JP7405031B2 - 電子装置及び電子装置の製造方法 - Google Patents

電子装置及び電子装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7405031B2
JP7405031B2 JP2020122191A JP2020122191A JP7405031B2 JP 7405031 B2 JP7405031 B2 JP 7405031B2 JP 2020122191 A JP2020122191 A JP 2020122191A JP 2020122191 A JP2020122191 A JP 2020122191A JP 7405031 B2 JP7405031 B2 JP 7405031B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
frame
base material
electronic device
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020122191A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022018817A (ja
Inventor
隆史 西宮
徹 平尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP2020122191A priority Critical patent/JP7405031B2/ja
Priority to KR1020237003338A priority patent/KR20230039667A/ko
Priority to PCT/JP2021/021077 priority patent/WO2022014186A1/ja
Priority to CN202180048611.1A priority patent/CN115803872A/zh
Priority to TW110122745A priority patent/TW202207490A/zh
Publication of JP2022018817A publication Critical patent/JP2022018817A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7405031B2 publication Critical patent/JP7405031B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/57—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。
ＬＥＤなどの電子部品を備えた電子装置、長寿命や省エネルギーなどの理由から、照明や通信などの種々の分野で利用されるに至っている。
この種の発光装置では、電子部品を保護するために、電子部品が搭載された基材に、電子部品が内部に収容されるように保護キャップを被せる場合がある。
例えば特許文献１に開示されているように、保護キャップは、発光素子の周囲を取り囲む枠部（第２の部材）と、枠部の一端開口を覆う蓋部（カバー部材）とを備えている。
国際公開第２０１５／１９０２４２号
保護キャップの枠部と、電子部品が搭載された基材とは、ろう材（例えば金錫はんだ）を用いて接合される場合が多い。基材は、金属又は金属窒化物セラミックスから構成され、高膨張係数材料となる場合が多い。一方、枠部は、ガラスなどの透明無機材から構成され、低膨張係数材料となる場合もある。このような場合、基材と枠部との間の熱膨張係数差が大きくなり、基材及び枠部の両方の熱膨張係数と整合するろう材を選定することは難しい。つまり、ろう材の熱膨張係数を基材の熱膨張係数に整合させると、枠部及びろう材の熱膨張係数差が大きくなり、ろう材の熱膨張係数を枠部に整合させると、基材及びろう材の熱膨張係数差が大きくなる。この結果、基材と枠部との接合部又はその近傍に残留応力が発生して破損（例えばクラックなどの割れ）が生じやすくなる。このように接合部又はその近傍が破損すると、電子部品の収容空間の気密性が低下し、電子部品が劣化するおそれがある。
本発明は、高い気密性を維持できる電子装置を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、電子部品と、電子部品が搭載された基材と、電子部品が内部に収容されるように、基材に接合された保護キャップとを備えている電子装置であって、保護キャップが、第一透明無機材からなる枠部と、枠部の一端開口を覆う第二透明無機材からなる蓋部とを備え、枠部と基材とが、直接溶着されていることを特徴とする。このようにすれば、枠部と基材との間に他部材が介在しないことから、枠部の熱膨張係数と基材の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部と基材とを確実に接合できる。
上記の構成において、枠部と蓋部とが、直接溶着されていることが好ましい。このようにすれば、枠部と蓋部との間に他部材（高膨張のろう材、接着材等）が介在しないことから、枠部の熱膨張係数と蓋部の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部と蓋部とを確実に接合できる。
上記の構成において、第一透明無機材は、石英ガラスであることが好ましい。このようにすれば、蓋部の紫外線の透過率が高くなるため、電子部品が、紫外線を出射したり受光したりする素子である場合に特に有効となる。なお、「石英ガラス」とは、合成石英、溶融石英等を含み、ＳｉＯ２を９０質量％以上含む非結晶体を指す。
上記の構成において、第二透明無機材が、軟化点が１０００℃以下のガラス材であることが好ましい。このようにすれば、例えば、レーザ接合などにより枠部と基材とを直接溶着する場合に、枠部が容易に軟化する。このため、枠部側を軟化させて、蓋部及び枠部の接合時間を短くすることができる。同様の理由により、例えば、レーザ接合などにより枠部と蓋部とを直接溶着する場合に、枠部が容易に軟化するため、枠部及び蓋部の接合時間を短くすることができる。ここで、「軟化点」は、ＡＳＴＭＣ３３８の方法に基づいて測定した値を指す。
上記の構成において、第二透明無機材は、石英ガラスであってもよい。このようにすれば、枠部の紫外線の透過率が高くなる。このため、電子部品が、紫外線を出射したり受光したりする素子である場合に特に有効となる。
上記の構成において、電子部品は、紫外線ＬＥＤであってもよい。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、電子部品と、電子部品が搭載された基材と、電子部品が内部に収容されるように、基材に接合された保護キャップと備えている電子装置の製造方法であって、保護キャップが、第一透明無機材からなる枠部と、枠部の一端開口を覆う第二透明無機材からなる蓋部とを備え、枠部と基材とを接触させた状態で、枠部と基材の接触部にレーザを照射することにより、枠部と基材とを直接溶着する接合工程とを備えていることを特徴とする。このようにすれば、枠部と基材との間に他部材が介在しないことから、枠部の熱膨張係数と基材の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部と基材とを確実に接合できる。また、枠部と基材の接触部がレーザにより局所加熱されるため、電子部品などの電子装置の構成部品に耐熱性が低い材料を使用することもできる。
上記の構成において、枠部と蓋部とを接触させた状態で、枠部と蓋部の接触部にレーザを照射することにより、枠部と蓋部とを直接溶着する接合工程をさらに備えている。このようにすれば、枠部と蓋部との間に他部材が介在しないことから、枠部の熱膨張係数と蓋部の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部と蓋部とを確実に接合できる。
本発明によれば、高い気密性を維持できる電子装置を提供できる。
第一実施形態に係る電子装置を示す断面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 波長２００～６００ｎｍにおけるＢＵ－４１及び石英ガラスの透過率曲線を示すグラフである。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る電子装置を示す断面図である。 第三実施形態に係る電子装置を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。
