TWI790223B - 氣密封裝體 - Google Patents

氣密封裝體 Download PDF

Info

Publication number
TWI790223B
TWI790223B TW107106443A TW107106443A TWI790223B TW I790223 B TWI790223 B TW I790223B TW 107106443 A TW107106443 A TW 107106443A TW 107106443 A TW107106443 A TW 107106443A TW I790223 B TWI790223 B TW I790223B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
frame
material layer
sealing material
glass
package
Prior art date
Application number
TW107106443A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201842594A (zh
Inventor
廣瀬将行
馬屋原芳夫
Original Assignee
日商日本電氣硝子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日本電氣硝子股份有限公司 filed Critical 日商日本電氣硝子股份有限公司
Publication of TW201842594A publication Critical patent/TW201842594A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI790223B publication Critical patent/TWI790223B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/562—Protection against mechanical damage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/564—Details not otherwise provided for, e.g. protection against moisture

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Control And Other Processes For Unpacking Of Materials (AREA)

Abstract

本發明的封裝基體的特徵在於具有大致矩形的基部、及沿著所述基部的外周設置的大致框緣狀的框部，於所述框部的內壁角部的全部或一部分具有應力緩衝部。

Description

氣密封裝體
本發明是有關於一種封裝基體及使用其的氣密封裝體，具體而言是有關於一種具有用以收納內部元件的模槽的封裝基體及使用其的氣密封裝體。
氣密封裝體通常具備封裝基體、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感測器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，若用於包含玻璃粉末與耐火性填料粉末的密封材料中，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
且說，封裝基體通常具有大致矩形的基部、及沿著所述基部的外周設置的大致框緣狀的框部。於由所述基部與框部所形成的內部空間(模槽)收納有內部元件。
近年來，由於氣密封裝體的小型化的進展，框部的寬度逐漸狹小化。若框部的寬度狹小化，則於對封裝基體的前驅物進行煅燒、燒結而獲得封裝基體時，封裝基體容易變形，視情況封裝基體產生裂紋，於製作氣密封裝體時產生無法確保氣密可靠性之虞。
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即便框部的寬度狹小化亦不易產生變形或裂紋的封裝基體。
本發明者等發現，藉由於模槽的內壁的角部設置應力緩衝部，可解決所述技術課題，從而作為本發明而提出。即，本發明的封裝基體的特徵在於具有大致矩形的基部、及沿著所述基部 的外周設置的大致框緣狀的框部，於所述框部的內壁角部的全部或一部分具有應力緩衝部。
本發明的封裝基體具有大致矩形的基部、及沿著所述基部的外周設置的大致框緣狀的框部。若如此，則容易將感測器元件等內部元件收納於模槽內。
根據本發明者等的調差，發現若著眼於在封裝基體的前驅物的煅燒、燒結後容易於封裝基體的框部的內壁角部產生凹陷或裂紋，而於所述內壁角部設置應力緩衝部，則不易產生所述凹陷或裂紋。因此，本發明的封裝基體於框部的內壁角部的全部或一部分具有應力緩衝部，即於框部的四處內壁角部內至少一處內壁角部具有應力緩衝部。
第二，本發明的封裝基體較佳為自框部的頂部側觀察時，應力緩衝部為圓弧狀。
第三，本發明的封裝基體較佳為自框部的頂部側觀察時，應力緩衝部為直線狀，且所述應力緩衝部與鄰接的內壁所形成的角度為100°~160°。
第四，本發明的封裝基體較佳為自框部的頂部側觀察時，框部的外壁角部未經倒角。即，較佳為自框部的頂部側觀察時，框部的外壁角部的外形為大致矩形。
第五，本發明的封裝基體較佳為封裝基體為玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的複合材料。
以下，參照圖式對本發明的封裝基體進行說明。圖1(a) 是用以說明先前的封裝基體的實施形態的概略立體圖，圖1(b)是將先前的封裝基體的實施形態的主要部分X放大的概略立體圖。根據圖1(a)可知，封裝基體1具有大致矩形的基部2、及沿著基部2的外周設置的大致框緣狀的框部3。框部3的內壁角部4是以鄰接的內壁彼此所形成的角度成為90°的方式形成。框部3的外壁角部5是以鄰接的外壁彼此所形成的角度成為90°的方式形成。根據圖1(b)可知，由於封裝基體1的前驅物的煅燒、燒結時的收縮而產生箭頭方向的應力，於框部3的內壁角部4產生應力或變形的集中部位。而且，由於所述應力或變形量的集中，自框部3的內壁角部4產生裂紋。
圖2(a)是用以說明本發明的封裝基體的一實施形態的概略圖，且是自框部的頂部側觀察時的概略圖，圖2(b)是用以說明本發明的封裝基體的另一實施形態的概略圖，且是自框部的頂部側觀察時的概略圖。根據圖2(a)可知，封裝基體10具有大致矩形的基部11、及沿著基部11的外周設置的大致框緣狀的框部12。框部12的內壁角部13均具有應力緩衝部14。自框部12的頂部側觀察時，應力緩衝部14成為Φ0.5mm以上的圓弧狀。由於所述應力緩衝部14，應力或變形量不易集中於框部12的內壁角部13。另外，框部12的外壁角部15自框部12的頂部側觀察時以外壁彼此所形成的角度成為90°的方式形成，且未經倒角。
根據圖2(b)可知，封裝基體20具有大致矩形的基部21、及沿著基部21的外周設置的大致框緣狀的框部22。框部22 的內壁角部23中具有應力緩衝部24。關於應力緩衝部24，自框部22的頂部側觀察時，應力緩衝部24與鄰接的內壁以135°的角度連結。由於所述應力緩衝部24，應力或變形量不易集中於框部22的內壁角部23。另外，框部22的外壁角部25均是自框部22的頂部側觀察時以外壁彼此所形成的角度成為90°的方式形成，且未經倒角。
第六，本發明的氣密封裝體較佳為於封裝基體與玻璃蓋介隔密封材料層進行氣密密封的氣密封裝體中，該封裝基體為所述封裝基體。
第七，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。若如此，則可提高雷射密封的精度。
以下，參照圖式對本發明的氣密封裝體進行說明。圖3是用以說明本發明的氣密封裝體的一實施形態的概略剖面圖。根據圖3可知，氣密封裝體30具備封裝基體31與玻璃蓋32。另外，封裝基體31具有大致矩形的基部33、及沿著基部33的外周設置的大致框緣狀的框部34。而且，於框部34的四處內壁角部形成有應力緩衝部(未圖示)。
