TW201902853A - 覆蓋玻璃及氣密封裝 - Google Patents

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Abstract

本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃，係於一邊的表面上具有密封材料層之氣密封裝用覆蓋玻璃，其特徵為：密封材料層滿足下述(1)~(6)中任一者之關係。(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上，(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上，(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上，(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上，(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上，(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上。

Description

覆蓋玻璃及氣密封裝
本發明有關覆蓋玻璃及氣密封裝，具體而言，有關具有特定形狀之密封材料層之覆蓋玻璃及氣密封裝。
氣密封裝一般具備封裝基體、具有光透過性之覆蓋玻璃及收容於該等之內部的內部元件。
安裝於氣密封裝內部之MEMS(微小電性機械系統)元件等之內部元件有因自周圍環境浸入之水分而劣化之虞。於以往，為了使封裝基體與覆蓋玻璃一體化，而使用具有低溫硬化性之有機樹脂系接著劑。然而，有機樹脂系接著劑由於無法完全遮蔽水分與氣體，故內部元件有經時劣化之虞。
另一方面，若於密封材料中使用包含玻璃粉末與耐火性填料粉末之複合粉末，則密封部分難以因周圍環境之水分而劣化，容易確保氣密封裝之氣密信賴性。
然而，玻璃粉末由於軟化溫度高於有機樹脂系接著劑，故密封時有內部元件熱劣化之虞。基於此等情況，近幾年來，雷射密封受到矚目。
雷射密封時，一般對密封材料層照射具有近紅外區域波長之雷射(以下稱為近紅外雷射)後，使密封材料層軟化變形，並使覆蓋玻璃與封裝基體氣密一體化。雷射密封時，可僅對應密封之部分局部加熱，不會使內部元件熱劣化，可使封裝基體與覆蓋玻璃氣密一體化。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2013-239609號公報 　　[專利文獻2] 日本特開2014-236202號公報
[發明欲解決之課題]
為了提高雷射密封效率，密封材料層之近紅外光吸收能係高於覆蓋玻璃之近紅外光吸收能。因此，密封材料層於雷射密封時藉由近紅外雷射直接加熱，但覆蓋玻璃由於幾乎不吸收近紅外光，故並未藉由近紅外雷射直接加熱。亦即於覆蓋玻璃之表面內，形成密封材料層之區域於雷射密封時局部被加熱，但未形成密封材料層之區域未被局部加熱。
起因於該局部加熱之有無，於覆蓋玻璃之形成密封材料層之區域與未形成密封材料層之區域之間產生膨脹/收縮差，而於覆蓋玻璃之面內產生熱應變。該熱應變大多使覆蓋玻璃破損，於確保氣密信賴性時成為較大問題。
本發明係鑒於上述情況而完成者，其技術課題係提供於雷射密封時能減低覆蓋玻璃之熱應變的覆蓋玻璃及氣密封裝。 [用以解決課題之手段]
本發明人等重複各種實驗之結果，發現藉由將密封材料層之中心線長度與平均寬度之關係限制於特定範圍內，可解決上述技術課題，而提案本發明。亦即，本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃，係於一邊的表面上具有密封材料層之氣密封裝用覆蓋玻璃，其特徵為密封材料層滿足下述(1)~(6)中任一者之關係。(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上，(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上，(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上，(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上，(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上，(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上。此處，「密封材料層的中心線長度」係圖1之虛線長度之合計。