（第一実施形態）
図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る電子装置１を例示している。
本実施形態に係る電子装置１は、電子部品２と、電子部品２が搭載された基材３と、電子部品２を内部に収容するように、基材３に配置された保護キャップ４と、基材３及び保護キャップ４を接合する接合部５とを備えている。なお、以下の説明では、便宜上、基材３側を下、保護キャップ４側を上として説明するが、上下方向はこれに限定されない。
電子部品２は、特に限定されるものではないが、例えば、レーザモジュール、ＬＥＤ、光センサ、撮像素子、光スイッチ等の光学デバイスが挙げられる。本実施形態では、電子部品２は紫外線ＬＥＤであり、電子装置１は発光装置である。
基材３は、例えば、金属、金属酸化物セラミックス、ＬＴＣＣ又は金属窒化物セラミックスから構成される。金属としては、例えば銅、金属シリコンなどが挙げられる。金属酸化物セラミックスとしては、例えば酸化アルミニウムなどが挙げられる。ＬＴＣＣとしては、例えば結晶性ガラスと耐火性フィラーを含む複合粉末を焼結させたものなどが挙げられる。金属窒化物セラミックスとしては、例えば窒化アルミニウムなどが挙げられる。本実施形態では、基材３は、窒化アルミニウムから構成されている。窒化アルミニウムの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、例えば４６×１０－７／℃である。また、本実施形態では、基材３は、上面３ａ及び下面３ｂがともに平面から構成される板状体である。なお、基材３は、上面３ａのうち、電子部品２が搭載される部分に凹部が設けられていてもよい。
保護キャップ４は、枠部６と、枠部６の一端開口を覆う蓋部７と、枠部６及び蓋部７を接合する接合部８とを備えている。なお、保護キャップ４の表面には各種機能膜を形成することが好ましく、例えば、光反射ロスを低減するために、反射防止膜を形成することが好ましい。
枠部６は、中心に厚み方向（上下方向）に延びる貫通孔Ｈを有する筒状体である。枠部６は、貫通孔Ｈに対応する空間に収容された電子部品２の周囲を取り囲む。図示例では、枠部６は、四角筒で構成されているが、円筒などの他の形状であってもよい。なお、枠部６の内壁面６ｃは、蓋部７を通じた紫外線の取出効率を向上させるために、枠部６の下端面６ｂ側から上端面６ａ側に向かうに連れて内側から外側に移行する傾斜面で構成されている。内壁面６ｃは、非傾斜面（垂直面）であってもよい。貫通孔Ｈは、枠部６の元材に、エッチング加工、レーザ加工、サンドブラスト加工などを施すことにより形成することができる。
枠部６は、第一透明無機材から構成されている。第一透明無機材としては、例えば、石英ガラス（シリカガラス）、石英ガラス以外のガラス材が挙げられる。石英ガラスは、高い紫外線透過率を有する。ここで、第一透明無機材及び第二透明無機材（後述）における「透明」とは、例えば、発光素子からなる電子部品２から出射される光を透過することを意味する。より具体的には、対象とする波長域の光の透過率が１０％以上であることを指す。透過率の測定は、日立ハイテクサイエンス社製ＵＨ４１５０を用いて行うことができる。
枠部６を石英ガラス以外のガラス材から構成する場合、当該ガラス材も紫外線透過ガラスであることが好ましい。以下、石英ガラス以外のガラス材を単にガラス材という場合もある。
枠部６のガラス材において、光路長０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率は、好ましくは１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、特に好ましくは８０％以上である。また、枠部６のガラス材において、光路長０．７ｍｍ、波長２５０ｎｍにおける透過率は、好ましくは５０％以上、６０％以上、７０％以上、特に好ましくは８０％以上である。さらに、枠部６のガラス材において、光路長０．７ｍｍ、波長２５０ｎｍにおける透過率をＴ２５０とし、光路長０．７ｍｍ、波長３００ｎｍにおける透過率をＴ３００としたときに、Ｔ２５０／Ｔ３００の値は、好ましくは０．３以上、０．４以上、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．８５以上、特に好ましくは０．９以上である。このようにすれば、石英ガラスに比べて、紫外線の透過率が劣るものの、紫外線ＬＥＤからなる電子部品２から出射される光を問題なく透過させることができ、紫外線の取出効率を高いレベルで維持できる。なお、「光路長０．７ｍｍ」は、ガラス材の厚みが薄い場合でも、光路長０．７ｍｍを有する同等の測定試料を作製した上で測定に供するものとする。なお、「光路長０．７ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率」は、厚み０．７ｍｍの測定試料を作製した上で測定に供してもよく、ガラス材の厚み方向で透過率を測定した後、光路長０．７ｍｍに換算した値を採用してもよい。
枠部６のガラス材において、歪点は、好ましくは４３０℃以上、４６０℃以上、４８０℃以上、５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、特に好ましくは６３０℃以上である。歪点が低すぎると、後述するレーザ接合時に、枠部６に歪が生じるおそれがあるが、歪点を上記数値範囲とすれば、これを抑制できる。ここで、「歪点」は、ＡＳＴＭＣ３３６の方法に基づいて測定した値である。
枠部６のガラス材において、軟化点は、好ましくは１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、８５０℃以下、特に好ましくは８００℃以下である。このようにすれば、枠部６及び蓋部７や、枠部６及び基材３をレーザ接合などにより直接溶着する場合に、枠部６が容易に軟化するため、接合時間を短くすることができる。
枠部６のガラス材において、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１５８０℃以下、１５５０℃以下、１５２０℃以下、１５００℃以下、１４８０℃以下、特に１４７０℃以下である。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が高すぎると、溶融性が低下して、ガラスの製造コストが高騰しやすくなる。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定可能である。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当し、この温度が低いほど溶融性が向上する。
枠部６のガラス材において、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、好ましくは３０×１０－７／℃以上、４０×１０－７／℃以上、５０×１０－７／℃以上、６０×１０－７／℃以上、特に好ましくは７０×１０－７／℃以上である。また、枠部６のガラス材において、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、好ましくは１０５×１０－７／℃以下１００×１０－７／℃以下、９５×１０－７／℃以下、特に好ましくは９０×１０－７／℃以下である。熱膨張係数が低過ぎると、各種部材、特にガラスフリットの熱膨張係数に整合させ難くなる。結果として、ガラスフリットの低融点化が困難になるため、電子装置１の製造工程の温度上昇を招き、電子装置１の性能が劣化しやすくなる。一方、熱膨張係数が高すぎると、熱衝撃により、枠部６が破損しやすくなる。なお、石英ガラスの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は例えば４．０×１０－７／℃である。ここで、「３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数」は、例えば、ディラトメーターを用いて測定可能である。
