專利名稱：氣密端子的制造方法及利用該方法制造的氣密端子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)由金屬或?qū)щ娦蕴沾赡菢拥膶?dǎo)電性材料與玻璃進(jìn)行接合的氣密端子的制造方法。另外涉及接合寬度狹窄、接合部精度高且接合部厚度薄的氣密端子。
背景技術(shù)：
以往，作為對(duì)金屬或?qū)щ娦蕴沾赡菢拥膶?dǎo)電性材料與玻璃進(jìn)行接合的方法，有將玻璃加熱至高溫或低溫、而與金屬等進(jìn)行接合的玻璃接合法，或利用粘接劑進(jìn)行封止的接合法。前者包含稱為陽(yáng)極接合法或電壓接合法等的方法。日本專利特公昭53-28747號(hào)公報(bào)及“Interfacial Phenomena in AnodicBonding of Glass to Kovar Alloy”by Morsy Amin Morsy，Keito Ishizaki，KenjiIkeuchi and Masao Ushio(焊接學(xué)會(huì)1998年，第16卷，第2號(hào))對(duì)陽(yáng)極接合作了介紹。陽(yáng)極接合法是，在將玻璃與導(dǎo)電性材料密接的狀態(tài)下流動(dòng)電流，將玻璃中的組成成分、即形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的Na2O3等作為堿金屬離子，排除至使玻璃與導(dǎo)電性材料密接的界面的相反側(cè)，通過(guò)化學(xué)結(jié)合而使玻璃與導(dǎo)電性材料的界面牢固接合的方法。
另外，后者的利用粘接劑進(jìn)行封止的接合法稱為釬焊法，能可靠地接合，氣密封止性優(yōu)良。比如，在將透明玻璃板接合在激光二極管用氣密端子的金屬制筒狀體的底面上的場(chǎng)合，將玻璃用作粘接材料并使其加熱溶融的方法是以往實(shí)施的一般的方法。

圖12表示激光二極管用金屬制圓筒狀的氣密端子120的結(jié)構(gòu)。氣密端子120由金屬制筒狀體121、玻璃板122和玻璃環(huán)123構(gòu)成。金屬制筒狀體121由沖壓成形制成，在圓筒狀的下部具有凸緣部。玻璃板122是將硼硅酸鹽的透明玻璃板用機(jī)械加工而切割成圓盤狀的板。另外，玻璃環(huán)123是將低融點(diǎn)的粉末玻璃予以沖壓成形的。
氣密端子的制造方法，首先，為了去掉金屬制筒狀體表面上的油脂等污垢，組裝前進(jìn)行酸洗處理。處理后如圖13所示，將金屬制筒狀體131、玻璃板132和玻璃環(huán)133插入稱為封止夾具的碳制夾具內(nèi)。封止夾具由下封止夾具136和上封止夾具135構(gòu)成。下封止夾具136在對(duì)零件進(jìn)行組裝、放入加熱爐內(nèi)期間，對(duì)零件進(jìn)行定位。金屬制筒狀體131與玻璃板132通過(guò)玻璃環(huán)133接合，為了可靠地確保氣密性，上封止夾具135起到對(duì)玻璃進(jìn)行流動(dòng)的作用。
如圖13所示，組裝順序容易，將金屬制筒狀體131插入下封止夾具136內(nèi)，將低融點(diǎn)玻璃環(huán)133、由硼硅酸鹽構(gòu)成的玻璃板132插入金屬制筒狀體131內(nèi)的底部。插入后，載放上封止夾具135并放入低溫爐，使低融點(diǎn)的玻璃環(huán)133軟化，將金屬制筒狀體131與玻璃板132接合。接合后，對(duì)金屬制筒狀體131實(shí)施無(wú)電解鎳電鍍，得到激光二極管用氣密端子。
圖14表示激光二極管用氣密端子140的例子。圖14所示的氣密端子140，是激光透過(guò)率也可以比較低的激光二極管用氣密端子的例子。氣密端子140由金屬制筒狀體141和玻璃板142構(gòu)成。金屬制筒狀體141利用沖壓成形，在圓筒的下部具有凸緣部。玻璃板142是將硼硅酸鹽的粉末玻璃沖壓成形為圓盤狀而成的。
