TW201737518A - 氣密封裝體的製造方法及氣密封裝 - Google Patents

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Abstract

本發明的氣密封裝體的製造方法的特徵在於包括：準備氮化鋁基體，並且於氮化鋁基體上形成含有燒結玻璃的層的步驟；準備玻璃蓋，並且於玻璃蓋上形成密封材料層的步驟；以含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸的方式，配置氮化鋁基體與玻璃蓋的步驟；以及自玻璃蓋側朝密封材料層照射雷射光，使密封材料層軟化變形，藉此將含有燒結玻璃的層與密封材料層氣密密封，而獲得氣密封裝體的步驟。

Description

氣密封裝體的製造方法及氣密封裝
本發明是有關於一種藉由使用雷射光的密封處理（以下，雷射密封），而將氮化鋁基體與玻璃蓋氣密密封的氣密封裝體的製造方法。
於安裝有紫外發光二極體（Light Emitting Diode，LED）元件的氣密封裝體中，就導熱性的觀點而言，使用氮化鋁作為基體，並且就紫外波長區域的透光性的觀點而言，使用玻璃作為蓋材。
迄今為止，作為紫外LED封裝體的黏著材料，使用具有低溫硬化性的有機樹脂系黏著劑。但是，有機樹脂系黏著劑存在容易因紫外波長區域的光而劣化、且使紫外LED封裝體的氣密性經時地劣化之虞。另外，若使用金錫焊料來代替有機樹脂系黏著劑，則可防止由紫外波長區域的光所引起的劣化。但是，金錫焊料存在材料成本高這一問題。
另一方面，含有玻璃粉末的密封材料具有難以因紫外波長區域的光而劣化、且材料成本低這一特點。
但是，玻璃粉末因軟化溫度比有機樹脂系黏著劑高，故存在於密封時使紫外LED元件熱劣化之虞。因此種情況而著眼於雷射密封。根據雷射密封，可僅對應密封的部分進行局部加熱，且可不使紫外LED元件熱劣化，而將氮化鋁與玻璃蓋氣密密封。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-239609號公報 [專利文獻2]日本專利特開2014-236202號公報
[發明所欲解決之課題] 根據本發明者等的調査，含有鉍系玻璃的密封材料於雷射密封時與被密封物充分地進行反應，因此可提高雷射密封強度。再者，含有其他玻璃的密封材料於雷射密封時不與被密封物充分地進行反應，而難以確保雷射密封強度
另一方面，含有鉍系玻璃的密封材料存在與氮化鋁進行反應，而在與氮化鋁的界面上產生發泡的傾向。因此，若使用含有鉍系玻璃的密封材料，對氮化鋁基體與玻璃蓋進行雷射密封，則存在因密封材料層內的氣泡而無法確保氣密性之虞。進而，存在因該氣泡而亦無法確保氣密封裝體的機械強度之虞。
因此，本發明是鑒於所述情況而成者，其技術性課題是創造一種於對氮化鋁基體與玻璃蓋進行雷射密封的情況下，抑制密封材料層內的發泡，並提高雷射密封強度的方法。 [解決課題之手段]
本發明者等進行努力研究的結果，發現若使含有燒結玻璃的層介於氮化鋁基體與密封材料層之間後進行雷射密封，則可解決所述技術性課題，並作為本發明來提出。即，本發明的氣密封裝體的製造方法的特徵在於：包括準備氮化鋁基體，並且於氮化鋁基體上形成含有燒結玻璃的層的步驟；準備玻璃蓋，並且於玻璃蓋上形成密封材料層的步驟；以含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸的方式，配置氮化鋁基體與玻璃蓋的步驟；以及自玻璃蓋側朝密封材料層照射雷射光，使密封材料層軟化變形，藉此將含有燒結玻璃的層與密封材料層氣密密封，而獲得氣密封裝體的步驟。
本發明的氣密封裝體的製造方法的特徵在於：於氮化鋁上形成含有燒結玻璃的層後，使該含有燒結玻璃的層與玻璃蓋上的密封材料層接觸配置，然後進行雷射密封。若如此，則密封材料層難以接觸氮化鋁基體，因此於雷射密封時難以在密封材料層內產生發泡。進而，密封材料層與含有燒結玻璃的層均含有低熔點玻璃，因此於雷射密封時良好地進行反應，可提高雷射密封強度。
第二，本發明的氣密封裝體的製造方法較佳為使含有燒結玻璃的層的寬度大於密封材料層的寬度。若如此，則密封材料層難以接觸氮化鋁基體上，因此容易防止密封材料層內的發泡。
