CN110402242B - 盖玻璃和气密封装体 - Google Patents

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Abstract

本发明的气密封装用盖玻璃是在一侧表面上具有密封材料层的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层满足下述(1)～(6)中的任一关系。(1)密封材料层的中心线长度为150mm以上时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.20％以上、(2)密封材料层的中心线长度为100mm以上、且不足150mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.30％以上、(3)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上、(4)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上、(5)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上、(6)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上。

Description

盖玻璃和气密封装体
技术领域
本发明涉及盖玻璃和气密封装体，具体而言，涉及具有规定形状的密封材料层的盖玻璃和气密封装体。
背景技术
气密封装体一般具备封装基体、具有光透射性的盖玻璃及收纳于它们的内部的内部元件。
安装于气密封装体内部的MEMS(微机电系统)元件等内部元件有因从周围环境浸入的水分而劣化的担心。以往，为了使封装基体与盖玻璃一体化，使用了具有低温固化性的有机树脂系粘接剂。然而，有机树脂系粘接剂由于无法完全遮蔽水分或气体，因此内部元件有经时劣化的担心。
另一方面，若在密封材料中使用包含玻璃粉末和耐火性填料粉末的复合粉末，则密封部分不易因周围环境的水分而劣化，容易确保气密封装体的气密可靠性。
然而，玻璃粉末由于软化温度高于有机树脂系粘接剂，因此密封时有可能使内部元件热劣化。基于这种情况，近年来，激光密封受到关注。
激光密封时，一般对密封材料层照射具有近红外区域波长的激光(以下称为近红外激光)后，密封材料层软化变形，并使盖玻璃与封装基体气密一体化。激光密封时，可仅将应密封的部分局部加热，不会使内部元件热劣化，可使封装基体与盖玻璃气密一体化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-239609号公报
专利文献2：日本特开2014-236202号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了提高激光密封效率，密封材料层的近红外光吸收能会高于盖玻璃的近红外光吸收能。因此，对于密封材料层，在激光密封时利用近红外激光而直接加热，但盖玻璃由于几乎不吸收近红外光，因此并未利用近红外激光直接加热。即在盖玻璃的表面内，形成有密封材料层的区域在激光密封时局部被加热，而未形成有密封材料层的区域未被局部加热。
由于该局部加热的有无，在盖玻璃的形成有密封材料层的区域与未形成有密封材料层的区域之间产生膨胀/收缩差，而在盖玻璃的面内产生热应变。该热应变大多使盖玻璃破损，在确保气密可靠性上成为较大问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其技术课题是提供在激光密封时能降低盖玻璃的热应变的盖玻璃及气密封装体。
用于解决课题的手段
本发明人等重复各种实验的结果是，发现通过将密封材料层的中心线长度与平均宽度的关系限制于规定范围内，可解决上述技术课题，而提出本发明。即，本发明的气密封装用盖玻璃是在一侧表面上具有密封材料层的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层满足下述(1)～(6)中任一关系。(1)密封材料层的中心线长度为150mm以上时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.20％以上、(2)密封材料层的中心线长度为100mm以上、且不足150mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.30％以上、(3)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上、(4)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上、(5)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上、(6)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上。此处，“密封材料层的中心线长度”是图1所示的虚线长度的合计。
