(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光デバイスを備える基部と、
波長１５０ｎｍから７０００ｎｍの光を透過可能な前記光デバイスを覆うガラス部材と、
前記ガラス部材の周辺部に形成された金属膜層と、を有し
前記金属膜層と前記基部の金属部とがろう接にて接合されてなる光デバイス装置であって、
前記金属膜層は、８μｍ以上の膜厚を有するとともに、Ａｇからなるベース金属と金属酸化物とを少なくとも含有する金属ジェルを前記ガラス部材表面に塗布し、加熱焼成することにより前記ガラス部材表面に固着される焼成金属層であり、
前記金属酸化物の表面露出度は、前記金属膜層における単位表面に対して３％以上である
ことを特徴とする光デバイス装置。
【請求項２】
前記金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化銅及び酸化亜鉛の少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス装置。
【請求項３】
前記金属ジェルには、さらにガラス粉末が含有されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス装置。
【請求項４】
光デバイスを覆うための保護カバーであって、
波長１５０ｎｍから７０００ｎｍの光を透過可能なガラス部材と、
８μｍ以上の膜厚を有するとともに、Ａｇからなるベース金属と金属酸化物とを少なくとも含有する金属ジェルを前記ガラス部材表面に塗布し、加熱焼成することにより前記ガラス部材表面に固着される焼成金属層と、からなり、
前記金属酸化物の表面露出度は、前記焼成金属層における単位表面に対して３％以上である
ことを特徴とする保護カバー。
【請求項５】
前記金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化銅及び酸化亜鉛の少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の保護カバー。
【請求項６】
前記金属ジェルには、さらにガラス粉末が含有されている
ことを特徴とする請求項４または５に記載の保護カバー。
【請求項７】
前記基部は、前記光デバイスが載置される凹部を備え、前記金属部は前記凹部の側壁の上面に配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光デバイス装置。
【請求項８】
上面視において、前記基部は外形が略四角形であり、前記凹部は開口部形状が略四角形であり、前記ガラス部材は前記開口部よりも大きく、前記基部の外周よりも小さい四角形である
ことを特徴とする請求項７に記載の光デバイス装置。
【請求項９】
前記金属膜層は、前記ガラス部材の下面の４つの角部に設けられ、前記金属部は、前記金属膜層と対向する４つの角部及び、該角部から隣接する角部に向かつて延伸している
ことを特徴とする請求項８に記載の光デバイス装置。
【請求項１０】
前記基部はセラミックを含む
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光デバイス装置。
【請求項１１】
前記金属部はＮｉの上にＡｕが積層されてなる
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の光デバイス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性を有するガラス部材を用いた光デバイス装置、そして光デバイスを覆うための保護カバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、半導体レーザ装置等を保護する構成部品である光透過性窓を有し、波長１５０ｎｍから７０００ｎｍの光を透過可能な前記光デバイスを覆うガラス部材を、ＬＥＤや半導体レーザ素子を搭載した基板やデバイスに取り付ける場合、簡易な方法としてガラス等の光透過性窓を樹脂の接着剤で接着する方法がある。しかし半導体レーザの発するレーザ光や熱のために接着剤の樹脂が経年変化し、接合状態が劣化する虞があり、レーザ光を発光する光部品を保護するためのガラス部材などのカバーをはんだやハードソルダーなどのろう接を用いて接合することが望ましいとされている。この場合、ガラス製の光透過窓の周辺部分にキャップとのろう接に用いられる金属性の取付枠を予め形成する必要がある。
