TW202025520A - 封裝用蓋材之製造方法及封裝之製造方法 - Google Patents
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Abstract
該封裝用蓋材之製造方法，係具備有：金屬化工程，在玻璃構件(30)之表面形成為金屬化層(4)；漿料塗佈工程，在前述金屬化層(4)上，將Au-Sn漿料塗佈於框狀；回焊工程，在漿料塗佈工程後，將塗佈了Au-Sn漿料的前述玻璃構件(30)加熱並對Au-Sn漿料進行回焊；及冷卻工程，冷卻回焊工程後的玻璃構件(30)，形成Au-Sn層(5)。冷卻工程，係包含有：保持工程，將玻璃構件(30)保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內2分鐘以上。
Description
本發明，係關於被接合至封裝基板之封裝用蓋材之製造方法及封裝之製造方法。
本案，係基於2018年10月29日在日本所申請之日本特願2018-203063號及2019年10月17日在日本所申請之日本特願2019-190241號來主張優先權，並將該些內容引用至本文。
以往，已知一種為了保護半導體雷射(LD)或LED等的發光元件免受外部環境影響，而將發光元件密封於封裝內之半導體裝置及發光裝置(例如，參閱專利文獻1及2)。
在記載於專利文獻1之半導體裝置中，係具備有：封裝基板，具有上端呈開口之凹部；光半導體元件，被收容於前述凹部；窗構件(封裝用蓋材)，由使光透過之玻璃等的材料所構成，並被配置為覆蓋前述凹部之開口；及密封構造，將封裝基板與前述窗構件之間密封。該密封構造，係具有：第1金屬層，在前述封裝基板之上面，被設置成框狀；第2金屬層，在前述窗構件之內面，被設置成框狀；及金屬接合部，被設置於前述第1金屬層與前述第2金屬層之間，且該密封構造被構成為：第1金屬層及第2金屬層之另一方的整體位於設置有前述第1金屬層及前述第2金屬層之一方的區域內。
記載於專利文獻2之發光裝置，係具備有：安裝基板；紫外線發光元件，被安裝於前述安裝基板；及蓋(封裝用蓋材)，被配置於前述安裝基板上，並形成有收納前述紫外線發光元件之凹部。前述安裝基板，係具備有：支撐體；第1導體部，被支撐於前述支撐體；第2導體部；及第1接合用金屬層。前述蓋，係由玻璃等所構成，且具備有：蓋本體，在背面形成有凹部；及第2接合用金屬層，在凹部的周部，與第1接合用金屬層相對向地配置。前述第1導體部、前述第2導體部及前述第1接合用金屬層各自之距前述支撐體最遠的最上層，係由Au所形成，該些前述第1接合用金屬層與前述第2接合用金屬層，係由Au-Sn來接合。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第6294417號公報
[專利文獻2]日本特許第6260919號公報
[本發明所欲解決之課題]
記載於專利文獻1之金屬接合部，係由Au-Sn合金所構成。即便在專利文獻2中，第1接合用金屬層與第2接合用金屬層，係亦藉由Au-Sn合金來接合。亦即，即便在專利文獻1及2之任一構成中，由Au-Sn合金所構成的Au-Sn層亦被形成於玻璃製之封裝用蓋材。Au-Sn層，係例如藉由將Au-Sn漿料塗佈於上述部位並回焊的方式所構成。
但是，當將Au-Sn漿料塗佈於玻璃板材並進行回焊時，則存在有Au-Sn層因冷卻時之收縮率的差而從玻璃板材剝落或將玻璃板材之一部分剝取的情形，從而有封裝用蓋材破損之虞。而且，藉由Au-Sn層被接合至基板之玻璃板材(蓋材)有從基板脫落之虞。
本發明，係有鑑於像這樣的情事而進行者，且以提供一種可抑制Au-Sn層之剝離及破損的封裝用蓋材及封裝之製造方法作為目的。
[用以解決課題之手段]