氣密端子的制造方法，為了去掉金屬制筒狀體表面上的油脂等污垢，而在組裝前進(jìn)行酸洗處理。處理后如圖15所示，將金屬制筒狀體151、玻璃板152插入稱為封止夾具的碳制的夾具內(nèi)。封止夾具由下封止夾具156和上封止夾具155構(gòu)成。下封止夾具156在對(duì)零件進(jìn)行組裝、放入加熱爐內(nèi)期間，對(duì)零件進(jìn)行定位。金屬制筒狀體151與玻璃板152接合，為了可靠地確保氣密性，上封止夾具155起到對(duì)玻璃進(jìn)行流動(dòng)的作用。
如圖15所示，組裝順序容易，將金屬制筒狀體151插入下封止夾具156內(nèi)，將由硼硅酸鹽構(gòu)成的玻璃板152插入金屬制筒狀體151內(nèi)的底部。插入后，載放上封止夾具155并放入高溫爐，使硼硅酸鹽的玻璃板152軟化，將金屬制筒狀體151與硼硅玻璃板152接合。接合后，對(duì)金屬制筒狀體151實(shí)施無(wú)電解鎳電鍍，在其上面再進(jìn)行電氣鍍金，得到激光二極管用氣密端子。
但是，在上述傳統(tǒng)例中，為了玻璃接合，需要將玻璃加熱到軟化點(diǎn)以上，溫度太高，存在著通過(guò)接合被封止的元件被破壞的危險(xiǎn)。而且，由于接合玻璃厚度有限，包裝的整個(gè)高度變高。此外，傳統(tǒng)的陽(yáng)極接合法的氣密性不充分，作為接合技術(shù)還未被確立。另一方面，在使用粘接劑的場(chǎng)合，粘接劑硬化時(shí)產(chǎn)生氣體，也容易隨時(shí)間發(fā)生變化。另外，需要釬焊的設(shè)備，粘接劑的價(jià)格也貴。而且，為了使用粘接劑，接合部分不得不隆起。
本

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種廉價(jià)、可靠性高的高真空的氣密端子。另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使接合也不會(huì)發(fā)生氣體，接合部不用溶融就可接合的氣密端子的制造方法。而且，本發(fā)明的目的還在于，提供一種接合部的厚度薄、位置精度相對(duì)于接合寬度較高的氣密端子的制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的氣密端子的制造方法是，將成為外框的筒狀體的開(kāi)口部與平板狀的玻璃板的外緣部進(jìn)行陽(yáng)極接合，其特征在于，陽(yáng)極接合的面的寬度為0.04～200mm，表面粗糙度為0.20μm以下，筒狀體由Fe、Ni和Co中至少1種構(gòu)成的金屬或以這些金屬為主要成分的合金或?qū)щ娦蕴沾伤鶚?gòu)成，玻璃板含有堿金屬離子，陽(yáng)極接合后的接合部分的惰性氣體的透過(guò)量為1.0×10-15Pa·m3/s～1.0×10-8Pa·m3/s。
本發(fā)明的氣密端子由上述方法制造，其特征在于，玻璃板的外緣部與筒狀體的開(kāi)口部形狀吻合地成形，以使玻璃板與筒狀體的開(kāi)口部嵌合。另外，本發(fā)明的氣密端子由上述方法制造，其特征在于，筒狀體由含有Mo和W中至少1種的導(dǎo)電性陶瓷構(gòu)成。而且，本發(fā)明的氣密端子由上述方法制造，其特征在于，是構(gòu)成筒狀體內(nèi)搭載有壓電元件或水晶片的水晶振蕩器或水晶振動(dòng)器的氣密端子容器。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示表面粗糙度與He透過(guò)量的關(guān)系的圖(實(shí)施例1)。
圖2是表示接合寬度與He透過(guò)量的關(guān)系的圖(實(shí)施例1)。
圖3是表示本發(fā)明的激光二極管用氣密端子結(jié)構(gòu)的剖視圖(實(shí)施例2)。
圖4是表示用于制造本發(fā)明的激光二極管用氣密端子的陽(yáng)極接合裝置的剖視圖(實(shí)施例2)。
