(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部シールによって共に接合された、実質的に平行な離隔された第１ガラス及び第２ガラスをそれぞれ含む第１基板及び第２基板を含み、
前記第１基板、前記第２基板、及び前記端部シールは、大気圧未満の圧力を有するキャビティを定義し、
前記端部シールは、（ｉ）金属性層又は実質的に金属性の層と、（ｉｉ）吸収フィルムとを含み、
前記吸収フィルムは、シリコン窒化物を含む第１層及びＮｉ及び／又はＣｒを含む第２層を含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット。
【請求項２】
端部シールによって共に接合された、実質的に平行な離隔された第１ガラス及び第２ガラスをそれぞれ含む第１基板及び第２基板を含み、
前記第１基板、前記第２基板、及び前記端部シールは、大気圧未満の圧力を有するキャビティを定義し、
前記端部シールは、（ｉ）金属性層又は実質的に金属性の層と、（ｉｉ）吸収フィルムとを含み、
前記吸収フィルムは、ＳｉｚＮｘで特定されるシリコンリッチシリコン窒化物を含む層を含み、ｚ／ｘは、少なくとも０．７８である、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット。
【請求項３】
前記吸収フィルムは、少なくとも前記金属性層又は実質的に金属性の層に部分的に拡散する、請求項１または請求項２に記載の真空断熱ガラス窓ユニット。
【請求項４】
前記端部シールは、第１吸収フィルム及び第２吸収フィルムを含み、前記第１吸収フィルムは、前記第１基板と前記金属性層又は実質的に金属性の層との間に位置し、前記第２吸収フィルムは、前記第２基板と前記金属性層又は実質的に金属性の層との間に位置する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニット。
【請求項５】
前記吸収フィルムは、シリコン及び／又はシリコン窒化物を含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニット。
【請求項６】
前記金属性層又は実質的に金属性の層は、はんだを含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニット。
【請求項７】
第１基板を提供するステップと、
封止される前記第１基板の領域にシール材を適用するステップと、
少なくとも前記シール材をレーザ照射を用いてガラス化するステップにおいて、前記レーザ照射は、前記シール材に露出するが前記第１基板の主要部に向けられない、及び前記ガラス化されたシール材にレーザを持続的に照射して前記シール材を溶融することによって、前記第１基板を第２基板に接合するステップによって封止を形成するステップと、
前記第１基板と前記第２基板との間に形成されて前記封止によって定義されたキャビティを大気圧未満の圧力まで真空引きするステップと、
を含み、
前記シール材は、金属性はんだ又は実質的に金属性のはんだを含む層を含み、
吸収フィルムは、前記はんだを含む層と少なくとも１つの前記基板との間に介在し、
前記吸収フィルムは、（ｉ）シリコン窒化物を含む層、（ｉｉ）ＳｉｚＮｘで特定されるＳｉリッチシリコン窒化物（ｚ／ｘは、少なくとも０．７８）、及び（ｉｉｉ）シリコン窒化物を含む層及びＮｉ及び／又はＣｒを含む層のうちの１つ以上を含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記レーザ照射からのレーザエネルギーは、前記吸収フィルムによって吸収され、続けて前記はんだを含む層内のシール材を加熱して溶融する、請求項７に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項９】
第１基板を提供するステップと、
封止される前記第１基板の領域にシール材を適用するステップと、
少なくとも前記シール材をレーザ照射を用いてガラス化するステップにおいて、前記レーザ照射は、前記シール材に露出するが前記第１基板の主要部に向けられない、及び前記ガラス化されたシール材にレーザを持続的に照射して前記シール材を溶融することによって、前記第１基板を第２基板に接合するステップによって封止を形成するステップと、
前記第１基板と前記第２基板との間に形成されて前記封止によって定義されたキャビティを大気圧未満の圧力まで真空引きするステップと、
を含み、
前記接合のステップの後、レーザ照射によって前記封止をアニールするステップをさらに含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
【請求項１０】
前記第１基板及び第２基板は、ガラスを含み、前記シール材は、ガラス系フリットを含む、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス系フリットは、レーザエネルギーを吸収する吸収染料を含む、請求項１０に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１２】
少なくとも接合ステップの間に前記基板の１つ又は２つに共に圧力を印加するステップをさらに含み、前記第１基板及び前記第２基板は、各々ガラスを含む、請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１３】
前記圧力を印加するステップは、前記キャビティをポンプするステップ及び／又はローラによって圧力を印加するステップを含む、請求項１２に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１４】
前記レーザ照射の適用は、フィードバックループによって制御される、請求項７から請求項１３のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１５】
前記フィードバックループは、前記レーザ照射の領域内の温度に関する情報を含む、請求項１４に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１６】
前記レーザ照射は、ＹＶＯ４レーザ、ＴＩ：サファイアレーザ、Ｃｕ蒸気レーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、及びＮｄ：ＹＡＧ高調波レーザのうちの１つ以上である、請求項７から請求項１５のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１７】
前記レーザ照射は、パルス及び／又は連続的である、請求項７から請求項１６のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１８】
レーザ照射は、前記真空断熱ガラス窓ユニットの反対側へ向かう２つのビームによって行われ、前記２つのビームは、反対方向にラスタ走査する、請求項７から請求項１７のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項１９】
前記ビームは、約１００〜１５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲の速度でラスタ走査する、請求項１８に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２０】
レーザ照射は、１つの方向の１つのビームによってラスタ走査が行われる、請求項７から請求項１７のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２１】
