TWI686968B - 氣密封裝及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的技術課題是藉由發明可並不導致收容於內部的構件加熱劣化地提高元件基體與密封材料層的固著強度的方法，從而提高氣密封裝的長期可靠性。本發明的氣密封裝的製造方法的特徵在於包括：準備陶瓷基體，且於陶瓷基體上形成密封材料層的步驟；準備玻璃基板，且以玻璃基板與陶瓷基體上的密封材料層接觸的方式配置陶瓷基體與玻璃基板的步驟；自玻璃基板側向密封材料層照射雷射光，經由密封材料層將陶瓷基體與玻璃基板密封而獲得氣密封裝的步驟。
Description
本發明是有關於一種利用使用雷射光的密封處理(以下稱為雷射密封)的氣密封裝的製造方法。
正銳意研究實現氣密封裝的特性維持及長壽命化。例如，壓電振動器元件是容易因暴露於周圍環境的氧或水分而劣化的敏感的元件。因此正研究將壓電振動器元件以氣密狀態組入至壓電振動器封裝內，而實現壓電振動器封裝的特性維持及長壽命化。
作為壓電振動器封裝的氣密結構，正研究於在配置有壓電振動器元件的元件基體上，隔開間隔而使玻璃基板對向配置的狀態下，以包圍壓電振動器元件的周圍的方式藉由密封材料層將玻璃基板與元件基體之間的間隙密封的氣密結構。另外，元件基體一般使用陶瓷，例如氧化鋁。
然而，已知壓電振動器元件的耐熱性低。因此，若在密封材料層的軟化流動溫度區域進行煅燒，對元件基體與玻璃基板進行密封，則存在壓電振動器元件的特性加熱劣化之虞。
[專利文獻1]日本專利特開2008-186697號公報
近年來，作為氣密封裝的密封方法，正在研究雷射密封。在雷射密封中，可僅僅對所需密封的部分進行局部加熱，因此可在防止耐熱性低的元件等的加熱劣化的基礎上對元件基體與玻璃基板進行密封。
其另一方面，在雷射密封中，難以提高元件基體與密封材料層的固著強度。而且，在元件基體為陶瓷的情況下，更加難以提高元件基體與密封材料層的固著強度。
若加以詳述，則雷射密封是對密封材料層進行局部加熱而使密封材料層軟化流動的方法，因此密封所需要的時間短，伴隨於此，元件基體與密封材料層反應的時間亦變短。其結果，於元件基體與密封材料層的界面並未充分生成反應層，元件基體與密封材料層的固著強度降低。
本發明是鑒於以上事實而成者，其技術課題是藉由發明可並不導致收容於內部的構件的加熱劣化地提高元件基體與密封材料層的固著強度的方法，從而提高氣密封裝的長期可靠性。
本發明者進行銳意研究的結果，發現若於陶瓷基體上預先形成密封材料層，提高陶瓷基體與密封材料層的固著強度之後，經由密封材料層而使玻璃基板對向配置，對玻璃基板與密封材料層進行雷射密封，則氣密封裝的密封強度提高，從而提出本
發明。即，本發明的氣密封裝的製造方法的特徵在於包括：準備陶瓷基體，且於陶瓷基體上形成密封材料層的步驟；準備玻璃基板，且以玻璃基板與陶瓷基體上的密封材料層接觸的方式配置陶瓷基體與玻璃基板的步驟；自玻璃基板側向密封材料層照射雷射光，經由密封材料層將陶瓷基體與玻璃基板密封而獲得氣密封裝的步驟。
密封材料通常包含低熔點玻璃。該低熔點玻璃於雷射密封時對元件基體的表層進行侵蝕，而生成反應層。於元件基體為玻璃的情況下，可藉由雷射密封而某種程度地生成反應層，確保固著強度。然而，在元件基體為陶瓷的情況下，低熔點玻璃在雷射密封時難以侵蝕元件基體的表層，並未充分生成反應層。即，在元件基體為玻璃的情況下，雖然可藉由雷射密封而形成反應層，但在陶瓷的情況下，難以藉由雷射密封而形成反應層。因此，在本發明中，藉由電爐煅燒等而預先在陶瓷基體上形成密封材料層後，藉由雷射密封對陶瓷基體與玻璃基板進行密封。藉此提高陶瓷基體與密封材料層的固著強度，且亦可確保玻璃基板與密封材料層的固著強度。另外，若藉由電爐煅燒等預先在陶瓷基體上形成密封材料層，則可於陶瓷基體的表層充分地形成反應層。