本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃係密封材料層滿足上述(1)~(6)中任一者之關係。如上述(1)~(6)，密封材料層之平均寬度大於密封材料層的中心線長度之特定比例時，雷射密封時，由於覆蓋玻璃之面內溫度梯度受到緩和，故於覆蓋玻璃之形成密封材料層之區域與未形成密封材料層之區域之間難以產生膨脹/收縮差，而難以於覆蓋玻璃之面內產生熱應變，結果難以使覆蓋玻璃破損。
且，本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃係於一邊的表面上具有密封材料層之氣密封裝用覆蓋玻璃，其特徵為密封材料層滿足下述之關係：(密封材料層之平均寬度)≧{0.0017×(密封材料層之中心線長度)+0.1593}。
又，本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃較好沿著一邊的表面的外周端緣具有框部形狀之密封材料層。
又，本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃較好密封材料層的平均厚度為未達8.0μm。若如此，則由於雷射密封後之氣密封裝內的殘留應力變小，故可提高氣密封裝之氣密信賴性。
本發明之氣密封裝之特徵為：封裝基體與覆蓋玻璃介由密封材料層進行氣密密封之氣密封裝中，密封材料層滿足下述(1)~(6)中任一者之關係。(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上，(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上，(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上，(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上，(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上，(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上。
又本發明之氣密封裝之特徵為：封裝基體與覆蓋玻璃介由密封材料層進行氣密密封之氣密封裝中，密封材料層滿足下述之關係，(密封材料層的平均寬度)≧{0.0017×(密封材料層的中心線長度)+0.1593}。
又，本發明之氣密封裝較好封裝基體具有基部與設置於基部上之框部，於封裝基體的框部內，容納有內部元件，於封裝基體的框部的頂部與覆蓋玻璃之間，配置有密封材料層。若如此，則容易將內部元件收容於氣密封裝內之空間。
且，本發明之氣密封裝較好封裝基體為玻璃、玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁中之任一者，或此等之複合材料。
以下，邊參考圖式，邊說明本發明。圖1係用以說明本發明一實施形態之概略剖面圖。如由圖1所了解，氣密封裝1具備封裝基體10與覆蓋玻璃11。且，封裝基體10具有基部12與沿著基部12之外周端緣之邊框狀的框部13。而且，於封裝基體10的框部13內，收容內部元件14。且，封裝基體10內，形成使內部元件14與外部電性連接之電性配線(未圖示)。
密封材料層15滿足上述之(1)~(6)之任一關係。而且，密封材料層15係於密封基體10之框部13頂部與覆蓋玻璃11之內部元件14側之表面之間，遍及框部13之頂部全周配置。且，密封材料層15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15之寬度小於封裝基體10之框部13頂部之寬度，進而與覆蓋玻璃11之端緣隔開。進而密封材料層15之平均厚度未達8.0μm。
