(57)【要約】【課題】押え部材でガラス蓋を押圧せずとも、レーザー照射によりガラス蓋を容器に密着させて接合することができる気密パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】容器３の側壁部３ｂとガラス蓋５Ａの間に封着材料４Ａを配置して、側壁部３ｂ上にガラス蓋５Ａを載せる工程と、ガラス蓋５Ａを凹部３方向に吸引することにより、ガラス蓋５Ａを側壁部３ｂ上の封着材料４Ａに密着させる工程と、ガラス蓋５Ａを封着材料４Ａに密着させた状態で、レーザー光Ｌを照射して封着材料４Ａを溶融させ、側壁部３ｂとガラス蓋５Ａとを接合する工程とを備えることを特徴としている。【選択図】図２
2017208391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子を搭載して封止するための気密パッケージの製造方法であって、
前記素子が搭載される底部及び該底部上に配置された枠状の側壁部を有し、前記底部及び前記側壁部により囲まれた凹部を有する、容器を用意する工程と、
前記凹部を封止するガラス蓋を用意する工程と、
前記側壁部と前記ガラス蓋の間に封着材料を配置して、前記容器の前記側壁部上に前記ガラス蓋を載せる工程と、
前記ガラス蓋を前記凹部方向に吸引することにより、前記ガラス蓋を前記側壁部上の前記封着材料に密着させる工程と、
前記ガラス蓋を前記封着材料に密着させた状態で、レーザー光を照射して前記封着材料を溶融させ、前記側壁部と前記ガラス蓋とを接合する工程とを備える、気密パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記側壁部上に前記ガラス蓋を載せた際に、前記側壁部より外側に突き出る外周部を前記ガラス蓋が有しており、前記外周部を吸引することにより、前記ガラス蓋を前記側壁部上の前記封着材料に密着させる、請求項１に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記側壁部と前記ガラス蓋とを接合した後に、前記ガラス蓋の前記外周部を切断する工程をさらに備える、請求項２に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス蓋が載せられた前記容器に不活性ガスを充填する工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス蓋を吸引する工程において、前記容器内を減圧する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス蓋の厚みが０．１ｍｍ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の気密パッケージの製造方法。
【請求項７】
素子を搭載して封止するための気密パッケージであって、
前記素子が搭載される底部及び該底部上に配置された枠状の側壁部を有し、前記底部及び前記側壁部により囲まれた凹部を有する、容器と、
前記側壁部上に配置されており、前記凹部を封止するガラス蓋と、
前記側壁部と前記ガラス蓋との間に配置されている、封着材料層と、
を備え、
前記容器内が不活性ガスに置換された状態及び／または減圧された状態である、気密パッケージ。
【請求項８】
前記ガラス蓋の厚みが０．１ｍｍ以上である、請求項７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、素子を搭載して封止するための気密パッケージの製造方法及び気密パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ等の素子を搭載して封止するために、気密パッケージが用いられている。このような気密パッケージは、素子を搭載することができる容器と、容器内を封止するためのカバー部材が接合されることにより構成されている。気密パッケージに素子を封止することにより、素子に水分等が接触することを抑制し、信頼性を高めることが検討されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、ガラスセラミックスからなる容器と、ガラス蓋が、封着材料を介して接合されてなる気密パッケージが開示されている。特許文献１では、上記封着材料として、低融点ガラスからなるガラスフリットが用いられている。また、特許文献１では、上記封着材料を焼成して、溶融させることにより、ガラスセラミックス基板とガラス蓋が接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３６２０２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、耐熱性の低い素子が搭載される場合、特許文献１のようにガラスフリットを焼成して溶融させると、焼成の際の加熱により素子特性が熱劣化するおそれがある。これを解消する方法として、ガラスフリットにレーザーを照射し、局所的に加熱することでガラスフリットを溶融する方法が考えられる。
【０００６】