第二，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是使用包含基部與設於基部上的框部的陶瓷基體，於框部的頂部形成密封材料層。若如上所述地進行，則變得可容易將壓電振動器元件等構件收容於氣密封裝內。
第三，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是對框部的頂部進行研磨處理後，形成密封材料層。
第四，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是以框部的頂部的表面粗糙度Ra變得不足0.5μm的方式對框部的頂部進行研磨處理。
第五，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是塗佈密封材料糊劑而進行煅燒，於陶瓷基體上形成包含密封材料的燒結體的密封材料層。藉此可提高密封材料層的機械強度，變得容易形成薄的密封材料層。
第六，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是使用含有55體積%~95體積%的鉍系玻璃與5體積%~45體積%的耐火性填料的密封材料。鉍系玻璃與其他系的玻璃相比而言，與陶瓷的反應性良好。藉此可提高陶瓷基體與密封材料層的固著強度。進而，鉍系玻璃為低熔點，但熱穩定性(耐失透性)高。藉此可於雷射密封時良好地軟化流動，而提高雷射密封的精度。另外，所謂「鉍系玻璃」是指以Bi2O3為主成分的玻璃，具體而言是指在玻璃組成中含有50質量%以上的Bi2O3的玻璃。
第七，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是使密封材料層的平均厚度不足10μm。
第八，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是使陶瓷基體與密封材料層的熱膨脹係數的差不足45×10-7/℃，且使密封材料層與玻璃基板的熱膨脹係數的差不足45×10-7/℃。藉此可使密封部
分所殘留的應力變小，因此變得容易防止密封部分的應力破壞。
第九，本發明的氣密封裝的製造方法較佳的是對生胚片的積層體進行燒結而製作陶瓷基體。若如上所述地進行，則變得容易製作具有框部的陶瓷基體。
第十，本發明的氣密封裝較佳的是藉由所述氣密封裝的製造方法而製作。
1、2:氣密封裝
10、20:陶瓷基體
11、22:構件
12、24:密封材料層
13、25:玻璃基板
14、26:雷射照射裝置
21:框部
23:框部的頂部
L:雷射光
圖1是表示藉由大型示差熱分析(Differential thermal analysis，DTA)裝置而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氣密封裝的一實施方式的剖面概念圖。
圖3是用以說明本發明的氣密封裝的一實施方式的剖面概念圖。
在本發明的氣密封裝的製造方法中包括準備陶瓷基體，且於陶瓷基體上形成密封材料層的步驟。作為在陶瓷基體上形成密封材料層的方法，較佳的是在將密封材料糊劑塗佈於陶瓷基體上而形成密封材料膜之後，對密封材料膜進行乾燥，並使溶劑揮發，進一步在高於密封材料的軟化點的溫度下進行煅燒，進行密封材料糊劑中的樹脂成分的焚燒(脫黏合劑處理)及密封材料的燒結(固著)的方法。若如上所述地進行，則可容易地形成
密封材料層，且可提高陶瓷基體與密封材料層的固著強度。
作為陶瓷基體，自材料成本與燒結強度的觀點考慮，較佳為氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、富鋁紅柱石等。而且，作為陶瓷基體，亦較佳的對生胚片的積層體進行燒結而成的玻璃陶瓷(以下稱為LTCC)。氧化鋁於材料成本的方面有利。氮化鋁自散熱性的觀點考慮有利。LTCC具有容易製作具有框部的陶瓷基體的優點。
陶瓷基體的厚度較佳為0.1mm~1.0mm。藉此可實現氣密封裝的薄型化。