本發明之一態樣的封裝用蓋材之製造方法，係具備有：金屬化工程，在被設置於玻璃構件之表面的接合部形成金屬化層；漿料塗佈工程，在前述金屬化層上塗佈Au-Sn漿料而形成漿料層；回焊工程，在前述漿料塗佈工程後，將被塗佈於前述玻璃構件之前述Au-Sn漿料加熱並進行回焊；及冷卻工程，將回焊的前述Au-Sn漿料冷卻。前述冷卻工程，係包含有：保持工程，於150℃以上190℃以下的溫度範圍內，以2分鐘以上之保持時間來保持回焊的前述Au-Sn漿料，在前述玻璃構件之前述接合部形成由Au-Sn合金所構成的Au-Sn層，該Au-Sn合金，係將前述Au-Sn漿料熔融固化而成。前述接合部，係亦可為平面之框狀，前述金屬化層及前述Au-Sn漿料層，係亦可沿著前述接合部被形成為平面之框狀。在前述玻璃構件之表面，係亦可形成複數個前述金屬化層及前述Au-Sn漿料層。在該情況下，係最後藉由分割前述玻璃構件的方式，可獲得複數個封裝用蓋材。
在本說明書中，係針對被塗佈於玻璃構件之Au-Sn漿料，將藉由回焊工程而熔融後直至藉由冷卻工程而固化為止稱為「Au-Sn漿料(層)」，將藉由冷卻工程而固化後稱為「Au-Sn層」。
在將Au-Sn漿料經由金屬化層塗佈於玻璃構件並進行回焊後，以一般之冷卻速度(例如，3℃/秒左右之冷卻速度)進行了冷卻的情況下，係藉由回焊而熔融之Au-Sn合金的線膨脹係數與玻璃構件的線膨脹係數相對較大不同。亦即，由於冷卻所造成之Au-Sn合金的收縮率大於玻璃構件的收縮率，因此，存在有Au-Sn層從玻璃構件剝落或將玻璃構件之一部分剝取的情形。
對此，由於在本態樣之方法中，係在將Au-Sn漿料回焊後的冷卻工程中，將回焊的Au-Sn漿料保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內2分鐘以上，因此，Au-Sn層內之Au：Sn=5：1(原子比)即ζ相(zeta phase)的至少一部分會變化成穩定之Au：Sn=1：1(原子比)即ζ´相(zeta prime phase)，藉此，與僅ζ相的情形相比，Au-Sn層變得較軟。由於在保持工程後，即便Au-Sn層被一般的冷卻速度(例如3℃/秒之冷卻速度)冷卻，亦維持前述ζ´相，因此，可將進行固化的過程中之Au-Sn合金的線膨脹係數與玻璃構件的線膨脹係數之差抑制得較小，並可抑制Au-Sn層從玻璃構件剝落或將玻璃構件之一部分剝取的情形。
在本態樣的封裝用蓋材之製造方法中，前述保持工程中之前述保持溫度，係160℃以上180℃以下為較佳，前述保持工程中之前述保持時間，係3分鐘以上8分鐘以下為較佳。
本態樣的封裝用蓋材之製造方法中，前述回焊工程中之加熱溫度，係280℃～350℃為較佳，加熱時間，係10秒～120秒為較佳。加熱溫度，係較佳為330℃以下，更佳為300℃以下。加熱時間，係較佳為20～90秒，更佳為30～60秒。
本態樣的封裝用蓋材之製造方法，係在前述金屬化工程中，在前述玻璃構件上，將前述金屬化層形成為複數個框狀，並且，在前述漿料塗佈工程中，分別將前述Au-Sn漿料塗佈於複數個前述金屬化層上，並在前述冷卻工程後，進行將前述玻璃構件按各前述Au-Sn層進行分割的分割工程為較佳，該玻璃構件，係前述Au-Sn層被形成為複數個框狀。
本發明之一態樣的封裝之製造方法，係一種將藉由前述任一製造方法所獲得的封裝用蓋材與封裝基板接合而製造封裝之方法，該封裝之製造方法，其特徵係，具有：配置工程，以使前述Au-Sn層與前述封裝基板接觸的方式，配置前述封裝用蓋材與前述封裝基板；加熱工程，將前述封裝基板與前述封裝用蓋材加熱而熔融前述Au-Sn層；及冷卻工程，將熔融之前述Au-Sn層冷卻，形成將前述封裝基板與前述封裝用蓋材接合的接合層，前述冷卻工程，係包含有：保持工程，以2分鐘以上之保持時間，將熔融的前述Au-Sn層保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內。
當將封裝基板與封裝用蓋材接合之際，在將加熱熔融之Au-Sn層冷卻的工程中，保持於150℃以上190℃以下的溫度範圍內2分鐘以上，藉此，Au-Sn層固化所獲得之接合層的至少一部分會變化成ζ´相而成為比Au-Sn之ζ相更軟質。因此，在將封裝基板與封裝用蓋材接合所獲得的封裝中，可緩合接合部之應力，並可防止玻璃構件之破損、接合層之剝落及蓋材之脫落。
在該封裝之製造方法中，前述加熱工程中之加熱溫度及加熱時間，係與前述封裝用蓋材之製造方法中之前述回焊工程的前述加熱溫度及前述保持時間大致相同為較佳。亦即，前述加熱工程中之前述加熱溫度，係280℃～350℃為較佳，前述加熱時間，係10秒～120秒為較佳。加熱溫度，係較佳為330℃以下，更佳為300℃以下。加熱時間，係較佳為20～90秒，更佳為30～60秒。
