WO2019039440A1

WO2019039440A1 - 透明封止部材及び光学部品

Info

Publication number: WO2019039440A1
Application number: PCT/JP2018/030698
Authority: WO
Inventors: 菊池芳郎; 柴田宏之
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: CN111033768A; JP6966557B2; US20200194638A1; DE112018003868T5; JPWO2019039440A1; US11195980B2; KR20200040770A

Abstract

本発明は透明封止部材及び光学部品に関する。透明封止部材（１０）は、少なくとも１つの光学素子（１４）を収容するためのパッケージ（２０）に用いられ、前記光学素子（１４）が実装された実装基板（１６）に樹脂接着剤（５０）によって接合される透明封止部材（１０）である。透明封止部材（１０）は、前記実装基板（１６）との接合面（３０ａ）に固着された複数の粒子（３２）を有する。

Description

透明封止部材及び光学部品

　本発明は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ(半導体レーザー)等に用いられる光学部品の構成部材である透明封止部材と、該透明封止部材を有する光学部品に関する。

　一般に、紫外線を出射する光学素子（例えばＬＥＤやＬＤ等）を有する光学部品は、光学素子を外気や水分から保護するために、透明封止部材が必要である。光学素子が実装された実装基板と透明封止部材との接合には、メタライズや樹脂接着剤が用いられる。

　特開２００１－２３７３３５号公報には、半導体素子が実装された金属製の放熱板と、該放熱板の上面に銀ロウ等のロウ材によって接合された金属製の枠体と、枠体の上面にロウ材によって接合されたセラミックス製の蓋体とで構成された筐体が開示されている。

　特開２００７－３１１７０７号公報には、石英等のガラスによって構成された集光レンズをレンズ保持部材に接着剤で接合した紫外線発光素子用のパッケージが開示されている。

　ところで、実装基板と透明封止部材との接合において、エポキシ等の樹脂接着剤を用いた場合、樹脂接着剤が、光学素子から出射された紫外線の影響を受けて劣化し、良好な封止性が得られなくなる場合がある。

　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、光学素子から出射された紫外線による樹脂接着剤への影響を抑えることができ、実装基板との封止性の劣化を抑制することができる透明封止部材を提供することを目的とする。

　また、本発明は、透明封止部材と実装基板とを接合する樹脂接着剤の紫外線による影響を抑えることができ、使用期間の長寿命化を図ることができる光学部品を提供することを目的とする。

［１］　第１の本発明に係る透明封止部材は、少なくとも１つの光学素子を収容するためのパッケージに用いられ、前記光学素子が実装された実装基板に樹脂接着剤によって接合される透明封止部材である。そして、前記透明封止部材は、前記実装基板との接合面に固着された複数の粒子を有することを特徴とする。

　すなわち、光学素子から出射された紫外光は、透明封止部材を透過して外部に出射することになるが、一部の紫外光は透明封止部材内を導光して、透明封止部材の接合部分に向かう。従来は、透明封止部材を導光した紫外線が樹脂接着剤に当たり、その結果、樹脂接着剤の劣化、並びに、パッケージの耐久性の劣化（光学部品の劣化）にもつながる場合があった。

　これに対して、本発明の透明封止部材は、実装基板との接合面に固着された複数の粒子を有する。そのため、透明封止部材内を導光してきた紫外線が粒子によって減衰したり、反射することから、直接樹脂接着剤に入射しなくなる。すなわち、光学部品は、透明封止部材と実装基板とを接合する樹脂接着剤の紫外線による影響を抑えることができ、使用期間の長寿命化を図ることができる。

