用于光发射器的盖的制作方法

本公开内容涉及一种用于光发射器的盖。

背景技术

在本领域中已知一种光发射器，其具有一个以上的例如激光二极管等发光装置。当光发射器的气密性重要时，例如在放置有一个以上发光装置的壳体上安装光发射器盖，该光发射器盖具有通过低熔点玻璃被封接到框架的玻璃板。

随着技术的进步，由发光装置所产生的热量增大，因此对于光发射器盖需要比以往更牢固地将玻璃板和框架接合在一起。为了牢固地接合，需要利用低熔点玻璃来填充玻璃板的外周侧表面与框架的内壁面之间的间隙，使得低熔点玻璃将玻璃板的整个外周侧表面沾湿。

例如，存在一种方法，其通过将糊状的低熔点玻璃涂布到玻璃板的外周侧表面与框架的内侧壁之间的间隙并使糊剂固化，从而利用低熔点玻璃来填充间隙。

为了沾湿玻璃板的整个外周侧表面，上述涂布低熔点玻璃的方法需要大量的低熔点玻璃。因此，光发射器盖的尺寸增大，招致光发射器的尺寸增大的问题。为了有助于减小尺寸而减少低熔点玻璃的量会导致难以利用低熔点玻璃来沾湿玻璃板的整个外周侧表面。这会引起玻璃板与框架之间的封接可靠性降低的问题。

因此，会寻求提供一种用于光发射器的盖，其提高了玻璃板与框架之间的封接可靠性，并且有助于减小尺寸。

专利文献1：日本发明专利申请公布第2006-156528号

技术实现要素：

根据实施方式的一个方面，提供一种用于光发射器的盖，所述光发射器具有一个以上发光装置，所述盖包括：玻璃板，所述玻璃板具有上表面、下表面及外周侧表面；由金属制成的框架，所述框架具有小于所述玻璃板的开口；以及熔点低于所述玻璃板的低熔点玻璃，利用所述低熔点玻璃将所述玻璃板封接到所述框架上以封闭所述开口，其中，所述框架具有环状台阶，所述环状台阶形成在所述框架的封接有所述玻璃板的一侧，所述环状台阶包括位于相对于所述框架的上表面的凹入位置的放置面，所述放置面与所述玻璃板的所述下表面的外周部接触以将所述玻璃板放置在所述放置面上；以及连接所述框架的所述上表面与所述放置面的壁面，所述壁面包括位于所述环状台阶的各个内边的两端的第一壁面、和位于所述第一壁面之间的第二壁面，所述第二壁面包括相对于所述放置面以比所述第一壁面小的倾斜角延伸的面，在所述第一壁面与所述玻璃板的所述外周侧表面之间的间隙、以及所述第二壁面与所述玻璃板的所述外周侧表面之间的间隙中填充有所述低熔点玻璃。

附图说明

图1a至图1c是表示第1实施方式中的光发射器盖的示例的图；

图2是表示第1实施方式中的光发射器盖的玻璃板的示例的轴测图；

图3a及图3b是表示第1实施方式中的光发射器盖的框架的示例的轴测图；

图4a及图4b是表示利用低熔点玻璃将玻璃板封接到框架的方法的图；

图5是表示利用低熔点玻璃将玻璃板封接到框架的方法的图；

图6a至图6c是表示利用低熔点玻璃将玻璃板封接到框架的方法的图；

图7a至图7c是表示利用低熔点玻璃将玻璃板封接到框架的方法的图；

图8a及图8b是表示比较例中的封接框架的方法的图；

图9a至图9c是表示比较例中的封接框架的方法的图；

图10a至图10c是表示比较例中的封接框架的方法的图；

图11是表示第1实施方式的第1变形例中的光发射器盖的框架的示例的局部轴测图；

图12a及图12b是表示第1实施方式的第1变形例中的光发射器盖的框架的示例的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。在这些附图中，使用相同的附图标记来表示相同的元件，并且有可能省略其重复的说明。

