(57)【要約】【課題】光半導体素子を有する光半導体装置の信頼性を高める。【解決手段】発光装置１０は、上面３１に開口する凹部３４を有するパッケージ基板３０と、凹部３４に収容される発光素子２０と、凹部３４の開口を覆うように配置される窓部材４０と、パッケージ基板３０と窓部材４０の間を封止する封止構造５０と、を備える。窓部材４０は、発光素子２０に対向する内面４４を有するガラス板４２と、ガラス板４２の内面４４上に設けられる枠体４６とを有する。封止構造５０は、パッケージ基板３０の上面３１に枠状に設けられる第１金属層５１と、枠体４６の下面４６ａおよび内周面４６ｂに設けられる第２金属層５２と、第１金属層５１と第２金属層５２の間に設けられる金属接合部５３とを有し、金属接合部５３の少なくとも一部が内周面４６ｂ上に設けられる。【選択図】図１
2018037582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口する凹部を有するパッケージ基板と、
前記凹部に収容される光半導体素子と、
前記凹部の開口を覆うように配置される窓部材と、
前記パッケージ基板と前記窓部材の間を封止する封止構造と、を備え、
前記窓部材は、前記光半導体素子に対向する内面を有するガラス板と、前記ガラス板の前記内面上に設けられる枠体とを有し、
前記封止構造は、前記パッケージ基板の前記上面に枠状に設けられる第１金属層と、前記枠体の下面および内周面に設けられる第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層の間に設けられる金属接合部とを有し、前記金属接合部の少なくとも一部が前記内周面上に設けられることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記枠体の外形寸法は前記パッケージ基板の外形寸法より小さく、前記枠体の内形寸法は前記パッケージ基板の前記凹部の内形寸法より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記枠体は、前記下面から前記ガラス板の前記内面までの高さが１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記光半導体素子は、深紫外光を発する発光素子であり、前記窓部材は、前記深紫外光の透過率が８０％以上となるよう構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記ガラス板は、厚さが３００μｍ以下のホウ酸塩ガラスで構成され、
前記枠体は、コバール合金で構成され、
前記金属接合部は、金錫（ＡｕＳｎ）を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項６】
上面に開口する凹部を有するパッケージ基板の前記凹部に光半導体素子を収容するステップと、
前記凹部の開口を覆うように窓部材を配置するステップと、
前記パッケージ基板と前記窓部材の間を封止するステップと、を備え、
前記窓部材は、前記光半導体素子に対向する内面を有するガラス板と、前記ガラス板の前記内面上に設けられる枠体とを有し、
前記パッケージ基板の前記上面には枠状の第１金属層が設けられており、
前記枠体の下面および内周面には第２金属層が設けられており、
前記封止するステップは、前記パッケージ基板と前記窓部材の間で荷重を加えながら前記第１金属層と前記第２金属層の間に配置される金属接合材を加熱するステップを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止するステップは、前記金属接合材の加熱後に前記パッケージ基板と前記窓部材の間で荷重を加えながら前記金属接合材を冷却するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記金属接合材は、前記枠体の前記下面に対応した枠形状を有する金錫（ＡｕＳｎ）の金属板であることを特徴とする請求項６または７に記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置に関し、特に、半導体光半導体素子を有する光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子が実用化されており、さらに波長の短い深紫外光を出力する発光素子の開発が進められている。深紫外光は高い殺菌能力を有することから、深紫外光の出力が可能な半導体発光素子は、医療や食品加工の現場における水銀フリーの殺菌用光源として注目されている。また、出力波長を問わず、より発光強度の高い半導体発光素子の開発が進められている。