［２］　第１の本発明において、前記複数の粒子は、前記透明封止部材に埋没して固着され、または前記透明封止部材との反応層を介して固着されていることを特徴とする。

［３］　第１の本発明において、前記光学素子と前記実装基板とを有する光学部品に用いられ、前記実装基板と共に前記光学素子を収容する前記パッケージを構成してもよい。

［４］　第１の本発明において、前記透明封止部材は、石英ガラス、光学ガラス又はサファイアで構成されていることが好ましい。

［５］　第１の本発明において、前記粒子の融点は、前記透明封止部材の融点より高いことが好ましい。

［６］　第１の本発明において、前記粒子は、窒化物、炭化物又はホウ化物のセラミック粒子であることが好ましい。

［７］　第１の本発明において、前記セラミック粒子の構成材料が、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＷＣ（炭化タングステン）、Ｍｏ_２Ｃ（炭化モリブデン）、ＢＮ（窒化ホウ素）、Ｂ_４Ｃ（炭化ホウ素）、ＭｏＢ（ホウ化モリブデン）又はＷＢ（ホウ化タングステン）であることが好ましい。

［８］　第１の本発明において、前記粒子は、金属粒子であってもよい。

［９］　第１の本発明において、前記金属粒子の構成材料が、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｂ（ホウ素）、Ｃｒ（クロム）又はＩｒ（イリジウム）であることが好ましい。

［１０］　第１の本発明において、前記粒子は、金属間化合物粒子であってもよい。

［１１］　前記金属間化合物粒子の構成材料が、ケイ化物であることが好ましい。

［１２］　この場合、金属間化合物粒子の構成材料が、ＭｏＳｉ_２又はＷＳｉ_２であることが好ましい。

［１３］　第１の本発明において、前記粒子の平均粒径が０．０５～１５μｍの範囲であることが好ましい。

［１４］　第１の本発明において、前記実装基板と接合する部分の表面粗さＲａが０．０５～１０μｍであることが好ましい。

［１５］　第１の本発明において、前記接合面と前記複数の粒子とは、前記透明封止部材と前記粒子との間で反応が生じる温度以上で熱処理を行うことにより固着されることが好ましい。

［１６］　第１の本発明において、前記接合面と前記複数の粒子とは、前記透明封止部材の軟化する温度で熱処理を行うことにより固着されることが好ましい。

［１７］　第２の本発明に係る光学部品は、上述した第１の本発明に係る透明封止部材を有することを特徴とする。

　これにより、光学素子から出射された紫外光による樹脂接着剤への影響を抑えることができ、実装基板との封止性の劣化を抑制することができる。

　以上説明したように、本発明に係る透明封止部材によれば、光学素子から出射された紫外線による樹脂接着剤への影響を抑えることができ、実装基板との封止性の劣化を抑制することができる。

　また、本発明に係る光学部品によれば、透明封止部材と実装基板とを接合する樹脂接着剤の紫外線による影響を抑えることができ、使用期間の長寿命化を図ることができる。

本実施の形態に係る透明封止部材と、該透明封止部材を有する光学部品を示す縦断面図である。図２Ａは透明封止部材の端面にセラミック粒子を固着した状態を模式的に示す拡大断面図であり、図２Ｂは透明封止部材の端面に金属粒子を固着した状態を模式的に示す拡大断面図であり、図２Ｃは透明封止部材の端面に金属間化合物粒子を固着した状態を模式的に示す拡大断面図である。図３Ａは切出し加工又は高温モールド成形によって透明体を作製した状態を示す工程図であり、図３Ｂは粉末焼結法によって透明体を作製した状態を示す工程図である。図４Ａは板材上にセラミック粉末を配置した状態を示す工程図であり、図４Ｂはセラミック粉末上に透明体の前駆体又は透明体を載置した状態を示す工程図であり、図４Ｃはセラミック粉末の融点より低い温度で熱処理した状態を示す工程図であり、図４Ｄは板材を取り外して、セラミック粒子が固着された透明封止部材とした状態を示す工程図である。図５Ａは透明体の前駆体の端面又は透明体の端面に、ペースト化したセラミック粉末を塗布した状態を示す工程図であり、図５Ｂは板材上に透明体の前駆体又は透明体を載置した状態を示す工程図であり、図５Ｃはセラミック粉末の融点より低い温度で熱処理した状態を示す工程図であり、図５Ｄは板材を取り外して、セラミック粒子が固着された透明封止部材とした状態を示す工程図である。図６Ａは第１の変形例に係る透明封止部材と、該透明封止部材を有する光学部品を示す縦断面図であり、図６Ｂは第２の変形例に係る透明封止部材と、該透明封止部材を有する光学部品を示す縦断面図である。第３の変形例に係る透明封止部材と、該透明封止部材を有する光学部品を示す縦断面図である。実施例１～１５及び比較例に係る光学部品の内訳と不合格率を示す表１である。