前記シール材を適用する前に前記第１及び／又は第２基板上に金属酸化物層を蒸着するステップをさらに含む、請求項７から請求項２０のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２２】
前記シール材へのレーザの適用は、前記レーザが実質的に第１及び／又は第２基板を通過して前記シール材に照射されることによって行われる、請求項７から請求項２１のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２３】
前記シール材へのレーザの適用は、前記レーザが前記真空断熱ガラス窓ユニットの第１又は第２基板を通過せずに前記シール材を照射するように一側から行われる、請求項７から請求項１７、および請求項２０から請求項２２のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２４】
前記ガラス化及び／又は接合ステップは、（ｉ）空気中及び／又は不活性雰囲気下及び／又は（ｉｉ）概略室温で行われる、請求項７から請求項２３のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２５】
レーザ照射中に側面の熱の流れを制御するために、少なくとも１つの前記基板と熱接触する熱伝導性ヒートシンクを提供するステップをさらに含む、請求項７から請求項２４のいずれか一項に記載の真空断熱ガラス窓ユニットの製造方法。
【請求項２６】
基板の間に形成された封止されたキャビティを含む製品の製造方法において、
前記方法は、
第１ガラス及び第２ガラスを含む基板を提供するステップと、
少なくとも１つの前記基板にシール材を適用するステップと、
前記シール材をレーザで照射して封止を形成するステップと、
レーザ照射によって前記封止をアニールするステップと、
を含み、
前記キャビティは、前記基板及び前記封止の形状によって定義される、方法。
【請求項２７】
前記キャビティを大気圧未満の圧力まで真空引きするステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
温度検出部品は、前記キャビティ内に配置される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記温度検出部品は、半導体チップ、センサ、光学部品、有機発光層、及び／又はＯＬＥＤのうち少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記封止は、気密封止である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記シール材は、ガラス系フリット、又は、金属性はんだ又は実質的に金属性のはんだを含む層を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
レーザ照射中に側面の熱の流れを制御するために、少なくとも１つの前記基板と熱接触する熱伝導性ヒートシンクを提供するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記レーザ照射の適用は、フィードバックループによって制御される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記フィードバックループは、（ａ）前記レーザ照射の領域内の温度に関する情報を含んで／含んだり（ｂ）前記レーザ照射の期間及び電力を制御するために用いられる、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に真空を保持するパッケージ（例えば、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット）を形成したり、不活性雰囲気で感光部品、例えば、これらに制限されないが、有機発光層、半導体チップ、センサ、光学部品などの感光材料を収容する基板の気密封止に関する。本開示は、具体的に基板、基板の間に形成される環境、及び／又は封止された基板内に収容される任意の部品に悪影響を及ぼさない低温封止技術を用いる基板（例えば、ガラス基板）の気密封止に関する。このような低温封止方法は、ガラス基板の間の気密封止を形成するために封止される製品全体を加熱せずに局部的にシール材をレーザで加熱する工程を含む。本明細書に開示された低温技術はまた、非熱平衡条件下における封止と呼ばれることがある。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板の間の真空又は不活性気体環境を形成するためのガラス基板の気密封止は、通常、装置の動作寿命より数十倍（ｍａｎｙ  ｏｒｄｅｒｓ  ｏｆ  ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）長く、長期間の間気体進入に対する不浸透性を有するガラス質又は金属性（例えば共晶）物質のバリアを用いて形成することができる。理解されるように、透過は、２つの段階を含む。このような段階は、溶解及び拡散を含む。気密封止は、真空を保持するパッケージ（例えば、ＶＩＧ窓ユニット、熱フラスコ、ＭＥＭＳなど）、又は、これらに制限されないが、例えば、不活性雰囲気で保持される有機発光層（例えば、ＯＬＥＤ装置に使用）、半導体チップ、センサ、光学部品などの感光材料を、例えば、水、その他の液体、酸素、及びその他の気体汚染分子から保護するために行われる。このようなアセンブリの複合体内部の気体パッケージは、例えば、ＶＩＧ窓ユニットの場合に、先端融解及びポンプ工程の前、又はＯＬＥＤ装置の製造において最後の処理段階などのようなパッケージ処理後の工程において問題が生じていた。
【０００３】
ＶＩＧ構造の一部実施形態は、米国特許第５，６５７，６０７号、同第５，６６４，３９５号、同第５，６５７，６０７号、同第５，９０２，６５２号、同第６，５０６，４７２号、及び同第６，３８３，５８０号に開示されており、本明細書に参照として含まれる。
【０００４】
図１及び図２は、従来のＶＩＧ窓ユニット１及びＶＩＧ窓ユニット１を形成する構成要素を示す。例えば、ＶＩＧ窓ユニット１は、低圧の空間／キャビティ６を取り囲む、実質的に平行に離隔された２つのガラス基板２，３を含んでもよい。ガラスシート又は基板２，３は、例えば、溶融はんだガラスで製造されることのできる外周端部シール４によって互いに接続される。ガラス基板２，３の間に低圧の空間／間隙６が存在するのを考慮すると、ＶＩＧ窓ユニット１のガラス基板２，３の間隔を保持するために、ガラス基板２，３の間に支柱／スペーサ５の配列が含まれてもよい。
【０００５】
排気管８は、例えば、１つのガラス基板２の内面からガラス基板２の外面の任意の凹部１１の底面、又は、任意にガラス基板２の外面に通じる開口部／穴１０'において、はんだガラス９によって気密封止してもよい。例えば、一連のポンプダウン操作によって内部キャビティ６を大気圧未満の低圧に真空引きするために、排気管８に真空装置を取付ける。キャビティ６の真空引き後、低圧のキャビティ／空間６の真空を封止するために、排気管８の一部分（例えば、先端）を溶融する。封止された排気管８が任意の凹部１１内に保持されてもよい。任意に、ゲッター材（ｇｅｔｔｅｒ）１２は、ガラス基板のうちの１つ（例えば、ガラス基板２）の内面に配置される凹部１３内に含まれてもよい。ゲッター材１２は、キャビティ６が真空引きされて封止された後に保持されることのできる特定の残留不純物を吸着する又は凝固することに用いてもよい。
【０００６】