【０００３】
発光素子は、外部環境から素子を保護するためのパッケージ内に収容される。例えば、発光素子が実装される基板と、その基板上に配置される蓋体とを接合することで発光素子が封止される。蓋体は、金属枠体の開口部に透光性の窓部材が嵌め込まれ、基板の外周には金属製のシールリングが設けられ、金属枠体とシールリングの間でろう材を介して取り付けされる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９１３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板と蓋体をろう材を介して接合する際、接合性を向上させるために基板と蓋体の間でろう材に荷重をかけながら封止することが望ましい。このとき、基板と蓋体の間から押し出されたろう材の一部が発光素子の実装面に向けて流れ出してしまうと、配線間をショートさせてしまい、製造歩留まりを低下させてしまう懸念がある。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、光半導体装置の信頼性および製造歩留まりを向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光半導体装置は、上面に開口する凹部を有するパッケージ基板と、凹部に収容される光半導体素子と、凹部の開口を覆うように配置される窓部材と、パッケージ基板と窓部材の間を封止する封止構造と、を備える。窓部材は、光半導体素子に対向する内面を有するガラス板と、ガラス板の内面上に設けられる枠体とを有する。封止構造は、パッケージ基板の上面に枠状に設けられる第１金属層と、枠体の下面および内周面に設けられる第２金属層と、第１金属層と第２金属層の間に設けられる金属接合部とを有し、金属接合部の少なくとも一部が内周面上に設けられる。
【０００８】
この態様によると、枠体の内周面に金属層が設けられているため、パッケージ基板の上面と枠体の間で荷重をかけながら金属接合部を形成する際、下面と枠体の間から押し出される接合材が枠体の内周面に沿って上方向に延伸するようになる。その結果、押し出された接合材が基板の凹部に向けて流れ出すことを防ぎ、枠体の近傍に接合材を留めることができる。これにより、接合時の製造歩留まりを向上させるとともに、荷重を加えた接合プロセスによって信頼性の高い封止構造を実現できる。
【０００９】
枠体の外形寸法はパッケージ基板の外形寸法より小さく、枠体の内形寸法はパッケージ基板の凹部の内形寸法より大きい。
【００１０】
枠体は、下面からガラス板の内面までの高さが１０μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。
【００１１】
光半導体素子は、深紫外光を発する発光素子であってよく、窓部材は、深紫外光の透過率が８０％以上となるよう構成されてもよい。
【００１２】
ガラス板は、厚さが３００μｍ以下のホウ酸塩ガラスで構成され、枠体は、コバール合金で構成され、金属接合部は、金錫（ＡｕＳｎ）を含んでもよい。
【００１３】
本発明の別の態様は、光半導体装置の製造方法である。この方法は、上面に開口する凹部を有するパッケージ基板の凹部に光半導体素子を収容するステップと、凹部の開口を覆うように窓部材を配置するステップと、パッケージ基板と窓部材の間を封止するステップと、を備える。窓部材は、光半導体素子に対向する内面を有するガラス板と、ガラス板の内面上に設けられる枠体とを有する。パッケージ基板の上面には枠状の第１金属層が設けられており、枠体の下面および内周面には第２金属層が設けられており、封止するステップは、パッケージ基板と窓部材の間で荷重を加えながら第１金属層と第２金属層の間に配置される金属接合材を加熱するステップを含む。
【００１４】
この態様によると、枠体の内周面に金属層が設けられているため、パッケージ基板の上面と枠体の間で荷重をかけながら金属接合材を加熱溶融させる際、下面と枠体の間から押し出される金属接合材が枠体の内周面に沿って上方向に延伸するようになる。その結果、押し出された金属接合材が基板の凹部に向けて流れ出すことを防ぎ、枠体の近傍に金属接合材を留めることができる。これにより、接合時の製造歩留まりを向上させるとともに、荷重を加えた接合プロセスによって信頼性の高い封止構造を実現することができる。