【０００３】
従来、可視ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、半導体レーザ装置は、光学素子が内部に搭載されるパッケージ本体にあっては、このパッケージ本体の開口部を気密封止するとともにパッケージ内部に搭載される光学素子に入出射される光を透過させるためのガラス窓が設けられており、このガラス窓には金属枠部分が形成され、ガラス窓と金属枠部分とは熱圧着により接合される。（例えば、特許文献１参照）。
また、電子部品用のキャップ構造として、金属製キャップとガラス表面に金属薄膜を有する透過窓を拡散接合法で接合する技術がある。このガラス表面に金属薄膜を形成する技術として、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビーム法などが使用される。（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４５６１０号公報
【特許文献２】特開２００４−７１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にあっては、パッケージの大きさや形状によって、ガラス窓の大きさや形状は異なり、ガラス窓に応じて様々な金属枠を用意し、個別に金属枠にガラス窓を嵌め込む作業が必要であり、また気密性に問題があることが指摘されている。
【０００６】
また、特許文献２に示されているようなスパッタリング法を用いた場合、ガラス表面のうちでキャップへの取付部分に当たる個所だけに正確に金属薄膜を形成できるとともに、気密性も確保できるため、現在主流の技術となっている。しかし、スパッタリング法を用いた金属膜にあっては、金属膜とガラス材との接合力が十分とはいえず、過酷な環境下にあっては金属膜がガラス材表面から剥がれてしまうといった問題があった。またスパッタリング法を用いて形成された金属膜は、金属膜表面とガラス材表面と接合面の横ズレに極端に弱い構造であることも指摘されている。これは、基部（キャップ）とガラスとに横方向にせん断力が発生した場合、スパッタリング法を用いて形成された金属膜は厚みが十分ではなく、ズレ力を逃がすことができないことによる。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ガラス材表面と金属膜層とを強力に固定できるとともに、基部とガラスと間に生ずる横方向のせん断力に対しても十分な耐久性を有する光デバイス装置および光デバイスを覆う保護カバー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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の光デバイス装置は、
光デバイスを備える基部と、
波長１５０ｎｍから７０００ｎｍの光を透過可能な前記光デバイスを覆うガラス部材と、
前記ガラス部材の周辺部に形成された金属膜層と、を有し
前記金属膜層と前記基部の金属部とがろう接にて接合されてなる光デバイス装置であって、
前記金属膜層は、８μｍ以上の膜厚を有するとともに、Ａｇからなるベース金属と金属酸化物とを少なくとも含有する金属ジェルを前記ガラス部材表面に塗布し、加熱焼成することにより前記ガラス部材表面に固着される焼成金属層であり、
前記金属酸化物の表面露出度は、前記金属膜層における単位表面に対して３％以上である
ことを特徴としている。
この特徴によれば、金属膜層は、焼成金属層であるため、８μｍ以上の緩衝効果を備える膜厚として形成でき、基部とガラスと間に生ずる横方向のせん断力に対して十分な耐久性を確保できることになる。また、ろう接に供されるＡｇと金属酸化物とを少なくとも含有する金属ジェルをガラス部材表面に塗布し、加熱焼成することにより焼成金属層で構成した場合、金属酸化物の作用により金属膜層の主成分をなすＡｇを強度な密着度でガラス表面に接合させることが可能となる。また、ガラス部材表面に、金属膜層を形成したい形状、大きさ、厚さに金属ジェルを塗布し加熱焼成するだけで所望の大きさ、形状、厚さの金属膜層を容易に作成することができる。