先端気密端部シール４（例えば、はんだガラス）を含むＶＩＧユニットは、典型的に基板２の先端周辺（又は基板３上）に、ガラスフリット（ｇｌａｓｓ  ｆｒｉｔ）又はその他の溶液上の適切な物質（例えば、フリットペースト）を蒸着することによって製造される。最終的に、このようなガラスフリットペーストによって端部シール４を形成する。２つの基板２，３の間にガラスフリット溶液及びスペーサ／支柱５が介在するように、基板２上にその他の基板（例えば、基板３）を配置する。ガラス基板２，３、スペーサ／支柱５及びシール材（例えば、溶液上のガラスフリット又はガラスフリットペースト）を含む全体アセンブリを、少なくとも約５００℃の温度まで加熱し、この温度でガラスフリットを溶融させ、ガラス基板２，３の表面を濡らし、最終的に気密封止された先端／端部シール４を形成する。
【０００７】
基板の間に端部シール４を形成した後、排気管８を介して真空にすることで、基板２，３の間の低圧の空間／キャビティ６を形成する。空間６の圧力は、真空引き工程によって大気圧未満（例えば、約１０〜２Ｔｏｒｒ未満）で形成されてもよい。空間／キャビティ６内の低圧を保持するために、基板２，３は、排気管の端部シール及びシールオフによって気密封止される。大気圧下において、ほぼ平行な分離した基板を保持するために、透明なガラス基板の間に小さい高強度のスペーサ／支柱５が提供される。上記のように、基板２，３の間の空間６が真空引きされれば、例えば、レーザなどを用いて排気管８の先端を溶融することによって排気管８を封止してもよい。
【０００８】
上記のように、陽極接合及びガラスフリット接合のような高温接合技術は、シリコン、セラミック、ガラス、等で構成された部品を気密封止（例えば、端部封止を形成）するために広く用いられている方法である。このような高温工程に必要な熱は、典型的に約３００℃〜６００℃の範囲内にある。このような従来の接合技術は、典型的に全体装置（ガラス及びガラスハウジング内に収容される任意の部品を含む）が封止を形成するために、オーブンを用いて熱平衡に近い状態で作るオーブンバルク加熱を必要とする。したがって、許容可能な封止を得るためには、比較的に長い時間を必要とする。例えば、装置の大きさＬが増加すると、典型的には、封止時間は約Ｌ３程増加してもよい。それは、最も高い温度を検出する部品が全体システムの最大許容温度を決定する場合である。したがって、上述した高温における封止工程（例えば、陽極接合及びガラスフリット接合）は、焼き戻し処理されたＶＩＧユニット及び封入感光部品（例えばＯＬＥＤ装置）のような感熱部品を製造するのに適していない。焼き戻し処理されたＶＩＧユニットの場合、ＶＩＧユニットの熱焼き戻し処理されたガラス基板は、急速に高温環境で焼き戻し強度を失う。例示のＯＬＥＤパッケージの場合には、特定の機能性有機層は、３０００〜６００℃（場合によって１００℃）の温度で破壊される。従来の高温バルク封止工程を用いたこのような問題を解決するための１つの方法は、バルクの熱平衡加熱工程を用いた低い温度フリットを開発することであった。
【０００９】
背景技術により、ガラスフリット及び／又ははんだは、典型的にガラス物質と金属性酸化物の混合物である。ガラス組成物は、接合基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）に一致するように制御されてもよい。鉛系ガラスは、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ、及びＶＩＧ窓ユニットで商業的に用いられる最も一般的な接合／シール材／技術である。鉛系ガラスフリットはまた、最小透過性ガラスシール材のうちの１つである。一般に、このようなはんだは、ガラス質物質に基づいて脱ガラス窒化が抑制される。
【００１０】
ガラスフリット又ははんだは、典型的に基礎ガラス、耐熱性充填材、及び媒体（ｖｅｈｉｃｌｅ）で構成される。基礎ガラスは、フリット又ははんだのバルク（ｂｕｌｋ）を形成する。充填材は、結合されるガラス基板に一致させてＣＴＥを低減させる。このような一致は、機械的強度を増加させ、界面応力を低減させて、封止の亀裂耐性を向上させる。媒体は、典型的にスクリーン印刷に流動性を提供する溶媒及び有機結合剤で構成される。
【００１１】
このような形態のガラスフリット又ははんだは、これらに制限されないが、例えば、ガラス、シリコン、シリコン酸化物、大部分の金属及びセラミックなどの大部分の半導体材料に取付ける比較的低い融点（例えば、約４８０℃〜５２０℃）のガラスを含み、このような形態の材料媒体を用いる接合方法が広く認められ得る利点がある。
【００１２】
様々な融点、ＣＴＥ、有機結合剤、及びスクリーン印刷特性を有する異なる形態の市販のガラスフリット材料がある。しかし、ほぼ全ての低い融点の形態のガラスフリット又ははんだは、若干の鉛を含有する。これは、今後にＥＵ及び日本では電子装置の製造時に鉛の使用が禁止されてはいないものの、厳格に制限されているために、潜在的に大きな問題となる。ここ数年では、ビスマス酸化物に基づいたフリット又ははんだは、鉛系フリットを交換するのにいくらかの成功を収めたが、このような形態のフリットの融点（Ｔｇ）は、典型的に約４５０℃を超過する。鉛系フリットに比べて、このようなビスマス酸化物系フリットは、従来のオーブンバルク加熱工程を用いて温度検出装置の製造に使用することができない。バナジウムバリウム亜鉛酸化物（ＶＢＺ）に基づく低いＴｇ（例えば、３７５℃〜３９０℃）フリットが開発され、これは、ＶＢａＺｎ、Ｖリン酸塩、ＳｎＺｎＰＯ４を含むが、これらに制限されない。しかし、このような形態のフリットの使用は、制限されている。
【００１３】
したがって、封止される製品全体を高温まで加熱する工程を含まない封止処理方法が求められる。すなわち、封止を形成するために用いられる材料、例えば、フリット含有シール材が配置される領域に実質的に制限される局部的な加熱技術が要求される。このような局部的なアプローチは、例えばシール材の制御されたレーザ加熱及び得られたガラス窒化はんだビードによって達成することができるが、これらに制限されない。このような技術では、局部的な加熱は、フリット、又は、フリットが配置された領域の近辺に制限されることができ、加熱プロファイルは、適度に保持され得る。膨張特性及び温度勾配の比較的大きい差及び応力による亀裂を低減するために、側面の熱の流れを制御する局部的ヒートシンクシステムを含むことが有利なこともある。このような形態の局部的工程を用いて形成された溶融したシーム（ｓｅａｍ）又はビード（ｂｅａｄ）は、所望の部分（例えば、ＶＩＧユニットのガラス基板）を結合するために用いられる。このような工程は、溶融したシーム又はビードが効果的に結合部分をステッチするために、レーザステッチと呼ばれることもある。特定の代案の実施形態によれば、このような局部的に制御されたレーザ加熱は、共晶シール材と共に用いられてもよい。
【００１４】
従来のオーブンバルク加熱工程において、フリットペーストは、典型的にガラス基板に適用され、乾燥と称される工程において、媒体から溶媒を除去するために比較的低い温度（例えば、約１２０から１５０℃の範囲）で加熱する。次に、フリットをグレーズして有機結合剤材料を除去するためのグレーズ工程においてガラスを高い温度まで加熱する。次のガラス化工程において、フリットは、ガラスネットワークを含む連続フィルムを形成するために温度を融点まで高めることによってガラス化される。最終的に、ガラス基板が配列されてガラス溶融温度以上に加熱され、基板は共に圧搾されて基板の間に最終的に気密封止を形成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
非限定的な実施形態例によれば、フリットペーストが適用され、乾燥してグレーズした後に、（例えば、バルクオーブン処理の代りに）空気又は不活性雰囲気でレーザを用いて局部的にガラス化される。このような処理中に、側面の熱の流れを制御するために局部的ヒートシンクを含むことが好ましい場合がある。真空ポンプダウンの適用又はローラ機構（メカニズム）は、任意に共に結合された基板の間に力を適用するために用いてもよい。基板が配列され、ガラス基板にフリット及び／又ははんだのレーザ誘起接合を行うために局部的にレーザ照射して溶融温度を超過する温度まで上昇させる。次のステップにおいて、はんだのレーザアニールは、封止と基板との間の応力を減少するために行われてもよい。また、ガラスシール材の適用前にガラスが粗面化（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）されれば、ガラス界面にフリットの接合強度が改善されることが分かる。