本发明的气密封装用盖玻璃的特征在于，密封材料层满足上述(1)～(6)中的任一关系。如上述(1)～(6)所示，若使密封材料层的平均宽度大于密封材料层的中心线长度的规定比例，则在激光密封时，由于盖玻璃的面内温度梯度得以缓和，因此在盖玻璃的形成有密封材料层的区域与未形成有密封材料层的区域之间难以产生膨胀/收缩差，而难以在盖玻璃的面内产生热应变，结果难以使盖玻璃破损。
并且，本发明的气密封装用盖玻璃是在一侧表面上具有密封材料层的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层满足下述的关系：(密封材料层的平均宽度)≥{0.0017×(密封材料层的中心线长度)+0.1593}。
并且，本发明的气密封装用盖玻璃优选沿着一侧表面的外周端缘具有框缘形状的密封材料层。
并且，本发明的气密封装用盖玻璃优选密封材料层的平均厚度为不足8.0μm。若如此，则由于激光密封后的气密封装体内的残留应力变小，因此可提高气密封装体的气密可靠性。
本发明的气密封装体的特征在于：在封装基体与盖玻璃经由密封材料层进行气密密封而得的气密封装体中，密封材料层满足下述(1)～(6)中的任一关系。(1)密封材料层的中心线长度为150mm以上时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.20％以上、(2)密封材料层的中心线长度为100mm以上、且不足150mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.30％以上、(3)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上、(4)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上、(5)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上、(6)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上。
并且，本发明的气密封装体的特征在于：在封装基体与盖玻璃经由密封材料层进行气密密封而得的气密封装体中，密封材料层满足下述的关系：(密封材料层的平均宽度)≥{0.0017×(密封材料层的中心线长度)+0.1593}。
并且，本发明的气密封装体优选封装基体具有基部与设置于基部上的框部，在封装基体的框部内，容纳有内部元件，在封装基体的框部的顶部与盖玻璃之间配置有密封材料层。若如此，则容易将内部元件收纳于气密封装体内的空间。
并且，本发明的气密封装体优选封装基体为玻璃、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铝中的任一种，或它们的复合材料。
以下，一边参考附图，一边说明本发明。图1是用于说明本发明的一个实施方式的示意截面图。由图1可知，气密封装体1具备封装基体10与盖玻璃11。并且，封装基体10具有基部12与沿着基部12的外周端缘的框缘状的框部13。而且，在封装基体10的框部13内，收纳有内部元件14。需要说明的是，封装基体10内形成有使内部元件14与外部电连接的电气布线(未图示)。
密封材料层15满足上述的(1)～(6)中的任一关系。而且，密封材料层15在密封基体10的框部13的顶部与盖玻璃11的内部元件14侧的表面之间，遍及框部13的顶部全周配置。并且，密封材料层15包含铋系玻璃与耐火性填料粉末，但实质上不包含激光吸收材料。而且，密封材料层15的宽度小于封装基体10的框部13顶部的宽度，进而与盖玻璃11的端缘错开。进而密封材料层15的平均厚度不足8.0μm。