第三，本發明的氣密封裝體的製造方法較佳為將（含有燒結玻璃的層的厚度）/（密封材料層的厚度）規定成0.5以上。若如此，則於雷射密封時熱難以穿過氮化鋁基體而擴散，可提高雷射密封的效率。
第四，本發明的氣密封裝體的製造方法較佳為將（含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數）/（氮化鋁基體的熱膨脹係數）規定成0.6以上、且1.4以下。若如此，則在含有燒結玻璃的層與氮化鋁基體的界面上難以產生裂紋等。此處，「熱膨脹係數」是於30℃～300℃的溫度範圍內，利用熱機械分析（Thermomechanical Analysis，TMA）（推桿式熱膨脹係數測定）裝置所測定的值。
第五，本發明的氣密封裝體的製造方法較佳為於氮化鋁基體上形成含有玻璃的膜後，朝含有玻璃的膜照射雷射光，藉此使含有玻璃的膜進行燒結，而形成含有燒結玻璃的層。若如此，則容易防止氮化鋁基體內的電佈線（electric wiring）或發光元件的熱劣化。
第六，本發明的氣密封裝體的製造方法較佳為使用具有基部與設置於基部上的框部的氮化鋁基體，並於框部的頂部形成含有燒結玻璃的層。若如此，則容易於氣密封裝體內收容紫外LED元件等發光元件。
第七，本發明的氣密封裝體的製造方法較佳為更包括對含有燒結玻璃的層的表面進行研磨的步驟。若如此，則含有燒結玻璃的層與密封材料層的密接性提昇，因此可提高雷射密封的精度。
第八，本發明的氣密封裝體包括氮化鋁基體與玻璃蓋，其特徵在於：氮化鋁具有基部與設置於基部上的框部，於氮化鋁的框部的頂部上形成有實質上不含鉍系玻璃的含有燒結玻璃的層，於玻璃蓋上形成有含有鉍系玻璃與耐火性填料粉末的密封材料層，且於將含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸配置的狀態下進行氣密一體化。
本發明的氣密封裝體於氮化鋁的框部的頂部上形成有實質上不含鉍系玻璃的含有燒結玻璃的層，並且於玻璃蓋上形成有含有鉍系玻璃與耐火性填料粉末的密封材料層。與其他系的玻璃相比，鉍系玻璃具有於雷射密封時容易在被密封物的表層上形成反應層這一特點，但具有與氮化鋁過度地進行反應，而使密封材料層內產生發泡這一缺點。因此，本發明的氣密封裝體在氮化鋁基體與密封材料層之間設置有含有燒結玻璃的層。藉此，於雷射密封時可提高密封材料層與含有燒結玻璃的層的反應性，並防止於密封材料層內產生發泡的事態。進而，藉由含有燒結玻璃的層的介隔存在，於雷射密封時熱難以穿過氮化鋁基體而擴散，亦可提高雷射密封的效率。再者，所謂「鉍系玻璃」，是指將Bi2 O3 作為主成分的玻璃，具體是指於玻璃組成中含有25莫耳%以上的Bi2 O3 的玻璃。所謂「實質上不含鉍系玻璃的含有燒結玻璃的層」，是指燒結玻璃層中的Bi2 O3 的含量未滿5莫耳%的情況。
第九，本發明的氣密封裝體較佳為含有燒結玻璃的層的寬度大於密封材料層的寬度。
第十，本發明的氣密封裝體較佳為（含有燒結玻璃的層的厚度）/（密封材料層的厚度）為0.5以上。
第十一，本發明的氣密封裝體較佳為（含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數）/（氮化鋁基體的熱膨脹係數）為0.6以上、且1.4以下。
第十二，本發明的氣密封裝體較佳為於氮化鋁的框部內收容有紫外LED元件。此處，「紫外LED元件」包括深紫外LED元件。
本發明的氣密封裝體的製造方法具有準備氮化鋁基體，並且於氮化鋁基體上形成含有燒結玻璃的層的步驟。作為於氮化鋁基體上形成含有燒結玻璃的層的方法，較佳為如下的方法：將含有玻璃的漿（paste）塗佈於氮化鋁基體上，形成含有玻璃的膜後，對含有玻璃的膜進行乾燥，而使溶劑揮發，進而對含有玻璃的膜照射雷射光，而進行含有玻璃的膜的燒結（固著）。若如此，則可不使形成於氮化鋁基體內的電佈線或發光元件熱劣化而形成含有燒結玻璃的層。
當藉由雷射光的照射來形成含有燒結玻璃的層時，較佳為雷射照射範圍大於含有玻璃的膜的寬度。若如此，則未燒結部分難以殘存於含有燒結玻璃的層內，因此容易確保含有燒結玻璃的層的表面平滑性。