【００１６】
また他の非限定的な実施形態例によれば、局部的な加熱方法は、ガラス化はんだビード及び／又はシームのレーザ加熱を制御して達成してもよい。フリットに伝えられる電力は、入力として熱スパイクからフィードバックループまでの一部の距離で温度を用いるフィードバックループによって制御されてもよい。レーザ電力及び期間のフィードバック制御によって、接合領域における高い工程温度の監視及び制御は、装置の破損及び応力を制御する利点を提供する。
【００１７】
特定の代替的な実施形態例によれば、共晶シール材（例えば、金属性又は金属合金はんだ）は、ガラス系又はガラスを含むフリットシール材の代りに用いてもよい。このような代替的な実施形態例において、金属が典型的にガラスに直接に使用することができないため、吸収材層は、共晶シール材とガラス基板との間に配置されてもよい。吸収フィルム／層は、例えば、シリコン窒化物、又はこれを含む第１層及び無電極Ｎｉなどの金属（又は金属合金）、又はこれを含む第２層を含む。このような実施形態例において、レーザビームのエネルギーは、ガラス基板を透過して吸収フィルムによって吸収される。したがって、例えば、吸収体のＳｉ及び／又は金属は、局部的に加熱し、共晶材料を溶融し、Ｓｉがガラス基板に接合される。上記のように、レーザの制御は、フィードバックループを用いて達成することができ、フィードバックループでレーザ電力及び期間を制御するために接合領域の高い工程温度を監視してフィードバックする。
【００１８】
本発明の特定の実施形態例において、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法が提供され、この方法は、第１基板を提供するステップと、封止される第１基板の領域にシール材を適用するステップと、少なくとも（ａ）レーザ照射を用いてシール材をガラス化する工程において、レーザ照射によってシール材が露出するものの、第１基板の主要部に向けられず、及び（ｂ）ガラス化されたシール材にレーザを持続的に照射してシール材を溶融することによって第２基板に第１基板を接合する工程によって封止を形成するステップと、第１基板と第２基板との間に形成されて、封止によって定義されたキャビティを大気圧未満の圧力まで真空引きするステップとを含む。
【００１９】
特定の実施形態例において、２つのガラス基板の間に形成されたキャビティを有する接合された製品を製造する方法が提供され、この方法は、第１ガラス基板と第２ガラス基板とを提供するステップと、１つのガラス基板にシール材を適用するステップと、シール材にレーザを照射することによって封止を形成するステップとを含み、キャビティは、ガラス基板及び封止の形状によって定義され、キャビティは、大気圧未満の圧力まで減少するか、あるいは不活性雰囲気を提供してその内部に温度検出部品を配置してもよい。
【００２０】
本発明の特定の実施形態において、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットが提供され、これは、端部シールによって共に接合された、実質的に平行であるように離隔された第１ガラス及び第２ガラス基板（前記第１基板及び第２基板及び前記端部シールは、大気圧未満の圧力を有するキャビティを定義する）を含み、前記端部シールは、（ｉ）金属性又は実質的に金属性の層と、（ｉｉ）吸収フィルムとを含む。端部シールは、少なくともレーザ照射によって形成されてもよい。
【００２１】
これら及びその他の実施態様及び利点は、本明細書では特定の実施態様例によって、そして以下の図面を参照しながら説明する。図面中、同様の参照符号は同様の要素を指すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のＶＩＧユニットの概略断面図である。
【図２】従来のＶＩＧユニットの平面図である。
【図３】実施形態例に係るレーザが照射されるシール材及びＶＩＧユニットの概略部分断面図である。
【図４】代替的な実施形態例に係るレーザが照射された共晶フィルム及び吸収フィルムを含むシール材、及びＶＩＧユニットの概略部分断面図である。
【図５】実施形態例に係るレーザが照射された封止及び電子部品パッケージの概略部分断面図である。
【図６】代替的な実施形態例に係るレーザが照射された共晶シール材及び吸収フィルムを含むシール材、及び電子部品パッケージの概略部分断面図である。
【図７】特定の実施形態例に係るフィードバック制御を含むレーザ照射システムの概略ブロック図である。
【図８】特定の実施形態例に係るレーザを用いて基板を封止する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書では以下の図面を参照して特定の実施態様例を詳述する。同様の参照符号は同様の要素を指すものとする。本明細書に記載の実施態様は、限定ではなく例示を目的とするものであり、また、当業者は、本明細書に添付する特許請求の範囲の真の趣旨及び全範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であると考えることができることが分かるであろう。
【００２４】
図３を参照すると、例示的な実施形態によりレーザが照射されたシール材及びＶＩＧユニットの概略部分断面図が提供される。ＶＩＧ窓ユニット１は、実質的に平行な離隔された２つのガラス基板２，３を含み、ガラス基板は、その間に真空引きされた低圧の空間／キャビティ６を取り囲む。ガラスシート又は基板２，３は、外周端部シール４によって互いに接続され、外周端部シール４は、例えば、特定の実施形態例を参照して下記に記載されたレーザ４０を用いて形成されてもよく、溶融はんだガラスなどで構成されてもよい。支柱／空間５の配列は、ガラス基板２，３の間に存在する低圧の空間／間隙６を考慮すると、ＶＩＧ窓ユニット１の基板２，３の間隔を保持するためにガラス基板の間に含まれてもよい。基板２，３の間の低圧の空間／キャビティ６を形成するために排気管８を介して真空状態を作る。空間６の圧力は、真空引き工程によって大気圧未満（例えば、約１０〜２Ｔｏｒｒ未満）に形成されてもよい。空間／キャビティ６内の低圧を保持するために、基板２，３は、排気管８の端部シール４及びシールオフによって気密封止される。上記のように、大気圧下において、ほぼ平行な分離した基板を保持するために、透明なガラス基板の間に小さい高強度のスペーサ／支柱５が提供される。上記のように、基板２，３の間の空間６が真空引きされれば、例えば、レーザなどを用いて排気管８の先端を溶融することによって排気管８を封止してもよい。
【００２５】
特定の実施形態例によれば、端部シール４は、本明細書に詳細に記載したように、レーザ４０によって制御された局部的な加熱によって形成される。溶融したガラスフリットとはるかに冷却された（例えば室温）ガラス基板２，３の間の大きい温度勾配のために、優れた熱伝導性を有する材料（例えば、銅などを含むが、これに制限されない）を含み、基板３と優れた熱接触をする局部ヒートシンク３０を含むことが好ましい。また、連続的又はパルスモードでのレーザ電力の制御は、レーザ電力制御装置に溶融したシーム又はビードの近辺で温度を知らせるフィードバックループを用いて達成されてもよく、レーザ加熱期間及び電力の制御が可能である。特定の実施形態例によれば、レーザエネルギーのパルス又は連続的な適用を使用できるものと理解されよう。例示のフィードバック制御配列は、図７を参照して以下に説明され、別に発生し得る装置の破損及び応力の制御及び管理に有利である。本明細書に記載したレーザ加熱処理技術は、気密封止される製品全体の加熱ステップを含まずに、代りに低温又は比熱平衡封止を達成するためにガラス化されたはんだビードにレーザ加熱を制御して達成される局部的な接近方法を用いる。