而且，較佳的是陶瓷基體使用包含基部與設於基部上的框部的陶瓷基體，於框部的頂部形成密封材料層。若如上所述地進行，則變得可容易將壓電振動器元件等構件收容於氣密封裝內。
在這種情況下，較佳的是對框部的頂部進行研磨處理，在這種情況下，陶瓷基體的頂部的表面粗糙度Ra較佳的是不足0.5μm、0.2μm以下、特別是0.01μm~0.15μm，陶瓷基體的頂部的表面粗糙度RMS較佳的是不足1.0μm、0.5μm以下、特別是0.05μm~0.3μm。若如上所述地進行，則密封材料層的表面平滑性提高，可提高雷射密封的精度。其結果，變得可提高氣密封裝的密封強度。另外，「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而測定。
密封材料糊劑較佳的是沿著陶瓷基體的外周邊緣區域
而塗佈為邊框狀。若如上所述地進行，則可使作為元件而發揮功能的有效面積變廣。而且，變得容易將壓電振動器元件等構件收容於氣密封裝內。
在陶瓷基體具有框部的情況下，較佳的是沿著陶瓷基體的外周邊緣區域，將框部設為邊框狀，且在該框部的頂部塗佈密封材料糊劑。若如上所述地進行，則可使作為元件而發揮功能的有效面積變廣。而且，變得容易將壓電振動器元件等構件收容於框部的內部。
密封材料糊劑通常藉由三輥研磨機等將密封材料與媒劑(vehicle)加以混練而製作。媒劑通常包含樹脂與溶劑。作為媒劑中所使用的樹脂，可使用丙烯酸酯(丙烯酸系樹脂)、乙基纖維素、聚乙二醇衍生物、硝化纖維素、聚甲基苯乙烯、聚碳酸乙二酯、聚碳酸丙二酯、甲基丙烯酸酯等。作為媒劑中所使用的溶劑，可使用N,N'-二甲基甲醯胺(DMF)、α-萜品醇、高級醇、γ-丁基內酯(γ-BL)、四氫萘、丁基卡必醇乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯、苄醇、甲苯、3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單丁基醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單丁基醚、碳酸丙二酯、二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基-2-吡咯啶酮等。
作為密封材料，可使用各種材料，例如可使用玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末。作為玻璃粉末，可使用各種材料，例如可使用鉍系玻璃、磷酸錫系玻璃、釩系玻璃等，自熱穩定性
與反應層的深度的觀點考慮，適宜的是鉍系玻璃。另外，所謂「磷酸錫系玻璃」是指以SnO與P2O5為主成分的玻璃，具體而言是指在玻璃組成中以40質量%以上的合計量含有SnO與P2O5的玻璃。所謂「釩系玻璃」是指以V2O5為主成分的玻璃，具體而言是指在玻璃組成中以25質量%以上的合計量含有V2O5的玻璃。
特別是作為密封材料而言，較佳的是使用含有55體積%~95體積%的鉍系玻璃與5體積%~45體積%的耐火性填料的密封材料，更佳的是使用含有60體積%~85體積%的鉍系玻璃與15體積%~40體積%的耐火性填料的密封材料，特佳的是使用含有60體積%~80體積%的鉍系玻璃與20體積%~40體積%的耐火性填料的密封材料。若於鉍系玻璃中添加耐火性填料，則密封材料的熱膨脹係數變得容易匹配陶瓷基體與玻璃基板的熱膨脹係數。其結果，變得容易防止在雷射密封後於密封部分殘留不當應力的事態。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性變少，因此密封材料層的表面平滑性降低，雷射密封的精度變得容易降低。
鉍系玻璃理想的是含有0.5質量%以上(較佳為2質量%~18質量%、更佳為3質量%~15質量%、進一步更佳為4質量%~12質量%、特佳為5質量%~10質量%)的過渡金屬氧化物作為玻璃組成。若如上所述地進行，則可抑制熱穩定性降低，提高光吸收特性。