ところで、パッケージの気密性を高めるためには、ガラス蓋を容器に押圧した状態でガラスフリットを溶融して、ガラス蓋と容器を接合させることが好ましい。ガラスフリットを焼成して溶融させる場合には、ガラス蓋の上に押え部材を載せ、押え部材でガラス蓋を容器側に押圧した状態で焼成することにより、ガラス蓋を容器に密着させて接合することができる。しかしながら、レーザー照射によりガラスフリットを溶融させる場合には、レーザー光を透過する部材を押え部材として用いる必要がある。例えば、ガラス板を押え部材として用い、ガラス板をガラス蓋の上に載せた状態で、上方からレーザー光を照射する必要がある。
【０００７】
上記の方法によれば、以下のような課題が生じることを本発明者等は見出した。
【０００８】
すなわち、１）ガラス蓋において、ガラスフリットと接する側のガラス蓋表面のみしか加熱されず、ガラス蓋内部での温度差が大きくなり、熱応力によりガラス蓋にクラックが発生する、２）ガラス板よりガラス蓋の表面に傷がつく場合がある、３）ガラス板を押え部材としてガラス蓋に均一に荷重をかけることが難しい等の課題を生じる。
【０００９】
本発明の目的は、押え部材でガラス蓋を押圧せずとも、レーザー照射によりガラス蓋を容器に密着させて接合することができる気密パッケージの製造方法及び気密パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の気密パッケージの製造方法は、素子を搭載して封止するための気密パッケージの製造方法であって、前記素子が搭載される底部及び該底部上に配置された枠状の側壁部を有し、前記底部及び前記側壁部により囲まれた凹部を有する、容器を用意する工程と、前記凹部を封止するガラス蓋を用意する工程と、前記側壁部と前記ガラス蓋の間に封着材料を配置して、前記容器の前記側壁部上に前記ガラス蓋を載せる工程と、前記ガラス蓋を前記凹部方向に吸引することにより、前記ガラス蓋を前記側壁部上の前記封着材料に密着させる工程と、前記ガラス蓋を前記封着材料に密着させた状態で、レーザー光を照射して前記封着材料を溶融させ、前記側壁部と前記ガラス蓋とを接合する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、前記側壁部上に前記ガラス蓋を載せた際に、前記側壁部より外側に突き出る外周部を前記ガラス蓋が有しており、前記外周部を吸引することにより、前記ガラス蓋を前記側壁部上の前記封着材料に密着させてもよい。この場合、前記側壁部と前記ガラス蓋とを接合した後に、前記ガラス蓋の前記外周部を切断する工程をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
本発明においては、前記ガラス蓋が載せられた前記容器に不活性ガスを充填する工程をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
本発明においては、前記ガラス蓋を吸引する工程において、前記容器内を減圧することが好ましい。
【００１４】
本発明においては、前記ガラス蓋の厚みが０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の気密パッケージは、素子を搭載して封止するための気密パッケージであって、前記素子が搭載される底部及び該底部上に配置された枠状の側壁部を有し、前記底部及び前記側壁部により囲まれた凹部を有する、容器と、前記側壁部上に配置されており、前記凹部を封止するガラス蓋と、前記側壁部と前記ガラス蓋との間に配置されている、封着材料層とを備え、前記容器内が不活性ガスに置換された状態及び／または減圧された状態であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の気密パッケージにおいては、前記ガラス蓋の厚みが０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、押え部材でガラス蓋を押圧せずとも、レーザー照射によりガラス蓋を容器に密着させて接合することができる。
【００１８】
本発明の気密パッケージによれば、気密性の高いパッケージにすることができ、パッケージの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態の気密パッケージの正面断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の気密パッケージの製造方法を説明するための正面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の気密パッケージの製造方法の変形例を説明するための正面断面図である。