【００２６】
具体的には、特定の実施形態例によれば、ガラス系はんだ物質を用いたレーザベースの封止は、主にはんだを加熱して封止される部品の残りに比較的に最小の熱負荷が加えられる。本明細書に開示されたレーザベースの封止技術は、低い（例えば、ＶＢＺ型フリット）及び高いＴｇフリット材料を用いて均等に作用する。適切な低いＴｇフリットの非限定的な例として、Ｖ、Ｂａ、Ｚｎ、ＰＯｘ、ＶＰＯｘなどに基づいたはんだを含むが、これらに制限されない。本明細書に開示されたレーザベースの封止技術のまた他の利点は、室内温度及び圧力で空気中で容易に処理可能なことである。端部シール４を形成するために用いられるフリットマトリックスは、使用されるレーザの波長で制御されることのできる吸収体染料を含むことが好ましい。このような方法において、ガラス基板２，３は、レーザが顕著に吸収されずに通過して、ガラス基板が比較的加熱されず、同時にレーザエネルギーはフリット材料によって吸収され、任意にフリット材料を加熱して基板を気密ガラスシールに接合させる。速度及び処理量を改善し、完全なフリットのガラス化及び接合を保障するために、互いに反対方向にある基板の反対側の縁のラスタに対する２つのビームを取り入れることが好ましい場合がある。基板端部シール材の１つのビームのラスタは、基板を封止するために使用し得ることが理解されよう。特定の実施形態によれば、ＶＩＧ窓ユニットの基板を封止する場合、粗面化ポンプなどを介した活性ポンプは、封止する間に基板を所定の位置に保持するために用いられ、クランプの使用を必要としない。その他の部品が配置されるハウジングを封止する場合、ローラを用いてもよい。封止を形成した後、次のレーザエネルギーのラスタが接合されたフリット領域に適用されて、封止をアニールし、応力、及び例えば封止の亀裂を含む応力による欠陥が減少する。本明細書に開示された様々な実施形態に係るレーザエネルギーの適用は、パルス又は連続的に行われ得ることが理解されよう。特定の実施形態例によれば、フリットシール材の適用前にガラスが粗面化されれば、ガラス界面に対するフリットの接合強度を向上させる。
【００２７】
開示されたレーザビード封止技術を用いる場合、高い温度勾配のために、これらに制限されないが、例えば、ガラス基板を横切る場合などの横方向の流れを低減するために、局部ヒートシンク又はハウジング内で高感度の電子部品が封止される実施形態において、感応装置の領域を含むことが好ましい場合がある。特定の実施形態によれば、これに制限されないが、例えば、銅などの優れた熱伝導性特性を有する材料を含む局部ヒートシンクは、パッケージ下側の中央近辺でパッケージの下側（例えば、レーザを適用した反対側）に配置され、パッケージとヒートシンクとの間に優れた熱接触を有する。
【００２８】
図５は、例示的な実施形態によってレーザが照射されたシール材及び電子部品の概略部分断面図である。部品パッケージ５０は、離隔された２つのガラス基板５２，５３を含み、その間に真空引きされた低圧又は不活性気体環境の空間／キャビティ５５を取り囲む。これらに制限されないが、例えば、半導体装置、有機発光装置（ＯＬＥＤ）、電子回路、半導体チップ、センサ、光学部品などの電子又は光学部品５６は、ガラス基板５２，５３の間に形成されたキャビティ５５内に収容されてもよい。ガラス基板５２，５３は、外周端部シール５４によって互いに接続され、外周端部シールは、例えば特定の実施形態例に対して以下に説明するように、レーザを用いて形成され得る溶融はんだガラスなどで構成してもよい。空間５５内の圧力は、大気圧未満（例えば、約１０〜２Ｔｏｒｒ未満）に真空引き工程によって生成されてもよい。空間／キャビティ５５内の低圧を保持するために、基板５２，５３は、端部シール４によって気密封止される。キャビティ５５は、部品５６を配置することのできる不活性気体の雰囲気に提供されてもよい。
【００２９】
特定の実施形態例によれば、図３に対して上述したラインに沿って、本明細書に詳細に記載したように、レーザ４０を介して局部的な加熱を制御することで端部シール４が形成される。溶融したガラスフリットとはるかに冷却された（例えば、室温）ガラス基板５２，５３の間の大きい温度勾配のために、これに制限されないが、例えば、銅などの優れた熱伝導性を有する材料を含む、局部的ヒートシンク３０を含むことが好ましい場合がある。また、連続又はパルスモードのレーザ電力制御は、溶融したシーム又はビード近辺に温度をレーザ電力制御装置に知らせるフィードバックループを用いて達成され、レーザ加熱期間及び電力制御が可能である。レーザエネルギーのパルス又は連続的な適用は、特定の実施形態例によって使用され得ることが理解されよう。例示のフィードバック制御配置は、図７に対して下記に検討され、別に発生し得る装置の破損及び応力の制御及び管理に有利である。本明細書に記載したレーザ加熱処理技術は、気密封止される製品全体の加熱ステップを含まずに、代りに低温又は比熱平衡封止を達成するためにガラス化されたはんだビードの制御されたレーザ加熱によって達成される局部的な接近方法を用いる。
【００３０】
具体的には、特定の実施形態例によればガラス系はんだ物質を用いたレーザベースの封止は、主にはんだを加熱して、封止される部品の残りに比較的に最小の熱負荷が加えられる。本明細書に開示されたレーザベースの封止技術は、低い（例えば、ＶＢＺ型フリット）及び高いＴｇフリット材料を用いて均等に作用する。適切な低いＴｇフリットの非限定的な例として、Ｖ、Ｂａ、Ｚｎ、ＰＯｘ、ＶＰＯｘなどに基づいたはんだを含むが、これらに制限されない。本明細書に開示されたレーザベースの封止技術のまた他の利点は、室内温度及び圧力で空気中で容易に処理可能なことである。端部シール４を形成するために用いられるフリットマトリックスは、使用されるレーザの波長で制御されることのできる吸収体染料を含むことが好ましい。このような方法において、ガラス基板５２，５３は、レーザが顕著に吸収されずに通過して、ガラス基板が比較的加熱されず、同時にレーザエネルギーは、フリット材料によって吸収されて任意にフリット材料を加熱してフリットをガラス化して基板を気密ガラスシールに接合させる。速度及び処理量を改善し、完全なフリットのガラス化及び接合を保障するために、互いに反対方向にある基板の反対側の縁のラスタに対する２つのビームを取り入れることが好ましい場合がある。基板端部シール材の１つのビームのラスタは、基板を封止するために使用し得ることが理解されよう。特定の実施形態によれば、基板を封止する場合、粗面化ポンプを通した活性ポンプは、封止する間に基板を所定の位置に保持するために用いられる。代りに、ローラを用いてもよい。封止を形成した後、次のレーザエネルギーのラスタが接合されたフリット領域に適用され、封止をアニールして、応力及び例えば封止の亀裂を含む応力による欠陥が減少する。本明細書に開示された様々な実施形態に係るレーザエネルギーの適用は、パルス又は連続的に行われ得ることが理解されよう。
【００３１】
開示されたレーザビード封止技術を用いる場合高い温度勾配のために、例えば、限定するものではないが、ガラス基板を横切る場合などの横方向の流れを低減するために局部ヒートシンク３０、又は、ハウジング内で高感度の電子部品が封止される実施形態において、感応装置の領域を含むことが好ましい場合がある。特定の実施形態によれば、例えば、限定するものではないが、銅などの優れた熱伝導特性を有する材料を含む局部ヒートシンクは、パッケージ下側の中央近辺でパッケージの下側（例えば、レーザを適用した反対側）に配置され、パッケージとヒートシンクとの間に優れた熱接触を有する。
