TWI769209B - 氣密封裝體 - Google Patents
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Abstract
本發明的氣密封裝體是將封裝體基體與玻璃蓋介隔密封材料層進行氣密密封而成，其特徵在於：封裝體基體具有基部與設於基部上的框部，於封裝體基體的框部內收納有內部元件，於封裝體基體的框部的頂部與玻璃蓋之間配設有密封材料層，密封材料層形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開的位置，並且形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開的位置。
Description
本發明是有關於一種氣密封裝體，具體而言，是有關於一種封裝體基體與玻璃蓋介隔密封材料層進行氣密密封而成的氣密封裝體。
氣密封裝體一般具備封裝體基體、具有透光性的玻璃蓋、以及該些的內部中所收納的內部元件。
安裝於氣密封裝體的內部的深紫外發光二極體(Light Emitting Diode，LED)元件等內部元件存在因自周圍環境浸入的水分而劣化之虞。至今，為了將封裝體基體與玻璃蓋一體化而使用具有低溫硬化性的有機樹脂系接著劑。但是，有機樹脂系接著劑無法完全遮蔽水分或氣體，因此存在使內部元件經時劣化之虞。
另一方面，若將包含玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末用於密封材料，則密封部分不易因周圍環境的水分而劣化，從而容易確保氣密封裝體的氣密可靠性。
但是，玻璃粉末的軟化溫度高於有機樹脂系接著劑，因此存在於密封時使內部元件發生熱劣化之虞。就此種情況而言，近年來雷射密封受到關注。根據雷射密封，能夠僅將應密封的部分進行局部加熱，且可於不使內部元件發生熱劣化的情況下將封裝體基體與玻璃蓋氣密一體化。
[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
但是，若進行雷射密封，則因局部的溫度上昇而導致玻璃蓋的內部元件側的表面與外側表面的表面溫度差變大，因此產生玻璃蓋容易因熱衝擊而破損、無法確保氣密封裝體內的氣密可靠性的問題。
因此，本發明是鑒於所述情況而成，其技術課題在於創作一種氣密可靠性高的氣密封裝體。
本發明者發現，藉由於封裝體基體設置框部並於遠離所述框部的頂部的邊緣的位置配設密封材料層，可解決所述技術課題，從而作為本發明而提出。即，本發明的氣密封裝體是將封裝體基體與玻璃蓋介隔密封材料層進行氣密密封而成，其特徵在於：封裝體基體具有基部與設於基部上的框部，於封裝體基體的框部內收納有內部元件，於封裝體基體的框部的頂部與玻璃蓋之間配設有密封材料層，密封材料層形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開的位置，並且形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開的位置。
本發明的氣密封裝體中的封裝體基體具有基部與設於
基部上的框部，且於封裝體基體的框部的頂部與玻璃蓋之間配設有密封材料層。若如此，則容易將深紫外LED元件等內部元件收納於框部內。而且，內部元件難以產生經時劣化。
進而，本發明的氣密封裝體中的密封材料層形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開的位置，並且形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開的位置。若如此，則於雷射密封時因局部加熱所產生的熱容易逃逸，因此於玻璃蓋的邊緣區域，玻璃蓋的內部元件側的表面與外側表面的表面溫度差變小，結果，玻璃蓋不易破損。
