(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットを製造する方法であって、
第１基板及び第２基板の第１主表面の周辺端部の周囲にニッケル含有薄膜コーティングを形成するステップと、
前記第１基板の前記第１主表面上に複数のスペーサを配置するステップと、
前記第１基板の前記第１主表面上に形成された前記ニッケル含有薄膜コーティング上にこれと接触して固体はんだプリフォーム合金物質を配置するステップと、
前記第１基板及び前記第２基板を、それらの前記第１主表面が互いに対向してサブアセンブリを形成するように、くっつけるステップと、
前記ニッケル含有薄膜コーティングからのニッケルが前記固体はんだプリフォーム合金物質に広がり、その反対にも広がるように、前記固体はんだプリフォーム合金物質を反応的にリフローすることによって真空で端部シールを形成するステップと、
前記端部シールを形成し、金属間化合物を含んだ後、前記ＶＩＧユニットの製造の際に前記第１基板と前記第２基板との間に形成されたキャビティをさらに減圧するステップと、
を含み、
前記固体はんだプリフォーム合金物質は、Ｓｎと、ポスト遷移金属又は半金属、１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質とを含み、
前記ニッケル含有薄膜コーティングの各々は、ＮｉＣｒを含む層の間に挟まれる銀を含む層を含む、方法。
【請求項２】
前記固体はんだプリフォーム合金物質は、はんだワイヤープリフォームである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記固体はんだプリフォーム合金物質は、Ｓｎ、Ａｇ、及びＣｕを含む、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記固体はんだプリフォーム合金物質は、ＳＡＣ３０５又はＳＡＣ０３０７である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＮｉＣｒを含む層の各々は、厚さが２０ｎｍ〜１ミクロンであり、前記銀を含む層は、厚さが１０ｎｍ〜５００ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ニッケル含有薄膜コーティングは、不活性環境で形成されるＰＶＤ蒸着コーティングである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記端部シールの形成ステップは、０．５Ｔｏｒｒ未満の圧力の初期部分真空にて行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記端部シールの形成ステップは、３００℃未満のピーク温度まで前記サブアセンブリを加熱するステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記端部シールの形成ステップは、２４０℃〜２５０℃のピーク温度まで前記サブアセンブリを加熱するステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも前記端部シールの形成中に、前記サブアセンブリに静圧及び／又は動圧を適用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記サブアセンブリは、少なくとも前記端部シールの形成前に、その端部周辺に提供されたテープによってともに保持される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記スペーサは、層状構造である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記端部シールは、一旦形成されれば、
スズ、銀、及び銅を含む層と、
前記スズ、銀、及び銅を含む層を挟む（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を含む第１層及び第２層と、
前記（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を含む層と前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれとの間に提供される（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を含む第１層及び第２層と、
前記（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を含む第１層及び第２層と前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれとの間に提供されるＮｉＣｒＯｘを含む第１層及び第２層と、
を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記さらに減圧するステップは、ポンプアウトチューブを用いて行われる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも１つは、熱処理されたガラス基板である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも１つは、熱強化されたガラス基板である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記熱強化されたガラス基板の各々は、前記さらに減圧するステップ後に１０％以下の焼戻し強度が失われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも１つは、ガラス基板でない、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１基板及び／又は前記第２基板に第３基板を積層するステップをさらに含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記積層するステップは、前記端部シールの形成前に実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１基板及び／又は前記第２基板上にゲッターをブランケット蒸着するステップをさらに含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＶＩＧユニットは、窓ユニットである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットを製造する方法であって、
第１基板及び第２基板の第１主表面の周辺端部の周囲に金属性のニッケル含有薄膜コーティングを形成するステップと、
前記第１基板の前記第１主表面上に複数のスペーサを配置するステップと、
前記第１基板の前記第１主表面上に形成された前記ニッケル含有薄膜コーティング上にこれと接触するはんだプリフォームを配置するステップと、
前記第１基板及び前記第２基板を、それらの前記第１主表面が互いに対向してサブアセンブリを形成するように、くっつけるステップと、
前記はんだプリフォームをリフローし、端部シールを形成するために、２５０℃以下のピーク温度まで、大気圧未満の雰囲気で前記サブアセンブリを加熱するステップと、
前記端部シールの形成後、前記ＶＩＧユニットの製造の際に前記第１基板と前記第２基板との間に形成されたキャビティをさらに減圧するステップと、を含み、
前記ニッケル含有薄膜コーティングの各々は、ＮｉＣｒを含む層の間に挟まれる銀を含む層を含む方法。
【請求項２４】
前記はんだプリフォームは、Ｓｎ、Ａｇ、及びＣｕを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記はんだプリフォームは、Ｓｎをベースにして、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質を含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＮｉＣｒを含む層の各々は、厚さが２０ｎｍ〜１ミクロンであり、前記銀を含む層は、厚さが１０ｎｍ〜５００ｎｍである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットにおいて、
実質的に平行な離隔した第１基板及び第２基板であって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも１つは、熱処理されたガラス基板である、第１及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に提供された複数のスペーサと、
Ｓｎと、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質とを含む合金物質を含み、その各々の側に前記合金物質から前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれに向かって金属間（ＩＭＣ）層及びニッケル含有層を含む端部シールと、を含み、
前記ＩＭＣ層は、前記合金物質と前記ニッケル含有層との間に挟まれている、第１及び第２のＩＭＣ層を含み、
前記第１のＩＭＣ層は、（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を含み、前記第２のＩＭＣ層は、（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を含み、前記第１のＩＭＣ層は、前記第２のＩＭＣ層より前記合金物質に近く提供されており、
前記ニッケル含有層の各々は、ＮｉＣｒＯｘを含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニット。
【請求項２８】
前記ニッケル含有層の各々は、Ｓｉをさらに含む、請求項２７に記載のＶＩＧユニット。
【請求項２９】
前記合金物質は、Ｓｎ、Ａｇ、及びＣｕを含む、請求項２７〜２８のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項３０】
前記スペーサは、層状構造である、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項３１】
先端がないポンプアウトチューブをさらに含む、請求項２７〜３０のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項３２】
前記熱処理されたガラス基板は、熱強化されている、請求項２７〜３１のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項３３】
前記第１基板及び／又は前記第２基板に積層された第３基板をさらに含む、請求項２７〜３２のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項３４】
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも１つは、ガラス基板でない、請求項２７〜３３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項３５】
