CN113277748A - 一种玻璃封装金属针的方法及玻璃封装产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃封装技术领域，公开一种玻璃封装金属针的方法及玻璃封装产品。该玻璃封装金属针的方法包括以下步骤：S1：将若干金属针沿竖直方向按预设图形间隔排布；S2：将玻璃片垂直铺在若干所述金属针的上表面；S3：加热所述玻璃片使其融化，融化后的玻璃溶液与所述金属针熔融键合。该玻璃封装金属针的方法通过融化后的玻璃与金属针熔融键合，使得金属针和玻璃之间没有微细的间隙和空洞的存在，玻璃和金属针之间的气密性和稳固性较高，能够应用于高温、高湿、高压或真空等特殊环境，保持较长的使用寿命。该玻璃封装产品的气密性较高，能够应用于高密闭性要求的环境中。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃封装技术领域，尤其涉及一种玻璃封装金属针的方法及玻璃封装产品。
背景技术
玻璃因为其拥有多项独特的特性，因此成为晶圆薄化制程里不可或缺的基板载具，常可当作穿孔玻璃(TGV)的基板材料。现有的玻璃封装技术大都是先在玻璃上穿孔，然后在孔内埋入导电胶、溅射金属膜或电镀金属实体，采用该方法的玻璃封装产品会存在微细的间隙和空洞，导致产品的气密性等功能不高，主要被应用在消费性电子产品或半导体芯片等领域，而无法应用在航天、深海、生化等密闭性要求较高的领域。且玻璃内导通材料也较为重要，能够直接影响原有TGV产品无法达到的高气密性、高稳固性以及在极端环境中的使用寿命，现有的玻璃封装技术中还未出现将金属针埋入玻璃晶圆中。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种玻璃封装金属针的方法及玻璃封装产品，玻璃和金属针之间的气密性和稳固性较高，能够应用于高温、高湿、高压或真空等特殊环境，玻璃封装产品能够保持较长的使用寿命。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种玻璃封装金属针的方法，包括以下步骤：
S1：将若干金属针沿竖直方向按预设图形间隔排布；
S2：将玻璃片垂直铺在若干所述金属针的上端；
S3：加热所述玻璃片使其融化，融化后的玻璃溶液与所述金属针熔融键合。作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，在所述步骤S3之后还包括：
S4：待融化后的玻璃溶液完全包裹所述金属针后，对所述玻璃溶液和所述金属针进行降温回火和冷却，获得包裹有所述金属针的玻璃封装产品。
作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，对所述玻璃片进行所述加热、降温回火和冷却均在真空炉中进行，并设定真空炉的预设加热温度、预设回火温度和预设冷却温度。
作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，所述预设加热温度范围为800℃-1200℃。
作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，在所述步骤S4之后还包括：
S5：对所述玻璃封装产品的表面进行研磨开粗；
S6：对开粗后的所述玻璃封装产品的表面进行抛光精磨。
作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，在所述步骤S5中，采用单面研磨机对所述玻璃封装产品进行研磨；和/或
在所述步骤S6中，采用单面抛光机对所述玻璃封装产品进行精磨。作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，所述步骤S2具体包括：
S21：在碳板治具上按所述预设图形打孔；
S22：将每根所述金属针的一端沿所述竖直方向埋入一个所述孔内；
S23：将所述碳板治具装夹入固定治具中。
作为一种玻璃封装金属针的方法的优选方案，在所述步骤S1之前，还包括：
S0：分别对所述金属针和所述玻璃片进行净化处理。
