FI127064B - Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi - Google Patents

Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI127064B
FI127064B FI20156041A FI20156041A FI127064B FI 127064 B FI127064 B FI 127064B FI 20156041 A FI20156041 A FI 20156041A FI 20156041 A FI20156041 A FI 20156041A FI 127064 B FI127064 B FI 127064B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
conductor
substrate
weld
layers
component
Prior art date
Application number
FI20156041A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20156041A (fi
Inventor
Antti Määttänen
Original Assignee
Primoceler Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primoceler Oy filed Critical Primoceler Oy
Priority to FI20156041A priority Critical patent/FI127064B/fi
Priority to EP16397541.0A priority patent/EP3187297B1/en
Publication of FI20156041A publication Critical patent/FI20156041A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI127064B publication Critical patent/FI127064B/fi

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/206Laser sealing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375Constructional arrangements, e.g. casings
    • A61N1/3752Details of casing-lead connections
    • A61N1/3754Feedthroughs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • B23K26/28Seam welding of curved planar seams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/32Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/324Bonding taking account of the properties of the material involved involving non-metallic parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/57Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0076Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised in that the layers are not bonded on the totality of their surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/20Uniting glass pieces by fusing without substantial reshaping
    • C03B23/203Uniting glass sheets
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0091Housing specially adapted for small components
    • H05K5/0095Housing specially adapted for small components hermetically-sealed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

VÄHINTÄÄN YKSI HERMEETTINEN ELEKTRONINEN LÄPIVIENTI SUBSTRAATTIKAPPALEESSA JA MENETELMÄ SEN TOTEUTTAMISEKSI Tämän keksinnön kohteena on vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi, joka mainittu kappale käsittää vähintään kaksi substraattikerrosta, näiden substraattikerroksien väliin sovitetun johdinkerroksen, mainitun kappaleen sisälle sovitetun ja ulkotilasta hermeettisesti eristetyn komponentin ja mainitun kappaleen ulkopinnasta komponenttiin ulottuvan, johdinkerroksesta muodostetun johtimen, elektronista yhteyttä varten, ja jossa läpivienti on sovitettu mainittujen substraattikerroksien väliin. Keksinnön kohteena on myös menetelmä substraattikappaleessa olevan hermeettisen elektronisen läpiviennin toteuttamiseksi.
Keksinnön käyttökohteita ovat mm. erilaiset optoelektroniikkakomponentteja sisältävät substraattikappaleet ja mobiililaitteissa olevia antureita sisältävät substraattikappa-leet. Näille mainituille kappaleille on yhteistä se, että niitä voidaan koostaa substraat-tikerroksista ja johdinkerroksesta liimaamalla, juottamalla tai hitsaamalla näitä kerroksia yhteen siten, että kappaleen sisällä oleva komponentti eristetään ulkotilasta hermeettisesti.
Edellä mainitut kappaleet ovat läpinäkyviä tai osittain läpinäkyviä ja silloin kun niiden kerroksien yhteen liittämisessä käytetään fokusoitua lasersädettä, niin kerros jonka läpi lasersäde johdetaan hitsauskohtaan, on läpinäkyvä käytettävän lasersäteen aallonpituudelle. Mainitut kappaleet käsittävät tunnetusti substraattikerroksien väliin sovitetun johdinkerroksen, josta muodostetaan vähintään yksi mainitusta sisäisestä komponentista substraattikappaleen ulkopintaan ulottuva sähköä johtava johdin tehon johtamiseksi komponentille ja informaation johtamiseksi komponentille tai komponentilta substraattikappaleen ulkopuolelle. Johdinkerroksien materiaaleina käytetään yleisesti metalleja ja niiden yhdisteitä. Eräs tunnettu ratkaisu johdinkerroksen muodostamiseksi on asettaa substraattikerroksien väliin ohut ITO kalvo (Indium Tin Oxid). Esimerkkinä substraattikerroksista voidaan mainita lasi-, safiiri- ja/ tai piisubstraattiset puolijoh-delevyt, joita käytetään mikroelektroniikassa. Keksinnönmukaisen ratkaisun avulla voidaan siis muodostaa hermeettisiä elektronisten väylien läpivientejä substraattikap-paleisiin.