<第1实施方式>

图1a至图1c是表示第1实施方式中的光发射器盖的示例的图。图1a是轴测图。图1b是沿图1a中的a-a线截取的局部剖视图。图1c沿图1a中的b-b线截取的局部剖视图。

参照图1a至图1c，光发射器盖1包括玻璃板10、框架20、以及低熔点玻璃40。玻璃板10通过低熔点玻璃40被封接到框架20从而封闭框架20的开口20x(参见图3)。光发射器盖1被用作用于光发射器的盖，该光发射器具有一个以上的例如激光二极管或光电二极管等发光装置，并且光发射器盖1被作为用于将发光装置气密性地密封在光发射器内的部件。

图2是表示第1实施方式中的光发射器盖的玻璃板的示例的轴测图。如图2所示，玻璃板10为矩形形状，具有上表面10t、下表面10b、及外周侧表面10s。玻璃板10按照框架20的规格形成。虽然尺寸不限于特定尺寸，但玻璃板10例如可以为大约20mm长、30mm宽、1mm厚。

作为玻璃板10，可以使用硼硅酸玻璃。当光发射器盖1被用作用于放置有发光装置的封装体的盖时，玻璃板10被作为允许由发光装置所发射的光通过的窗口。为此，针对发光装置的波长的透射率被设计为预定值(例如99％)以上。玻璃板10的上表面10t和下表面10b可以具有形成在其上的抗反射膜。

图3a及图3b是表示第1实施方式中的光发射器盖的框架的示例的轴测图。图3a示出了整体图，图3b示出了图3a中的c部分的局部放大图。如图3a及图3b所示，框架20是具有小于玻璃板10的开口20x的金属部件，并且例如可以为画框形状。用于形成框架20的金属例如可以为镍和铁的合金。可以对框架20的表面施加例如镀着等表面处理。

框架20具有形成在朝着开口20x一侧的环状的(即，环形的)台阶30。台阶30包括放置面31和壁面32。放置面31在相对于框架20的上表面20t的凹入位置(即，在垂直方向上低于上表面20t的位置)以与框架20的上表面20t大致平行的方式延伸。放置面31与玻璃板10的下表面10b接触从而为玻璃板10提供支撑。放置面31只要其一部分以与框架20的上表面大致平行的方式延伸即可，并且放置面31可以具有与框架20的上表面不平行的部分。表述“以与框架20的上表面大致平行的方式延伸”是指该放置面与框架20的上表面大致平行到不妨碍玻璃板10的放置的程度。

壁面32是将放置面31连接到框架20的上表面20t的部分。壁面32包括位于环状台阶30的四个内边的每个边的两端附近的第一壁面32a，并包括位于第一壁面32a之间的第二壁面32b。用语“环状台阶30的四个内边”是指当在垂直于框架20的上表面20t的方向上观察时的形成开口20x的边缘的四个边。

为了对玻璃板10进行定位，第一壁面32a以与放置面31垂直的方式延伸。该“垂直”状态无需精确的直角，只要求该壁面与放置面31垂直到不妨碍玻璃板10的定位的程度。该条件的定义将在下文中适用于类似的情况。在第一壁面32a与玻璃板10的外周侧表面10s之间形成有微小的间隙(即空隙)。第一壁面32a与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙例如可以为大约100微米。

第二壁面32b具有比第一壁面32a平缓的倾斜角θ(参见图1c)。第二壁面32b相对于放置面31倾斜，使得第二壁面32b与玻璃板10的外周侧表面10s之间的距离朝着框架20的上表面20t增大。倾斜角θ被设置为大于或等于低熔点玻璃40的熔化物质因自重开始滑动的最小角度。倾斜角θ例如可以为大约30度至60度。