シリコーン、ポリアミド、及びＰＩＢのうち少なくとも１つを含む第２周辺ポリマーシールをさらに含む、請求項２７〜３４のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の特定の実施形態は、真空断熱ガラス（ＶＩＧ又は真空ＩＧ）ユニット、及び／又はその製造方法に関する。具体的には、本発明の特定の実施形態は、反応的にリフローする場合に、ガラス基板の周辺部上に予めコーティングされた金属コーティングを濡らして接合する金属性はんだプリフォーム合金をベースとする端部シール（ｅｄｇｅ  ｓｅａｌ）を有するＶＩＧユニット、及び／又はその関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、一般的に装置の作動寿命よりも桁違いに長い、長期間にわたって気体侵入に対して非透過性のガラス質又は金属性（例えば、共晶）の物質のバリアを用いて形成される。理解されるように、透過性は一般的に２段階を有する。このような段階は、溶解と拡散を有する。気密封止は、例えば、水、その他の液体、酸素、及びその他の気体汚染分子が、例えば、限定されないが、真空（例えば、ＶＩＧ窓ユニット、魔法瓶、ＭＥＭＳなど）又は不活性雰囲気中に保持される、敏感な物質、例えば、限定されないが、有機発光層（例えば、ＯＬＥＤ装置で使用）、半導体チップ、センサ、光学部品などを保持するパッケージに浸入しないようにする。このようなアセンブリの複合施設内部の気密パッケージは、このようなパッケージ加工のさらに後の工程、例えば、ＶＩＧ窓ユニットの場合、ポンプ及び先端融合（ｔｉｐ  ｆｕｓｉｎｇ）工程の前、又はＯＬＥＤ装置の製造中の最終加工工程の前に障害となった。
【０００３】
一部の例示のＶＩＧ構成は、例えば、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号で開示されており、全体の内容は、全部本明細書に参照として含まれる。
【０００４】
図１及び図２は、一般的なＶＩＧ窓ユニット１及びＶＩＧ窓ユニット１の構成要素を示す。例えば、ＶＩＧユニット１は、２つの離隔した実質的に平行なガラス基板２，３を含み、ガラス基板は、それらの間に減圧された低圧の空間／キャビティ６を含む。ガラスシート又は基板２，３は、例えば、融合したはんだガラスなどで製造することができる周辺端部シール４によって互いに結合される。支柱／スペーサ５の配列は、基板２，３の間に存在する低圧の空間／間隙６の点でＶＩＧ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２，３の間に含まれてもよい。
【０００５】
ポンプアウトチューブ８は、例えば、ガラス基板２のうち１つの内面からガラス基板２の外面の任意の凹部１１の下部で又は任意にガラス基板２の外面に通じる開口／孔１０にはんだガラス９などによって気密封止してもよい。内部キャビティ６を、例えば、順次的なポンプ操作を用いて大気圧より低い低圧に真空引きするために、真空装置をポンプアウトチューブ８に付着させる。キャビティ６の減圧後、低圧のキャビティ／空間６内の真空装置を封止するために、チューブ８の一部分（例えば、先端）を溶融する。封止されたポンプアウトチューブ８が任意の凹部１１内に保持されてもよい。任意に、化学的ゲッター（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。化学的ゲッター１２は、キャビティ６が減圧されて封止された後に保持されることができる特定の残留不純物を吸着する又はこれと結合するのに用いてもよい。ゲッター１２はまた、ユニットの環境風化（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ）中に発生し得る気体不純物を「掃討（ｍｏｐ  ｕｐ）」するように作用する。
【０００６】
周辺密封端部シール４（例えば、はんだガラス）を含むＶＩＧユニットは、一般的に基板２の周辺部の周囲（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、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の表面を濡らした後、最終的に密封周辺／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、ポンプアウトチューブ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／キャビティ６の圧力は、減圧工程によって大気圧未満（例えば、約１０−４Ｔｏｒｒ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、ポンプアウトチューブの端部シール及びシールオフによって気密封止された。大気圧下で、略平行するようにガラス基板の分離を保持するために、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が減圧されれば、例えば、レーザなどを用いてポンプアウトチューブ８の先端を溶融することによってポンプアウトチューブ８を封止してもよい。
【０００８】