又，上述氣密封裝1可如下般製作。首先以使密封材料層15與框部13的頂部接觸之方式，將預先形成有密封材料層15之覆蓋玻璃11載置於密封基體10上。接著，使用按壓治具邊按壓覆蓋玻璃11邊自覆蓋玻璃11側沿著密封材料層15，照射自雷射照射裝置射出之雷射光L。藉此，使密封材料層15軟化流動，藉由與封裝基體10的框部13頂部之表層反應，而使封裝基體10與覆蓋玻璃11氣密一體化，形成氣密封裝1之氣密構造。
本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃於一邊表面上具有密封材料層。密封材料層具有於雷射密封時軟化變形，於封裝基體表層形成反應層，使封裝基體與覆蓋玻璃氣密一體化之功能。
密封材料層較好滿足下述(1)~(6)之任一關係。(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上(較好0.24%以上，特別是0.27%以上)，(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上(較好為0.32%以上，特別是0.34%以上)，(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上(較好為0.37%以上，特別是0.39%以上)，(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上(較好為0.43%以上，特別是0.46%以上)，(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上(較好為0.63%以上，特別是0.65%以上)，(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上(較好為0.95%以上，特別是1.0%以上)。密封材料層之平均寬度若小於密封材料層之中心線長度之特定比例，則雷射密封時，於覆蓋玻璃之形成密封材料層之區域與未形成密封材料層之區域之間產生膨脹/收縮差，而易於覆蓋玻璃之面內產生熱應變，起因於該熱應變容易引起覆蓋玻璃破損。
又，本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃係於一邊的表面上具有密封材料層之氣密封裝用覆蓋玻璃，較好密封材料層滿足下述之關係，(密封材料層的平均寬度)≧{0.0017×(密封材料層的中心線長度)+0.1593}。未滿足上述關係時，雷射密封時，於覆蓋玻璃之形成密封材料層之區域與未形成密封材料層之區域之間產生膨脹/收縮差，而易於覆蓋玻璃之面內產生熱應變，起因於該熱應變容易引起覆蓋玻璃破損。
密封材料層較好為至少包含玻璃粉末與耐火性填料粉末之複合粉末的燒結體。若如此，則可提高密封材料層之表面平滑性。結果，雷射密封時，可減低覆蓋玻璃之熱應變，且可提高氣密封裝之氣密信賴性。玻璃粉末係於雷射密封時軟化變形，使封裝基體與覆蓋玻璃氣密一體化之成分。耐火性填料粉末係作為骨材之作用，使密封材料層之熱膨脹係數降低，提高機械強度之成分。又，密封材料層中，除玻璃粉末與耐火性填料粉末以外，為了提高光吸收特性，亦可包含雷射吸收材。
作為複合粉末可使用各種材料。其中，基於提高雷射密封強度之觀點，較好使用包含鉍系玻璃粉末與耐火性填料粉末之複合粉末。作為複合粉末，較好使用含有55~95體積%之鉍系玻璃粉末與5~45體積%之耐火性填料粉末的複合粉末，更好使用含有60~85體積%之鉍系玻璃粉末與15~40體積%之耐火性填料粉末的複合粉末，特好使用含有60~80體積%之鉍系玻璃粉末與20~40體積%之耐火性填料粉末的複合粉末。若添加耐火性填料粉末，則密封材料層之熱膨脹係數容易與覆蓋玻璃與封裝基體之熱膨脹係數整合。其結果，可防止雷射密封後於密封部分殘留不當應力之情況。另一方面，耐火性填料粉末之含量若過多，則由於鉍系玻璃粉末之含量相對變少，故降低密封材料層之表面平滑性，容易降低雷射密封精度。
複合粉末之軟化點較好為510℃以下，更好為480℃以下，尤其是450℃以下。複合粉末之軟化點過高時，難以提高密封材料層之表面平滑性。複合粉末之軟化點之下限並未特別限定，但若考慮玻璃粉末之熱安定性，則複合粉末之軟化點較好為350℃以上。此處「軟化點」係以宏觀型DTA裝置測定時之第四拐彎點，相當於圖3中之Ts。