【０００９】
本発明の請求項２の光デバイス装置は、請求項１に記載の光デバイス装置であって、
前記金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化銅及び酸化亜鉛の少なくともいずれかを含む
ことを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項３の光デバイス装置は、請求項１または２に記載の光デバイス装置であって、
前記金属ジェルには、さらにガラス粉末が含有されている
ことを特徴としている。
【００１１】
本発明の保護カバーは、
光デバイスを覆うための保護カバーであって、
波長１５０ｎｍから７０００ｎｍの光を透過可能なガラス部材と、
８μｍ以上の膜厚を有するとともに、Ａｇからなるベース金属と金属酸化物とを少なくとも含有する金属ジェルを前記ガラス部材表面に塗布し、加熱焼成することにより前記ガラス部材表面に固着される焼成金属層と、からなり、
前記金属酸化物の表面露出度は、前記焼成金属層における単位表面に対して３％以上である
ことを特徴としている。
この特徴によれば、金属膜層は、焼成金属層であるため、８μｍ以上の緩衝効果を備える膜厚として形成でき、基部とガラスと間に生ずる横方向のせん断力に対して十分な耐久性を確保できることになる。また、ろう接に供されるＡｇと金属酸化物をと少なくとも含有する金属ジェルをガラス部材表面に塗布し、加熱焼成することにより焼成金属層で構成した場合、金属酸化物の作用により金属膜層の主成分をなすＡｇを強度な密着度でガラス表面に接合させることが可能となる。また、ガラス部材表面に、金属膜層を形成したい形状、大きさ、厚さに金属ジェルを塗布し加熱焼成するだけで所望の大きさ、形状、厚さの金属膜層を容易に作成することができる。
【００１２】
本発明の請求項５の保護カバーは、請求項４に記載の保護カバーであって、
前記金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化銅及び酸化亜鉛の少なくともいずれかを含む
ことを特徴としている。
【００１３】
本発明の請求項６の保護カバーは、請求項４または５に記載の光デバイス装置であって、
前記金属ジェルには、さらにガラス粉末が含有されている
ことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る光デバイス装置および保護カバーを半導体レーザデバイスの保護に適用した例を示す図である。
【図２】半導体レーザデバイスを保護するキャップと実施例１に係る保護カバーを示す図である。
【図３】金属膜層の表面を観察した電子顕微鏡写真及び金属酸化物の含有率を計測する方法を説明する図である。
【図４】ガラスと金属膜層の密着強度テスト方法を示す図である。
【図５】金属酸化物の含有率と密着強度の関係を示す図である。
【図６】ガラス表面に形成される金属膜層の形状を示す図である。
【図７】実施例３に係る光デバイス装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る光デバイス装置および光デバイスを覆うための保護カバーについて実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１６】
半導体レーザデバイスを保護するためのガラス部材表面の一部に金属膜層を有する保護カバーとその保護カバーによって保護された光デバイス装置について具体的に説明する。
図１は、半導体レーザデバイス１の概略断面図である。図１において、本発明の光デバイスに相当するレーザチップ２は円板状の金属製のステム３にマウントされ、ステム３を貫通する端子４がステム３に配設されている。レーザチップ２は不図示のワイヤによって端子４に接続されている。ステム３には、開口部６を有する本発明の基部に相当するキャップ５が取付けられている。キャップの開口部６は、透過性窓１２と金属膜層１１を有するガラス部材１０をキャップ上面に金属膜層１１によってろう接にて接合され、内部のレーザチップ２は外部から保護される。図２は、説明のためにキャップ５の一部を破断して示したキャップ５の分解斜視図と、キャップ５の開口部６を塞ぐための透過性窓周辺に金属膜層１１を有するガラス部材１０を示す。