圖5是表示He透過(guò)量的測(cè)量方法的概念圖。
圖6A是表示本發(fā)明的表面安裝型水晶振子(氣密端子)的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖6B是其剖視圖(實(shí)施例3)。
圖7是表示用于制造本發(fā)明的表面安裝型水晶振子(氣密端子)的陽(yáng)極接合裝置的剖視圖(實(shí)施例3)。
圖8是表示本發(fā)明的激光二極管用氣密端子結(jié)構(gòu)的剖視圖(實(shí)施例4)。
圖9A是表示本發(fā)明的表面安裝型水晶振子(氣密端子)的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖9B是其剖視圖(實(shí)施例5)是表示。
圖10是表示用于制造本發(fā)明的表面安裝型水晶振子(氣密端子)的陽(yáng)極接合裝置的剖視圖(實(shí)施例5)。
圖11是表示He透過(guò)量的測(cè)量方法的概念圖。
圖12是表示傳統(tǒng)型的激光二極管用氣密端子結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖13是表示用于制造傳統(tǒng)型激光二極管用氣密端子的封止夾具結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖14是表示傳統(tǒng)型的激光二極管用氣密端子結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖15是表示用于制造傳統(tǒng)型激光二極管用氣密端子的封止夾具結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
(氣密端子的制造方法)如圖3所示，本發(fā)明氣密端子30的制造方法，其特征在于，將成為外框的筒狀體31的開(kāi)口部與平板狀的玻璃板32的外緣部進(jìn)行陽(yáng)極接合。通過(guò)對(duì)導(dǎo)電性材料的接合寬度及接合面的表面粗糙度進(jìn)行控制，可制造氣密封止性高的端子。本發(fā)明通過(guò)陽(yáng)極接合，接合的玻璃為軟化點(diǎn)以下的溫度，只要施加電壓就可接合。因此，被封止的元件沒(méi)有因高溫而遭破壞的危險(xiǎn)，又可實(shí)現(xiàn)高精度水晶振子及振蕩器等所需的氣密封止。而且，不必使用接合玻璃及粘接劑，導(dǎo)電性材料與玻璃直接接合，故接合部的厚度變薄，能使組件整體高度降低。而且，不需要高價(jià)的粘接劑，消除了硬化時(shí)排出氣體及隨時(shí)間變化的問(wèn)題。另外，可容易地減少組裝的部件、縮短制造時(shí)間、提高產(chǎn)品合格率、降低設(shè)備費(fèi)用、防止環(huán)境污染等。
陽(yáng)極接合的面，出于提高氣密封止性，寬度需要取為0.04mm以上，最好在0.08mm以上。陽(yáng)極接合的面，厚度越厚氣密封止性越好，但氣密端子大多作為精細(xì)零件進(jìn)行使用，而且考慮到陽(yáng)極接合的方便性等，陽(yáng)極接合的面的寬度可限制在200mm左右以下。另一方面，陽(yáng)極接合的部分，出于提高氣密封止性，表面粗糙度(算術(shù)平均粗糙度Ra)需要在0.20μm以下，最好在0.15μm以下。
成為氣密端子外框的筒狀體具有陽(yáng)極接合的開(kāi)口部，考慮到接合性良好，筒狀體的材質(zhì)是Fe、Ni和Co中的至少1種構(gòu)成的金屬或以這些金屬為主要成分的合金或?qū)щ娦蕴沾?。這里，主要成分是指含有80％以上。另外，筒狀體可使用含有Mo和W中的至少1種的導(dǎo)電性陶瓷。另外，筒狀體的開(kāi)口部(截面)的外形可做成圓形或四角形，本發(fā)明也包括橢圓形、三角形或五角形等多角形的場(chǎng)合。另一方面，筒狀體的深度可根據(jù)用途調(diào)節(jié)。比如，在激光二極管用氣密端子的場(chǎng)合，可將筒狀體的深度做深，比如，在表面安裝型的水晶振子的場(chǎng)合，可將筒狀體的深度做淺。