【図４】気密パッケージの製造方法の比較例を説明するための正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の気密パッケージの正面断面図である。図１に示すように、気密パッケージ１は、素子２を搭載して封止するための気密パッケージである。気密パッケージ１は、素子２が封止される容器３を備える。容器３は、素子２が搭載される底部３ａ及び底部３ａ上に配置された枠状の側壁部３ｂを有する。容器３は、底部３ａ及び側壁部３ｂにより囲まれた凹部３ｃを有する。容器３は、例えば、セラミック、ガラスセラミック等から構成される。セラミックとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ジルコニア、ムライト等が挙げられる。ガラスセラミックとしては、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等が挙げられる。ＬＴＣＣの具体的な例としては、酸化チタンや酸化ニオブ等の無機粉末とガラス粉末との焼結体等が挙げられる。底部３ａ及び側壁部３ｂは一体で形成されていてもよい。あるいは別体の底部３ａと側壁部３ｂとで形成されていてもよい。
【００２２】
底部３ａには、素子２が搭載されている。素子２は、特に限定されないが、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、ＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ)、深紫外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、その他のＬＥＤ等の電子部品である。
【００２３】
気密パッケージ１は、側壁部３ｂの上部に配置されており、凹部３ｃを封止するためのガラス蓋５と、側壁部３ｂ及びガラス蓋５の間に配置された封着材料層４とを備える。側壁部３ｂの上部とガラス蓋５とは、封着材料層４により接合されている。
【００２４】
封着材料層４は、低融点ガラス粉末を含む封着材料からなる。低融点ガラス粉末は、より低温で封着材料を溶融させることができ、素子の熱劣化をより一層抑制することができる。低融点ガラス粉末としては、例えば、Ｂｉ２Ｏ３系ガラス粉末や、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末、Ｖ２Ｏ５−ＴｅＯ２系ガラス粉末等を用いることができる。後述するように、レーザー光の照射により封着材料を溶融させる際に、レーザー光の吸収を向上させるために、ガラス中にＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２等から選ばれる少なくとも１種の顔料が含まれていてもよい。また、封着材料は、上記の低融点ガラス粉末の他に、低膨張耐火性フィラーや、レーザー光吸収材等が含まれていてもよい。低膨張耐火性フィラーとしては、例えば、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、石英ガラス、β−石英固溶体、β−ユークリプタイト、スポジュメンが挙げられる。また、レーザー光吸収材としては、例えば、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ等から選ばれる少なくとも１種の金属または該金属を含む酸化物等の化合物が挙げられる。本実施形態の容器３とガラス蓋５とは、後述するように、レーザー光の照射により封着材料を溶融させて封着材料層４を形成している。
【００２５】
ガラス蓋５の厚みは、好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．２ｍｍ以上であることが望ましい。それによって、破損し難く、かつ小型化することができる。ガラス蓋５の厚みは、好ましくは０．７ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以下であることが望ましい。それによって、小型化することができる。
【００２６】
凹部３ｃ内は、不活性ガスに置換されていてもよい。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２やＡｒ等を挙げることができる。これにより、素子２が劣化し難く、信頼性を高めることができる。
【００２７】
凹部３ｃ内は、減圧されていてもよい。この場合には、気密性を効果的に高めることができる。よって、素子２は劣化し難く、信頼性を高めることができる。好ましくは、凹部３ｃ内は、不活性ガスに置換されており、かつ減圧されていることが望ましい。それによって、信頼性をより一層高めることができる。
【００２８】
（製造方法）
図２（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の気密パッケージの製造方法を説明するための正面断面図である。図２（ａ）に示す容器３を用意する。また、図２（ｂ）に示すガラス蓋５Ａを用意する。
【００２９】
次に、側壁部３ｂ上に封着材料４Ａを配置する。本実施形態の封着材料４Ａは、レーザー光吸収材を含有するガラスフリットである。封着材料４Ａの配置は、例えば、封着材料４Ａと適宜の有機バインダとを混合したペーストを、印刷することにより行うことができる。なお、封着材料４Ａは、ガラス蓋５Ａ上の対応領域に配置してもよい。次に、４００℃以上、６００℃以下の温度で焼成を行う。なお、側壁部３ｂ上に封着材料４Ａを配置して焼成する場合、容器３の底部３ａへの素子２の搭載は焼成後に実施する。
【００３０】