并且，上述气密封装体1可按照以下方式制作。首先以使密封材料层15与框部13的顶部相接的方式，将预先形成有密封材料层15的盖玻璃11载置于密封基体10上。接下来，使用按压工具一边按压盖玻璃11一边从盖玻璃11侧沿着密封材料层15，照射从激光照射装置射出的激光L。由此，通过密封材料层15软化流动，与封装基体10的框部13的顶部的表层反应，从而使封装基体10与盖玻璃11气密一体化，形成气密封装体1的气密结构。
附图说明
图1是用于说明密封材料层的中心线长度的说明图。
图2是用于说明本发明的一个实施方式的示意截面图。
图3是示出以大型DTA装置测定时的复合粉末的软化点的示意图。
具体实施方式
本发明的气密封装用盖玻璃在一侧表面上具有密封材料层。密封材料层具有在激光密封时软化变形，在封装基体表层形成反应层，使封装基体与盖玻璃气密一体化的功能。
密封材料层优选满足下述(1)～(6)中的任一关系。(1)密封材料层的中心线长度为150mm以上时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.20％以上(优选0.24％以上，特别是0.27％以上)，(2)密封材料层的中心线长度为100mm以上、且不足150mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.30％以上(优选为0.32％以上，特别是0.34％以上)，(3)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上(优选为0.37％以上，特别是0.39％以上)，(4)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上(优选为0.43％以上，特别是0.46％以上)，(5)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上(优选为0.63％以上，特别是0.65％以上)，(6)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上(优选为0.95％以上，特别是1.0％以上)。密封材料层的平均宽度若小于密封材料层的中心线长度的规定比例，则激光密封时，在盖玻璃的形成有密封材料层的区域与未形成有密封材料层的区域之间产生膨胀/收缩差，而容易在盖玻璃的面内产生热应变，因该热应变容易引起盖玻璃破损。
并且，本发明的气密封装用盖玻璃是在一侧表面上具有密封材料层的气密封装用盖玻璃，优选密封材料层满足下述的关系：(密封材料层的平均宽度)≥{0.0017×(密封材料层的中心线长度)+0.1593}。若未满足上述关系，则在激光密封时，在盖玻璃的形成有密封材料层的区域与未形成有密封材料层的区域之间产生膨胀/收缩差，而容易在盖玻璃的面内产生热应变，因该热应变容易引起盖玻璃破损。
密封材料层优选为至少包含玻璃粉末和耐火性填料粉末的复合粉末的烧结体。若如此，则可提高密封材料层的表面平滑性。其结果，激光密封时，可降低盖玻璃的热应变，且可提高气密封装体的气密可靠性。玻璃粉末是在激光密封时软化变形，使封装基体与盖玻璃气密一体化的成分。耐火性填料粉末是作为骨材而起作用，使密封材料层的热膨胀系数降低，并且提高机械强度的成分。需要说明的是，密封材料层中，除玻璃粉末和耐火性填料粉末以外，为了提高光吸收特性，也可包含激光吸收材料。
作为复合粉末，可使用各种材料。其中，从提高激光密封强度的观点出发，优选使用包含铋系玻璃粉末和耐火性填料粉末的复合粉末。作为复合粉末，优选使用含有55～95体积％的铋系玻璃粉末和5～45体积％的耐火性填料粉末的复合粉末，更优选使用含有60～85体积％的铋系玻璃粉末和15～40体积％的耐火性填料粉末的复合粉末，特别优选使用含有60～80体积％的铋系玻璃粉末和20～40体积％的耐火性填料粉末的复合粉末。若添加耐火性填料粉末，则密封材料层的热膨胀系数容易与盖玻璃和封装基体的热膨胀系数匹配。其结果，可防止激光密封后在密封部分残留不当的应力的情况。另一方面，耐火性填料粉末的含量若过多，则由于铋系玻璃粉末的含量相对变少，因此密封材料层的表面平滑性降低，容易降低激光密封精度。
复合粉末的软化点优选为510℃以下、480℃以下，特别是450℃以下。复合粉末的软化点过高时，难以提高密封材料层的表面平滑性。复合粉末的软化点的下限并未特别限定，但若考虑玻璃粉末的热稳定性，则复合粉末的软化点优选为350℃以上。此处，“软化点”是以大型DTA装置测定时的第四拐点，相当于图3中的Ts。
铋系玻璃优选以摩尔％计含有Bi2O3 28～60％、B2O3 15～37％、ZnO 0～30％、CuO+MnO 15～40％作为玻璃组成。各成分的含有范围按照上述这样限定的理由在以下说明。需要说明的是，在玻璃的组成范围的说明中，％表示是指摩尔％。