亦可藉由含有玻璃的膜的煅燒來形成含有燒結玻璃的層，但於此情況下，就防止發光元件等的熱劣化的觀點而言，較佳為於將發光元件等安裝在氮化鋁基體內之前對含有玻璃的膜進行煅燒。
就提高表面平滑性的觀點而言，含有燒結玻璃的層較佳為玻璃粉末單體的燒結體，但亦可為含有玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末的燒結體。此處，玻璃粉末較佳為與氮化鋁基體的反應性低的玻璃，較佳為鋅系玻璃粉末（於玻璃組成中含有25莫耳%以上的ZnO的玻璃粉末）、鹼硼矽酸系玻璃粉末等。另外，較佳為不使用與氮化鋁基體的反應性高的鉍系玻璃作為玻璃粉末。
於本發明的氣密封裝體的製造方法中，較佳為將含有燒結玻璃的層的厚度規定成50 μm以下、30 μm以下，特別是15 μm以下。若如此，則容易防止基於含有燒結玻璃的層與氮化鋁基體的熱膨脹係數差的裂紋等。
含有燒結玻璃的層的寬度較佳為大於密封材料層的寬度，較佳為比密封材料層的寬度大0.1 mm以上。若含有燒結玻璃的層的寬度小於密封材料層的寬度，則密封材料層容易接觸氮化鋁基體上，因此於雷射密封時容易在密封材料層內產生發泡。
較佳為對含有燒結玻璃的層的表面進行研磨處理，於此情況下，含有燒結玻璃的層的表面的表面粗糙度Ra較佳為未滿0.5 μm、0.2 μm以下，特別是0.01 μm～0.15 μm，含有燒結玻璃的層的表面的表面粗糙度RMS較佳為未滿1.0 μm、0.5 μm以下，特別是0.05 μm～0.3 μm。若如此，則含有燒結玻璃的層與密封材料層的密接性提昇，可提高雷射密封的精度。作為結果，可提高氣密封裝體的密封強度。再者，「表面粗糙度Ra」及「表面粗糙度RMS」例如可藉由觸針式或非接觸式的雷射膜厚計或表面粗糙度計來測定。
氮化鋁基體的厚度較佳為0.1 mm～1.5 mm，特別是0.5 mm～1.2 mm。藉此，可謀求氣密封裝體的薄型化。
另外，較佳為使用具有基部與設置於基部上的框部的氮化鋁基體作為氮化鋁基體，並於框部的頂部形成含有燒結玻璃的層。若如此，則容易於氮化鋁基體的框部內收容紫外LED元件等發光元件。
當藉由雷射光的照射而於氮化鋁基體的框部的頂部形成含有燒結玻璃的層時，較佳為使雷射光的照射範圍小於框部的寬度。若如此，則於雷射照射時含有玻璃的膜適當地進行燒結，並且框部內的發光元件等難以損傷。
當氮化鋁基體具有框部時，較佳為沿著氮化鋁基體的外周端緣區域，將框部設置成邊框狀，並且於該框部的頂部塗佈含有玻璃的膜。若如此，則可擴大作為元件發揮功能的有效面積。另外，容易於氮化鋁基體的框部內收容紫外LED元件等發光元件。
本發明的氣密封裝體的製造方法具有準備玻璃蓋，並且於玻璃蓋上形成密封材料層的步驟。
較佳為將密封材料層的平均厚度規定成未滿10 μm、未滿7 μm，特別是未滿5 μm。同樣地，較佳為將雷射密封後的密封材料層的平均厚度亦規定成未滿10 μm、未滿7 μm，特別是未滿5 μm。密封材料層的平均厚度越小，即便密封材料層與玻璃蓋的熱膨脹係數未充分地匹配，於雷射密封後亦越減少殘留於密封部分中的應力。另外，亦可提高雷射密封的精度。再者，作為如所述般規定密封材料層的平均厚度的方法，可列舉：薄薄地塗佈密封材料漿的方法、對密封材料層的表面進行研磨處理的方法。
較佳為將密封材料層的表面粗糙度Ra規定成未滿0.5 μm、0.2 μm以下，特別是0.01 μm～0.15 μm。另外，較佳為將密封材料層的表面粗糙度RMS規定成未滿1.0 μm、0.5 μm以下，特別是0.05 μm～0.3 μm。若如此，則含有燒結玻璃的層與密封材料層的密接性提昇，且雷射密封的精度提昇。再者，作為如所述般規定密封材料層的表面粗糙度Ra、RMS的方法，可列舉：對密封材料層的表面進行研磨處理的方法、規定耐火性填料粉末的粒度的方法。