【００１７】
この光透過性窓１２を有し、キャップ５へ取付けるための金属膜層１１を有するガラス部材１０を作成するにあたり、ガラス部材の表面に金属ジェルを塗布し、加熱焼成によりガラス表面に金属膜層１１を形成する。
【００１８】
本発明で使用するガラス部材１０について説明する。保護カバーに用いるガラス部材１０としては内部の光デバイスの発光する光を透過する必要があり、発光する光の波長に応じて種々の種類のガラスを使用する必要がある。ここで、光透過とは、波長１５０ｎｍの紫外線から、波長７０００ｎｍの赤外線領域までを含むものとする。代表的なガラスとして、サファイアガラス、ホウ珪酸系ガラス、石英ガラス、ソーダガラスなどがあげられる。
【００１９】
金属ジェルとしては、加熱焼成後に金属膜層を形成するベース金属の粉末に少量の金属酸化物の粉末を添加し、有機溶剤でジェル状にしたものと、加熱焼成後に金属膜層を形成するベース金属の粉末に少量の金属酸化物の粉末とガラス粉末を添加し、有機溶剤でジェル状にしたものを使用できる。
金属膜層の主成分を成すベース金属としては、後に金属膜層にリフロー処理が施されるため、Ａｇ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）など融点が５００°Ｃ以上で、ろう接可能な金属等が使用される。ろう接とは、溶加金属であるろう材を接合に用いる接合方法であり、ろう材の溶融温度が４５０°Ｃ以上のものを硬ろう、４５０°Ｃ以下のものを軟ろうと呼ぶ。軟ろうの代表がはんだやソルダーである。ここでは融点が５００°Ｃ以下の錫や鉛などの金属膜層の主成分をなすベース金属については説明しない。使用するガラス部材を光デバイスの保護カバーに適用する場合には、ベース金属としては耐腐食性や経年変化や劣化に強いＡｇが望ましい。
金属ジェルにはベース金属の粉末の他に、金属酸化物が添加される。この金属酸化物は、金属ジェルを焼成してベース金属を主成分として形成した金属膜層とガラスとの結合を強固とする役割を果たすことが明らかになった。ガラスは一般に酸化物との親和性がよく、ガラスと金属酸化物は強固な結合を形成する。このため金属酸化物がガラスと十分に結合しないベース金属とガラスの結合の仲介を成すと考えられる。ベース金属によって形成される金属膜層は他の装置に取り付けるためにろう接可能なものであり、ろう接のためにはベース金属として、比較的酸化しにくい、すなわちイオン化傾向の小さい金属が望ましい。具体的には、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）がベース金属としては望ましい。一方、金属ジェルに添加される他の金属としては、ベース金属より酸化物を形成しやすい、つまりベース金属よりイオン化傾向が大きい金属を用いる必要がある。金属ジェルに添加する金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化銅、酸化亜鉛その他の金属酸化物を使用することができ、金属酸化物の添加量としては質量％で０．５％以上が望ましい（詳しくは、後述）。特に、ベース金属にＡｇを用いる場合には、金属酸化物として酸化モリブデンを添加した金属ジェルを用いることにより実証実験で強固な接合結果が得られているので金属酸化物としては酸化モリブデンが望ましい。なお、添加する金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化銅、酸化亜鉛を単独で添加するだけでなく、これら金属酸化物のうち複数種類の金属酸化物を混合して用いてもよい。後述の密着強度試験のために作成した試作品では金属酸化物を添加しない金属ジェルを用いた場合、加熱焼成により形成された金属膜層はめっき施工時に比較的容易に剥離してしまい、ガラス部材とは事実上接合されていないという結果になった。また、金属酸化物の添加量が１％まではガラスと金属膜層の接合強度は急激に上昇するが、１％を超えると添加量を増やしても金属膜層とガラス部材の接合強度の上昇は緩やかになり安定する。金属酸化物の含有量を多くするほど、接合強度は大きくなるが、金属膜層を取付部としてろう接するときにろう材ののりが悪くなるなどの影響が考えられる。