枠部６のガラス材の液相温度は、好ましくは１１５０℃未満、１１２０℃以下、１１００℃以下、１０８０℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、９８０℃以下、９６０℃以下、９５０℃以下、特に好ましくは９４０℃以下である。また、枠部６のガラス材の液相粘度は、好ましくは１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．３ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．１ｄＰａ・ｓ以上、１０５．３ｄＰａ・ｓ以上、特に好ましくは１０５．５ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、耐失透性が向上する。ここで、「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶が析出する温度を顕微鏡観察にて測定した値である。「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
枠部６のガラス材のヤング率は、好ましくは５５ＧＰａ以上、６０ＧＰａ以上、６５ＧＰａ以上、特に好ましくは７０ＧＰａ以上である。ヤング率が低すぎると、枠部６の変形、反り、破損が発生しやすくなる。ここで、「ヤング率」は、共振法により測定した値である。
枠部６のガラス材は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ５０～８０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３ １～４５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０～２５％であることが好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は、特に断りがある場合を除き、質量％を表す。「Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３」は、Ａｌ２Ｏ３とＢ２Ｏ３の合量を意味する。「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量を意味する。「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を意味する。
ＳｉＯ２は、ガラスの骨格を形成する主成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５０～８０％、５５～７５％、５８～７０％、特に好ましくは６０～６８％である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、ヤング率、耐酸性が低下しやすくなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下しやすくなることに加えて、クリストバライト等の失透結晶が析出しやすくなって、液相温度が上昇しやすくなる。
Ａｌ２Ｏ３とＢ２Ｏ３は、耐失透性を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１～４０％、５～３５％、１０～３０％、特に好ましくは１５～２５％である。Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、ガラスが失透しやすくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆にガラスが失透しやすくなる。
Ａｌ２Ｏ３は、ヤング率を高める成分であるとともに、分相、失透を抑制する成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１～２０％、３～１８％、特に５～１６％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、ヤング率が低下しやすくなり、またガラスが分相、失透しやすくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下しやすくなる。
Ｂ２Ｏ３は、溶融性、耐失透性を高める成分であり、また傷の付きやすさを改善して、強度を高める成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは３～２５％、５～２２％、７～１９％、特に９～１６％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、溶融性、耐失透性が低下しやすくなり、またフッ酸系の薬液に対する耐性が低下しやすくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ヤング率、耐酸性が低下しやすくなる。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０～２５％、１～２０％、４～１５％、特に７～１３％である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下しやすくなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。
Ｌｉ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、特に好ましくは０～０．１％である。Ｌｉ２Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下しやすくなることに加えて、熱膨張係数が不当に低くなるおそれがある。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、ガラスが分相しやすくなる。
Ｎａ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは０～２５％、１～２０％、３～１８％、５～１５％、特に好ましくは７～１３％である。Ｎａ２Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下しやすくなることに加えて、熱膨張係数が不当に低くなるおそれがある。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。
Ｋ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めるとともに、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０～１５％、０．１～１０％、特に好ましくは１～５％である。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が不当に高くなるおそれがある。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは０～２５％、０～１５％、０．１～１２％、１～５％である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。
ＭｇＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、ヤング率を顕著に高める成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０～１０％、０～８％、０～５％、特に好ましくは０～１％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。
ＣａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、原料コストを低廉化する成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０～１５％、０．５～１０％、特に好ましくは１～５％である。ＣａＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。なお、ＣａＯの含有量が少なすぎると、上記効果を享受し難くなる。
ＳｒＯは、耐失透性を高める成分である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０～７％、０～５％、０～３％、特に好ましくは０～１％未満である。ＳｒＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。
ＢａＯは、耐失透性を高める成分である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０～７％、０～５％、０～３％、０～１％未満である。ＢａＯの含有量が多すぎると、ガラスが失透しやすくなる。