密封材料層是密封材料的燒結體，且為於雷射密封時軟化變形，並與含有玻璃的層進行反應者。作為密封材料，可使用各種材料。其中，就確保雷射密封強度的觀點而言，較佳為使用含有鉍系玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末。尤其，作為密封材料，較佳為使用含有55體積%～95體積%的鉍系玻璃與5體積%～45體積%的耐火性填料粉末的密封材料，更佳為使用含有60體積%～85體積%的鉍系玻璃與15體積%～40體積%的耐火性填料粉末的密封材料，特佳為使用含有60體積%～80體積%的鉍系玻璃與20體積%～40體積%的耐火性填料粉末的密封材料。若添加耐火性填料粉末，則密封材料的熱膨脹係數容易與玻璃蓋及含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數匹配。其結果，於雷射密封後容易防止不合理的應力殘留於密封部分中的事態。另一方面，若耐火性填料粉末的含量過多，則鉍系玻璃的含量相對地變少，因此密封材料層的表面平滑性下降，且雷射密封的精度容易下降。
鉍系玻璃較佳為以莫耳%計含有28%～60%的Bi2 O3 、15%～37%的B2 O3 、1%～30%的ZnO作為玻璃組成。以下說明如所述般限定各成分的含有範圍的理由。再者，於玻璃組成範圍的說明中，%這一表達方式是指莫耳%。
Bi2 O3 是用以使軟化點下降的主要成分，其含量較佳為28%～60%、33%～55%，特別是35%～45%。若Bi2 O3 的含量過少，則軟化點變得過高，流動性容易下降。另一方面，若Bi2 O3 的含量過多，則於雷射密封時玻璃容易失透，且流動性容易因該失透而下降。
B2 O3 是作為玻璃形成成分必需的成分，其含量較佳為15%～37%、20%～33%，特別是25%～30%。若B2 O3 的含量過少，則難以形成玻璃網路，因此於雷射密封時玻璃容易失透（devitrification）。另一方面，若B2 O3 的含量過多，則玻璃的黏性變高，流動性容易下降。
ZnO是提高耐失透性的成分，其含量較佳為1%～30%、3%～25%、5%～22%，特別是9%～20%。若其含量少於1%、或多於30%，則玻璃組成的成分平衡受損，耐失透性（devitrification resistance）容易下降。
除所述成分以外，亦可添加例如以下的成分。
SiO2 是提高耐水性的成分，但具有使軟化點上昇的作用。因此，SiO2 的含量較佳為0～5%、0～3%、0～2%，特別是0～1%。另外，若SiO2 的含量過多，則於雷射密封時玻璃容易失透。
Al2 O3 是提高耐水性的成分，其含量較佳為0～10%、0～5%，特別是0.1%～2%。若Al2 O3 的含量過多，則存在軟化點不合理地上昇之虞。
Li2 O、Na2 O及K2 O是使耐失透性下降的成分。因此，Li2 O、Na2 O及K2 O的含量分別為0～5%、0～3%，特別是0～未滿1%。
MgO、CaO、SrO及BaO是提高耐失透性的成分，但其是使軟化點上昇的成分。因此，MgO、CaO、SrO及BaO的含量分別為0～20%、0～10%，特別是0～5%。
為了降低Bi2 O3 系玻璃的軟化點，必須向玻璃組成中大量地導入Bi2 O3 ，但若增加Bi2 O3 的含量，則於雷射密封時玻璃容易失透，且流動性容易因該失透而下降。尤其，若Bi2 O3 的含量變成30%以上，則該傾向變得顯著。作為其對策，若添加CuO，則即便Bi2 O3 的含量為30%以上，亦可有效地抑制玻璃的失透。進而，若添加CuO，則可提高雷射密封時的雷射吸收特性。CuO的含量較佳為0～40%、5%～35%、10%～30%，特別是15%～25%。若CuO的含量過多，則玻璃組成的成分平衡受損，耐失透性反而容易下降。
Fe2 O3 是提高耐失透性與雷射吸收特性的成分，其含量較佳為0～10%、0.1%～5%，特別是0.5%～3%。若Fe2 O3 的含量過多，則玻璃組成的成分平衡受損，耐失透性反而容易下降。
Sb2 O3 是提高耐失透性的成分，其含量較佳為0～5%，特別是0～2%。若Sb2 O3 的含量過多，則玻璃組成的成分平衡受損，耐失透性反而容易下降。
玻璃粉末的平均粒徑D50 較佳為未滿15 μm、0.5 μm～10 μm，特別是1 μm～5 μm。玻璃粉末的平均粒徑D50 越小，玻璃粉末的軟化點越下降。
作為耐火性填料粉末，較佳為使用選自堇青石、鋯英石、氧化錫、氧化鈮、磷酸鋯系陶瓷、矽鋅礦、β-鋰霞石、β-石英固溶體中的一種或兩種以上。該些耐火性填料粉末除熱膨脹係數低以外，機械強度高、且與鉍系玻璃的適合性良好。
