TW201806088A - 氣密封裝之製造方法及氣密封裝 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可減少藉由雷射光之照射而於玻璃蓋內部產生之熱應力從而抑制於玻璃蓋產生龜裂等之氣密封裝之製造方法。 本發明之氣密封裝之製造方法之特徵在於：其係製造利用玻璃蓋3將內部搭載有元件之容器2密封之氣密封裝者，且包括：於容器2之內部搭載元件之步驟；於容器2之密封部與玻璃蓋3之間配置密封材料層4，並於容器2上放置玻璃蓋3之步驟；將用以加熱熔融密封材料層4之第1雷射光11通過玻璃蓋3照射至密封材料層4從而加熱熔融密封材料層4之步驟；及將用以加熱玻璃蓋3之第2雷射光12照射至玻璃蓋3而加熱玻璃蓋3之步驟；且第1雷射光11與第2雷射光12具有互不相同之波長，且以減少因第1雷射光11之照射而產生之玻璃蓋3內部之溫度差之方式照射第2雷射光12。

Description

氣密封裝之製造方法及氣密封裝

本發明係關於一種用以搭載元件並密封之氣密封裝之製造方法及氣密封裝。

先前，為了搭載並密封LED等元件而使用氣密封裝。此種氣密封裝係藉由將可搭載元件之容器與用以將容器內密封之罩蓋構件接合而構成。 於下述專利文獻1中揭示有玻璃陶瓷基板與玻璃蓋經由密封材料接合而成之氣密封裝。於專利文獻1中，作為上述密封材料使用包含低熔點玻璃之玻璃料。又，於專利文獻1中，藉由燒成上述玻璃料並使之熔融而將玻璃陶瓷基板與玻璃蓋接合。 然而，於搭載耐熱性較低之元件之情形時，若如專利文獻1般燒成玻璃料並使之熔融，則有因燒成時之加熱導致元件特性熱劣化之虞。作為消除該情況之方法，考慮藉由對玻璃料照射雷射局部地進行加熱而將玻璃料熔融之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2014-236202號公報

[發明所欲解決之問題] 藉由採用利用上述雷射照射之密封，可防止所搭載之元件之熱劣化。又，由於構成氣密封裝之所有材料包含無機材料，故而亦可有效地防止因氧及水等之透過導致之劣化。 另一方面，為了一面維持氣密性，一面提高封裝強度，有欲增大玻璃蓋之厚度之要求。然而，本發明者等人發現存在如下問題，即，若增大玻璃蓋之厚度，則因利用雷射照射之加熱，玻璃蓋內部之溫度差變大，因熱應力而導致玻璃蓋產生龜裂。 本發明之目的在於提供一種可減少藉由雷射光之照射而於玻璃蓋內部產生之熱應力從而可抑制於玻璃蓋產生龜裂等之氣密封裝之製造方法及氣密封裝。 [解決問題之技術手段] 本發明之製造方法之特徵在於：其係製造利用玻璃蓋將內部搭載有元件之容器密封之氣密封裝者，且包括：將元件搭載於容器之內部之步驟；於容器之密封部與玻璃蓋之間配置密封材料層，並將玻璃蓋放置於容器上之步驟；將用於加熱熔融密封材料層之第1雷射光通過玻璃蓋照射至密封材料層而加熱熔融密封材料層之步驟；及將用以加熱玻璃蓋之第2雷射光照射至玻璃蓋而加熱玻璃蓋之步驟；且第1雷射光與第2雷射光具有互不相同之波長，且以降低因第1雷射光之照射而產生之玻璃蓋內部之溫度差之方式照射第2雷射光。 於本發明中，較佳為以玻璃蓋中之第1雷射光之照射區域與第2雷射光之照射區域於至少一部分重疊之方式同時照射第1雷射光及第2雷射光。 較佳為第1雷射光具有600～1600 nm之範圍內之波長。 較佳為第2雷射光具有3000 nm以上之波長。 較佳為容器包含陶瓷或玻璃陶瓷。 較佳為密封材料層由玻璃料形成。 本發明之氣密封裝之特徵在於具備：元件，其使用上限溫度為350℃以下；容器，其將元件搭載於內部；玻璃蓋，其具有超過0.2 mm之厚度，且將容器密封；及密封材料層，其配置於容器之密封部與玻璃蓋之間。 作為搭載於本發明之氣密封裝之元件可列舉MEMS (microelectromechanical system，微機電系統)及深紫外線LED(Light Emitting Diode，發光二極體)。 容器例如可由氧化鋁、玻璃陶瓷、或氮化鋁形成。 [發明之效果] 根據本發明之製造方法，可減少藉由雷射光之照射而於玻璃蓋內部產生之熱應力，從而抑制於玻璃蓋產生龜裂等。 本發明之氣密封裝具有優異之氣密性及封裝強度。