[發明之效果]
根據本發明的封裝用蓋材之製造方法及封裝之製造方法，可提供一種能抑制Au-Sn層的剝離及破損之封裝用蓋材及封裝。
以下，使用圖面，說明關於本發明的封裝用蓋材之製造方法及封裝之製造方法的實施形態。圖1，係表示由本實施形態所獲得之構成封裝1之封裝基板2及封裝用蓋材3的立體圖。圖2，係封裝用蓋材3的底視圖。圖3，係沿著圖2之A1-A1線之封裝用蓋材3的箭視剖面圖。圖5，係表示本實施形態之封裝1的側視圖。
[封裝之概略構成]
封裝1，係如圖1及圖5所示般，具備有：封裝基板2，具有上部呈開口的凹部21；及平板狀之封裝用蓋材3，被接合至封裝基板2，且將凹部21封閉。該例之封裝基板2，係呈現長方體狀，在其上面之大致中央形成有呈現長方體狀的凹部21。該例之封裝用蓋材3，係於俯視下，呈現與封裝基板2之上面相同的矩形狀，並為固定厚度的板狀。但是，本發明之實施形態作為對象的封裝，係不限於上述形狀，只要具有「封裝用蓋材將存在有凹部之封裝基板之凹部形成面密封」的構造，則不限於長方體狀，亦可應用於其他多角形柱狀或圓筒形、橢圓形柱狀､球形等任意形狀。在封裝1內，係收容有LD(Laser Diode)或LED(Light Emitting Diode)等的發光元件等(未圖示)。
[封裝基板之構成]
封裝基板2，係如圖1所示般，具有被設置於凹部21之周圍的接合面22，且例如藉由AIN(氮化鋁)等形成為矩形盒狀。凹部21，係藉由封裝用蓋材3之底面的外周部被接合至接合面22的方式而氣密地封閉，以形成收容發光元件等的空間。該例之接合面22雖為平面，但接合面不限於平面，亦可為具有相互嵌合之凹凸或傾斜面的立體形狀，或亦可為相互氣密地抵接之互補的曲面。又，亦可在封裝用蓋材3之背面，與凹部21相對應地存在有凹部或凸部。
[封裝用蓋材之構成]
封裝用蓋材3，係如圖1～圖3所示般，由下述者所構成：矩形板狀之玻璃構件30，具有被設置成平面框狀(矩形狀)的接合部33及被設置於接合部33之內側的光透過部34；金屬化層4，沿著接合部33，被形成為框狀(矩形狀)；及Au-Sn層5，在金屬化層4上，被形成為框狀(矩形狀)。
玻璃構件30，係具有：上面31，成為封裝1之頂面；及下面32，包含有與封裝基板2之接合面22接合的接合部33，並例如使用硼矽酸玻璃、石英玻璃等的玻璃，而雖然未限定，但被形成為一邊2mm～30mm、厚度50μm～3000μm之矩形板狀。
在接合部33，係如圖2，3所示般，以呈現比封裝基板2之凹部21的平面形狀大之矩形狀並包圍凹部21的方式，形成有由Au、Ti、Ni等所構成之矩形框狀的金屬化層4。
在金屬化層4上，係如圖2及圖3所示般，形成有與金屬化層4相同之矩形框狀的Au-Sn層5。Au-Sn層5之寬度L1，係與金屬化層4之寬度相同或比金屬化層4之寬度窄，被設定為50μm以上1000μm以下。藉此，金屬化層4之整面或一部分，係被Au-Sn層5覆蓋。Au-Sn層5，雖係不需要突出於金屬化層4外，但在本實施形態中，係容許Au-Sn層5之寬度方向的一部分稍微突出於金屬化層4外。
在將發光元件收容於以上說明之封裝基板2的凹部21內後，使封裝用蓋材3之下面32的Au-Sn層5抵接於封裝基板2的接合面22上，且將封裝基板2及封裝用蓋材3回焊(加熱)，藉此，如圖5所示般，以Au-Sn層5熔融固化而成的接合層6(Au-Sn焊錫)，將封裝基板2與封裝用蓋材3接合而形成封裝1。
[封裝用蓋材之製造方法]
封裝用蓋材3之製造方法，係具備有：金屬化工程，在玻璃構件30之表面(接合部33)，將金屬化層4形成為框狀；漿料塗佈工程，在金屬化層4上，將Au-Sn漿料塗佈於框狀；回焊工程，在漿料塗佈工程後，將塗佈了Au-Sn漿料的玻璃構件30加熱並對Au-Sn漿料進行回焊；冷卻工程，冷卻回焊工程後的玻璃構件30；及分割工程，在冷卻工程後，分割玻璃構件30。
(金屬化工程)
如圖6所示般，在玻璃構件30(例如，20mm×20mm之大小且厚度0.5mm)之表面(成為封裝用蓋材3之下面32)，藉由Au、Ti、Ni等的濺鍍法或無電解鍍敷等的各種鍍敷法等，在被配列成格子狀之複數個平面框狀的接合部33形成金屬化層4。金屬化層4，係由Au鍍敷所形成為較佳。金屬化層4與形成於金屬化層4上之Au-Sn層5，係被形成為具有彼此同一平面形狀之相同數量的矩形框狀(例如，縱橫3mm、寬度500μm之正方形)。