　以下、本発明に係る透明封止部材及び光学部品の実施の形態例を図１～図８を参照しながら説明する。

　本実施の形態に係る透明封止部材１０は、図１に示すように、例えば紫外光１２を出射する少なくとも１つの光学素子１４と、光学素子１４が実装された実装基板１６とを有する光学部品１８に用いられ、実装基板１６と共に光学素子１４を収容するパッケージ２０を構成する。透明封止部材１０は例えば石英ガラス、光学ガラス又はサファイアで構成され、実装基板１６は例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）にて構成される。

　光学素子１４は、上述したように、実装基板１６に実装される。光学素子１４は、図示しないが、例えばサファイア基板（熱膨張係数：７．７×１０^－６／℃）上に、量子井戸構造を具備したＧａＮ系結晶層が積層されて構成されている。光学素子１４の実装方法としては、例えば光出射面を透明封止部材１０に対面させて実装する、いわゆるフェイスアップ実装を採用している。すなわち、光学素子１４から導出された端子（図示せず）と、実装基板１６上に形成された回路配線（図示せず）とを例えばボンディングワイヤ（図示せず）にて電気的に接続させる。

　透明封止部材１０は、上面閉塞、下面開口の筒状に形成され、例えば平板状の実装基板１６に実装された光学素子１４を囲む凹部２２を有する。透明封止部材１０の外形形状は、例えば円筒状、多角筒状等である。

　透明封止部材１０の寸法としては、高さが０．５～１０ｍｍ、外径が３．０～１０ｍｍである。なお、光学素子１４の寸法としては、厚みが０．００５～０．５ｍｍ、図示しないが、上面から見た縦の寸法が０．５～２．０ｍｍ、横の寸法が０．５～２．０ｍｍである。

　そして、透明封止部材１０は、透明体３０と、該透明体３０のうち、実装基板１６との接合面３０ａ（端面３０ａともいう）に固着された複数の粒子３２を有する。

　粒子３２は、例えば図２Ａに示すように、窒化物、炭化物又はホウ化物のセラミック粒子３２ａを選択することができる。この場合、セラミック粒子３２ａの構成材料としては、例えばＡｌＮ（融点：２２００℃）、Ｓｉ_３Ｎ_４（融点：１９００℃）、ＳｉＣ（融点：２７３０℃）、ＷＣ（融点：２８７０℃）又はＭｏ_２Ｃ（融点：２６８７℃）、ＢＮ（融点：２７３０℃）、Ｂ_４Ｃ（融点：２７６３℃）、ＭｏＢ（融点：２８２３℃）又はＷＢ（融点：３０７３℃）等を選択することができる。セラミック粒子３２ａの平均粒径は０．１～１０μｍの範囲であることが好ましい。

　ここで、透明封止部材１０の製造方法について図３Ａ～図５Ｄを参照しながら説明する。

　先ず、透明体３０を作製する。透明体３０の作製方法は、（ａ）バルク母材からの切出し加工、（ｂ）高温モールド成形、（ｃ）粉末焼結法等がある。

　切出し加工は、透明体３０のバルク母材から切出し加工を行って、図３Ａに示すように、透明体３０を作製する。高温モールド成形は、高温で型に材料を流し込む、又は型に材料片を入れておき、高温で型状に変形させて、図３Ａに示すように、透明体３０を作製する。