【００１５】
封止するステップは、金属接合材の加熱後にパッケージ基板と窓部材の間で荷重を加えながら金属接合材を冷却するステップを含んでもよい。
【００１６】
金属接合材は、枠体の下面に対応した枠形状を有する金錫（ＡｕＳｎ）の金属板であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体光半導体素子を有する光半導体装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係る発光装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の発光装置を概略的に示す上面図である。
【図３】実施の形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】発光装置の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図５】比較例に係る発光装置を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は必ずしも実際の装置の寸法比と一致しない。
【００２０】
図１は、実施の形態に係る発光装置１０を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の発光装置１０を概略的に示す上面図である。発光装置１０は、発光素子２０と、パッケージ基板３０と、窓部材４０と、封止構造５０とを備える。発光装置１０は、光半導体素子である発光素子２０を有する光半導体装置である。
【００２１】
発光素子２０は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、発光素子２０は、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【００２２】
発光素子２０は、半導体積層構造２２と、光出射面２４と、第１素子電極２６と、第２素子電極２７とを有する。
【００２３】
半導体積層構造２２は、光出射面２４となる基板上に積層されるテンプレート層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層などを含む。発光素子２０が深紫外光を出力するように構成される場合、光出射面２４となる基板としてサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板が用いられ、半導体積層構造２２のテンプレート層として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層が用いられる。また、半導体積層構造２２のクラッド層や活性層はＡｌＧａＮ系半導体材料で構成される。
【００２４】
第１素子電極２６および第２素子電極２７は、半導体積層構造２２の活性層にキャリアを供給するための電極であり、それぞれがアノード電極またはカソード電極である。第１素子電極２６および第２素子電極２７は、光出射面２４と反対側に設けられる。第１素子電極２６は、基板３０の第１内側電極３６に取り付けられ、第２素子電極２７は、基板３０の第２内側電極３７に取り付けられる。
【００２５】
パッケージ基板３０は、上面３１と下面３２を有する矩形状の部材である。パッケージ基板３０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などを含むセラミック基板であり、いわゆる高温焼成セラミック多層基板（ＨＴＣＣ、High Temperature Co-fired Ceramic）である。
【００２６】
パッケージ基板３０の上面３１には、発光素子２０を収容するための凹部３４が設けられる。凹部３４の底面には、発光素子２０を取り付けるための第１内側電極３６および第２内側電極３７が設けられる。パッケージ基板３０の下面３２には、発光装置１０を外部基板などに実装するための第１外側電極３８および第２外側電極３９が設けられる。
【００２７】
窓部材４０は、凹部３４の開口を覆うように設けられる保護部材である。発光素子２０が発する紫外光は、窓部材４０を介して窓部材４０の外面４３からパッケージの外部へと出力される。窓部材４０は、ガラス板４２と、枠体４６とを有する。
【００２８】