(漿料塗佈工程)
以形成複數個與金屬化層4相同形狀之矩形框(例如，縱橫3mm之正方形)的方式，將Au-Sn漿料塗佈於金屬化層4上。Au-Sn漿料，係指「例如在將Au-Sn漿料設成為100質量%時，使Au-Sn合金粉末與助焊劑混合成助焊劑之比例為5質量%以上20質量%以下」者，該Au-Sn合金粉末，係Sn為21質量%以上23質量%以下，剩餘部分為Au及不可避免雜質。
作為助焊劑，係例如可使用MIL規格之RA型(強活性化助焊劑)、RMA型(弱活性化助焊劑)、無鹵素型之助焊劑、MSN型、AS1型、AS2型等。
以使Au-Sn漿料較佳成為寬度50μm以上1000 μm以下、厚度1μm以上100μm以下之矩形框的方式，印刷塗佈於金屬化層4上。另外，Au-Sn漿料，係亦可藉由分注器等進行吐出供給並塗佈，或亦藉由轉印印刷或網版印刷等的印刷法進行塗佈。又，Au-Sn漿料之寬度，係不限於與金屬化層4相同寬度，亦可比金屬化層4的寬度窄，而雖然較為不佳，但即便寬度稍微大於金屬化層4且從金屬化層4突出，亦可進行接合。
(回焊工程)
其次，將被印刷塗佈於玻璃構件30的Au-Sn漿料加熱而熔融Su-Sn漿料(回焊)。該回焊工程，係例如在N2
氛圍下等的非氧化性氛圍下進行。回焊中，係水平地保持玻璃構件30及Au-Sn漿料，並不使熔融的Au-Sn合金流動為較佳。藉此，Au-Sn漿料熔融，熔融之狀態的Au-Sn合金不流動地留在金屬化層4上，並維持其狀態。為了防止流動，接合面雖係平面為較佳而使得整面地保持水平，但即便在接合面稍微傾斜的情況下，流動亦由於熔融之Au-Sn合金的黏性及相對於金屬化層4的浸濕性而在某程度上受到阻礙。
回焊工程之加熱溫度，係只要設成為280℃～350℃的範圍內即可，且較佳為設成280℃～330℃的範圍內即可，更佳為設成280℃～300℃的範圍內即可。加熱時間，係於前述加熱溫度之範圍內，保持在10秒～120秒的範圍內即可，且較佳為設成20秒～90秒的範圍內即可，更佳為設成30秒～60秒的範圍內即可。作為合適條件之一例，係指以300℃加熱60秒的條件。
(冷卻工程)
在藉由回焊工程使Au-Sn漿料熔融後，將熔融之Au-Sn合金及玻璃構件30冷卻，如圖3所示般，形成固化的Au-Sn層5。冷卻工程，係於冷卻中途設置保持工程，該保持工程，係將Au-Sn漿料及玻璃構件30保持在固定的溫度範圍內。在保持工程中，係將Au-Sn漿料之保持溫度設成為150℃以上190℃以下的範圍內，並將保持於前述溫度範圍內的時間設成為2分鐘以上。藉由進行保持工程的方式，Au-Sn合金內之Au：Sn=5：1(原子比)即ζ相(Au5
Sn)的至少一部分會變化成穩定之Au：Sn=1：1(原子比)即ζ´相(AuSn)，且與僅ζ相的情形相比，Au-Sn層5較為軟化。
如此一來，Au-Sn層5，係經由金屬化層4被形成於玻璃構件30上。另外，所形成之Au-Sn層5，係Sn為19wt%～23wt%而剩餘部分為Au的Au-Sn合金。
另外，在此，係針對被塗佈於玻璃構件30之Au-Sn漿料，將藉由回焊工程而熔融後直至藉由冷卻工程而固化為止稱為「Au-Sn漿料」，將藉由冷卻工程而固化之後稱為「Au-Sn層」。
在保持工程中之保持溫度未滿150℃的情況下，由於從ζ相向ζ´相之變化緩慢，且另一方面，即便以超過190℃的溫度進行保持，亦不會引起從ζ相向ζ´相之變化，因此，即便滿足了前述保持時間的條件，亦有無法抑制剝離或破損之虞。前述保持溫度，係更佳為設成160℃以上180℃以下的範圍內即可。
當保持工程中之保持時間未滿2分鐘時，則即便滿足了前述保持溫度的條件，亦有從ζ相向ζ´相之變化未充分進行而無法抑制剝離或破損之虞。保持時間之上限，係雖不特別限定，但由於即便保持為比10分鐘長，亦難以改善其以上的特性，因此，設成為10分鐘以下為較佳。更較為，保持時間，係設成為3分鐘以上8分鐘以下的範圍內即可。