Bi2O3是用于降低软化点的主要成分。Bi2O3含量优选为28～60％、33～55％，特别是35～45％。Bi2O3含量过少时，软化点过高，软化流动性容易降低。另一方面，Bi2O3含量过多时，激光密封时玻璃容易失透，由于该失透，软化流动性容易降低。
B2O3是作为玻璃形成成分的必须成分。B2O3含量优选为15～37％、19～33％，特别是22～30％。B2O3含量过少时，难以形成玻璃网络，因此激光密封时玻璃容易失透。另一方面，B2O3含量过多时，玻璃的粘性变高，软化流动性容易降低。
ZnO是提高耐失透性的成分。ZnO含量优选为0～30％、3～25％、5～22％，特别是5～20％。ZnO含量过多时，玻璃组成的成分失衡，反而耐失透性容易降低。
CuO与MnO是大幅提高激光吸收能的成分。CuO与MnO的含量优选为15～40％、20～35％，特别是25～30％。CuO与MnO的含量过少时，激光吸收能容易降低。另一方面，CuO与MnO的含量过多时，软化点变得过高，即使照射激光，玻璃也难以软化流动。且玻璃变热不稳定，激光密封时玻璃容易失透。需要说明的是，CuO含量优选为8～30％，特别是13～25％。MnO含量优选为0～25％、3～25％，特别是5～15％。
除上述成分以外，也可添加例如下述成分。
SiO2是提高耐水性的成分。SiO2含量优选为0～5％、0～3％、0～2％，特别是0～1％。SiO2含量过多时，软化点有可能不当上升。且激光密封时玻璃容易失透。
Al2O3是提高耐水性的成分。Al2O3含量优选为0～10％、0.1～5％，特别是0.5～3％。Al2O3含量过多时，软化点有可能不当上升。
Li2O、Na2O和K2O是降低耐失透性的成分。因此，Li2O、Na2O和K2O的含量分别优选为0～5％、0～3％，特别为0％以上且不足1％。
MgO、CaO、SrO和BaO是提高耐失透性的成分，是提升软化点的成分。因此，MgO、CaO、SrO和BaO的含量分别优选为0～20％、0～10％，特别为0～5％。
Fe2O3是提高耐失透性及激光吸收能的成分。Fe2O3含量优选为0～10％、0.1～5％，特别是0.4～2％。Fe2O3含量过多时，玻璃组成的成分失衡，反而耐失透性容易降低。
Sb2O3是提高耐失透性的成分。Sb2O3含量优选为0～5％，特别是0～2％。Sb2O3含量过多时，玻璃组成的成分失衡，反而耐失透性容易降低。
玻璃粉末的平均粒径D50优选不足15μm、0.5～10μm，特别是1～5μm。玻璃粉末的平均粒径D50越小，玻璃粉末的软化点越降低。此处，“平均粒径D50”是指通过激光衍射法以体积基准测定的值。
作为耐火性填料粉末，优选为选自堇青石、锆石、氧化锡、氧化铌、磷酸锆系陶瓷、硅锌矿、β-锂霞石、β-石英固溶体中的一种或两种以上，特别优选为β-锂霞石或堇青石。这些耐火性填料粉末除了热膨胀系数低以外，机械强度也高，而且与铋系玻璃的匹配性良好。
耐火性填料粉末的平均粒径D50优选不足2μm，特别是0.1μm以上且不足1.5μm。耐火性填料粉末的平均粒径D50过大时，密封材料层的表面平滑性容易降低，并且密封材料层的平均厚度容易变大，其结果，激光密封精度容易降低。
耐火性填料粉末的99％粒径D99优选不足5μm、4μm以下，特别是0.3μm以上且3μm以下。耐火性填料粉末的99％粒径D99过大时，密封材料层的表面平滑性容易降低，并且密封材料层的平均厚度容易变大，其结果，激光密封精度容易降低。此处，“99％粒径D99”是指通过激光衍射法以体积基准测定的值。
为了提高光吸收特性，密封材料层也可还包含激光吸收材料，但激光吸收材料具有助长铋系玻璃失透的作用。因此，密封材料层中的激光吸收材料含量优选为10体积％以下、5体积％以下、1体积％以下、0.5体积％以下，特别优选为实质上不含。铋系玻璃的耐失透性良好的情况下，为了提高激光吸收能，也可导入1体积％以上，特别是3体积％以上的激光吸收材料。需要说明的是，作为激光吸收材料，可使用Cu系氧化物、Fe系氧化物、Cr系氧化物、Mn系氧化物及它们的尖晶石型复合氧化物等。
密封材料层的热膨胀系数优选为55×10-7～95×10-7/℃、60×10-7～82×10-7/℃、特别是65×10-7～76×10-7/℃。若如此，则密封材料层的热膨胀系数与盖玻璃或封装基体的热膨胀系数匹配，使密封部分残留的应力变小。需要说明的是，“热膨胀系数”是在30～300℃的温度范围中，利用TMA(压棒式热膨胀系数测定)装置测定的值。