ガラス板４２は、矩形状を有し、四隅がＲ面取りされている。ガラス板４２は、深紫外光の透過率が高く、枠体４６と熱膨張係数が近似した材料で構成されることが好ましい。枠体４６は、例えばホウ珪酸ガラスなどのホウ酸塩ガラスで構成される。ガラス板４２は、発光素子２０が発する深紫外光の透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上となるように薄く形成される。ガラス板４２の厚さｔ１は、例えば３００μｍ以下であり、１５０−２００μｍ程度であることが好ましい。ガラス板４２は、深紫外光の透過率が高い石英ガラスで構成されてもよい。
【００２９】
枠体４６は、いわゆるシールリングであり、矩形枠状に形成され、四隅がＲ面取りされている。枠体４６は、ガラス板４２と同じ外形寸法を有し、パッケージ基板３０の凹部３４よりも大きい内形寸法を有する。枠体４６は、ガラス板４２の内面４４上に設けられ、ガラス板４２の外周に沿って取り付けられる。枠体４６は、ガラス板４２と熱膨張係数が近似した材料であることが好ましく、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金であるコバール合金で構成されることが望ましい。
【００３０】
枠体４６は、下面４６ａと、内周面４６ｂと、外周面４６ｃと、上面４６ｄとを有する。下面４６ａは、パッケージ基板３０の上面３１と対向する。内周面４６ｂは、下面４６ａとガラス板４２の内面４４の間に位置し、パッケージの内側に露出する側面である。外周面４６ｃは、パッケージの外側に露出する側面である。上面４６ｄは、ガラス板４２の内面４４と接合されている。
【００３１】
枠体４６は、凹部３４の開口から広配光角で出力される発光素子２０の出力光を遮らないようにある程度薄く形成されることが好ましい。一方で、枠体４６の内周面４６ｂの高さを確保するためにある程度厚く形成されることが好ましい。枠体４６の厚さｔ２は、例えば２０−２００μｍ程度であり、好ましくは５０−１５０μｍ程度である。
【００３２】
封止構造５０は、第１金属層５１と、第２金属層５２と、金属接合部５３とを有する。
【００３３】
第１金属層５１は、パッケージ基板３０の上面３１に枠状に設けられる。第１金属層５１は、矩形のパッケージ基板３０に対応した矩形枠形状を有し、四隅がＲ面取りされている。第１金属層５１は、例えばセラミック基板へのメタライズ処理により形成される。第１金属層５１は、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等を含む基材にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等がメッキされて形成され、例えば、Ｗ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造を有する。第１金属層５１は、金属接合部５３と接合される。
【００３４】
第２金属層５２は、枠体４６の少なくとも下面４６ａおよび内周面４６ｂに設けられる。第２金属層５２は、図示されるように外周面４６ｃに設けられてもよい。第２金属層５２は、例えば、枠体４６をガラス板４２に取り付けた後にめっき処理を施すことにより形成される。第２金属層５２は、枠体４６の表面上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）が順に積層される多層膜であってもよい。第２金属層５２は、金属接合部５３と接合される。
【００３５】
金属接合部５３は、第１金属層５１と第２金属層５２の間に設けられ、パッケージの外周部においてパッケージ基板３０と窓部材４０の間を接合して封止する。金属接合部５３は、第１金属層５１と第２金属層５２の間を充填するとともに、その一部が枠体４６の内周面４６ｂ上に設けられる。金属接合部５３は、枠体４６の内周面４６ｂに沿ってフィレットを形成するように設けられる。
【００３６】
金属接合部５３は、低融点の金属材料で構成され、例えば金錫（ＡｕＳｎ）や銀錫（ＡｇＳｎ）の合金を含む。金属接合部５３は、溶融状態において第１金属層５１と第２金属層５２の間に広がって共晶接合を形成する。金属接合部５３は、高い封止信頼性を有するとともに溶融温度が３００℃以下の低温となるように、錫（Ｓｎ）の含有量が２０％ｗｔ〜２４％ｗｔの金錫で構成されることが好ましい。
【００３７】