第二，本發明的氣密封裝體較佳為密封材料層形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開50μm以上的位置，並且形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開50μm以上的位置。
第三，本發明的氣密封裝體較佳為密封材料層形成於與玻璃蓋的邊緣隔開50μm以上的位置。
第四，本發明的氣密封裝體較佳為密封材料層為至少包含鉍系玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末的燒結體。鉍系玻璃與其他玻璃系比較而具有於雷射密封時容易於封裝體基體(特別是陶瓷基體)的表層形成反應層的優點。另外，耐火性填料粉末可提高密封材料層的機械強度，且可降低密封材料層的熱膨脹係數。此處，所謂「鉍系玻璃」是指以Bi2O3為主成分的玻璃，具體而言是指玻璃組成中的Bi2O3的含量為25莫耳%以上的玻璃。
第五，本發明的氣密封裝體較佳為密封材料層實質上不包含雷射吸收材。此處，所謂「實質上不包含雷射吸收材」是指
密封材料層中的雷射吸收材的含量為0.1體積%以下的情況。
第六，本發明的氣密封裝體較佳為密封材料層的平均厚度未滿8.0μm，並且密封材料層的平均寬度為75μm~1000μm。若如此，則於雷射密封後的氣密封裝體內的殘留應力變小，因此可提高氣密封裝體的氣密可靠性。
第七，本發明的氣密封裝體較佳為封裝體基體為玻璃、玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的複合材料。
以下，參照圖式對本發明進行說明。圖1(a)是用以說明本發明的一實施形態的概略剖面圖，圖1(b)是將圖1(a)的主要部分X放大的概略剖面圖。由圖1(a)可知，氣密封裝體1具備封裝體基體10與玻璃蓋11。另外，封裝體基體10具有基部12與基部12的外周邊緣上的框緣狀的框部13。而且，於封裝體基體10的框部13內收納有內部元件(深紫外LED元件)14。再者，於封裝體基體10內形成有將內部元件(深紫外LED元件)14與外部電性連接的電氣配線(未圖示)。
密封材料層15配設於封裝體基體10的框部13的頂部與玻璃蓋11的內部元件14側的表面之間。另外，密封材料層15包含鉍系玻璃粉末與耐火性填料粉末，但實質上不包含雷射吸收材。而且，密封材料層15的寬度小於封裝體基體10的框部13的頂部的寬度，由圖1(b)可知，與框部13的頂部的內側邊緣16隔開距離A，且與框部13的頂部的外側邊緣17隔開距離B，進而與玻璃蓋11的邊緣18隔開距離C。進而，密封材料層15的平均
厚度未滿8.0μm。
所述氣密封裝體1可以如下方式來製作。首先，以密封材料層15與封裝體基體10的框部13的頂部相接的方式，將預先形成有密封材料層15的玻璃蓋11載置於封裝體基體10上。繼而，自玻璃蓋11側沿著密封材料層15來照射自雷射照射裝置19射出的雷射光L。藉此，密封材料層15軟化流動，與封裝體基體10的框部13的頂部的表層進行反應，藉此封裝體基體10與玻璃蓋11進行氣密一體化，從而形成氣密封裝體1的氣密結構。
1:氣密封裝體
10:封裝體基體
11:玻璃蓋
12:基部
13:框部
14:內部元件(深紫外LED元件)
15:密封材料層
16:框部的頂部的內側邊緣
17:框部的頂部的外側邊緣
18:玻璃蓋的邊緣
19:雷射照射裝置
A、B、C:隔開距離(隔開寬度)
L:雷射光
Ts:軟化點
X:主要部分
圖1(a)是用以說明本發明的一實施形態的概略剖面圖，圖1(b)是將本發明的一實施形態的主要部分放大的概略剖面圖。
圖2是表示藉由大型示差熱分析(Differential thermal analysis，DTA)裝置而測定時的複合粉末的軟化點的示意圖。