第二壁面32b例如优选从台阶30的各个内边的中心(即，两端之间的中点)向着两端延伸相同的距离。在台阶30的各个内边上，第一壁面32a的长度与第二壁面32b的长度沿着内边的比率优选为大约1：1至1：9。这些条件用于将玻璃板10可靠地封接到框架20。

回到图1a至图1c，作为用于将玻璃板10封接到框架20的部件的低熔点玻璃40由熔点低于玻璃板10的材料制成。作为低熔点玻璃40，例如可以使用含有铋作为主成分且不含铅的低熔点玻璃、或者含有钒作为主成分且不含铅的低熔点玻璃。

在第一壁面32a与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙、以及第二壁面32b与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙中填充有低熔点玻璃40。玻璃板10的上表面10t位于框架20的上表面20t的上方。低熔点玻璃40覆盖玻璃板10的外周侧表面10s的位于框架20的上表面20t上方的部分。换言之，玻璃板10的整个外周侧表面10s与低熔点玻璃40接触(即，被低熔点玻璃40沾湿)。低熔点玻璃40可以流入放置面31与玻璃板10的下表面10b的外周部之间。

下面，对利用低熔点玻璃40将玻璃板10封接到框架20的方法进行说明。图4a及图4b到图7a至图7c是表示利用低熔点玻璃将玻璃板封接到框架的方法的图。如图4a所示，准备具有开口20x及台阶30的框架20。框架20例如可以使用镍和铁的合金等金属材料通过冲压加工制成。在冲压加工后可以对框架20的表面实施镀着等表面处理。

如图4b所示，例如从由硼硅酸玻璃等制成的大尺寸玻璃板上切下具有矩形形状的玻璃板10。将玻璃板10放置在框架20的开口20x中，使得玻璃板10的下表面10b(例如参见图2)的外周部与放置面31接触。玻璃板10的上表面10t和下表面10b可以具有形成在其上的抗反射膜。

接着，如图5的上部所示，例如将低熔点玻璃颗粒40a形成为画框形状，接着在预定温度下烧结，从而制作图5的下部所示的低熔点玻璃40b。烧结后的低熔点玻璃40b与低熔点玻璃颗粒40a相比收缩，并且各内边和各外边的中央区域向外侧膨胀。为便于说明，对低熔点玻璃颗粒40a、烧结后的低熔点玻璃40b、和封接后的低熔点玻璃40标记相应的附图标记。

如图6a至图6c所示，将低熔点玻璃40b放置在其上封接有玻璃板10的框架20上(参见图4b)。图6a是俯视图。图6b是沿图6a中的a-a线截取的局部剖视图。图6c是沿图6a中的b-b线截取的局部剖视图。低熔点玻璃40b的各个内边和各个外边具有向外侧膨胀的中央区域，使得低熔点玻璃40b与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙在各个内边和各个外边的中央区域增大。

如图7a至图7c所示，低熔点玻璃40b在预定温度或高于预定温度下熔化并固化，从而将玻璃板10封接到框架20。将固化的玻璃称为低熔点玻璃40。由此，光发射器盖1以最终形式完成。图7a是俯视图。图7b是沿图7a中的a-a线截取的局部剖视图。图7c是沿图7a中的b-b线截取的局部剖视图。

下面，参照比较例对光发射器盖1的特有的优点进行说明。图8a及图8b到图10a至图10c是表示比较例中的封接框架的方法的图。

如图8a所示，准备具有开口20x的框架200。框架200具有形成在朝着开口200x一侧的环状的(即，环形的)台阶300。台阶300包括放置面310和壁面320。放置面310在相对于框架200的上表面200t的凹入位置(即，在垂直方向上低于上表面200t的位置)以与框架200的上表面200t大致平行的方式延伸。放置面301与玻璃板10的下表面10b接触从而为玻璃板10提供支撑。壁面320是将放置面310连接到框架200的上表面200t的部分。整个壁面320以垂直于放置面310的方式延伸。不存在与框架20的第二壁面32b相对应的倾斜面。

