CN102870230B - 用于气密密封导电馈通的方法 - Google Patents

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Abstract

使用高强度的电磁能源如激光以该高强度的电磁能源的受控吸收来加热和密封搪瓷层，由此在两个无机基板之间制备耐用的气密密封。本发明还制备引入了电馈通的耐用的气密密封。

Description

用于气密密封导电馈通的方法
发明背景
1.技术领域
本发明涉及一种用于玻璃板的玻璃料基气密密封系统、密封材料、施加这些密封材料的方法、用于选择性和可控地吸收光以加热和密封该系统的密封设计。这些气密密封可用于各种领域，例如，(a)封装基于硅、有机体系和薄膜的太阳能电池；(b)封装其他电子器件如有机发光二极管(OLED)；和(c)建筑窗户和汽车玻璃。
2.相关技术的描述
激光密封是一种广泛研究的选择性密封方法。常规基于玻璃料的激光密封方法涉及由密封系统中的吸收剂如颜料或者着色玻璃料吸收红外(IR)激光。因此，红外吸收(即，加热)发生在顶部界面上，所述界面是在玻璃板和密封材料之间的界面。由于被加热材料的厚度和质量，供给的热量的量必须是相对高的。常规的激光密封方法涉及由密封材料中的合适颜料或着色玻璃料吸收红外辐射。沉积的密封剂典型地为熔化/烧结之前的理论密度的约60％或更少。因此，在激光加工期间(或任何相关的定位能量沉积方法)期待显著的尺寸变化以形成密封层。该过程是消耗时间的，因为这样大质量的材料必须被加热且不是没有障碍的。例如，常规的基于玻璃料的激光密封材料包括有机粘结剂，该粘结剂提供了在加热时由于其燃烧导致在密封玻璃内的污染物、大的空隙和气泡，这会减少密封层的强度。由于大部分的热量产生于玻璃/密封材料界面处，该方法更易于造成密封层和玻璃板的破裂。类似的问题也出现在使用红外光、可见光或紫外光来密封的其它选择性密封方法中。
因此，需要改进选择性密封方法，例如，激光密封的现有技术。
发明内容
本发明提供密封材料、施加密封材料的方法、密封设计、用于制造气密密封层以保护电气电路和电子电路的几何图形和方法步骤；以及穿过密封的用于电接触的气密导电馈通和简化这些气密密封层的制造。这些馈通可以是在玻璃上的厚膜或薄膜迹线、导电电极涂层；带状材料或线。
本发明还设想没有导电馈通的结构，其用于施加真空或者所希望的气氛在这些密封组件如结构窗户内部。通常在选择性密封方法中优选发生所希望的电磁波的吸收，这是由于在密封材料中存在合适的吸收剂。这导致选择性加热密封。这种选择性密封方法的各个方面的控制是本发明的其他方面，例如：吸收和热量产生的数量和位置；通过材料和密封设计控制散热以使发生热梯度或热冲最小化，特别是对于一种这样的选择性密封方法-激光密封。
本发明涉及控制电磁辐射能的量、该能量沉积的位置、该能量的沉积速率，使得形成高品质的密封，并且使得防止或者使由于热冲击和热膨胀失配导致的破裂（其将会危害密封层的气密性）最小化。
根据本发明的用于形成气密密封的方法在概念上是简单的，但在实践中是相当难以实现的。需要注意的是，形成气密密封要求几乎完美，因为甚至在大的太阳能电池模块中的单个缝隙或者裂缝（可能在0.8×1.2m的玻璃基板上）都会危害模块的密封和寿命。还应当理解的是，搪瓷中存在的或者在密封操作中将会形成的气泡在加热期间会膨胀尺寸，由此形成大的空洞，这将会危害密封的完整性。
原则上，本发明要求使任何尺寸变化最小化、沉积大部分能量在要密封的界面位置、以及然后使任何热梯度和热膨胀失配最小化，以使由于热冲击或热膨胀失配导致的破裂最小化。
通过使用焙烧的（预成釉的）搪瓷初步消除尺寸变化，该搪瓷已经使具有约60%以下其理论密度的干燥沉积物致密化/烧结至具有至少90%理论密度的烧成搪瓷。然而，应当认识到的是，将具有预成釉的搪瓷的基板与具有干燥的搪瓷糊的薄层的基板结合，将会产生仅很小的尺寸变化且将会工作良好，这也是本发明的一部分。
基板上预成釉的焙烧搪瓷的另一个目的是创造高质量的搪瓷-基板界面。此外，预成釉的火焰被设计为具有较慢的、回火冷却以提供低应力的搪瓷-基板界面。在双层搪瓷密封层的情况中，该体系被设计为在顶部搪瓷/底部搪瓷界面创造最高温度以能够形成密封，且在搪瓷/基板界面具有最小的效应使得不干扰这些回火的界面。
本发明的第二部分是关于控制能量沉积的位置。这可以通过使用透明的、半透明的和不透明的搪瓷来很好地控制，其中透明、半透明、不透明是关于其与所使用的电磁辐射能的特定能带相关的性能。本发明的研发创造了具有几种不同波长的IR激光和可见光的密封。关键因素是选择吸收剂用于正使用的特定类型的电磁辐射能，以及基板是特定辐射源的弱吸收剂。第二因素是辐射需要具有足够的强度以使该界面能够达到其密封温度。只要满足这些要求，该辐射可以是单波长、宽带或者两者的组合，并且可以在电磁波谱的近红外（NIR,700-2500nm）、可见光或者紫外区域。总体来说，该技术可以称为定位加热方法。
本发明的第三个方面涉及防止会弱化密封的应力，以及防止会损害该密封层的气密性的破裂。这是通过控制搪瓷的组成以及密封技术的参数。尽管不是本发明应用的要求，但是使用预成釉的搪瓷是极其有利于形成高质量的气密密封。使用干燥的搪瓷用于密封步骤会导致显著的尺寸变化，如果涂层具有较厚的厚度，这将会使形成密封更困难。此外，干燥的搪瓷易于在密封中形成大量的孔洞，这也倾向于在密封工序期间将一些污染物吹向电池模块的内部。在该项目中测试的干燥搪瓷确实产生了一些粘结的基板。概括地说，激光密封方法开始于预焙烧在顶部玻璃板上的红外半透明（或全透明）的搪瓷组合物。将吸收电磁能（EM）如红外能的搪瓷（例如，着色剂）预焙烧至底部玻璃板。然后，将激光照射通过顶部玻璃基板以烧融吸收红外的搪瓷的顶部表面以及将各部件粘结在一起。在顶部板和底部板的搪瓷可以是单层或多层以适合选择性吸收激光。在此情况中，比有机粘结剂更气密的搪瓷形成大部分密封。另外，搪瓷用作基板的隔板使得电池部件不会在该密封内被损坏。
或者，红外半透明的搪瓷被预烧成在每个顶部和底部玻璃板上，并且将部分吸收红外的搪瓷施加于预焙烧的红外透明的搪瓷之一上。将激光照射通过顶部基板和上部红外吸收材料以烧融部分吸收红外的搪瓷，由此完成密封。
预焙烧消除了需要在太阳能电池制造设施中加工大量密封材料，以及防止过量加热光电器件。对于最后的密封焙烧，消除了来自粘结剂燃烧的污染物，因为不需要有机粘结剂。在聚集物中，由此处描述的程序实施的密封方法比传统的方法更快，主要是因为预焙烧减少了玻璃料的用量，玻璃料在密封形成时必须烧成。
作为在两个红外透明层（如上）之间插入的中间红外吸收层的替代，可以使用传统有机粘结剂的薄层。这样的粘结剂经过超声变幅杆以完成粘结或者紫外光固化。因为不需要焙烧，所以不存在来源于有机粘结剂的污染物的问题，这是因为不会发生燃烧。
尽管在激光密封之前预焙烧搪瓷层是优选的，但是还可设想直接密封而不需预焙烧是可能的。
类似地，可以设想密封材料（搪瓷层）可以都施加于相同的板（顶部或底部），以及选择性地密封至其它板而有或没有预烧搪瓷。对于更快的制造，优选在底部基板上具有搪瓷以及对顶部基板不施加搪瓷，以实现最大量的辐射激光能照射在底部基板的搪瓷上，这是所希望的。
本发明的一种实施方式是气密密封导电馈通的方法，包括：（a）平行于第一基板边缘将第一搪瓷迹线施加于第一基板；（b）穿过第一搪瓷迹线施加包含导体的第二搪瓷迹线，使得其在第一搪瓷的两边缘相邻的区域接触第一基板；（c）平行于基板边缘将第三搪瓷迹线基本上施加于第一搪瓷迹线上；以及（d）加热各搪瓷。