図２は、パッケージ基板３０および窓部材４０の寸法を概略的に示す。図示されるように、窓部材４０（枠体４６）の外形寸法ｗ２０は、パッケージ基板３０の外形寸法ｗ１０より小さい。第１金属層５１の外形寸法ｗ１１は、枠体４６の外形寸法ｗ２０より小さく、第１金属層５１の内形寸法ｗ１２は、枠体４６の内形寸法ｗ２２より小さい。
【００３８】
ある実施例において、パッケージ基板３０の外形寸法ｗ１０は３．５ｍｍであり、第１金属層５１の外形寸法ｗ１１は３．２ｍｍであり、第１金属層５１の内形寸法ｗ１２は２．３ｍｍであり、第１金属層５１の幅ｗ１３は０．４５ｍｍである。また、窓部材４０の外形寸法ｗ２０は３．４ｍｍであり、枠体４６の内形寸法ｗ２２は２．８ｍｍであり、枠体４６の幅ｗ２３は０．３ｍｍである。また、ガラス板４２の厚さｔ１は１７０μｍであり、枠体４６の厚さｔ２は１５０μｍである。この実施例において、第１金属層５１と枠体４６の内形寸法差は０．５ｍｍであり、第１金属層５１の内形（凹部３４の外周）と枠体４６の内周面４６ｂの間の幅ｗ３は２５０μｍである。したがって、第１金属層５１の領域上で枠体４６が重畳していない範囲の幅ｗ３は、枠体４６の厚さｔ２より大きい。
【００３９】
つづいて、発光装置１０の製造方法について説明する。
図３は、実施の形態に係る発光装置１０の製造方法を示すフローチャートである。パッケージ基板３０の凹部３４に発光素子２０を収容し（Ｓ１０）、凹部３４の開口を覆うように窓部材４０を配置し、パッケージ基板３０の上面３１と枠体４６の下面４６ａの間に金属接合材５６（後述の図４参照）が配置されるようにする（Ｓ１２）。つづいて、パッケージ基板３０と窓部材４０の間で荷重をかけながら金属接合材を加熱して溶融状態とする（Ｓ１４）。その後、パッケージ基板３０と窓部材４０の間で荷重をかけながら金属接合部５３を冷却して固化させる（Ｓ１６）。
【００４０】
図４は、発光装置１０の製造工程を概略的に示す断面図であり、金属接合材５６を配置してパッケージ基板３０および窓部材４０を位置合わせする工程を示している。パッケージ基板３０および窓部材４０は、例えば、パッケージ基板３０と窓部材４０の中心位置が揃うように位置合わせされる。パッケージ基板３０および窓部材４０は、パッケージ基板３０の四隅のいずれかと窓部材４０の四隅のいずれかが揃うように位置合わせしてもよい。この場合、上述した寸法の実施例によれば、パッケージ基板３０と窓部材４０の中心位置が±５０μｍの範囲でずれてしまうが、そのずれがあったとしても、第１金属層５１の上に枠体４６の内周面４６ｂが位置するように配置できる。
【００４１】
位置合わせされたパッケージ基板３０の上面３１と枠体４６の下面４６ａの間には金属接合材５６が配置される。金属接合材５６は、パッケージ基板３０の上面３１と枠体４６の下面４６ａが接合される領域に対応した矩形枠形状を有する金錫のプリフォームである。金属接合材５６は、第１金属層５１より小さい内形寸法および外形寸法を有し、例えば、外形寸法が３．０ｍｍ、内形寸法が２．６ｍｍである。金属接合材５６は、第１金属層５１または第２金属層５２にあらかじめ仮止めされていてもよい。金属接合材５６の厚さは１０〜５０μｍ程度であり、好ましくは１５〜３０μｍ程度である。このような形状および厚さのプリフォームを用いて荷重６０をかけながら封止することで、厚さが５〜２０μｍ程度の金属接合部５３を形成することができる。なお、封止時に加える荷重６０は５０ｇ以上であり、好ましくは１００ｇ以上、より好ましくは２００ｇ以上である。
【００４２】
金属接合材５６は荷重６０をかけながら加熱溶融され、第１金属層５１と第２金属層５２の間で広がっていく。金属接合材５６は、第１金属層５１に沿って水平方向に広がるとともに、枠体４６の内周面４６ｂ上に設けられる第２金属層５２に沿って鉛直方向に広がる。したがって、金属接合材５６の一部は、枠体４６の内周面４６ｂに沿ってガラス板４２の内面４４に向かって延伸して内周面４６ｂ上にフィレットを形成する。
【００４３】
金属接合材５６を加熱溶融させる工程は、窒素（Ｎ２）などの不活性ガスの雰囲気下でなされることが好ましい。これにより、溶融状態となった金錫プリフォームの酸化を防ぐとともに、パッケージの内部に不活性ガスを充填できる。しかしながら、本実施の形態に係る加熱溶融工程は、酸素（Ｏ２）を含む乾燥空気の雰囲気下でなされてもよい。荷重をかけながら金錫プリフォームを加熱溶融させることで、第１金属層５１と第２金属層５２の間での金属接合材５６の酸化を防ぎつつ封止することが可能となる。
【００４４】
つづいて、本実施の形態が奏する効果について比較例を参照しながら説明する。