鉍系玻璃較佳的是以質量%計含有67%~90%的
Bi2O3、2%~12%的B2O3、1%~20%的ZnO、0.5%~18%的CuO+Fe2O3作為玻璃組成。以下說明如上所述地限定各成分的含量的理由。另外，在各成分的含有範圍的說明中，%表示是指質量%。而且，「CuO+Fe2O3」是CuO與Fe2O3的合計量。
Bi2O3是用以形成反應層的主要成分，且是用以降低軟化點的主要成分，其含量較佳為67%~87%、更佳為70%~85%、特佳為72%~83%。若Bi2O3的含量少於67%，則除了變得難以生成反應層以外，軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。另一方面，若Bi2O3的含量多於90%，則玻璃變得熱不穩定，於熔融時、燒結(固著)時、或雷射密封時，玻璃變得容易失透。
B2O3是形成鉍系玻璃的玻璃網狀物的成分，其含量較佳為2%~12%、更佳為3%~10%、進一步更佳為4%~10%、特佳為5%~9%。若B2O3的含量少於2%，則玻璃變得熱不穩定，於熔融時、燒結(固著)時、或雷射密封時，玻璃變得容易失透。另一方面，若B2O3的含量多於12%，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
ZnO是抑制熔融時、燒結(固著)時、或雷射密封時失透，且使熱膨脹係數降低的成分，其含量較佳為1%~20%、更佳為2%~15%、進一步更佳為3%~11%、特佳為3%~9%。若ZnO的含量少於1%，則變得難以獲得所述效果。另一方面，若ZnO的含量多於20%，則有損玻璃組成內的成分平衡，反而造成玻璃
變得容易失透。
CuO+Fe2O3是具有光吸收特性的成分，是若照射具有規定的發光中心波長的雷射光，則吸收雷射光而使玻璃容易軟化的成分。而且，CuO+Fe2O3是抑制於熔融時、燒結(固著)時、或雷射密封時失透的成分。CuO+Fe2O3的含量較佳為0.5%~18%，更佳為3%~15%，進一步更佳為3.5%~15%，進而更佳為4%~12%，特佳為5~10%。若CuO+Fe2O3的含量少於0.5%，則光吸收特性變差，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。另一方面，若CuO+Fe2O3的含量多於18%，則有損玻璃組成內的成分平衡，相反玻璃變得容易失透。另外，CuO的含量較佳為0%~15%、1%~15%、2%~12%、3%~10%、特別是4.5%~10%。Fe2O3的含量較佳為0%~7%、0.05%~7%、0.1%~4%、特別是0.2%~3%。
氧化鐵中的Fe離子以Fe2+或Fe3+的狀態而存在。在本發明中，氧化鐵中的Fe離子並不限定於Fe2+或Fe3+的任意者，可為任意者。因此，在本發明中，在Fe2+的情況下，將其換算為Fe2O3而進行處理。特別是在使用紅外雷射作為照射光的情況下，Fe2+在紅外線區域具有吸收峰值，因此較佳的是Fe2+的比例大，例如較佳的是將氧化鐵中的Fe2+/Fe3+的比例控制為0.03以上(理想的是0.08以上)。
除了所述成分以外，例如亦可添加以下成分。
SiO2是提高耐水性的成分。SiO2的含量較佳為0%~10%、0%~3%、特別是0%~不足1%。若SiO2的含量多於10%，
則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