於封裝基體31的框部34內(包含框部34、基部33及玻璃蓋32的空間內)收納有內部元件35。再者，於封裝基體31內形成有將內部元件35與外部電性連接的電氣配線(未圖示)。
密封材料層36是於封裝基體31的框部34的頂部與玻璃蓋32的內部元件35側的表面之間遍及框部34的頂部的周邊而 配置。另外，密封材料層36包含鉍系玻璃與耐火性填料粉末，但實質上不包含雷射吸收材。而且，密封材料層36的寬度比封裝基體31的框部34的頂部的寬度小，進而與玻璃蓋32的邊緣隔開。進而，密封材料層36的平均厚度未滿8.0μm。
另外，所述氣密封裝體30可以如下方式來製作。首先，以密封材料層36與框部34的頂部相接的方式，將預先形成有密封材料層36的玻璃蓋32載置於封裝基體31上。繼而，使用按壓夾具一面按壓玻璃蓋32，一面自玻璃蓋32側沿著密封材料層36來照射自雷射照射裝置出射的雷射光L。藉此，密封材料層36軟化流動，與封裝基體31的框部34的頂部的表層進行反應，藉此封裝基體31與玻璃蓋32進行氣密一體化，從而形成氣密封裝體30的氣密結構。
1、10、20、31:封裝基體
2、11、21、33:基部
3、12、22、34:框部
4、13、23:內壁角部
5、15、25:外壁角部
6:裂紋
14、24:應力緩衝部
30:氣密封裝體
32:玻璃蓋
35:內部元件
36:密封材料層
L:雷射光
Ts:軟化點
X:先前的封裝基體的實施形態的主要部分
圖1(a)是用以說明先前的封裝基體的實施形態的概略立體圖，圖1(b)是將先前的封裝基體的實施形態的主要部分X放大的概略立體圖。
圖2(a)是用以說明本發明的封裝基體的一實施形態的概略圖，且是自框部的頂部側觀察時的概略圖，圖2(b)是用以說明本發明的封裝基體的另一實施形態的概略圖，且是自框部的頂部側觀察時的概略圖。
圖3是用以說明本發明的氣密封裝體的一實施形態的概略剖 面圖。
圖4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。
本發明的封裝基體具有大致矩形的基部、及沿著所述基部的外周設置的大致框緣狀的框部。若如此，則容易將感測器元件等內部元件收納於封裝基體的框部內。另外，可擴大作為器件發揮功能的有效面積。
本發明的封裝基體於框部的內壁角部的全部或一部分具有應力緩衝部，較佳為於框部的內壁角部的全部具有應力緩衝部。若如此，則於封裝基體的前驅物的煅燒、燒結後，封裝基體不易產生變形或裂紋。
應力緩衝部較佳為自框部的頂部側觀察時為圓弧狀，較佳為曲率半徑為0.5mm以上且1.0mm以下、尤其是1.5mm以上的圓弧狀。若如此，則於封裝基體的前驅物的煅燒、燒結後，封裝基體不易產生變形或裂紋。
應力緩衝部較佳為自框部的頂部側觀察時為直線狀，且與相鄰的內壁以100°~160°的角度、尤其是125°~145°的角度連結。若如此，則於封裝基體的前驅物的煅燒、燒結後，封裝基體不易產生變形或裂紋。
框部的外壁角部較佳為自框部的頂部側觀察時未經倒角。若如此，則可提高封裝基體的強度。
框部的頂部的寬度較佳為100μm~6000μm、500μm~4500μm、尤其是1000μm~3000μm。若框部的頂部的寬度過窄，則於對封裝基體的前驅物進行煅燒、燒結時容易產生變形或裂紋。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。再者，框部的頂部的寬度越窄，於對封裝基體的前驅物進行煅燒、燒結時，越容易於框部的內壁角部產生凹陷或裂紋，因此於框部的內壁角部形成應力緩衝部的優點相對變大。
封裝基體的框部的高度、即自封裝基體減去基部的厚度的高度較佳為200μm~4000μm、尤其是500μm~3000μm。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。
封裝基體的基部的厚度較佳為0.1mm~6.0mm、尤其是0.2mm~4.5mm。藉此，可實現氣密封裝體的薄型化。
框部的頂部的表面粗糙度Ra較佳為未滿2.0μm。若該表面粗糙度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。
封裝基體較佳為玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的複合材料(例如，將基部設為氮化鋁、將框部設為玻璃陶瓷，且將兩者一體化而成者)。玻璃陶瓷可藉由生片(green sheet)積層體的煅燒而製作，因此具有如下優點：形狀的自由度變高，容易於封裝基體的內壁角部形成應力緩衝部。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煅燒、燒結而成)。若如此，則封裝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基體的框部的頂部的界面促進反應層的形成。
分散有黑色顏料的封裝基體較佳為具有吸收應照射的雷射光的性質，即厚度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，則於封裝基體與密封材料層的框部的頂部的界面密封材料層的溫度容易上昇。
本發明的氣密封裝體如上所述於封裝基體的框部的頂部與玻璃蓋之間配置有密封材料層，且所述氣密封裝體的特徵在於：該封裝基體為所述封裝基體。以下，對本發明的氣密封裝體進行詳細說明。
封裝基體較佳為所述態樣，此處，為了方便而省略重覆部分的記載。
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，玻璃蓋亦可為將多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。功能膜尤佳為抗反射膜。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、0.15mm~2.0mm、尤其是0.2mm~1.0mm。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/℃、尤其是30×10-7/℃以下。若該熱膨脹係數差過大，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。
密封材料層具有於雷射密封時軟化變形，於封裝基體的表層形成反應層，將封裝基體與玻璃蓋氣密一體化的功能。
密封材料層較佳為以與框部的接觸位置和框部的頂部的內側邊緣隔開的方式形成，且以與框部的頂部的外側邊緣隔開的方式形成，進而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、尤其是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、尤其是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。
密封材料層較佳為以與玻璃蓋的接觸位置和玻璃蓋的邊緣隔開50μm以上、60μm以上、70μm~1500μm、尤其是80μm~800μm的方式形成。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變大，玻璃蓋容易破損。