　粉末焼結法は、例えば成形型にシリカ粉体と有機化合物とを含む成形スラリーを鋳込み、有機化合物相互の化学反応、例えば分散媒と硬化剤若しくは硬化剤相互の化学反応により固化させた後、成形型から離型して、図３Ｂに示すように、透明体３０の前駆体３４を作製する。その後、前駆体３４を熱処理して、透明体３０を作製する。

　次に、透明体３０の端面３０ａ（図３Ａ参照）に粒子３２を固着する。透明体３０の端面３０ａにセラミック粒子３２ａを固着する方法としては、例えば以下の２つの方法が挙げられる。

　すなわち、第１の方法は、図４Ａに示すように、融点の高い板材、例えばモリブデン製の板材４０上にセラミック粉末４２を配置し、その後、図４Ｂに示すように、その上に透明体３０の前駆体３４の端面３４ａ又は透明体３０の端面３０ａを下にして載置（静置が好ましい）する。その後、図４Ｃに示すように、セラミック粉末４２の融点より低い温度（好ましくは、板材４０の融点より低い温度。以下、同様である。）で熱処理を行う。この熱処理により、透明体３０を構成する石英ガラスが軟化し、透明体３０の端面３０ａにおいて、セラミック粉末４２の一部が埋没して固着する。または、透明体３０の端面３０ａとセラミック粉末４２との接触面でそれらの一部が反応して固着する。すなわち、熱処理の温度は、少なくともセラミック粉末４２と石英ガラスとの間で反応が生じる温度、又は、透明体３０を構成する石英ガラスが軟化する温度よりも高い温度にすればよい。図４Ｂの工程で、前駆体３４を用いた場合は、前駆体３４が焼結して透明体３０になる。その後、図４Ｄに示すように、板材４０を取り外すことで、接合面３０ａにセラミック粒子３２ａが固着された透明封止部材１０を得る。

　第２の方法は、先ず、図５Ａに示すように、透明体３０の前駆体３４の端面３４ａ又は透明体３０の端面３０ａに、ペースト化したセラミック粉末４２を印刷、あるいはディッピング、あるいはスプレー、あるいはハケ塗り等の方法で塗布する。その後、図５Ｂに示すように、乾燥した後に、融点の高い板材、例えばモリブデン製の板材４０上に、透明体３０の前駆体３４又は透明体３０を載置（静置が好ましい）する。その後、図５Ｃに示すように、セラミック粒子３２ａの融点より低い温度で熱処理を行う。透明体３０が石英ガラスの場合には、例えば、１２００℃以上とすればよい。図５Ｂの工程で、前駆体３４を用いた場合は、前駆体３４が焼結して透明体３０になる。その後、図５Ｄに示すように、板材４０を取り外すことで、接合面３０ａにセラミック粒子３２ａが固着された透明封止部材１０を得る。

　上述の例では、粒子３２としてセラミック粒子３２ａを用いた例を示したが、その他、図２Ｂに示すように、金属粒子３２ｂであってもよい。この場合、金属粒子３２ｂの構成材料としては、例えばＭｏ（融点：２６２３℃）、Ｗ（融点：３４２２℃）、Ｔｉ（融点：１６６８℃）、Ｚｒ（融点：１８５５℃）、Ｐｔ（融点：１７６８℃）、Ｂ（融点：２０７６℃）、Ｃｒ（融点：１９０７℃）又はＩｒ（融点：２４４７℃）等を選択することができる。

　上記粒子３２は、図２Ｃに示すように、金属間化合物粒子３２ｃであってもよい。この場合、金属間化合物粒子３２ｃの構成材料としては、ケイ化物であることが好ましく、例えばＭｏＳｉ_２（融点：２０３０℃）、ＷＳｉ_２（融点：２１６０℃）等を選択することができる。