上記のように、アノード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、端部シールを形成）するために広く使用される方法である。このような高温工程に必要な加熱は、一般的に約３００℃〜６００℃の範囲にある。このような従来の接合技術は、一般的に装置全体（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）をシール形成するために、オーブンを用いて熱平衡に近い状態にするオーブンバルク加熱が必要である。したがって、許容されるシールを得るためには、比較的長い時間が必要である。例えば、装置の大きさＬが増加するに伴い、一般的に封止時間は、約Ｌ３程増加し得る。最も温度に敏感な部品が全体システムの最大許容可能な温度を決定することもある。したがって、上述した高い温度の封止工程（例えば、アノード接合及びガラスフリット接合）は、例えば、焼き戻し処理されたＶＩＧユニット及び封入された敏感な部品（例えば、ＯＬＥＤ装置）などの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ユニットの熱強化されたガラス基板は、高温環境で焼戻し強度（ｔｅｍｐｅｒ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が早く減少する。例示のＯＬＥＤパッケージの場合、特定の機能性有機層は、３００℃〜６００℃（場合により１００℃程と低い）の温度で破壊される。従来、高温バルク封止工程を用いて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てさらに低い温度フリットを開発することであった。
【０００９】
背景技術として、ガラスフリット及び／又ははんだは、一般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）に一致するように調節されてもよい。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、ガラス性の物質に基づいて脱ガラス化が抑制される。
【００１０】
ガラスフリット又ははんだは、一般的に基礎ガラス、耐熱性充填材、及び媒介体で構成される。基礎ガラスは、フリット又ははんだのバルクを形成する。充填材は、結合されるガラス基板に一致してＣＴＥを低減する。このようなマッチングは、機械的強度を増加させ、界面応力を減少させ、シールの耐亀裂性を向上させる。媒介体は、一般的に（例えば、封止された間隙内及び／又は封止された表面に分散するように）スクリーン印刷に流動性を提供する溶媒（界面活性剤含む）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、多くの半導体材料（ガラス、シリコン、シリコン酸化物、多くの金属及びセラミックを含むが、これらに制限されない）に付着する比較的低い融点（例えば、約４８０℃〜５２０℃）のガラスを含み、このような形態の材料媒介体を用いる接合方法が広く認められる利点がある。
【００１２】
様々な融点、ＣＴＥ、結合剤、及びスクリーン印刷の特性を有する異なる形態の市販のガラスフリット物質が存在する。しかし、ほどんど全ての低い融点のガラスフリット又ははんだ製剤は、いくらかの鉛を含む。これは、例えば、今後数年では、米国、ヨーロッパ、及び日本における電子機器製造時の鉛の使用は禁止されないとしても、厳格に制限されて行くため、潜在的な問題になる可能性がある。ここ数年において、ビスマス酸化物に基づくフリット又ははんだは、鉛系フリットの代わりにある程度の成功を収めたものの、このような形態のフリットの融点（Ｔｇ）は、一般的に約４５０℃を超過する。鉛系フリットと同様、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る温度に敏感な装置の製造に使用することはできない。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℃）の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、これらの形態のフリットの広範囲での使用は制限されている。また、このようなガラスフリットは、従来のアクセス方法に比べて改善はされているものの、場合によっては、低温における全てのガラス周辺封止の厳しい熱機械的要件を満足するには困難がある。これは、部分的に、低温ガラスはんだは、一般的に大きいイオン半径の種で作られ、低い加工温度及び時間では、ガラス表面に容易に拡散しないためである。
【００１３】
勿論、例えば、一般的に高い動作温度、また、衝撃、及び振動、湿度、汚染物質、放射線などへの露出を特徴とする過酷な環境に耐えることのできるＶＩＧユニットを提供することが望ましいことが理解される。例えば、窓ガラス産業では、物質が各々極端な使用と過酷な環境に置かれるために問題が発生する。例えば、天窓（ｓｋｙｌｉｇｈｔ）の窓ガラスシステムは、極度の温度（１５０℃）にさらされ、風負荷に関わる衝撃や振動負荷が加えられる。実際に、ＶＩＧシールの近くの大気温度は、衝撃及び振動負荷によって１５０℃を超過することがあり、建物の正面の大気温度は、２００℃程の高さになることがある。したがって、長期間の密封、機械的強度、及び低潜在性の熱経路（ｌｏｗ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｐａｔｈｗａｙｓ）を提供できる端部シールを提供することが課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、封止をするために製品全体を高い温度で加熱する工程を含まないシール加工技術、及び／又はこのような例示的な方法によって製造された製品が当技術分野で求められることが理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の特定の実施形態において、ＶＩＧユニットの製造方法が提供される。ニッケル含有薄膜コーティングは、第１基板及び第２基板の第１主表面の周辺端部の周囲に形成される。スペーサは、前記第１基板の第１主表面上に配置される。固体（金属性）はんだプリフォーム合金物質は、前記第１基板の第１主表面上に形成されたニッケル含有薄膜コーティング上にこれと接触して配置される。