一种玻璃封装产品，该玻璃封装产品由上述任一技术方案所述的玻璃封装金属针的方法制得。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种玻璃封装金属针的方法，通过将若干金属针沿竖直方向按预设图形间隔排布，然后将玻璃片垂直铺在若干金属针的上端，加热玻璃片使得玻璃片融化，融化后的玻璃溶液沿金属针轴向流动并将金属针包裹住，形成整体。通过融化后的玻璃与金属针熔融键合，使得金属针和玻璃之间没有微细的间隙和空洞的存在，保证金属针和玻璃之间的高气密性和高稳固性，能够满足半导体、航天、深海或生化等领域的高密闭性要求，即能够应用于高温、高湿、高压或真空等特殊环境，保持较长的使用寿命。
本发明还提供一种玻璃封装产品，该玻璃封装产品由上述的玻璃封装金属针的方法制得，气密性较高，能够应用于高密闭性要求的环境中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种玻璃封装金属针的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的玻璃片与金属针的侧视图；
图3是本发明实施例提供的玻璃封装产品的侧视图。
图中：
1、玻璃片；2、金属针；3、碳板治具；4、固定治具；10、玻璃封装产品。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本实施例提供一种玻璃封装金属针的方法，该玻璃封装金属针的方法包括以下步骤：
S1：将若干金属针2沿竖直方向按预设图形间隔排布；
S2：将玻璃片1垂直铺在若干金属针2的上端；
S3：加热玻璃片1使其融化，融化后的玻璃与金属针2熔融键合。
融化后的玻璃沿金属针轴向流动并将金属针2包裹住，形成整体。通过融化后的玻璃与金属针2熔融键合，使得金属针2和玻璃之间没有微细的间隙和空洞的存在，保证金属针2和玻璃之间的高气密性，能够满足半导体、航天、深海或生化等领域的高密闭性要求，即能够应用于高温、高湿、高压或真空等特殊环境，保持较长的使用寿命。
具体地，在步骤S1之前，还包括：
S0：分别对金属针2和玻璃片1进行净化处理。
通过净化处理使得金属针2和玻璃片1表面均没有有机物和细微粉尘颗粒的存在，从而保证熔融键合后的玻璃和金属针2之间的高气密性。
优选地，净化处理采用超声波清洗机净化的方式。超声波清洗机对玻璃片1和金属针2分别进行碱性溶剂超声清洗、纯净水超声清洗、异丙酮(IPA)超声清洗和IPA气化干燥。通过超声波清洗机的清洗，保证金属针2和玻璃片1的洁净度，能够有效去除玻璃片1和金属针2表面的有机物和粉尘颗粒等，从而提高产品气密性。
进一步地，步骤S2具体包括：
S21：在碳板治具3上按预设的图形打孔；
S22：将每根金属针2的一端沿竖直方向埋入一个孔内；
S23：将碳板治具3装夹入固定治具4中。
如图2所示，将若干的金属针2按预设图形插设于碳板治具3的孔内，使得金属针2能够按产品所需的线路图形进行排布，也便于将玻璃片1铺设在金属针2上，且加热时，玻璃溶液能够顺着金属针2流动并完成包裹，同时玻璃溶液不会包住位于碳板孔内的金属针2。并通过固定治具4将碳板治具3夹持住，将玻璃片1铺设在金属针2的上表面时，能够保持整体稳定，不会随意倒塌，且由于碳板能够承受较高的温度，在加热时，金属针2由于碳板治具3的提供的支撑作用能够避免歪斜和倾倒，从而保证产品的质量。
更进一步地，在步骤S3之后还包括：
S4：待融化后的玻璃完全包裹金属针2后，对玻璃溶液和金属针进行降温回火和冷却，获得包裹有金属针2的玻璃封装产品10。
具体地，对玻璃片1进行加热、降温回火和冷却均在真空炉中进行，并设定真空炉的预设加热温度、预设回火温度和预设冷却温度。
本实施例中，由于不同的玻璃片1具有不同的特征，因此根据选用的玻璃片1设定真空炉的预设加热温度、预设回火温度和预设冷却温度。可选地，预设加热温度范围为800℃-1200℃。进一步可选地预设回火温度范围为1200℃-600℃。优选地，预设冷却温度选为室温。
由固定治具4固定的金属针2和铺设其上的玻璃片1一起放入真空炉中，真空炉内温度开始上升并逐渐上升至预设加热温度，并保持在预设加热温度，玻璃片1受热逐渐融化，融化后的玻璃溶液将金属针2完全包裹；待玻璃溶液和金属针2完全熔融键合且分布均匀后，真空炉内温度开始降低至预设回火温度，防止产品残留内应力，影响产品品质；待回火完成后，启用真空炉的水冷系统，使得玻璃快速冷却凝固，形成包裹有金属针2的玻璃封装产品10，将玻璃封装产品10温度降至常温后即可取出。即在真空炉中，玻璃片1经过了四个温度段，分别是升温段、恒温段、回火段和降温段，玻璃片1在升温段逐渐软化流动；然后在恒温段玻璃溶液的流动性最好，玻璃溶液包裹金属针2；包裹金属针2的玻璃溶液平铺后在回火段进行调质；最后在降温段迅速冷却至室温。