密封材料层的平均厚度优选不足8.0μm，特别是1.0μm以上且不足6.0μm。密封材料层的平均厚度越小，密封材料层与盖玻璃的热膨胀系数不匹配时，在激光密封后越可降低密封部分残留的应力。且也可提高激光密封精度。需要说明的是，作为按照上述这样限制密封材料层的平均厚度的方法，例举出薄薄地涂布复合粉末糊剂的方法、对密封材料层表面进行研磨处理的方法。
密封材料层在波长808nm的单色光下的光吸收率优选为75％以上，特别是80％以上。该光吸收率低时，若不提高激光密封时的激光输出，则密封材料层不会软化变形。其结果，有可能在盖玻璃中发生不当的热应变，内部元件也有可能热损伤。此处，“在波长808nm的单色光下的光吸收率”是指以分光光度计测定密封材料层的厚度方向的反射率与透射率，由100％减去其合计值所得的值。
密封材料层的表面粗糙度Ra优选不足0.5μm、0.2μm以下，特别是0.01～0.15μm。并且，密封材料层的表面粗糙度RMS优选为不足1.0μm、0.5μm以下，特别是0.05～0.3μm。若如此，则封装基体与密封材料层的密合性提高，激光密封精度提高。此处，“表面粗糙度Ra”与“表面粗糙度RMS”可通过例如触针式或非接触式的激光膜厚计或表面粗糙度计测定。需要说明的是，作为按照上述这样限制密封材料层的表面粗糙度Ra、RMS的方法，举例为对密封材料层表面进行研磨处理的方法、减小耐火性填料粉末粒度的方法。
密封材料层可通过各种方法形成，但其中，优选通过复合粉末糊剂的涂布、烧结而形成。而且，复合粉末糊剂的涂布优选使用分配器或丝网印刷机等涂布机。若如此，则可提高密封材料层的尺寸精度。此处，复合粉末糊剂为复合粉末与媒液的混合物。而且，媒液通常包含溶剂和树脂。树脂是以调整糊剂的粘性为目的而添加的。且根据需要，也可添加表面活性剂、增稠剂等。
复合粉末糊剂通常通过三辊磨机等混炼复合粉末和媒液而制作的。媒液通常包含树脂和溶剂。作为媒液所用的树脂，可使用丙烯酸酯(丙烯酸类树脂)、乙基纤维素、聚乙二醇衍生物、硝基纤维素、聚甲基苯乙烯、聚碳酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸酯等。作为媒液中使用的溶剂，可使用N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)、α-萜品醇、高级醇、γ-丁内酯(γ-BL)、四氢化萘、丁基卡必醇乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸异戊酯、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚乙酸酯、苄醇、甲苯、3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇单甲醚、三乙二醇二甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丁醚、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单丁醚、碳酸亚丙酯、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
复合粉末糊剂可涂布于封装基体上，特别是封装基体的框部顶部上，优选沿着盖玻璃的外周端缘，涂布为框缘状。若如此，则不需要对封装基体进行密封材料层的烘烤，可抑制MEMS元件等内部元件的热劣化。
作为盖玻璃可使用各种玻璃。例如可使用无碱玻璃、碱硼硅酸玻璃、碱石灰玻璃。需要说明的是，盖玻璃也可为贴合多片玻璃板所得的层叠玻璃。
可在盖玻璃的内部元件侧的表面形成功能膜，也可在盖玻璃外侧的表面形成功能膜。作为功能膜特别优选为抗反射膜。由此，可降低在盖玻璃表面反射的光。
盖玻璃厚度优选为0.1mm以上、0.15～2.0mm，特别是0.2～1.0mm。盖玻璃厚度较小时，气密封装体的强度容易降低。另一方面，盖玻璃厚度较大时，难以实现气密封装体的薄型化。
盖玻璃与密封材料层的热膨胀系数差优选不足50×10-7/℃、不足40×10-7/℃，特别为30×10-7/℃以下。该热膨胀系数差过大时，在密封部分残留的应力不当地变高，气密封装体的气密可靠性容易降低。
密封材料层优选沿着盖玻璃端缘，形成为与盖玻璃端缘错开50μm以上、60μm以上、70～1500μm，特别是80～800μm。盖玻璃的端缘与密封材料层的错开距离过短时，激光密封时，在盖玻璃的端缘区域，盖玻璃的内部元件侧表面与外侧表面的表面温度差变大，盖玻璃容易破损。