上述の金属ジェルに更にガラス粉末を添加すると、加熱焼成温度を低くしてもガラスに金属膜層を形成することができる。すなわちガラス粉末を質量％で２％添加することにより、加熱焼成温度を５００°Ｃとしても金属膜層の主成分を成す金属とガラスとの良好な接合が得られた。逆に言うと、ガラス粉末の添加量を少なくすると加熱焼成温度を高くする必要があるのである。従って、光透過性窓を形成するガラスの種類またはＡＲコートの熱耐性に応じてガラス粉末の添加量を調整することができる。
【００２０】
サファイアガラスで形成されたガラス部材に、半導体レーザ等の電子デバイスを封入するキャップ等とろう接するための金属膜を形成するために、光透過性窓１２の周辺に金属ジェルを塗布する。光透過性窓１２の周辺に塗布する塗布層の形状は、半導体レーザ等の電子デバイスを封入する部材とろう接すべき形状に合わせて塗布することで、接合部分の金属膜層１１を形成することができる。半導体レーザ等の電子デバイスを封入するキャップ５が円形の開口部６を持つ場合には、図２のように円環状の塗布層を形成すればよい。例えば、特許文献１にあっては、パッケージの大きさや形状によって、ガラス窓の大きさや形状は異なり、ガラス窓に応じて様々な金属枠を用意する必要があったが、塗布すべき形状、大きさに応じてスクリーンを作成し、そのスクリーンを用いてスクリーン印刷法でガラス表面に金属ジェルを塗布するだけで、所望の大きさや形状の金属膜層１１を作成することができる。
金属ジェルの塗布方法は、公知のスクリーン印刷法を用いることができる。スクリーン印刷法では、網目状のメッシュに紫外線硬化型の感光性樹脂を塗布しメッシュを覆い、印刷したいパターン（ここでは金属膜層１１のパターン）でマスクして露光する。露光後、現像して未硬化の樹脂を洗い流し、印刷したいパターン部分のみメッシュを露出させる。こうして完成した製版をカバー１０の基体となるガラスに重ねて置き、製版の上に金属ジェルを載せ、ゴム板等でしごくと、メッシュの網目が露出した部分だけから金属ジェルが下に押し出され、印刷したいパターンがガラスに転移する。金属膜層１１の厚さは、金属ジェルの塗布層の厚みに応じて変えることが可能となる。スクリーン印刷法では、印刷する金属ジェルの厚さは、使用するメッシュの密度やスクリーンを作製するときに塗布する感光性樹脂の厚さによって精密に制御することができる。
【００２１】
次に、金属ジェルを塗布されたガラス部材を常温による自然乾燥と７０°Ｃによる乾燥により塗布した金属ジェルを乾燥させる。その後、加熱炉内に納め、大気雰囲気中で、７００°Ｃ以上で加熱焼成する。これにより、有機溶剤成分は散逸又は焼失し、ベース金属を主成分とし、微量の金属酸化物を含む焼成金属膜層がガラス表面に形成される。
図３は、モリブデン含有量の異なる金属ジェルを用いてガラス表面に形成された焼成金属膜層表面を電子顕微鏡で撮影したものである。左から１列目の０．５％、１％、３％、５％、１０％は金属ジェルに添加された酸化モリブデン量であり、質量％で示している。左から２列目はガラス表面に形成された焼成金属膜層を電子顕微鏡で撮影した反射電子画像である。この写真から金属膜層表面においてベース金属のＡｇの他に金属膜層表面に露出しているモリブデン部分を観測することができる。左から３列目は２列目の反射電子画像部分を元素マッピングにより元素分析したものである。色の少し薄い部分が金属膜層表面に露出しているモリブデンの含まれる部分である。４列目から６列目はモリブデンの含有率を計測する過程を説明するもので、詳しくは後述する。このように金属ジェルに添加した酸化モリブデンは加熱焼成後の金属膜層に判別可能に観測される。
【００２２】
金属膜層の厚さは、金属ジェルの塗布層の厚さに応じて変えることができ、本実施例では塗布層の厚さを８μｍ以上とした。一般にスパッタリングによって、金属膜層を形成するものにおいては、金属膜層の厚さは、０．１〜０．２μｍであるから、本実施例の金属膜層の厚さは、オーダーで２ケタほど大きいことになる。金属膜層によりカバーの取付部を作成する場合、ガラスと金属膜層の接合強度が重要となる。金属膜層が薄いと瞬間的にズレ方向に力が発生した場合、金属膜層表面に加わる力が直接ガラスと金属膜層の接合界面に加わり、せん断力が分散されないため、両者の接合が一瞬に解かれるのに比べ、金属膜層にある程度の厚さ（８μｍ以上）があると、その厚みが金属膜層表面と接合界面との間の緩衝材になり、特に接合面に沿う横方向のせん断力に対して変形を伴って一時的に力を逃がす効果が確認された。せん断剥離に関しては厚みが緩衝作用をすることは技術常識であり、実験成績に関しては省略する。また、スパッタリングで８μｍ以上の金属膜を形成しようとすると長時間を要することになるが、スクリーン印刷法では印刷する金属ジェルの厚さによって印刷にかかる時間に差はなく、所望の厚さの金属膜層に対して必要な金属ジェルの塗布を短時間で行うことができる。このように、ガラス材料に任意の大きさ、形状の金属枠を取付ける場合に、極めて有効な手法となる。