　透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分を走査電子顕微鏡（倍率３０００倍）で観察すると、固着したセラミック粒子３２ａ又は金属粒子３２ｂが複数確認できる。セラミック粒子３２ａ又は金属粒子３２ｂは、後述する樹脂接着剤５０側に突出しているため、いわゆるアンカー効果により、樹脂接着剤５０との接合強度を向上させることができる。

　透明封止部材１０の実装基板１６と接合する部分に固着したセラミック粒子３２ａ又は金属粒子３２ｂの粒径は、０．０５～１５μｍ、より好ましくは０．１～１０μｍ、更に好ましくは１～５μｍである。また、このセラミック粒子３２ａ又は金属粒子３２ｂが固着した表面の面粗さＲａが、０．０５～１０μｍ、より好ましくは、０．１～５μｍ、更に好ましくは０．５～３μｍとなっている状態が好ましい。ここで、実装基板１６と接合する部分の表面粗さとは、接合面３０ａ自体の表面粗さではなく、接合面３０ａにセラミック粒子３２ａ、あるいは金属粒子３２ｂ、あるいは金属間化合物粒子３２ｃを固着した後の表面粗さを示す。

　セラミック粒子３２ａ又は金属粒子３２ｂが固着していても、それらの粒径が０．０５μｍよりも小さい場合には、アンカー効果が小さくなり、樹脂接着剤５０との接合強度の向上効果が小さくなる。また、粒径が１５μｍ以上になると、セラミック粒子３２ａ又は金属粒子３２ｂが透明封止部材１０から脱離しやすくなるためである。また、面粗さＲａが０．０５μｍより小さい場合は、アンカー効果が小さくなり、Ｒａが１０μｍよりも大きい場合には実装基板１６と接合できない場合がある。

　そして、上述のようにして、接合面３０ａにセラミック粒子３２ａ、あるいは金属粒子３２ｂ、あるいは金属間化合物粒子３２ｃが固着された透明封止部材１０を、実装基板１６上に樹脂接着剤５０にて接着する。樹脂接着剤５０としては例えばシリコーン樹脂系、エポキシ樹脂系、フッ素樹脂系の接着剤を用いることができる。

　このように、透明封止部材１０は、実装基板１６との接合面３０ａに固着された複数の粒子３２（セラミック粒子３２ａ、金属粒子３２ｂ又は金属間化合物粒子３２ｃ）を有することから、以下のような作用効果を奏する。

　すなわち、図１に示すように、光学素子１４から出射された紫外光１２は、透明封止部材１０を透過して外部に出射することになるが、一部の紫外光１２は透明封止部材１０内を導光して、透明封止部材１０の接合部分に向かう。従来は、透明封止部材１０を導光した紫外光１２が樹脂接着剤５０に当たり、その結果、樹脂接着剤５０の劣化、並びに、パッケージ２０の耐久性の劣化（光学部品の劣化）にもつながる場合があった。

　これに対して、本実施の形態に係る透明封止部材１０は、実装基板１６との接合面３０ａに固着された複数の粒子３２（セラミック粒子３２ａ、金属粒子３２ｂ又は金属間化合物粒子３２ｃ）を有する。そのため、透明封止部材１０内を導光してきた紫外光１２が粒子３２によって減衰したり、屈折、反射する等して、直接樹脂接着剤５０に入射しなくなる。

　すなわち、本実施の形態に係る光学部品１８は、透明封止部材１０と実装基板１６とを接合する樹脂接着剤５０の紫外光１２による影響を抑えることができ、使用期間の長寿命化を図ることができる。

　また、本実施の形態に係る透明封止部材１０は、光学素子１４から出射された紫外光１２による樹脂接着剤５０への影響を抑えることができ、実装基板１６との封止性の劣化を抑制することができる。