如图8b所示，准备与图4b所示的玻璃板相同的矩形形状的玻璃板10，并将玻璃板10放置在框架200的开口200x中，使得玻璃板10的下表面10b(例如参见图2)的外周部与放置面310接触。

如图9a所示，准备与图5所示的低熔点玻璃同样的低熔点玻璃40b，并将低熔点玻璃40b放置在其上封接有玻璃板10的框架200上(参见图8b)。图9a是俯视图。图9b是沿图9a中的a-a线截取的局部剖视图。图9c是沿图9a中的b-b线截取的局部剖视图。低熔点玻璃40b的各个内边和各个外边具有向外侧膨胀的中央区域，使得低熔点玻璃40b与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙在各个内边和各个外边的中央区域增大。因此，低熔点玻璃40b的各个内边的中央区域不会到达台阶300的位置。

如图10a至图10c所示，低熔点玻璃40b在预定温度或高于预定温度下熔化并固化，从而将玻璃板10封接到框架200。将固化的玻璃称为低熔点玻璃40。图10a是俯视图。图10b是沿图10a中的a-a线截取的局部剖视图。图10c是沿图10a中的b-b线截取的局部剖视图。

如图9a至图9c所示，低熔点玻璃40b的各个内边和各个外边的中央区域向外侧膨胀，使得低熔点玻璃40b的各个内边的中央区域不会到达台阶300的位置。因此，低熔点玻璃40b的熔化物质难以在低熔点玻璃40b的各个内边和各个外边的中央区域处流向外周侧表面10s。可能的情况是，在低熔点玻璃40b的各个内边和各个外边的中央区域处，玻璃板10的外周侧表面10s不会被低熔点玻璃40沾湿(如图10c所示)或仅被部分地沾湿。因此难以可靠地封接玻璃板10的整个外周侧表面10s。

相比之下，光发射器盖1的框架20在与低熔点玻璃40b的膨胀对应的位置处具有第二壁面32b，该第二壁面32b以大于或等于低熔点玻璃40b的熔化物质因自重开始滑动的最小角度的倾斜角延伸。因此，如图7c所示，低熔点玻璃40b的熔化的液体物质在第二壁面32b上朝着玻璃板10的外周侧表面10s流动，从而在与外周侧表面10s接触的同时固化。通过这样布置，利用低熔点玻璃40将玻璃板10的整个外周侧表面10s可靠地封接，提高了玻璃板10与框架20之间的封接可靠性。

如果由于未能利用低熔点玻璃40封接玻璃板10的整个外周侧表面10s而导致在低熔点玻璃40与玻璃板10的外周侧表面10s的一部分之间存在间隙，则存在因热冲击导致在低熔点玻璃40中以间隙为起点出现裂缝的风险。通过利用低熔点玻璃40牢固地封接玻璃板10的整个外周侧表面10s能够防止因热冲击导致在低熔点玻璃40中出现裂缝。需要说明的是，例如当光发射器盖1被放置在温度频繁地在高温与低温之间交替的环境中时，有可能会发生热冲击。

与含铅的低熔点玻璃不同，无铅的低熔点玻璃的沾湿性较差。因此，当将无铅的低熔点玻璃用于玻璃板10与框架20之间的封接时，使用倾斜的第二壁面32b特别有利。

在光发射器盖1中不使用涂布大量的低熔点玻璃以将玻璃板封接到框架的方法，其有助于光发射器盖1的尺寸减小。

第一壁面32a以垂直于放置面31的方式延伸。然而，在第一壁面32a的位置处，低熔点玻璃40b不具有膨胀或仅具有微小的膨胀，因此低熔点玻璃40b与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙较小。因此，在这些位置处，即使不存在诸如第二壁面32b等倾斜面，玻璃板10的整个外周侧表面10s也能够被可靠地封接。尽管如此，第一壁面32a可以被设置为具有与第二壁面32b类似的倾斜角θ的倾斜面。换言之，整个壁面32可以被设置为具有倾斜角θ的倾斜面。这样布置使得玻璃板10相对于框架20的定位变得更加困难。例如可以使用专门的定位工具来解决这个问题。

