DE102005044523A1 - Connecting elements using a glass solder used in the manufacture of electronic components comprises soldering the elements together by fusing a glass solder and releasing the oxidant locally during soldering - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Glaslot-Verbindungen, insbesondere die Verbindung mit Glaslot in einer Schutzgas-Atmosphäre.The This invention relates generally to the manufacture of glass solder joints, in particular the connection with glass solder in a protective gas atmosphere.
Es ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, Elemente, insbesondere aus Glas mittels Glaslot zu verbinden. Derartige Verbindungen eignen sich beispielsweise sehr gut zur Herstellung einer hermetischen Verkapselung. Es kann dabei auch wünschenswert sein, innerhalb der Verkapselung eine definierte Umgebung zu schaffen, beispielsweise unter Ausschluß von Feuchtigkeit, welche die eingeschlossenen Bauteile schädigen kann. Um dies zu erreichen, könnte die Herstellung der Glaslot-Verbindung in einer Schutzgas-oder Inertgas-Atmosphäre durchgeführt werden.It is well known in the art, elements, in particular To connect from glass by means of glass solder. Such compounds are suitable For example, very good for producing a hermetic encapsulation. It may also be desirable be to create a defined environment within the encapsulation, for example, excluding Moisture that can damage the enclosed components. To achieve this, could the production of the glass solder connection be carried out in an inert gas or inert gas atmosphere.
Hierbei ergibt sich allerdings das Problem, daß insbesondere bei niedrigschmelzenden Glasloten in einer derartigen Atmosphäre im Glaslot enthaltene Oxide zur Reduktion neigen. Dabei könne Metalle in elementarer Form, beispielsweise metallisches Blei bei der Verwendung Bleiooxid-haltiger Lote entstehen. Dies kann jedoch die Festigkeit und Dichtigkeit der Verbindung beeinträchtigen.in this connection However, there is the problem that, especially in low-melting Glass solders in such atmosphere in the glass solder contained oxides tend to reduce. It could Metals in elemental form, such as metallic lead at the use of lead oxide containing solders arise. This can, however affect the strength and tightness of the connection.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verbinden von Elementen unter Inertgasbedingungen zu verbessern. Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Of the The invention is therefore based on the object, the joining of elements under inert gas conditions. This task is already in the most surprising simple manner solved by the subject of the independent claims. advantageous Embodiments and further developments are specified in the subclaims.
Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Elementen mit Glaslot vor, bei welchem die Elemente durch Aufschmelzen eines Glaslots oder einer Glasfritte für ein Glaslot miteinander verlötet werden, wobei lokal beim Verlöten der Elemente ein Oxidationsmittel freigesetzt wird und in Kontakt mit dem geschmolzenen Glaslot kommt. Besonders bevorzugt wird dabei das Verlöten in einer Atmosphäre durchgeführt, welche an sich zu einer zumindest teilweisen Reduktion eines im Glaslot enthaltenen Bestandteils beim Aufschmelzen des Glaslots während der Verbindung führt, wobei eine solche Reduktion durch das lokale Freisetzen des Oxidationsmittels zumindest teilweise verhindert wird. Eine solche Atmosphäre kann insbesondere eine Inertgasatmosphäre sein. Unter Inertgasbedingungen versteht der Fachmann beispielsweise reinste Stickstoff- oder Argon-Atmosphären.Accordingly, see the invention a method for joining elements with glass solder before, in which the elements by melting a glass solder or a glass frit for soldered a glass solder together be used locally while soldering the Elements an oxidizing agent is released and in contact with the molten glass solder comes. Particular preference is given here the soldering in an atmosphere carried out, which in itself to an at least partial reduction of a glass solder contained component during melting of the glass solder during the Connection leads, such reduction being due to the local release of the oxidizing agent is at least partially prevented. Such an atmosphere can in particular be an inert gas atmosphere. Under inert gas conditions For example, the person skilled in the art understands the purest nitrogen or argon atmospheres.
Vorzugsweise wird dabei das Verlöten in einer Atmosphäre mit einem Wassergehalt von weniger als 50 ppm, bevorzugt weniger als 10 ppm, besonders bevorzugt weniger als 5 ppm durchgeführt. Bevorzugt wird weiterhin Sauerstoff oder Wasser als Oxidationsmittel freigesetzt, um nicht nur einer Reduktion, sondern auch einer Umsetzung oxidischer Glaslot-Bestandteile entgegenzuwirken.Preferably while soldering in an atmosphere with a water content of less than 50 ppm, preferably less than 10 ppm, more preferably less than 5 ppm. Prefers oxygen or water is still released as an oxidant, to counter not only a reduction, but also an implementation of oxidic glass solder components.