【００２３】
ガラス部材表面に形成された金属膜層には必要に応じて無電解Ｎｉめっき法によりＮｉめっき施工がなされ、さらに置換型無電解Ａｕめっき法によりＡｕめっき施工がなされる。
このようにして作成されたカバーの透過性窓周辺部に形成された金属膜層１１と、キャップ５の開口部周辺の金属は、ハードソルダーのＡｕ・ＳｎまたはＧｅ・Ｓｎや、はんだを用いてろう接にて接合される。
保護カバーの透過性窓周辺部に形成された金属膜層１１と、キャップ１４の開口部周辺の金属部とは、直接ろう接により接合することもできるが、保護カバーの金属膜層にＮｉとＡｕめっきを施し、その上にＡｕ・Ｓｎハードソルダーをのせ、適切な温度を加えることでＡｕ・Ｓｎハードソルダーが溶け、金属膜層に流れだし、キャップの金属との接合が強固に行うことができる。
【実施例２】
【００２４】
ホウ珪酸系ガラス（ＫＣガラス）表面に金属膜層を形成するには、まず、金属膜層を形成したい部分（ここでは１１の部分）に、金属膜層の主成分となるベース金属の粉末に金属酸化物の粉末とガラス粉末を添加して有機溶剤でペースト状にした金属ジェルを塗布する。その後の工程はサファイアガラスの場合とほぼ同様であるが、加熱焼成温度をサファイアガラスの場合より低い５００°以上としてもガラスと密着性の良い金属膜層を形成することができる。
ガラス粉末を添加した金属ジェルを用いると加熱焼成温度を下げることができるので、融点の低いホウ珪酸系ガラス表面に金属膜層の形成が可能となるほか、サファイアガラスに表面反射防止用の多層誘電体薄膜を反射防止膜（ＡＲコート）として施した場合でも反射膜層に悪影響を与えることなく本手法により金属膜層の形成が可能となる。
（実証試験）
【００２５】
上述の方法で生成したガラス部材のガラスと金属膜の密着強度の測定を以下の要領で実施した。なお、金属ジェルとしては、Ａｇをベース金属の主成分とし、酸化モリブデンの添加量が０％、０．５％、１％、３％、５％、１０％の６種類のものを使い、６種類のサンプルを作成した。
ガラス基板としてはサファイアガラス２１を用い、このサファイアガラス基板にＡｇを主成分とし酸化モリブデンを添加した金属ジェルをスクリーン印刷法でサファイアガラス基板に塗布し、乾燥後、大気雰囲気中で８５０°Ｃで加熱焼成し、５ｍｍ角の正方形で、膜厚が８μｍの金属膜層２２を形成した。金属膜層２２にはＮｉ−Ａｕめっき層２３を施し、Ｎｉ−Ａｇめっき層２３に引っ張り試験に用いる針金２５をはんだ２４によってはんだ付けした（図４参照）。剥離強度の測定では針金を引っ張る力を徐々に大きくしていき、金属膜層２２がガラス基板２１から剥がれる時の引っ張り力を剥離時強度としてガラスと金属膜層の密着度合いを測定した。
上述のように作成した６種類のサンプルのうち、剥離度強度試験を行った４種類の試作品それぞれ１０個について剥離度強度結果を表１に示す。なお、酸化モリブデンを添加していない金属ジェルを用いて作成した試作品では、金属膜層へのめっき施工時に金属膜層がガラスから剥がれてしまい、密着強度の測定は不可能であった。
【００２６】
【表１】
0006602622.tif 000002
【００２７】
図３によって、加熱焼成によって形成された金属膜層に含まれる酸化モリブデンの含有率の測定法について説明する。図３の左から４列目はモリブデンの含有量を計測するために第３列のマッピング分析画像から作成されたものであり、所定範囲の画像を縦２５、横３２に分割し８００の画素に分けたものである。この８００の画素について、モリブデン部分と判定された画素数を数え、総画素数８００との比からモリブデンの単位表面に対する含有率を計測した。酸化モリブデン０．５％の金属ジェルによって作成された金属膜では、モリブデンの画素数は２３であり、単位表面に対してモリブデン含有率は２．９％（面積％）となる。同様に、酸化モリブデン１％の金属ジェルによって作成された金属膜では、モリブデンの画素数は７５であり、単位表面に対するモリブデン含有率は９．４％（面積％）となる。このようにして、金属膜層表面に露出したモリブデンに対応した画素数を計数することによりモリブデンの含有率を測定することができる。