以下，對較佳之實施形態進行說明。但是，以下實施形態僅為例示，本發明並不限定於以下之實施形態。又，於各圖式中，有時實質上具有相同功能之構件係利用相同之符號進行參照。 圖1係表示本發明之一實施形態之氣密封裝之模式性剖視圖。如圖1所示，本實施形態之氣密封裝1具備：容器2，其將元件5搭載於內部；玻璃蓋3，其將容器2密封；及密封材料層4，其配置於容器2之密封部2a與玻璃蓋3之間。藉由利用密封材料層4將容器2之密封部2a與玻璃蓋3接合，容器2由玻璃蓋3密封而形成氣密之構造。 容器2例如包含陶瓷、玻璃陶瓷等。作為陶瓷可列舉氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、富鋁紅柱石等。作為玻璃陶瓷可列舉LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics，低溫共燒陶瓷)等。作為LTCC之具體例可列舉氧化鈦或氧化鈮等無機粉末與玻璃粉末之燒結體等。 作為構成玻璃蓋3之玻璃，例如可使用SiO₂ -B₂ O₃ -RO(R為Mg、Ca、Sr或Ba)系玻璃、SiO₂ -B₂ O₃ -R'₂ O(R'為Li、Na或Ka)系玻璃、SiO₂ -B₂ O₃ -RO-R'₂ O系玻璃、SnO-P₂ O₅ 系玻璃、TeO₂ 系玻璃或Bi₂ O₃ 系玻璃等。 玻璃蓋3之厚度於本發明中並不受特別限定，一般而言係使用0.01 mm～2.0 mm之範圍內者。若玻璃蓋3之厚度超過0.2 mm，則雷射照射時之熱應力變大，而容易產生龜裂。因此，若玻璃蓋3之厚度超過0.2 mm，則更容易發揮本發明之效果。玻璃蓋3之厚度進而較佳為0.3 mm以上，更佳為0.4 mm以上。 作為用以形成密封材料層4之密封材料，較佳為使用包含低熔點玻璃粉末之玻璃料。於包含低熔點玻璃粉末之情形時，能以更低溫度使密封材料熔融，從而可更進一步抑制元件之熱劣化。作為低熔點玻璃粉末，例如可使用Bi₂ O₃ 系玻璃粉末、SnO-P₂ O₅ 系玻璃粉末、V₂ O₅ -TeO₂ 系玻璃粉末等。再者，為了提高雷射光之吸收，亦可於玻璃中包含選自CuO、Cr₂ O₃ 、Fe₂ O₃ 、MnO₂ 等之至少1種顏料。又，密封材料中除了上述低熔點玻璃粉末以外，亦可包含低膨脹耐火性填料或雷射光吸收材料等。作為低膨脹耐火性填料例如可列舉堇青石、矽鋅礦、氧化鋁、磷酸鋯系化合物、鋯英石、氧化鋯、氧化錫、石英玻璃、β-石英固溶體、β-鋰霞石、鋰輝石。又，作為雷射光吸收材料例如可列舉選自Fe、Mn、Cu等之至少1種金屬或包含該金屬之氧化物等化合物。 元件5於本發明中並不受特別限定，根據本發明之製造方法即便為耐熱性較低之元件，亦可抑制封裝時之熱劣化，因此，於利用使用上限溫度較低之元件之情形時，更易於發揮本發明之效果。又，根據本發明，即便為了提高封裝1之強度而增大玻璃蓋3之厚度，亦可製成氣密性較高之封裝。因此，於使用要求較高之強度及氣密性之元件之情形時，更易於發揮本發明之效果。因此，於利用使用上限溫度較低且要求較高之氣密性之元件作為元件5之情形時，更易於發揮本發明之效果。作為此種元件可列舉MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統)、深紫外線LED(Light Emitting Diode，發光二極體)等。 因此，作為使用上限溫度為350℃以下之元件可列舉上述MEMS及深紫外線LED。再者，元件之使用上限溫度係針對每一元件作為規格而規定之溫度，且係亦稱為動作上限溫度、最高使用溫度等之溫度。 然而，元件5並不限定於上述者，亦可使用上述以外之LED、LD(Laser Diode，雷射二極體)等發光元件、CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)等受光元件或其他元件。 圖2係用以說明製造圖1所示之氣密封裝之步驟之模式性剖視圖。於本實施形態之製造方法中，首先，如圖2(a)所示，於容器2之內部搭載元件5。 其次，如圖2(b)所示，於容器2之密封部2a上塗佈密封材料而形成密封材料層4。其次，如圖2(c)所示，於形成有密封材料層4之密封部2a上放置玻璃蓋3。藉此，可於容器2之密封部2a與玻璃蓋3之間配置密封材料層4。再者，於本實施形態中，於容器2側塗佈有密封材料，但亦可於玻璃蓋3側塗佈密封材料。又，亦可於容器2側與玻璃蓋3側之兩者塗佈密封材料。其次，如參照圖3而於以下所說明般，自上方通過玻璃蓋3照射雷射光而加熱熔融密封材料層4。 圖3係表示於製造本實施形態之氣密封裝之步驟中照射第1雷射光及第2雷射光之狀態之模式性放大剖視圖。 