如上所述，本發明的氣密封裝體是將封裝體基體與玻璃蓋介隔密封材料層進行氣密密封而成，其特徵在於：封裝體基體具有基部與設於基部上的框部，於封裝體基體的框部內收納有內部元件，於封裝體基體的框部的頂部與玻璃蓋之間配設有密封材料層，密封材料層形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開的位置，並且形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開的位置。以下，對本發明的氣密封裝體進行詳細說明。
本發明的氣密封裝體中，封裝體基體具有基部與設於基部上的框部。若如此，則容易將深紫外LED元件等內部元件收納於封裝體基體的框部內。封裝體基體的框部較佳為沿著封裝體基體的外側邊緣區域以框緣狀形成。若如此，則可擴大作為器件發揮功能的有效面積。另外，容易將深紫外LED元件等內部元件收納於封裝體基體的框部內，且亦容易進行配線接合等。
框部的頂部中的配設有密封材料層的區域的表面的表面粗糙度Ra較佳為未滿1.0μm。若該表面的表面粗糙度Ra變大，則雷射密封的精度變得容易降低。此處，「表面粗糙度Ra」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。
框部的頂部的寬度較佳為100μm~3000μm、200μm~1500μm、特別是300μm~900μm。若框部的頂部的寬度過窄，則難以使密封材料層與框部的頂部的邊緣隔開。另一方面，若框部的頂部的寬度過寬，則作為器件發揮功能的有效面積變小。
封裝體基體較佳為玻璃、玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的複合材料(例如，將氮化鋁與玻璃陶瓷一體化而成者)。玻璃容易形成密封材料層與反應層，因此可藉由雷射密封而確保牢固的密封強度。玻璃陶瓷可容易地形成熱通孔，因此可適當地防止氣密封裝體的溫度過度上昇的事態。氮化鋁與氧化鋁的散熱性良好，因此可適當地防止氣密封裝體的溫度過度上昇的事態。
玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁較佳為分散有黑色顏料(以
分散有黑色顏料的狀態燒結而成)。若如此，則封裝體基體可吸收透過密封材料層的雷射光。其結果，於雷射密封時封裝體基體的與密封材料層接觸的部位經加熱，因此可於密封材料層與封裝體基體的界面促進反應層的形成。
分散有黑色顏料的封裝體基體較佳為具有吸收應照射的雷射光的性質，即較佳為厚度0.5mm，應照射的雷射光的波長(808nm)的總光線透過率為10%以下(理想的是5%以下)。若如此，則於封裝體基體與密封材料層的界面，密封材料層的溫度容易上昇。
封裝體基體的基部的厚度較佳為0.1mm~2.5mm、特別是0.2mm~1.5mm。藉此，可實現氣密封裝體的薄型化。
封裝體基體的框部的高度、即自封裝體基體減去基部的厚度的高度較佳為100μm~2000μm、特別是200μm~900μm。若如此，則適當地收納內部元件，並容易實現氣密封裝體的薄型化。
玻璃蓋可使用各種玻璃。例如，可使用無鹼玻璃、鹼硼矽酸玻璃、鈉鈣玻璃。再者，玻璃蓋亦可為將兩片玻璃板貼合而成的積層玻璃。
可於玻璃蓋的內部元件側的表面形成功能膜，亦可於玻璃蓋外側的表面形成功能膜。功能膜特佳為抗反射膜。藉此，可減少於玻璃蓋的表面反射的光。
玻璃蓋的厚度較佳為0.1mm以上、0.2mm~2.0mm、
0.4mm~1.5mm、特別是0.5mm~1.2mm。若玻璃蓋的厚度小，則氣密封裝體的強度變得容易降低。另一方面，若玻璃蓋的厚度大，則難以實現氣密封裝體的薄型化。
玻璃蓋與密封材料層的熱膨脹係數差較佳為未滿50×10-7/℃、未滿40×10-7/℃、特別是25×10-7/℃以下。若該些的熱膨脹係數差過大，則殘留於密封部分的應力不合理地變高，氣密封裝體的氣密可靠性變得容易降低。
密封材料層具有藉由吸收雷射光而軟化變形，於封裝體基體的表層形成反應層，將封裝體基體與玻璃蓋氣密一體化的功能。