本发明的气密封装体的特征在于，封装基体与盖玻璃经由密封材料层进行气密密封的气密封装体中，密封材料层满足下述(1)～(6)中的任一关系。(1)密封材料层的中心线长度为150mm以上时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.20％以上；(2)密封材料层的中心线长度为100mm以上、且不足150mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.30％以上；(3)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上；(4)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上；(5)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上；(6)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上。本发明的气密封装体的技术特征的一部分已在本发明的气密封装用盖玻璃的说明栏中记载，关于其重复部分，为方便起见，省略详细说明。
本发明的气密封装体优选为封装基体具有基部与设置于基部上的框部。若如此，则容易在封装基体的框部内收纳内部元件。封装基体的框部优选在封装基体的外周形成为框缘状。若如此，可使作为装置发挥功能的有效面积扩大。且容易在气密封装体内的空间收纳内部元件，且布线接合等也容易进行。
框部顶部的密封材料层所配置的区域表面的表面粗糙度Ra优选不足1.0μm。若该表面的表面粗糙度Ra变大，则激光密封精度容易降低。
框部顶部的宽度优选为100～3000μm、200～1500μm，特别是300～900μm。若框部顶部宽度过窄，则密封材料层与框部顶部的位置对准困难。另一方面，若框部顶部的宽度过宽，则作为装置发挥功能的有效面积变小。
密封材料层优选形成为与框部的接触位置与框部顶部的内侧端缘错开，并且形成为与框部顶部的外侧端缘错开，更优选形成于与框部顶部的内侧端缘错开50μm以上、60μm以上、70～2000μm，特别是80～1000μm的位置。若框部顶部的内侧端缘与密封材料层的错开距离过短，则在激光密封时，由于局部加热所产生的热难以散出，因此在冷却过程中盖玻璃容易破损。另一方面，若框部顶部的内侧端缘与密封材料层的错开距离过长，则气密封装体难以小型化。且优选形成为与框部顶部的外侧端缘错开50μm以上、60μm以上、70～2000μm、特别是80～1000μm的位置。若框部顶部的外侧端缘与密封材料层的错开距离过短，则在激光密封时，由于局部加热所产生的热难以散出，因此在冷却过程中盖玻璃容易破损。另一方面，若框部顶部的外侧端缘与密封材料层的错开距离过长，则气密封装体难以小型化。
封装基体的基部厚度优选为0.1～2.5mm，特别为0.2～1.5mm。由此，可实现气密封装体的薄型化。
封装基体的框部高度、即从封装基体减去基部厚度所得的高度优选为100～2000μm，特别是200～900μm。若如此，则可恰当地收纳内部元件，并且容易实现气密封装体的薄型化。
封装基体优选为玻璃、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铝中的任一者，或它们的复合材料(例如使氮化铝与玻璃陶瓷一体化而得的材料)。玻璃陶瓷由于容易与密封材料层形成反应层，因此通过激光密封可确保牢固的密封强度。此外，由于可容易地形成热通路，因此可适当地防止气密封装体的温度过度上升的情况。氮化铝与氧化铝由于散热性良好，因此可适当地防止气密封装体的温度过度上升的情况。
玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铝优选分散有黑色颜料(以分散有黑色颜料的状态烧结而成)。若如此，则封装基体可吸收透射过密封材料层的激光。其结果，激光密封时，由于与封装基体的密封材料层接触的部位被加热，因此可促进在密封材料层与封装基体的界面形成反应层。
作为制造本发明的气密封装体的方法，优选从盖玻璃侧向密封材料层照射激光，使密封材料层软化变形，从而使封装基体与盖玻璃气密一体化，获得气密封装体。该情况下，可将盖玻璃配置于封装基体的下方，但从激光密封效率的观点出发，优选将盖玻璃配置于封装基体的上方。
作为激光，可使用各种激光。特别是，近红外半导体激光从操作容易方面而言是优选的。
进行激光密封的环境并未特别限定，可为大气环境，也可为氮气环境等不活泼环境。