Auch Wasser kann als Oxidationsmittel wirken und lokal freigesetzt werden. Beispielsweise kann eine solche Freisetzung durch vorhandenes Kristallwasser im Bereich der Lötstelle erfolgen.Also Water can act as an oxidizer and be released locally. For example, such release may be due to available water of crystallization in the area of the solder joint respectively.
Auch bei Verbindung der Teile in einer reduzierenden Atmosphäre, wie etwa in Formiergas kann die erfindungsgemäße Art und Weise der Verlötung aber sehr vorteilhaft sein. Da auch bei Verlötung in einer solchen Atmosphäre durch die Abwesenheit von Oxidationsmitteln eine Reduktion des Glaslots vorkommen kann, oder aufgrund der reduzierenden Atmosphäre sogar noch gefördert wird, kann durch die lokale Freisetzung von Oxidationsmittel eine nachteilige Wirkung der Atmosphäre auf die Glaslot-Verbindung vermieden werden.Also when connecting the parts in a reducing atmosphere, such as as in forming gas, the inventive way of soldering but be very beneficial. Because even when soldered in such an atmosphere by the absence of oxidizing agents a reduction of the glass solder can occur, or even because of the reducing atmosphere still encouraged can be due to the local release of oxidant one adverse effect of the atmosphere on the glass solder connection be avoided.
Formiergas ist ein Sammelname für reduzierend wirkende Gasgemische aus Stickstoff (N2) mit Wasserstoff (H2). Formiergas wird in der Technik unter anderem als Schutzgas bei der Warmverarbeitung von Metallen eingesetzt, wie Löten, Schweißen, Walzen, Pressen und Glühen. Der enthaltene Wasserstoff wirkt dabei reduzierend auf Metalloxide und verhindert eine Oxidation.Forming gas is a collective name for reducing gas mixtures of nitrogen (N 2 ) with hydrogen (H 2 ). Forming gas is used in the art inter alia as a protective gas in the hot processing of metals, such as soldering, welding, rolling, pressing and annealing. The hydrogen contained has a reducing effect on metal oxides and prevents oxidation.
Die Erfindung beschreitet demgemäß einen auf den ersten Blick zunächst widersinnig erscheinenden Weg, bei welchem einerseits Bauteile in einer Inertgas-Atmosphäre vor Oxidation oder Feuchtigkeitgeschützt werden und dann andererseits gezielt Oxidationsmittel freigesetzt werden. Es hat sich aber überraschend gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise keine wesentliche zusätzliche Einwirkung von Oxidationsmitteln entsteht. Würde man das Oxidationsmittel weglassen, so würde andererseits dann das Glaslot reduziert werden und ebenfalls Oxidationsmittel freisetzen. Erfindungsgemäß kann so die Menge an freigesetztem Oxidationsmittel im wesentlichen konstant gehalten und gleichzeitig einer Reduktion von Glaslot-Bestandteilen entgegengewirkt werden.The Invention thus proceeds to one the first look first seemingly absurd, in which on the one hand components in an inert gas atmosphere against oxidation or moisture and then on the other hand targeted oxidizing agents are released. It has been surprising shown that through the procedure according to the invention no significant additional Exposure of oxidants arises. Would you use the oxidant leave out, so would On the other hand, then the glass solder are reduced and also oxidizing agent release. According to the invention can so the amount of oxidant released is substantially constant kept and at the same time a reduction of glass solder components be counteracted.
Die lokale Freisetzung unmittelbar am Lot oder im Bereich des Lots wird vorzugsweise in gezielt eingestellter Menge vorgenommen, welche die gewünschte lokale Wirkung ausweist. Der freisetzende Stoff kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung anschließend (nach Verlötung und Abkühlung) die überschüssige Menge an Oxidationsmittel, wie etwa Sauerstoff und/oder Wasser wieder aufnehmen und binden, z.B. als Kristallwasser oder als Oxid.The local release directly on the solder or in the region of the solder is preferably carried out in a specifically set amount which identifies the desired local action. According to a development of the invention, the releasing substance can subsequently (after soldering and cooling) resume the excess amount of oxidizing agent, such as oxygen and / or water, and bind, eg as water of crystallization or as oxide.