Al2O3是提高耐水性的成分。Al2O3的含量較佳為0%~5%、0%~2%、特別是0%~不足0.5%。若Al2O3的含量多於5%，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO及BaO的合計量)是抑制熔融時、燒結(固著)時、或雷射密封時失透的成分，MgO+CaO+SrO+BaO的含量較佳為0%~15%、特別是0%~10%。若MgO+CaO+SrO+BaO的含量多於15%，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。另外，MgO、CaO及SrO的含量分別較佳為0%~5%、特別是0%~2%。BaO的含量較佳為0%~10%、特別是0%~8%。
CeO2、WO3、In2O3、Ga2O3及Sb2O3是抑制熔融時、燒結(固著)時、或雷射密封時失透的成分。各成分的含量較佳為0%~10%、0%~5%、0%~2%、特別是0%~1%。若各成分的含量多於10%，則有損玻璃組成內的成分平衡，相反玻璃變得容易失透。另外，自提高熱穩定性的觀點考慮，較佳的是微量添加Sb2O3，具體而言較佳的是添加0.05%以上的Sb2O3。
Li、Na、K及Cs的氧化物是使軟化點降低的成分，具有於熔融時助長失透的作用，因此較佳的是將合計量控制為不足1%。
P2O5是抑制熔融時失透的成分。然而，若P2O5的含量多於1%，則於熔融時，玻璃變得容易分相。
La2O3、Y2O3及Gd2O3是抑制熔融時分相的成分，若該些的合計量多於3%，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
NiO、V2O5、CoO、MoO3、TiO2及MnO2是具有光吸收特性的成分，是若照射具有規定的發光中心波長的雷射光，則吸收雷射光而使玻璃容易軟化的成分。各成分的含量較佳為0%~7%、特別是0%~3%。若各成分的含量多於7%，則於雷射密封時，玻璃變得容易失透。
PbO是使軟化點降低的成分，是擔憂環境影響的成分。因此PbO的含量較佳的是不足0.1%。
即使是所述以外的成分，亦可於不損及玻璃特性的範圍內添加至例如5%。
作為耐火性填料，較佳的是使用選自堇青石、鋯英石、氧化錫、氧化鈮、磷酸鋯系陶瓷、矽鋅礦中的一種或二種以上。該些耐火性填料除了熱膨脹係數低以外，機械強度高，且與鉍系玻璃的適合性良好。所述耐火性填料中最佳的是堇青石。堇青石具有即使粒徑小，在雷射密封時亦難以使鉍系玻璃失透的性質。另外，除了所述耐火性填料以外，亦可添加β-鋰霞石、石英玻璃等。
較佳的是在耐火性填料粉末(特別是堇青石)中摻雜0.1質量%~5質量%(較佳為1質量%~3質量%)的CuO、Fe2O3等過渡金屬氧化物。若如上所述地進行，則對耐火性填料粉末賦予
光吸收特性，因此可提高密封材料的光吸收特性。
耐火性填料的平均粒徑D50較佳的是不足2μm，特別是不足1.5μm。若耐火性填料的平均粒徑D50不足2μm，則密封材料層的表面平滑性提高，且變得容易將密封材料層的平均厚度控制為不足10μm，其結果可提高雷射密封的精度。
耐火性填料的最大粒徑D99較佳的是不足5μm、4μm以下、特別是3μm以下。若耐火性填料的最大粒徑D99不足5μm，則密封材料層的表面平滑性提高，且變得容易將密封材料層的平均厚度控制為不足10μm，其結果可提高雷射密封的精度。此處，「平均粒徑D50」與「最大粒徑D99」是指藉由雷射繞射法，以體積基準而測定的值。
密封材料的熱膨脹係數較佳為60×10-7/℃~95×10-7/℃、60×10-7/℃~85×10-7/℃、特別是65×10-7/℃~80×10-7/℃。若如上所述地進行，則密封材料層的熱膨脹係數與玻璃基板或陶瓷基體的熱膨脹係數匹配，於密封部分所殘留的應力變小，且可減低耐火性填料的含量，因此於雷射密封時，密封材料層變得容易軟化流動。另外，熱膨脹係數是於30℃~300℃的溫度範圍內，藉由推桿式熱機械分析(thermomechanical analysis，TMA)裝置而測定的值。
陶瓷基體與密封材料層的熱膨脹係數的差較佳的是不足45×10-7/℃、特別是30×10-7/℃以下，密封材料層與玻璃基板的熱膨脹係數的差較佳的是不足45×10-7/℃、特別是30×10-7/℃以