鉍系玻璃較好以莫耳%計含有Bi2 O3 28~60%、B2 O3 15~37%、ZnO 0~30%、CuO+MnO 15~40%作為玻璃組成。各成分之含有範圍如上述限定之理由於以下說明。又，玻璃之組成範圍的說明中，%表示係指莫耳%。
Bi2 O3 係用以降低軟化點之主要成分。Bi2 O3 含量較好為28~ 60%、33~55%，特別是35~45%。Bi2 O3 含量過少時，軟化點過高，容易使軟化流動性降低。另一方面，Bi2 O3 含量過多時，雷射密封時玻璃容易失透，起因於該失透，容易使軟化流動性降低。
B2 O3 係作為玻璃形成成分之必須成分。B2 O3 含量較好為15~ 37%、19~33%，特別是22~30%。B2 O3 含量過少時，難以形成玻璃網絡，故雷射密封時玻璃容易失透。另一方面，B2 O3 含量過多時，玻璃之黏性變高，容易使軟化流動性降低。
ZnO係提高耐失透性之成分。ZnO含量較好為0~30%、3~25%、5~22%，特別是5~20%。ZnO含量過多時，玻璃組成之成分平衡崩解，反而耐失透性容易降低。
CuO與MnO係大幅提高雷射吸收能之成分。CuO與MnO之含量較好為15~40%、20~35%，特別是25~30%。CuO與MnO之含量過少時，雷射吸收能容易降低。另一方面，CuO與MnO之含量過多時，軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦難以軟化流動。且玻璃變熱不安定，雷射密封時玻璃容易失透。又，CuO含量較好為8~30%，特別是13~25%。MnO含量較好為0~25%、3~25%，特別是5~15%。
上述成分以外，亦可添加例如下述成分。
SiO2 係提高耐水性之成分。SiO2 含量較好為0~5%、0~3%、0~2%，特別是0~1%。SiO2 含量過多時，有軟化點不當上升之虞。且雷射密封時玻璃容易失透。
Al2 O3 係提高耐水性之成分。Al2 O3 含量較好為0~10%、0.1~5%，特別是0.5~3%。Al2 O3 含量過多時，有軟化點不當上升之虞。
Li2 O、Na2 O及K2 O係降低耐失透性之成分。因此，Li2 O、Na2 O及K2 O之含量分別為0~5%、0~3%，特佳為0~未達1%。
MgO、CaO、SrO及BaO係提高耐失透性之成分，係提升軟化點之成分。因此，MgO、CaO、SrO及BaO之含量分別為0~20%、0~10%，特佳為0~5%。
Fe2 O3 係提高耐失透性及雷射吸收能之成分。Fe2 O3 含量較好為0~10%、0.1~5%，特別是0.4~2%。Fe2 O3 含量過多時，玻璃組成之成分均衡崩解，反而容易使耐失透性降低。
Sb2 O3 係提高耐失透性之成分。Sb2 O3 含量較好為0~5%，特別是0~2%。Sb2 O3 含量過多時，玻璃組成之成分均衡崩解，反而容易使耐失透性降低。
玻璃粉末之平均粒徑D50 較好未達15μm、0.5~10μm，特別是1~ 5μm。玻璃粉末之平均粒徑D50 越小，玻璃粉末之軟化點降低。此處「平均粒徑D50 」係指藉由雷射繞射法以體積基準測定之值。
作為耐火性填料粉末較好為選自堇青石(cordierite)、鋯石、氧化錫、氧化鈮、磷酸鋯系陶瓷、矽鋅礦(willemite)、β-鋰霞石(eucryptite)、β-石英固熔體之一種或兩種以上，特佳為β-鋰霞石或堇青石。該等耐火性填料粉末除了熱膨脹係數低以外，機械強度亦高，而且與鉍系玻璃之適合性良好。
耐火性填料粉末之平均粒徑D50 較好未達2μm，特別是0.1μm以上且未達1.5μm。耐火性填料粉末之平均粒徑D50 過大時，密封材料層之表面平滑性容易降低，並且密封材料層之平均厚度容易變大，結果，雷射密封精度容易降低。
耐火性填料粉末之99%粒徑D99 較好未達5μm、4μm以下，特別是0.3μm以上且3μm以下。耐火性填料粉末之99%粒徑D99 過大時，密封材料層之表面平滑性容易降低，並且密封材料層之平均厚度容易變大，結果，雷射密封精度容易降低。此處「99%粒徑D99 」係指藉由雷射繞射法以體積基準測定之值。