另外，在保持工程中，係不必非要將溫度設成為固定，且即便溫度在150℃以上190℃以下的範圍內發生變化亦沒有問題。關於從加熱時之最高溫度直至190℃為止的冷卻速度，係並不特別限定，例如亦可為0.5℃/秒～5℃/秒，從處理之容易度等的觀點來看，更佳為2℃/秒～4℃/秒。例如，能以一般的冷卻速度即3℃/秒進行冷卻。
在圖4中，表示本實施形態的一例中之回焊工程及冷卻工程的溫度變化。在圖4中，實線，係本實施形態之一例的溫度變化，以2分鐘以上的時間H1，在150℃以上190℃以下之溫度區域進行冷卻。另一方面，圖4之虛線，係比較例中之熱處理的溫度變化，以比2分鐘短的時間H2，在150℃以上190℃以下之溫度範圍內進行冷卻。
如圖4的時間H1所示般，在本實施形態中，係於回焊工程後，在冷卻工程中，當Au-Sn合金(及玻璃構件30)的溫度下降至190℃後，保持在150℃以上190℃以下之範圍2、3分鐘(保持工程)。另一方面，以往，係於回焊工程後，以大致固定速度進行冷卻，且不設置保持工程。
在將Au-Sn漿料經由金屬化層4塗佈於玻璃構件30並進行回焊後，如圖4中虛線所示般，當以比較例之冷卻速度(例如，3℃/秒左右之冷卻速度)進行冷卻時，由於藉由回焊而熔融所獲得之Au-Sn合金的線膨脹係數與玻璃構件30的線膨脹係數不同，亦即冷卻所造成之Au-Sn合金的收縮率大於玻璃構件30的收縮率，因此，存在有Au-Sn層5從玻璃構件30剝落或將封裝用蓋材3之一部分剝取的情形。
由於在本實施形態中，係在將經由金屬化層4被塗佈於玻璃構件30之Au-Sn漿料加熱並進行回焊後的冷卻工程中，將Au-Sn漿料保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內2分鐘以上，因此，Au-Sn層5內之ζ相會變化成穩定之ζ´相，藉此，與以一般的冷卻速度進行冷卻而產生ζ相的情形相比，Au-Sn層5變得較軟。因此，緩和Au-Sn層5所產生之應力，並在保持工程後，即便Au-Sn層5被一般的冷卻速度(例如3℃/秒之冷卻速度)冷卻，亦可抑制Au-Sn層5從玻璃構件30剝落或將玻璃構件30之一部分剝取的情形，從而可防止玻璃構件30的破損。
(分割工程)
將形成有複數個框狀之Au-Sn層5的玻璃構件30按各Au-Sn層5進行分割(參閱圖6)，藉此，製造圖2，3所示之封裝用蓋材3。
[封裝之製造方法]
進行以下的各工程，將封裝用蓋材3與封裝基板2接合而形成封裝1。
(配置工程)
如圖1所示般，將封裝用蓋材3與封裝基板2重疊配置，並使Au-Sn層5接觸於封裝基板2。
(加熱工程)
以與上述的封裝用蓋材3之製造方法中之回焊工程相同的溫度範圍(280℃～350℃)及加熱時間(10秒～120秒)，將封裝基板2及封裝用蓋材3加熱，使Au-Sn層5再次熔融。此時，因應所需，將封裝基板2及封裝用蓋材3於層積方向上加壓。
(冷卻工程)
與上述的封裝用蓋材3之製造方法中之冷卻工程相同地，一面進行保持工程(150℃以上190℃以下、2分鐘以上)，一面將封裝基板2及封裝用蓋材3冷卻，使熔融的Au-Sn層5固化而形成接合層6，並將封裝基板2與封裝用蓋材3接合(圖5)。
(保持工程)
即便在封裝1之製造方法的冷卻工程中，亦與封裝用蓋材3之製造方法相同地，進行保持工程而獲得軟質的ζ´相(zeta prime phase)，該保持工程，係將熔融的Au-Sn層5保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內2分鐘以上。
與封裝用蓋材3之製造工程相同地，由於當製造封裝1之際，亦在冷卻工程中，將再熔融的Au-Sn層5保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內2分鐘以上，因此，Au-Sn層5內之ζ相的至少一部分會變化成穩定之ζ´相。藉此，由於Au-Sn層5變軟，因此，在保持工程後，即便Au-Sn層5被一般的冷卻速度(例如3℃/秒之冷卻速度)冷卻，亦可緩和冷卻時的收縮所造成之應力，並抑制Au-Sn層5從玻璃構件剝落或將玻璃構件之一部分剝取的情形。亦即，由於封裝基板2與封裝用蓋材3被軟質的接合層6接合，因此，可防止封裝1中之玻璃構件30的破裂、封裝用蓋材3的脫落。
另外，本發明，係並不限定於上述實施形態者，可在不脫離本發明之主要內容的範圍下進行各種變更。