上記成分以外にも、任意成分として、他の成分を導入してもよい。なお、上記成分以外の他の成分の含有量は、本発明の効果を的確に享受する観点から、合量で１０％以下、５％以下、特に３％以下が好ましい。
ＺｎＯは、溶融性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透しやすくなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～１％未満、特に好ましくは０～０．１％である。
ＺｒＯ２は、耐酸性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透しやすくなる。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～０．５％、特に好ましくは０．００１～０．２％である。
Ｆｅ２Ｏ３とＴｉＯ２は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、０．１～４０ｐｐｍ以下、特に好ましくは１～２０ｐｐｍである。Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２の含有量が多すぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。なお、Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２の含有量が少なすぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。なお、「Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２」は、Ｆｅ２Ｏ３とＴｉＯ２の合量を意味する。
Ｆｅ２Ｏ３は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、特に好ましくは１～８ｐｐｍである。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。なお、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。
酸化鉄中のＦｅイオンは、Ｆｅ２＋又はＦｅ３＋の状態で存在する。Ｆｅ２＋の割合が少なすぎると、深紫外線での透過率が低下しやすくなる。よって、酸化鉄中のＦｅ２＋／（Ｆｅ２＋＋Ｆｅ３＋）の質量割合は、好ましくは０．１以上、０．２以上、０．３以上、０．４以上、特に好ましくは０．５以上である。
ＴｉＯ２は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、８０ｐｐｍ以下、６０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、特に好ましくは０．５～５ｐｐｍである。ＴｉＯ２の含有量が多すぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。なお、ＴｉＯ２の含有量が少なすぎると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、バッチコストの高騰を招く。
Ｓｂ２Ｏ３は、清澄剤として作用する成分である。Ｓｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下、８００ｐｐｍ以下、６００ｐｐｍ以下、４００ｐｐｍ以下、２００ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、特に好ましくは５０ｐｐｍ未満である。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。
ＳｎＯ２は、清澄剤として作用する成分である。ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは２０００ｐｐｍ以下、１７００ｐｐｍ以下、１４００ｐｐｍ以下、１１００ｐｐｍ以下、８００ｐｐｍ以下、５００ｐｐｍ以下、２００ｐｐｍ以下、特に好ましくは１００ｐｐｍ以下である。ＳｎＯ２の含有量が多すぎると、深紫外域での透過率が低下しやすくなる。
Ｆ２、Ｃｌ２及びＳＯ３は、清澄剤として作用する成分である。Ｆ２＋Ｃｌ２＋ＳＯ３の含有量は１０～１００００ｐｐｍであることが好ましい。Ｆ２＋Ｃｌ２＋ＳＯ３の好適な下限範囲は１０ｐｐｍ以上、２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上、特に５００ｐｐｍ以上であり、好適な上限範囲は３０００ｐｐｍ以下、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下である。また、Ｆ２、Ｃｌ２、ＳＯ３の各々の好適な下限範囲は１０ｐｐｍ以上、２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上、特に５００ｐｐｍ以上であり、好適な上限範囲は３０００ｐｐｍ以下、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下である。これらの成分の含有量が少なすぎると、清澄効果を発揮し難くなる。一方、これらの成分の含有量が多すぎると、清澄ガスがガラス中に泡として残存するおそれがある。なお、「Ｆ２＋Ｃｌ２＋ＳＯ３」は、Ｆ２、Ｃｌ２及びＳＯ３の合量を意味する。
枠部６のガラス材は、例えば、各種ガラス原料を調合して、ガラスバッチを得た上で、このガラスバッチを溶融し、得られた溶融ガラスを清澄、均質化し、所定形状に成形することで作製することができる。
枠部６のガラス材の製造工程において、ガラス原料の一部として、還元剤を用いることが好ましい。このようにすれば、ガラス中に含まれるＦｅ３＋が還元されて、深紫外線での透過率が向上する。還元剤として、木粉、カーボン粉末、金属アルミニウム、金属シリコン、フッ化アルミニウム等の材料が使用可能であるが、その中でも金属シリコン、フッ化アルミニウムが好ましい。
枠部６のガラス材の製造工程において、ガラス原料の一部として、金属シリコンを用いることが好ましく、その添加量は、ガラスバッチの全質量に対して０．００１～３質量％、０．００５～２質量％、０．０１～１質量％、特に０．０３～０．１質量％が好ましい。金属シリコンの添加量が少なすぎると、ガラス中に含まれるＦｅ３＋が還元されず、深紫外線での透過率が低下しやすくなる。一方、金属シリコンの添加量が多すぎると、ガラスが茶色に着色する傾向がある。
ガラス原料の一部として、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）を用いることも好ましく、その添加量は、ガラスバッチの全質量に対して、Ｆ２換算で０．０１～５質量％、０．０５～４質量％、０．１～３質量％、０．２～２質量％、０．３～１質量％が好ましい。一方、フッ化アルミニウムの添加量が多すぎると、Ｆ２ガスがガラス中に泡として残存するおそれがある。フッ化アルミニウムの添加量が少なすぎると、ガラス中に含まれるＦｅ３＋が還元されず、深紫外線での透過率が低下しやすくなる。
枠部６のガラス材の製造工程において、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法で平板形状に成形することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、耐熱性の樋状構造物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下頂端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス板を成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、薄型のガラス板を作製しやすくなるとともに、表面を研磨しなくても、板厚ばらつきを低減することができる。結果として、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。なお、樋状構造物の構造や材質は、所望の寸法や表面精度を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行う際に、力を印加する方法も特に限定されない。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラスに接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラスの端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。