本发明的一种实施方式是使用高强度的电磁能源将两个无机基板密封在一起的方法，包括：（a）提供第一无机基板和第二无机基板；以及（b）位于第一基板与第二基板之间提供具有渐变的电磁能吸收的搪瓷层，使得至少40%的入射在搪瓷层上的电磁能被不与基板直接相邻的所述层的一部分吸收。
本发明的另一实施方式是用于将两个或更多个形成光电器件用的无机基板连接的密封材料系统，所述密封材料系统包括一个或多个玻璃或陶瓷组分。该密封材料系统可以包括此处公开的任何玻璃和/或金属和/或氧化物，其可以以任何组合。
本发明的一种实施方式是密封材料系统，其用于在施加聚焦的能源时将包含在光电器件中的两个或更多个无机基板连接。该密封材料系统可以包括此处公开的任何玻璃和/或金属和/或氧化物，其可以以任何组合。
本发明的一种实施方式是多电池的太阳能阵列，其包括多个单独气密密封的太阳能电池。该密封可以通过合适的施加和加热此处所公开的任何玻璃和/或金属和/或氧化物来实现，其可以以任何组合。
本发明的另一实施方式是气密密封导电馈通的方法，包括：（a）将第一基本上没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂施加于第一无机基板；（b）将第二基本上没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂施加于第二无机基板；（c）在基本上没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂上，将包含导电金属的组合物施加于第一无机基板和第二无机基板中的至少一个上；（d）加热以烧结各个密封剂和搪瓷，使得每个都融合至各自基板上，从而形成各自烧结的密封剂和搪瓷；（e）将不同于第一密封剂和第二密封剂的未焙烧的软搪瓷组合物施加于烧结后的搪瓷组合物中的至少一个；（g）定位第一基板和第二基板，使得未焙烧的软搪瓷组合物作为在第一基板与第二基板之间的桥梁；以及（h）加热以烧结所述软搪瓷组合物，使得第一和第二烧结的搪瓷组合物连接在一起。
形成含有两个无机基板的光电器件的方法包括以下步骤：（a）将密封剂施加于所述基板中的至少一个上;（b）将基板对准在一起；以及（c）将聚焦的能源引导至密封剂，以在两个基板的至少部分之间形成密封。
本发明的一种实施方式涉及用于将形成光电器件用的两个或更多个无机基板连接的密封材料系统，所述密封剂材料系统包括一个或多个玻璃或陶瓷元件。
本发明的一种实施方式是密封材料系统，其用于在施加聚焦的能源时将包含在光电器件中的两个或更多个基板连接。
本发明的一种实施方式是多电池的太阳能阵列，其包括多个单独气密密封的太阳能电池。
附图说明
图1描述了现有技术。
图2示意性描述了本发明的气密密封的形成。
图3示意性地描述了本发明的气密密封的形成。
图4示意性描述了本发明的气密密封的形成。
图5示意性地描述了气密密封的电馈通。
图6示意性地描述了形成集成的馈通的步骤的顺序。
图7示意性地描述了具有位于板的侧面的能源的本发明实施方式。
图8示意性地描述了其中基板具有容纳搪瓷层的凹陷部。
本发明的详细描述
在常规的炉密封中，使用来源于烘箱或可见光源的热量来熔化密封中的玻璃。如果例如所希望的设定点温度是500℃，则温度精度可以接近于±10至20℃，如果有温度梯度，则具有较小的温度梯度。在焙烧的制品内的温度均匀性还可以被维持在±10至20℃。该过程是缓慢的，加热融合需要大约10分钟到一个小时。
在现有技术的传统激光密封方法中，激光红外能量90被诸如颜料或者着色玻璃料（每个都在搪瓷密封剂内）等吸收剂吸收。如图1中所示的（现有技术），红外吸收（加热）主要发生在顶部界面，其中顶部基板1接触密封材料2。需要相对高水平的加热以熔合整块密封剂2，尤其确信在下部基板3（玻璃或金属）与搪瓷密封剂块之间的界面处的良好密封。所需要的高水平加热可能导致缓慢的制造周期（长加工时间）。正如在图1B中所示的，使用常规的有机粘合剂（汽车）可能导致因燃烧而带来的在密封剂2内部（4）的电子器件的污染。在密封过程期间的粘结剂的进一步燃烧，导致减少密封件强度的大空隙和气泡。由于大多热量是在玻璃/密封材料界面处产生的，该方法更易于使密封和玻璃板开裂。类似的问题也出现在其中使用红外光、可见光或紫外光来密封的其它选择性密封方法中。
在现有技术的激光密封方法中以及目前的发明中，有更少的温度控制和均匀性，如果例如所希望的设定点温度是500℃，则温度精度可能会接近±100℃，有非常大的温度梯度。在烧成制品内的温度均匀性可能为从设定点温度+100℃到从设定点温度-400℃的范围。因此，该材料系统和密封设计不得不对这些宽温度变化更宽容。本发明的目前发明的激光密封方法的好处是，选择性加热足以使足够玻璃融合以实现密封，该密封是非常快的，需要仅一毫秒（10-3秒）。
本发明的实施方式是气密密封导电馈通的方法，包括：（a）平行于第一基板边缘将第一搪瓷迹线施加于第一基板；（b）穿过第一搪瓷迹线施加包含导体的第二搪瓷迹线，使得其在第一搪瓷的两边缘相邻的区域接触第一基板；（c）平行于该基板边缘将第三搪瓷迹线基本上施加于第一搪瓷迹线上；以及（d）加热各搪瓷。可以单独加热每个搪瓷迹线。加热搪瓷可以以任何顺序、顺序地或者同时进行。如果所述搪瓷包括有机组分，则可以使用加热以去除至少一部分的有机成分。优选地，所述加热将会充分地烧结搪瓷层。在优选的实施方式中，至少一个搪瓷层包含红外透明的搪瓷、红外半透明的搪瓷、吸收红外的搪瓷、可见光透明的搪瓷、可见光半透明的搪瓷和吸收可见光的搪瓷中的至少一种。在可选择的实施方式中，所述导电馈通是玻璃基板本身的一部分，并且仅第三搪瓷迹线单独施加于所述导电馈通上，而不施加第一搪瓷迹线。
本发明的一种实施方式是使用高强度的电磁能源将两个无机基板密封在一起的方法，包括：（a）提供第一无机基板和第二无机基板；（b）位于第一基板与第二基板之间提供具有渐变的电磁能吸收的搪瓷层，使得至少40%的入射在搪瓷层上的电磁能被不与基板直接相邻的所述层的一部分吸收。
所述搪瓷层可以包括至少一个第一子层和至少一个第二子层，其中，至少一个第一子层具有比至少一个第二子层更高的电磁能吸收率，其中，所述至少一个第二子层与基板相邻，至少一个第一子层与基板不相邻，其中，至少40%的入射在子层上的电磁能被至少一个第一子层吸收。所述子层中的至少一个不可以吸收红外能量。在可选择的实施方式中，入射的电磁能量的吸收主要发生在第一子层中或者在所述子层之间的界面中。在这样的实施方式中，第二子层基本上不吸收电磁能量，这意味着它吸收小于20%的入射电磁能量。
可以存在多个第一子层和第二子层，使得其中搪瓷的红外吸收在整个搪瓷层中是从低到高渐变。在加热之前，所述搪瓷层可以全部仅在顶部基板上或仅在底部基板上。或者，仅一个搪瓷层可以在顶部基板和底部基板的每个上。或者，在顶部基板与底部基板之间仅有一个搪瓷层。
在密封之前加热该搪瓷层。加热可以去除在所述层或子层之间的任何有机组分。优选地，所述加热充分烧结所述搪瓷层。所述电磁能源可以是宽带红外光源、激光、火焰或其它能源。所述高能电磁辐射源是选自由宽带可见光、宽带红外光、激光、可见光和微波所组成的组中的能源。所述电磁辐射源可以是多种类型，包括主要量的一种与少量的另一种。所述高能电磁辐射源可以具有250纳米至2500纳米的波长。
由此形成的密封结构可以包括引入密封结构中的导电馈通。导电馈通可以是顶部或底部基板自身的一部分，或者通过穿过顶部或底部基板。导电馈通可以是在玻璃基板上的导电涂层如ITO。导电馈通可以形成光电器件的电极。