耐火性填料粉末的平均粒徑D50 較佳為未滿2 μm，特別是未滿1.5 μm。若耐火性填料粉末的平均粒徑D50 未滿2 μm，則密封材料層的表面平滑性提昇，並且容易將密封材料層的平均厚度規定成未滿10 μm，作為結果，可提高雷射密封的精度。
耐火性填料粉末的99%粒徑D99 較佳為未滿5 μm、4 μm以下，特別是3 μm以下。若耐火性填料粉末的99%粒徑D99 未滿5 μm，則密封材料層的表面平滑性提昇，並且容易將密封材料層的平均厚度規定成未滿10 μm，作為結果，可提高雷射密封的精度。此處，「平均粒徑D50 」與「99%粒徑D99 」是指藉由雷射繞射法並以體積基準所測定的值。
為了提高光吸收特性，密封材料可進而含有雷射吸收材料，但雷射吸收材料具有助長鉍系玻璃的失透的作用。因此，雷射吸收材料的含量較佳為1體積%～15體積%、3體積%～12體積%，特別是5體積%～10體積%。若雷射吸收材料的含量過多，則於雷射密封時玻璃容易失透。作為雷射吸收材料，可使用Cu系氧化物、Fe系氧化物、Cr系氧化物、Mn系氧化物及該些的尖晶石型複合氧化物等，尤其就與鉍系玻璃的適合性的觀點而言，較佳為Mn系氧化物。
密封材料的軟化點較佳為500℃以下、480℃以下，特別是450℃以下。若軟化點過高，則難以提高密封材料層的表面平滑性。軟化點的下限並不特別設定，但若考慮玻璃的熱穩定性，則軟化點較佳為350℃以上。此處，「軟化點」是利用宏觀型DTA裝置進行測定時的第四反曲點，相當於圖1中的Ts。
密封材料層的熱膨脹係數較佳為60×10-7 /℃～95×10-7 /℃、65×10-7 /℃～82×10-7 /℃，特別是70×10-7 /℃～76×10-7 /℃。若如此，則密封材料層的熱膨脹係數與玻璃蓋或含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數匹配，殘留於密封部分中的應力變小。
於本發明的氣密封裝體的製造方法中，較佳為將（含有燒結玻璃的層的厚度）/（密封材料層的厚度）規定成0.5以上、超過1.0，特別是超過1.5。若與密封材料層的厚度相比，含有燒結玻璃的層的厚度過小，則於雷射密封時熱容易穿過氮化鋁基體而擴散，雷射密封的效率容易下降。
進而，較佳為將（含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數）/（氮化鋁基體的熱膨脹係數）規定成0.6～1.4、0.8～1.2，特別是0.9～1.1。若（含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數）/（氮化鋁基體的熱膨脹係數）變成所述範圍外，則不合理的應力容易殘存於含有燒結玻璃的層中，且容易於含有燒結玻璃的層中產生裂紋。
於本發明的氣密封裝體的製造方法中，密封材料層較佳為藉由密封材料漿的塗佈、燒結來形成。若如此，則可提高密封材料層的尺寸精度。此處，密封材料漿是密封材料與媒介物的混合物。而且，媒介物通常包含溶媒與樹脂。樹脂是以調整漿的黏性為目的而添加。另外，視需要亦可添加界面活性劑、增黏劑等。使用分注器或網版印刷機等塗佈機將所製作的密封材料漿塗佈於玻璃蓋的表面上。
密封材料漿較佳為沿著玻璃蓋的外周端緣區域而塗佈成邊框狀。若如此，則可擴大紫外光等所透過的面積。
通常利用三輥機等，將密封材料與媒介物混練，藉此製作密封材料漿。媒介物通常包含樹脂與溶劑。作為用於媒介物的樹脂，可使用：丙烯酸酯（丙烯酸樹脂）、乙基纖維素、聚乙二醇衍生物、硝基纖維素、聚甲基苯乙烯、聚碳酸伸乙酯、聚碳酸伸丙酯、甲基丙烯酸酯等。作為用於媒介物的溶劑，可使用：N,N'-二甲基甲醯胺（Dimethylformamide，DMF）、α-松脂醇、高級醇、γ-丁內酯（γ-Butyrolactone，γ-BL）、萘滿、丁基卡必醇乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、苄醇、甲苯、3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇單甲基醚、三乙二醇二甲基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單丁基醚、三丙二醇單甲基醚、三丙二醇單丁基醚、碳酸伸丙酯、二甲基亞碸（Dimethyl sulfoxide，DMSO）、N-甲基-2-吡咯啶酮等。