枠部６のガラス材の成形方法として、ダウンドロー法以外にも、例えば、スロットダウン法、リドロー法、フロート法等を採択することもできる。
枠部６のガラス材としては、具体的には、例えば、日本電気硝子株式会社製のＢＵ－４１を使用できる。ＢＵ－４１の３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、例えば４２×１０－７／℃である。
枠部６の厚み（上下方向寸法）は、電子部品２よりも大きいことが好ましく、電子部品２よりも０．０１～１ｍｍ大きいことが好ましく、０．０５～０．５ｍｍ大きいことがより好ましく、０．１～０．２ｍｍ大きいことが最も好ましい。
蓋部７は、第二透明無機材から構成されている。第二透明無機材としては、第一透明無機材として例示したものを同様に適用できる。第二透明無機材は、第一透明無機材と同様の材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。ただし、紫外線の取出効率の観点からは、蓋部７は石英ガラスから構成することが好ましい。本実施形態では、蓋部７は石英ガラスから構成されている。また、本実施形態では、蓋部７は、上面７ａ及び下面７ｂがともに平面から構成される板状体である。
蓋部７の厚み（上下方向寸法）は、０．１～１．０ｍｍであることが好ましく、０．２～０．８ｍｍであることがより好ましく、０．３～０．６ｍｍであることが最も好ましい。
本実施形態では、枠部６及び基材３を接合する接合部５は、枠部６と基材３とが直接溶着された溶着部９から形成されている。同様に、枠部６及び蓋部７を接合する接合部８も、枠部６と蓋部７とが直接溶着された溶着部１０から形成されている。溶着部９，１０は、レーザ接合により形成される。
詳細には、溶着部９は、レーザの照射領域において、枠部６及び基材３の少なくとも一方を溶融した後に、その溶融部を固化させることにより形成される。つまり、溶着部９は、例えば、枠部６及び基材３の少なくとも一方の材料から構成され、枠部６及び基材３以外の材料を実質的に含まないことが好ましい。同様に、溶着部１０は、レーザの照射領域において、枠部６及び蓋部７の少なくとも一方を溶融した後に、その溶融部を固化させることにより形成される。つまり、溶着部９は、例えば、枠部６及び蓋部７の少なくとも一方の材料から構成され、枠部６及び蓋部７以外の材料を実質的に含まないことが好ましい。
溶着部９，１０は、貫通孔Ｈに沿って同心環状に複数（図例では二つ）形成されるが、一つであってもよい。複数の溶着部９，１０は、互いに半径方向に離間しているが、半径方向で重なっていてもよい。各溶着部９，１０は、平面視で四角環状に構成されるが、これに限らず、円環状その他の環形状に構成され得る。
溶着部９は、厚み方向において、枠部６と基材３とに連続して跨って形成されている。同様に、溶着部１０は、厚み方向において、枠部６と蓋部７とに連続して跨って形成されている。なお、本実施形態では、溶着部９の内部において、枠部６と基材３との間には界面がなく、溶着部１０の内部において、枠部６と蓋部７との間には界面がない。もちろん、溶着部９，１０の内部において、界面が残っていてもよい。
溶着部９，１０の幅Ｓ１は、１０～２００μｍであることが好ましく、１０～１００μｍであることがより好ましく、１０～５０μｍであることが最も好ましい。溶着部９，１０の厚みＳ２は、１０～２００μｍであることが好ましく、１０～１５０μｍであることがより好ましく、１０～１００μｍであることが最も好ましい。
溶着部９，１０の平面方向の残留応力の最大値は、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、７ＭＰａ以下であることがより好ましく、５ＭＰａ以下であることが最も好ましい。平面方向の残留応力の最大値は、１０ｍｍ×１０ｍｍ以上の寸法を有するガラス板において、ユニオプト社製複屈折測定機：ＡＢＲ－１０Ａを用いて、接合部付近の複屈折（単位：ｎｍ）を計測し、平面方向の残留応力に換算した場合の最大値である。また、光学的な複屈折の測定、すなわち直交する直線偏光波の光路差の測定により、ガラス板中の残留応力値を見積ることが可能であり、残留応力により発生する偏差応力Ｆ（ＭＰａ）は、Ｆ＝Ｄ／ＣＷの式で表記される。「Ｄ」は光路差（ｎｍ）であり、「Ｗ」は偏光波が通過した距離（ｃｍ）であり、「Ｃ」は光弾性定数（比例定数）であり、通常、２０～４０（ｎｍ／ｃｍ）／（ＭＰａ）の値になる。なお、平面方向の残留応力には、引張応力と圧縮応力が存在するが、上記では、両者の絶対値を評価するものとする。
図３は、波長２００～６００ｎｍにおけるＢＵ－４１（日本電気硝子株式会社製）及び石英ガラスの透過率曲線を示す。同図に示すように、石英ガラスは、深紫外域（例えば、波長域２００～３５０ｎｍ）において、厚みの増加に伴う透過率の低下はなく、９０％以上の透過率を有する。一方、ＢＵ－４１は、深紫外域において、厚み０．２ｍｍで８４％以上の透過率を有し、厚み０．５ｍｍで７０％以上の透過率を有する。つまり、ＢＵ－４１は、深紫外域において、石英ガラスよりも僅かに劣るものの良好な透過率を有している。電子装置（発光装置）１の状態では、具体的には、蓋部７及び枠部６をともに厚み０．６ｍｍの石英ガラスから構成した場合の紫外線の取出効率（電子部品（紫外線ＬＥＤ）２の出力倍率）は平均８９％であり、蓋部７を厚み０．６ｍｍの石英ガラスから構成し、枠部６を厚み０．６ｍｍのＢＵ－４１から構成した場合の紫外線の取出効率は平均８８％であった。したがって、蓋部７を石英ガラスから構成し、枠部６を石英ガラス以外の紫外線透過性を有するガラス材（例えば、ＢＵ－４１）から構成しても、紫外域の光の取出効率を高いレベルで維持できる。ただし、紫外線の取出効率を向上させる観点からは、蓋部７及び枠部６は、ともに石英ガラスから構成することが好ましい。
図４～図７は、本発明の第一実施形態に係る電子装置１の製造方法を例示している。
本実施形態に係る電子装置１の製造方法は、保護キャップ４を得るために、蓋部７と枠部６とを接合する第一接合工程と、電子部品２が搭載された基材３と保護キャップ４とを接合する第二接合工程とを備えている。
第一接合工程では、まず、図４に示すように、蓋部７と、枠部６とを準備する。次に、蓋部７の下面７ｂと枠部６の上端面６ａとを直接接触させる。この状態で、図５に示すように、レーザ照射装置１１により、蓋部７と枠部６との接触部に対してレーザＬを集光して照射する。レーザＬは、蓋部７及び枠部６の少なくとも一方側から照射さる。本実施形態では、レーザＬは、蓋部７側から照射される。これにより、接触部を溶着して溶着部１０を形成するとともに、溶着部１０により枠部６と蓋部７とを接合する。このようにすれば、枠部６と蓋部７との間に他部材が介在しないことから、枠部６の熱膨張係数と蓋部７の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部６と蓋部７とを確実に接合できる。
図６に示すように、レーザＬは、貫通孔Ｈの外側で、貫通孔Ｈに沿った環状軌道Ｔを描くように走査される。この場合において、レーザＬは、その照射領域Ｒが環状軌道Ｔ上で重なりながら環状軌道Ｔを一周するように走査される。あるいは、レーザＬは、その環状軌道Ｔを複数回にわたって周回するように走査される。なお、溶着部１０を同心環状に複数形成する場合には、レーザＬを走査する環状軌道Ｔも同心環状に複数設定される。
また、貫通孔Ｈを囲むように４本の直線を井桁状に交差させることにより、枠状に接合部を形成してもよい。これにより、複数の保護キャップ４を一度に作製し得るため、電子装置１の製造効率を高めることができる。
第二接合工程では、まず、図７に示すように、第一接合工程で得られた保護キャップ４と、電子部品２が搭載された基材３とを準備する。次に、枠部６の下端面６ｂと基材３の上面３ａとを直接接触させる。この状態で、図８に示すように、レーザ照射装置１１により、枠部６と基材３の接触部に対してレーザＬを集光して照射する。レーザＬは、枠部６及び基材３のうちのレーザＬを透過する枠部６側から照射される。これにより、接触部を溶着して溶着部９を形成するとともに、溶着部９により枠部６と基材３とを接合する。このようにすれば、枠部６と基材３との間に他部材が介在しないことから、枠部６の熱膨張係数と基材３の熱膨張係数との差がある程度大きくても、枠部６と基材３とを確実に接合できる。