本发明的一种实施方式是多电池的太阳能阵列，包括多个单独气密密封的太阳能电池。该密封可以通过适当的应用和加热任何玻璃和/或金属和/或在任何组合中的氧化物（本文所公开的）来实现。
本发明的另一实施方式是气密密封导电馈通的方法，包括：（a）将第一基本上没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂施加于第一无机基板；（b）将第二基本上没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂施加于第二无机基板；（c）在基本上没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂上，将包含导电金属的组合物施加于第一无机基板和第二无机基板中的至少一个上；（d）加热以烧结各个密封剂和搪瓷，使得每个都融合至各自基板上，从而形成各自烧结的密封剂和搪瓷；（e）将不同于第一密封剂和第二密封剂的未焙烧的软搪瓷组合物施加于烧结后的搪瓷组合物中的至少一个；（g）定位第一基板和第二基板，使得未焙烧的软搪瓷组合物作为在第一基板与第二基板之间的桥梁；以及（h）加热以烧结所述软搪瓷组合物，使得第一和第二烧结的搪瓷组合物连接在一起。
形成包括两个无机基板的光电器件的方法，包括以下步骤：（a）将密封剂施加于所述基板的至少一个基板；（b）将所述基板对准在一起；以及（c）将聚焦的能源引导至密封剂上，以在两个基板的至少部分之间形成密封。该组件可以封装光电器件、是光电器件、是或者包括镶嵌双玻璃或更多玻璃的建筑窗户；是或者封装LED或OLED。
本发明的一种实施方式涉及用于将两个或更多个形成光电器件用的无机基板连接的密封材料系统，该密封材料系统包括一个或多个玻璃或陶瓷组分。
本发明的一种实施方式是用于在施加聚焦的能源时将包含在光电器件中的两个或更多个无机基板连接的密封材料系统。
本发明的实施方式是一种多电池的太阳能电池阵列，其包括多个单独气密密封的太阳能电池。
本发明的一种实施方式包括气密密封。在获得气密性（这形成本发明的关键）的一般密封设计中，如图2所示，将搪瓷预焙烧至所述基板上以能够形成致密的、无空隙的玻璃层以及防止粘合剂烧尽的问题。特别是，顶部玻璃基板10印刷有透明搪瓷缓冲层20和半透明吸收层25。底部玻璃基板40印刷有搪瓷缓冲层45（它可以具有与层20相同的构成）和高吸光度的（主要是对用于加热/固化的电磁辐射的波长不透明的）搪瓷层50。理想地，将会加热和熔合半透明层25和高吸光度层50的顶部。顶部缓冲层和高吸光度层的底部将会缓冲热流，防止大的热梯度在所述基板界面处形成。缓冲层的性能可以被设计成不同于半透明至不透明的搪瓷层，以实现整体良好密封所述组件（如本发明所设想的）。定位顶部玻璃板片在底部片材上。施加压力以使顶部片材和底部片材保持在一起，红外激光器90照射通过顶部基板以烧结和融合搪瓷迹线在一起。由此，在顶部片材和底部片材之间形成气密密封。
由在密封期间搪瓷层中的热量产生的量及位置的变化和控制、调整所产生的热流以使热梯度和热冲击最小化，图2中搪瓷层的顺序可以变化以提供不同的改进。数量的变化（每个基板有1、2或更多个搪瓷层）；搪瓷层的布置（如所有都在底部基板上且在顶部基板上没有）；以及烧成（如在密封前消除预焙烧）是可以想象的，如图3和4中下文所描述的。
本发明的实施方式是用于制造气密密封的（电）馈通的方法。如图5所示，将第一吸收红外的搪瓷迹线（糊）印在玻璃或其它可焙烧的无机基板如金属、陶瓷或硅（这将被称为底部片材）上。将导电搪瓷印刷在第一吸收红外的搪瓷上。将第二吸收红外的搪瓷迹线印刷在导电搪瓷上。第一和第二搪瓷迹线可以被印刷为彼此平行或共同延伸的，且与导电搪瓷成直角。将顶部玻璃片材或其他无机基板定位在顶部片材上。当施加压力以将顶部和底部片材保持在一起，且第一、第二和导电的搪瓷迹线在它们之间时，红外激光器照射通过顶部基板以烧结和融合第一、第二和导电的迹线。由此在顶部和底部玻璃片材之间形成气密密封。第二搪瓷迹线还可以包含为条状、线状或带状导电材料的导体。
本发明的实施方式涉及定位的能量沉积，其目的是烧结和流动玻璃以形成气密密封。这样定位的能量沉积可以包括红外加热、激光密封、可见光和/或红外光灯密封，甚至通过紫外光或超声加热粘合剂固化在顶部和底部基板之间的粘合剂密封剂（如本文其它公开的）。本发明人已经发现对于来源于加热源的电磁辐射的特定波长而产生的热量的定位和量的控制以及在搪瓷层中引入合适的吸收剂、以及密封涉及是关键的。
本发明的实施方式涉及封装太阳能电池或多个太阳能电池，其可以制成模块并与所述结构密封在一起；以及本文所公开的方法。太阳能电池通常是由半导体材料如硅（Si）（其将太阳光转换成有用的电能）制成。太阳能电池接触通常由薄Si晶片制成，其中所需要的PN结是通过将磷（P）从合适的磷源扩散到P-型Si晶片中来形成。太阳光入射的硅晶片侧通常涂覆有抗反射涂层（ARC）以防止太阳光的反射损失。该ARC增加了太阳能电池的效率。二维电极格栅图案（称为前接触）与硅的N-侧连接，主要为铝（Al）的涂层与硅的P侧连接（背接触）。另外，被称为银后接触的接触是由银或银-铝膏制成的，其被印刷和焙烧在硅的N侧上以使得能够焊接将太阳能电池模块中的一个电池与下一个电池电连接的接头。这些接触是从PN结到外部负载的电出口。太阳能电池的组成和制造的进一步细节可以在共同拥有的美国专利申请No.2006/0102228、2006/0289055和2009/0056798中找到，所有这些申请都整体引入作为参考。
本发明的其他实施方式可以提供封装不同的现实电子器件如LED、OLED的密封腔体，其用于定位加热和密封而没有不合适的加热该电子器件内部。然而，其它实施方式涉及在玻璃板之间提供气密密封，为建筑窗户维持真空或者某种气氛。
需要记住的是，大部分地，在可选择的实施方式中的类似特征都具有由100分隔的数字，如图3（特别是图3A）所示的本发明实施方式涉及将第一半透明或透明的搪瓷基密封剂120施加于第一基板110以形成顶部组件130。将不透明的或高吸收性的（对于激光密封红外吸收）搪瓷密封剂150施加于第二基板140以形成底部组件160。基板110可以被称为“顶部”基板，基板140可以被称为“底部”基板。将顶部组件130和底部组件160预烧（单独地或在一个步骤中）以形成预烧的顶部组件130和预烧的底部组件160。搪瓷120和150可以包含常规有机粘结剂，因为这样的粘结剂按常规方式煅烧，燃烧后的有机残留物可以溢出。一般认为：进一步提炼本发明的概念，可以去除底部基板搪瓷缓冲层45（如图2所示）和在顶部基板上的透明层20（以及其它图中的相应层）。在图3B中，预烧后的顶部组件130和底部组件160物理连接，使得烧成后的搪瓷120和烧成后的搪瓷150是物理接触的。接着，将激光束190照射通过顶部组件130，以融合顶部搪瓷120和底部搪瓷150而形成气密密封，从而形成密封装置200。
图3C示出了可替代的实施方式，其中将未焙烧的软玻璃料170的薄层施加于焙烧后的吸收剂负载玻璃料的顶部。该层未焙烧的软玻璃料层170吸收部分激光能量190。如果需要极其精确的加工条件和/或使在焙烧后的组件内的温度梯度最小化，则这可能是有利的。可以施加物理压力以协助预焙烧的组件130和160；连接。
在图3D中所示的可替代实施方式中，可以去除顶部基板110上的搪瓷层，顶部基板可以直接连接到底部基板140的高吸收性搪瓷150。
底部基板140上的搪瓷体系可以任选地进一步包含直接在底部玻璃基板140上的缓冲搪瓷层120和在该缓冲搪瓷层的顶部上的高吸收性层150，如图3E所示。