為了提高光吸收特性，密封材料層亦可進而包含雷射吸收材，但雷射吸收材具有助長鉍系玻璃失透之作用。因此，密封材料層中之雷射吸收材含量較好為10體積%以下、5體積%以下、1體積%以下、0.5體積%以下，特佳係實質上不含。鉍系玻璃之耐失透性良好之情況，為了提高雷射吸收能，亦可導入1體積%以上，尤其是3體積%以上之雷射吸收材。又，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系氧化物及該等之尖晶石型複合氧化物等。
密封材料層之熱膨脹係數較好為55×10-7 ~95×10-7 /℃、60×10-7 ~82×10-7 /℃、特別是65×10-7 ~76×10-7 /℃。若如此，則密封材料層之熱膨脹係數與覆蓋玻璃或封裝基體之熱膨脹係數整合，使密封部分殘留之應力變小。又，「熱膨脹係數」係於30~300℃之溫度範圍中，以TMA(壓棒式熱膨脹係數測定)裝置測定之值。
密封材料層之平均厚度較好未達8.0μm，特別是1.0μm以上且未達6.0μm。密封材料層之平均厚度越小，密封材料層與覆蓋玻璃之熱膨脹係數不整合時，於雷射密封後可減低密封部分殘留之應力。且亦可提高雷射密封精度。又，限制如上述之密封材料層之平均厚度之方法舉例為薄薄地塗佈複合粉末膏之方法、對密封材料層表面進行研磨處理之方法。
密封材料層於波長808nm之單色光之光吸收率較好為75%以上，特別是80%以上。該光吸收率低時，若不提高雷射密封時之雷射輸出，則密封材料層不會軟化變形。結果，產生於覆蓋玻璃發生不當熱應變之虞，亦產生使內部元件熱損傷之虞。此處，「於波長808nm之單色光之光吸收率」係指以分光光度計測定密封材料層之厚度方向之反射率與透過率，自100%減去其合計值所得之值。
密封材料層之表面粗糙度Ra較好未達0.5μm、0.2μm以下，尤其是0.01~0.15μm。又，密封材料層之表面粗糙度RMS較好為未達1.0μm、0.5μm以下，特別是0.05~0.3μm。若如此，則封裝基體與密封材料層之密著性提高，雷射密封精度提高。此處，「表面粗糙度Ra」與「表面粗糙度RMS」可藉由例如觸針式或非接觸式之雷射膜厚計或表面粗糙度計測定。又，作為限制如上述之密封材料層之表面粗糙度Ra、RMS之方法，舉例為對密封材料層表面進行研磨處理之方法、減小耐火性填料粉末粒度之方法。
密封材料層可藉由各種方法形成，但其中，較好藉由複合粉末膏的塗佈、燒結而形成。而且，複合粉末膏的塗佈較好使用佈膠器或網版印刷機等之塗佈機。若如此，則可提高密封材料層之尺寸精度。此處，複合粉末膏為複合粉末與載體之混合物。而且，載體通常包含溶劑與樹脂。樹脂係基於調整膏的黏性為目的而添加。且根據需要，亦可添加界面活性劑、增黏劑等。
複合粉末膏通常藉由三根輥等混練複合粉末與載體而製作。載體通常包含樹脂與溶劑。作為載體所用之樹脂，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、碳酸伸丙酯、甲基丙烯酸酯等。作為載體中使用之溶劑可使用N,N’-二甲基甲醯胺(DMF)、α-萜品醇、高級醇、γ-丁內酯(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***、二乙二醇單***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、碳酸伸丙酯、二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基-2-吡咯啶酮等。
複合粉末膏可塗佈於封裝基體上，特別是封裝基體之框部頂部上，但較好沿著覆蓋玻璃之外周端緣，塗佈為邊框狀。若如此，則不需要對封裝基體之密封材料層的燒烤，可抑制MEMS元件等之內部元件的熱劣化。
作為覆蓋玻璃可使用各種玻璃。例如可使用無鹼玻璃、鹼硼矽酸玻璃、鈉石灰玻璃。又，覆蓋玻璃亦可為貼合複數片玻璃板所得之層合玻璃。
可於覆蓋玻璃之內部元件側之表面形成功能膜，亦可於覆蓋玻璃外側之表面形成功能膜。作為功能膜特佳為抗反射膜。藉此，可減低於覆蓋玻璃表面反射之光。
覆蓋玻璃厚度較好為0.1mm以上、0.15~ 2.0mm，特別是0.2~1.0 mm。另一方面，覆蓋玻璃厚度較小時，氣密封裝之強度容易降低。另一方面，覆蓋玻璃厚度較大時，難以實現氣密封裝之薄型化。