密封材料層形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開的位置，並且形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開的位置，較佳為形成於與框部的頂部的內側邊緣隔開50μm以上、60μm以上、70μm~2000μm、特別是80μm~1000μm的位置。若框部的頂部的內側邊緣與密封材料層的隔開距離過短，則於雷射密封時因局部加熱所產生的熱難以逃逸，因此玻璃蓋於冷卻過程中容易破損。另一方面，若框部的頂部的內側邊緣與密封材料層的隔開距離過長，則氣密封裝體的小型化變困難。另外，較佳為形成於與框部的頂部的外側邊緣隔開50μm以上、60μm以上、70μm~2000μm、特別是80μm~1000μm的位置。若框部的頂部的外側邊緣與密封材料層的隔開距離過短，則於雷射密封時因局部加熱所產生的熱難以逃逸，因此玻璃蓋於冷卻過程中容易破損。另一方面，
若框部的頂部的外側邊緣與密封材料層的隔開距離過長，則氣密封裝體的小型化變困難。
密封材料層較佳為形成於與玻璃蓋的邊緣隔開50μm以上、60μm以上、70μm~1500μm、特別是80μm~800μm的位置。若玻璃蓋的邊緣與密封材料層的隔開距離過短，則於雷射密封時，在玻璃蓋的邊緣區域玻璃蓋的內部元件側的表面與外側的表面的表面溫度差小幅變大，玻璃蓋容易破損。
框部的頂部的內側邊緣與密封材料層的隔開距離(圖1(b)中的距離A)較佳為較玻璃蓋的邊緣與密封材料層的隔開距離(圖1(b)中的距離C)而言長，且較佳為較玻璃蓋的邊緣與密封材料層的隔開距離而長10μm以上。另外，框部的頂部的外側邊緣與密封材料層的隔開距離(圖1(b)中的距離B)較佳為較玻璃蓋的邊緣與密封材料層的隔開距離而言長，且較佳為較玻璃蓋的邊緣與密封材料層的隔開距離而長10μm以上。若如此，則於雷射密封時因局部加熱所產生的熱容易逃逸，因此玻璃蓋於冷卻過程中不易破損。
密封材料層較佳為形成於框部的頂部的寬度方向的中心線上，即形成於框部的頂部的中央區域。若如此，則於雷射密封時因局部加熱所產生的熱容易逃逸，因此玻璃蓋不易破損。再者，於框部的頂部的寬度充分大的情況下，亦可不於框部的頂部的寬度方向的中心線上形成密封材料層。
密封材料層的平均厚度較佳為未滿8.0μm、特別是1.0
μm以上且未滿6.0μm。密封材料層的平均厚度越小，則於密封材料層與玻璃蓋的熱膨脹係數不匹配時，於雷射密封後越可減少殘留於密封部分的應力。另外，亦可提高雷射密封的精度。再者，作為如所述般限制密封材料層的平均厚度的方法，可列舉將複合粉末糊劑塗佈為薄的方法、對密封材料層的表面進行研磨處理的方法。
密封材料層的平均寬度較佳為1μm以上且2000μm以下、10μm以上且1000μm以下、30μm以上且未滿600μm、50μm以上且未滿400μm、75μm以上且未滿300μm、特別是100μm以上且200μm以下。若使密封材料層的平均寬度變窄，則容易使密封材料層與框部的邊緣隔開，因此於雷射密封後容易減少殘留於密封部分的應力。進而可使封裝體基體的框部的寬度變窄，可擴大作為器件發揮功能的有效面積。另一方面，若密封材料層的平均寬度過窄，則雷射密封的精度變得容易降低。
密封材料層的表面粗糙度Ra較佳為未滿0.5μm、0.2μm以下、特別是0.01μm~0.15μm。另外，密封材料層的表面粗糙度RMS較佳為未滿1.0μm、0.5μm以下、特別是0.05μm~0.3μm。若如此，則封裝體基體與密封材料層的密著性提高，雷射密封的精度提高。此處，「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。再者，作為如所述般限制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、減小耐火性填料粉末的粒度
的方法。
