JP4298035B2

JP4298035B2 - 真空封止方法

Info

Publication number: JP4298035B2
Application number: JP01475499A
Authority: JP
Inventors: 正剛赤池; 和幸上田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000211951A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両ガラス基板と線材との陽極接合による真空封止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気密容器の封着方法は、特公平７−４５３３３号公報等に記載されている様に、ケース及びカバーに設けたガラス接着部の少なくとも一方に、ペースト状の低融点ガラスを塗布し、この後に大気中で仮焼成し、この後に真空引きしながら、かつ封着可能な作業温度で低融点ガラスを脱泡し、この脱泡後に降温し、この後ケース内に素子を組み込み、ケースとカバーのガラス接着部同士を低融点ガラスを介して接合し、再度真空引きし、封着可能な作業温度まで昇温して本焼成し、気密封着する様に構成されていた。
【０００３】
更に、真空気密容器の封着方法は、特開平７−１６１２９９号公報に記載されている様に、前面基板とサイド基板との封着、あるいはカソード基板とサイド基板との封着の少なくとも一方を陽極接合により封着する様にしたものである。また、サイド基板を用いない真空気密容器にあっては、前面基板を凹状に加工し、凹部に電子素子を格納し、この後、カソード基板と前面基板とを陽極接合する様に構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、接着部にペースト状の低融点ガラスを用いて接着するため、次の様な難点があった。
【０００５】
（１）仮燃焼中に低融点ガラスからの脱泡を行う必要がある。
（２）更に、上記仮焼成後、再度封着可能な作業温度まで昇温して本焼成する必要がある。
【０００６】
そして、ペースト状のフリットガラスをカソード基板に印刷し、この印刷した部分にサイド基板を張り合わせ、加圧しながら加熱炉中で加熱し、この後サイド基板の他面に薄膜ガラスを蒸着し、この薄膜ガラスと前面基板を加熱しながら陽極接合する、あるいは前面基板を凹状に加工後、前面基板とカソード基板を陽極接合する。このため、次の様な欠点があった。
【０００７】
（１）フリットガラスからの脱泡を行う必要がある。
（２）前面基板を凹状に加工する必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明により、両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加し、該圧縮荷重を印加中、あるいは印加後、該両ガラス基板と該心線間を陽極接合することによって該両ガラス基板と該心線から囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記心線が、Ｎｉを４２重量％、Ｃｒを６重量％、Ｆｅを５２重量％の割合で含む、
ことを特徴とする真空封止方法が提供される。
【０００９】
また本発明により、両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、かつ該心線の近傍にスペーサを挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加して心線を変形させ、該両ガラス基板の間隔が該スペーサの高さに到達した時、該圧縮荷重の新たな印加を停止し、この状態で、あるいは該圧縮荷重を除去後、該両ガラス基板と該心線を陽極接合することによって、該両ガラス基板と該心線に囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記心線が、Ｎｉを４２重量％、Ｃｒを６重量％、Ｆｅを５２重量％の割合で含む、
ことを特徴とする真空封止方法が提供される。
また本発明により、両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加し、該圧縮荷重を印加中、あるいは印加後、該両ガラス基板と該心線間を陽極接合することによって該両ガラス基板と該心線から囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記被覆膜はＡｌからなり、前記ガラス基板はソーダライムガラスからなることを特徴とする真空封止方法が提供される。