在可替代的实施方式（如图4，特别是图4A所示的）中，可以将有机粘接剂的薄层270施加于预烧后的组件260。可以施加物理压力295以协助预焙烧的组件230和260连接。在组件230和260之间的连接是通过用超声变幅杆290超声加热有机粘接剂来实现的，如在图4B中所示的。由于没有发生燃烧，不用关心燃烧产物的污染。
在另一可替代的实施方式中，如图5A和图5B所示的，与在先前的实施方式中一样预烧顶部组件330。导电馈通集成到底部组件360。特别是，将红外吸收密封剂350施加于底部基板340。将导电迹线370施加于搪瓷密封剂350的顶部上。施加第二部分吸收红外的搪瓷密封剂380以覆盖导电迹线。组件360在激光密封之前包括基板340、搪瓷密封剂350和380、和通过密封剂350和380之间的导电迹线370。然后预烧组件360使得导电迹线370现在成为与搪瓷密封剂350和380以及基板340集成的馈通。如图5B中所示的，激光390照射通过顶部组件330以将搪瓷320与搪瓷380融合。可以在用激光加热之前施加压力395以物理连接顶部组件330和底部组件360在一起。可以想象到所述导电馈通组件也可以在顶板上。本发明人认为：通过将导电迹线夹在两个搪瓷层之间密封剂下，以下（a）和（b）相关的两个问题都会消除或减轻：（a）由于在导电迹线和底部基板之间的约束性膨胀失配而导致的玻璃基板的开裂；以及（b）在导电迹线和玻璃基板处的增强腐蚀。
这些馈通可以是厚膜或薄膜迹线、在玻璃上的导电电极涂层、带状材料或线。电馈通材料可以是任何金属如银、铜、铝、镍-铁；对搪瓷有良好粘附性的阳极氧化处理的金属；钼或铟-锡氧化物（TIO）电极材料。
图6（图6A-6D）从不同方面示出了形成集成的馈通的步骤的顺序。在图6A中，底部基板440印刷有第一激光吸收材料450。接着，在图6B中，将带状导电搪瓷470印刷其上，在优选的实施方式中，带状导电搪瓷470与激光吸收材料的层450成直角。将第二层激光吸收材料480重叠印刷在第一层激光吸收材料上，如图6C所看到的。在将顶部基板组件430（其中顶部基板410已经预涂覆有激光透明的搪瓷420，步骤未示出）放置于涂覆后的底部基板440上，如图6D中所示，用激光490激光照射通过顶部基板410和激光透明材料420以实现融合和制备气密密封的馈通。
在图3-5中所示的实施方式中，可以将任选的半透明吸收层（未示出，但对应于图2中的层25）施加于密封剂层（120，220，320）的顶部。该半透明层连同下部的吸收密封剂层（150，250，350）用于将输入的激光红外能量引导至界面，理想地用于控制其中形成最大加热的点，由此集中融合。
特别是，本发明的一种实施方式包括气密密封导电馈通的方法，包括：（a）将在焙烧时制备半透明或透明层的密封剂糊施加于第一基板；（b）将高吸收性的（着色的或颜料化的）密封剂糊施加于第二基板；（c）在所述高吸收性的密封剂糊上将包括导电金属或导电条或导电线的糊组合物施加于第二基板；（d）将在焙烧时制备半透明的或透明层的密封剂糊施加于第二基板；（e）加热以烧结各个密封剂使得每个都融合到各自基板；（f）将不同于第一和第二密封剂的软搪瓷组合物施加于烧结后的搪瓷组合物中的至少一个上；（g）定位第一基板和第二基板使得印刷的软搪瓷组合物作为第一基板与第二基板之间的桥梁；以及（h）加热以烧结软搪瓷组合物，使得第一和第二烧结后的搪瓷组合物连接在一起。
在图2-5中所示的实施方式中，虽然描述了在两个相似的玻璃板（顶部和底部）之间的搭接接头，但是在本发明的另外实施方式中常见用于焊接的各种搭接配置如角接接头、T形接头、对接接头、边缘接头以及不同的这种密封配制是可以想象用于气密密封两个玻璃基板。
在图2-5中所示的实施方式中，辐射源（例如，激光）通常导入通过玻璃基板（或无机基板）以实现加热和融合。然而，可以将该能源相对于顶部基板以任何角度定位。在一个这样的实施方式中，该能源可以位于所述基板的侧面（如图7A和B所示）。在图7A中，光吸收层750被印刷且焙烧在玻璃基板上。将太阳能电池745放置在底部基板上，并且被覆盖有任选的聚合物层746。将顶部基板组件放置在底部基板组件上，并且从侧面由激光能源加热。来自定位能源的电磁能量如激光直接击中高吸收性搪瓷层且完成融合。吸收行为和搪瓷性能确定了密封的深度。从侧面激光加热搪瓷而没有穿过顶部玻璃基板有助于选择性地加热密封而没有加热太阳能电池和/或内部的封装聚合物层。另外，原则上顶部和底部基板两者都可以是非透明的无机材料如硅、陶瓷或金属。在图7B所示的实施方式中，将额外的缓冲搪瓷层720印刷和焙烧在玻璃基板之间以控制热的位置、热分布。这反过来控制密封的深度，并有助于最大限度地减少或消除在玻璃/搪瓷界面处的任何开裂。
如图7中所示，本发明的另一种实施方式（如图7C所示），顶部玻璃基板710和底部玻璃基板720有斜面或是斜切的。图7C还示出了单侧密封（仅在该图的正面密封），这是本发明所有实施方式的可选项。将缓冲层搪瓷720施加于斜切面。本发明人认为搪瓷/玻璃界面相对于顶部玻璃基板和底部基板组件之间的熔合线的倾斜配置有助于使任何开裂偏离所述玻璃/搪瓷界面，由此使整个密封的组件更结实。
如图8所示，本发明的另一种实施方式涉及使焙烧在顶部玻璃基板上的搪瓷820具有凹陷以容纳焙烧在底部基板840上的另一搪瓷层850。将可紫外线固化的胶858施加于在顶部玻璃基板上的预烧搪瓷层850。这两个预烧的顶部和底部玻璃基板与层间胶858组装在一起，并用UV光固化以实现密封。在该本发明中，在固化后的胶层的顶部上的搪瓷保护其不会受到紫外辐射诱导的胶降解，从而延长其寿命。这种布置增加了长期可靠性，降低了边缘密封的聚合物的厚度，以及增加了透湿性的扩散长度。中间层胶858应该总体来说是防潮性的。这些通常可以是聚合胶，或可以是设计为防潮性的无机-有机胶。
各种聚合胶包括热塑性（乙烯基）或热固性的，例如，环氧双氰胺固化剂、聚酯、混合物（环氧聚酯）、聚氨酯和丙烯酸系树脂等。可以使用市售的防水胶如SuperGlue（由辛辛那提州,OH45227的乔里拉胶水公司购得）、LiquidNailsAdhesive（由斯特朗斯维尔，OH44136的ICI公司购得）、LoctiteUltra或者Original（罗基希尔，CT06067的亨克尔公司）或者3M船用密封胶5200（由明尼苏达州圣保罗的3M海洋公司购得）。
在另一种实施方式中，加热第一或顶部玻璃基板以及第二或底部玻璃基板、以及施加于其上的未焙烧（粗）搪瓷涉及用激光焙烧。在进一步的实施方式中，将激光照射在第一和第二粗玻璃基密封剂中的至少一个上。在另一种实施方式中，第二粗玻璃基密封剂包括导电糊。除了常见的厚膜金属如Ag、Cu和Al之外，导电糊可以包括至少一种过渡金属如Ni或Fe。第一和第二粗玻璃基密封剂组合物中的至少一种可以包括无铅的Zn-B-Si玻璃。第一和第二粗玻璃基密封剂组合物中的至少一种可以没有吸收剂如颜料。加热基板可以同时或依次序地进行。柔性搪瓷组合物可以包括无铅的硼硅酸锌玻璃料和/或电磁能吸收剂。在加热烧结之前，可以干燥粗密封剂以形成干燥的粗密封剂。可以将压力施加于至少一个所述基板。合适的基板包括玻璃；导电氧化物涂覆的玻璃，如铟锡氧化物（ITO）涂覆的玻璃、铝掺杂的氧化锌涂覆的玻璃、溅射的金属或合金涂覆的玻璃；抗反射涂层；Si3N4涂层以及它们的组合。
所述基板可以相同或不同，且可以选自玻璃、导电氧化物、涂覆的氧化铟锡、铝掺杂的氧化锌的玻璃、金属和陶瓷材料。