平板狀的玻璃板與筒狀體的開(kāi)口部陽(yáng)極接合。被陽(yáng)極接合的部分是玻璃板的外緣部。玻璃板的材質(zhì)是硼硅酸鹽玻璃、或磷酸鹽玻璃等，可使用內(nèi)部含有可電荷移動(dòng)的堿金屬離子的各種組成的玻璃。玻璃中含有堿金屬成分在10％以上的玻璃容易進(jìn)行陽(yáng)極接合，較佳。另外，比如如圖3所示，玻璃板32的外緣部與筒狀體31的開(kāi)口部的形狀吻合地成形，以使玻璃板32與筒狀體31的開(kāi)口部嵌合。圖3所示的例子中，玻璃板32的外緣部切削加工成凸緣狀，具有凹凸，以與筒狀體31的開(kāi)口部嵌合。通過(guò)將這樣的玻璃板進(jìn)行接合，組件整體的高度降低。而且，因?yàn)槟軐⒉ＡО逭_地與筒狀體接合，故可制造氣密封止性好的端子。
為了提高氣密封止性、不對(duì)收放在氣密端子內(nèi)的元件的動(dòng)作有不良影響，陽(yáng)極接合后的接合部分的惰性氣體透過(guò)量需要在1.0×10-8Pa·m3/s以下，最好在1.0×10-11Pa·m3/s以下。另一方面，惰性氣體透過(guò)量的下限，越低氣密封止性越好，但因制造上的困難性等，透過(guò)量的下限為1.0×10-15Pa·m3/s。接合部的惰性氣體透過(guò)量，可利用檢漏器等進(jìn)行測(cè)量。另外，作為惰性氣體，可使用氦(He)等。本發(fā)明的氣密端子因其氣密封止性好，可有效地用作構(gòu)成在筒狀體內(nèi)搭載壓電元件或水晶片的水晶振蕩器或水晶振子的氣密端子容器。
用于陽(yáng)極接合的裝置及方法，使用以往公知的。比如，外加電壓最好為500V～1000V左右，接合溫度最好為300℃～500℃左右，接合時(shí)間最好為5分鐘～60分鐘。比如，進(jìn)行接合的筒狀體的外緣部(凸緣部)的寬度為0.3mm，材質(zhì)為科瓦鐵鎳鈷合金(R)時(shí)，可外加電壓為500V、接合溫度為320℃、在5分鐘以內(nèi)進(jìn)行接合。
(氣密端子)如圖3所示，本發(fā)明的氣密端子30，其特征在于，通過(guò)陽(yáng)極接合法將成為外框的筒狀體31的開(kāi)口部與平板狀的玻璃板32的外緣部進(jìn)行接合制成，進(jìn)行陽(yáng)極接合的面的寬度為0.04～200mm，表面粗糙度為0.20μm以下，筒狀體31由Fe、Ni和Co中的至少1種構(gòu)成的金屬或以這些金屬為主要成分的合金或?qū)щ娦蕴沾蓸?gòu)成，玻璃板32含有堿金屬離子，陽(yáng)極接合后的接合部分的惰性氣體透過(guò)量為1.0×10-15Pa·m3/s～1.0×10-8Pa·m3/s。
本發(fā)明的氣密端子由上述方法制造，其特征在于，玻璃板的外緣部與筒狀體的開(kāi)口部形狀吻合地成形，以使玻璃板與筒狀體的開(kāi)口部嵌合。另外，本發(fā)明的氣密端子由上述方法制造，其特征在于，筒狀體由含有Mo和W中至少1種的導(dǎo)電性陶瓷構(gòu)成。而且，本發(fā)明的氣密端子由上述方法制造，其特征在于，構(gòu)成在筒狀體內(nèi)搭載了壓電元件或水晶片的水晶振蕩器或水晶振動(dòng)器的氣密端子容器。
實(shí)施例1為了確認(rèn)進(jìn)行陽(yáng)極接合的面的表面粗糙度與惰性氣體即氦(He)的透過(guò)量的關(guān)系、以及進(jìn)行陽(yáng)極接合的面的寬度與He的透過(guò)量的關(guān)系，而作了接合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，作為筒狀體使用科瓦鐵鎳鈷合金(R)，作為玻璃板使用科瓦鐵鎳鈷合金(R)用玻璃，嘗試了筒狀體的開(kāi)口部與玻璃板的外緣部的陽(yáng)極接合?？仆哞F鎳鈷合金(R)是西屋電氣公司制的玻璃封止線金屬材料，其成分為Fe54％、Ni28％、Co18％。另外，科瓦鐵鎳鈷合金(R)用玻璃使用了含有Na+13％的硼硅酸鹽玻璃。