Edellä mainittuja substraattikappaleita valmistetaan tunnetusti mm. siten, että kahden vastakkain asetetun substraattikerroksen väliin sovitetaan johdinkerros ja kerrokset liimataan tai juotetaan yhteen, yhdeksi kappaleeksi. Toinen tapa on liimata tai juottaa johdinkerros kahteen substraattikerrokseen ja liimata tai juottaa sitten nämä johdinker-rokset yhteen. Johdinkerros sovitetaan paikalleen siten, että sen kautta voidaan muodostaa komponentin ja substraattikappaleen ulkopinnan välille vähintään yksi johdin.
Edellä esitetyn tunnetun tekniikan suurimpana epäkohtana voidaan pitää sitä, että liimaamalla ja juottamalla tehdyistä liitoksista on erittäin vaikeaa saada täysin hermeettisiä. Nämä käsittelyt vaativat substraattikappaleen osien kuumentamista ja aiheuttavat kerroksien vääntymistä, josta johtuen liitospinnoista muodostuu epätasomaisia tai muuten epätasaisia ja liitoksista ei tule kaasutiiviitä. Tätä haittaa pyritään vähentämään käyttämällä kerroksissa suuria ainevahvuuksia, joka taas puolestaan lisää huomattavasti materiaalikustannuksia. Kerroksien sitoma lämpöenergia aiheuttaa myös kuplimista muita kerroksia ohuemman johdinkerroksen materiaalissa, joka puolestaan eliminoi substraattikerroksien ainevahvuuden kasvattamisen tuomaa hyötyä ja saumojen epäluotettavuudesta ei siten päästä eroon.
Toinen tunnetun tekniikan mukainen tapa muodostaa substraattikappaleisiin elektronisia läpivientejä on koota tämä kappale esim. kahdesta substraattikerroksesta hitsaamalla nämä kerrokset yhteen laserhitsauksella, eli muodostaa hermeettinen kehähitsi komponentin ympärille, komponentin ja kappaleen ulkopintojen väliin, kerroksien yhteiseen rajapintaan ja tehdä sitten läpivienti jonkun seinämän läpi ja täyttää tämä komponenttiin ulottuva läpivienti metallilla (TGV- tekniikka). Tämän menetelmän suurimpana epäkohtana voidaan pitää useasta erillisestä työvaiheesta johtuvia suuria valmistuskustannuksia ja epäluotettavaa lopputulosta. Läpiviennistä on vaikea saada täysin kaasutiivistä.
Kaasutiiviyden saavuttaminen on keksinnön käyttökohteissa erittäin tärkeää, koska hapen ja epäpuhtauksien pääsy komponenttiin on erittäin haitallista. Käytännössä on todettu, että hyvinkin pieni rako liimauksessa, juotoksessa tai poratussa/ leikatussa läpiviennissä aiheuttaa kaasuvuodon substraattikappaleen sisätilaan.
Edellä kuvattuja tunnettuja tekniikoita käytetään hyvin yleisesti substraattikappaleiden valmistuksessa.
Edellä kuvattu 360 ° kehähitsin käyttö johdinkerroksen sisältävän substraattikappaleen valmistuksessa ei ole ollut käyttökelpoinen menetelmä, koska se tuhoaa johdinkerroksen läpivientikohdat.