図５は、表１に示す剥離度強度結果と図３の酸化モリブデンの含有率をもとに作成した、金属膜層の酸化モリブデン含有率と密着強度の関係を示すグラフである。横軸は面積比によるモリブデン含有率であり、縦軸は密着強度試験に剥離度強度を示す。これをみると、酸化モリブデンが全く含まれない金属膜層は密着強度試験が不能であったが、酸化モリブデンの含有率が増えるにつれて密着強度は急激に上昇し、含有率が面積比で９．４％では平均１．２７Ｋｇｆとなる。その後は、酸化モリブデンの含有率が増えるについて密着強度は増していくが、その上昇度合いは緩やかになる。
【００２８】
密着強度試験では、比較のために従来方法のスパッタリングで金属膜層を形成した試作品を作成し、同様の剥離度強度を測定した。スパッタリングにより作製した金属膜層形状は５ｍｍの正方形で膜厚０．１μｍであった。なお、スパッタリングによって０．１μｍの金属膜層を作成するには、チェンバー内を真空にする時間を含め数時間のスパッタリング時間を要する。スパッタリング品の剥離度強度は平均で０．２４Ｋｇｆであり、加熱焼成により作成した試作品の密着強度は面積比で含有率２．９％のものでもスパッタリングによるものの密着強度の２倍以上となった。この結果、金属酸化物の含有率が２．９％以上（金属ジェルに金属酸化物の添加量で０．５質量％）あれば、スパッタリング品の２倍以上の強度があり実用的には十分な強度が得られることから、金属膜層への金属酸化物の含有率は面積％で３％以上であることが望ましいと考えられる。金属酸化物の含有率が面積比で１０％にしても密着強度はさほど上昇しない。また、金属酸化物の含有率をより多くした実証実験では、金属ジェルに添加された金属酸化物が加熱焼成時に蒸発飛散し、金属膜層を形成しないガラス表面に付着してしまい、ガラスの透過性能を劣化させる影響が出てきた。また、金属膜層に含まれる金属酸化物の占める割合が大きくなると金属膜層を取付部としてろう接するときに、ベース金属の機能を充分に引き出せず、ろう材ののりに影響が出てくる。したがって、金属酸化物の含有率を面積比で１０％を超えて大きくして密着強度がさほど上昇しないことを考慮すると、金属膜層に対する金属酸化物の含有率は面積比で、３〜１０％が望ましい。
なお、今回の密着強度の試験では金属酸化物として酸化モリブデンを用いており、Ａｇに添加した酸化モリブデンがガラスと金属膜層の主成分を成すＡｇとの接合に重要な役割を果たしていることがわかる。また、密着強度の測定は行っていないが、酸化銅や酸化亜鉛その他の金属酸化物を添加してもガラスとＡｇとは強固に接合される。これはガラスは一般的に酸化物との親和性が高いことによるものと考えられる。
【実施例３】
【００２９】
本発明の光デバイス装置について、別の実施態様を図７によって説明する。図７（ａ）は、基部１０５と保護カバー１１０が載置接合される前の状態を示し、図７（ｂ）は基部１０５の上に保護カバー１１０を載置し、接合した状態を示している。
光デバイス装置１００として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を例に挙げて説明する。ＬＥＤは、金属部を備えた基部１０５と、ガラス部材の表面（下面）の一部に金属膜層を有する保護カバー１１０と、基部の上に載置され、保護カバーによって保護された光デバイス（ＬＥＤダイス）１０２を備える。
基部として、セラミック基板を用いることができる。セラミック基板は、母体となる絶縁性のセラミック層と、光デバイスに給電（印可）するための導電性部材とを備える。
基部の上面視形状は、四角形、長方形、多角形、円形や、それらの組み合わせ形状とすることができる。図７に示すように、本実施例では、四角形の４つの角部が円弧状に凹んだ形状を例示している。
基部は、全体として平板状、あるいは、凹部を有する形状とすることができる。基部の