(Au-Sn層之角部的變形例)
當Au-Sn層之寬度較大時，則容易因玻璃構件30及封裝基板2的熱伸縮差而產生剝落或破裂。因此，亦可採用封裝用蓋材3A(圖7)、封裝用蓋材3B(圖8)、封裝用蓋材3C(圖9)及封裝用蓋材3D(圖11)等，該封裝用蓋材3A，係斜向缺了Au-Sn層5A之角部的外角，該封裝用蓋材3B，係使Au-Sn層5B之角部的內角缺了圓形，該封裝用蓋材3C，係使Au-Sn層5C之角部的寬度變細，該封裝用蓋材3D，係將Au-Sn層5D之角部設成為圓弧形狀且使整體等寬。如該些般，藉由對角部進行去角的方式，可抑制剝落或破裂。
又，亦可採用封裝用蓋材3D(圖10)，該封裝用蓋材3D，係雙重地設置Au-Sn層5D，7D，使熱伸縮差所造成之應力分散。抑或，亦可採用封裝用蓋材103(圖12)，該封裝用蓋材103，係在圓形之玻璃構件130形成圓形的Au-Sn層105，防止Au-Sn層105的形狀所造成之應力的不均勻。
(封裝形狀之變形例)
如圖13所示般，亦可使用具有凹部221之箱狀的封裝用蓋材203與平板狀的封裝基板202，構成封裝201。在該情況下，在具有凹部221之箱狀的玻璃構件230中，於包圍凹部221之框狀的平面(接合部)，製造將金屬化層204及Au-Sn層205形成為框狀的封裝用蓋材203，並以進行上述之各工程的方式，藉由將Au-Sn層205熔融固化而成的接合層206，將搭載有發光元件(未圖示)之封裝基板202與封裝用蓋材203接合，從而獲得封裝201。
[實施例]
藉由僅保持工程不同之實施例1～4及比較例1～4的方法，製造封裝用蓋材，並比較被形成於各封裝用蓋材的Au-Sn層。圖14，係首先，各例準備了20mm× 20mm×0.5mm之玻璃構件10各1片，如圖14所示般，對各玻璃構件10之表面施予厚度0.1μm的Au鍍敷，相互隔著縱橫3mm的間隔，形成了25個3.0mm×3.0mm×寬度300μm之正方形狀的金屬化層11(金屬化工程)。
在各金屬化層11上，以覆蓋金屬化層11之整個區域的方式，以與金屬化層11相同形狀且相同尺寸塗佈Au-Sn漿料(漿料塗佈工程)。Au-Sn漿料，係使用平均粒徑為7μm的Au-22質量%Sn合金粉末，助焊劑相對於漿料整體之比率，係設成為10質量%。助焊劑，係使用了RA型。
漿料塗佈工程，係為了最後形成封裝大小「3030」(3.0mm×3.0mm)之Au-Sn層12的框，而使用具有25個寬度300μm之框狀圖案之厚度為15μm的印刷用金屬網版，在金屬化層11印刷Au-Sn漿料。因此，所形成之各漿料層的厚度，係皆為15μm。
而且，使用加熱爐，將塗佈了Au-Sn漿料的玻璃構件10個別地進行回焊，如圖14所示般，在各玻璃構件10形成25個Au-Sn層12(回焊工程)。該回焊工程，係在以300℃於N2
氛圍下加熱1分鐘後，一面保持N2
氛圍，一面在加熱爐內進行冷卻直至常溫附近(冷卻工程)。在冷卻工程中，係以3℃/秒進行冷卻至達到預定之保持溫度，而且，以預定之保持溫度進行了僅保持預定之保持時間的保持工程。如表1所示般，使保持溫度及保持時間發生變化，並設成為實施例1～4及比較例1～4。實施例1～4及比較例1～4之回焊工程後的冷卻工程，係如以下般。
在回焊工程後之冷卻工程中，關於實施例1～4，係皆以3℃/秒進行冷卻，並使保持工程中之保持溫度及保持時間不同。亦即，如表1所示般，實施例1，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至190℃，並在以190℃保持5分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。實施例2，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至150℃，並在以150℃保持2分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。實施例3，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至190℃，並在以190℃保持2分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。實施例4，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至160℃，並在以160℃保持5分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。