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、尤其是1.0μm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，作為如所述般地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薄薄地塗佈的方法、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、50μm以上且800μm以下、尤 其是100μm以上且600μm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，則當對密封材料層施加大的剪切應力時，密封材料層容易整塊破壞。進而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、尤其是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、尤其是0.05μm~0.3μm。若如此，則封裝基體與密封材料層的密接性提高，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。
密封材料層較佳為含有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發生軟化變形而將封裝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料而起作用，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，尤佳為使用含有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、尤其是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4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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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。尤其是若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，則即便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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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%、尤其是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、尤其是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，尤佳為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、尤其是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，其結果，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、尤其是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，其結果，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15體積%以下、10體積%以下、5體積%以下、1體積%以下、0.5體積%以下、尤其是實質上不含有(0.1體積%以下)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、尤其是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/℃、尤其是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基體的熱膨脹係數匹配，藉由剪切應力而密封材料層容易整塊破壞。再者，「熱膨脹係數」是於30℃~300℃的溫度範圍內，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-丁基內酯(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，則不需要針對封裝基體的密封材料層的燒附，可抑制深紫外發光二極體(light emitting diode，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，尤佳為半導體雷射、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。
較佳為以按壓玻璃蓋的狀態進行雷射密封。藉此可提高雷射密封的強度。
[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。
最初，以利用莫耳%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作為玻璃組成的方式，準備調和有各種氧化物、碳酸鹽等原料的玻璃批料，將其放入至鉑坩堝中，於1200℃下進行2小時的熔融。其次，藉由水冷輥將所獲得的熔融玻璃成形為薄片狀。最後，藉由球磨機將薄片狀的鉍系玻璃粉碎後進行空氣分級，而獲得鉍系玻璃粉末。
進而，以鉍系玻璃粉末為90.0質量%、耐火性填料粉末為10.0質量%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，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，其熱膨脹係數為71×10-7/℃。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℃。
另外，沿著包含硼矽酸玻璃的玻璃蓋(日本電氣硝子公司製造的BDA、30mm×20mm×厚度0.2mm)的外周邊緣，使用所述複合粉末而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，沿著玻璃蓋的外周邊緣，利用網版印刷機以框緣狀印刷所述複合粉末糊劑。進而，於大氣環境下，以120℃乾燥10分鐘後，於大氣環境下，以500℃煅燒10分鐘，藉此將平均寬度400μm、平均厚度6μm的密封材料層形成於玻璃蓋上。
其次，製作具有大致矩形的基部、及沿著所述基部的外周設置的大致框緣狀的框部的封裝基體。若詳述，則以可獲得具有外形30mm×20mm、框部的寬度2.5mm、框部的高度2.5mm、基部的厚度1.0mm的尺寸的封裝基體的方式，於對生片(日本電氣硝子公司製造的MLB-26B)進行積層、壓接後，以870℃煅燒20分鐘，而獲得包含玻璃陶瓷的封裝基體。此處，於框部的內壁 角部於俯視時均形成有曲率半徑為2mm的應力緩衝部，於所述應力緩衝部中未確認到凹陷或裂紋的產生。再者，封裝基體的框部的頂部的表面粗糙度Ra為0.2μm。
最後，介隔密封材料層，積層配置封裝基體與玻璃蓋。之後，使用按壓夾具一面按壓玻璃蓋，一面自玻璃蓋側向密封材料層以照射速度15mm/秒照射波長808nm、輸出4W、照射徑Φ0.5mm的半導體雷射，使密封材料層軟化變形，藉此將封裝基體與玻璃蓋氣密一體化而獲得氣密封裝體。
對所獲得的氣密封裝體評價裂紋與氣密可靠性。首先，利用光學顯微鏡觀察密封部分與封裝基體的內壁角部，結果未確認到裂紋的產生。其次，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，結果完全未觀察到變質、裂紋、剝離等。再者，HAST試驗的條件是121℃、濕度100%、2atm、24小時。
[產業上的可利用性]
本發明的封裝基體可較佳地適用於安裝有感測器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深紫外LED元件、壓電振動元件、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。
10:封裝基體
11:基部
12:框部
13:內壁角部
14:應力緩衝部
15:外壁角部