また本発明により、両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、かつ該心線の近傍にスペーサを挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加して心線を変形させ、該両ガラス基板の間隔が該スペーサの高さに到達した時、該圧縮荷重の新たな印加を停止し、この状態で、あるいは該圧縮荷重を除去後、該両ガラス基板と該心線を陽極接合することによって、該両ガラス基板と該心線に囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記被覆膜はＡｌからなり、前記ガラス基板はソーダライムガラスからなることを特徴とする真空封止方法が提供される。
【００１０】
本発明によれば、両ガラス基板を相対向させ、両ガラス基板との間に、陽極接合時の温度と室温の間でガラス基板の熱膨張係数の上下２０％の範囲内である金属導線を心線とし、かつ心線にガラスと陽極接合性の良い金属材料を被覆した、すなわち被覆心線を挟み、両ガラス基板の両側から圧縮荷重を作用し、そして、上記状態で加熱しながら、かつ真空中で両ガラス基板と被覆心線を陽極接合する。この接合により、両ガラス基板と被覆心線に囲まれた内部は、真空雰囲気から成る密閉空間として形成される。
【００１１】
密閉空間は、上記陽極接合時に脱ガス等の工程が無いためクリーンな真空雰囲気を形成できると同時に、高真空にすることも可能である。尚、上記両ガラス基板と心線は、陽極接合時の温度と室温の間での熱膨張係数が上下２０％の範囲内と近いため、陽極接合時に両ガラス基板を加熱した場合に於いても、あるいは冷却中に於いても接合個所での剥離を生じない。更に、心線に被覆した被覆膜は、両ガラス基板との陽極に於いて接合性の良い金属材料を用いているので強固な接合を果たすことができる。
【００１２】
更に、心線及び被覆膜は塑性変形可能な金属材料であるので、荷重印加時の塑性変形中にガラス基板に“なじみ”易くなるため密着性が良く、陽極接合時、全面に渡って接合を生ずる。更に、陽極接合後、両ガラス基板を接着剤で接着するため、両ガラス基板間の接着強度はますます大きくなる。この場合、接着剤は上記真空雰囲気から成る密閉空間の外側に塗布し、両ガラス基板同士を接着するので、接着剤からの脱ガスによって、真空雰囲気を汚ごすこともなく、クリーンな真空雰囲気を保持できる。
【００１３】
更に、両ガラス基板表面に素子をそれぞれ形成した後、両ガラス基板を相対向し、整合性を採った後、両ガラス基板を上記方法によってすなわち、被覆心線を両ガラス基板の間に挟み、真空中で被覆心線と両ガラス基板との間で陽極接合を行うことによって、素子をクリーンな真空中に封じ込むことができる。尚、上記方法で、両ガラス基板間にある定められた値の隙間を設ける場合、ガラス基板上にある定められた高さのスペーサを設けることによって可能になる。
【００１４】
すなわち、荷重印加時、被覆心線の塑性変形の進行を、変形難易な固い材料から成る、あるいは変形容易でない形状の材料から成るスペーサ個所で停止させる。この方法によって両ガラス基板の間隙をある一定の距離に保持した状態で、かつ両ガラス基板間による被覆心線を挟み込んだ状態で、真空中で陽極接合によって両ガラス基板と被覆心線を接合することにより、クリーンな真空装置を提供するものである。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１、図２及び図３は本発明の実施例１を示し、図１は本発明の特徴を最も良く表わす真空封止の断面図であり、同図に於いて、１及び２はガラス基板、３はガラス基板１及び２の間に挟まれている状態にあり、かつ熱膨張係数がガラス基板１及び２との陽極接合時の温度と室温の間において、上下２０％の範囲内である導電材料から成る心線、４はガラス基板１及び２に対して接合性が良く、心線３に被覆した導電材料から成る被覆膜、６は両ガラス基板１及び２の上部及び下部から押圧力を印加するための印加荷重、７及び８はガラス基板１及び２にそれぞれ成膜した導電体から成る電極、９は陽極接合するための電源、１０はガラス基板１上の電極７と電源９を結ぶ導線、１１はガラス基板２上の電極８と電源９を結ぶ導線、１２は被覆膜４と電源９を結ぶ導線、１３は両ガラス基板１及び２と被覆膜４との接合によって形成した減圧空間、１４は両ガラス基板間の間隙を保持するスペーサである。
【００１７】
次に、上記構成に於いて、まずガラス基板１及び２の外周上に陽極接合時、負電極として用いる電極７及び８を成膜し、そしてガラス基板１及び２と同様な熱膨張係数を有する線材を心線３に用い、心線３の表面上に陽極接合時、ガラス基板１及び２と接合性の良い導電体材料を被覆膜４として成膜する。尚、心線３は図１及び図２に見る様に環状であり、ガラス基板１及び２の間に位置する。この状態で、まずガラス基板１及び２の上部及び下部から印加荷重６を作用し、ガラス基板１及び２と心線３及び被覆膜４との間に圧縮応力を作用させることにより、密着性が良くなる様に心線３及び被覆膜４を塑性変形させる。
【００１８】
この状態で、あるいはこの後、図１に見る様に、被覆膜４に正極を、そしてガラス基板１及び２上の電極７及び８に負極をそれぞれ電気的に接続し、電源９によって電圧を印加する。この電圧印加中、ガラス基板１及び２を加熱し（不図示）、ガラス基板１及び２中の不純物イオンの移動度を良くする。上記の操作を真空中（減圧雰囲気中）で行うことによって、すなわち、真空中での陽極接合によって、両ガラス基板間はスペーサ１４の高さを隙間とした減圧空間１３を形成する。