前記第１基板及び第２基板は、それらの前記第１主表面が互いに対向してサブアセンブリを形成するように、くっつけられる。前記ニッケル含有薄膜コーティングからのニッケルが前記合金物質に広がり、その反対にも広がるように、前記固体はんだプリフォーム合金物質を反応的にリフローすることによって、真空で端部シールを形成する。前記端部シールを形成し金属間化合物を含んだ後、前記ＶＩＧユニットの製造の際に前記第１基板と第２基板との間に形成されたキャビティをさらに減圧する。前記固体はんだプリフォーム合金物質は、Ｓｎと、ポスト遷移金属（ｐｏｓｔ−ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｍｅｔａｌ）又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質とを含む。固体はんだプリフォーム合金物質は、好ましくはＰｂを除く。
【００１６】
本発明の特定の実施形態において、ＶＩＧユニットの製造方法が提供される。第１基板及び第２基板の第１主表面の周辺端部の周囲に金属性の、ニッケル含有薄膜コーティングを形成する。第１基板の第１主表面にスペーサを配置する。はんだプリフォームは、前記第１基板の第１主表面上に形成されたニッケル含有薄膜コーティング上にこれと接触して配置される。前記第１基板及び第２基板は、それらの前記第１主表面が互いに対向してサブアセンブリを形成するように、くっつけられる。前記はんだプリフォームをリフローし、端部シールを形成するために、２５０℃以下のピーク温度まで、大気圧未満の雰囲気で前記サブアセンブリを加熱する。前記端部シール形成工程後、前記ＶＩＧユニットの製造の際に前記第１基板と第２基板との間に形成されたキャビティをさらに減圧する。
【００１７】
本発明の特定の実施形態において、このような及び／又はその他の方法を用いて製造されたＶＩＧユニットが提供される。例えば、本発明の特定の実施形態において、ＶＩＧユニットは、実質的に平行な離隔した第１基板及び第２基板（前記第１基板及び第２基板のうち少なくとも１つは、熱処理されたガラス基板である）と、前記第１基板と第２基板との間に提供された複数のスペーサと、Ｓｎと、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質とを含む合金物質、及びその各々の側に前記合金物質から前記第１基板及び第２基板のそれぞれに向かって少なくとも１つの金属間（ＩＭＣ）層及びニッケル含有層を含む端部シールと、を含む。
【００１８】
本明細書に記載した特性、形態、利点及び例示的な実施形態は、また他の追加の実施形態を実現するために組合わせることができる。
【００１９】
このような及びその他の特性及び利点は、図面と共に例示的な実施形態の詳細な説明を参照することによって、より完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の真空ＩＧユニットの断面図である。
【図２】図１に示された切断線に沿った図１の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの下部基板、端部シール、及びスペーサの上面図である。
【図３】特定の実施形態に係るＶＩＧユニットの断面図である。
【図４】特定の実施形態に係る図３の端部の拡大図である。
【図５】特定の実施形態に係る図４に示した第１基板上に配置された金属層スタックの拡大図である。
【図６】特定の実施形態に係るＶＩＧユニットの製造工程を示すフローチャートである。
【図７ａ】特定の実施形態のポンプダウン（ｐｕｍｐ−ｄｏｗｎ）に対して使用することができる例示的な温度及び圧力プロファイルを示すグラフである。
【図７ｂ】特定の実施形態に対して使用することができる例示的な温度及びクランプ圧（ｃｌａｍｐ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）シーケンス曲線を示すグラフである。
【図８ａ】例示的なＳｎＡｇＣｕ金属シール構造の断面顕微鏡写真である。
【図８ｂ】例示的なＳｎＡｇＣｕ金属シール構造の断面顕微鏡写真である。
【図９】特定の実施形態で発生し得る例示的なはんだシール形成工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
特定の実施形態は、金属を含む周辺端部密封シールを備えた真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニット、及び／又はその製造方法に関する。端部シール形成工程で用いられる主要な物質は、反応的にリフローされる場合、ガラス基板の周辺部上に予めコーティングされた金属コーティングを濡らす、金属性はんだプリフォーム合金をベースとする。このような技術を用いれば、有利には、例えば、はんだコーティングの組合せを慎重に選択することにより、低い処理温度を可能にする。これは、特定の実施形態において、熱強化されたガラスが、有利には、製造工程中にガラスの焼戻し強度を著しく犠牲にすることなく、ＶＩＧユニットで使用することができ、スパッタリングされたソフト低放射率（低Ｅ）コーティングを使用することができ、薄膜ゲッター材などを提供することができる。特定の実施形態において、有利には、ポンプアウトチューブなどを使用せずに真空を形成することが可能になる。
【００２２】