陽(yáng)極接合，首先使用圖4所示結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極接合裝置，將熱源即加熱器48設(shè)定為上升至500℃，其上放上非導(dǎo)電性的陶瓷板47。為了防止氣密端子接合時(shí)的偏移，在陶瓷板47上放上了銅等導(dǎo)電性金屬材料制成的封止夾具46。然后，將玻璃板42和筒狀體41按圖4所示的位置關(guān)系在封止夾具46內(nèi)配置、組裝。其結(jié)果，筒狀體的開(kāi)口部與玻璃板的外緣部接觸。然后，施加大約10分鐘的700V的直流電壓，產(chǎn)生玻璃板-金屬間的原子移動(dòng)，從而實(shí)施陽(yáng)極接合。
圖1表示表面粗糙度與He透過(guò)量的關(guān)系。另外，圖2表示進(jìn)行接合的面的寬度與He透過(guò)量的關(guān)系。都是科瓦鐵鎳鈷合金(R)與玻璃接合后，利用檢漏器對(duì)He透過(guò)量進(jìn)行測(cè)量，從這些值對(duì)透過(guò)量的推移進(jìn)行預(yù)估得到的。對(duì)科瓦鐵鎳鈷合金(R)與Fe-Ni42用的玻璃的接合也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果，利用目測(cè)確認(rèn)到了可證明玻璃內(nèi)部的堿金屬離子移動(dòng)的環(huán)，但不能接合。這是因?yàn)榭仆哞F鎳鈷合金(R)與玻璃的熱膨脹系數(shù)不同引起的。
He透過(guò)量的測(cè)量使用了氦檢漏器(ULCVAC公司制的HELIOT301)。測(cè)量方法是，首先，如圖5所示，在試料臺(tái)57上涂敷硅油脂58a，其上載放橡膠板56。然后，在橡膠板56上涂敷硅油脂58b，將構(gòu)成氣密端子50的筒狀體51的凸緣部分載放安裝在橡膠板56上。然后，將He從He排出噴嘴59排出，利用氦檢漏器54借助配管55對(duì)從構(gòu)成氣密端子50的筒狀體51和玻璃板52的接合部泄漏的He進(jìn)行了檢測(cè)。
圖1的特性曲線表示表面粗糙度與He透過(guò)量的關(guān)系。從特性曲線A可見(jiàn)，為了使He的透過(guò)量為1.0×10-8Pa·cm3/s以下，需要使接合面的表面粗糙度為0.20μm以下，最好在0.15μm以下。另外，圖2的特性曲線表示接合的面的寬度與He透過(guò)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)是針對(duì)接合面的粗糙度為0.20μm以下的試料進(jìn)行的。從特性曲線B可見(jiàn)，為了使He的透過(guò)量為1.0×10-8Pa·cm3/s以下，需要使接合面的寬度作成0.04mm以上，最好在0.08mm以上。
實(shí)施例2制造了圖3所示的結(jié)構(gòu)的激光二極管用氣密端子30。氣密端子30金屬制筒狀體31和玻璃板32構(gòu)成。金屬制筒狀體31由Fe、Ni和Co的合金構(gòu)成，經(jīng)沖壓成形制成，呈圓筒狀，下部具有凸緣部。另外，玻璃板32由硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成，含有Na+，嵌插于金屬制筒狀體31內(nèi)的底部的部位用機(jī)械加工切割成圓盤狀。為了便于接合，玻璃板32最好具有與金屬制筒狀體31盡可能接近的熱膨脹系數(shù)。科瓦鐵鎳鈷合金(R)的熱膨脹系數(shù)約為47×10-7/℃，故使用了具有50×10-7/℃的熱膨脹系數(shù)的科瓦鐵鎳鈷合金(R)密封用的硼硅酸鹽玻璃。