【００１９】
本実施例に於いて、ガラス基板１及び２に青板ガラス（ソーダライムガラス）、心線３に４２−６合金（商品名、三芳金属（株）Ｎｉ４２重量％、Ｃｒ６重量％、Ｆｅ５２重量％）、被覆膜４にＡｌ、電極７及び８にＡｌ膜をそれぞれ用い、真空中（〜１０^-7Ｔｏｒｒ．）で印加荷重を１００ｋｇｆ作用しながら、電圧を３ｋＶ印加したところ、約２００℃で両ガラス基板１及び２と被覆膜４との間で強固な接合を得た。そして同時に、高真空から成る減圧空間１３を形成することができた。
【００２０】
尚、図３に見る様に心線３を予め扁平に加工し、この後心線３に被覆膜４を被覆しても良い。この場合、被覆膜４とガラス基板１及び２との接触面積は大きくなり、上記陽極接合によって接合面積は大きくなる。すなわち、接合強度は強くなる。
【００２１】
尚、ガラス基板１を電子衝突によって螢光を発現する様な前面基板に、ガラス基板２を電子放出する様なカソード基板にそれぞれ加工し、かつＳｉ板をガラス基板１及び２の間隔を保持するためのスペーサ１４として用い、上記陽極接合によってＦＥＤ（フィールド・エミッション・デバイス）としての減圧空間を形成する場合に於いても、本発明の方法及び構造を適用可能であり、何ら本発明の意図するところは変らないものである。
【００２２】
尚、本実施例に於いてガラス基板１及び２を青板ガラス（ソーダライムガラス）を用いたが、この他にも例えば、アルカリケイ酸ガラス、アルカリホウ酸ガラスであっても良い。この場合、陽極接合時の温度と室温の間におけるガラス基板１及び２の熱膨張係数の上下２０％の範囲内にある心線３を用いることが好ましい。
【００２３】
更に、本実施例に於いて、被覆膜にＡｌを用いたが、この他にも例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎから選ばれる金属又はこれらの合金であっても良い。
【００２４】
また更に、本実施例に於いて、スペーサとしてＳｉ板を用いたが、この他にも例えばガラス板であっても良く、何ら本発明の意図するところは変らないものである。
【００２５】
なお更に、本実施例に於いて、心線に４２−６合金を用いたが、この他にもＡｌ線材でも良い。この場合、被覆膜を用いないでも良く、接合することができる（不図示）。
【００２６】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２を示し、図４は本発明の特徴を最も良く表わす真空封止の断面図であり、同図に於いて、１及び２はガラス基板、３はガラス基板１及び２の間に挟まれている状態にあり、かつ熱膨張係数がガラス基板１及び２との陽極接合時の温度と室温の間において、上下２０％の範囲内である導電材料から成る心線、４はガラス基板１及び２に対して接合性が良く、心線３に被覆した導電材料から成る被覆膜、５はガラス基板１及び２の間を接着し、接着強度を持たすための接着剤、６は印加荷重、７及び８は陽極接合の時負極として用いるためのものであり、それぞれガラス基板１及び２の外周上に成膜した電極、１３はガラス基板１及び２と被覆膜４を、真空中（減圧雰囲気中）で陽極接合することによって形成した減圧空間、１４は両ガラス基板間の間隙を保持するスペーサである。
【００２７】
次に、上記構成に於いて、実施例１と同様にまずガラス基板１及び２との間に被覆膜４を被膜した心線３及びスペーサ１４を図４に見る様にガラス基板１及び２の外周上に配置し、この状態で真空中（減圧中）（不図示）で陽極接合を行う。この陽極接合によって、減圧空間１２は真空雰囲気になる。そして、陽極接合後、図４に見る様にガラス基板１及び２の間に、かつ心線３（被覆膜４）に沿って接着剤５を塗布し、ガラス基板１及び２を接着する。
【００２８】
上記方法によって、ガラス基板１及び２と被覆膜４（心線３）との陽極接合によって、クリーンな真空が残る減圧空間１３を形成することができる。そして同時に、接着剤５の接着力によって機械的に強固な減圧空間１２を製作することが可能である。
【００２９】
本実施例に於いて、ガラス基板１及び２に青板ガラス、心線３に４２−６合金（商品名；三芳金属（株））、被覆膜４にＡｌ、電極７及び８にＡｕ膜をそれぞれ用い、真空中（１０^-7Ｔｏｒｒ．）で１００ｋｇｆの荷重を作用しながら、電圧を３ｋＶ印加したところ、約２００℃で両ガラス基板１及び２と被覆膜４が互いに接合した。この後、接着剤５としてエポキシ樹脂を用いて、図４の様にガラス基板１及び２を強固に接着した。
【００３０】