蓋部７の下面７ｂ、枠部６の上端面６ａ、枠部６の下端面６ｂ及び基材３の上面３ａのそれぞれの算術平均粗さＲａは、２．０ｎｍ以下であることが好ましく、１．０ｎｍ以下であることがより好ましく、０．５ｎｍ以下であることが更に好ましく、０．２ｎｍ以下であることが最も好ましい。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を意味する。このようすれば、蓋部７及び枠部６や、枠部６及び基材３が互いに接合面間の分子間力（オプティカルコンタクト）により密着するため、レーザ接合前のハンドリング性が向上する。
レーザＬとしては、ピコ秒オーダーやフェムト秒オーダーのパルス幅を有する超短パルスレーザが好適に使用される。
レーザＬの波長は、ガラス部材を透過する波長であれば特に限定されるものではないが、例えば、４００～１６００ｎｍであることが好ましく、５００～１３００ｎｍであることがより好ましい。レーザＬのパルス幅は、１０ｐｓ以下であることが好ましく、５ｐｓ以下であることがより好ましく、２００ｆｓ～３ｐｓであることが最も好ましい。レーザＬの集光径は、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
レーザＬの繰り返し周波数は、連続的な熱蓄積を生じさせる程度であることが必要であり、具体的には１００ｋＨｚ以上であることが好ましく、２００ｋＨｚ以上であることがより好ましく、５００ｋＨｚ以上であることが更に好ましい。
また、１パルスを複数に分配させ、パルス間隔を更に短くして照射する手法（バーストモード）を利用することが好ましい。これにより、熱蓄積が生じやすくなり、接合部８を安定して形成することができる。
（第二実施形態）
図９は、本発明の第二実施形態に係る電子装置１を例示している。第二実施形態では、枠部６及び蓋部７を接合する接合部８の構成が、第一実施形態と相違する。
本実施形態では、枠部６及び蓋部７は、石英ガラスから構成される。接合部８は、接着層２１により構成されている。つまり、枠部６及び蓋部７は、互いに直接接触しておらず、両者の間に接着層２１が介在している。接着層２１は、例えば接着材を焼成することにより形成される。
接着層２１の３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、－２５×１０－７～２５×１０－７／℃であり、－２０×１０－７～２０×１０－７／℃であることが好ましく、－１５×１０－７～１５×１０－７／℃であることがより好ましく、－１０×１０－７～１０×１０－７／℃であることが最も好ましい。石英ガラスの３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は例えば４．０×１０－７／℃である。したがって、上記の熱膨張係数を有する接着層２１を用いれば、石英ガラスなどの低膨張係数材料で構成される枠部６及び蓋部７の熱膨張係数と、接着層２１の熱膨張係数を整合させることができる。この結果、接着層２１を用いても、接着層２１又はその近傍に生じる残留応力を小さくして、保護キャップ４の破損（クラックなど）を抑制できる。
接着層２１の厚みは特に限定されないが、接着層２１の厚みが小さすぎると、接着層２１の機械的強度が低下しやすくなる。一方、接着層２１の厚みが大きすぎる場合も、接着層２１における残留応力が大きくなって機械的強度が低下するおそれがある。さらには、保護キャップ４や電子装置１のサイズが大きくなる傾向がある。このため、接着層２１の厚みは、１０μｍ～１００μｍであることが好ましく、２０μｍ～８０μｍであることがより好ましく、３０μｍ～６０μｍであることが最も好ましい。
接着層２１は、ガラスを含むことが好ましい。このようにすれば、接着層２１の耐熱性や気密性を向上させることができる。特に、接着層２１が結晶化ガラスを含むものであると、低膨張化が容易になり、石英ガラスから構成される枠部６及び蓋部７との熱膨張係数を整合させやすくなる。具体的には、接着層２１は、低膨張結晶であるβ－石英固溶体を含有することが好ましい。接着層２１におけるβ－石英固溶体の含有量は、７５～９９質量％、８０～９７質量％、特に８５～９５質量％であることが好ましい。β－石英固溶体の含有量が少なすぎると、接着層２１の低膨張化が困難になる傾向がある。一方、β－石英固溶体の含有量が多すぎると、接合時における流動性が低下しやすくなる。なお、結晶化ガラスを含む接着層２１は、結晶性ガラスを含む接着材（封止材）を熱処理することにより得られる。
接着層２１の具体例としては、組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ４８～７５％、Ａｌ２Ｏ３ ５～２５％、Ｌｉ２Ｏ ５～３０％、Ｂ２Ｏ３ ５～２３％、ＺｎＯ ０～１０％を含有するガラスを含むものが挙げられる。特に、組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ４８～７５％、Ａｌ２Ｏ３ ５～２５％、Ｌｉ２Ｏ ５～３０％、Ｂ２Ｏ３ １０～２３％（ただし１０％を含まない）、ＺｎＯ ０～２．５％（ただし２．５％を含まない）を含有するガラスが好ましい。このような組成にした理由を以下に説明する。なお、以下の各成分の含有量に関する説明において、特に断りのない限り、「％」は「モル％」を意味する。
ＳｉＯ２はガラス骨格を形成する成分であり、またβ－石英固溶体の構成成分である。ＳｉＯ２の含有量は４８～７５％、５３～７０％、特に５８～６５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、β－石英固溶体の析出量が少なくなり、低熱膨張特性が得にくくなる。一方、ＳｉＯ２が多すぎると、軟化点が上昇するため、接合時（封止時）の熱処理による軟化流動性が低下しやすくなる。
Ａｌ２Ｏ３はβ－石英固溶体の構成成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は５～２５％、７～１５％、特に７～１３％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、β－ 石英固溶体の析出量が少なくなり、低熱膨張特性が得にくくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３が多すぎると、軟化点が上昇するため、接合時の熱処理による軟化流動性が低下しやすくなる。
Ｌｉ２Ｏはβ－石英固溶体の構成成分であり、また軟化点を低下させる成分である。Ｌｉ２Ｏの含有量は５～３０％、１０～２５％、特に１０～２０％であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が少なすぎると、β－石英固溶体の析出量が少なくなり、低熱膨張特性が得にくくなる。また軟化点が上昇するため、接合時の熱処理による軟化流動性が低下しやすくなる。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、熱処理後の残留ガラス中におけるＬｉ２Ｏの含有量が多くなり、残留ガラスの熱膨張係数が高くなることから、結果として低熱膨張特性が得にくくなる。
Ｂ２Ｏ３はガラス骨格を形成する成分であり、軟化点を低下させる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は５～２３％、１０～２３％（ただし１０％を含まない）、１２～１６％、特に１３～１５％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、軟化点が上昇して、軟化点と結晶化温度の差が小さくなる。そのため、接合時の熱処理による軟化流動前に結晶が析出する傾向があり、流動性が低下しやすくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、熱処理後の残留ガラス相の割合が増加する（β－石英固溶体の析出量が低下する）ため、また残留ガラス相の熱膨張係数が増大するため、結果として低熱膨張特性が得にくくなる。
なお、Ｂ２Ｏ３とＬｉ２Ｏの各含有量の割合を適宜調整することにより、低熱膨張特性が得やすくなる。具体的には、Ｂ２Ｏ３／Ｌｉ２Ｏの値を０．５～１、０．７～１、特に０．８～１に調整することが好ましい。なお、「Ｂ２Ｏ３／Ｌｉ２Ｏ」はＢ２Ｏ３とＬｉ２Ｏの各含有量のモル比を意味する。