作為玻璃蓋，可使用各種玻璃。例如可使用：無鹼玻璃、硼矽酸玻璃、鈉鈣玻璃。尤其，為了提高紫外波長區域的透光性，較佳為使用含有低鐵的玻璃蓋（玻璃組成中的Fe2 O3 的含量為0.015質量%以下，特別是未滿0.010質量%）。
玻璃蓋的板厚較佳為0.01 mm～2.0 mm、0.1 mm～1 mm，特別是0.2 mm～0.7 mm。藉此，可謀求氣密封裝體的薄型化。另外，可提高紫外波長區域的透光性。
密封材料層與玻璃蓋的熱膨脹係數差較佳為未滿40×10-7 /℃，特別是25×10-7 /℃以下，密封材料層與含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數差較佳為未滿40×10-7 /℃，特別是25×10-7 /℃以下。若該些熱膨脹係數差過大，則存在殘留於密封部分中的應力不合理的變高、且氣密封裝體的長期可靠性下降之虞。
本發明的氣密封裝體的製造方法具有以含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸的方式，配置氮化鋁基體與玻璃蓋的步驟。於此情況下，可將玻璃蓋配置於氮化鋁基體的下方，但就雷射密封的效率的觀點而言，較佳為將玻璃蓋配置於氮化鋁基體的上方。
本發明的氣密封裝體的製造方法具有自玻璃蓋側朝密封材料層照射雷射光，使密封材料層軟化變形，藉此將含有燒結玻璃的層與密封材料層氣密密封，而獲得氣密封裝體的步驟。
作為雷射，可使用各種雷射。尤其就容易處理的觀點而言，較佳為半導體雷射、釔鋁石榴石（Yttrium Aluminium Garnet，YAG）雷射、CO2 雷射、準分子雷射、紅外雷射。
進行雷射密封的環境並無特別限定，可為大氣環境，亦可為氮氣環境等惰性環境。
當進行雷射密封時，若於（100℃以上、且氮化鋁基體內的發光元件等的耐熱溫度以下）的溫度下對玻璃蓋進行預加熱，則可抑制由熱衝擊所引起的玻璃蓋的破損。另外，若於雷射密封之後不久，自玻璃蓋側照射退火雷射，則可抑制由熱衝擊所引起的玻璃蓋的破損。
較佳為於按壓玻璃蓋的狀態下進行雷射密封。藉此，於雷射密封時可促進密封材料層的軟化變形。
本發明的氣密封裝體包括氮化鋁基體與玻璃蓋，其特徵在於：氮化鋁具有基部與設置於基部上的框部，於氮化鋁的框部的頂部上形成有實質上不含鉍系玻璃的含有燒結玻璃的層，於玻璃蓋上形成有含有鉍系玻璃與耐火性填料粉末的密封材料層，且於將含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸配置的狀態下進行氣密一體化。本發明的氣密封裝體的技術性特徵已記載於本發明的氣密封裝體的製造方法的說明欄中。因此，此處為便於說明，省略詳細的說明。
以下，一面參照圖式一面對本發明進行說明。圖2是用以說明本發明的一實施形態的剖面概念圖。氣密封裝體（紫外LED封裝體）1具備氮化鋁基體10與玻璃蓋11。氮化鋁基體10具有基部12，進而於基部12的外周端緣上具有框部13。另外，於氮化鋁基體10的框部13內收容有紫外LED元件14。而且，於該框部13的頂部15上形成有含有燒結玻璃的層16。含有燒結玻璃的層16的表面事先經研磨處理，其表面粗糙度Ra變成0.15 μm以下。而且，含有燒結玻璃的層16的寬度略小於框部13的寬度。進而，含有燒結玻璃的層16是藉由照射雷射光來使包含ZnO系玻璃粉末的含有玻璃的膜進行燒結而成者。再者，於氮化鋁基體10內形成有將紫外LED元件14與外部電性連接的電佈線（未圖示）。
於玻璃蓋11的表面上形成有邊框狀的密封材料層17。密封材料層17含有鉍系玻璃與耐火性填料粉末。而且，密封材料層17的寬度略小於含有燒結玻璃的層16的寬度。進而，密封材料層17的厚度略小於含有燒結玻璃的層16的厚度。