【００３２】
また他の特定の例の非限定的な実施形態によれば、ガラス系フリット材料の代りに、ガラス基板を封止するための共晶シール材を用いてもよい。金属性ベース（又は共晶）はんだは、ガラス系シール材より低い融点を有する。しかし、共晶は、典型的に酸素イオンの存在のためにガラス基板に直接使用されないことがある。また、金属はんだが加熱する場合、金属はんだは、酸化されてビード形態になり、パドル及びマイクロバブルが生じる。ガラス基板を封止するために共晶はんだを用いて、場合によって生じ得るこのような問題を避けるために、ガラス基板と共晶材料との間に吸収体又は吸収フィルムを導入してもよい。代替的な実施形態によれば、レーザエネルギーは、非常に透明なガラス基板５２を透過して、これらに制限されないが、例えば、ＳｉＮｘ／Ｎｉ又はＳｉＮｘ／Ｃｒの二重層フィルムなどの吸収フィルムによって吸収される。したがって、シリコンが局部的に加熱して共晶物質を溶融させることにより、ガラス基板に接合する共晶封止を形成する。任意に、上記のように、レーザ処理中に前記材料が接触するのを保障するために処理中に小さい力が適用されてもよい。ＳｉＮｘ／Ｎｉ又はＳｉＮｘ／Ｃｒの中間層のガラスに対するこのような接合方法を用いれば、シリコン及びガラスは、工程において共に局部的に融解して囲まれたガラス材料は、室温で保持される。特定の非限定的な実施形態例によれば、ガラス基板を濡らし、例えば、毛細管作用によって間隙を充填するために、フリット（例えば、シール材）の蒸着前に、ガラス基板に金属酸化物層を予め蒸着させることができる。上述したように、レーザエネルギーのパルスの１つのショット又は連続的な適用を用いてもよい。共晶気密封止を形成すると、１つの材料（例えば、基板材料）は、非常に透過性があり、その他の材料（例えば、吸収体材料）は、選択されたレーザビームの波長を強く吸収する。
【００３３】
図４及び図６は、図３及び図５に示した実施形態と同様であり、上記で詳細に説明したように、吸収フィルム４'，５４'と共に共晶はんだ物質４，５４を含む。また、吸収フィルム４'，５４'は、ガラス基板２，３，５２，５３のうちの１つ又は両方の上に配置されてもよいことが理解されよう。上述したように、代替的な実施形態例によれば、典型的に金属は、ガラス上に直接使用することができないため、吸収層４'，５４'は、共晶シール材４，５４及びガラス基板２，３，５２，５３の間に介在させてもよい。吸収フィルム／層４'，５４'は、例えばシリコン窒化物、又はこれを含む第１層及び無電極Ｎｉのような金属（又は金属合金）、又はこれを含む第２層を含むが、これらに制限されない。特定の非限定的な実施形態例によれば、吸収フィルム４'，５４'は、シリコンリッチのＳｉＮｘ／Ｎｉ又はＳｉＮｘ／Ｃｒの二重層を含んでもよい。このような実施形態例において、レーザビーム４０のエネルギーは、ガラス基板２，３，５２，５３を透過して吸収フィルム４'，５４'によって吸収される。したがって、例えば、吸収体のＳｉ及び／又は金属が局部的に加熱して共晶材料を溶融し、Ｓｉは、ガラス基板に接合される。上記のように、レーザの制御は、フィードバックループを用いて達成されるが、フィードバックループでは、図７に対して本明細書に記載して示されたレーザ電力及び期間を制御するために、接合領域内の高い工程温度が監視されてフィードバックされる。
【００３４】
本明細書に開示されたレーザ技術を用いて達成された実施形態の利点のうち、レーザ技術は、実質的に非接触技術であるため、接合による基板の汚染又は損傷がない。また、適用されるレーザビームを制御するため、加熱する処理時間、温度、及び体積を非常に正確に制御することができ、それによって複雑なデザイン（特に、部品パッケージの場合）を実現することができる。また、熱源としてレーザを使用する場合、レーザビームを小さいスポットに集中させられるため、装置への熱入力を非常に局部的にすることができる。また、本明細書に開示されたＶＩＧ実施形態において、レーザは、任意にガラス基板を通さずにその側面からビードに適用してもよい。
【００３５】
図７は、特定の実施形態例による例示のレーザ照射システムの概略ブロック図である。このような非限定的な実施形態例によるレーザシステムは、スキャナ及び光学サブシステム８０に所定の電力及び期間のレーザエネルギーを提供するレーザ源７８を含む。スキャナ及び光学サブシステム８０は、照射された物体（例えば、ＶＩＧ窓ユニット１）に光学部品を介して所定のスポットサイズのビームを提供する。スキャナ及び光学サブシステム８０は、所定の方向に向けて、ＶＩＧ窓ユニット１の周辺のラスタに１つのビームを提供してもよく、又は任意にＶＩＧ窓ユニット１の両側に適用するように、互いに反対方向にあるラスタに２つのビーム４０を提供してもよい。特定の実施形態例によれば、レーザビーム４０は、ＶＩＧ窓ユニット１の反対側（例えば、上部及び底面）を照射するために配列されてもよい。また他の代替的な実施形態例によれば、ＳＷＩＲヒータは、レーザビーム４０の適用と共に用いてもよい。レーザビーム４０は、大きいラスタ制御を提供するためにロボットアームによって保持されて移動してもよい。ビームから好ましくは遠くにあるセンサ７２は、ビードの近辺で温度（Ｔｓ）を監視する。センサ７２は、温度、例えばＴｓを監視できるセンサの任意の好適な形態であってもよい。このようなセンサは、例えばパイロメータ、ボロメータ、赤外線撮像装置、マイクロサーモカップルなどを挙げることができるが、これらに制限されない。Ｔｓは、このような例に係るフィードバック制御パラメータである。Ｔｓは、センサ７２による出力であり、これは、照射される製品の近くに配置してもよく、任意にスキャナ及び光学サブシステム、レーザヘッドなどと共に配置してもよい。センサ７２から、Ｔｓは温度データロガー７４に提供され、データロガーは、Ｔｓを監視するためにＴｓを受信して記録する。Ｔｓは、制御装置７６に供給され、レーザ源７８に制御信号を提供して、これらに制限されないが、例えば、電力及び期間などのレーザの様々なパラメータを制御する。ＳＷＩＲヒータを用いる実施形態において、ＳＷＩＲヒータは、追加のフィードバック制御を提供するためにフィードバックループに含まれてもよい。上記のように、レーザ源７８は、パルス及び／又は連続的にレーザエネルギーを放出してもよい。
【００３６】
図８は、例えば、ガラス基板の間に封止を形成するためにガラス系フリットが用いられる図３及び図５に示された特定の実施形態例に係るレーザを用いて基板を封止する方法のフローチャートである。特定の例の非限定的な実施形態によれば、封止されたガラス基板を提供する（Ｓ１）。基板は、例えば、図３に示されたＶＩＧ窓の実施形態に対して示された実質的に平行なプレートであってもよく、複雑な形状の配列、例えば、図５に示した実施形態を収容する部品であってもよい。開示した実施形態例に関わらず、考慮できる複雑な任意の基板形状に対して、同様に適用可能であることが理解されよう。便宜上、図３に示す例のように、基板２，３は、ステップ（Ｓ１）に提供される。これに制限されないが、例えば、ガラス系フリットなどのシール材は、例えば、図３に示すようにＶＩＧ窓ユニットの先端エッジのような封止される領域又は区域に適用される（Ｓ３）。シール材は、好ましくは追加の利点を提供するために使用されるレーザの特性で制御されることのできる吸収染料を含む。ステップ（Ｓ３）で基板に適用されるシール材は、例えば媒体から溶媒を除去するために、比較的低い温度（例えば、約１２０℃〜１５０℃の範囲）で加熱することによって乾燥される（Ｓ５）。乾燥ステップ（Ｓ５）後、フリットをグレーズして有機結合剤材料を除去するために高い温度までガラスを加熱することによって、フリットがグレーズされる（Ｓ７）。