ＺｎＯは耐候性を向上させる成分である。また、接合時の熱処理による軟化流動性を向上させる効果がある。ＺｎＯの含有量は０～１０％、０～２．５％（ただし２．５％を含まない）、特に０～２％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が多すぎると、β－石英固溶体の析出量が少なくなったり、Ｚｎ－Ａｌ系結晶等の低膨張化に寄与しない異種結晶が析出しやすくなる。また、熱処理後の残留ガラスの熱膨張係数が高くなる傾向がある。結果として、熱膨張係数が大きくなる傾向がある。
なお、耐候性を向上させる成分としてＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを含有させてもよい。これらの成分は接合時の熱処理による軟化流動性を向上させる効果もある。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は０～１０％、０～５％、特に０．１～２％であることが好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多すぎると、β－石英固溶体の析出量が少なくなったり、熱処理後の残留ガラス相の熱膨張係数が高くなる傾向がある。その結果、熱膨張係数が高くなる傾向がある。
また、同じく耐候性を向上させる成分としてＬａ２Ｏ３、ＺｒＯ２またはＢｉ２Ｏ３を含有させてもよい。これらのうちＺｒＯ２及びＢｉ２Ｏ３は、接合時の熱処理による軟化流動性を向上させる効果もある。Ｌａ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３の含有量は０～１０％、０～５％、特に０．１～２％であることが好ましい。Ｌａ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３の含有量が多すぎると、β－石英固溶体の析出量が少なくなったり、熱処理後の残留ガラス相の熱膨張係数が高くなる傾向がある。特に、Ｌａ２Ｏ３に関してはその含有量が多すぎると、Ｌａ－Ｂ系結晶等の低膨張化に寄与しない異種結晶が析出しやすい。その結果、熱膨張係数が高くなる傾向がある。なお、「Ｌａ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３」は、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＢｉ２Ｏ３の合量を意味する。
上記成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｎＯ、Ｐ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５等を合量で３０％以下、２０％以下、さらには１０％以下の範囲で含有させることが可能である。
なお、接着層２１には、熱膨張係数調整のため耐火性フィラー粉末が含まれていてもよい。耐火性フィラーの含有量は、０～３０質量％、０．１～２０質量％、特に１～１０質量％であることが好ましい。耐火性フィラー粉末の含有量が多すぎると、被接合部材に対する接合性が低下しやすくなる。
耐火性フィラー粉末としては、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、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、ムライト、シリカ、β－ユークリプタイト、β－スポジュメン、β－石英固溶体、リン酸タングステン酸ジルコニウムなどが使用できる。
接着層２１を構成する接着材は、粉体、圧粉体、ペースト等の形態で、枠部６と蓋部７との間に配置される。接着材をペーストとする場合、例えば、例えば、結晶性ガラスの粉末、樹脂及び溶媒を含むペーストを塗布する。ペーストの塗布は、例えばディスペンサーを用いることができる。
ペーストの樹脂としては、アクリル酸エステル（アクリル系樹脂）、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、ポリメチレンスチレン、ポリエチレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用できる。特に、アクリル酸エステル、エチルセルロースは、熱分解性が良好であるため好ましい。
ペーストの溶媒としては、α－ターピオネール、パインオイル、Ｎ，Ｎ’－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、高級アルコール、γ－ブチロラクトン（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、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等を用いることができる。特に、α－ターピオネールは、高粘性かつ樹脂等の溶解性も良好であるため好ましい。
焼成温度は、接着材の軟化点±１００℃、特に軟化点±５０℃の範囲内とすることが好ましい。具体的には、焼成温度は、例えば５００℃～８００℃、特に６００℃～７５０℃の範囲内とすることが好ましい。焼成温度が低すぎると軟化流動が不十分となり、接着強度に劣る傾向がある。一方、焼成温度が高すぎると、流動性が過剰になって接合が困難になる傾向がある。また、接着材が結晶性ガラスを含む場合、結晶転移（例えばβ－石英固溶体からβ－スポジュメン固溶体への結晶転移）が生じて接着層２１が高膨張化するおそれがある。なお、接着材の焼成は、加熱炉を用いた加熱でもよいし、レーザを用いた加熱でもよい。
接着材の平均粒子径Ｄ５０は１５μｍ以下、０．５～１０μｍ、特に０．７～５μｍが好ましい。平均粒子径Ｄ５０の粒度が大きすぎると、焼成後に得られる接着層２１において気孔が多くなりすぎて接合強度が低下するおそれがある。ここで、「平均粒子径Ｄ５０」とは、レーザ回折装置で測定した値を指し、レーザ回折法により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して５０％である粒子径を表す。
（第三実施形態）
図１０は、本発明の第三実施形態に係る電子装置１を例示している。第三実施形態では、保護キャップ４が、枠部６と蓋部７との間に接合部のない単一部材から構成されており、この点が第一及び第二実施形態と相違する。単一部材から構成される保護キャップ４の枠部６は、溶着部９により基材３と直接溶着されている。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記の実施形態において、枠部６と基材３とを接合した後に、枠部６に蓋部７を接合してもよい。この場合、枠部６と基材３とを接合した後に基材３に電子部品２を搭載し、その後に、枠部６に蓋部７を接合してもよい。ただし、作業性を考慮した場合、枠部６と基材３とを接合する前に、基材３に電子部品２を搭載することが好ましい。
上記の実施形態において、紫外線の取出効率を向上させるために、枠部６の内周面に反射膜を形成してもよい。
１ 電子装置
２ 電子部品
３ 基材
４ 保護キャップ
５ 接合部
６ 枠部
７ 蓋部
８ 接合部
９ 溶着部
１０ 溶着部

Claims (6)

  1. 電子部品と、前記電子部品が搭載された基材と、前記電子部品が内部に収容されるように、前記基材に接合された保護キャップとを備えている電子装置であって、
    前記保護キャップが、第一透明無機材からなる枠部と、前記枠部の一端開口を覆う第二透明無機材からなる蓋部とを備え、
    前記枠部と前記基材とが、直接溶着されるとともに、
    前記枠部と前記蓋部とが、直接溶着されていることを特徴とする電子装置。
  2. 電子部品と、前記電子部品が搭載された基材と、前記電子部品が内部に収容されるように、前記基材に接合された保護キャップとを備えている電子装置であって、
    前記保護キャップが、第一透明無機材からなる枠部と、前記枠部の一端開口を覆う第二透明無機材からなる蓋部とを備え、
    前記枠部と前記基材とが、直接溶着されており、
    前記電子部品が、紫外線ＬＥＤであることを特徴とする電子装置。
  3. 前記第一透明無機材が、石英ガラスである請求項１又は２に記載の電子装置。
  4. 前記第二透明無機材が、軟化点が１０００℃以下のガラス材である請求項１～３のいずれか１項に記載の電子装置。