从玻璃板10相对于框架20定位的观点来看，使用以垂直于放置面31的方式延伸的第一壁面32a较有利，并且当考虑到玻璃板10相对于放置面31的倾斜时也较有利。换言之，防止了玻璃板10的下表面10b的外周部越过倾斜的第二壁面32b。

<第1实施方式的第1变形例>

第1实施方式的第1变形例是针对具有与第1实施方式不同形状的台阶的光发射器盖的示例。关于第一1施方式的第1变形例，可以适当地省略与上述相同或相似的构成要素的说明。

图11是表示第1实施方式的第1变形例中的光发射器盖的框架的示例的局部轴测图。图11示出了与图3b对应的部分。图12a及图12b是表示第1实施方式的第1变形例中的光发射器盖的框架的示例的局部剖视图。图12a及图12b分别示出了与图1b及图1c对应的剖面。

如图11、图12a及图12b所示，第1实施方式的第1变形例中的光发射器盖1a与光发射器盖1(参见图1a至图1c到图3a及图3b)的不同之处在于用框架20a代替了框架20。

与框架20类似，框架20a是具有小于玻璃板10的开口20x的金属部件，并且例如可以为画框形状。用于形成框架20a的金属例如可以为镍和铁的合金。可以对框架20a的表面施加例如镀着等表面处理。

框架20a具有形成在朝着开口20x一侧的环状的(即，环形的)台阶30a。台阶30a包括放置面31和壁面32a。放置面31与框架20的放置面相同。壁面32a是将放置面31连接到框架20a的上表面20t的部分。壁面32a包括位于环状台阶30a的四个内边的每个边的两端附近的第一壁面32a，并包括位于第一壁面32a之间的第二壁面32c。第二壁面32c包括位于靠近框架20a的上表面20t侧的第一面321、和位于第一面321与放置面31之间的第二面322。

第一面321相对于放置面31以比第一壁面32a小的倾斜角延伸。第一面321相对于放置面31倾斜，使得第一面321与玻璃板10的外周侧表面10s之间的距离朝着框架20a的上表面20t增大。倾斜角θ被设置为大于或等于低熔点玻璃40的熔化物质因自重开始滑动的最小角度。倾斜角θ例如可以为大约30度至60度。

第二面322相对于放置面31具有比第一面321陡峭的倾斜角。第二面322例如可以以与放置面31垂直的方式延伸。在第二面322与玻璃板10的外周侧表面10s之间形成有微小的间隙(即空隙)。第二面322与玻璃板10的外周侧表面10s之间的间隙例如可以为大约100微米。

光发射器盖1a的框架20a在与低熔点玻璃40b(例如参见图5)的膨胀对应的位置处具有第二壁面32c的第一面321，该第一面321以大于或等于低熔点玻璃40b的熔化物质因自重开始滑动的最小角度的倾斜角延伸。因此，如图12a及图12b所示，低熔点玻璃40b的熔化的液体物质在第一面321上朝着玻璃板10的外周侧表面10s流动，从而在与外周侧表面10s接触的同时固化。通过这样布置，玻璃板10的整个外周侧表面10s被可靠地封接。

关于第二壁面32c，通过例如在第一面321的靠近放置面31的一侧上设置作为竖直壁的第二面322，使得玻璃板10更容易地在框架20a的开口20x中被定位。

此外，虽然对优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于这些实施方式，可以在不脱离本发明的范围的情况下做出各种变形和修改。

例如，玻璃板的平面形状不一定是矩形，例如也可以是六边形。

根据至少一个实施方式，提供了一种用于光发射器的盖，其提高了玻璃板与框架之间的封接可靠性，并且有助于减小尺寸。