KR900003843B1 - 윈도우 캡 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

윈도우 캡 및 그 제조방법

도면은 본 발명에 의한 윈도우 캡의 실시예를 나타내는 종단면 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 윈도우 캡 12 : 금속틀

14 : 투공 16 : 광투과판

18 : 경질글라스층 20 : 저융점 글라스층

22 : 내식도금

본 발명은 광반도체 장치등에 사용되는 윈도우 캡(window cap) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체 래이저장치, 고체촬상장치등에 있어서는 빛의 통로에 광투과용창을 설비한 윈도우 캡에 의해서 소자를 기밀로 봉하고 있다. 이 윈도우 캡은 금속틀에 저융점 글라스(유리)에 의해서 글라스등으로 되는 광투과판을 봉착시켜 광투과용창을 기밀로 봉지하는 구조로 이루어지고 금속틀에는 내식성을 향상시키도록 내식도금을 한다.

이 윈도우 캡의 제조방법으로는 종래부터 전술한 내식도금을 시공하는 공정순서가 상이한 2종류의 방법이 제안되어 있다.

그 중의 한가지 방법은 종래부터 일반적으로 행해지고 금속틀의 봉착부에 저융점 글라스를 용착시키고,그 다음에 이 저융점 글라스에 의해서 광투과판을 봉착한 후에 노출금속부에 도금을 시공하는 것이다.

다른 방법은 그 개선으로 금속틀의 봉착부에 저융점 글라스를 용착시킨 단계에서 금속틀의 노출금속부에 도금을 시공하고 최후로 저융점 글라스에 의해서 광투과판을 봉착시키는 것이다.

그런데 어느 방법에 있어서도 금속틀로의 저융점 글라스의 스며드는 성질을 향상시키기 위하여 미리 금속틀 표면상에 금속산화막을 형성시켜 이 금속산화막상에 저융점 글라스를 용착시키게 되어 있다. 따라서 도금단계에서는 역으로 노출금속부의 금속산화막을 제거할 필요가 있다.

그런데 광투과판 표면상에는 반사방지막이 시공되어 있지만 이 반사방지막이나 전술한 저융점 글라스는 그 성분면에서 내약품성이 별로 우수하지 못하다.

이로해서 전자의 제조방법에 의할 때에는 전술한 금속산화막을 제거하는 전처리액이나 도금액중에 반제품을 정지시켰을 때에 광투과판 표면상의 반사방지막이 침해된다는 문제점이 있다. 또 저융점 글라스 표면상에는 광투과판이 봉착되어 있으므로 저융점 글라스 전체로서의 변질과 열화는 비교적 적지만 저융점 글라스층의 측벽면은 노출되어 있는 관계상 이 측벽면은 전처리액이나 도금액에 침해되어 표면이 분말화되어 액중이나 또는 반도체장치등에 부착된 다음에 벗겨져 떨어지는 등의 문제점이 있다.

이와같은 이물질은 광투과판에 부착되어 투과광을 방해하든지 빛을 반사시키기 때문에 광특성이 손상되어 제품의 신뢰성을 저하시키는 원인으로 된다.

또 후자의 방법은 저융점 글라스층을 완전히 노출시켜서 전술한 전처리액이나 도금액중에 침지시키는 것이므로 저융점 글라스의 변질과 열화가 현저하다. 특히 전처리액등에 의해서 저융점 글라스중의 특정의 성분이 선택적으로 식각됨으로써 부분적으로 융점이 상승하여 광투과판의 봉착성을 저하시킬 뿐만 아니라 역시 성분의 선택식각에 의해서 열팽창계수가 부분적으로 변화하여 광투과판을 봉착했을때 광투과판에 불균일한 냉각응력이 작용하고 광투과판 특히 그 주연에 미세한 균열을 발생시키는 문제가 있다. 또 전처리액이나 도금액은 저융점 글라스에 의해서 오염되므로 액의 수명이 현저하게 짧아지는 문제점이 있다.

이와같이하여 저융점 글라스층을 노출시켜서 전처리나 도금처리를 하면 전술한 문제점이 현저하게 나타나므로 저융점 글라스층상에 적당한 레지스트 보호막을 형성시켜 전처리부터 도금처리를 하는 것도 시도되고 있다.

그러나 레지스트 보호막을 저융점 글라스 패턴에 정확하게 일치시켜서 설비하기는 어렵고 저융점 글라스층의 일부가 노출하면 저융점 글라스층이 침해되는 전술한 문제점이 생기고 역으로 과도히 피복하면 금속틀에 도금이 되지 않는 부분이 생겨 내식성에 어려운 점이 있게 된다. 또 레지스트 보호막의 형성과 박리(剝離)의 공정수가 증가되고 피복이나 박리도 완벽하게 행하기 어렵다.