Claims (7)

  1. 一種氣密封裝體，包括封裝基體、玻璃蓋以及密封材料層，所述封裝基體具有大致矩形的基部、沿著所述基部的外周設置的大致框緣狀的框部及形成於所述框部的內壁角部的全部或一部分的應力緩衝部，所述密封材料層配置於所述框部的頂部與所述玻璃蓋之間，且所述密封材料層含有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，所述耐火性填料粉末的平均粒徑D50未滿2μm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣密封裝體，其中自框部的頂部側觀察時，應力緩衝部為圓弧狀。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的氣密封裝體，其中自框部的頂部側觀察時，應力緩衝部為直線狀，且所述應力緩衝部與鄰接的內壁所形成的角度為100°~160°。
  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，其中自框部的頂部側觀察時，框部的外壁角部未經倒角。
  5. 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，其中封裝基體為玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的複合材料。
  6. 如申請專利範圍第4項中任一項所述的氣密封裝體，其中封裝基體為玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁的任一者、或該些的 複合材料。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的氣密封裝體，其中密封材料層的平均厚度未滿8.0μm。
TW107106443A 2017-02-27 2018-02-26 氣密封裝體 TWI790223B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017034462A JP6913279B2 (ja) 2017-02-27 2017-02-27 気密パッケージ
JP2017-034462 2017-02-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201842594A TW201842594A (zh) 2018-12-01
TWI790223B true TWI790223B (zh) 2023-01-21