具体的には、特定の実施形態は、Ｓｎと、１３、１４、１５、又は、１６族からのポスト遷移金属又は半金属と、Ｚｉｎｔｌアニオンと、遷移金属ドーパントとに基づく合金に関し、（ａ）コーティングされたガラスを容易に湿らせて、（ｂ）ガラスを脱気質化（ｄｅ−ｔｅｍｐｅｒ）しない及び／又は積層体を分解しない温度でシール形成する点で好ましいレオロジー特性を有し、及び／又は（ｃ）密封を保持してバルク内で多孔性構造がない。ガラス上の薄膜コーティングは、特定の実施形態において、強固で耐久性のある密封界面を形成するために、Ｓｎ系金属間のはんだ物質と共に作用し得る。シールを適切に付勢（ｅｎｅｒｇｉｚｉｎｇ）することによって、シール内のバブル（例えば、微細バブル）、ボイド及び／又はその他の欠陥の存在を低減することができる。工程は、低温工程であるため、特定の実施形態は、（例えば、ドジェンヌクラス（ｄｅ  Ｇｅｎｎｅｓ  ｃｌａｓｓ）の）自然的に発生する層状ポリマー構造に基づく柔軟な粘弾性スペーサ（例えば、支柱）技術を使用することができる。
【００２３】
特定の実施形態の一形態は、金属及び半金属はんだ物質をベースとする新しい部類の合金の開発及び使用に関し、これは形成されたスチール（ｓｔｅａｌ）が密封されてバルク内で多孔性構造がなく、積層体を分解せずに、ガラスを脱気質化しない温度でシール形成するのに十分なレオロジー特性を有し、ガラスを容易に濡らす。
【００２４】
特定の実施形態のまた別の形態は、はんだと共に密封された強固で耐久性のある界面を形成するガラス基板上に提供された薄膜コーティング又は層スタックの開発及び使用に関する。薄膜コーティング又は層スタックは、好ましくは、金属はんだによって非常に短い時間で反応的に濡らし、相互混合する。
【００２５】
特定の実施形態のまた別の形態は、バブル及び欠陥がない均一なシール構造体を形成するために潜在的に真空内でシールを付勢する、電気的及び／又は放射性手段（例えば、放射線熱、強制対流加熱、誘導加熱、抵抗加熱など）の開発及び使用に関する。金属間化合物（ＩＭＣ）の形成を制限する時間内のシール形成を付勢するこのような手段の組合せは、密封を達成及び／又は保持するのに有利であることが見出された。
【００２６】
特定の実施形態のまた別の形態は、例えば、自然的に発生する層状構造（例えば、ドジェンヌクラス）に基づいた、柔軟な粘弾性スペーサ／支柱技術の開発及び利用に関する。
【００２７】
特定の実施形態において、このような例の形態は、任意の好適な組合せ又は下位組合せで結合することができる。
【００２８】
有利には、特定の実施形態は、現在得られるものよりＲ値が高いか、又はＵ値が低くてもよいが、これは、低温工程が、例えば、さらに離隔することのできる柔軟で断熱性のスペーサ／支柱を許容できるためである。
【００２９】
特定の実施形態において、封止工程を含む工程は、好ましくは、３５０℃を超過しない、さらに好ましくは、３００℃を超過しない、より好ましくは、２５０℃を超過しない。
【００３０】
具体的に複数の図面における同一の参照符号が同一の部分を示す図面を参照し、図３は、特定の実施形態に係るＶＩＧユニットの断面図である。図３の例示的な実施形態は、図１〜図２に対して示したものと類似することが分かる。例えば、互いに対して実質的に平行になるように離隔された第１基板及び第２基板（例えば、ガラス基板）（２，３）が提供される。複数のスペーサ（例えば、支柱など）５は、第１基板及び第２基板（２，３）をこのような方向に保持するのを助ける。排気ポート８は、このような実施形態で提供されるが、下記にさらに詳細に記述するように、特定の実施形態では、このようなポート８が存在しないキャビティ１７内で真空を形成することもできる。
【００３１】
図３の例示的な実施形態は、改善された端部シール１５を含む点で図１〜図２に示したＶＩＧユニットと互いに異なる。具体的には、改善された端部シール１５は、反応的にリフローされる場合、ガラス基板上に、例えば、その周辺端部に予めコーティングされた金属コーティングを濡らす、金属性はんだプリフォーム合金をベースとする。この点で、図４は、特定の実施形態に係る図３の端部の拡大図である。第１及び第２金属層スタック（１９ａ，１９ｂ）は、第１基板及び第２基板（２，３）上に各々提供される。はんだプリフォームは溶融されて、少なくとも体積の面でシールの大部分を含むはんだ２３のバンドを形成する。はんだ２３は、第１及び第２金属間化合物（ＩＭＣ）（２１ａ，２１ｂ）を介して第１及び第２金属層スタック（１９ａ，１９ｂ）によって接合される。下記にて詳細に記載するように、端部シール１５は、真空条件下で形成され、優れた密封シールを提供することができる。
【００３２】
図５は、特定の実施形態に係る図４に示した第１基板２上に配置された第１金属層スタック１９ａの拡大図である。図５の実施形態から理解されるように、第１金属層スタック１９ａは、銀系層２９が介在した第１及び第２ニッケル含有層（２５，２７）を含む。ニッケル含有層２５，２７は、金属性Ｎｉ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｉＶ、ＮｉＷ、などを含むか、そのようなものから本質的になるか、又はそのようなものからなってもよい。特定の実施形態において、第１及び第２ニッケル含有層（２５，２７）の組成物は、同じであってもよい。第１及び第２ニッケル含有層（２５，２７）のそれぞれのニッケルの量は、好ましくは、少なくとも約６０％、さらに好ましくは、少なくとも約７０％、より好ましくは、少なくとも約８０％である。例示の組成物は、８０／２０及び９０／１０ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉなどを含む。
【００３３】