Patenttijulkaisussa WO 2011/144813 esitetään menetelmä, jossa pulssilaservaloa käyttäen muodostetaan sähköinen kontakti sulattamalla ensimmäisellä eristävällä substraatilla oleva ensimmäinen johtava kerros ja toisella substraatilla oleva toinen johtava kerros yhteen. Ensimmäinen ja toinen substraatti pinotaan päällekkäin siten että muodostuu rajapinta-alue, joka käsittää kontaktointialueen ja sulautumisalueen. Kontak-tointialueella ensimmäisen substraatin johtava kerros on ainakin osittain kohdakkain toisen substraatin johtavan kerroksen kanssa. Sulautumisalueella eristävät substraatit ovat suoraan toisiaan kohti. Rajapinta-alueelle kohdistetaan laserpulsseja toisen substraatin läpi siten että muodostuu jatkuva hitsauslinja, joka kulkee sekä sulautumisalueen että kontaktointialueen läpi. Hitsauslinja käsittää sulautumisalueelta paikallisesti toisiinsa sulautuneet substraattimateriaalit ja kontaktointialueelta paikallisesti toisiinsa sulautuneet sähköä johtavat alueet. Julkaisussa WO 2011/144813 esitetty hitsauslinja voi sähköisen kontaktin lisäksi muodostaa myös hermeettisen tiivistyksen substraattien väliin.
Patenttijulkaisussa US 2015/0298256 esitetään menetelmä, jossa ensimmäisen ja toisen substraattikappaleen yhteiselle rajapinta-alueelle kohdistetaan lasersäde siten että muodostuu hitsi, joka yhdistää ensimmäisen ja toisen kappaleen näihin kappaleisiin muotoillussa suljetussa tilassa olevan optisen laitteen ympärille. Menetelmällä valmistettava tuote käsittää ensimmäisen kappaleen, toisen kappaleen ja optisen laitteen. Optisen laitteen tiedonsiirtoelimet johdetaan ensimmäisen tai toisen kappaleen läpi tuotteen ulkopuolelle. Julkaisun US 2015/0298256 mukaan eräs vaihtoehto on asettaa tiedonsiirtoelimet etenemään tuotteen ulkopuolelle rajapinnassa.
Patenttijulkaisussa US 2013/0126938 esitetään OLED-elementti, jossa on OLED-matriisi, kansi, pohjaosa sekä elektrodit. Kannessa ja pohjaosassa on sivuseinämät, jotka hitsataan yhteen ultralyhyillä laserpulsseilla.
Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi, jolla vältetään tunnetussa tekniikassa esiintyviä haittoja. Keksinnönmukai-selle ratkaisulle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksien 1 ja 8 tun-nusmerkkiosissa.
Keksinnön käytön suurimpana etuna voidaan pitää hyvin yksinkertaista, edullista ja luotettavaa tapaa tuottaa hermeettisiä läpivientejä substraattikappaleisiin. Keksinnön-mukaisessa menetelmässä käytetään hyödyksi ohuita johdinkerroksia, substraattiker-roksien optimiainevahvuuksia ja kehittynyttä laserhitsaustekniikkaa. Tässä asiakirjassa käsitetään termillä johdinkerros kerrosta, jonka laajuus on vähintään johtimien yhteenlaskettu laajuus ja termillä läpivienti käsitetään rakennetta, jossa on aukko ja tämän aukon läpi johdettu johdin.
Keksintöä kuvataan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1, esittää suoraan sivulta katsottuna asetelmaa, jossa valmistetaan substraatti-kappaletta, kuvia 2, esittää em. asetelmaa suoraan ylhäältä kuvattuna, kuvio 3, esittää kuvion 2 kohtaa A suurennettuna, kuvio 4, esittää kuviossa 3 esitettyä leikkausta B-B, kuvio 5, esittää kuviossa 3 esitettyä leikkausta C-C, kuvio 6, esittää erästä muuta keksinnön suoritusmuotoa.
Seuraavassa selitetään keksinnön erään edullisen sovelluksen rakenne ja menetelmä sen toteuttamiseksi edellä mainittuihin kuvioihin viittaamalla.