이와같은 종래의 기술에 있어서의 여러가지 문제점을 극복하고 광투과판의 봉착성이 양호하고 또 저융점 글라스의 변질과 열화, 반사방지막의 변질과 열화등의 문제점이 해결되어서 안정된 광특성이나 기밀특성이 발휘되는 윈도우 캡이 본건 출원의 특허출원인에 의해서 이미 제안되어 있고, 그 요지는 저융점 글라스를 사용하여 광투과용창을 금속틀에 봉착시킨 윈도우 캡에 있어서 상기 금속틀의 봉착부에 저융점 글라스보다도 고융점이고 또 내약품성이 우수한 글라스층을 형성시키고, 금속틀의 노출금속부에 니켈-인 도금을 하고 상기 글라스층상에 상기 고융점 글라스층을 형성시키고, 이 저융점 글라스로 상기 광투과판을 봉착시키는데 있다.

그런데 저융점 글라스층을 용융하여 광투과판을 봉착시키기 위해서는 약 500℃의 온도까지 가열함이 필요하게 되지만 이 온도까지 니켈-인 도금을 가열하면 이 도금이 산화되어 버려 사용에 견디지 못하게 된다. 그래서 전술한 선출원의 것에 있어서는 저융점 글라스층상에 광투과판을 재치한 반제품을 질소분위기중에서 가열하게 하여 산화를 방지하고 있었다.

그러나 이와같이 질소분위기중에서 전술한 반제품을 가열할 경우 동일온도의 공기중에서와 같은 산화성 분위기중보다도 저융점 글라스의 스며드는 성질이 상당히 나쁘므로, 광투과판의 양호한 봉착성을 얻기 위해서는 산화성 분위기중보다 고온으로 반제품을 가열하지 않으면 안된다. 그러나, 이 가열온도를 높게하면 저융점 글라스중의 납등이 증발하여 저융점 글라스가 변질해 버리고 광투과판에 미소균열이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 이와같은 점에 비추어 광투과판에 미소균열이 발생하지 않고 또 광투과판의 봉착성이 양호하고 안정된 특성이 발휘되는 윈도우 캡 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 윈도우 캡은 저융점 글라스를 사용하여 광투과판을 금속틀에 봉착시킨 윈도우 캡에 있어서 상기 금속틀의 봉착부에 형성된 경질글라스층과 상기 금속틀의 노출금속부에 한 니켈-보론 도금과 상기 경질글라스층상에 형성된 저융점 글라스층과, 이 저융점 글라스층상에 봉착된 광투과판으로 이루어진다.

또 본 발명의 윈도우 캡의 제조방법은 저융점 글라스를 사용하여 광투과판을 금속틀에 봉착한 윈도우 캡의 제조방법에 있어서, 상기 금속틀의 봉착부에 경질글라스층을 형성시키고, 상기 금속틀의 노출금속부에 니켈-보론 도금을 하고, 상기 경질글라스층상에 저융점 글라스층을 형성시키고 이 저융점 글라스층상에 광투과판을 올려놓고, 산화성분위기중에서 가열하여 저융점 글라스층을 용융시키고 이 저융점 글라스층에 의한 광투과판을 기밀로 봉착한 것을 특징으로 하고 있다.

이하 본 발명을 도면에 나타낸 실시예에 의하여 설명하겠다.

도면은 본 발명에 의한 윈도우 캡 10의 단면도를 나타낸 것이고 이 윈도우 캡 10은 철-니켈-코발트 합금등의 금속에 의해서 형성된 금속틀 12를 갖고 있다. 이 금속틀 12는 하부개구 12a의 외주에 플랜지 12b가 주설되고 전체로서 모자모양으로 이루어져 있고 이 금속틀 l2의 상벽 12c에는 투공(透孔) 14가 설비되어있다. 상기 금속틀 12의 상벽 12c의 내면에는 상기 투공 14를 덮은 예를들면 붕규산 글라스제등의 광투과판 16이 경질글라스층 18 및 저융점 글라스층 20을 거쳐서 봉착되어 있다. 또 상기 금속틀 12의 내면 및 외면의 노출금속부에는 내식도금 22가 되어 있다.

다음에 전술한 윈도우 캡 10의 제조방법에 관해서 설명한다.

우선 전술한 바와같이 소정의 형상으로 성형시킨 금속틀 12를 산소를 포함하는 분위기중에서 가열하고 금속틀 12의 전 표면에 금속산화막을 형성시킨다.

다음에 광투과판 16을 봉착해야 할 금속틀 12의 관통공 14의 주연부에 경질글라스층 18을 용착시킨다.

이 경질글라스층 18로서는 저융점 글라스층 20보다도 고융점이고, 또 내약품성이 우수한 글라스 예를들면 붕규산 글라스를 사용한다. 붕규산 글라스를 용착하려면 글라스분말을 용제로 반죽하여 투공 14의 주연부에 도포하고, 용제를 휘산(揮散)시킨 후 약 1000℃로 가열하여 용융한다. 이렇게 함으로써 경질글라스층 18을 금속산화막과 융합이 잘되어 층상으로 되어 금속틀 12와 완전하게 용착한다.

다음에 이 단계에서 금속틀 12의 노출금속부에 내산화, 내열성 도금이어야 하는 내식도금 22를 하는 것이다.

즉, 도금전처리액에 금속틀 12를 침지시키고, 금속산화막을 제거한 위에 내식도금 22를 한다. 이 내식도금 22는 종래의 방법과 마찬가지의 니켈-인 도금을 약 4μm한 위에 니켈-보론 도금을 4μm한 것이지만 이와같이 한 내식도금 22는 후술하는 바와같이 우수하다.