本发明人已经了解到必须控制各种参数以确保成功形成气密密封或馈通。这样的参数包括基板和搪瓷被加热的温度、在基板和搪瓷内以及穿过基板和搪瓷的温度均匀性以及焙烧时间。关于该组合物，重要的因素包括：糊玻璃的配方；搪瓷的无机添加剂、热传导性、热扩散系数、热膨胀和流动温度；糊的流变性；印刷的糊或导电迹线的横截面（优选为矩形横截面）；每层的吸光度（基板、透明搪瓷、半透明搪瓷、吸收性搪瓷、导电糊）；焙烧装置的输入功率（激光、炉、氙气灯等）；照射入所述糊的激光光斑的大小；照射入所述糊的激光光斑的均匀性；激光（或其他照射装置）的扫描速率，仅举以上几个例子。
本发明人注意到对用于密封搪瓷的玻璃组合物的要求不是很严格，除了控制吸收剂外。玻璃料的确需要具有低的溶解度使得在太阳能模块的25年（或更长）的寿命期中它们不会慢慢溶解掉或降解。其次，他们需要具有合适的软化点使得用特定的定位加热技术可以将它们与基板材料结合。对于密封钠钙玻璃基板，用于搪瓷中的玻璃料应该具有小于约750℃的玻璃软化点。上限温度有以下因素来限制：钠钙玻璃基板将会开始进行过多流动。使用基板材料如不锈钢和陶瓷，软化点限制可以更高。需要注意的是，没有其中密封材料优选被加热至比所述基板更高的温度的选择性密封技术，甚至是钠钙玻璃基板，玻璃料的软化点可以最高至约850℃，或者甚至最高达约900℃。然而，考虑到其他的性能如与基板的结合，在本发明中所引用的玻璃体系是优选的实施方式。
为了形成本发明的密封件中，涉及激光透明的或激光半透明的、激光吸收的搪瓷糊的一个或多个层。该搪瓷糊包括玻璃料、无机添加剂和任选的有机载体。激光吸收糊可以包括电磁能吸收剂如无机颜料，或者含有颜料作为玻璃结构的一部分，而激光透明糊则没有玻璃中的颜料或这样的吸收剂，半透明糊包括在透明玻璃与高吸收性玻璃的浓度之间的浓度的吸收剂。导电搪瓷包括金属如银和/或铝以及玻璃料。有机载体是任选的。上述构成成分详述如下。
玻璃组分。焙烧（加热至熔融）本发明的密封剂的玻璃成分以完成在两个大致平坦的基板之间的物理连接，所述基板可以是玻璃板、或者玻璃板（顶部）和金属板（底部）。用于本发明的糊含有约0.1至约95wt%，优选5至约85wt%的玻璃成分，最优选10-80wt%的玻璃成分。该玻璃成分在焙烧之前包括一种或多种玻璃组合物。每种玻璃组合物包括氧化物玻璃料，在一个实施方式中，其包括Bi2O3、ZnO和B2O3。在另一个实施方式中，其包括Bi2O3、B2O3和SiO2。在另一个实施方式中，玻璃组合物包括碱金属氧化物、TiO2和SiO2。在另一个实施方式中，玻璃组合物包括PbO。特别地，在本发明的各实施方式中，玻璃组合物可以在表1-6中找到。在配制的糊中，玻璃料通常具有约0.1至约30微米的粒径，优选为1-20微米，更优选为2-15微米，最优选为3-10微米，尽管如现有技术中已知的，可以使用其它的粒径。
可以由多个技术如丝网印刷、糊膏挤出法、喷墨印刷（用于薄层）、焊盘的印刷技术和带铸法施加本发明的密封玻璃材料。本发明人已经发现：通过由浇铸带浆料来制备的粗带，将本发明的密封材料可以制成带状，所述带浆料的有机物通常包含热塑性聚合物如PVB树脂、增塑剂、溶剂和任选的分散剂，如在共同拥有的美国专利No.7547369中所指定的，将该专利全文引入本发明作为参考。
以已知的方式，例如将已知的原料混合且在约900-1450℃的温度下熔融足够时间，通常为1小时，形成所述的玻璃组合物，这取决于形成具有所希望的组成的熔融玻璃的批量。然后，将所形成的熔融玻璃以已知的方式（例如，水淬冷）突然冷却以形成玻璃。然后，可以使用常规的研磨技术将玻璃料研磨至通常在0.1-30微米范围内的粒径，这取决于密封玻璃的施加技术。对于糊沉积方法，所希望的粒径是在1-20微米范围内，优选为2-15微米，更优选在3-10微米之间。该组分包括所公开的玻璃料组合物。
本发明有用的玻璃系统包括：例如，无色（或浅色）的铋玻璃（Bi-Zn-B-Si氧化物）或（Bi-B-Si氧化物），其比着色铋玻璃（Bi-Zn-B和Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Fe氧化物中的至少一种）以及（Bi-B-Si和Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Fe氧化物中的至少一种）通常具有更低的熔点。本发明人已经发现：可以使用CuO、Fe2O3、Co2O3、Cr2O3、MnO和碱金属氧化物，特别是K2O、少量的SiO2来控制密封玻璃组合物的流动性、结晶性和光吸收特性。尽管由于环境原因优选不添加PbO和V2O5，但是可以添加这些氧化物到本发明的玻璃中以控制流动特性。同样地，也可以将通常促进润湿性的氧化物如Ta2O5、WO3、MoO3和SnO添加到本发明的玻璃中。
同样本发明人发现含有Co2O3、Fe2O3、CuO和MnO的玻璃促进了与钠钙硅玻璃基板的结合。本发明中有用的玻璃包括表1中的那些玻璃。在如下表中，对于具有“没有有意地添加”的条目的每种氧化物，优选的实施方式是“全都没有”。
表1.用于Bi-Zn-B-Si氧化物密封玻璃料的各氧化物的宽范围。
表2.少量用于密封玻璃料的各其它氧化物的宽范围。
任选的氧化物范围(摩尔%) VI VII VIII IX X XI
K2O 0-15 0.1-10 0.5-8 1-7 1.5-5 2-4
Li2O 0-15 0.1-10 1-9.5 2-9 3-8 4-8
La2O3 0-15 0.1-10 1-9 2.5-7 3-6 3.5-5
Fe2O3 0-35 0.1-10 0.5-8 1-7 2-6 4-5.5
CuO 0-35 0.1-10 2-9.5 3-9 5-8.5 6-8.5
Co2O3 0-35 0.1-10 2-9.75 4-9.5 6-9 7.5-9
MnO 0-35 0.1-10 1.5-9 2-8 4-7 4-7
NiO 0-15 0.1-10 1.5-9 2-8 4-7 4-7
(Ta2O5+P2O5+WO3+MoO3+SnO) 0-10 0-8 0-6 0.1-5 0.1-4 0.1-4
F2 0-15 0-10 0-8 1-6 2-6 2-6
表2中的各其它氧化物的可选范围包括：对于CuO、Fe2O3、Co2O3和MnO，以摩尔%计为1.5-9、2-8和4-7。对于La2O3的可选择范围包括0.5-8、2-6和1-6摩尔%。
表2中的氧化物（包括在前段中的可选项）可以在任何栏中所公开的任何量与表1中的氧化物一起使用。来源于表2中不同栏的量可以与来源于表1中的任何栏的氧化物的量使用。
需要注意的是，可以包含部分这些玻璃氧化物如Bi2O3、ZnO、CuO、Fe2O3、Co2O3、MnO、SiO2和Al2O3或者其组合作为密封材料中的陶瓷氧化物添加剂以获得本发明所设想的最终的完整玻璃组合物。
正如前文所提及的多种玻璃，优选可以使用两种或三种玻璃料的玻璃混合物以控制该密封层的整体性能。如果使用第二玻璃组合物，则该玻璃组合物的比例可以变化以控制糊与基板的作用程度、密封材料的流量和结晶特性，由此控制所获得的密封性能。例如，在玻璃成分内，第一玻璃组合物和第二玻璃组合物可以以约1：20至约20：1，优选约1：5至约5：1的重量比例存在。玻璃成分优选不含铅或铅的氧化物，以及不含镉或镉的氧化物。然而，在PbO的特性不能被复制的某些实施方式中，这样的实施方式有利地包含PbO。另外，第二玻璃或第三玻璃可以是表1-3中的其它铋玻璃，或者锌玻璃（表4）或者碱金属钛硅酸盐玻璃（表5）或者铅玻璃（表6）。
表3.用于Bi-B-Si氧化物密封玻璃料的各氧化物的宽范围。