図５に示された薄膜層は、例えば、電子ビーム蒸着、スパッタリングなどのような任意の好適な技術によって形成されてもよい。例えば、ＮｉＣｒ／Ａｇ／ＮｉＣｒ層スタックは、物理的蒸着法（ＰＶＤ）によって、例えば、窒素、アルゴン、などを含む不活性雰囲気で形成されてもよい。また、このような例の層スタックは、任意に基板の周辺部で（例えば、ミラー工程で用いられたのと類似の）電解技術を用いて形成されてもよいことが分かる。Ｎｉの存在は、特定の実施形態で優れた湿潤性を提供し、また、（例えば、下部基板からＳｉ、Ｎａ、などを捕獲する）拡散バリアとして作用し、ガラスとの非常に強いＮｉシリサイド結合の形成を助けることができる。その他の金属層スタックは、例えば、はんだ物質の含量をマッチングするために、他の例示的な実施形態に対して用いてもよく、任意の好適な技術によって適用されることができることが分かる。
【００３４】
層（２５，２７）は、厚さが好ましくは、１０ｎｍ〜５ミクロン、さらに好ましくは、２０ｎｍ〜３ミクロン、より好ましくは、５０ｎｍ〜１ミクロンである。層２９は、厚さが好ましくは、１０ｎｍ〜２ミクロン、さらに好ましくは、５０ｎｍ〜１ミクロン、より好ましくは、１００ｎｍ〜５００ｎｍ又は１ミクロンである。ＮｉＣｒ／Ａｇ／ＮｉＣｒ層スタックにおける層の例示的な厚さは、各々５０ｎｍ、１００ｎｍ、及び５０ｎｍである。
【００３５】
層２５，２７は、ニッケルが含まれると記載されているが、特定の実施形態において、銅は、ニッケルの代わりに又はニッケルと共に使用できることを理解できる。ニッケル含有及び銅含有金属性層は、どちらもガラスによく付着し、スズ、銀、及び銅の合金をベースとするはんだプリフォームによって、よくマッチすることを発見した。また、特定の実施形態の例示的なはんだプリフォームに関する詳細を下記に提供する。特定の実施形態では、ワイヤープリフォームに関して記載しているが、その他のプリフォーム（例えば、テーププリフォーム）は、このようなワイヤープリフォームの代わりに、又はそれと共に使用してもよいことが理解できる。
【００３６】
図６は、特定の実施形態に係るＶＩＧユニットの製造工程を示すフローチャートである。特定の実施形態において、１つ以上の製造操作（図６に図示せず）を実行し得ることを理解できる。例えば、基板はサイズ切断してもよく、及び／又はエッジ連結をしてもよい。排気ポート、ゲッター保持ポケットなどを収容する孔が穿孔されてもよい。ガラス基板が使用されれば、基板は、熱処理（例えば、熱強化及び／又は焼き戻し処理）、化学的強化されてもよい。熱処理は、寸法、穿孔及び／又はその他の操作後に実行されてもよい。基板上に薄膜及び／又はその他のコーティングがまた、形成されてもよい。例えば、基板上に低い放射率（低Ｅ）、反射防止及び／又はその他のコーティングが形成されてもよい。装飾コーティングは、追加的に、又は代替として、スクリーン印刷、インクジェット印刷され、及び／又は別に形成されてもよい。いずれにしても、このようなコーティングが熱処理が可能で基板を熱処理しなければならない場合、これらは、熱処理前にストック基板上にブランケット（ｂｌａｎｋｅｔ）コーティングしてもよい。このようなコーティングは、熱処理が可能でなく、基板を熱処理しなければならない場合、サイジングされた（ｓｉｚｅｄ）及び／又は別に加工された基板上に形成されてもよい。基板が熱処理されなければ、コーティングは、任意の適切な時間に形成されてもよく、例えば、これらはサイジング及び／又はその他の操作後のコーティングに適用されてもよく、及び／又はブランケットコーティングされてもよい。コーティングが基板上に形成される場合、例えば、端部シールが形成されるところに近接する領域でエッジ除去が実行されてもよい。（例えば、ＤＩ水、プラズマアッシングなどを使用して）基板を洗浄してもよい。特定の実施形態において、シールが形成されるところに近接する領域において、エッジ除去及び／又はガラスの事前の粗面化（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）が不要である。
【００３７】
基板が適合するように製造されて適切に配向されれば、（例えば、図５に示して説明した形態の）金属コーティングは、図６のステップＳ３１に示した基板の周辺端部の周囲に形成されてもよい。上記のように、任意の好適な技術は、「ニッケライジング（ｎｉｃｋｅｌｉｚｉｎｇ）」したり、基板を別に処理するために用いてもよい。例えば、局所化ＰＶＤは、Ｎｉ（例えば、ＮｉＣｒ）、Ｃｕ、などを含む層間に介在したＡｇ層又はこれを含む層で三層薄膜コーティングを形成するために用いてもよい。コーティングは、溶融する場合に、少なくともはんだと同じ幅で基板の周辺端部の周囲に提供されてもよい。
【００３８】
ステップＳ３３に示すように、スペーサは、第１基板上に提供されてもよい。スペーサは、実質的に円柱状の支柱、クッション状のスペーサなどであってもよい。これらは、ガラス支柱や、雲母、ポリマー、積層された支柱、及び／又は任意のその他の適切な物質又は物質の組合せで形成されてもよい。米国特許第６，９４６，１７１号、及び／又は米国特許公開公報第２０１３／０１３６８７５号に開示されたスペーサは、これらの点で使用することができる。このような特許文献の全体の内容は、本明細書に参照として含まれる。ＶＩＧユニットの製造に低温工程が含まれているため、この点で、潜在的に広いスペクトル物質がスペーサに利用可能になる。軟質スペーサは、硬質の対応物より少なくガラス中に「埋め込（ｄｉｇ  ｉｎｔｏ）」まれて、このような位置で（例えば、ヘルツ力に基づく）小さい応力を生成する。したがって、支柱又はその他の構造体がさらに離隔して移動してもよい。さらに離隔して位置するようにするためにスペーサに異なる物質を用いる能力は、有利には、ユニットの美観を改善し、及び／又はＶＩＧユニットによって潜在的に熱導電性を低減することができる。
【００３９】