Kuvioissa 1- 3 on kuvattu asetelma, jossa valmistetaan substraattikappaletta P kahdesta substraattikerroksesta, kuten ensimmäisestä substraattikerroksesta 10 ja toisesta substraattikerroksesta 11. Näiden kerroksien materiaalina on tässä esimerkissä lasi ja nämä kerrokset on asetettu päällekkäin ja niiden väliin on sovitettu johdinkerros 12. Johdinkerroksen sovittaminen substraattikerroksien 10, 11 väliin voi tapahtua esim. siten, että kiinnitetään johdinkalvo toiseen tai molempiin substraattikerroksiin ja kun mainitut substraattikerrokset laitetaan vastakkain siten että kalvo/ kalvot jäävät niiden väliin, niin muodostuu johdinkerros 12. Substraattikerroksiin on muodostettu sisätila 20 ja tähän tilaan on sovitettu komponentti 13, joka on tässä esimerkissä optinen komponentti. Johdinkerros 12 on sähköä johtavaa ainetta ja tässä esimerkissä se on ns. ITO kalvo. Johdinkerros 12 käsittää tässä esimerkissä neljä 90 °:en jaolla asetelman ulkoreunalle 24 ulottuvaa uloketta ja se on yhdistetty keskiosastaan komponenttiin 13.. Asetelman kerrokset, ensimmäinen ja toinen substraattikerros 10, 11 ja niiden välissä oleva johdinkerros 12 painetaan tiiviisti yhteen. Johdinkerroksen 12 ainevahvuus c on tässä esimerkissä 300 nm ja mainittujen kolmen kerroksen yhteisen rajapinta-alueen 25 korkeustasoon kohdistetaan lasersäteen 14 fokusoitu polttopiste 15 siten, että se osuu kuvion 2 osoittamaan pisteeseen x, jolloin mainittujen substraattikerroksien materiaalit sulavat ja sekoittuvat tässä pisteessä ja sen välittömässä läheisyydessä. Piste x on tässä esimerkissä olennaisesti muodostettavan johtimen 1 ensimmäisen reunan 1.1. kohdalla. Lasersädettä 14 siirretään muodostuvaan substraattikappaleeseen P nähden siten, että se etenee muodostettavan substraattikappaleen pyöreän ulkokehän 21 muotoa noudattaen, tämän kehän sisäpuolella ja johdinkerroksen 12 ulkopuolella, olennaisesti seuraavan johtimen 1 toisen reunan 1.2 kohdalla olevaan pisteeseen y. Pisteiden x ja y välille on siten muodostettu hermeettinen hitsi 3. Tässä esimerkissä valmistettavaan substraattikappaleeseen P muodostetaan johdinkerroksen 12 ulokkeista neljä johdinta 1, joiden jokaisen suunta on olennaisesti mainitun kappaleen pyöreän ulkokehän 21 säteen suuntainen ja jotka ovat tasajaolla, eli 90 ° välein, jolloin edellä kuvatun kaltainen hitsi 3 muodostetaan jokaisen vierekkäisen johdinparin väliin Tämän jälkeen leikataan hitsien 3 ulkopuolelta substraattikerroksien reunalta materiaalia pois siten, että leikkauskohtaan 22 muodostuu edellä mainittu substraattikappaleen pyöreä ulkokehä 21.
Mainitut substraattikerrokset 10, 11 voidaan leikata minkä muotoisiksi tahansa ja myös siten, että niillä on erilainen laajuus, jolloin johtimien 1 päät 1.3 tulevat esiin jommankumman substraattikerroksen pinnalla substraattikappaleen P ulkoreunalla ja ne on helppo yhdistää kappaleen ulkopuoliseen teho- ja/ tai informaatioverkkoon.
Substraattikerros tai molemmat niistä voidaan myös leikata jo etukäteen lopulliseen kokoonsa, yhtä suuriksi tai erisuuriksi.