図５は、比較例に係る発光装置１１０を概略的に示す断面図である。本比較例では、ガラス板１４２の外周を囲むように枠体１４６が形成され、ガラス板１４２の内面１４４と枠体１４６の下面１４６ａとが一つの平坦面を形成するように窓部材１４０が構成される点で上述の実施の形態と相違する。パッケージ基板３０に形成される第１金属層５１と窓部材１４０の枠体１４６の間は、金属接合部１５３により接合されている。
【００４５】
本比較例では、図示されるように、金属接合材の一部がパッケージの内側にはみ出して球状に固化した張出部１５４が形成されている。張出部１５４は、パッケージ基板３０と窓部材１４０の間を荷重をかけながら接合する際、パッケージ基板３０と窓部材１４０の間から金属接合材の一部が押し出されることにより形成される。このような張出部１５４が形成されると、発光素子２０が発する深紫外光の一部が張出部１５４に遮蔽され、外部への光取出効率の低下につながりうる。また、張出部１５４として窓部材１４０の内面１４４に留まらずに凹部３４の実装面に金属接合材が流れ出してしまうと、第１内側電極３６と第２内側電極３７の間のショートにつながるおそれがある。一方で、金属接合材の一部がはみ出ないように金錫プリフォームの量を減らしてしまうと、封止信頼性の高い接合ができなくなるおそれがある。製造上の都合等によりパッケージ基板３０の上面３１は完全な平坦面であるとは限らず、場所に応じて微細な凹凸があるため、パッケージ基板３０の上面３１の一部で接合材の量が不足して適切に封止接合されないかもしれない。
【００４６】
一方、本実施の形態によれば、第１金属層５１の上に枠体４６の内周面４６ｂが位置するため、第１金属層５１と枠体４６の下面４６ａとの間からはみ出した金属接合材をガラス板４２に向けて鉛直上方向に延伸させることができる。これにより、金属接合材が水平方向にのみ延伸して張出部１５４を形成したり、凹部３４の内部に流れ落ちたりすることを防ぐことができる。したがって、本実施の形態によれば、製造不良による歩留低下を防ぎつつ、封止に十分な量の金属接合材を用いて荷重をかけながら信頼性の高い封止接合を実現することができる。
【００４７】
本実施の形態によれば、枠体４６の厚さｔ２を２０μｍ以上２００μｍ以下とすることにより、金属接合材の落下を防止する効果と枠体４６の厚みに起因する光取出効率の低下を防止する効果の双方を両立できる。仮に、枠体４６の厚さを２００μｍより大きくしてしまうと、広配光角（例えば、１５０度）で発光素子２０から出力される深紫外光の一部が枠体４６によって遮蔽されてしまう。また、枠体４６の厚さｔ２を２０μｍより小さくすると、金属接合材のはみ出しを吸収するための空間が狭くなり、金属接合材の流れ落ちを十分に防止できないおそれがある。一方、本実施の形態によれば、枠体４６の厚さｔ２を適切に調整することにより、封止信頼性、製造歩留および光取出効率の向上を実現することができる。
【００４８】
本実施の形態によれば、枠体４６の内周面４６ｂに形成されるフィレットを目視で確認することにより、封止接合が適切になされているかの検査を簡易的に実施できる。内周面４６ｂ上のフィレットは、パッケージ基板３０の上面３１と枠体４６の下面４６ａの間からのはみ出しにより形成されるため、フィレットにより上面３１と下面４６ａの間に金属接合材が充填されていることを確認できる。一方、内周面４６ｂ上にフィレットが形成されていなければ、上面３１と下面４６ａの間に金属接合材が充填されておらず、確実な封止接合がなされていないことが示唆される。したがって、本実施の形態によれば、フィレットが枠体４６の内周面４６ｂに沿って全周にわたって形成されているかを画像認識技術等を用いて確認することで封止性を簡易検査できる。
【００４９】
以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５０】
上述の実施の形態および変形例では、発光装置のパッケージ内に発光素子のみを含める場合を示した。さらなる変形例においては、付加的な機能を持たせるために発光素子以外の電子部品をパッケージ内に組み込むこととしてもよい。例えば、電気的サージから発光素子を保護するためのツェナーダイオードを筐体内に組み込むこととしてもよい。また、発光素子が出力する光の波長を変換するための蛍光体を組み込んでもよいし、発光素子が発する光の配向を制御するための光学素子を組み込んでもよい。
【００５１】