作為封止順序，首先，將金屬制筒狀體1的開(kāi)口部即接合面研磨處理成接近鏡面的狀態(tài)，盡可能減小平面度，提高光滑度。這是因?yàn)槭褂猛ㄟ^(guò)表面相互密接，產(chǎn)生表面原子的結(jié)合，直接以固相進(jìn)行接合的陽(yáng)極接合方法的緣故。通過(guò)接合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面粗糙度(算術(shù)平均粗糙度Ra)為0.10μm，接合寬度為1mm時(shí)，DC可取為500V～1000V，對(duì)被接合物進(jìn)行加熱的熱源溫度取為300℃～500℃，在5分鐘～10分鐘之間進(jìn)行陽(yáng)極接合。
為此，本實(shí)施例中，首先使用圖4所示結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極接合裝置，將熱源即加熱器48設(shè)定為上升至500℃，其上放上非導(dǎo)電性的陶瓷板47。為了防止氣密端子接合時(shí)的偏移，放上了銅等導(dǎo)電性金屬材料制成的封止夾具46。然后，將玻璃板42和筒狀體41按圖4所示的位置關(guān)系在封止夾具46內(nèi)配置、組裝。其結(jié)果，筒狀體的開(kāi)口部與玻璃板的外緣部接觸。然后，外加大約10分鐘的700V的直流電源，產(chǎn)生玻璃板-金屬間的原子移動(dòng)，從而實(shí)施陽(yáng)極接合。然后，使用不易對(duì)氧化膜產(chǎn)生影響的稀鹽酸，對(duì)金屬制筒狀體41實(shí)施無(wú)電解鎳電鍍處理，得到激光二極管用氣密端子。對(duì)于所得到的氣密端子，為了確認(rèn)金屬制筒狀體41與玻璃板42的接合部的氣密性，與實(shí)施例1相同地利用檢漏器對(duì)接合部的He透過(guò)量進(jìn)行了測(cè)量。其結(jié)果，He的透過(guò)量為5×10- 10Pa·m3/s。
實(shí)施例3制造了圖6A及圖6B所示的結(jié)構(gòu)的表面安裝型水晶振子。圖6A是俯視圖，圖6B是圖6A中由A-A剖切時(shí)的剖視圖。水晶振子的結(jié)構(gòu)為，將成為外框的陶瓷制的筒狀體61用由平板狀的透明硼硅酸鹽構(gòu)成的玻璃板62進(jìn)行封止。在筒狀體61內(nèi)，水晶片68由錫焊材料65與內(nèi)部電極64粘接。本實(shí)施例中，使用了以Fe、Ni、Co為主要成分的導(dǎo)電性陶瓷構(gòu)成的筒狀體61、含有Na+的硼硅酸鹽玻璃板62。首先，對(duì)筒狀體61的開(kāi)口部67的表面進(jìn)行鏡面研磨，使表面粗糙度為0.10μm以下。另外，接合的寬度取為1mm。鏡面研磨后，在洗凈工序，利用乙醇類溶液對(duì)研磨屑等異物進(jìn)行完全的沖洗。鏡面研磨形成的接合面的翹度(平面度)做成約為2.0μm以下，整體平坦。洗凈后，利用焊錫材料65將水晶片68粘接在內(nèi)部電極64上。
粘接后，如圖7所示，在真空爐內(nèi)，將搭載了水晶片后的筒狀體71插入封止夾具76內(nèi)。然后，將透明的由硼硅酸鹽構(gòu)成的平板狀的玻璃板72放在筒狀體71上，使筒狀體71的開(kāi)口部與玻璃板72的外緣部接觸。然后，安裝成對(duì)筒狀體71側(cè)施加陽(yáng)極的電壓，對(duì)玻璃板72側(cè)施加陰極的電壓。此時(shí)，封止夾具76內(nèi)的溫度約為320℃，施加大約5分鐘的直流電壓500V進(jìn)行陽(yáng)極接合，得到水晶振子即氣密端子。利用可抽真空的爐，使制造在真空環(huán)境下進(jìn)行。其結(jié)果，能容易地進(jìn)行需高精度的封止。