  5. 前記第二透明無機材が、石英ガラスである請求項１～３のいずれか１項に記載の電子装置。
  6. 電子部品と、前記電子部品が搭載された基材と、前記電子部品が内部に収容されるように、前記基材に接合された保護キャップと備えている電子装置の製造方法であって、
    前記保護キャップが、第一透明無機材からなる枠部と、前記枠部の一端開口を覆う第二透明無機材からなる蓋部とを備え、
    前記枠部と前記基材とを接触させた状態で、前記枠部と前記基材の接触部にレーザを照射することにより、前記枠部と前記基材とを直接溶着する接合工程と、
    前記枠部と前記蓋部とを接触させた状態で、前記枠部と前記蓋部の接触部にレーザを照射することにより、前記枠部と前記蓋部とを直接溶着する接合工程とを備えていることを特徴とする電子装置の製造方法。
JP2020122191A 2020-07-16 2020-07-16 電子装置及び電子装置の製造方法 Active JP7405031B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020122191A JP7405031B2 (ja) 2020-07-16 2020-07-16 電子装置及び電子装置の製造方法
KR1020237003338A KR20230039667A (ko) 2020-07-16 2021-06-02 전자장치 및 전자장치의 제조 방법
PCT/JP2021/021077 WO2022014186A1 (ja) 2020-07-16 2021-06-02 電子装置及び電子装置の製造方法
CN202180048611.1A CN115803872A (zh) 2020-07-16 2021-06-02 电子装置及电子装置的制造方法
TW110122745A TW202207490A (zh) 2020-07-16 2021-06-22 電子裝置及電子裝置之製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020122191A JP7405031B2 (ja) 2020-07-16 2020-07-16 電子装置及び電子装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022018817A JP2022018817A (ja) 2022-01-27
JP7405031B2 true JP7405031B2 (ja) 2023-12-26

Family

ID=79555120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020122191A Active JP7405031B2 (ja) 2020-07-16 2020-07-16 電子装置及び電子装置の製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7405031B2 (ja)
KR (1) KR20230039667A (ja)
CN (1) CN115803872A (ja)
TW (1) TW202207490A (ja)
WO (1) WO2022014186A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021381A (ja) 2007-07-12 2009-01-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd 受光装置および受光装置の製造方法
JP2012079550A (ja) 2010-10-01 2012-04-19 Nippon Electric Glass Co Ltd 電気素子パッケージ
JP2015023263A (ja) 2013-07-24 2015-02-02 日本電気硝子株式会社 電気素子パッケージの製造方法及び電気素子パッケージ
WO2020070329A1 (en) 2018-10-05 2020-04-09 Indigo Diabetes Nv Weld protection for hermetic wafer-level sealing

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61229343A (ja) * 1985-04-04 1986-10-13 Toshiba Corp 電子部品のパツケ−ジング方法
WO2015190242A1 (ja) 2014-06-09 2015-12-17 日本電気硝子株式会社 発光デバイス

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021381A (ja) 2007-07-12 2009-01-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd 受光装置および受光装置の製造方法
JP2012079550A (ja) 2010-10-01 2012-04-19 Nippon Electric Glass Co Ltd 電気素子パッケージ
JP2015023263A (ja) 2013-07-24 2015-02-02 日本電気硝子株式会社 電気素子パッケージの製造方法及び電気素子パッケージ
WO2020070329A1 (en) 2018-10-05 2020-04-09 Indigo Diabetes Nv Weld protection for hermetic wafer-level sealing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022014186A1 (ja) 2022-01-20
CN115803872A (zh) 2023-03-14
JP2022018817A (ja) 2022-01-27
TW202207490A (zh) 2022-02-16
KR20230039667A (ko) 2023-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI497466B (zh) Electronic device and manufacturing method thereof
KR102361856B1 (ko) 기밀 패키지의 제조 방법 및 기밀 패키지
JPWO2018008379A1 (ja) 複合セラミック粉末、封着材料及び複合セラミック粉末の製造方法
WO2017170051A1 (ja) ガラス粉末及びそれを用いた封着材料
WO2020071047A1 (ja) 気密パッケージ
TWI769209B (zh) 氣密封裝體
JP7405031B2 (ja) 電子装置及び電子装置の製造方法
JPWO2018147210A1 (ja) 気密パッケージ
KR102400344B1 (ko) 패키지 기체 및 그것을 사용한 기밀 패키지
WO2018216587A1 (ja) 気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ
WO2023053688A1 (ja) 電子装置および電子装置の製造方法
WO2022014201A1 (ja) 保護キャップ、電子装置及び保護キャップの製造方法
TWI750347B (zh) 覆蓋玻璃及氣密封裝
WO2024057823A1 (ja) 封着材料層付きガラス基板及び気密パッケージの製造方法
JP2022019511A (ja) 保護キャップ、電子装置及び保護キャップの製造方法
WO2023281961A1 (ja) 封着材料層付きガラス基板及び気密パッケージの製造方法
JP2023008800A (ja) 封着材料層付きガラス基板及び気密パッケージの製造方法
JP6922253B2 (ja) ガラス蓋
WO2018186200A1 (ja) 封着材料及び結晶化ガラス粉末の製造方法
WO2018131471A1 (ja) 気密パッケージ及びガラス蓋

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230320

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231031

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7405031

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150