또 상기 경질글라스층 18은 내약품성이 우수한 것을 사용하고 있으므로 도금전처리액이나 도금액에 침해되는 일은 없다.

그런 후에 경질글라스층 18위에 저융점 글라스분말을 용제로 반죽한 것을 도포하고 용제를 휘산시킨 후 용착한다.

이 경우에 경질글라스층 18의 융점은 저융점 글라스층 20의 융점보다 높으므로 경질글라스층 18을 용융시키는 일이 없고 저융점 글라스층 20의 용착을 행할 수 있다. 물론, 경질글라스층 18과 저융점 글라스층 20과의 용착은 강고하다.

다음에 저융점 글라스층 20위에 광투과판 16을 올려놓고 공기내와 같은 산화성분위기중에서 약 460℃의 온도로 가열하면 저융점 글라스만이 재용융되어 양효하게 스며들어 광투과판 16이 기일로 봉착된다. 또 이 온도는 내식도금 22가 견딜 수 있는 범위내이므로 내식도금 22가 산화되는 우려가 없고 양호한 품질을 유지할 수 있다. 또 전술한 약 460℃의 온도에서는 저융점 글라스중의 납등이 증발될 우려가 없으므로 저융점글라스의 변질을 방지할 수도 있고 광투과판 16에 미소균열이 발생하는 사태를 회피할 수가 있어 이 점에 있어서도 품질향상을 도모할 수 있다.

제 1 표는 전술한 선출원에 있어서의 니켈-인 도금(8μm)과 본 발명에 있어서의 니켈-인도금(4μm)+니켈-보론 도금(4μm)으로 이루어지는 내식도금 22의 내열성을 각각 공기중에서 15분간의 가열후에 비교한 것이지만 본 발명에 있어서의 내식도금 22는 550℃근방까지의 내열성을 갖고 있다. 430℃에서도 견디지 못한 종래의 니켈-인 도금보다는 훨씬 우수하다고 말할 수 있다.

[표 1]

표 제 2 표는 광투과판 16 및 저융점 글라스층 20의 용착을 질소중에서 행하는 선출원의 것과 공기중에서 행하는 본 발명의 것에 있어서의 광투과판 16의 기밀불량 및 미소균열의 발생율에 판해서 나타낸 것이지만 미소균열의 발생율에 관해서는 양자모두 각 온도에서 동일하고 더욱이 각각 고온쪽이 그 발생율이 높아져있고 기밀불량에 관해서는 본 발명의 쪽이 훨씬 발생율이 저하되어 있고, 이것으로부터 본 발명에서는460℃에 있어서도 기밀특성이 우수하고 미소균열의 발생도 없는 용착이 가능하게 된다.

[표 2]

또 전술한 실시예에서는 금속틀 12의 내면 및 외면에 도금할 니켈-인과 니켈-보론의 조합으로 설명하였지만 니켈-보론 도금을 단독으로 하여도 좋다. 또 고가로 되기는 하지만 로듐층 등을 필요에 따라서 하지도금으로 하여 금도금을 내열 및 내산화성 도금으로 해도 좋다.

또 본 발명은 금속틀 12의 상벽 12c의 외면상에 광투과판 16을 봉착시키는 타입의 윈도우 캡에도 적용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와같이 본 방명에 의한 윈도우 캡 및 그 제조방법에 의하면 비교적 저온에서의 봉착이 가능하므로 광투과판에 미소균열이 발생하는 일이 없다. 또 공기중등의 산화성 분위기중에서 봉착을 행하여도 니켈-보론 도금은 산화와 변질등이 없고 저융점 글라스의 양호한 스며드는 성질에 의해서 광투과판을 양호한 기밀특성으로 봉착시킬 수 있다는 우수한 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 저융점 글라스를 사용하여 광투과판(16)을 금속틀(12)에 봉착시킨 윈도우 캡(10)에 있어서, 상기 금속틀(12)의 봉착부에 형성된 경질글라스층(18)과, 상기 금속틀(12)의 노출 금속부에 행해진 니켈-보론도금(22)과, 상기 경질글라스층(18)상에 형성된 저융점 글라스층(20)과, 이 저융점 글라스층상에 봉착된 광투과판(16)으로 구성되는 윈도우 캡.
2. 저융점 글라스를 사용하여 광투과판(16)을 금속틀(12)에 봉착시킨 윈도우 캡의 제조방법에 있어서, 상기 금속틀(12)의 봉착부에 경질글라스층(18)을 형성하고, 상기 금속틀의 노출금속부에 니켈-보론도금을 하고, 상기 경질글라스층상에 저융점 글라스층(20)을 형성하고, 이 저융점 글라스층(20)상에 광투과판을 올려놓고, 산화성 분위기중에서 가열하여 저융점 글라스층(20)을 용융하고, 이 저융점 글라스층에 의해서 광투과판(16)을 기밀로 봉착한 것을 특징으로 하는 윈도우 캡의 제조방법.

Images