自雷射照射裝置18中出射的雷射光L自玻璃蓋11側，沿著密封材料層17進行照射。藉此，密封材料層17軟化流動，與含有燒結玻璃的層16進行反應後，將氮化鋁基體10與玻璃蓋11氣密密封，而形成氣密封裝體1的氣密結構。 [實施例]
以下，根據實施例來對本發明進行詳細說明。再者，以下的實施例僅為例示。本發明並不受以下的實施例任何限定。
首先製作密封材料。表1表示密封材料的材料構成。鉍系玻璃以莫耳%計含有36.9%的Bi2 O3 、25.8%的B2 O3 、16.6%的ZnO、14.1%的CuO、0.7%的Fe2 O3 、5.9%的BaO作為玻璃組成，且具有表1中所記載的粒度。
[表1]
以表1中所示的比例將所述鉍系玻璃、耐火性填料粉末及雷射吸收材料混合，而製作密封材料。作為耐火物填料粉末，使用具有表1中所示的粒度的堇青石。作為雷射吸收材料，使用Mn-Fe-Al系顏料。再者，Mn-Fe-Al系複合氧化物的平均粒徑D50 為1.0 μm，99%粒徑D99 為2.5 μm。對該密封材料測定玻璃轉移點、軟化點、熱膨脹係數。將其結果示於表1中。
玻璃轉移點是藉由推桿式TMA裝置所測定的值。
軟化點是藉由宏觀型DTA裝置所測定的值。測定是於大氣環境下，以10℃/min的昇溫速度進行，且自室溫至600℃為止進行測定。
熱膨脹係數是藉由推桿式TMA裝置所測定的值。測定溫度範圍為30℃～300℃。
繼而，使用所述密封材料，於玻璃蓋（縱3 mm×橫3 mm×厚0.2 mm，鹼硼矽酸玻璃基板，熱膨脹係數為41×10-7 /℃）的外周端緣上形成邊框狀的密封材料層。若進行詳述，則首先以黏度變成約100 Pa・s（25℃，剪切速率（Shear rate）：4）的方式，將表1中所記載的密封材料與媒介物及溶劑混練後，進而利用三輥研磨機進行混練，直至粉末均勻地分散為止，並加以漿化。媒介物使用使乙基纖維素樹脂溶解於二醇醚系溶劑中而成者。繼而，沿著玻璃蓋的外周端緣，利用網版印刷機將所述密封材料漿印刷成邊框狀。進而，於大氣環境下，以120℃進行10分鐘乾燥後，於大氣環境下，以500℃進行10分鐘煅燒，而於玻璃蓋上形成5 μm厚、300 μm寬的密封材料層。
另外，準備氮化鋁基體（縱3 mm×橫3 mm×基部厚度0.7 mm，熱膨脹係數為46×10-7 /℃），並於氮化鋁基體的框部內收容深紫外LED元件。再者，框部為寬度600 μm、高度400 μm的邊框狀，沿著氮化鋁基體的基部的外周端緣上而形成。
繼而，使用ZnO系玻璃粉末（日本電氣硝子公司製造的GP-014，熱膨脹係數為43×10-7 /℃），於氮化鋁基體的框部上形成含有燒結玻璃的層。若進行詳述，則首先以黏度變成約100 Pa・s（25℃，剪切速率：4）的方式，將ZnO系玻璃粉末與媒介物及溶劑混練後，進而利用三輥研磨機進行混練，直至粉末均勻地分散為止，並加以漿化。媒介物使用使乙基纖維素樹脂溶解於二醇醚系溶劑中而成者。繼而，利用網版印刷機將所述含有玻璃的漿印刷於氮化鋁基體的框部上。進而，對所獲得的含有玻璃的膜照射波長10.6 μm、7 W的CO2 雷射，而於氮化鋁基體的框部上形成20 μm厚、500 μm寬的含有燒結玻璃的層。
最後，以含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸的方式，配置氮化鋁基體與玻璃蓋後，自玻璃蓋側朝密封材料層照射波長808 nm、5 W的半導體雷射，使密封材料層軟化變形，藉此將含有燒結玻璃的層與密封材料層氣密一體化，而獲得氣密封裝體。
對所獲得的氣密封裝體進行高溫高濕高壓試驗：高加速溫度濕度應力試驗（Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress test，HAST）後，對密封材料層的附近進行觀察，結果完全未看見變質、裂紋、剝離等。再者，HAST試驗的條件為121℃、濕度100%、2 atm、24小時。 [產業上之可利用性]
本發明的氣密封裝體適合於安裝有紫外LED元件的氣密封裝體，除此以外，亦可適宜地應用於收容分散有量子點的樹脂等的氣密封裝體等。
1‧‧‧氣密封裝體（紫外LED封裝體） 10‧‧‧氮化鋁基體 11‧‧‧玻璃蓋 12‧‧‧基部 13‧‧‧框部 14‧‧‧紫外LED元件 15‧‧‧框部的頂部 16‧‧‧含有燒結玻璃的層 17‧‧‧密封材料層 18‧‧‧雷射照射裝置 L‧‧‧雷射光 Ts‧‧‧軟化點