　透明封止部材１０の変形例としては、例えば図６Ａ～図７に示す構成が挙げられる。

　すなわち、図６Ａに示す第１の変形例に係る透明封止部材１０ａは、上述した透明封止部材１０と同様の構成を有するが、透明体３０の上部にレンズ体６０を一体に有する点で異なる。

　図６Ｂに示す第２の変形例に係る透明封止部材１０ｂは、上述した透明封止部材１０と同様の構成を有するが、以下の点で異なる。すなわち、透明体３０の下面が平坦とされている。なお、実装基板１６は、その周部に上方に立ち上がる側壁６２（周壁）が一体に形成されて、光学素子１４が実装される凹部６４を有する。

　図７に示す第３の変形例に係る透明封止部材１０ｃは、第２の変形例に係る透明封止部材１０ｂと同様の構成を有するが、形状が板状である点で異なる。

　これら透明封止部材１０ａ、１０ｂ及び１０ｃにおいても、実装基板１６との接合面３０ａに固着された複数の粒子３２を有するため、透明封止部材１０ａ、１０ｂ及び１０ｃ内を導光してきた紫外光１２が粒子３２によって減衰したり、反射する等して、直接樹脂接着剤５０に入射しなくなる。これにより、光学部品１８は、透明封止部材１０ａ、１０ｂ及び１０ｃと実装基板１６とを接合する樹脂接着剤５０の紫外光１２による影響を抑えることができ、使用期間の長寿命化を図ることができる。

　実施例１～１５及び比較例について、実装基板１６に対する透明封止部材１０の封止性の評価を行った。

［実施例１］
　実施例１に係る光学部品は、図１に示す光学部品１８と同様の構成を有する。

（透明封止部材の作製）
　実施例１に係る透明封止部材１０の製造方法は以下の通りである。すなわち、石英ガラスからなるバルク母材から切出し加工して透明体３０を得た。透明体３０の外径は３．５ｍｍ角であり、高さは１ｍｍである。

　その後、透明体３０の端面３０ａ（接合面３０ａ）にセラミック粒子３２ａを固着した。この固着方法は、先ず、モリブデン製の板上に平均粒径が０．１μｍのセラミック粒子３２ａ（ＳｉＣ粒子）を厚み１ｍｍ程度に敷き詰め、その上に透明体３０を端面３０ａを下にして静置した。その後、セラミック粒子３２ａの融点より低い、１２００℃以上の温度で熱処理を行うことで、透明体３０の端面３０ａにセラミック粒子３２ａを固着して実施例１に係る透明封止部材１０を得た。なお、セラミック粒子３２ａの平均粒径は、堀場製作所製レーザー回折散乱式粒度分布測定装置ＬＡ－７５０を用いて測定した。

　透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．１μｍであった。

　その後、紫外線発光素子を実装した実装基板１６と透明封止部材１０とをエポキシ系樹脂の接着剤にて接合して、実施例１に係る光学部品１８を作製した。

［実施例２～４］
　実施例２、３及び４は、透明封止部材１０の接合面３０ａに固着するセラミック粒子３２ａとして、平均粒径が１．０μｍ、５．０μｍ及び１０．０μｍのセラミック粒子（ＳｉＣ粒子）３２ａを使用した点以外は、実施例１と同様にして実施例２、３及び４に係る光学部品１８を作製した。なお、実施例２、３及び４における透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．５μｍ、２．５μｍ、５．０μｍであった。

［実施例５］
　実施例５は、透明封止部材１０の接合面３０ａに平均粒径が０．１μｍの金属粒子（モリブデン粒子）３２ｂを固着した点以外は、実施例１と同様にして実施例５に係る光学部品１８を作製した。透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．１μｍであった。

［実施例６～８］
　実施例６、７及び８は、透明封止部材１０の接合面３０ａに固着する金属粒子３２ｂとして、平均粒径が１．０μｍ、５．０μｍ及び１０．０μｍの金属粒子（モリブデン粒子）３２ｂを使用した点以外は、実施例５と同様にして実施例６、７及び８に係る光学部品１８を作製した。実施例６、７及び８における透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．５μｍ、２．５μｍ、５．０μｍであった。