密封材料層較佳為至少包含玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末的燒結體。玻璃粉末為於雷射密封時吸收雷射光發生軟化變形而將封裝體基體與玻璃蓋氣密一體化的成分。耐火性填料粉末是作為骨材而起作用，使密封材料的熱膨脹係數降低且提高機械強度的成分。再者，於密封材料層中除玻璃粉末與耐火性填料粉末以外，亦可包含雷射吸收材，以提高光吸收特性。
複合粉末可使用各種材料。其中，就提高密封強度的觀點而言，較佳為使用包含鉍系玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末。作為複合粉末，較佳為使用含有55體積%~95體積%的鉍系玻璃粉末與5體積%~45體積%的耐火性填料粉末的複合粉末，進而佳為使用含有60體積%~85體積%的鉍系玻璃粉末與15體積%~40體積%的耐火性填料粉末的複合粉末，特佳為使用含有60體積%~80體積%的鉍系玻璃粉末與20體積%~40體積%的耐火性填料粉末的複合粉末。若添加耐火性填料粉末，則密封材料層的熱膨脹係數變得容易與玻璃蓋及封裝體基體的熱膨脹係數匹配。其結果，變得容易防止在雷射密封後於密封部分殘留不合理的應力的事態。另一方面，若耐火性填料粉末的含量過多，則玻璃粉末的含量相對性變少，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。
複合粉末的軟化點較佳為510℃以下、480℃以下、特別是450℃以下。若複合粉末的軟化點過高，則難以提高密封材料層
的表面平滑性。複合粉末的軟化點的下限並無特別設定，若考慮玻璃粉末的熱穩定性，則複合粉末的軟化點較佳為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2中的Ts。
鉍系玻璃較佳為以莫耳%計而含有28%~60%的Bi2O3、15%~37%的B2O3、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，%的表示是指莫耳%。
Bi2O3是用以使軟化點降低的主要成分。Bi2O3的含量較佳為28%~60%、33%~55%、特別是35%~45%。若Bi2O3的含量過少，則軟化點過高，軟化流動性變得容易降低。另一方面，若Bi2O3的含量過多，則於雷射密封時玻璃變得容易失透，由於該失透而造成軟化流動性變得容易降低。
B2O3是作為玻璃形成成分而必需的成分。B2O3的含量較佳為15%~37%、19%~33%、特別是22%~30%。若B2O3的含量過少，則變得難以形成玻璃網狀物，因此於雷射密封時玻璃變得容易失透。另一方面，若B2O3的含量過多，則玻璃的黏性變高，軟化流動性變得容易降低。
ZnO為提高耐失透性的成分。ZnO的含量較佳為1%~30%、3%~25%、5%~22%、特別是5%~20%。若ZnO的含量為所述範圍外，則玻璃組成的成分平衡崩潰，耐失透性反而變得容易降低。
除所述成分以外，例如亦可添加以下的成分。
SiO2是提高耐水性的成分。SiO2的含量較佳為0%~5%、0%~3%、0%~2%、特別是0%~1%。若SiO2的含量過多，則存在軟化點不合理地上昇之虞。另外，於雷射密封時，玻璃變得容易失透。
Al2O3是提高耐水性的成分。Al2O3的含量較佳為0%~10%、0.1%~5%、特別是0.5%~3%。若Al2O3的含量過多，則存在軟化點不合理地上昇之虞。
Li2O、Na2O及K2O是使耐失透性降低的成分。因此，Li2O、Na2O及K2O的含量較佳為分別為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，卻是使軟化點上昇的成分。因此，MgO、CaO、SrO及BaO的含量較佳為分別為0%~20%、0%~10%、特別是0%~5%。