Eine Möglichkeit, Sauerstoff als Oxidationsmittel freizusetzen, ist, beim Verlöten der Elemente gleichzeitig mit dem Glaslot oder einer Glasfritte ein Oxid oder eine Sauerstoff enthaltende Mischverbindung zu erhitzen, welches Sauerstoff oder Wasser als Oxidationsmittel freisetzt.A Possibility, Oxygen as the oxidant release, when soldering the Elements simultaneously with the glass solder or a glass frit an oxide or to heat an oxygen-containing mixed compound which Releases oxygen or water as the oxidant.
Das Oxidationsmittel kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aus einer Schicht freigesetzt werden, welche auf einer zu verlötenden Oberfläche eines der zu verbindenden Elemente aufgebracht ist.The Oxidizing agent may according to a embodiment of the invention are released from a layer which on a to be soldered surface one of the elements to be connected is applied.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung wird das Oxidationsmittel aus dem Lot selbst freigesetzt. Dazu kann das Lot Beimischungen, z.B. kristalline Füllstoffe oder Oxidpartikel enthalten, die dann bei Erwärmung Sauerstoff oder Wasser abspalten.According to one more Further development of the invention, the oxidant from the solder self-released. For this purpose, the solder admixtures, e.g. crystalline fillers or contain oxide particles, which then when heated, oxygen or water secede.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß lokal beim Verlöten der Elemente ein Oxidationsmittel aus einer transparenten leitfähigen Oxidschicht freigesetzt werden kann.It has been surprising shown locally at Solder the elements of an oxidizing agent of a transparent conductive oxide layer can be released.
Insbesondere kann dabei Sauerstoff als Oxidationsmittel aus einer Indium-Zinn-Oxidschicht oder einer Fluor-dotierten Zinnoxidschicht freigesetzt werden und so in Kontakt mit dem geschmolzenen Glaslot kommen. Derartige Schichten können dann zusätzlich zu ihrer Funktion der Unterdrückung einer Reduktion von Glaslot-Bestandteilen auch als transparente Elektrodenschicht einer elektronischen, insbesondere einer optoelektronischen Komponente wirken.Especially can oxygen as an oxidant from an indium-tin oxide layer or a fluorine-doped tin oxide layer are released and come into contact with the molten glass solder. Such layers can then in addition to their function of oppression a reduction of glass solder components as transparent Electrode layer of an electronic, in particular an optoelectronic Component act.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird ein Bleioxid enthaltendes Glaslot verwendet. Typischerweise sind gerade niedrigschmelzende Glaslote bleihaltig. Mit derartigen Glasloten können dann beispielsweise auch temperaturempfindliche Bauteile verkapselt werden. Gerade das Bleioxid in solchen Loten neigt unter Inertgas-Bedingungen zur Reduktion unter Bildung metallischen Bleis. Dieses verschlechtert die Benetzung des Glaslots in erheblichem Maße. Gerade solche Lote, die unter reduzierenden Bedingungen ansonsten nur sehr schlecht oder gar nicht zu verarbeiten sind, können mit der Erfindung ohne weiteres verarbeitet werden.In preferred development of the invention is a lead oxide containing Glass solder used. Typically, these are just low-melting ones Glass solders leaded. With such glass solders can then, for example, too temperature-sensitive components are encapsulated. Just the lead oxide in such solders, under inert gas conditions, it tends to undergo reduction for formation metallic lead. This worsens the wetting of the glass solder to a considerable extent. Just such solders, under reducing conditions otherwise only very bad or not to be processed, can with of the invention are readily processed.
Glaslote, welche für die Erfindung eingesetzt werden können, sind unter anderem Zink-Bleiboratgläser, beispielsweise solche aus dem System PbO-B2O3-ZnO-BaO. Derartige Glaslote erlauben aufgrund ihres Bleigehaltes Löttemperaturen von etwa 400 °C oder darunter.Glass solders which can be used for the invention include zinc lead borate glasses, for example those from the system PbO-B 2 O 3 -ZnO-BaO. Such glass solders allow due to their lead content soldering temperatures of about 400 ° C or below.