进行激光密封时，若在100℃以上且内部元件的耐热温度以下的温度预加热盖玻璃，则激光密封时容易抑制因热冲击所致的盖玻璃破损。且刚激光密封后，从盖玻璃侧照射退火激光时，可更容易抑制因热冲击或残留应力所致的盖玻璃破损。
优选以按压盖玻璃的状态进行激光密封。由此，可促进激光密封时的密封材料层的软化变形。
实施例
以下，基于实施例说明本发明。需要说明的是，以下实施例仅为例示。本发明并未受以下实施例任何限定。
表1示出本发明的实施例(试样No.1～7)。表2示出比较例(试样No.8～14)。
[表1]
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7
中心线长度[mm] 172 114 88 64 44 24 172
平均宽度[mm] 0.50 0.40 0.35 0.30 0.30 0.25 0.55
平均宽度/中心线长度[％] 0.29％ 0.35％ 0.40％ 0.47％ 0.68％ 1.04％ 0.32％
平均厚度[μm] 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
气密性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
[表2]
No.8 No.9 No.10 No.11 No.12 No.13 No.14
中心线长度[mm] 172 114 88 64 44 24 172
平均宽度[mm] 0.30 0.30 0.25 0.20 0.20 0.15 0.28
平均厚度[μm] 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
平均宽度/中心线长度[％] 0.17％ 0.26％ 0.28％ 0.31％ 0.45％ 0.63 0.16％
气密性 × × × × × × ×
首先，按照作为玻璃组成以摩尔％计含有Bi2O3 39％、B2O3 23.7％、ZnO 14.1％、Al2O3 2.7％、CuO 20％、Fe2O3 0.6％的方式，准备配合有各种氧化物、碳酸盐等原料的玻璃配合料，将其放入铂坩埚中，在1200℃熔融2小时。接下来，将所得熔融玻璃通过水冷辊成形为薄片状。最后，以球磨机将薄片状的铋系玻璃粉碎后，经空气分级，获得铋系玻璃粉末。
进而，以铋系玻璃粉末72.5体积％、耐火性填料粉末27.5体积％的比例混合，制作复合粉末。此处，铋系玻璃粉末的平均粒径D50为1.0μm，99％粒径D99为2.5μm，耐火性填料粉末的平均粒径D50为1.0μm，99％粒径D99为2.5μm。需要说明的是，耐火性填料粉末为β-锂霞石。
针对所得复合粉末测定热膨胀系数，其热膨胀系数为71×10-7/℃。需要说明的是，热膨胀系数是利用压棒式TMA装置测定的，其测定温度范围为30～300℃。
并且，沿着包含硼硅酸玻璃的盖玻璃(日本电气硝子公司制BDA，厚度0.3mm)的外周端缘，使用上述复合粉末形成框缘状的密封材料层。具体而言，首先以粘度成为约100Pa·s(25℃，剪切速率：4)的方式，混炼上述复合粉末、媒液及溶剂后，进而以三辊磨机混炼直至粉末均匀分散，经糊剂化，获得复合粉末糊剂。媒液是使用在三丙二醇单丁醚中溶解乙基纤维素树脂而得的媒液。接下来，在从盖玻璃的外周端缘错开100μm的位置，沿着外周端缘通过丝网印刷机将上述复合粉末糊剂印刷为框缘状。进而，在大气环境下，以120℃干燥10分钟后，在大气环境下，通过以500℃烧成10分钟(从室温起的升温速度为5℃/分钟，降至室温的降温速度为5℃/分钟)，在盖玻璃上形成具有表1所述的尺寸的密封材料层。
接下来，制作具有大致矩形的基部与沿着基部外周设置的大致框缘状的框部的封装基体。具体而言，以获得具有与盖玻璃同样的纵横尺寸且具有框部宽度2.5mm、框部高度2.5mm、基部厚度1.0mm的尺寸的封装基体的方式，层叠生片(日本电气硝子公司制MLB-26B)并压接后，以870℃烧成20分钟，获得包含玻璃陶瓷的封装基体。
最后，经由密封材料层，层叠配置封装基体与盖玻璃。其后，使用按压工具一边按压盖玻璃一边从盖玻璃侧朝向密封材料层以照射速度15mm/秒照射波长808nm的半导体激光，使密封材料层软化变形，从而使封装基体与盖玻璃气密一体化，获得气密封装体。需要说明的是，以使激光密封后的密封材料层的平均宽度成为激光密封前的密封材料层的平均宽度的120％的方式，调整激光照射径和输出功率。