Family

ID=63253701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107106443A TWI790223B (zh) 2017-02-27 2018-02-26 氣密封裝體

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6913279B2 (zh)
KR (1) KR102400344B1 (zh)
CN (1) CN110268516A (zh)
TW (1) TWI790223B (zh)
WO (1) WO2018155373A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10811581B2 (en) * 2018-06-15 2020-10-20 Nichia Corporation Method of manufacturing semiconductor device
JP7369091B2 (ja) * 2020-05-25 2023-10-25 京セラ株式会社 光学装置用蓋体、光学装置用パッケージ及び光学装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111277A (en) * 1991-03-29 1992-05-05 Aegis, Inc. Surface mount device with high thermal conductivity
JPH06144937A (ja) * 1992-11-03 1994-05-24 Sumitomo Kinzoku Ceramics:Kk セラミックス基板の製造方法
TW201250946A (en) * 2011-02-28 2012-12-16 Asahi Glass Co Ltd Airtight member and method for producing same
JP2016027610A (ja) * 2014-06-27 2016-02-18 旭硝子株式会社 パッケージ基板、パッケージ、および電子デバイス
US20160157366A1 (en) * 2013-08-29 2016-06-02 Kyocera Corporation Electronic component housing package and electronic apparatus

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4706546B2 (ja) * 2006-04-14 2011-06-22 株式会社大真空 圧電振動デバイスの製造方法
JP6111022B2 (ja) * 2011-06-17 2017-04-05 株式会社半導体エネルギー研究所 封止体の作製方法および発光装置の作製方法
JP2013239609A (ja) 2012-05-16 2013-11-28 Asahi Glass Co Ltd 気密部材とその製造方法
JP2014236202A (ja) 2013-06-05 2014-12-15 旭硝子株式会社 発光装置
TWI686968B (zh) * 2015-02-26 2020-03-01 日商日本電氣硝子股份有限公司 氣密封裝及其製造方法
JP6493798B2 (ja) * 2015-05-28 2019-04-03 日本電気硝子株式会社 気密パッケージの製造方法
CN105448956B (zh) * 2015-12-30 2019-01-25 昆山国显光电有限公司 一种有机发光显示装置及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111277A (en) * 1991-03-29 1992-05-05 Aegis, Inc. Surface mount device with high thermal conductivity
JPH06144937A (ja) * 1992-11-03 1994-05-24 Sumitomo Kinzoku Ceramics:Kk セラミックス基板の製造方法
TW201250946A (en) * 2011-02-28 2012-12-16 Asahi Glass Co Ltd Airtight member and method for producing same
US20160157366A1 (en) * 2013-08-29 2016-06-02 Kyocera Corporation Electronic component housing package and electronic apparatus
JP2016027610A (ja) * 2014-06-27 2016-02-18 旭硝子株式会社 パッケージ基板、パッケージ、および電子デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018155373A1 (ja) 2018-08-30
CN110268516A (zh) 2019-09-20
JP2018142568A (ja) 2018-09-13
KR102400344B1 (ko) 2022-05-20
TW201842594A (zh) 2018-12-01
JP6913279B2 (ja) 2021-08-04
KR20190118150A (ko) 2019-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI726102B (zh) 氣密封裝體的製造方法及氣密封裝體
TW201737518A (zh) 氣密封裝體的製造方法及氣密封裝
KR102380455B1 (ko) 기밀 패키지
US11871676B2 (en) Airtight package including a package base and a glass cover hermetically sealed with each other via a sealing material layer
TWI790223B (zh) 氣密封裝體
WO2018216587A1 (ja) 気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ
TWI750347B (zh) 覆蓋玻璃及氣密封裝
TWI762584B (zh) 鉍系玻璃粉末、密封材料以及氣密封裝體
JP6944642B2 (ja) 気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ
JP6922253B2 (ja) ガラス蓋
WO2018131471A1 (ja) 気密パッケージ及びガラス蓋
WO2020003989A1 (ja) 封着材料層付きガラス蓋の製造方法及び気密パッケージの製造方法
TW201908266A (zh) 附有密封材料層封裝基體之製造方法及氣密封裝之製造方法
WO2018193767A1 (ja) カバーガラス及びこれを用いた気密パッケージ