Bevorzugt wird weiterhin das Glaslot oder die Glasfritte als Lotspur aufgebracht, wobei die Elemente durch Aufschmelzen der Lotspur miteinander verbunden werden. Insbesondere können dabei die Elemente mit zumindest einer umlaufenden, geschlossenen, strangförmigen Lotspur miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann durch die Verlötung ein Bereich zwischen den Elementen hermetisch abgeschlossen werden. Durch die erfindungsgemäße Verlötung unter Inertgas-Bedingungen, ist es damit möglich, zumindest eine Fläche eines elektronischen oder optoelektronischen Bauelements hermetisch zwischen den beiden Elementen in einer Inertgasatmosphäre einzuschließen.Prefers the glass solder or glass frit is further applied as a solder track, wherein the elements joined together by melting the solder track become. In particular, you can while the elements with at least one circumferential, closed, strand-like Lotspur be interconnected. This way can through the soldering an area between the elements are hermetically sealed. By the inventive soldering under Inert gas conditions, it is possible, at least one area of a electronic or optoelectronic device hermetically between to enclose the two elements in an inert gas atmosphere.
So ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, ein organisches elektro-optisches Element, insbesondere eine organische LED bereitzustellen, welche eine Schichtanordnung mit einer organischen elektrolumineszenten Schicht umfaßt, die in einer Inertgasatmosphäre durch eine Glaslot-Verbindung hermetisch verkapselt ist.So is also provided according to the invention, a organic electro-optical element, in particular an organic LED to provide a layer arrangement with an organic electroluminescent layer comprising, in an inert gas atmosphere by a glass solder connection is hermetically encapsulated.
Zur Herstellung der Lotspur kann vor dem Verbinden der Elemente durch Aufschmelzen des Glaslots oder der Glasfritte die Lotspur als Paste auf zumindest eines der Elemente aufgebracht und dann thermisch vorbehandelt, insbesondere vorverglast werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, zwischen den zu verlötenden Flächen der Elemente ein vorgefertigtes Glaslot-Formteil anzuordnen und dann zur Verbindung der Elemente aufzuschmelzen.to Preparation of the solder track can be done before connecting the elements Melt the glass solder or the glass frit the solder track as a paste applied to at least one of the elements and then thermally pretreated, in particular pre-glazed. Alternatively or additionally it also possible between the ones to be soldered surfaces to arrange the elements of a prefabricated glass solder molding and then melt to connect the elements.
Um überschüssiges Oxidationsmittel abzubauen, kann vorteilhaft das freigesetzte Oxidationsmittel durch ein zusätzliches Gettermaterial oder Reduktionsmittel gebunden werden. Wird eine geschlossene Lotspur oder auch ein Glaslot-Formteil mit Öffnung eingesetzt, so kann dabei das Gettermaterial oder Reduktionsmittel im von der Lotspur oder dem Glaslot-Formteil eingeschlossenen Bereich freigesetztes Oxidationsmittel, welches in diesen Bereich gelangt, gebunden werden. Damit wird in diesem nach der Verlötung hermetisch eingeschlossenen Bereich eine schädliche Wirkung des freigesetzten Oxidationsmittels, beispielsweise auf verkapselte elektronische oder optoelektronische Komponenten vermindert. Auch kann dieses Material als Schutz gegen im Laufe der Zeit nach der Verlötung eindringende schädliche Gase, wie Sauerstoff oder Wasserdampf wirken und so die Lebensdauer eines so hergestellten Bauteils mit empfindlichen Komponenten bewirken.To excess oxidant can advantageously decompose the released oxidant by an additional Getter material or reducing agent are bound. Will one closed Lotspur or also a Glaslot shaped part with opening inserted, so can the getter or reducing agent in the from Lot track or area released by the glass solder molding included Oxidant, which enters this area, are bound. This is hermetically enclosed in this after soldering Area a harmful Effect of the released oxidizing agent, for example encapsulated electronic or optoelectronic components reduced. Also, this material can be used as protection against over time the soldering invading harmful Gases, such as oxygen or water vapor, and so the life cause a component thus produced with sensitive components.