為了使鉍系玻璃的軟化點降低，需要於玻璃組成中導入大量Bi2O3，但若使Bi2O3的含量增加，則於雷射密封時玻璃變得容易失透，由於該失透而造成軟化流動性變得容易降低。特別是若Bi2O3的含量成為30%以上，則該傾向變顯著。作為其對策，若添加CuO，則即使Bi2O3的含量為30%以上，亦可有效地抑制耐失透性的降低。若進而添加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%、1%~40%、5%~35%、10%~30%、特別是13%~25%。若CuO的含量過多，則有損玻璃組
成的成分平衡，耐失透性反而變得容易降低。另外，密封材料層的總光線透過率過低，難以對封裝體基體與密封材料層的邊界區域進行局部加熱。
Fe2O3為提高耐失透性與雷射吸收特性的成分。Fe2O3的含量較佳為0%~10%、0.1%~5%、特別是0.4%~2%。若Fe2O3的含量過多，則玻璃組成的成分平衡崩潰，耐失透性反而變得容易降低。
MnO為提高雷射吸收特性的成分。MnO的含量較佳為0%~25%、特別是5%~15%。若MnO的含量過多，則耐失透性變得容易降低。
Sb2O3為提高耐失透性的成分。Sb2O3的含量較佳為0%~5%、特別是0%~2%。若Sb2O3的含量過多，則玻璃組成的成分平衡崩潰，耐失透性反而變得容易降低。
玻璃粉末的平均粒徑D50較佳為未滿15μm、0.5μm~10μm、特別是1μm~5μm。玻璃粉末的平均粒徑D50越小，則玻璃粉末的軟化點越降低。此處，「平均粒徑D50」是指藉由雷射繞射法以體積基準而測定的值。
作為耐火性填料粉末，較佳為選自堇青石、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，特佳為β-鋰霞石或堇青石。該些耐火性填料粉末除熱膨脹係數低以外，機械強度高，而且與鉍系玻璃粉末的適合性良好。
耐火性填料粉末的平均粒徑D50較佳為未滿2μm、特別是0.1μm以上且未滿1.5μm。若耐火性填料粉末的平均粒徑D50過大，則密封材料層的表面平滑性容易降低，並且密封材料層的平均厚度容易變大，結果，雷射密封的精度容易降低。
耐火性填料粉末的99%粒徑D99較佳為未滿5μm、4μm以下、特別是0.3μm以上且3μm以下。若耐火性填料粉末的99%粒徑D99過大，則密封材料層的表面平滑性容易降低，並且密封材料層的平均厚度容易變大，結果，雷射密封的精度容易降低。此處，「99%粒徑D99」是指藉由雷射繞射法以體積基準而測定的值。
為了提高光吸收特性，密封材料層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的失透的作用。因此，密封材料層中的雷射吸收材的含量較佳為以10體積%以下、5體積%以下、1體積%以下、0.5體積%以下、特別是實質上不含有為宜。於鉍系玻璃的耐失透性良好的情況下，為了提高雷射吸收特性，亦可導入1體積%以上、特別是3體積%以上的雷射吸收材。再者，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。
密封材料層的熱膨脹係數較佳為55×10-7/℃~95×10-7/℃、60×10-7/℃~82×10-7/℃、特別是65×10-7/℃~76×10-7/℃。若如此，則密封材料層的熱膨脹係數與玻璃蓋或封裝體基體的熱膨脹係數匹配，殘留於密封部分的應力變小。再者，「熱膨脹係數」是於30℃~300℃的溫度範圍中，藉由推桿式熱膨脹係數測定
(TMA)裝置而測定的值。
密封材料層可利用各種方法來形成，其中較佳為藉由複合粉末糊劑的塗佈、燒結來形成。而且，複合粉末糊劑的塗佈較佳為使用分配器或網版印刷機等塗佈機。若如此，則可提高密封材料層的尺寸精度(密封材料層的寬度的尺寸精度)。此處，複合粉末糊劑為複合粉末與媒劑的混合物。而且，媒劑通常包含溶媒與樹脂。出於調整糊劑的黏性的目的而添加樹脂。另外，視需要亦可添加界面活性劑、增黏劑等。