下。若熱膨脹係數的差過大，則存在密封部分所殘留的應力不合理地變高，氣密封裝的長期可靠性降低之虞。
密封材料的軟化點較佳為500℃以下、480℃以下、特別是450℃以下。若軟化點高於500℃，則於密封材料的燒結(固著)時變得難以獲得表面平滑性，進一步於雷射密封時，密封材料變得難以軟化流動。軟化點的下限並無特別設定，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」是藉由大型DTA裝置測定時的第四反曲點，相當於圖1中的Ts。
為了提高光吸收特性，密封材料亦可進一步包含雷射吸收材，雷射吸收材具有助長鉍系玻璃失透的作用。因此，雷射吸收材的含量較佳為0體積%~15體積%、0體積%~12體積%、特別是0體積%~10體積%。若雷射吸收材的含量多於15體積%，則於雷射密封時，玻璃變得容易失透。作為雷射吸收材，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，特別是自與鉍系玻璃的適合性的觀點考慮，較佳為Mn系氧化物。另外，在添加雷射吸收材的情況下，其含量較佳為0.1體積%以上、0.5體積%以上、1體積%以上、1.5體積%以上、特別是2體積%以上。
密封材料層的形成亦可於在陶瓷基體上封裝構件後進行，自防止構件(特別是容易加熱劣化的元件)的加熱劣化的觀點考慮，較佳的是於在陶瓷基體上封裝構件之前進行。
較佳的是將在陶瓷基體上形成密封材料層後的密封材
料層的平均厚度控制為不足10μm、不足7μm、特別是不足5μm。較佳的是同樣地，將雷射密封後的密封材料層的平均厚度亦控制為不足10μm、不足7μm、特別是不足5μm。密封材料層的平均厚度越小，則即使密封材料層與陶瓷基體及玻璃基板的熱膨脹係數變得無法充分匹配，於雷射密封後密封部分所殘留的應力越減低。而且，亦可提高雷射密封的精度。另外，作為如上所述那樣控制密封材料層的平均厚度的方法，可列舉較薄地塗佈密封材料糊劑的方法、於形成密封材料層後對密封材料層的表面進行研磨處理的方法。
較佳的是將在陶瓷基體上形成密封材料層後的密封材料層的表面粗糙度Ra控制為不足0.5μm、0.2μm以下、特別是0.01μm~0.15μm。而且，較佳的是將在陶瓷基體上形成密封材料層後的密封材料層的表面粗糙度RMS控制為不足1.0μm、0.5μm以下、特別是0.05μm~0.3μm。若如上所述地進行，則玻璃基板與密封材料層的密接性提高，雷射密封的精度提高。另外，作為如上所述那樣控制密封材料層的表面粗糙度Ra、RMS的方法，可列舉對陶瓷基體的框部的頂部進行研磨處理的方法、控制耐火性填料粉末的粒度的方法、對密封材料層的表面進行研磨處理的方法。
本發明的氣密封裝的製造方法包括準備玻璃基板，且以玻璃基板與陶瓷基體上的密封材料層接觸的方式配置陶瓷基體與玻璃基板的步驟。玻璃基板可使用各種玻璃。例如可使用無鹼玻
璃、硼矽玻璃、鈉鈣玻璃。特別是自耐候性的觀點考慮，適宜的是無鹼玻璃。
玻璃基板的板厚較佳的是0.01mm~2.0mm、0.1mm~1mm、特別是0.5mm~0.7mm。藉此可實現氣密封裝的薄型化。
玻璃基板亦可配置於陶瓷基體的更下方，但自雷射密封的效率的觀點考慮，較佳的是將玻璃基板配置於陶瓷基體的上方。
本發明的氣密封裝的製造方法包括自玻璃基板側向密封材料層照射雷射光，經由密封材料層對陶瓷基體與玻璃基板進行密封而獲得氣密封裝的步驟。
作為雷射，可使用各種雷射。特別是半導體雷射、釔鋁石榴石(Yttrium-Aluminum-Garnet，YAG)雷射、CO2雷射、準分子雷射、紅外雷射等自容易操作的方面而言較佳。
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。