Gemäß noch einer Weiterbildung wird das Oxidationsmittel aus einem zwischen zwei nebeneinander angeordneten Lotspuren vorhandenen Material freigesetzt. Dabei können die Lotspuren sowohl auf einem der Elemente, als auch jeweils auf einem der Elemente angeordnet sein, wobei in letzterem Fall die Lotspuren beim Aufeinandersetzen der beiden Elemente nebeneinander liegen. Diese beiden nebeneinanderliegenden Lotspuren können beispielsweise zwei geschlossene Lotspuren sein, wobei eine innere Lotspur von einer außen umlaufenden weiterne Lotspur umgeben ist. Das Material, welches das Oxidationsmittel freisetzt befindet sich dann zwischen diesen beiden Lotspuren. Alternativ oder zusätzlich kann in diesem Bereich auch ein Gettermaterial oder Reduktionsmittel vorhanden sein, um einerseits freigesetztes Oxidationsmittel zu binden und andererseits eine mit der Verlötung bewirkte Verkapseung zu verbessern.According to a further development, the oxidizing agent is released from a material present between two adjacent solder tracks. The solder traces can be arranged both on one of the elements, as well as each one of the elements, wherein in the latter Case the traces of solder lie next to each other when putting the two elements. These two adjacent solder traces can be, for example, two closed solder traces, wherein an inner solder track is surrounded by an outer circumferential solder track. The material which releases the oxidizing agent is then located between these two traces of solder. Alternatively or additionally, a getter material or reducing agent may also be present in this area in order to bind on the one hand released oxidant and on the other hand to improve a closure caused by the soldering.
Ein lokales Aufschmelzen der Glasfritte oder des Glaslots kann insbesondere mit einem Laserstrahl durchgeführt werden. Der Laserstrahl wird dabei zur Verbindung der Elemente entlang der herzustellenden Lotnaht, insbesondere entlang einer vorher aufgebrachten Lotschnur geführt. Diese Führung kann direkt durch Bewegung des Lasers oder mittels entsprechendem Spiegel- und/oder Lichtleitersystem erfolgen. Durch den Laser bleibt die Erwärmung lokal beschränkt oder wird lokal konzentriert. Gleiches kann dabei dann auch für die Freisetzung des Oxidationsmittels erreicht werden.One Local melting of the glass frit or the glass solder can in particular performed with a laser beam become. The laser beam is used to connect the elements along the solder seam to be produced, in particular along a previously applied Lotschnur led. This guide can directly by movement of the laser or by means of corresponding mirror and / or fiber optic system. By the laser remains the warming locally limited or is concentrated locally. The same can then also for the release of the oxidizing agent can be achieved.
Alternativ oder zusätzlich kann das Glaslot oder die Glasfritte mit einem Infrarotstrahler oder einer Heizplatte erwärmt werden. Das Glaslot kann alternativ oder zusätzlich auch mit einer Heizeinrichtung erwärmt werden, welche einen Ultraschallerzeuger oder eine Mikrowellenquelle umfasst.alternative or additionally can the glass solder or the glass frit with an infrared radiator or a hot plate heated become. The glass solder can alternatively or additionally also with a heating device heated which are an ultrasonic generator or a microwave source includes.
Mit allen diesen Heizeinrichtungen kann die Aufheizung auch selektiv erfolgen; um die Aufheizung lokal auf den Verlötungsbereich insbesondere auf den Bereich einer Lotschnur zu konzentrieren. Bei Verwendung eines Infrarotstrahlers ist eine lokale Begrenzung der Aufheizung beispielsweise durch den Einsatz einer Maske möglich. Auch mit einer Heizplatte ist eine selektive Heizung mittels geeigneter Strukturen der Platte möglich. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn eine mehrstufige Erwärmung mit unterschiedlichen Heizmitteln vorgenommen wird, wobei mit zumindest einem der Heizmittel eine lokale Erwärmung des Verlötungsbereichs erfolgt. Auf diese Weise können unter anderem durch die Abkühlung bedingte mechanische Spannungen minimiert werden. Beispielsweise kann eine gleichmäßige Vorheizung in Verbindung mit einer selektiven Aufheizung des Verlötungsbereichs durch geeignete Heizelemente vorgenommen werden, wobei eine zusätzliche lokale Aufheizung mit einem Laserstrahl dann das Glaslot aufschmilzt. Dies bietet zusätzlich noch den Vorteil, daß ein kleinerer Laser eingesetzt werden kann, verglichen mit einer einstufigen Erwärmung nur durch einen Laser. Wenigstens zwei der Heizmittel können auch vorteilhaft in unterschiedlichen Zeitintervallen betrieben werden. Auf diese Weise können unter anderem die auftretenden Temperaturgradienten verringert werden.With all of these heaters can also be heated selectively respectively; to the local heating on the soldering in particular on to concentrate the area of a plumb line. When using a Infrared radiator is a local limitation of heating, for example possible through the use of a mask. Even with a hotplate is a selective heating by means of suitable Structures of the plate possible. It has proven to be particularly advantageous if a multi-stage heating with different heating means is made, with at least one of the heating means is a local heating of the soldering area. That way you can among other things by the cooling conditional mechanical stresses are minimized. For example can be a uniform preheating in connection with a selective heating of the soldering area be made by suitable heating elements, with an additional local heating with a laser beam then melts the glass solder. This offers in addition still the advantage that a smaller laser can be used compared to a single stage heating only through a laser. At least two of the heating means can also be operated advantageously at different time intervals. That way you can among other things, the occurring temperature gradients are reduced.