次に、レーザを照射してフリットをガラス化する（Ｓ９）。ガラス化ステップ（Ｓ９）の間、例えば、ガラスネットワークからなる実質的に連続的フィルムを形成するために、局部レーザを制御してフリットをその融点まで加熱する。上記のように、レーザは、パルス又は連続的に適用されてもよく、好ましくはＴｓに基づくフィードバックループによって制御される。また、空気又は不活性雰囲気でレーザが適用されるのを注目する。レーザ及びその特性は、レーザエネルギーが実質的にガラス基板を通過してこれに制限されないが、例えば、吸収染料などのシール材によって実質的に吸収されるように選択される。上記のように、ガラス化の間、基板を所定の位置に保持するために粗面化ポンプ又はローラを用いることが好ましい場合もあり、その次にレーザで結合を誘発する（Ｓ１１）。また、レーザ工程で発生できる大きい温度勾配による亀裂を低減するために、側面の熱の流れを制御するためのヒートシンクを提供することが好ましい場合がある。フリットをガラス化した後、基板を集めて、基板にレーザを適用してガラス溶融温度を超過した温度まで加熱することによって基板を接合する（Ｓ１１）。上述したように、基板を所定の位置に保持して圧力を印加するために、粗面化ポンプ又はローラの選択的使用が考慮される。接合工程が完了した後、完了した封止は、任意にレーザエネルギーを適用することによってアニールできる（Ｓ１３）。封止がアニールされれば、封止内の応力が減少して亀裂又は破砕による封止の欠陥の可能性を低減させる。また、上述したように、レーザは、任意の数の異なる経路に適用することができ、これらに限定されないが、物品の反対方向のラスタ走査と２つのレーザビームの適用、一方向のラスタ走査と１つのビームの適用、パルスレーザによる適用及び／又は連続波レーザによる適用などを含む。
【００３７】
例えば、図４及び図６に示された共晶はんだを用いる実施形態において、金属性はんだ系シール材は、ガラス基板の間の封止を形成するために用いられ、図８に示された方法と同様である。しかし、共晶接合実施形態において、シール材を適用するステップ（Ｓ３）は、吸収フィルムの適用を含む。特定の例の非限定的な実施形態によれば、吸収フィルムは、シリコンリッチのＳｉＮｘ／Ｎｉ又はＳｉＮｘ／Ｃｒの二重層を含む。ガラス化及び接合のステップ（Ｓ９、Ｓ１１）は、レーザが透明な基板を通過して実質的に吸収フィルムによって吸収されることによって達成される。吸収フィルムは、共有シール材を加熱して溶融させ、その次に上記のように基板を共に接合する。
【００３８】
本明細書に開示された例の実施形態に関連する利点を達成するために任意の好適なレーザを用いることが考慮される。例えば、適切な電力水準、スポットサイズ、及び期間に、これらに制限されないが、ＹＶＯ４、Ｔｉ：サファイア、Ｃｕ蒸気、エキシマ、Ｎｄ：ＹＡＧ、ＣＯ２、紫外線、赤外線、Ｎｄ：ＹＡＧ高調波レーザなどを用いることができる。特定の実施形態例によれば、１０９０ｎｍのＹＶＯ４、８００ｎｍのＴｉ：サファイア、又は２５０ｎｍ（第２高調波）のＣｕ蒸気レーザなどを用いてもよい。また、本明細書に記載したように、レーザエネルギーのシール材への適用は、パルス又は連続的であってもよい。例えば、約１ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの範囲、及び好ましくは約８０ＫＨｚのような反復速度を用いるＱスイッチを用いてレーザパルスを発生してもよい。特定の好ましい実施形態によれば、３０Ｗ平均電力においてＹＶＯ４レーザ及びフリット領域上に集中した約８０ＫＨｚのパルスが好ましい場合がある。上記のように、特定の実施形態例によれば、レーザシールは約１００〜１５０ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で共に封止されたガラス基板の反対側上（例えば、上面及び底面）に同時に集中した２つのレーザビームを用いて行われる。
【００３９】
ガラス基板によるレーザ吸収又は熱結合を回避及び／又は低減できることに留意されたい。特定の実施形態例によれば、ガラスは、実質的にレーザエネルギーを吸収しない、又は熱を発生させないためにレーザに結合されないように、実質的に適用されたレーザエネルギーに対して透明なガラスを用いることが好ましい。例えば、ドープ（例えば、ガラス中にかなりの量の鉄が存在するＦドープ）されたガラスを用いる場合、ガラスによるレーザ吸収が発生してもよい。また、ガラス基板が高強度ビームに露出する場合、非線形効果が誘導され、ガラス基板によってレーザエネルギーが吸収される問題を起こす。また、被覆材にレーザエネルギーが吸収される被覆されたガラス基板を用いれば、レーザエネルギーを吸収し、望ましくないガラス基板の加熱を生じる可能性がある。また、このような形態のドープされた及び／又は被覆されたガラス基板は、避けるべきである。
【００４０】
また、レーザエネルギーの表面吸収は、レーザの透明なバンドの外側で発生することがあり、例えば、エキシマレーザに対して３００ｎｍ未満、ＣＯ２レーザに対して２μｍ超過するが、これらに制限されない。典型的に表面改質又は切断のために、このような外側の透明なバンドが用いられ、レーザシールは避けるべきである。したがって、特定の好ましい実施形態によれば、約２００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長（例えば、ガラス基板が実質的に透明な波長）を有するレーザが好ましい。
【００４１】
強化ガラスは、大きい温度変動（例えば約２００℃の範囲）に耐えるように十分な強度であることに留意されたい。また、上記のように、典型的に気質損傷のリスクのために典型的にバルク加熱工程を用いたガラス強化の工程に使用できなかった。したがって、本明細書に開示されたレーザ封止技術は、特に強化ガラス基板と共に用いることに適している。
【００４２】
本発明の特定の実施形態において、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットが提供され、端部シールによって共に接合された、実質的に平行な離隔された第１ガラス及び第２ガラスを含む基板(前記第１基板及び第２基板及び前記端部シールは、大気圧未満の圧力を有するキャビティを定義する)を含み、前記端部シールは、（ｉ）金属性層又は実質的に金属性の層と、（ｉｉ）吸収フィルムとを含む。
【００４３】
先行する段落のＶＩＧ窓ユニットにおいて、前記吸収フィルムは、少なくとも前記金属性層又は実質的に金属性の層に部分的に拡散してもよい。
【００４４】
前記２つの段落のうちいずれか１つのＶＩＧ窓ユニットにおいて、前記端部シールは、第１吸収フィルム及び第２吸収フィルムを含んでもよく、前記第１吸収フィルムは、第１基板と金属性層又は実質的に金属性の層間に位置し、前記第２吸収フィルムは、第２基板と金属性層又は実質的に金属性の層との間に位置する。
【００４５】
前記３つの段落のうちいずれか１つのＶＩＧ窓ユニットにおいて、前記吸収フィルムは、シリコン及び／又はシリコン窒化物を含んでもよい。
【００４６】
前記４つの段落のうちいずれか１つのＶＩＧ窓ユニットにおいて、前記金属性層又は実質的に金属性の層は、はんだを含んだり、基本的な構成としてもよい。
【００４７】
前記５つの段落のうちいずれか１つのＶＩＧ窓ユニットにおいて、前記吸収フィルムは、ＳｉｚＮｘで特定されるシリコンリッチシリコン窒化物を含む層を含んでもよく、ｚ／ｘは、少なくとも０．７８、さらに好ましくは少なくとも０．８０である。
【００４８】
前記６つの段落のうちいずれか１つのＶＩＧ窓ユニットにおいて、前記吸収フィルムは、シリコン窒化物を含む第１層及びＮｉ及び／又はＣｒを含む第２層を含んでもよい。吸収フィルムで、シリコン窒化物を含む層（Ａｌなどをドープしてもよい）は、ガラス基板とＮｉ及び／又はＣｒを含む層との間に配置されてもよい。したがって、所定の吸収フィルムに対して、Ｎｉ及び／又はＣｒを含む層は、シリコン窒化物より金属性層又は実質的に金属性の層に近く位置する。