玻璃组合物 I II III
氧化物，摩尔%
Bi2O3 5-85 10-75 12-50
B2O3+SiO2 5-75 15-75 34-71
Li2O+Na2O+K2O 0-40 5-30 10-30
ZnO 0-55 0-20 0-12
TiO2+ZrO2 0-20 0-10 1-6
表2中的氧化物（包括在前段中的可选项）可以在任何栏中所公开的任何量与表3中的氧化物一起使用。来源于表2中不同栏的量可以与来源于表3中的任何栏的氧化物的量使用。
表4.以摩尔百分比表示的用于锌基添加剂玻璃的氧化物玻璃料成分。
玻璃组合物 IV V VI
成分[摩尔%]
ZnO 5-65 7-50 10-32
SiO2 10-65 20-60 22-58
B2O3 5-55 7-35 10-25
表5.以摩尔百分比表示的用于碱金属钛硅酸盐添加剂玻璃的氧化物玻璃料成分。
玻璃组合物 VII VIII IX
成分[摩尔%]
Li2O+Na2O+K2O 5-55 15-50 30-40
TiO2 0-26 10-26 15-22
B2O3+SiO2 5-75 25-70 30-52
V2O5+Sb2O5+P2O5 0-30 0.25-25 5-25
MgO+CaO+BaO+SrO 0-20 0-15 0-10
F 0-20 0-15 5-13
表6.以摩尔百分比计用于铅基添加剂玻璃的氧化物玻璃料成分。
玻璃组合物 X XI XII
成分[摩尔%]
PbO 15-75 25-66 50-65
B2O3+SiO2 5-75 20-55 24-45
ZnO 0-55 0.1-35 0.1-25
Li2O+Na2O+K2O 0-40 0-30 0-10
TiO2+ZrO2 0-20 0-10 0.1-5
表2中的氧化物（包括在前段中的可选项）可以在任何栏中所公开的任何量与表4-6中的氧化物一起使用。来源于表2中不同栏的量可以与来源于表4-6中的任何栏的氧化物的量使用。
可以使用其它添加剂如陶瓷粉末以调整复合玻璃组合物的膨胀系数（CTE）。本发明的玻璃具有在约85-130×10-7/℃范围内的CTE。陶瓷粉末如堇青石、β-锂霞石、锆石、结晶二氧化硅（如石英）、氧化铝和氧化锆具有在0-100×1×10-7/℃范围内的热膨胀系数。因此，可以配制具有在30-130×10-7/℃的全部范围内的CTE的玻璃。使用这样的玻璃仅到他们不会增加形成的玻璃料的熔点超过550℃，更优选超过500℃。
可以使用其它的添加剂如Al2O3、AlN、SiC、Si3N4、硅、BN以调整本发明玻璃材料的密封玻璃材料的热导率和热扩散性。
在配制所述糊中，玻璃料通常具有约0.5至约10微米的粒径，虽然如本技术领域中已知的，可以使用其它的粒径。
金属组分。在馈通中，主要是因为担心氧化（在烧制过程中或在使用寿命期间），通常使用贵金属如银、金（如果成本不是问题，防止氧化是最重要的需求）。然而，如果在焙烧期间关心此（在惰性或低氧气氛中焙烧，或者用激光极快地焙烧），则可以使用非贵金属如铜、镍。馈通金属组分通常包括银，然而可以使用铝或铜。由本发明的搪瓷基气密密封所赋予的对风化和氧化的保护有效地防止了接触或电路的退化。事实上，电馈通材料可以是任何金属如银、铜、铝、镍-铁、对搪瓷具有良好粘附的阳极氧化处理的金属、钼或铟锡氧化物（ITO）电极材料。馈通可以是厚膜或薄膜迹线、玻璃上的导电性电极涂层、带状材料或线。
金属成分可以来源于任何合适的形式，包括粉末、合金、盐、有机金属、氧化物，还提供糊的形式下，其与玻璃和任选的有机载体以形成厚膜糊。糊中使用的金属颗粒可以是球形、片状、或提供于胶体悬浮液中的形式、以及其组合。在配制所述糊中，金属粉末典型地具有约0.1至约40微米，优选小于10微米的粒径。例如，糊可以包括约80至约99wt%的球形金属颗粒，或者可选地约75至约90wt%的金属颗粒和约1至约10wt%的金属片。或者所述糊可以包括约75至约90wt%的金属片和约1至约10wt%的胶体金属，或者约60至约95wt%的金属粉末或金属片和约0.1至约20wt%的胶体金属。银颗粒的合适商业来源实例是从费罗公司（美国俄亥俄州克里夫兰市）获得的。铜和基于其它金属或非贵金属可以用于太阳能电池接触或者其它电器或电子器件，其受本文所公开的密封层保护。通常认为本文所公开的密封层有效地消除对这样的金属（表示为氧化物）的威胁和/或大气损害。
馈通可以是厚膜或薄膜迹线、玻璃上的导电性电极涂层、带状材料或线。对于薄膜痕迹，可以溅射、或蒸发、或CVD涂覆、或由电镀溶液电镀或喷墨印刷电极。
有机载体。本发明的搪瓷密封剂不需要有机载体，在某些情况下，优选避免使用它。然而，本发明的可替代实施方式涉及使用有机载体或担载体，其通常是树脂溶解在溶剂中的溶液，经常是含有树脂和触变剂溶液。所述糊的有机物部分包括（a）至少约80wt%的有机溶剂；（b）最多约15wt%的热塑性树脂；（c）至多约4wt%的触变剂；以及（d）至多约2wt%的润湿剂。使用多种溶剂，树脂、触变剂和/或润湿剂也是可以设想的。乙基纤维素是常见使用的树脂。然而，也可以使用诸如乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯和乙二醇单醋酸酯的单丁基醚。具有约130℃~约350℃沸点（1个大气压）的溶剂都是合适的。广泛使用的溶剂包括萜烯例如α-松油醇或β-松油醇，或者更高沸点的醇，例如（二甘醇单丁醚），或者它们与下列其他溶剂的混合物：例如，丁基卡必醇（butyl）（二甘醇单丁醚）、二丁基卡必醇（dibutyl）（二甘醇二丁醚）、丁基卡必醇乙酸酯（butylacetate）（二甘醇单丁醚乙酸酯）、己二醇、伊斯曼醇（2,2,4-三甲基-1.3-戊二醇单异丁酸酯）以及其他的醇酯、煤油和邻苯二甲酸二丁酯。
本发明的示例性实施例。
以下实施例涉及激光封接两个基板（主要是76×76×1.6mm的钠钙玻璃）。玻璃和掺杂剂由金属氧化物组成，但是简写为元素符号。给出的实施例使用两种印刷技术：丝网印刷和注射器沉积，沉积在方形框架的边缘栅栏或者以四方形图案沉积。栅栏的宽度为0.5-3.5mm。也可以使用更宽的栅栏，但是这不仅需要更多的沉积材料，而没有显著改善栅栏性能。需要注意的是，在底部基板上使用不透明的搪瓷防止了激光穿透至底部基板界面，从而防止任何对由预成釉所获得的良好回火的搪瓷-底部基板界面的直接干扰。
玻璃料是未掺杂的以提供基本上非吸收性的缓冲层；或者少量掺杂的（约0.25-5.0摩尔%的吸收性金属离子）以提供半透明层；或者是大量掺杂的（约6.0-30.0摩尔%）以提供对用于密封的辐射不透明的层。通过将颜料引入糊制剂，也可以使用未掺杂的玻璃以形成不透明的搪瓷层，同样地，通过使用低含量的颜料，也可以使用未掺杂的玻璃以形成半透明的搪瓷层。还需要注意的是，由于吸收性能是最重要的，且大约是掺杂水平与搪瓷厚度的乘积的函数关系，所以通过调整搪瓷层的厚度，不同的掺杂浓度可以适于半透明搪瓷层。
实施例（A）：双搪瓷激光密封层具有低温玻璃TrialTC2141-30A4。用糊7丝网印刷顶部基板，其中，糊7包括未掺杂的铅硼酸盐玻璃和0.5V%的费罗颜料V-792（基于固体物的含量）。在318℃下预成釉焙烧，制得半透明的1毫米宽的密封层，其高度为40微米。用糊8丝网印刷底部基板，其中糊8包括未掺杂的铅硼酸盐玻璃和20V%的费罗颜料V-792。在400℃下预成釉烧成，以制备不透明的1毫米宽的不透明密封层，其高度为40微米。将两个基板夹紧使得搪瓷对搪瓷，并且激光密封（100W，500英寸/分钟扫描速率）。其结果是坚固的密封。