覆蓋玻璃與密封材料層之熱膨脹係數差未達50×10-7 /℃、未達40×10-7 /℃，特佳為30×10-7 /℃以下。該熱膨脹係數差過大時，於密封部分殘留之應力不當變高，氣密封裝之氣密信賴性容易降低。
密封材料層較好沿著覆蓋玻璃端緣，形成為與覆蓋玻璃端緣隔開50μm以上、60μm以上、70~1500μm，特別是80~800μm。覆蓋玻璃之端緣與密封材料層之隔開距離過短時，雷射密封時，於覆蓋玻璃之端緣區域，覆蓋玻璃之內部元件側表面與外側表面之表面溫度差變大，覆蓋玻璃容易破損。
本發明之氣密封裝之特徵係於封裝基體與覆蓋玻璃介由密封材料層進行氣密密封之氣密封裝中，密封材料層滿足下述(1)~(6)中任一者之關係。(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上；(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上；(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上；(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上；(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上；(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上。本發明之氣密封裝之技術特徵之一部分已於本發明之氣密封裝用覆蓋玻璃之說明欄中記載，關於其重複部分，為方便起見，省略詳細說明。
本發明之氣密封裝較好封裝基體具有基部與設置於基部上之框部。若如此，則容易於封裝基體之框部內收容內部元件。封裝基體之框部較好於封裝基體之外周形成為邊框狀。若如此，可使具有作為裝置功能之有效面積擴大。且容易於氣密封裝內之空間收容內部元件，且配線接合等亦容易進行。
框部頂部之密封材料層所配置之區域表面之表面粗糙度Ra較好未達1.0μm。該表面之表面粗糙度Ra變大時，雷射密封精度容易降低。
框部頂部之寬度較好為100~3000μm、200~1500μm，特別是300~ 900μm。框部頂部寬度過於狹窄時，密封材料層與框部頂部之對位困難。另一方面，框部頂部之寬度若過寬，則作為裝置之機能的有效面積變小。
密封材料層較好形成為與框部之接觸位置與框部頂部之內側端緣隔開，並且形成為與框部頂部之外側端緣隔開，更好形成於與框部頂部之內側端緣隔開50μm以上、60μm以上、70~2000μm，尤其是80~1000μm之位置。框部頂部之內側端緣與密封材料層之隔開距離過短時，雷射密封時，由於局部加熱所發生之熱難以散出，故於冷卻過程覆蓋玻璃容易破損。另一方面，框部頂部之內側端緣與密封材料層之隔開距離過長時，氣密封裝難以小型化。且較好形成為與框部頂部之外側端緣隔開50μm以上、60μm以上、70~2000μm、特別是80~1000 μm之位置。框部頂部之外側端緣與密封材料層之隔開距離過短時，雷射密封時，由於局部加熱所發生之熱難以散出，故於冷卻過程覆蓋玻璃容易破損。另一方面，框部頂部之外側端緣與密封材料層之隔開距離過長時，氣密封裝難以小型化。
封裝基體之基部厚度較好為0.1~2.5mm，特佳為0.2~1.5mm。藉此，可實現氣密封裝之薄型化。
封裝基體之框部高度，亦即自封裝基體減去基部厚度所得之高度較好為100~2000μm，特別是200~900μm。若如此，則可恰當地收容內部元件，並且容易實現氣密封裝之薄型化。
封裝基體較好為玻璃、玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁之任一者，或該等之複合材料(例如使氮化鋁與玻璃陶瓷一體化者)。玻璃陶瓷由於容易與密封材料層形成反應層，故藉由雷射密封可確保強固之密封強度。進而由於可容易形成熱通孔，故可適當地防止氣密封裝的溫度過度上升之情況。氮化鋁與氧化鋁由於散熱性良好，故可適當地防止氣密封裝的溫度過度上升之情況。
玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁較好分散有黑色顏料(以分散黑色顏料之狀態燒結而成)。若如此，封裝基體則可吸收透過密封材料層的雷射光。其結果，雷射密封時由於與封裝基體之密封材料層接觸之部位被加熱，故可促進於密封材料層與封裝基體之界面形成反應層。