【００４９】
本発明の特定の実施形態例において、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法が提供され、この方法は、第１基板を提供するステップと、封止される第１基板の領域にシール材を適用するステップと、少なくとも（ａ）レーザ照射を用いてシール材をガラス化するステップにおいて、レーザ照射は、シール材に露出するが第１基板の主要部に向けられない、及び（ｂ）ガラス化されたシール材にレーザを持続的に照射してシール材を溶融することによって、第１基板を第２基板に接合するステップによって封止を形成するステップと、第１基板と第２基板との間に形成されて、封止によって定義されたキャビティを大気圧未満の圧力まで真空引きするステップとを含む。
【００５０】
先行する段落の方法において、前記第１基板及び第２基板は、ガラスを含んでもよい。
【００５１】
前記２つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記シール材は、ガラス系フリットを含んでもよい。前記ガラス系フリットは、レーザエネルギーを吸収する吸収染料を含んでもよい。
【００５２】
前記３つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記方法は、少なくとも接合ステップの間に基板の１つ又は２つに共に圧力を印加するステップを含んでもよい。圧力を印加するステップは、キャビティをポンプするステップ及び／又は少なくとも１つのローラによって圧力を印加するステップを含んでもよい。
【００５３】
前記４つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記レーザ照射の適用は、フィードバックループによって制御されてもよい。フィードバックループは、レーザ照射の領域内の温度に関する情報を含んでもよい。
【００５４】
前記５つの段落のうちいずれか１つの方法において、レーザ照射は、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、及びＮｄ：ＹＡＧ高調波レーザのうちの１つ以上であってもよい。
【００５５】
前記６つの段落のうちいずれか１つの方法において、レーザ照射は、パルス及び／又は連続的であってもよい。
【００５６】
前記７つの段落のうちいずれか１つの方法において、レーザ照射は、ＶＩＧ窓ユニットの反対側へ向かう２つのビームによって行われてもよく、前記２つのビームは、反対方向にラスタ走査する。ビームは、約１００〜１５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲の速度でラスタ走査してもよい。また、レーザ照射は、１つの方向の１つのビームによってラスタ走査を行うことができる。
【００５７】
前記８つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記シール材は、金属性はんだ又は実質的に金属性のはんだを含む層を含んでもよい。吸収フィルムは、はんだを含む層と少なくとも１つの基板との間に介在してもよい。前記レーザ照射からのレーザエネルギーは、前記吸収フィルムによって吸収され、続けてはんだを含む層内のシール材の溶融を助ける。吸収フィルムは、（ｉ）シリコン窒化物を含む層、（ｉｉ）ＳｉｚＮｘで特定されるＳｉリッチシリコン窒化物（ｚ／ｘは、少なくとも０．７８）、及び（ｉｉｉ）シリコン窒化物を含む層及びＮｉ及び／又はＣｒを含む層のうちの１つ以上を含んでもよい。例えば、シリコン窒化物含有層及びＮｉ及び／又はＣｒの又はこれを含む層を含む二重層の実施形態において、シリコン窒化物含有層は、Ｓｉがリッチであってもよく、Ｓｉがリッチでなくてもよい。
【００５８】
前記９つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記接合後、レーザ照射によって封止をアニールしてもよい。
【００５９】
前記１０個の段落のうちいずれか１つの方法において、シール材へのレーザの適用は、レーザが実質的に第１及び／又は第２基板を通過してシール材に適用されることによって行われてもよく、シール材へのレーザの適用は、レーザがＶＩＧユニットの第１又は第２基板を通過せずにシール材を適用するように一側から行われてもよい。
【００６０】
前記１１個の段落のうちいずれか１つの方法において、ガラス化及び／又は接合ステップは、（ｉ）空気中及び／又は不活性雰囲気下及び／又は（ｉｉ）概略室温で行われてもよい。
【００６１】
前記１２個の段落のうちいずれか１つの方法において、前記方法は、前記シール材に適用する前に第１及び／又は第２ガラス基板に金属酸化物を蒸着するステップをさらに含んでもよい。
【００６２】
本発明の特定の実施形態例において、ガラス基板の間に形成された封止されたキャビティを含む製品（例えば、電子装置、ＶＩＧユニットなど）の製造方法が提供され、前記方法は、ガラスを含む第１及び第２基板を提供するステップと、基板の少なくとも一側にシール材を適用するステップと、シール材をレーザで照射して封止を形成するステップとを含み、前記キャビティは、基板及び封止の形状によって定義される。
【００６３】
先行する段落の方法において、大気圧未満の圧力までキャビティを真空引きするステップがあってもよい。
【００６４】
前記２つの段落のうちいずれか１つの方法において、温度検出部品は、前記キャビティ内に配置されてもよい。温度検出部品は、半導体チップ、センサ、光学部品、有機発光層、及び／又はＯＬＥＤであってもよい。
【００６５】
前記３つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記封止は、気密封止であってもよい。
【００６６】
前記４つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記シール材は、ガラス系フリット、又は、金属性はんだ又は実質的に金属性のはんだを含む層を含んでもよい。
【００６７】
前記５つの段落のうちいずれか１つの方法において、レーザ照射によって封止をアニールするステップがあってもよい。
【００６８】
前記６つの段落のうちいずれか１つの方法において、レーザ照射中に側面の熱の流れを制御するために基板のうち少なくとも１つと熱接触する熱伝導性ヒートシンクを提供するステップがあってもよい。
【００６９】
前記７つの段落のうちいずれか１つの方法において、前記レーザ照射の適用は、フィードバックループによって制御されてもよい。フィードバックループは、（ａ）レーザ照射の領域内の温度に関する情報を含んで／含んだり（ｂ）前記レーザ照射の期間及び電力を制御するために用いてもよい。
【００７０】
先行する段落のうちのいずれか１つの方法において、レーザ照射中の側面の熱の流れを制御するために、少なくとも１つの基板と熱接触する熱伝導性ヒートシンクを提供するステップがあってもよい。
【００７１】
本明細書では特定の実施形態について説明及び開示してきたが、本明細書に記載の実施態様は、限定ではなく例示を目的とするものであり、また、当業者は、本明細書に添付する特許請求の範囲の真の趣旨及び全範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であると考えることができることが分かるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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