Kuvioissa 3- 5 on esitetty tarkemmin läpivientikohdassa saavutettu tilanne. Johtimen 1 ympärille on muodostunut johtimen poikkileikkauksen kokoinen aukko 2, jonka kummallekin sivulle on hitsi 3 (kuvio 5). Kun muodostettu hitsi 3 jäähtyy, niin lämpötilan muuttuessa substraattikerroksiin 10, 11 syntyy lämpöjännityksiä, jotka kurovat ensimmäisen ja toisen substraattikerroksen 10, 11 vastakkain olevia pintoja toisiaan kohti, eli johdinta 1 vasten ja näin muodostuu aukosta 2 olennaisesti johtimen 1 poikkileikkauksen laajuinen ja sen seurauksena substraattikappaleeseen (P) neljä johtimen 1 hermeettistä läpivientiä.
Edellä kuvatun esimerkin mukaisessa rakenteessa on läpiviennissä johtimen 1 ja siihen yhtyvien substraattikerroksien 10, 11 keskinäisten liitospintojen välillä hermeettiset liitokset, jolloin läpivienti on kauttaaltaan hermeettinen. Käytännön kokeilla on osoitettu, että edellä kerrotulla tavalla muodostettu elektroninen läpivienti on täysin hermeettinen. Johtimen 1 ja sen ympärillä olevan aukon 2 väliin ei jää vuotokohtia, joiden kautta edes kapillaarivoimat pystyisivät siirtämään kaasua. Muodostettua läpivientiä ympäröivät siis kahdelta vastakkaiselta sivulta ensimmäisen substraattikappaleen 10 ensimmäinen pinta 10.1 ja toisen substraattikappaleen toinen pinta 11.2. ja kahdelta toiselta vastakkaiselta sivulta hitsi 3.
Kuvioissa 2- 4 on esitetty lisäksi sellainen keksinnön sovellus, jossa hitsin 3 päät jatkuvat pisteistä x ja y olennaisesti johtimen ensimmäisen ja toisen reunan 11, 1.2 suuntaisina substraattikappaleen P ulkokehän 21 suuntaan, pisteestä x pisteeseen x' ja pisteestä y pisteeseen y' (katkoviivat). Tällä menettelyllä voidaan aukosta 2 ja johtimen 1 läpiviennistä muodostaa pitempi (syvempi) ja varmistaa entisestään sen tiiviyttä. Käytännössä tällainen hitsi 3 muodostetaan pisteestä x' tai y' alkaen ja ulotetaan ilman katkosta sen päätepisteeseen y / x\ Piste x' ja/ tai y' voivat sijaita myös ulkokehän 21 ulkopuolella. Hitsiä voidaan myös jatkaa toisen muodostettavan substraattikappaleen alueelta esillä olevaan kappaleeseen tai päinvastoin esim. silloin kun näiden kappaleiden aihiot ovat valmistusvaiheessa vierekkäin.
Eräs keksinnön suoritusmuoto toteutetaan kuvioiden 3 ja 4 esittämällä tavalla niin, että hitsin 3 viereen muodostetaan toinen hitsi 5 (kuviossa 3 pistekatkoviivalla). Tässä esimerkissä hitsi 3 sisältää myös pisteiden x- x' sekä y- y' väliset osat edellä mainitulla tavalla ja toiseen hitsiin 5 muodostetaan vastaavat, edellä mainittuihin nähden vastakkaiseen suuntaan etenevät, pisteiden z- z' ja å- å ' väliset osat. Tällä menettelyllä läpiviennin syvyyttä voidaan kasvattaa edelleen.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää esim. seuraavia ainevahvuuksia: ensimmäinen substraattikerros, a, =>30 pm, - toinen substraattikerros, b, =>30 pm, - johdinkerros c, 1- 600 nm, ja läpivientialueella esim. seuraavia mitoitusarvoja: - johtimen 1 leveys d, =>1- 500 pm, - vyöhykkeen 4 leveys e, 0- 200 nm (vyöhyke määritellään jäljempänä), matkat x- x', y- y', z- z' ja ä- a, 0- 500 pm.