本実施例に於いて、接着剤５としてエポキシ樹脂を用いたが、この他にも、例えば、熱硬化性のフェノール系、ポリイミド系、あるいは混合系のエポキシ・フェノール系、エポキシポリサルファイド系、ナイロン・エポキシ系であっても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した様に、両ガラス基板の間に、陽極接合時の温度と室温の間におけるガラス基板の熱膨張係数の上下２０％の範囲内である導電体から成り、かつ周囲をガラス基板と接合性の良い導電体膜を被覆した心線、及び変形難易なスペーサをそれぞれ挟み込み、ガラス基板の両側から荷重を印加する。この状態で、真空中で被覆した心線とガラス基板との間に電圧を印加しながら、ガラス基板を加熱することにより陽極接合を行う。この陽極接合によって、両ガラス基板と被覆した心線で囲まれた密閉空間を真空雰囲気にする。この後、両ガラス基板間を接着剤で接合する。
【００３２】
上記手法によるため、次の様な効果がある。
【００３３】
（１）真空封止時に脱ガスする様な接着剤等を使用しないため、クリーンな真空装置を提供できる。
（２）接着剤で、両ガラス基板を接着するので、接着強度が強い。
（３）陽極接合時、決められた高さのスペーサの間隙でガラス基板間を陽極接合できるので、両ガラス基板間の隙間を任意の距離で接合できる。
（４）陽極接合時の温度と室温の間におけるガラス基板と心線の熱膨張係数が極めて近いため、熱による歪を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に於ける真空封止の断面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】本発明の第１の実施例に於ける真空封止の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に於ける真空封止の断面図である。
【符号の説明】
１，２ガラス基板
３心線
４被覆膜
５接着剤
６印加荷重
７，８，９電極
１０，１１，１２導線
１３減圧空間
１４スペーサ

Claims

両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加し、該圧縮荷重を印加中、あるいは印加後、該両ガラス基板と該心線間を陽極接合することによって該両ガラス基板と該心線から囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記心線が、Ｎｉを４２重量％、Ｃｒを６重量％、Ｆｅを５２重量％の割合で含む、
ことを特徴とする真空封止方法。
両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、かつ該心線の近傍にスペーサを挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加して心線を変形させ、該両ガラス基板の間隔が該スペーサの高さに到達した時、該圧縮荷重の新たな印加を停止し、この状態で、あるいは該圧縮荷重を除去後、該両ガラス基板と該心線を陽極接合することによって、該両ガラス基板と該心線に囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記心線が、Ｎｉを４２重量％、Ｃｒを６重量％、Ｆｅを５２重量％の割合で含む、
ことを特徴とする真空封止方法。
前記ガラス基板がソーダライムガラス、アルカリケイ酸ガラス、又はアルカリホウ酸ガラスのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の真空封止方法。
前記被覆膜は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｎから選ばれる金属又はこれらの合金からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空封止方法。
両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加し、該圧縮荷重を印加中、あるいは印加後、該両ガラス基板と該心線間を陽極接合することによって該両ガラス基板と該心線から囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記被覆膜はＡｌからなり、前記ガラス基板はソーダライムガラスからなることを特徴とする真空封止方法。
両ガラス基板の間に、表面を被覆膜で被覆した心線を挿入し、かつ該心線の近傍にスペーサを挿入し、減圧下で該両ガラス基板に圧縮荷重を印加して心線を変形させ、該両ガラス基板の間隔が該スペーサの高さに到達した時、該圧縮荷重の新たな印加を停止し、この状態で、あるいは該圧縮荷重を除去後、該両ガラス基板と該心線を陽極接合することによって、該両ガラス基板と該心線に囲まれた内部を封止する真空封止方法であって、
前記心線および前記被覆膜は、塑性変形可能な導電性材料からなり、且つ、前記圧縮荷重の印加によって塑性変形されるものであり、
前記心線の熱膨張係数は、前記陽極接合時の温度と室温との間で、前記両ガラス基板の熱膨張係数の値の上下２０％の範囲内であり、
前記被覆膜はＡｌからなり、前記ガラス基板はソーダライムガラスからなることを特徴とする真空封止方法。