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch zumindest ein Teil wenigstens eines der Elemente gekühlt werden. Diese Kühlung kann insbesondere auch selektiv erfolgen. Dies ist vorteilhaft, um bestimmte temperaturempfindliche Teile beim Verlöten zu schützen. So kann die Temperatur in diesem Bereich durch die selektive Kühlung stabilisiert oder der Temperaturanstieg bei der Verlötung durch die selektive Kühlung vermindert werden. Unter einer Kühlung wird in diesem Sinne auch eine erhöhte Wärmeabfuhr bei der Erwärmung verstanden. So kann eine Kühlung etwa auch durch Anbringen eines Kühlkörpers oder durch einen wärmeabführenden Wasserkreislauf erreicht werden.According to one Development of the invention may also at least a part at least one of the elements cooled become. This cooling In particular, it can also be selective. This is beneficial to to protect certain temperature-sensitive parts during soldering. So can the temperature stabilized in this area by the selective cooling or the Temperature increase during soldering through the selective cooling be reduced. Under a cooling is understood in this sense, an increased heat dissipation during heating. So can a cooling for example, by attaching a heat sink or by a heat-dissipating water cycle be achieved.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird beim Aufschmelzen des Glaslots Oxidationsmittel aus zumindest zwei Schichten freigesetzt, wobei eine Schicht auf jeweils einer der zusammenzufügenden Flächen der Elemente angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Verteilung des Oxidationsmittels zur Vermeidung einer Reduktion von Bestandteilen des Glaslots verbessert.In a development of the invention is the melting of the glass solder Oxidizing agent released from at least two layers, wherein a layer on each one of the mating surfaces of the elements arranged is. In this way, the distribution of the oxidizing agent to Improved reduction of components of the glass solder improved.
Noch eine Maßnahme dazu, die auch mit der vorstehend genannten Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, sieht vor, daß auf beide zusammenzufügenden Elemente eine Lotspur aufgebracht wird, wobei Material, welches beim Verlöten ein Oxidationsmittel freisetzt, auf zumindest eines der Elemente aufgebracht wird, so daß bei für das Verlöten aufeinandergesetzten Elementen das Material, welches beim Verlöten ein Oxidationsmittel freisetzt zwischen den beiden Lotspuren angeordnet ist. Auf diese Weise wird, wenn die beiden Lotspuren miteinander verschmelzen, das Oxidationsmittel auch im Inneren der Schmelzzone freigesetzt.Yet A measure to that, also advantageous with the above-mentioned embodiment of the invention is combinable, provides that on both to be joined Elements a solder track is applied, wherein material, which when soldering Oxidizer releases, applied to at least one of the elements so that at for soldering together Elements the material that releases an oxidizing agent during soldering is arranged between the two solder tracks. This way, when the two solder traces fuse together, the oxidant also released inside the melting zone.
Die Erfinder haben erkannt, daß es noch eine weitere Möglichkeit gibt, unter Inertgasbedingungen, beziehungsweise in einer Inertgasatmosphäre zumindest zwei Elemente mit Glaslot zu verlöten. Dabei wird auf beide zu verbindenden Elemente Glaslot aufgebracht und das Glaslot auf den Elementen vorverglast. Beide Elemente werden dann an der Glaslot-Glaslot-Grenzfläche der aufeinandergesetzten Elemente miteinander in der Inertgasatmosphäre verlötet. Es hat sich gezeigt, daß die Glaslot-Oberfläche Benetzungseigenschaften aufweist, welche eine Verlötung mit einem weiteren Glaslot-Strang auch unter Inertgas-Bedingungen gestattet. Eine feste Verbindung gelingt insbesondere dann, wenn das Glaslot dabei an einer oder vorzugsweise beiden Oberflächen der Elemente bei der Verlötung fest bleibt, beziehungsweise unter der Fließtemperatur gehalten wird.The Inventors have recognized that it another option are, under inert gas conditions, or in an inert gas atmosphere at least to solder two elements with glass solder. It is on both too connecting elements applied glass solder and the glass solder on the Pre-glazed elements. Both elements are then attached to the glass solder glass solder interface nested elements soldered together in the inert gas atmosphere. It has been shown that the Glass solder surface Wetting properties, which is a soldering with a further glass solder strand also allowed under inert gas conditions. A solid connection succeeds especially when the glass solder at one or preferably both surfaces the elements during soldering remains fixed, or is kept below the flow temperature.