複合粉末糊劑通常藉由利用三輥等將複合粉末與媒劑加以混練而製作。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(dimethyl formamide，DMF)、α-萜品醇、高級醇、γ-丁內酯(γ-BL)、四氫萘(tetralin)、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、二丙二醇單丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單丁醚、碳酸丙二酯、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide，DMSO)、N-甲基-2-吡咯啶酮等。
複合粉末糊劑亦可塗佈於封裝體基體的框部的頂部上，較佳為沿著玻璃蓋的外周邊緣區域以框緣狀進行塗佈。若如
此，則不需要針對封裝體基體的密封材料層的煅燒，可抑制深紫外LED元件等內部元件的熱劣化。
作為製造本發明的氣密封裝體的方法，較佳為自玻璃蓋側向密封材料層照射雷射光，使密封材料層軟化變形，藉此對封裝體基體與玻璃蓋進行氣密密封來獲得氣密封裝體。該情況下，亦可將玻璃蓋配置於封裝體基體的下方，但就雷射密封的效率的觀點而言，較佳為將玻璃蓋配置於封裝體基體的上方。
作為雷射，可使用各種雷射。就容易操作的方面而言，特佳為半導體雷射、釔鋁石榴石(Yttrium-Aluminum-Garnet，YAG)雷射、CO2雷射、準分子雷射、紅外雷射。
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、且內部元件的耐熱溫度以下的溫度對玻璃蓋進行預熱，則於雷射密封時容易抑制因熱衝擊所造成的玻璃蓋的破損。另外，若在進行雷射密封後不久自玻璃蓋側照射退火雷射，則容易進一步抑制因熱衝擊或殘留應力所造成的玻璃蓋的破損。
較佳為以按壓玻璃蓋的狀態進行雷射密封。藉此可於雷射密封時促進密封材料層的軟化變形。
[實施例]
以下，基於實施例而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，以鉍系玻璃粉末為73體積%、耐火性填料粉末為27體積%的比例加以混合而製作複合粉末。此處，將鉍系玻璃粉末的平均粒徑D50設為1.0μm，將99%粒徑D99設為2.5μm，將耐火性填料粉末的平均粒徑D50設為1.0μm，將99%粒徑D99設為2.5μm。再者，鉍系玻璃以莫耳%計含有39%的Bi2O3、23.7%的B2O3、14.1%的ZnO、2.7%的Al2O3、20%的CuO、0.6%的Fe2O3作為玻璃組成。另外，耐火性填料粉末為β-鋰霞石。
對所獲得的複合粉末測定熱膨脹係數，結果所述熱膨脹係數為70×10-7/℃。再者，熱膨脹係數為藉由推桿式TMA裝置而測定者，其測定溫度範圍為30℃~300℃。
其次，使用所述複合粉末，以可確保距玻璃蓋(日本電氣硝子公司製造的BDA，厚度為0.3mm)的外周邊緣為表中的隔開寬度C的方式，形成框緣狀的密封材料層。若詳述，則首先以黏度成為約100Pa．s(25℃、剪切速率(Shear rate)：4)的方式將所述的複合粉末、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勻地分散，進行糊劑化而獲得複合粉末糊劑。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，沿著玻璃蓋的邊緣以可確保距玻璃蓋的邊緣為表中的隔開寬度C的方式，利用網版印刷機以框緣狀印刷所述的複合粉末糊劑。進而，於大氣環境下，以120℃乾燥10分鐘後，於大氣環境下，以500℃燒成10分鐘，藉此將5.0μm厚、具有表中的寬度的密封材料層形成於玻璃蓋上。
另外，準備表1中記載的封裝體基體(縱15mm×橫10mm×基部厚度0.6mm)。於封裝體基體的外周邊緣上以框緣狀形成框部，框部的寬度如表中記載般，框部的高度為400μm。而且，封裝體基體的表面粗糙度Ra為0.1μm~1.0μm。再者，表中的「玻璃陶瓷」為將包含玻璃粉末與耐火性填料粉末的生片(green sheet)的積層體燒結而形成者。