對(duì)于所得到的氣密端子，為了確認(rèn)陶瓷制筒狀體與硼硅酸鹽玻璃板的接合部的氣密性，利用氦檢漏器對(duì)接合部的He透過(guò)量進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量方法是，首先，將封止的水晶振子放入槽內(nèi)壓力約為3.0kg/cm3的He槽內(nèi)，約2小時(shí)后，取出水晶振子。然后，將水晶振子110放入圖11所示結(jié)構(gòu)的測(cè)量槽115內(nèi)的網(wǎng)116內(nèi)，利用氦檢漏器(ULCVAC公司制的HELIOT301)114對(duì)從筒狀體與玻璃板的接合部的He透過(guò)量進(jìn)行了測(cè)量。其結(jié)果，He的透過(guò)量為1×10-10Pa·m3/s。
實(shí)施例4制造了圖8所示的結(jié)構(gòu)的激光二極管用氣密端子80。氣密端子80由金屬制筒狀體81和玻璃板82構(gòu)成。成為外框的筒狀體81由Fe、Ni的合金構(gòu)成，經(jīng)沖壓成形制成。筒狀體81下部具有凸緣部，表面在由電鍍形成的Ni上再進(jìn)行Au的電鍍。、玻璃板82具有將嵌插于金屬制筒狀體81內(nèi)的底部的部位用機(jī)械加工切割成凸圓狀的旋轉(zhuǎn)，材質(zhì)是硼硅酸鹽玻璃，含有Na+。硼硅酸鹽玻璃，需要使用具有與形成筒狀體81的金屬盡可能接近的熱膨脹系數(shù)的材料。本實(shí)施例中，筒狀體81使用Fe-Ni50，熱膨脹系數(shù)約為98×10-7/℃，故使用了具有約100×10-7/℃的熱膨脹系數(shù)的硼硅酸鹽玻璃。
作為封止順序，首先，將金屬制筒狀體81的開(kāi)口部即接合面研磨處理成接近鏡面的狀態(tài)，減小平面度，提高光滑度。這是因?yàn)槭褂猛ㄟ^(guò)表面相互密接，產(chǎn)生表面原子的結(jié)合，直接以固相進(jìn)行接合的陽(yáng)極接合方法的緣故。本實(shí)施例中，表面粗糙度取為0.10μm，接合寬度取為1mm。氣密端子的接合，是使用實(shí)施例2的圖4所示的結(jié)構(gòu)的接合制造進(jìn)行的。將熱源即加熱器48設(shè)定為上升至300℃，在加熱器48上放上非導(dǎo)電性的陶瓷板47。
為了防止接合時(shí)的偏移，在陶瓷板47上放上了銅等導(dǎo)電性金屬材料制成的封止夾具46。然后，將玻璃板42和筒狀體41按圖4所示的位置關(guān)系在封止夾具46內(nèi)配置、組裝。其結(jié)果，筒狀體的開(kāi)口部與玻璃板的外緣部接觸。然后，外加大約30分鐘的500V的直流電流，產(chǎn)生玻璃板-金屬間的原子移動(dòng)，從而實(shí)施陽(yáng)極接合，得到激光二極管用的氣密端子。對(duì)于所得到的氣密端子，為了確認(rèn)金屬制筒狀體與玻璃板的接合部的氣密性，與實(shí)施例1相同地對(duì)接合部的He透過(guò)量進(jìn)行了測(cè)量。其結(jié)果，He的透過(guò)量為5×10-10Pa·m3/s。
實(shí)施例5制造了圖9A及圖9B所示的結(jié)構(gòu)的表面安裝型水晶振子。圖9A是俯視圖，圖9B是圖9A中由B-B剖切時(shí)的剖視圖。水晶振子的結(jié)構(gòu)為，將成為外框的筒狀體91用由平板狀的透明硼硅酸鹽構(gòu)成的玻璃板92進(jìn)行封止。在筒狀體91內(nèi)，水晶片98由錫焊材料95與內(nèi)部電極94粘接。本實(shí)施例中，使用了以Fe、Ni、Co為主要成分的合金構(gòu)成的筒狀體91、含有Na+的硼硅酸鹽玻璃板92。首先，在搭載水晶片98之前，對(duì)筒狀體91的開(kāi)口部的表面上印刷漿化的Mo材料，形成Mo層。印刷后，以約1400℃進(jìn)行燒結(jié)，提高M(jìn)o層96與筒狀體91的密接強(qiáng)度。接著，對(duì)Mo層96的表面進(jìn)行鏡面研磨，使表面粗糙度作成0.10μm，接合的面的寬度作成1mm。