於進行雷射密封時，若以(100℃以上、且玻璃基板的應變點以下)的溫度對玻璃基板進行預熱，則可抑制因熱衝擊所造成的玻璃基板破裂。而且，若在剛進行雷射密封不久後，自玻璃基板側照射退火雷射，則可抑制因熱衝擊所造成的玻璃基板破裂。
以下，參照圖式對本發明的氣密封裝的一實施方式加以說明。
圖2是用以說明本發明的氣密封裝的一實施方式的剖面
概念圖。氣密封裝1在矩形狀的陶瓷基體10的中央區域形成構件(壓電振動器元件)11，且以將構件11的周圍包圍成邊框狀的方式，在陶瓷基體10的外周邊緣區域形成密封材料層12。此處，密封材料層12是藉由於塗佈密封材料糊劑並進行乾燥後使其燒結而形成者。另外，在陶瓷基體10上形成有將構件11與外部電性連接的電極膜(未圖示)。而且，玻璃基板13是以與密封材料層12接觸的方式配置於陶瓷基體10的上方。進而，自雷射照射裝置14射出的雷射光L是自玻璃基板13側沿著密封材料層12而照射。藉此使密封材料層12軟化流動，將陶瓷基體10與玻璃基板13密封，形成氣密封裝1的氣密結構。
圖3是用以說明本發明的氣密封裝的一實施方式的剖面概念圖。氣密封裝2在矩形狀的陶瓷基體20的外周邊緣區域具有框部21，在其內部收容有構件(分散有量子點的樹脂)22。而且，在該框部21的頂部23形成有密封材料層24。此處，陶瓷基體20是藉由使生胚片的積層體燒結而製作者。而且，框部21的頂部23預先進行了研磨處理，表面粗糙度Ra成為0.15μm以下。進而，密封材料層24是藉由於塗佈密封材料糊劑並進行乾燥後使其燒結而形成者。另外，在陶瓷基體20上形成有將構件22與外部電性連接的電極膜(未圖示)。玻璃基板25是以與密封材料層24接觸的方式配置於陶瓷基體20的上方。進而，自雷射照射裝置26射出的雷射光L是自玻璃基板25側沿著密封材料層24而照射。藉此使密封材料層24軟化流動，將陶瓷基體20與玻璃基板24密封
而形成氣密封裝2的氣密結構。
以下，基於實施例對本發明加以詳細說明。另外，以下的實施例僅僅為例示。本發明並不受以下實施例任何限定。
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76.5%的Bi2O3、8.0%的B2O3、6.0%的ZnO、5.0%的CuO、0.5%的Fe2O3、4.0%的BaO作為玻璃組成，且具有表1中所記載的粒度。
將所述鉍系玻璃與耐火性填料粉末以表1中所示的比例加以混合而製作密封材料。耐火物填料使用具有表2中所示的粒度的堇青石。基於該密封材料而測定玻璃轉移點、軟化點、熱膨脹係數。將其結果表示於表1中。
玻璃轉移點是藉由推桿式TMA裝置而測定的值。
軟化點是藉由大型DTA裝置而測定的值。測定是在大
氣環境下，以升溫速度為10℃/min而進行，自室溫起至600℃而進行測定。
熱膨脹係數是藉由推桿式TMA裝置而測定的值。測定溫度範圍是30℃~300℃。
其次，使用所述密封材料而在陶瓷基體上形成密封材料層(試樣No.1~試樣No.6)。首先，以黏度成為約100Pa．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劑及溶劑加以混練後，進一步藉由三輥研磨機進行混練直至粉末均一地分散，進行糊劑化。媒劑使用在二醇醚系溶劑中溶解有乙基纖維素樹脂者。其次，沿著縱3mm×橫3mm×厚0.8mm的陶瓷基體(氧化鋁或LTCC)的外周邊緣區域，以成為厚度：約5μm或約8μm、寬度：約0.3mm的方式，藉由網版印刷機將所述密封材料糊劑印刷為邊框狀。進一步在大氣環境下、120℃下進行10分鐘乾燥後，在大氣環境下、500℃下進行10分鐘煅燒，進行密封材料糊劑中的樹脂成分的焚燒(脫黏合劑處理)及密封材料的燒結(固著)，在陶瓷基體上形成密封材料層。其後，在陶瓷基體的中央區域形成元件。作為比較例，藉由同樣的煅燒條件而在玻璃基板上形成密封材料(試樣No.7~試樣No.9)。
密封材料層的平均厚度是藉由非接觸式雷射膜厚計而測定的值。