［実施例９］
　実施例９は、透明封止部材１０の接合面３０ａに平均粒径が０．１μｍの金属間化合物粒子（ＭｏＳｉ_２粒子）３２ｃを固着した点以外は、実施例１と同様にして実施例９に係る光学部品１８を作製した。透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．１μｍであった。

［実施例１０～１２］
　実施例１０、１１及び１２は、透明封止部材１０の接合面３０ａに固着する金属間化合物粒子３２ｃとして、平均粒径が１．０μｍ、５．０μｍ及び１０．０μｍの金属間化合物粒子（ＭｏＳｉ_２粒子）３２ｃを使用した点以外は、実施例９と同様にして実施例１０、１１及び１２に係る光学部品１８を作製した。なお、実施例１０、１１及び１２における透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．５μｍ、２．５μｍ、５．０μｍであった。

［実施例１３］
　実施例１３は、上述した粉末焼結法にて透明体３０を作製した。すなわち、シリカ粉体と有機化合物とを含むスラリーを調製した。このスラリーを成形型内に室温で流し込み、室温で一定時間放置した。次いで、成形型から離型した。さらに、一定時間乾燥させ、シリカ粉末成形体を得た。なお、原料粉末の平均粒径は、堀場製作所製レーザー回折散乱式粒度分布測定装置ＬＡ－７５０を用いて測定した。

　モリブデン製の板上に平均粒径が０．１μｍのセラミック粒子３２ａ（ＳｉＣ粒子）を厚み１ｍｍ程度に敷き詰め、その上にシリカ粉末成形体を端面を下にして静置した。その後、シリカ粉末成形体を、セラミック粒子３２ａと共に、大気中４００～１２００℃で脱脂した後、不活性雰囲気中で１５００～１７００℃で熱処理し、緻密化及び透明化させて透明体３０を作製した。併せて、透明体３０の端面３０ａ（接合面３０ａ）にセラミック粒子３２ａを固着した。透明封止部材１０の外径は３．５ｍｍ角であり、高さは１ｍｍである。また、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａは、実施例１と同様に、０．１μｍであった。

［実施例１４、１５］
　実施例１４及び１５は、透明封止部材１０の接合面３０ａに固着するセラミック粒子３２ａとして、平均粒径が０．０５μｍ及び１５．０μｍのＳｉＣ粒子を使用した点以外は、実施例１と同様にして実施例１４及び１５に係る光学部品１８を作製した。なお、実施例１４及び１５における透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．０５μｍ及び９．０μｍであった。

［比較例］
　比較例は、透明封止部材１０の接合面３０ａに粒子３２を固着させずに、紫外線発光素子を実装した実装基板１６と透明封止部材１０とを直接エポキシ系樹脂の接着剤にて接合して、比較例に係る光学部品を作製した。なお、比較例の透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．０２μｍであった。

［評価方法］
　上述のようにして作製した各種光学部品について、紫外線発光素子を実装した実装基板１６と透明封止部材１０とを樹脂接着剤５０にて接合した後の初期の光束を測定した。次に、光学部品１８を恒温恒湿槽内に入れ、相対湿度８０％の条件下で、温度１０℃→８０℃→１０℃を１サイクルとする昇降温ヒートサイクルを１００回実施した。ヒートサイクル後に光束を８０％以上維持していた光学部品１８を合格、８０％未満に低下していた光学部品１８を不合格とした。そして、各光学部品１８について不合格率を算出した。