作為製造本發明之氣密封裝的方法，較好自覆蓋玻璃側向密封材料層照射雷射光，使密封材料層軟化變形，而使封裝基體與覆蓋玻璃氣密一體化，獲得氣密封裝。該情況下，可將覆蓋玻璃配置於封裝基體之下方，但基於雷射密封效率之觀點，較好將覆蓋玻璃配置於封裝基體之上方。
作為雷射，可使用各種雷射。尤其近紅外半導體雷射就操作容易方面而言係較佳。
進行雷射密封之環境並未特別限定，可為大氣環境，亦可為氮氣環境等之惰性環境。
進行雷射密封時，若於100℃以上且內部元件之耐熱溫度以下之溫度預備加熱覆蓋玻璃，則雷射密封時容易抑制因熱衝擊所致之覆蓋玻璃破損。且剛雷射密封後，自覆蓋玻璃側照射淬火雷射時，可更容易抑制因熱衝擊和殘留應力所致之覆蓋玻璃破損。
較好以按壓覆蓋玻璃之狀態進行雷射密封。藉此，可促進雷射密封時之密封材料層的軟化變形。 [實施例]
以下，基於實施例說明本發明。又，以下實施例僅為例示。本發明並未限定於以下實施例。
表1顯示本發明之實施例(試料No.1~7)。表2顯示比較例(試料No.8~14)。
最初，作為玻璃組成，以莫耳%計，以含有Bi2 O3 39%、B2 O3 23.7%、ZnO 14.1%、Al2 O3 2.7%、CuO 20%、Fe2 O3 0.6%之方式，準備調合有各種氧化物、碳酸鹽等之原料的玻璃批料，將其放入白金坩堝中，於1200℃熔融2小時。其次，所得熔融玻璃藉由水冷輥成形為薄片狀。最後，以球磨機將薄片狀之鉍系玻璃粉碎後，經空氣分級，獲得鉍系玻璃粉末。
進而，以鉍系玻璃粉末72.5體積%、耐火性填料粉末27.5體積%之比例混合，製作複合粉末。此處，鉍系玻璃粉末之平均粒徑D50 為1.0μm，99%粒徑D99 為2.5μm，耐火性填料粉末之平均粒徑D50 為1.0μm，99%粒徑D99 為2.5μm。又，耐火性填料粉末為β-鋰霞石。
針對所得複合粉末測定熱膨脹係數後，其熱膨脹係數為71×10-7 /℃。又，熱膨脹係數係以壓棒式TMA裝置測定者，其測定溫度範圍為30~300℃。
又，沿著由硼矽酸玻璃所成之覆蓋玻璃(日本電氣玻璃公司製BDA，厚度0.3mm)之外周端緣，使用上述複合粉末形成邊框狀之密封材料層。若詳述，則首先以黏度成為約100Pa・s(25℃，剪切率：4)之方式，混練上述複合粉末、載體及溶劑後，進而以三根輥磨機混練直至粉末均一分散，經膏化，獲得複合粉末膏。載體係使用於三丙二醇單丁醚中溶解乙基纖維素樹脂者。其次，於與覆蓋玻璃之外周端緣隔開100μm之位置，沿著外周端緣藉由網版印刷機將上述複合粉末膏印刷為邊框狀。進而，於大氣環境下，於120℃乾燥10分鐘後，於大氣環境下，藉由於500℃燒成10分鐘(自室溫起之升溫速度5℃/分鐘，降至室溫之降溫速度5℃/分鐘)，於覆蓋玻璃上形成具有表1記載之尺寸的密封材料層。
其次，製作具有略矩形狀之基部與沿著基部外周設置之略邊框狀之框部的封裝基體。若詳述，係以獲得具有與覆蓋玻璃同樣之縱橫尺寸進而具有框部寬度2.5mm、框部高度2.5mm、基部厚度1.0mm之尺寸之封裝基體之方式，層合密封坯片(日本電性玻璃公司製MLB-26B)後，於870℃燒成20分鐘，獲得由玻璃陶瓷所成之封裝基體。
最後，介由密封材料層，層合配置封裝基體與覆蓋玻璃。其後，使用按壓治具邊按壓覆蓋玻璃邊自覆蓋玻璃側朝向密封材料層以照射速度15mm/秒照射波長808nm之半導體雷射，使密封材料層軟化變形，而使封裝基體與覆蓋玻璃氣密一體化，獲得氣密封裝。又，以使雷射密封後之密封材料層之平均寬度成為雷射密封前之密封材料層的平均寬度之120%之方式，調整雷射照射徑與輸出。
其次，針對所得氣密封裝，評價氣密信賴性。若詳述，則對於所得氣密封裝，進行高溫高濕高壓試驗(溫度85℃，相對濕度85%，1000小時)後，觀察密封材料層附近後，於覆蓋玻璃完全未見到龜裂、破損等者評價為「○」，於覆蓋玻璃見到龜裂、破損等者評價為「×」而評價氣密信賴性。
如由表1所了解，試料No.1~7由於密封材料層之尺寸限制於特定範圍內，故氣密信賴性之評價良好。另一方面，如由表2所了解，試料No.8~14由於密封材料層之尺寸於特定範圍外，故氣密信賴性之評價不良。 [產業上之可利用性]