他方、ガラス蓋５Ａを吸引するための治具６を用意する。図２（ａ）に示す治具６は、容器３を載置する治具底部６ａと、治具底部６ａ上に配置された枠状の治具側壁部６ｂとを有する。治具６は、治具底部６ａ及び治具側壁部６ｂにより囲まれた治具凹部６ｃと、治具側壁部６ｂに設けられた通気孔６ｄとを有する。通気孔６ｄは、治具凹部６ｃ内を排気することができるように設けられている。治具側壁部６ｂの上部には、パッキング材６ｅが設けられている。
【００３１】
なお、治具６は上記吸引を行うための治具の一例であり、治具６の構成は特に限定されない。
【００３２】
次に、図２（ａ）に示すように、容器３を治具底部６ａに載置する。次に、図２（ｂ）に示すように、側壁部３ｂの上に、封着材料４Ａを介在させてガラス蓋５Ａを載せる。ガラス蓋５Ａは、側壁部３ｂ上に載せた際に、側壁部３ｂより外側に突き出る外周部５Ａａを有する。外周部５Ａａは治具側壁部６ｂ上に載り、かつ治具凹部６ｃを覆う。治具６はパッキング材６ｅを有するため、ガラス蓋５Ａを好適に固定することができる。
【００３３】
次に、治具６の通気孔６ｄから、ガラス蓋５Ａの外周部５Ａａを吸引することにより、ガラス蓋５Ａを側壁部３ｂ上の封着材料４Ａに密着させる。治具凹部６ｃ内は減圧されているため、ガラス蓋５Ａを封着材料４Ａに、より確実に密着させることができる。よって、気密パッケージ１の気密性を効果的に高めることができ、信頼性を効果的に高めることができる。
【００３４】
上記吸引により、容器３内も減圧することが好ましい。それによって、気密パッケージ１を、容器３内が減圧された気密パッケージとすることができ、気密性を高めることができる。加えて、素子２が酸素や水分と反応し難いため、信頼性を高めることができる。
【００３５】
容器３内に不活性ガスを充填しておいてもよい。例えば、ガラス蓋５Ａを載せた凹部３ｃ内を不活性ガスに置換しておき、その後ガラス蓋５Ａを吸引してもよい。容器３内に不活性ガスを充填しておくことによって、気密パッケージ１を、容器３内が不活性ガスに置換された気密パッケージとすることができ、信頼性をさらに高めることができる。
【００３６】
次に、図２（ｂ）に示すように、レーザー光Ｌを、ガラス蓋５Ａ側から封着材料４Ａに照射する。これにより、封着材料４Ａを溶融させ、側壁部３ｂとガラス蓋５Ａとを接合する。このとき、図１に示した封着材料層４が形成される。
【００３７】
次に、ガラス蓋５Ａの外周部５Ａａを切断することにより、図１に示す気密パッケージ１を得る。上記切断後のガラス蓋５の大きさは、特に限定されないが、平面視において、側壁部３ｂの外周縁とガラス蓋５の外周縁とが一致するように切断することが好ましい。それによって、気密パッケージ１を好適に小型化することができる。
【００３８】
なお、図３に示す製造方法の変形例のように、治具底部１６ａの、容器３が載置される部分にバネ部材１６ｆを有する治具１６を用いてもよい。この場合には、ガラス蓋５Ａの外周部５Ａａを吸引する工程において、バネ部材１６ｆにより、容器３がガラス蓋５Ａ側に押圧される。そのため、ガラス蓋５Ａを封着材料４Ａに、より一層確実に密着させることができる。
【００３９】
以下において、本実施形態の気密パッケージの製造方法と比較例とを比較することにより、本発明の効果をより詳細に説明する。
【００４０】
図４は、気密パッケージの製造方法の比較例を説明するための正面断面図である。図４に示すように、比較例では、ガラス蓋２５の上にガラス板からなる押え部材２７を載せることにより、ガラス蓋２５を容器２３側に押圧している。これにより、ガラス蓋２５と封着材料２４Ａとの密着が図られている。しかしながら、この場合には、押え部材２７が接しているガラス蓋２５の部分に傷が形成される等の上記１）〜３）の問題を生じる。
【００４１】
これに対して、本実施形態の気密パッケージの製造方法では、ガラス蓋５Ａを吸引することにより、ガラス蓋５Ａを封着材料４Ａに密着させている。そのため、上記１）〜３）の問題を生じることなく、気密性の高いパッケージを効率良く生産することができる。
【００４２】
上記実施形態では、ガラス蓋の外周部を吸引することにより、ガラス蓋を吸引しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、容器の側壁部に通気孔を形成しておき、ガラス蓋を載せた容器内をこの通気孔を通して排気することにより、ガラス蓋を吸引し、接合後に側壁部の通気孔を封止する方法を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…気密パッケージ
２…素子
３…容器
３ａ…底部
３ｂ…側壁部
３ｃ…凹部
４…封着材料層
４Ａ…封着材料
５，５Ａ…ガラス蓋
５Ａａ…外周部
６…治具
６ａ…治具底部
６ｂ…治具側壁部
６ｃ…治具凹部
６ｄ…通気孔
６ｅ…パッキング材
１６…治具
１６ａ…治具底部
１６ｆ…バネ部材
２３…容器
２４Ａ…封着材料
２５…ガラス蓋
２７…押え部材
【図１】
2017208391.tif 000003
【図２】
2017208391.tif 000004
【図３】
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【図４】
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