实施例（B1）：具有缓冲层的双搪瓷激光密封具有中温玻璃TrialTC2141-27B19。顶部基板接受第一丝网印刷的糊4（缓冲层），其中糊4包括不含吸收剂离子的ZnBi硼酸盐玻璃。第二丝网印刷层是在第一层的顶部上由糊5制成，其中，糊5包括少量Mn掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃。将干燥后的样品在440℃下预成釉焙烧，以制备半透明的1mm宽密封层，其高度为60微米。
首先用糊4丝网印刷底部基板（缓冲层）。第二丝网印刷层是在第一层的顶部上由糊6制成，其中，糊6包括大量Mn掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃。在470℃下预成釉焙烧以制备不透明的lmm宽的密封层，其高度为60微米。将两个基片夹紧使得搪瓷对搪瓷，且激光密封（100W轻度散焦光束，300英寸/分钟的扫描速率）。其结果是坚固、耐用的密封层。
实施例（B2）：没有缓冲层的双搪瓷激光密封层具有中温玻璃TrialTC2141-49A12。用糊11以2″的方形框图案丝网印刷顶部基板，该糊包括少量Cu掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃和改性剂。在440℃下预成釉焙烧以制备半透明的3毫米宽密封层，其高度为25微米。用糊12以2″的方形框图案注射器沉积底部基板，该糊包括大量Mn掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃（另加改性剂）。在470℃下预成釉焙烧以提供不透明的2.5毫米宽的密封层，其高为180微米。将两个基板夹紧使得搪瓷对搪瓷，并且激光密封（780W，速度=200ipm）。其结果是坚固的、耐久性密封层，其通过染料泄露的气密性测试。显微镜显示密封区域没有任何明显的裂缝，并且搪瓷与底部基板之间的界面似乎特别理想。
实施例（C）：双搪瓷激光密封层具有高温玻璃：TrailsTC2141-27A8和TC2141-27A9。用糊3首先在顶部基板上丝网印刷缓冲层，其中，糊3包括未掺杂的碱金属硼硅酸盐玻璃；以及用糊2在第一层的顶部上丝网印刷第二丝网印刷层，其中糊2包括未掺杂的碱金属硼硅酸盐玻璃和费罗颜料V792。在575℃下预成釉焙烧以制备半透明的1毫米宽密封层，其高度为60微米。底部基板首先用糊3丝网印刷（缓冲层），然后用糊1丝网印刷，其中糊1包括碱金属硼硅酸盐玻璃和30V%费罗颜料K393-2。在575℃下预成釉焙烧以制备不透明的1毫米宽的密封层，其高度为60微米。将两个基板夹紧使得搪瓷对搪瓷，并且激光密封（100W，300英寸/分钟的扫描速率）。两项试验都获得坚固的密封。
实施例（D）：单搪瓷激光密封层具有中温玻璃TrialsTC2141-49A23。顶部基板是没有搪瓷的空白玻璃基板。底部基板具有以2″的方形框图案注射沉积的糊10，其中该糊包括大量Mn掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃和改性剂。在470℃下预成釉焙烧，然后轻度砂磨以提供>50%宽度的平坦顶部，制备不透明的2.5毫米宽的密封层，其高为180微米。将两个基板夹紧使得搪瓷对基板，并且激光密封（950W，速度=240英寸/分钟）。其结果是坚固的密封。其通过了最初的染料泄漏气密性测试，并且显微镜检查显示出结合区域没有裂缝，除了接受双激光照射的角落处。
实施例（E1）：形成具有导电馈通的搪瓷试样，TrialsTC2141-32A1。以四方形图案丝网印刷糊10，然后在150℃下干燥，该糊包括大量Mn掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃。然后以与所述四方形图案交叉的两道2×64毫米径线丝网印刷Ag膏26060M（费罗公司）。在干燥后，以重叠在第一印刷层上的四方形图案沉积使用糊10的第三丝网印刷层。该试样在470℃下预成釉焙烧。其结果是首尾相连的银路径的低电阻线，其电阻为39毫欧。该实验显示出可以在该温度下形成导电路径，并且搪瓷不会干扰其电导率。
实施例（E2）：含导电馈通的密封试样，TrialsTC2141-33A15。用糊9丝网印刷顶部基板，该糊包括少量Fe掺杂的ZnBi硼酸盐玻璃。其在440℃下预成釉焙烧。将试样TC2141-32A1（实施例El）用作底部基板。将两个基板夹紧使得搪瓷对搪瓷，并且激光密封（100W）。其结果是良好的粘结，并且银路径并没有受激光密封过程的影响，保持其39毫欧姆的电阻。
表7：实施例中涉及的非商业性玻璃料和糊的组成。
EG0225 C-31 Solsperse38500 Byk410
糊 玻璃 玻璃 掺杂剂 玻 颜料 改性剂 载体 分散剂 触变剂 颜料
编号 编号 掺杂剂 摩尔% wt% wt% wt% wt% wt% wt% ID
1 S46/6 43 37 19 2 K393-2
2 S46/6 74 0.8 24 1 0.2 V792
3 S46/6 75 24 1 0.2
4 1 89 11 .5 0.2
5 2 MnO 1 89 11 .5 0.2
6 4 MnO 20 89 11 .5 0.2
7 6 88 0.3 11 .5 0.2 V792
8 6 74 14 11 .5 0.2 V792
9 5 Fe2O3 0.3 87 2 11 .5 0.2
10 4 MnO 20 87 2 11 .5 0.2
11 3 CuO 1 85 3 11 .5 0.2
12 4 MnO 5 87 2 11 .5 0.2
玻璃S46/6、改性剂EG0225、载体C-31、颜料K393-2和颜料V792是费罗公司的商业产品。Solsperse分散剂是由Lubrizol公司销售的产品。Byk添加剂是Byk化学公司的产品。
表8：费罗实验密封玻璃的组成。
摩尔% 玻璃1 玻璃2 玻璃3 玻璃4 玻璃5 玻璃6
ZnO 32 30 30 18 29 1
PbO 66
Bi2O3 49 47 47 35 48 3
B2O3 19 17 18 14 18 26
Al2O3 1 1 1 2 1
SiO2 2 2 2 3 1
K2O 1
MnO 2 30
CuO 2
Fe2O3 0.4
Li2O 1
BaO 1
表7中给出了实施例的糊组合物。将各组分在Dac混合机中混合，通过3辊研磨机在Dac混合器中再混合，用超声波探头处理，最后在Dac混合器中再混合。表8中给出了费罗公司的实验性玻璃的组成。费罗产品是可从美国俄亥俄州克里夫兰市的费罗公司商业购买得到。产品是可从美国俄亥俄州外克莱夫的Lubrizol公司商业购买得到。产品是由德国韦瑟尔的BYK化学公司购买得到。
本文所公开的每个数值范围都是有零的界限，且作为可选择的实施方式具有下限0.1%来代替零。术语“包括”提供了对“基本由……组成“和“由......组成”的支持。可以想象本发明以任何形式所公开的参数、温度、重量、百分比等各数值（如表中所示的数值）提供对使用诸如范围的端点的数值的支持。其范围可以受限于两个这样的数值。在单个的实施方式中，可以使用多个玻璃组合物，包括来自于表中不同栏的量的组合物也是可以想象的。