上述の実施の形態および変形例では、半導体発光素子をパッケージ内に封止した発光装置について示した。さらなる変形例においては、受光素子を封止するために上述の封止構造を用いてもよい。例えば、深紫外光を受光するための受光素子の封止に上述のパッケージ構造を用いてもよい。つまり、上記パッケージを光半導体素子の封止に用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…発光装置、２０…発光素子、３０…パッケージ基板、３１…上面、３４…凹部、４０…窓部材、４２…ガラス板、４４…内面、４６…枠体、４６ａ…下面、４６ｂ…内周面、５０…封止構造、５１…第１金属層、５２…第２金属層、５３…金属接合部、５６…金属接合材、６０…荷重。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月20日(2017.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口する凹部を有するパッケージ基板と、
前記凹部に収容される光半導体素子と、
前記凹部の開口を覆うように配置される窓部材と、
前記パッケージ基板と前記窓部材の間を封止する封止構造と、を備え、
前記窓部材は、前記光半導体素子に対向する内面を有するガラス板と、前記ガラス板の前記内面上に設けられる枠体とを有し、
前記封止構造は、前記パッケージ基板の前記上面に枠状に設けられる第１金属層と、前記枠体の下面および内周面に設けられる第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層の間に設けられる金属接合部とを有し、前記金属接合部の少なくとも一部が前記内周面上に設けられ、
前記パッケージ基板と前記窓部材が重なる方向の平面視において、前記枠体と前記第１金属層の内形寸法差の半分の幅は、前記枠体の厚さより大きいことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記枠体の外形寸法は前記パッケージ基板の外形寸法より小さく、前記枠体の内形寸法は前記パッケージ基板の前記凹部の内形寸法より大きく、前記第１金属層の外形寸法は前記枠体の外形寸法より小さいことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記枠体は、前記下面から前記ガラス板の前記内面までの高さが１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記光半導体素子は、深紫外光を発する発光素子であり、前記窓部材は、前記深紫外光の透過率が８０％以上となるよう構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記ガラス板は、厚さが３００μｍ以下のホウ酸塩ガラスで構成され、
前記枠体は、コバール合金で構成され、
前記金属接合部は、金錫（ＡｕＳｎ）を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項６】
上面に開口する凹部を有するパッケージ基板の前記凹部に光半導体素子を収容するステップと、
前記凹部の開口を覆うように窓部材を配置するステップと、
前記パッケージ基板と前記窓部材の間を封止するステップと、を備え、
前記窓部材は、前記光半導体素子に対向する内面を有するガラス板と、前記ガラス板の前記内面上に設けられる枠体とを有し、
前記パッケージ基板の前記上面には枠状の第１金属層が設けられており、
前記枠体の下面および内周面には第２金属層が設けられており、
前記パッケージ基板と前記窓部材が重なる方向の平面視において、前記枠体と前記第１金属層の内形寸法差の半分の幅は、前記枠体の厚さより大きく、
前記封止するステップは、前記パッケージ基板と前記窓部材の間で荷重を加えながら前記第１金属層と前記第２金属層の間に配置される金属接合材を加熱するステップを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止するステップは、前記金属接合材の加熱後に前記パッケージ基板と前記窓部材の間で荷重を加えながら前記金属接合材を冷却するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記金属接合材は、前記枠体の前記下面に対応した枠形状を有する金錫（ＡｕＳｎ）の金属板であることを特徴とする請求項６または７に記載の光半導体装置の製造方法。