比較例1，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至110℃，並在以130℃保持2分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。比較例2，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至210℃，並在以210℃保持2分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。比較例3，係以3℃/秒從300℃進行冷卻至160℃，並在以160℃保持1分鐘後，再次以3℃/秒進行冷卻。比較例4，係以3℃/秒從300℃持續進行冷卻，且未設置保持工程。
以光學顯微鏡測定了藉此所形成之實施例1～4及比較例1～4之Au-Sn層12的厚度，其皆為4.7μm。而且，針對各實施例1～4及比較例1～4所獲得的25個Au-Sn層12，如以下般，測定Au-Sn層12之內外貫通率且評估Au-Sn層12的剝離。
(Au-Sn層之內外貫通率的評估)
從成為封裝用蓋材的上面之未形成Au-Sn層的面，以光學顯微鏡(10倍)透過玻璃構件10來觀察被形成於玻璃構件10之金屬化層11上的Au-Sn層12，並調查是否存在有從各個Au-Sn層12之外周緣直至內周緣連續剝離的剝離部分。將即使發生了一個剝離部分的Au-Sn層12判定為「不可」，並將不存在剝離部分的Au-Sn層12判定為「良好」。針對實施例1～4及比較例1～4之被形成於玻璃構件10上之各25個的Au-Sn層12，算出被判定為「良好」之Au-Sn層12的比例。
執行了包含有保持工程之冷卻工程的實施例1～4，係Au-Sn層12之內外貫通率的評估為48%以上，該保持工程，係以150℃以上190℃以下之溫度保持2分鐘以上。即便在該些之中，保持工程時間較長(5分鐘)的實施例1及4，係Au-Sn層12之內外貫通率的評估為60%以上。而且，實施例1，係與實施例4相比，由於保持溫度高至190℃，因此，Au-Sn層12之內外貫通率的評估為70%，在各實施例1～4中為最佳的評估。
另一方面，在比較例1中，係由於保持工程之溫度低至130℃，因此，Au-Sn層之內外貫通率的評估低至32%。又，在比較例2中，係由於保持工程之溫度高至210℃，因此，Au-Sn層之內外貫通率的評估低至36%。由於在比較例3中，保持工程之溫度雖與實施例4相同為160℃，但保持時間短至1分鐘，因此，Au-Sn層之內外貫通率的評估低至32%。由於比較例4，係在冷卻工程中不包含保持工程，因此，Au-Sn層之內外貫通率的評估為28%，且在各比較例中為最低的評估。
由該些可知，在冷卻玻璃構件之冷卻工程中，包含有保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內2分鐘以上的保持工程，藉此，可抑制Au-Sn層的剝離。
[產業上之可利用性]
如以上說明般，根據本發明的封裝用蓋材之製造方法及封裝之製造方法，由於可抑制成為接合層之Au-Sn層的剝離或玻璃構件的破損，因此，本發明，係可在產業上使用。
1,201:封裝
2,202:封裝基板
3,3A~3D,103,203:封裝用蓋材
4,11,204:金屬化層
5,5A~5D,7D,12,105,205:Au-Sn層
6,206:接合層
21,221:凹部
22:接合面
10,30,130,230:玻璃構件
31:上面
32:下面
33:接合部
34:光透過部
[圖1]表示由本發明之實施形態的封裝用蓋材之製造方法所獲得之封裝用蓋材及封裝基板的立體圖。
[圖2]本實施形態中之封裝用蓋材的底視圖。
[圖3]沿著圖2所示之A1-A1線之封裝用蓋材的箭視剖面圖。