鏡面研磨后，進(jìn)行洗凈，利用乙醇類溶液對(duì)研磨屑等異物進(jìn)行完全的沖洗。鏡面研磨形成的接合面的翹度(平面度)做成約為2.0μm以下。Mo層96根據(jù)設(shè)計(jì)方便等，比如也可是W層。然后，利用焊錫材料95將水晶片98粘接在內(nèi)部電極94上。粘接后，如圖10所示，在氮?dú)猸h(huán)境的爐內(nèi)，將玻璃板102插入設(shè)置在加熱器108上的下側(cè)封止夾具106內(nèi)。然后，將搭載了水晶片98的筒狀體101載放在玻璃板102上，其上載放上側(cè)封止夾具109。在封止夾具內(nèi)，筒狀體的開(kāi)口部與玻璃板的外緣部接觸。
然后，封止夾具的內(nèi)部溫度取為約450℃，安裝成使筒狀體101側(cè)成為陽(yáng)極，玻璃板102側(cè)成為陰極。施加大約20分鐘的直流電壓600V進(jìn)行陽(yáng)極接合，得到水晶振子即氣密端子。制造時(shí)的環(huán)境也可是真空環(huán)境，該場(chǎng)合能容易進(jìn)行高精度的封止。為了確認(rèn)所得到的氣密端子的筒狀體與玻璃板的接合部的氣密性，與實(shí)施例3相同地對(duì)He透過(guò)量進(jìn)行了測(cè)量。其結(jié)果，He的透過(guò)量為1×10-10Pa·m3/s。
這里揭示的實(shí)施形態(tài)及實(shí)施例全是例示，本發(fā)明并不受其限制。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書表示而不是上述說(shuō)明的內(nèi)容，包含與權(quán)利要求書均等的意義及范圍內(nèi)的所有的變更。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明能制造廉價(jià)、可靠性高的高真空氣密端子。而且，接合時(shí)不發(fā)生氣體，接合部不用溶融就可接合。而且，可制造接合部的厚度薄、相對(duì)于接合寬度其位置精度高的氣密端子。
權(quán)利要求
1.一種氣密端子(30)的制造方法，將成為外框的筒狀體(31)的開(kāi)口部與平板狀的玻璃板(32)的外緣部進(jìn)行陽(yáng)極接合，其特征在于，陽(yáng)極接合的面，寬度為0.04～200mm，表面粗糙度為0.20μm以下，所述筒狀體(31)由Fe、Ni和Co中的至少1種構(gòu)成的金屬、或以這些金屬為主要成分的合金或?qū)щ娦蕴沾蓸?gòu)成，所述玻璃板(32)含有堿金屬離子，陽(yáng)極接合后的接合部分的惰性氣體透過(guò)量為1.0×10-15Pa·m3/s～1.0×10-8Pa·m3/s。
2.一種氣密端子，由權(quán)利要求1所述的方法制造，其特征在于，玻璃板(32)的外緣部與筒狀體(31)的開(kāi)口部形狀吻合地成形，以使玻璃板(32)與筒狀體(31)的開(kāi)口部嵌合。
3.一種氣密端子，由權(quán)利要求1所述的方法制造，其特征在于，筒狀體(31)由含有Mo和W中至少1種的導(dǎo)電性陶瓷構(gòu)成。
4.一種氣密端子，由權(quán)利要求1所述的方法制造，其特征在于，是構(gòu)成在筒狀體(31)內(nèi)搭載有壓電元件或水晶片的水晶振蕩器或水晶振動(dòng)器的氣密端子容器。
全文摘要
本發(fā)明提供價(jià)廉、可靠性高的高真空氣密端子(30)。本發(fā)明的氣密端子(30)的制造方法是，將成為外框的筒狀體(31)的開(kāi)口部與平板狀的玻璃板(32)的外緣部進(jìn)行陽(yáng)極接合，陽(yáng)極接合的面的寬度為0.04～200mm，表面粗糙度為0.20μm以下，筒狀體(31)由Fe、Ni和Co中的至少1種構(gòu)成的金屬、或以這些金屬為主要成分的合金或?qū)щ娦蕴沾蓸?gòu)成，玻璃板(32)含有堿金屬離子，陽(yáng)極接合后的接合部分的惰性氣體透過(guò)量為1.0×10
文檔編號(hào)H01L23/10GK1625804SQ03802928
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者福島大輔, 山本英文 申請(qǐng)人:恩益禧肖特電子零件有限公司