Esitetyt mitat eivät kuitenkaan rajoita keksintöä käytettäväksi vain näissä puitteissa, vaan näille piirteille voidaan antaa tapauskohtaisesti mitkä tahansa käyttökelpoiset, hermeettisyyden ja riittävän tehon ja/ tai tiedonsiirtokapasiteetin toteuttavat arvot.
Keksintöä voidaan soveltaa myös niin, että johdinkerros 12 on olennaisesti jommankumman tai molempien substraattikerroksien 10, 11 laajuinen, jolloin johdinkerros tuhoutuu hitsin 3 tai hitsien 3, 5 kohdalta ja johdin 1 muodostuu hitsien väliin.
Kuviossa 6 on esitetty eräs keksinnön sovellus, jossa useita läpivientejä on asetettu lähekkäin siten, että niiden yhteisvaikutelma on viuhkamainen. Tällöin substraattikappa-leessa P on yksi huomattavasti muita pitempi, lähes komponentin kokonaan kiertävä hitsi 3 ja läpivientien väleissä on lyhyemmät hitsit 3'. Tässä rakenteessa on lisäksi hitsien 3, 3' ja johtimien 1 väleissä vyöhykkeet 4, joille mainitut hitsit eivät ulotu. Näiden vyöhykkeiden leveys e on kokoluokkaa max. 200 nm, joten niistä muodostuu kokemusperäisen tiedon mukaan niin ikään hermeettiset, joten myös tämän sovelluksen mukainen läpivienti on hermeettinen. Vyöhykkeitä 4 voidaan soveltaa keksinnön käytössä laajemminkin kuin mitä tässä on esitetty. Vyöhykkeillä 4 olevia kerroksien väli- siä saumoja ei ole siis hitsattu yhteen ja niiden tiiviys toteutuu niiden mikroskooppisesta koosta johtuen myös ilman hitsaamista.
Kappale P, jossa on keksinnön mukainen läpivienti ja samoin komponentti 13 voivat olla muodoltaan ja kooltaan hyvin monenlaisia. Mikään niiden koko tai geometrinen muoto ei ole poissuljettu keksintöä käytettäessä.
Substraattikerrokset 10, 11 voivat olla laajasti mitä tahansa materiaalia tai materiaa-liyhdistelmiä, joissa sulaminen ja uudelleen kiinteytyminen voivat tapahtua fokusoidun lasersäteen avulla. Ne voivat olla homogeenisia tai muodostettuja eri materiaalia olevista alueista ja/ tai kerroksista. Johdinkerroksena 12 voidaan käyttää mainitun ITO- kalvon sijasta myös kullasta tai jostakin muusta sähköä johtavasta metallista tai metalliyhdisteestä valmistettua kalvoa tai levyä.
On huomattava, että vaikka tässä selityksessä on pitäydytty yhdentyyppisessä keksinnölle edullisessa toteuttamisesimerkissä, niin tällä ei kuitenkaan haluta mitenkään rajoittaa keksinnön käyttöä vain tämän tyyppistä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (9)

1. Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa (P), joka kappale käsittää: a. vähintään kaksi substraattikerrosta (10, 11), b. mainittujen substraattikerroksien väliin sovitetun johdinkerroksen (12), c. substraattikappaleen (P) sisälle sovitetun ja mainitun kappaleen ulkotilasta hermeettisesti eristetyn komponentin (13), d. vähintään yhden mainitun kappaleen ulkokehältä (21) komponenttiin (13) ulottuvan, johdinkerroksesta (12) muodostetun johtimen (1) elektronista yhteyttä varten, ja jossa johtimen (1) läpivienti on sovitettu substraattikerroksien (10, 11) väliin, tunnettu siitä että, e. substraattikerrokset (10, 11) jajohdinkerros (12) on painettu yhteen ja lii tetty toisiinsa komponenttia (13) kiertävällä, mainittujen substraattikerroksien ja johdinkerroksen yhteisen rajapinta-alueen (25) korkeustasolle, komponentin (13) ja substraattikappaleen ulkokehän (21) väliin muodostetulla, vähintään yhdellä, fokusoidun lasersäteen (14) avulla aikaan saadulla hitsillä (3), joista jokainen ulottuu olennaisesti johtimen (1) ensimmäisestä reunasta (1.1) sen tai sen viereisen johtimen toiseen reunaan (1.2) siten että mainittu läpivienti käsittää vähintään yhden johtimen (1) ja hitsin (3,3 ) välissä olevan sellaisen vyöhykkeen (4), jolla olevia kerroksien välisiä saumoja ei ole hitsattu yhteen, jolloin johdinta (1) vasten olevat substraattikerroksien (10, 11) vastakkaiset pinnat, ensimmäinen pinta (10.1) ja toinen pinta (11.2) ovat kuroutuneet hitsauslämmön aikaansaamien lämpöjännityksien vaikutuksesta johdinta (1) vasten, jolloin johtimen (1) ja mainittujen pintojen välisistä saumoista sekä kaikista muista vierekkäisten hitsien (3, 3 ) väliselle alueelle jäävistä saumoista on muodostunut hermeettiset ja johtimen (1) läpivienti on hermeettinen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen läpivienti, tunnettu siitä, että hitsin (3) viereen on muodostettu toinen hitsi (5).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen läpivienti, tunnettu siitä, että hitsin (3) ja/ tai toisen hitsin (5) päät on sovitettu olennaisesti johtimen (1) ensimmäisen ja toisen reunan (1.1, 1.2) suuntaisiksi.
4. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 3 mukainen läpivienti, tunnettu siitä, että joh-dinkerros (12) on olennaisesti ensimmäisen ja/ tai toisen substraattikerroksen (10, 11) laajuinen.
5. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 3 mukainen läpivienti, tunnettu siitä, että joh-dinkerros (12) on muotoiltu ennen sen paikalleen sovittamista siten, että vain sen ne osat, jotka muodostavat johtimet (1), ulottuvat substraattikappaleen (P) ulkokehälle (21) asti.
6. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 5 mukainen läpivienti, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja/ tai toisen substraattikerroksen (10, 11) materiaali on lasia, piitä, safiiria tai näiden yhdistelmämateriaalia.
7. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 6 mukainen läpivienti, tunnettu siitä, että joh-dinkerroksen (12) ja johtimen (1) materiaalina on ITO tai sähköäjohtava metalli/ metalliyhdiste.
8. Menetelmä hermeettisen elektronisen läpiviennin toteuttamiseksi substraattikap-paleessa (P), joka mainittu kappale muodostetaan seuraavasti: a. ensimmäinen ja toinen substraattikerros (10, 11) asetetaan vastakkain sen jälkeen kun mainittujen substraattikerroksien välissä olevaan tilaan (20) on sovitettu komponentti (13) ja mainittujen kerroksien väliin johdinker-ros (12), b. johdinkerroksesta (12) muodostetaan vähintään yksi substraattikappaleen (P) ulkokehältä (21) komponenttiin (13) ulottuva johdin (1), substraattikappaleen (P) ulkopuolelta komponenttiin (13) johtavaa elektronista yhteyttä varten, tunnettu siitä että, c. substraattikerrokset (10, 11) ja niiden välissä oleva johdinkerros (12) liite tään toisiinsa komponenttia (13) kiertävällä, substraattikerroksien ja joh- dinkerroksen yhteisen rajapinta-alueen (25) korkeustasoon, komponentin (13) ja substraattikappaleen ulkokehän (21) väliin muodostettavalla, vähintään yhdellä fokusoidun lasersäteen (14) avulla aikaan saadulla hitsillä (3, 3 ), joista jokainen ulottuu olennaisesti johtimen (1) ensimmäisestä reunasta (1.1) sen tai sen viereisen johtimen toiseen reunaan (1.2) siten että mainittu läpivienti käsittää vähintään yhden johtimen (1) ja hitsin (3, 3') välissä olevan sellaisen vyöhykkeen (4), jolla olevia kerroksien välisiä saumoja ei ole hitsattu yhteen, jolloin johdinta (1) vasten olevien sub straattikerroksien (10, 11) vastakkaiset pinnat, ensimmäinen pinta (10.1) ja toinen pinta (11.2) kuroutuvat hitsauksen jälkeen hitsausläm-mön aikaansaamien lämpöjännityksien vaikutuksesta johdinta (1) vasten, jolloin johtimen (1) ja mainittujen pintojen välisistä saumoista sekä kaikista muista vierekkäisten hitsien (3, 3') väliselle alueelle jäävistä saumoista muodostuu hermeettiset ja johtimen (1) läpivienti muodostuu hermeettiseksi.