接下来，针对所得气密封装体，评价气密可靠性。具体而言，对于所得气密封装体，进行高温高湿高压试验(温度85℃，相对湿度85％，1000小时)后，观察密封材料层附近时，在盖玻璃完全未观察到裂纹、破损等的情况评价为“○”，在盖玻璃观察到裂纹、破损等的情况评价为“×”，从而评价气密可靠性。
由表1可知：试样No.1～7由于密封材料层的尺寸限制于规定范围内，因此气密可靠性的评价良好。另一方面，由表2可知：试样No.8～14由于密封材料层的尺寸在规定范围外，因此气密可靠性的评价不良。
产业上的可利用性
本发明的气密封装体可适用于安装有MEMS(微机电系统)元件等内部元件的气密封装体，除此以外，也可适用于收纳压电振动元件或在树脂中分散有量子点的波长转换元件等的气密封装体等。

Claims (9)

1.一种气密封装用盖玻璃，其是在一侧表面上具有密封材料层的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层满足下述(1)～(4)中的任一关系，所述密封材料层为至少包含玻璃粉末和耐火性填料粉末的复合粉末的烧结体，所述玻璃粉末以摩尔％计含有Bi2O3 28～60％、B2O3 15～37％、ZnO 0～30％、CuO+MnO 15～40％作为玻璃组成，
(1)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上、
(2)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上、
(3)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上、
(4)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上。
2.根据权利要求1所述的气密封装用盖玻璃，其是在一侧表面上具有密封材料层的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层满足下述关系：(密封材料层的平均宽度)≥{0.0017×(密封材料层的中心线长度)+0.1593}。
3.根据权利要求1或2所述的气密封装用盖玻璃，其特征在于，沿着一侧表面的外周端缘具有框缘形状的密封材料层。
4.根据权利要求1或2所述的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层的平均厚度不足8.0μm。
5.根据权利要求3所述的气密封装用盖玻璃，其特征在于，密封材料层的平均厚度不足8.0μm。
6.一种气密封装体，其是使封装基体与盖玻璃经由密封材料层进行气密密封而得的气密封装体，其特征在于，密封材料层满足下述(1)～(4)中的任一关系，所述密封材料层为至少包含玻璃粉末和耐火性填料粉末的复合粉末的烧结体，所述玻璃粉末以摩尔％计含有Bi2O3 28～60％、B2O3 15～37％、ZnO 0～30％、CuO+MnO 15～40％作为玻璃组成，
(1)密封材料层的中心线长度为75mm以上、且不足100mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.35％以上、
(2)密封材料层的中心线长度为50mm以上、且不足75mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.40％以上、
(3)密封材料层的中心线长度为25mm以上、且不足50mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.60％以上、
(4)密封材料层的中心线长度为不足25mm时，密封材料层的平均宽度为密封材料层的中心线长度的0.90％以上。
7.根据权利要求6所述的气密封装体，其是使封装基体与盖玻璃经由密封材料层进行气密密封而得的气密封装体，其特征在于，密封材料层满足下述关系：(密封材料层的平均宽度)≥{0.0017×(密封材料层的中心线长度)+0.1593}。
8.根据权利要求6或7所述的气密封装体，其特征在于，封装基体具有基部和设置于基部上的框部，
在封装基体的框部内容纳有内部元件，
在封装基体的框部的顶部与盖玻璃之间配置有密封材料层。
9.根据权利要求6或7所述的气密封装体，其特征在于，封装基体为玻璃、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铝中的任一种或它们的复合材料。
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