概念図である。気密パッケージ１は、セラミック基体１０とガラス蓋１１を備えている。セラミック基体１０は基部１２を有し、更に基部１２の外周端縁上に枠部１３を有している。また、セラミック基体１０の枠部１３内に内部素子１４が収容されている。そして、この枠部１３の頂部１５には第一の封着材料層１６が形成されている。第一の封着材料層１６の表面は、予め研磨処理されており、その表面粗さＲａが０．１５μｍ以下になっている。そして、第一の封着材料層１６の幅は、枠部１３の幅よりも若干小さくなっている。更に、第一の封着材料層１６は、封着材料を焼結させたものであり、その封着材料は、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスと耐火性フィラー粉末とを含有している。なお、セラミック基体１０内には、内部素子１４と外部を電気的に接続する電気配線（図示されていない）が形成されている。
【０１０５】
ガラス蓋１１の表面には、額縁状の第二の封着材料層１７が形成されている。第二の封着材料層１７は、封着材料を焼結させたものであり、第一の封着材料層１６と略同様の材料構成であり、その封着材料は、ガラス組成中に遷移金属酸化物を含むビスマス系ガラスと耐火性フィラー粉末とを含有している。そして、第二の封着材料層１７の幅は、第一の封着材料層１６の幅と略同様である。更に、第二の封着材料層１７の厚みは、第一の封着材料層１６の厚みよりも若干小さくなっている。
【０１０６】
ガラス蓋１１が上方になり、且つ第一の封着材料層１６と第二の封着材料層１７の幅方向の中心線同士が接触するように、セラミック基体１０とガラス蓋１１とが積層配置されている。その後、レーザー照射装置１８から出射したレーザー光Ｌが、ガラス蓋１１側から第一の封着材料層１６と第二の封着材料層１７に沿って照射される。これにより、第一の封着材料層１６と第二の封着材料層１７が軟化流動した後、セラミック基体１０とガラス蓋１１が気密封着されて、気密パッケージ１の気密構造が形成される。
【実施例】
【０１０７】
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。【０１０８】
まず、ビスマス系ガラス粉末を７３体積％、耐火性フィラー粉末を２７体積％の割合で混合して、封着材料Ａを作製した。ここで、ビスマス系ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０を１．０μｍ、９９％粒径Ｄ９９を２．５μｍとし、耐火性フィラー粉末の平均粒径Ｄ５０を１．０μｍ、９９％粒径Ｄ９９を２．５μｍとした。なお、ビスマス系ガラスは、ガラス組成として、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３  ３９％、Ｂ２Ｏ３  ２３．７％、ＺｎＯ  １４．１％、Ａｌ２Ｏ３  ２．７％、ＣｕＯ  ２０％、Ｆｅ２Ｏ３  ０．６％を含有している。また耐火性フィラー粉末はβ-ユークリプタイトである。【０１０９】
得られた封着材料Ａの熱膨張係数を測定したところ、その熱膨張係数は、７０×１０−７／℃であった。なお、熱膨張係数は、押棒式ＴＭＡ装置で測定したものであり、その測定温度範囲は３０〜３００℃である。【０１１０】
次に、銀リン酸系ガラス粉末を６５体積％、耐火性フィラー粉末を３５体積％の割合で混合して、封着材料Ｂを作製した。ここで、銀リン酸系ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０を１．０μｍ、９９％粒径Ｄ９９を２．５μｍとし、耐火性フィラー粉末の平均粒径Ｄ５０を１．０μｍ、９９％粒径Ｄ９９を２．５μｍとした。なお、銀リン酸系ガラスは、ガラス組成として、モル％で、Ａｇ２Ｏ  ３２％、Ｐ２Ｏ５  ２２％、ＴｅＯ２  ２７％、ＺｎＯ  １１％、Ｎｂ２Ｏ５  ３％、ＣｕＯ  ５％を含有している。また耐火性フィラー粉末はＮｂＺｒ(ＰＯ４)３である。【０１１１】
得られた封着材料Ｂの熱膨張係数を測定したところ、その熱膨張係数は、７７×１０−７／℃であった。なお、熱膨張係数は、押棒式ＴＭＡ装置で測定したものであり、その測定温度範囲は３０〜１５０℃である。【０１１２】
更に、テルル系ガラス粉末を６９体積％、耐火性フィラー粉末を３１体積％の割合で混合して、封着材料Ｃを作製した。ここで、テルル系ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０を１．０μｍ、９９％粒径Ｄ９９を２．５μｍとし、耐火性フィラー粉末の平均粒径Ｄ５０を１．０μｍ、９９％粒径Ｄ９９を２．５μｍとした。なお、テルル系ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＴｅＯ２  ７２％、Ｎｂ２Ｏ５  ８％、ＣｕＯ  ２０％を含有している。また耐火性フィラー粉末はＺｒ２（ＷＯ４）（ＰＯ４）２である。【０１１３】
得られた封着材料Ｃの熱膨張係数を測定したところ、その熱膨張係数は、７４×１０−７／℃であった。なお、熱膨張係数は、押棒式ＴＭＡ装置で測定したものであり、その測定温度範囲は３０〜２５０℃である。【０１１４】
【表１】
2018216587.tif 000003
【０１１５】
【表２】
2018216587.tif 000004
【０１１６】
【表３】
2018216587.tif 000005
【０１１７】