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että hitsin (3) viereen muodostetaan toinen hitsi (5) ja että mainittujen hitsin päät sovitetaan olennaisesti johtimen (1) ensimmäisen/ toisen reunan (1.1, 1.2) suuntaisiksi. Patentkrav
FI20156041A 2015-12-31 2015-12-31 Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi FI127064B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20156041A FI127064B (fi) 2015-12-31 2015-12-31 Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi
EP16397541.0A EP3187297B1 (en) 2015-12-31 2016-12-28 Hermetic electrical feedthrough with substrate piece and a method for implementing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20156041A FI127064B (fi) 2015-12-31 2015-12-31 Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20156041A FI20156041A (fi) 2017-07-01
FI127064B true FI127064B (fi) 2017-10-31

Family

ID=58162413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20156041A FI127064B (fi) 2015-12-31 2015-12-31 Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3187297B1 (fi)
FI (1) FI127064B (fi)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5750926A (en) * 1995-08-16 1998-05-12 Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research Hermetically sealed electrical feedthrough for use with implantable electronic devices
DE102013202614B4 (de) * 2013-02-19 2024-06-27 Schott Ag Störfallresistente Durchführung

Also Published As

Publication number Publication date
EP3187297A1 (en) 2017-07-05
EP3187297B1 (en) 2019-12-04
FI20156041A (fi) 2017-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI123860B (fi) Menetelmä substraattien tiivistämiseksi ja kontaktoimiseksi laservalon avulla ja elektroniikkamoduli
KR960006711B1 (ko) 반도체장치용 리이드프레임의 제조방법과 반도체장치용 리이드프레임 및 수지봉지형 반도체장치
US9735413B2 (en) Battery pack tab welding method
WO2017195625A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US11670803B2 (en) Battery pack and manufacturing method therefor
KR20120045016A (ko) 광자 디바이스를 밀봉하기 위한 방법
KR20070104805A (ko) 밀봉 성능이 향상된 액체 렌즈
US5279623A (en) Method of fabricating flat type electrochemical device
ES2908109T3 (es) Condensador y su procedimiento de fabricación
CN103109337A (zh) 电化学装置
JP2008305902A (ja) 半導体装置の製造方法
WO2015107879A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2008066561A (ja) 半導体装置の製造方法
WO2011115003A1 (ja) 電気化学デバイス
FI127064B (fi) Vähintään yksi hermeettinen elektroninen läpivienti substraattikappaleessa ja menetelmä sen toteuttamiseksi
TWI832831B (zh) 用於製造微機械裝置之雷射接合方法、微機械組件及包含雷射接合連接之微機械裝置
CN104051679A (zh) 电化学电池以及电化学电池的制造方法
KR20170052547A (ko) 전지
KR101390139B1 (ko) 파우치형 이차전지
CN215988448U (zh) 堆叠型铝电解电容器
JP6031958B2 (ja) 密閉容器及び密閉容器の製造方法
JP2015069962A (ja) 蓄電素子
US20180175337A1 (en) Sealing apparatus for secondary battery
US20240090133A1 (en) Electronic component package and method for manufacturing electronic component package
KR102610475B1 (ko) 이차전지 캡 어셈블리의 이종 금속 레이저 용접방법

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127064

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B