[圖4]表示本實施形態的一例之Au-Sn漿料被塗佈於封裝用蓋材後的回焊及冷卻時之溫度變化的圖。
[圖5]表示本實施形態之封裝的正視圖。
[圖6]表示本實施形態的製造方法之金屬化工程及漿料塗佈工程中之玻璃構件的平面圖。
[圖7]表示Au-Sn層之角部之變形例的平面圖。
[圖8]表示Au-Sn層之角部之變形例的平面圖。
[圖9]表示Au-Sn層之角部之變形例的平面圖。
[圖10]表示Au-Sn層之角部之變形例的平面圖。
[圖11]表示Au-Sn層之角部之變形例的平面圖。
[圖12]表示玻璃構件及Au-Sn層之變形例的平面圖。
[圖13]表示封裝形狀之變形例的側視圖。
[圖14]表示作為實施例及比較例之在板狀的玻璃構件上，將金屬化層及Au-Sn層形成為複數個框狀之狀態的平面圖。
Claims (11)
- 一種封裝用蓋材之製造方法，其特徵係，具備有： 金屬化工程，在被設置於玻璃構件之表面的接合部形成金屬化層； 漿料塗佈工程，在前述金屬化層上塗佈Au-Sn漿料； 回焊工程，在前述漿料塗佈工程後，將前述Au-Sn漿料加熱並進行回焊；及 冷卻工程，將回焊的前述Au-Sn漿料冷卻， 前述冷卻工程，係包含有：保持工程，於150℃以上190℃以下的保持溫度範圍內，以2分鐘以上之保持時間來保持回焊的前述Au-Sn漿料， 在前述玻璃構件之前述接合部形成由Au-Sn合金所構成的Au-Sn層，該Au-Sn合金，係將前述Au-Sn漿料熔融固化而成。
- 如請求項1之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述保持工程中之前述保持溫度，係160℃以上180℃以下。
- 如請求項1或2之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述保持工程中之前述保持時間，係3分鐘以上8分鐘以下。
- 如請求項1～3中任一項之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述回焊工程中之加熱溫度，係280℃～350℃，280℃～350℃之加熱時間，係10秒～120秒。
- 如請求項4之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述回焊工程中之前述加熱溫度，係330℃以下。
- 如請求項4之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述回焊工程中之前述加熱溫度，係300℃以下。
- 如請求項4～6中任一項之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述回焊工程中之前述加熱時間，係20～90秒。
- 如請求項4～6中任一項之封裝用蓋材之製造方法，其中， 前述回焊工程中之前述加熱時間，係30～60秒。
- 如請求項1～8中任一項之封裝用蓋材之製造方法，其中， 在前述金屬化工程中，在前述玻璃構件上，將前述金屬化層形成為複數個框狀，並且，在前述漿料塗佈工程中，分別將前述Au-Sn漿料塗佈於複數個前述金屬化層上， 並在前述冷卻工程後，進行「將前述玻璃構件按各前述Au-Sn層進行分割而獲得複數個封裝用蓋材」的分割工程，該玻璃構件，係前述Au-Sn層被形成為複數個框狀。
- 一種將藉由如請求項1～9中任一項之製造方法所獲得的封裝用蓋材與封裝基板接合而製造封裝之方法，該封裝之製造方法，其特徵係，具有： 配置工程，以使前述Au-Sn層與前述封裝基板接觸的方式，配置前述封裝用蓋材與前述封裝基板； 加熱工程，將前述封裝基板與前述封裝用蓋材加熱而熔融前述Au-Sn層；及 冷卻工程，將熔融之前述Au-Sn層冷卻，形成將前述封裝基板與前述封裝用蓋材接合的接合層， 前述冷卻工程，係包含有：保持工程，以2分鐘以上之保持時間，將熔融的前述Au-Sn層保持於150℃以上190℃以下之溫度範圍內。
- 如請求項10之封裝之製造方法，其中， 前述加熱工程中之加熱溫度及加熱時間，係與前述封裝用蓋材之製造方法中之前述回焊工程的前述加熱溫度及前述加熱時間大致相同。
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