　図８の表１に、実施例１～１５及び比較例に係る光学部品の内訳と、不合格率を示す。

　図８の表１から、実施例１～１５は、いずれも不合格率が２５％以下で良好であった。特に、実施例１～１３は、不合格率が５％以下であり、実施例１４及び１５よりもさらに良好であった。これに対して、比較例は、不合格率が３５％であり、実施例１４及び１５よりも悪かった。これは、透明封止部材１０を実装基板１６に対して直接樹脂接着剤５０にて接合したため、光学素子１４からの紫外光１２が透明封止部材１０を導光して、樹脂接着剤５０に入射し、該樹脂接着剤５０が劣化したためと考えられる。

　従って、透明封止部材１０は、実装基板１６との接合面３０ａに固着された複数の粒子３２（セラミック粒子３２ａ、金属粒子３２ｂ又は金属間化合物粒子３２ｃ）を有することが好ましい。この場合、透明封止部材１０の接合面３０ａに固着する粒子３２の平均粒径は０．１～１０μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１．０～５．０μｍの範囲である。また、透明封止部材１０は、実装基板１６と接合する部分の表面粗さＲａが０．１～５μｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．５～２．５μｍである。

　なお、本発明に係る透明封止部材及び光学部品は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims

　少なくとも１つの光学素子（１４）を収容するためのパッケージ（２０）に用いられ、前記光学素子（１４）が実装された実装基板（１６）に樹脂接着剤（５０）によって接合される透明封止部材（１０）であって、
　前記透明封止部材（１０）は、前記実装基板（１６）との接合面（３０ａ）に固着された複数の粒子（３２）を有することを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１記載の透明封止部材（１０）において、前記複数の粒子（３２）は、前記透明封止部材（１０）に埋没して固着され、または、前記透明封止部材（１０）との反応層を介して固着されていることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１又は２記載の透明封止部材（１０）において、
　前記光学素子（１４）と前記実装基板（１６）とを有する光学部品（１８）に用いられ、前記実装基板（１６）と共に前記光学素子（１４）を収容する前記パッケージ（２０）を構成することを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～３のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記透明封止部材（１０）は、石英ガラス、光学ガラス又はサファイアで構成されていることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記粒子（３２）の融点は、前記透明封止部材（１０）の融点より高いことを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記粒子（３２）は、窒化物、炭化物又はホウ化物のセラミック粒子（３２ａ）であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項６記載の透明封止部材（１０）において、
　前記セラミック粒子（３２ａ）の構成材料が、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＷＣ（炭化タングステン）、Ｍｏ_２Ｃ（炭化モリブデン）、ＢＮ（窒化ホウ素）、Ｂ_４Ｃ（炭化ホウ素）、ＭｏＢ（ホウ化モリブデン）又はＷＢ（ホウ化タングステン）であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記粒子（３２）は、金属粒子（３２ｂ）であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項８記載の透明封止部材（１０）において、
　前記金属粒子（３２ｂ）の構成材料が、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｂ（ホウ素）、Ｃｒ（クロム）又はＩｒ（イリジウム）であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記粒子（３２）は、金属間化合物粒子（３２ｃ）であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１０記載の透明封止部材（１０）において、
　前記金属間化合物粒子（３２ｃ）の構成材料が、ケイ化物であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１１記載の透明封止部材（１０）において、
　前記金属間化合物粒子（３２ｃ）の構成材料が、ＭｏＳｉ_２又はＷＳｉ_２であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記粒子（３２）の平均粒径が０．０５～１５μｍの範囲であることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～１３のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記実装基板（１６）と接合する部分の表面粗さＲａが０．０５～１０μｍであることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～１３のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記接合面（３０ａ）と前記複数の粒子（３２）とは、前記透明封止部材（１０）と前記粒子（３２）との間で反応が生じる温度以上で熱処理を行うことにより固着されてなることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～１３のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）において、
　前記接合面（３０ａ）と前記複数の粒子（３２）とは、前記透明封止部材（１０）の軟化する温度で熱処理を行うことにより固着されてなることを特徴とする透明封止部材（１０）。
　請求項１～１６のいずれか１項に記載の透明封止部材（１０）を有することを特徴とする光学部品（１８）。