略中央に開口部を有する凹部が好ましく、凹部の底面に光デバイスを載置可能な大きさで設けるのが好ましい。図７では、上面視において外形が略四角形である基部と、その中央に略四角形の開口部を備えた凹部が設けられた基部を例示している。
金属部１０７は、凹部の側壁の上面の全面、又は一部に設けられる。金属部を一部に設ける場合は、ガラス部材の下面に設けられる金属膜層と対向する位置に、少なくとも一部が配置されるように設ける。
金属部は、積層構造又は単層構造とすることができる。積層構造としては、例えば、Ｎｉの上にＡｕが積層された構造、Ｐｄの上にＡｇが積層された構造等が挙げられる。単層構造としては、Ａｇ、Ｃｕ等が挙げられる。
図７では、凹部の側壁の上面は、四角形の枠状である。金属部は、壁面の上面の外辺及び内辺から離間するように設けられる。換言すると、壁面の上面の幅よりも、金属部の幅は狭い。
ガラス部材は、基部の凹部の側壁の上面に載置される。つまり、ガラス部材の外周は、基部の開口部よりも大きい。また、ガラス部材の外周は、基部の外周よりも小さい。
ガラス部材の下面には、金属膜層が設けられる。金属膜層は、凹部の側壁の上面と対向する位置に設けられる。金属膜層は、凹部の開口部上には形成されない。金属膜層は、図７では四角形のガラス部材の下面のうち、４つの角部に設けられる。各金属膜層は、図７では四角形を例示しているが、このほかにも円形、楕円形、多角形等の形状とすることができる。各金属膜層は、同じ大きさであることが好ましいが、異なる形状とすることもできる。
図７では、基部の金属部１０７と、ガラス部材の金属膜層１１１とは、異なる形状で形成されている。基部の金属部は、４つの角部と、その角部から隣接する角部に向かつて延伸するように設けられる。対向する２つの辺における金属部１０７ａ、１０７ａは、角部から隣接する角部に達する長さで設けられる。また、これとは異なる対向する２つの辺における金属部１０７ｂ、１０７ｂは、角部から隣接する角部に達しない長さで設けられる。換言すると、対向する２つの辺において、中央部以外に金属部を設けている。
以上に示す光デバイス装置は、接合性に優れ、信頼性に優れたものである。
【００３０】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
例えば、ガラス表面に形成される焼成金属膜層１１の形状は、相手方となる取付部の形状や保護の目的に応じて、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように四角形の枠状のものでもよいし、四角形の４隅、又は四角形の２辺だけでも良い。図６（ａ）のように透過性窓の周辺全体に焼成金属膜層１１をもつカバーでは内部を密閉する目的に適する。一方、内部を密閉する必要がない場合には、図６（ｂ）、（ｃ）のもので良い。さらに、図２のように金属キャップの開口部を金属膜層を持つガラス部材で覆う代わりに、図６（ｄ）のように、保護部材１０全体をガラスで形成し、フランジ部分に焼成金属膜層１１を形成し、この焼成金属膜層１１を光デバイスを有する基台にろう付けしてもよい。
また、実施例１ではレーザ発光素子単体を保護する光透過性窓を有する保護カバーを例として説明したが、レーザ発光素子を含むモジュラ部品全体を保護する透過性窓を有する保護カバーにも適用できる。さらに、発光素子のように外部に光を発するデバイスだけでなく、光センサや太陽光発電など外部からの光を取込む必要がある素子が含まれる回路装置の保護のための光透過性窓を有するカバーとして適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  半導体レーザデバイス
２  レーザチップ（光デバイス）
３  ステム
４  端子
５  キャップ（基部）
６  開口部
１０  ガラス部材
１１  金属膜層
１２  透過窓
２１  サファイアガラス
２２  金属膜層
２３  Ｎｉ−Ａｕめっき
２４  はんだ
２５  針金
１００  光デバイス装置
１０２  光デバイス
１０５  基部
１０７  金属部
１１０  保護カバー
１１１  金属膜層
【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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