如圖3所示，將用以加熱熔融密封材料層4之第1雷射光11通過玻璃蓋3照射至密封材料層4。如圖3所示，第1雷射光11係自正上方照射。藉由第1雷射光11之照射而將密封材料層4加熱熔融。又，同時將用以加熱玻璃蓋3之第2雷射光12照射至玻璃蓋3。如圖3所示，第2雷射光12自上方傾斜方向照射。藉由第2雷射光12之照射，而對玻璃蓋3進行加熱。 第1雷射光11係加熱密封材料層4之雷射光，第2雷射光12係加熱玻璃蓋3之雷射光，因此，第1雷射光11與第2雷射光12具有互不相同之波長。即，第1雷射光11之波長較佳為透過玻璃蓋3而密封材料層4具有較大之吸收之波長，第2雷射光11之波長較佳為玻璃蓋3具有較大之吸收之波長。 較佳為第1雷射光11之波長為600～1600 nm之範圍內。藉由設為此種波長之範圍內，可高效率地加熱密封材料層4。作為出射第1雷射光11之光源較佳地使用半導體雷射。 第2雷射光12之波長較佳為3000 nm以上，進而較佳為5000～11000 nm之範圍內。藉由設為此種波長之範圍內，可高效率地對玻璃蓋3整體均勻地進行加熱。作為出射第2雷射光12之光源較佳地使用二氧化碳氣體雷射。 藉由將第1雷射光11照射至密封材料層4，而加熱密封材料層4。因此，與密封材料層4接觸之玻璃蓋3之部分被局部地加熱為高溫。因此，密封材料層4附近之玻璃蓋3之部分溫度上升。另一方面，遠離密封材料層4之玻璃蓋3之部分不易被加熱。因此，藉由第1雷射光11之照射，於玻璃蓋3內部產生溫度差。玻璃蓋3之厚度越大則該溫度差越大。 另一方面，於本實施形態中，藉由將第2雷射光12照射至玻璃蓋3，而加熱玻璃蓋3。因此，藉由第2雷射光12之照射而減少因第1雷射光11之照射而產生之玻璃蓋3內部之溫度差。由於可減少玻璃蓋3內部之溫度差，故而可減少於玻璃蓋3內部產生之熱應力，從而可抑制於玻璃蓋3產生龜裂等。 因此，根據本實施形態，即便使用厚度較大之玻璃蓋3，亦可減少於玻璃蓋3內部產生之熱應力，從而可抑制於玻璃蓋3產生龜裂等。 於圖3所示之實施形態中，自正上方照射第1雷射光11，自上方傾斜方向照射第2雷射光12，但本發明並不限定於此。可自正上方照射第1雷射光11及第2雷射光12之兩者，亦可自上方傾斜方向照射兩者。又，亦可自上方傾斜方向照射第1雷射光11，且自正上方照射第2雷射光12。第1雷射光11及第2雷射光12之掃描及照射方向可使用檢流掃描儀等進行控制。 圖4係表示第1實施形態中之第1雷射光及第2雷射光之照射區域之模式性俯視圖。於本實施形態中，第1雷射光之照射區域21整體包含於第2雷射光之照射區域22內，第1雷射光之照射區域21與第2雷射光之照射區域22完全重疊。於該狀態下，使第1雷射光11及第2雷射光12於箭頭A方向掃描，並於密封材料層4及玻璃蓋3上環繞。藉此，加熱熔融密封材料層4而將容器2之密封部2a與玻璃蓋3接合。 圖5係表示第2實施形態中之第1雷射光及第2雷射光之照射區域之模式性俯視圖。於本實施形態中，第2雷射光之照射區域22較第1雷射光之照射區域21更於箭頭A方向先行。因此，第1雷射光之照射區域21與第2雷射光之照射區域22成為一部分重疊之狀態。於該狀態下，使第1雷射光11及第2雷射光12於箭頭A方向掃描並環繞，將密封材料層4加熱熔融而將容器2之密封部2a與玻璃蓋3接合。 圖6係表示第3實施形態中之第1雷射光及第2雷射光之照射區域之模式性俯視圖。於本實施形態中，第1雷射光之照射區域21與第2雷射光之照射區域22未重疊而第2雷射光之照射區域22較第1雷射光之照射區域21更於箭頭A方向先行掃描。於該狀態下，使第1雷射光11及第2雷射光12於箭頭A方向掃描並環繞，將密封材料層4加熱熔融而將容器2之密封部2a與玻璃蓋3接合。 於本發明中，較佳為如圖4及圖5所示般，以玻璃蓋3中之第1雷射光之照射區域21與第2雷射光之照射區域22於至少一部分重疊之方式，同時照射第1雷射光11及第2雷射光12。其原因在於，藉此，可更有效地減少玻璃蓋3內部之溫度差。 於第1雷射光11及第2雷射光12中之一者較另一者先行被掃描之情形時，較佳為如圖5及圖6所示般使第2雷射光12先行。其原因在於：若首先僅照射第1雷射光11，則有於玻璃蓋3內部產生與不照射第2雷射光12時同樣之溫度差之情形。因此，於本發明中，較佳為對玻璃蓋3之被照射區域照射第2雷射光12之同時照射第1雷射光11或於照射第2雷射光12之後照射第1雷射光11。 於上述實施形態中，示出了第1雷射光之照射區域21較第2雷射光之照射區域22小之示例，但本發明並不限定於此，可為第1雷射光之照射區域21與第2雷射光之照射區域22相互為相同程度之大小，亦可為第1雷射光之照射區域21較第2雷射光之照射區域22大。