次に、表中に記載の封着材料を用いて、図１に示すような枠部を有するセラミック基体（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×基部厚み０．８ｍｍ、熱膨張係数７０×１０−７／℃）の枠部の頂部上に第一封着材料層を形成した。なお、セラミック基体は表中に示す材料で構成されており、また枠部は、幅２ｍｍ、高さ１．０ｍｍの額縁状である。併せて、表中に記載の封着材料を用いて、表中に記載のガラス蓋（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ）の外周端縁上に沿って第二封着材料層を形成した。なお、表中の「アルカリホウケイ酸ガラス」は日本電気硝子社製ＢＤＡであり、「無アルカリガラス」は日本電気硝子社製ＯＡ−１０Ｇであり、「ソーダ石灰ガラス」は市販の窓ガラスである。「ガラスセラミック」は、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含むグリーンシートの積層シートを焼結させたものである。【０１１８】
詳述すると、まず粘度が約１２０Ｐａ・ｓ（２５℃、Ｓｈｅａｒ  ｒａｔｅ：４）になるように、表中に記載の封着材料、ビークル及び溶剤を混練した後、更に三本ロールミルで粉末が均一に分散するまで混錬して、ペースト化し、封着材料ペーストを得た。次に、セラミック基体の枠部の頂部上に、スクリーン印刷機により上記の封着材料ペーストを額縁状に印刷した。同様に、ガラス蓋の外周端縁上に沿ってスクリーン印刷機により封着材料ペーストを額縁状に印刷した。更に、大気雰囲気下にて、１２０℃で１０分間乾燥した後、大気雰囲気下にて、５００℃で１０分間焼成して、平均厚み６．０μｍ、平均幅５００μｍの第一の封着材料層及び第二の封着材料層を形成した。【０１１９】
最後に、セラミック基体の枠部の頂部に形成した第一封着材料層とガラス蓋に形成した第二封着材料層が接触するように配置した後、ガラス蓋側から波長８０８ｎｍ、出力８〜３２Ｗの半導体レーザーを照射して、第一封着材料層及び第二封着材料層を軟化変形させることにより、セラミック基体とガラス蓋とを気密封着して、各気密パッケージを得た。【０１２０】
得られた気密パッケージについて、レーザー封着後のクラックと気密信頼性を評価した。レーザー封着後のクラックは、光学顕微鏡で封着部分を観察した時に、クラックがない場合を「○」、クラックがある場合を「×」として評価したものである。【０１２１】
次に、得られた気密パッケージについて、温度サイクル試験による気密信頼性を評価した。詳述すると、得られた気密パッケージに対して、温度サイクル試験を行った後、封着材料層の近傍を観察したところ、変質、クラック、剥離等が全く認められなかったものを「○」、変質、クラック、剥離等が認められたものを「×」として気密信頼性を評価した。なお、温度サイクル試験の条件は、１２５℃⇔−５５℃、１０００サイクルである。【０１２２】
次に、得られた気密パッケージについて、高温高湿高圧試験：ＨＡＳＴ（Ｈｉｇｈｌｙ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  Ｓｔｒｅｓｓ  ｔｅｓｔ）による気密信頼性を評価した。詳述すると、得られた気密パッケージに対して、ＨＡＳＴを行った後、封着材料層の近傍を観察したところ、変質、クラック、剥離等が全く認められなかったものを「○」、変質、クラック、剥離等が認められたものを「×」として気密信頼性を評価した。なお、ＨＡＳＴの試験条件は、１２１℃、湿度１００％、２ａｔｍ、２４時間である。【０１２３】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜４、８、９、１２及び１３は、レーザー封着後のクラックの評価と気密信頼性の評価が良好であった。一方、試料Ｎｏ．５〜７、１０、１１、１４及び１５は、セラミック基体に第一の封着材料層が形成されていないため、レーザー出力を表中の値まで上昇させて、セラミック基体の表層と第二の封着材料層を反応させる必要があった。その結果、試料Ｎｏ．５〜７、１０、１１、１４及び１５は、レーザー封着後にクラックが発生しており、気密パッケージの気密信頼性も低かった。なお、試料Ｎｏ．５〜７、１０、１１、１４及び１５について、レーザー封着の際にレーザー出力を低下させると、レーザー封着強度が低下して、気密信頼性の評価が不良になる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の気密パッケージは、センサーチップやＬＥＤ等の内部素子が実装された気密パッケージに好適であるが、それ以外にも圧電振動素子や樹脂中に量子ドットを分散させた波長変換素子等を収容する気密パッケージ等にも好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  気密パッケージ
１０  セラミック基体
１１  ガラス蓋
１２  基部
１３  枠部
１４  内部素子
１５  枠部の頂部
１６  第一の封着材料層
１７  第二の封着材料層
１８  レーザー照射装置
Ｌ  レーザー光
【図１】
2018216587.tif 000006
【国際調査報告】
2018216587.tif 000007
2018216587.tif 000008
2018216587.tif 000009
2018216587.tif 000010
2018216587.tif 000011
2018216587.tif 000012