Wird auf beide zu verbindenden Elemente zum späteren Verbinden Glaslot aufgebracht, so können die Schichtdicken des Glaslots auf beiden Elementen auch unterschiedlich sein.Becomes Applied to both elements to be connected for later joining glass solder, so can the layer thicknesses of the glass solder also differ on both elements be.
Weiterhin können auf beiden Elementen auch unterschiedliche Glaslote aufgebracht werden. Diese Glaslote können beispielsweise unterschiedliche Füllstoffe aufweisen. Insbesondere können die Lote auch eine unterschiedliche Zusammensetzung und/oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die jeweils gute Hafteigenschaften auf den entsprechenden Bauteilen bewirken und sich untereinander sich vorteilhaft verbinden, oder die nach der Verbindung eine Art Gradientensystem zum Ausgleich unterschiedlicher Eigenschaften der Bauteile darstellen.Farther can applied on both elements and different glass solders become. These glass solders can For example, have different fillers. Especially can the solders also have a different composition and / or different Have properties that each good adhesion properties cause the corresponding components and themselves with each other connect advantageous, or after the connection a kind of gradient system represent to compensate for different properties of the components.
Um eine besonders gute Verkapselung zu erreichen, können die Elemente auch mit zumindest zwei umlaufenden, ringförmigen Lötstellen miteinander verbunden werden, wobei eine der Lötstellen innerhalb der zumindest einen weiteren ringförmigen Lötstelle verläuft. Dazu können mehrere entsprechend verlaufende Lotspuren oder auch konzentrisch angeordnete Glaslot-Formteile aufgeschmolzen werden. Unter dem Begriff „ringförmig" sind im Sinne der Erfindung dabei nicht nur kreisförmige Strukturen zu verstehen. Vielmehr bezeichnet „ringförmig" allgemeiner die Form eine umlaufenden geschlossene Struktur, mit einem inneren geschlossenen Rand. Eine solche ringförmige Lotschnur kann dabei in der Aufsicht auch eine elliptische, rechteckige oder quadratische Form aufweisen.Around To achieve a particularly good encapsulation, the elements can also with at least two circumferential, annular solder joints connected together Be where one of the solder joints extends within the at least one further annular solder joint. To can several correspondingly extending traces of solder or concentrically arranged Glass solder moldings are melted. The term "annular" are within the meaning of the invention not just circular To understand structures. Rather, the term "annular" generally refers to the shape of a circumferential one closed structure, with an inner closed edge. A such annular Lotschnur can in the supervision also an elliptical, rectangular or square shape.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung können auch zumindest zwei seitlich versetzte Lotschnüre miteinander verlötet werden. Dabei können diese Lotschnüre jeweils auf einem der Elemente angeordnet sein. Dies ist unter anderem vorteilhaft, da mit derartigen Lotschnüren eine Zentrierung der Elemente zueinander bereits beim Aufsetzen vor dem Verlöten und damit eine gute Ausrichtung der Elemente erreicht werden kann.According to one more Development of the invention can Also, at least two laterally offset braids are soldered together. It can these plumb lines each be arranged on one of the elements. This is among other things advantageous, as with such solder cords a centering of the elements Already at touchdown before soldering and thus a good alignment the elements can be achieved.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Verlötung von Elementen, bei welchen zumindest eines der Elemente eine oxidische Oberfläche aufweist, wie insbesondere bei Glas, Glaskeramik, Keramik, oxidischen oder oxidisch beschichteten Oberflächen. Auch zur, Verbindung von Siliziumoberflächen, wie beispielsweise von Silizium-Elementen, insbesondere Silizium-Wafern mit weiteren Elementen ist die Erfindung hervorragend geeignet. Besonders bei oxidischen Oberflächen und auch bei Oberflächen von Silizium-Elementen tritt ansonsten das Problem der Benetzbarkeit mit dem Glaslot unter Inertgasbedingungen auf.The Invention is particularly suitable for the soldering of elements in which at least one of the elements has an oxidic surface, as in particular in glass, glass ceramic, ceramic, oxidic or oxide coated surfaces. Also, for joining silicon surfaces, such as Silicon elements, in particular Silicon wafers with other elements, the invention is excellent suitable. Especially with oxidic surfaces and also with surfaces of Silicon elements otherwise enters the problem of wettability with the glass solder under inert gas conditions.