本發明之氣密封裝可適用於安裝有MEMS(微小電性機械系統)元件等之內部元件的氣密封裝，但其以外，亦可較好地適用於收容壓電振動元件或於樹脂中分散有量子點之波長轉換元件等之氣密封裝等。
1‧‧‧氣密封裝
10‧‧‧封裝基體
11‧‧‧覆蓋玻璃
12‧‧‧基部
13‧‧‧框部
14‧‧‧內部元件
15‧‧‧密封材料層
L‧‧‧雷射光
圖1係用以說明密封材料層之中心線長度的說明圖。 　　圖2係用以說明本發明一實施形態之概略剖面圖。 　　圖3係顯示以宏觀型DTA裝置測定時之複合粉末的軟化點之示意圖。

Claims (8)

  1. 一種氣密封裝用覆蓋玻璃，其係於一邊的表面上具有密封材料層之氣密封裝用覆蓋玻璃，其特徵為：密封材料層滿足下述(1)~(6)中任一者之關係， 　　(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上； 　　(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上； 　　(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上； 　　(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上； 　　(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上； 　　(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上。
  2. 一種氣密封裝用覆蓋玻璃，其係於一邊的表面上具有密封材料層之氣密封裝用覆蓋玻璃，其特徵為：密封材料層滿足下述之關係，(密封材料層的平均寬度)≧{0.0017×(密封材料層的中心線長度)+0.1593}。
  3. 如請求項1或2之氣密封裝用覆蓋玻璃，其係沿著一邊的表面的外周邊緣具有邊框形狀之密封材料層。
  4. 如請求項1～3中任一項之氣密封裝用覆蓋玻璃，其中，密封材料層的平均厚度為未達8.0μm。
  5. 一種氣密封裝，其特徵為：封裝基體與覆蓋玻璃介由密封材料層進行氣密密封之氣密封裝中，密封材料層滿足下述(1)~(6)中任一者之關係， 　　(1)當密封材料層的中心線長度為150mm以上時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.20%以上； 　　(2)當密封材料層的中心線長度為100mm以上且未達150mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.30%以上； 　　(3)當密封材料層的中心線長度為75mm以上且未達100mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.35%以上； 　　(4)當密封材料層的中心線長度為50mm以上且未達75mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.40%以上； 　　(5)當密封材料層的中心線長度為25mm以上且未達50mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.60%以上； 　　(6)當密封材料層的中心線長度為未達25mm時，密封材料層的平均寬度為密封材料層的中心線長度的0.90%以上。
  6. 一種氣密封裝，其特徵為：封裝基體與覆蓋玻璃介由密封材料層進行氣密密封之氣密封裝中，密封材料層滿足下述之關係，(密封材料層的平均寬度)≧{0.0017×(密封材料層的中心線長度)+0.1593}。
  7. 如請求項5或6之氣密封裝，其中， 　　封裝基體具有基部與設置於基部上之框部， 　　於封裝基體的框部內，容納有內部元件， 　　於封裝基體的框部的頂部與覆蓋玻璃之間，配置有密封材料層。
  8. 如請求項4～6中任一項之氣密封裝，其中，封裝基體為玻璃、玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁中之任一者，或此等之複合材料。
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