经过上述工艺，可将金属针2按预设图形封装进玻璃片1，且玻璃和金属针2熔融处无破裂，金属针2和玻璃之间的气密性较高，适合运用至对气密性要求较高的领域。
本实施例提供的玻璃封装金属针的方法，在步骤S4之后还包括：
S5：对玻璃封装产品10的表面进行研磨开粗；
S6：对开粗后的玻璃封装产品10的表面进行抛光精磨。
玻璃片1和金属针2熔融键合后的形成的玻璃封装产品10表面较为粗糙，且金属针2与玻璃片1表面不齐平，需要对玻璃封装产品10的表面进行研磨开粗，以及抛光精磨，使得玻璃封装产品10表面齐平，且玻璃封装产品10能恢复到玻璃原来的光学性质。玻璃封装产品10经过研磨和抛光后的表面粗糙度小于0.1μm以下。
优选地，采用单面研磨机对玻璃封装产品10进行研磨。
优选地，采用单片抛光机对玻璃封装产品10进行精磨。
本实施例中，玻璃片1厚度和金属针2长度根据所需产品厚度选择，避免浪费材料或产品不合格等。示例性地，若所需产品厚度为0.2mm，采用厚度为1mm的玻璃片，金属针厚度大于玻璃片的厚度，例如2mm。
如图3所示，本实施例还提供一种玻璃封装产品，该玻璃封装产品由上述的玻璃封装金属针的方法制得。通过上述的加工工艺，能够将金属针2封装进玻璃片1中，实现该玻璃封装产品的高气密性和高稳定性等功能，并且在极端环境下拥有较高的使用寿命，例如太空。航天或深海等高温、高湿、高压或真空的环境。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种玻璃封装金属针的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将若干金属针(2)沿竖直方向按预设图形间隔排布；
S2：将玻璃片(1)垂直铺在若干所述金属针(2)的上端；
S3：加热所述玻璃片(1)使其融化，融化后的玻璃溶液与所述金属针(2)熔融键合。
2.根据权利要求1所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，在所述步骤S3之后还包括：
S4：融化后的玻璃溶液完全包裹所述金属针(2)后，对所述玻璃溶液和所述金属针进行降温回火和冷却，获得包裹有所述金属针(2)的玻璃封装产品(10)。
3.根据权利要求2所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，对所述玻璃片(1)进行所述加热、降温回火和冷却均在真空炉进行，并设定真空炉的预设加热温度、预设回火温度和预设冷却温度。
4.根据权利要求3所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，所述预设加热温度范围为800℃-1200℃。
5.根据权利要求2所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，在所述步骤S4之后还包括：
S5：对所述玻璃封装产品(10)的表面进行研磨开粗；
S6：对开粗后的所述玻璃封装产品(10)的表面进行抛光精磨。
6.根据权利要求5所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，采用单面研磨机对所述玻璃封装产品(10)进行研磨；和/或
在所述步骤S6中，采用单面抛光机对所述玻璃封装产品(10)进行精磨。
7.根据权利要求1所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：在碳板治具(3)上按所述预设图形打孔；
S22：将每根所述金属针(2)的一端沿所述竖直方向埋入一个所述孔内；
S23：将所述碳板治具(3)装夹入固定治具中。
8.根据权利要求1所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括：
S0：分别对所述金属针(2)和所述玻璃片(1)进行净化处理。
9.根据权利要求8所述的玻璃封装金属针的方法，其特征在于，所述净化处理采用超声波清洗机净化的方式。
10.一种玻璃封装产品，其特征在于，该玻璃封装产品由权利要求1-9任一项所述的玻璃封装金属针的方法制得。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210820 |