Weiterhin kann zumindest eines der Elemente auch ein Gehäuseteil, beispielsweise aus Metall sein, welches mit einem weiteren Element erfindungsgemäß verbunden wird. Insbesondere kann mittels der Erfindung durch die Verlötung von zwei Gehäuseteilen, auch aus unterschiedlichen Materialien ein Gehäuse hergestellt werden. Ein solches Gehäuse kann beispielsweise eine Gehäusung für ein elektronisches oder optoelektronisches Bauelement sein.Farther At least one of the elements can also be a housing part, for example Metal, which is connected according to the invention with another element becomes. In particular, by means of the invention by the soldering of two housing parts, also be made of different materials, a housing. One such housing For example, a housing for an electronic or optoelectronic component.
Allgemein kann die Erfindung zur Herstellung von Bauteilen mit verkapselten elektronischen oder optoelektronischen Komponenten eingesetzt werden. Beispiele für solche Komponenten sind OLEDs (organische lichtemittierende Dioden), anorganische oder organische photovoltaische Elemente, organische Schaltkreise, elektrochrome Elemente, sowie Anzeigen, wie Feldemissions-Anzeigen oder Plasma-Anzeigen.Generally the invention for the production of components with encapsulated electronic or optoelectronic components are used. examples for such components are OLEDs (Organic Light Emitting Diodes), inorganic or organic photovoltaic elements, organic Circuits, electrochromic elements, and displays, such as field emission displays or plasma displays.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile.The Invention will be described below by means of embodiments and below Reference to the attached Drawings closer explained. The same reference numbers refer to the same or similar Parts.
Es zeigen:It demonstrate:
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird das Glaslot in Form einer zu einer Paste verarbeiteten
Masse aufgetragen. Beispielsweise können dabei zur Herstellung
der Paste organische Bindemittel verwendet werden. Nach dem Auftrag der
Paste und einer eventuellen Trocknung werden dann verbleibende organische
Bestandteile ausgebrannt. Das Glaslot kann dann insbesondere auch vorverglast
werden, um den Strang
Anschließend werden
die Elemente dann, wie in
Weiterhin
ist auf der Verbindungsfläche
Nach
dem Aufeinandersetzen der beiden Elemente
Ist
die Verlötung
der umlaufenden geschlossenen Lotschnur
In
Eine
Vorerwärmung
auf eine Grundtemperatur wird durch nicht selektives Heizen der
zusammengesetzten Elemente
Alternativ oder zusätzlich kann das Glaslot selbst auch einen oder mehrere das Oxidationsmittel bei Erwärmung freisetzende Zusatzstoffe enthalten. Beispielsweise kann das Glaslot Zusätze aufweisen, die Sauerstoff und/oder Wasser beim Aufschmelzen verstärkt freisetzen.alternative or additionally The glass solder itself may also contain one or more of the oxidizing agent warming containing releasing additives. For example, the glass solder additions have, the oxygen and / or water released during melting reinforced.
Weitere Komponenten, die erfindungsgemäß -mit oder ohne Inertgas-Atmosphäre oder auch reduzierenden Atmosphäreverkapselt werden können, sind unter anderem anorganische oder organische photovoltaische Elemente, organische Schaltkreise, elektrochrome Elemente, Sensoren, sowie Anzeigen, wie Feldemissions-Anzeigen oder Plasma-Anzeigen.Further Components according to the invention with or without inert gas atmosphere or also reducing atmosphere encapsulates can be include inorganic or organic photovoltaic Elements, organic circuits, electrochromic elements, sensors, and ads, such as field emission ads or plasma ads.
In
den
Bei
dem in
In
Das
Element
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.It It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the above described embodiments limited is, but rather in more diverse Way can be varied. In particular, the characteristics of each exemplary embodiments also be combined with each other.
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