最後，以封裝體基體的框部的頂部與密封材料層接觸的方式積層配置封裝體基體與玻璃蓋。而且，框部的頂部的內側邊緣與密封材料層的隔開距離A如表中記載般，框部的頂部的外側邊緣與密封材料層的隔開距離B如表中記載般。之後，自玻璃蓋側向密封材料層照射波長808nm、3W~20W的半導體雷射，使密封材料層軟化變形，藉此對封裝體基體與玻璃蓋進行氣密密封而獲得各氣密封裝體(試樣No.1~試樣No.6)。
對所獲得的氣密封裝體評價雷射密封後的裂紋與氣密可靠性。關於雷射密封後的裂紋，於利用光學顯微鏡觀察密封部分時，將無裂紋的情況評價為「○」，將存在裂紋的情況評價為「×」。
其次，對所獲得的氣密封裝體評價氣密可靠性。若詳
述，則對所獲得的氣密封裝體進行高溫高濕高壓試驗：HAST試驗(Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress test)後，觀察密封材料層的附近，結果將完全未觀察到變質、裂紋、剝離等的情況作為「○」，將觀察到變質、裂紋、剝離等的情況作為「×」，來評價氣密可靠性。再者，HAST試驗的條件是121℃、濕度100%、2atm、24小時。
根據表1可知：試樣No.1~試樣No.4的雷射密封後的裂紋與氣密可靠性的評價良好。另一方面，試樣No.5、試樣No.6於雷射密封後產生裂紋，氣密封裝體的氣密可靠性亦低。
[產業上之可利用性]
本發明的氣密封裝體適於安裝有感測器晶片、深紫外LED元件等內部元件的氣密封裝體，除此以外亦可較佳地適用於收納壓電振動元件或於樹脂中分散有量子點的波長轉換元件等的氣密封裝體等中。
1‧‧‧氣密封裝體
10‧‧‧封裝體基體
11‧‧‧玻璃蓋
12‧‧‧基部
13‧‧‧框部
14‧‧‧內部元件(深紫外LED元件)
15‧‧‧密封材料層
19‧‧‧雷射照射裝置
L‧‧‧雷射光
X‧‧‧主要部分
Claims (6)
- 一種氣密封裝體，其是將封裝體基體與玻璃蓋介隔密封材料層進行氣密密封而成，所述氣密封裝體的特徵在於：所述封裝體基體具有基部與設於所述基部上的框部，於所述封裝體基體的所述框部內收納有內部元件，於所述封裝體基體的所述框部的頂部與所述玻璃蓋之間配設有所述密封材料層，所述密封材料層形成於與所述框部的頂部的內側邊緣隔開的位置，並且形成於與所述框部的頂部的外側邊緣隔開的位置，所述密封材料層為至少包含鉍系玻璃粉末與耐火性填料粉末的複合粉末的燒結體，並且所述鉍系玻璃粉末以莫耳%計而含有35%~60%的Bi2O3及1%~40%的CuO作為玻璃組成。
- 如申請專利範圍第1項所述的氣密封裝體，其中所述密封材料層形成於與所述框部的頂部的內側邊緣隔開50μm以上的位置，並且形成於與所述框部的頂部的外側邊緣隔開50μm以上的位置。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝體，其中所述密封材料層形成於與所述玻璃蓋的邊緣隔開50μm以上的位置。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝體，其中所述密封材料層實質上不包含雷射吸收材。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝體，其 中所述密封材料層的平均厚度未滿8.0μm，並且所述密封材料層的平均寬度為75μm~1000μm。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣密封裝體，其中所述封裝體基體為玻璃、玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的複合材料。
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