可以想象其中至少一些百分比、温度、次数和其他数值的范围之前有修饰语“约”的本发明的某些实施方式。“包括”意图为“由……组成”和“基本上由.......组成”提供支持。如果在该临时申请的权利要求中的范围没有在本说明书中找到清楚的支持，则它意图该权利要求提供其自身公开内容作为权利要求的支持，或者在以后提交的非临时申请中提供教导。所有组成百分比都是按重量计的，且按在焙烧之前的混合物给出的。氧化物或者其它成分的数值范围的下限受零约束（例如，0-10wt%的Cu2O），该数值范围意图为概念“至多（上限）”，例如，“至多10wt%的SnO”提供支持，以及提供积极的记载“该成分以不超过该上限的量存在”。后者的实例是“包括SnO，条件是其量不超过10wt%”。诸如“8-25wt%的（Li2O+Na2O+K2O）”的记载意指任何或者所有的Li2O、Na2O和/或K2O以为该组合物的8-25wt%的量存在。
本文所公开的所有范围应当理解为起始端点和末端点范围数值以及任何和所有的子范围。例如，所记载的范围“1-10”应当认为其包括在最小值1与最大值10之间的任何子范围和所有的子范围；即：所有的子范围开始于最小值1或1以上，且以10或更小为最大值结束，例如，1.0-2.7、3.3-8.9、5.7-10等。换句话说，这些范围被用作为描述在该范围内的每个数值范围的速记。该范围内的任何数值可以选择作为在该范围内的子范围的端点。

Claims (21)

1.一种用于气密密封导电馈通的方法，包括：
a.将第一搪瓷迹线施加于第一基板；
b.将第二搪瓷迹线施加于第二基板；
c.穿过第一搪瓷迹线施加包含导体的第三搪瓷迹线，使得其在第一搪瓷迹线的两边缘相邻的区域接触第一基板；
d.加热以烧结各搪瓷，使得第一搪瓷迹线融合至第一基板，第二搪瓷迹线融合至第二基板，第三搪瓷迹线形成导电迹线；
e.将含有电磁能吸收剂的第四搪瓷迹线施加于第一搪瓷迹线上；
f.定位第一基板和第二基板，使得第四搪瓷迹线与第一搪瓷迹线和第三搪瓷迹线接触；以及
g.用高强度的电磁能加热第四搪瓷迹线至至少部分烧融第四搪瓷迹线，从而在第一基板和第二基板之间形成气密密封；
其中，导电迹线在气密密封中形成导电馈通；
且第一搪瓷迹线和第二搪瓷迹线中的至少一个不含有电磁能吸收剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一搪瓷迹线不含电磁能吸收剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，第二搪瓷迹线不含电磁能吸收剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在烧结第一搪瓷迹线之前将第四搪瓷迹线施加于第一搪瓷迹线，使得在烧结第一搪瓷迹线中也烧结第四搪瓷迹线。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在烧结第一搪瓷迹线之后将第四搪瓷迹线施加于第一搪瓷迹线。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，用于加热第四搪瓷迹线的电磁能被导入通过第一搪瓷迹线和第二搪瓷迹线中的没有电磁能吸收剂的至少一个。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，第四搪瓷迹线吸收至少40％的入射电磁能。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，第一搪瓷迹线和第二搪瓷迹线中的至少一个吸收少于20％的入射电磁能，所述电磁能被导入第一搪瓷迹线和第二搪瓷迹线中的至少一个用于加热第四搪瓷迹线。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，电磁能包括激光能量。
10.一种用于气密密封导电馈通的方法，包括：
a.将第一没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂施加于第一无机基板；
b.将第二没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂施加于第二无机基板；
c.穿过一个没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂，将包含导电金属的组合物施加于第一无机基板和第二无机基板中的至少一个上；
d.加热以烧结各个密封剂，使得每个都融合至各自基板上，从而形成各自烧结的密封剂；
e.将不同于第一密封剂和第二密封剂的未焙烧的软搪瓷组合物施加于烧结后的密封剂中的至少一个；
f.定位第一基板和第二基板，使得未焙烧的软搪瓷组合物与第一和第二烧结的密封剂接触；以及
g.加热以烧结所述软搪瓷组合物，使得第一和第二烧结的密封剂连接在一起。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，软搪瓷组合物含有电磁能吸收剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，加热以烧结软搪瓷组合物包括用高强度的电磁辐射源来加热。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，第一和第二没有电磁能吸收剂的玻璃基密封剂组合物中的至少一个包括无铅玻璃。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述软搪瓷组合物包括无铅玻璃料。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基板可以相同或不同，并且选自由玻璃、导电氧化物、金属、陶瓷以及其组合所组成的组中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述玻璃为涂覆氧化铟锡的玻璃或涂覆铝掺杂的氧化锌的玻璃。
17.一种使用高强度的电磁能将两个无机基板密封在一起的方法，包括：
提供第一无机基板和第二无机基板；
将第一搪瓷组合物施加于第一无机基板；
将第二搪瓷组合物施加于第二无机基板；
将电磁吸收搪瓷组合物施加于第一搪瓷组合物，并施加于第一搪瓷组合物上；
加热以烧结第一搪瓷组合物和第二搪瓷组合物，使得第一搪瓷组合物融合至第一基板，第二搪瓷组合物融合至第二基板；
定位第一基板和第二基板，使得电磁吸收搪瓷组合物与第一搪瓷组合物和第二搪瓷组合物接触；以及
用高强度的电磁能加热电磁吸收搪瓷组合物，从而在第一基板和第二基板之间形成气密密封；
其中，第一搪瓷组合物和第二搪瓷组合物中的至少一个不含有电磁能吸收剂；
用于加热电磁吸收搪瓷组合物的高强度的电磁能被导入通过第一搪瓷组合物和第二搪瓷组合物中的不含有电磁能吸收剂的至少一个。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在烧结第一搪瓷组合物之后将电磁吸收搪瓷组合物施加于第一搪瓷组合物。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，第一搪瓷组合物和第二搪瓷组合物均不含有电磁能吸收剂。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，在烧结第一搪瓷组合物之前将电磁吸收搪瓷组合物施加于第一搪瓷迹线组合物，使得在烧结第一搪瓷组合物中也烧结电磁吸收搪瓷组合物。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，高强度的电磁能包括激光能量。
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