1‧‧‧氣密封裝
2‧‧‧容器
2a‧‧‧密封部
3‧‧‧玻璃蓋
4‧‧‧密封材料層
5‧‧‧元件
11‧‧‧第1雷射光
12‧‧‧第2雷射光
21‧‧‧第1雷射光之照射區域
22‧‧‧第2雷射光之照射區域
A‧‧‧掃描方向

圖1係表示本發明之一實施形態之氣密封裝之模式性剖視圖。 圖2(a)～(c)係用以說明製造圖1所示之氣密封裝之步驟之模式性剖視圖。 圖3係表示於製造圖1所示之氣密封裝之步驟中照射第1雷射光及第2雷射光之狀態之模式性放大剖視圖。 圖4係表示第1實施形態中之第1雷射光及第2雷射光之照射區域之模式性俯視圖。 圖5係表示第2實施形態中之第1雷射光及第2雷射光之照射區域之模式性俯視圖。 圖6係表示第3實施形態中之第1雷射光及第2雷射光之照射區域之模式性俯視圖。

2‧‧‧容器

3‧‧‧玻璃蓋

4‧‧‧密封材料層

11‧‧‧第1雷射光

12‧‧‧第2雷射光

Claims (11)

1. 一種氣密封裝之製造方法，其係製造利用玻璃蓋將內部搭載有元件之容器密封之氣密封裝者，且包括如下步驟： 於上述容器之內部搭載上述元件之步驟； 於上述容器之密封部與上述玻璃蓋之間配置密封材料層並於上述容器上放置上述玻璃蓋之步驟； 將用以加熱熔融上述密封材料層之第1雷射光通過上述玻璃蓋照射至上述密封材料層而加熱熔融上述密封材料層之步驟；及 將用以加熱上述玻璃蓋之第2雷射光照射至上述玻璃蓋而加熱上述玻璃蓋之步驟；且 上述第1雷射光與上述第2雷射光具有互不相同之波長，且以減少藉由上述第1雷射光之照射而產生之上述玻璃蓋內部之溫度差之方式照射上述第2雷射光。
2. 如請求項1之氣密封裝之製造方法，其中以上述玻璃蓋中之上述第1雷射光之照射區域與上述第2雷射光之照射區域於至少一部分重疊之方式同時照射上述第1雷射光及上述第2雷射光。
3. 如請求項1或2之氣密封裝之製造方法，其中上述第1雷射光具有600～1600 nm之範圍內之波長。
4. 如請求項1至3中任一項之氣密封裝之製造方法，其中上述第2雷射光具有3000 nm以上之波長。
5. 如請求項1至4中任一項之氣密封裝之製造方法，其中上述容器包含陶瓷或玻璃陶瓷。
6. 如請求項1至5中任一項之氣密封裝之製造方法，其中上述密封材料層係由玻璃料形成。
7. 一種氣密封裝，其包括： 元件，其使用上限溫度為350℃以下； 容器，其將上述元件搭載於內部； 玻璃蓋，其具有超過0.2 mm之厚度，且將上述容器密封；及 密封材料層，其配置於上述容器之密封部與上述玻璃蓋之間。
8. 如請求項7之氣密封裝，其中上述元件為MEMS或深紫外線LED。
9. 如請求項7或8之氣密封裝，其中上述容器係由氧化鋁形成。
10. 如請求項7或8之氣密封裝，其中上述容器係由玻璃陶瓷形成。
11. 如請求項7或8之氣密封裝，其中上述容器係由氮化鋁形成。