圖1是表示利用宏觀型示差熱分析（Differential Thermal Analysis，DTA）裝置進行測定時的密封材料的軟化點的示意圖。 圖2是用以說明本發明的一實施形態的剖面概念圖。
1‧‧‧氣密封裝體(紫外LED封裝體)
10‧‧‧氮化鋁基體
11‧‧‧玻璃蓋
12‧‧‧基部
13‧‧‧框部
14‧‧‧紫外LED元件
15‧‧‧框部的頂部
16‧‧‧含有燒結玻璃的層
17‧‧‧密封材料層
18‧‧‧雷射照射裝置
L‧‧‧雷射光

Claims (12)

  1. 一種氣密封裝體的製造方法，其特徵在於包括： 準備氮化鋁基體，並且於氮化鋁基體上形成含有燒結玻璃的層的步驟； 準備玻璃蓋，並且於玻璃蓋上形成密封材料層的步驟； 以含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸的方式，配置氮化鋁基體與玻璃蓋的步驟；以及 自玻璃蓋側朝密封材料層照射雷射光，使密封材料層軟化變形，以將含有燒結玻璃的層與密封材料層氣密密封，而獲得氣密封裝體的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣密封裝體的製造方法，其中使含有燒結玻璃的層的寬度大於密封材料層的寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝體的製造方法，其中將（含有燒結玻璃的層的厚度）/（密封材料層的厚度）規定成0.5以上。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的氣密封裝體的製造方法，其中將（含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數）/（氮化鋁基體的熱膨脹係數）規定成0.6以上、且1.4以下。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的氣密封裝體的製造方法，其中於氮化鋁基體上形成含有玻璃的膜後，朝含有玻璃的膜照射雷射光，以使含有玻璃的膜進行燒結，而形成含有燒結玻璃的層。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的氣密封裝體的製造方法，其使用具有基部與設置於基部上的框部的氮化鋁基體，並於框部的頂部形成含有燒結玻璃的層。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的氣密封裝體的製造方法，其更包括對含有燒結玻璃的層的表面進行研磨的步驟。
  8. 一種氣密封裝體，其特徵在於：其為包括氮化鋁基體與玻璃蓋的氣密封裝體，其中， 氮化鋁具有基部與設置於基部上的框部， 於氮化鋁的框部的頂部上形成有實質上不含鉍系玻璃的含有燒結玻璃的層， 於玻璃蓋上形成有含有鉍系玻璃與耐火性填料粉末的密封材料層， 且於將含有燒結玻璃的層與密封材料層接觸配置的狀態下進行氣密一體化。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的氣密封裝體，其中含有燒結玻璃的層的寬度大於密封材料層的寬度。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的氣密封裝體，其中（含有燒結玻璃的層的厚度）/（密封材料層的厚度）為0.5以上。
  11. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項所述的氣密封裝體，其中（含有燒結玻璃的層的熱膨脹係數）/（氮化鋁基體的熱膨脹係數）為0.6以上、且1.4以下。
  12. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項所述的氣密封裝體，其中於氮化鋁的框部內收容有紫外發光二極體元件。
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