最後，經由密封材料層而在大氣環境下將陶瓷基體與玻璃基板接觸配置後，自玻璃基板側起，沿著密封材料層以表中所
記載的輸出、掃描速度而照射波長為808nm的雷射光，藉此使密封材料層軟化流動，將陶瓷基體與玻璃基板密封而獲得表2、表3中所記載的氣密封裝。
對於各試樣進行高溫高濕高壓試驗：HAST試驗(Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress test)之後，關於陶瓷基體與玻璃基板而觀察剝離的有無，將並無剝離的情況作為「○」，將發現剝離的情況作為「×」，對剝離性進行評價。另外，HAST
試驗的條件是121℃、濕度為100%、2atm、24小時。
根據表2、表3可知：試樣No.1~試樣No.6於在陶瓷基體側形成密封材料層之後進行雷射密封，因此剝離性的評價良好。此現象表示以具有高的固著強度的狀態將密封材料層與陶瓷基體雷射密封。另一方面，試樣No.7~試樣No.9是於在玻璃基板側形成密封材料層後進行雷射密封，因此剝離性的評價不良。此現象表示利用雷射密封的密封材料層的軟化流動為短時間，因此密封材料層與陶瓷基體並未充分反應，未能獲得強的固著強度。
本發明的氣密封裝可適宜地應用於壓電振動器封裝中，除此以外，亦可適宜地應用於收容發光二極體的氣密封裝、收容耐熱性低的分散有量子點的樹脂等的氣密封裝等中。
1:氣密封裝
10:陶瓷基體
11:構件
12:密封材料層
13:玻璃基板
14:雷射照射裝置
L:雷射光
Claims (9)
- 一種氣密封裝的製造方法，其特徵在於依序包括下述步驟：準備包含基部與設於前述基部上的框部的陶瓷基體，且於前述陶瓷基體的框部的頂部上預先形成密封材料層的步驟；準備玻璃基板，且以前述玻璃基板與前述陶瓷基體上所形成的前述密封材料層接觸的方式配置前述陶瓷基體與前述玻璃基板的步驟；以及自前述玻璃基板側向前述密封材料層照射雷射光，經由前述密封材料層將前述陶瓷基體與前述玻璃基板密封而獲得氣密封裝的步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述的氣密封裝的製造方法，其中，對前述框部的前述頂部進行研磨處理後，形成前述密封材料層。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝的製造方法，其中，以前述框部的前述頂部的表面粗糙度Ra變得不足0.5μm的方式對前述框部的前述頂部進行研磨處理。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝的製造方法，其中，塗佈密封材料糊劑並進行煅燒，於前述陶瓷基體上形成包含密封材料的燒結體的前述密封材料層。
- 如申請專利範圍第4項所述的氣密封裝的製造方法，其中，使用含有55體積%~95體積%的鉍系玻璃與5體積%~45 體積%的耐火性填料的前述密封材料。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝的製造方法，其中，使前述密封材料層的平均厚度不足10μm。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝的製造方法，其中，使前述陶瓷基體與前述密封材料層的熱膨脹係數的差不足45×10-7/℃，且使前述密封材料層與前述玻璃基板的熱膨脹係數的差不足45×10-7/℃。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝的製造方法，其中，對生胚片的積層體進行燒結而製作前述陶瓷基體。
- 一種氣密封裝，其特徵在於：其是藉由如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的氣密封裝的製造方法而製作。
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