任意に、（例えば、ブランケットコーティングとして以前に形成されたポケットで）ゲッター材が適用されてもよい。ゲッター材及び活性化技術は、例えば、２０１２年７月３１日に出願された、米国特許第１３／５６２，３８６号；同第１３／５６２，４０８号；同第１３／５６２，４２３号に開示されており、全体の内容は、本明細書に参照として含まれる。このような及び／又はその他のゲッターは、特定の実施形態に対して用いてもよい。特定の実施形態において、バリウム及び／又はジルコニウムを含むゲッター材は、例えば、電子ビーム蒸着等によって、例えば、基板上にブランケットコーティングされてもよい。ブランケットされたゲッターが大きな表面積上に提供されるため、一般的なゲッターの化学的ゲッター機能を行うために僅かのオングストロームの物質が必要とされる。特定の実施形態において、ブランケットは、厚さが２０オングストローム未満であり、さらに好ましくは、１０オングストローム未満であり、場合により５オングストローム以下であってもよい。このような場合、ゲッターは、基板上に連続的又は不連続的であってもよい。ブランケットされたゲッターが提供される場合、ステップＳ３１に対して述べられた金属コーティングを形成する前にこのような物質を適用することが好ましい場合がある。
【００４０】
ステップＳ３７において、ワイヤープリフォームなどは、基板の周辺端部の周囲に提供される。特定の実施形態において、ワイヤープリフォームは、図示していない１つ以上のステップで所望の形状に曲げることができる。代案として、又は追加的に、ワイヤープリフォームは、複数の小さいセクションを組合わせることができる。例えば、ワイヤーは、末端と末端をはんだ付け、互いにレーザ溶接されるなどしてもよい。
【００４１】
上記にて言及したように、はんだプリフォームは、スズ、銀、及び銅の又はこれらを含む合金であってもよい。はんだプリフォームは、好ましくは、鉛フリーである。例えば、ＳＡＣ３０５、ＳＡＣ０３０７などは、特定の実施形態に対して用いてもよい。ＳＡＣ３０５は、９６．５％のスズ、３％の銀、及び０．５％の銅を含有する鉛フリー合金で、ＳＡＣ０３０７は、９９％のスズ、０．３％の銀、及び０．７％の銅を含有する鉛フリー合金である。特定の実施形態において、同一又は類似の組成物のはんだペーストは、ワイヤープリフォームの代わりに、又はそれに加えて提供されてもよい。
【００４２】
低い銀含量のＳＡＣ合金、例えば、ＳＡＣ１０５は、衝撃及び振動が問題になる適用において好ましい場合があることに留意する。しかし、一部の例では、銀の含量を増加させれば、ＳＡＣはんだのクリープ速度を減少させ、温度エージングなどが発生する場合に信頼性を増加させることを助ける。したがって、高い銀含量のＳＡＣ合金、例えば、ＳＡＣ４０５は、高温適用で好ましい場合がある。ＳＡＣ３０５、ＳＡＣ０３０７などのような合金は、多くの高温関連の適用に対して優れた生存の可能率を提供しながら、衝撃及び振動に対する好ましい耐性を提供する優れた「折衷案（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅ）」を提供する。このような共晶合金の間及び／又は周辺の相空間におけるその他の合金は、他の例示的な実施形態で使用することができることに留意する。
【００４３】
ライト（ｌｉｔｅ）は、ステップＳ３９で共にブッキング（ｂｏｏｋｉｎｇ）されて、ステップＳ４１で事前に穿孔された孔内にその上にフリット材料を有するポンプアウトチューブが配置されてもよい。
【００４４】
必要に応じて、追加の加工中にこのようなサブアセンブリをともに保持するのを助けるために、テープ又はその他の接着物質を用いてもよい。任意のポリイミド、ポリアミド、アクリル、及び／又はその他のテープ又は接着物質を用いて一時的なシールを形成してもよい。特定の実施形態において、例えば、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）、アクリライト（Ａｃｒｙｌｉｔｅ）、及び／又はその他のテープを用いてもよい。
【００４５】
ステップＳ４３に示すように、封止は、真空で行うことができる。封止は、例えば、はんだをリフローするための加熱、接合固定化中に（例えば、機械的クランプ等によって）静圧（ｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）適用、及びサブアセンブリを冷却する及び／又は冷却させる工程を含んでもよい。動圧（ｄｙｎａｍｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、代替的に又は追加的に、特定の実施形態で使用してもよい。このような初期の真空は、好ましくは、１Ｔｏｒｒ未満、さらに好ましくは、０．５Ｔｏｒｒ未満、場合により０．１Ｔｏｒｒ未満であってもよい。特定の実施形態において、初期不活性気体環境はまた、このような操作に対して使用できることを理解できる。
【００４６】
加熱は、はんだをリフローさせるために十分なピーク温度まで実行することができるが、好ましくは、３５０℃を超過しない、さらに好ましくは、３００℃を超過しない、より好ましくは、２４０℃〜２５０℃を超過しない。特定の実施形態において、ピーク温度は、はんだの等値線（ｉｓｏｐｌｅｔｈ）温度の真上にある。例えば、特定の実施形態において、ピーク温度は、好ましくは、等値線温度より５０℃未満高くて、さらに好ましくは、等値線温度より２０〜４０℃高い。一例として、ピーク温度は、等値線温度より約４０度高いこともあり、これは一部の例では、約２４０℃〜２５０℃に相応し得る。加熱は、数分から数時間の間実行されてもよい。好ましくは、加熱は、１分から２時間の間実行され、さらに好ましくは、５〜６０分、場合により１０〜３０分の間実行される。
【００４７】
はんだのリフロー工程では、バブルを形成する。バブルは、端部シール内に捕捉され、例えば、焼成されたシール内に空隙などを残す（例えば、その構造的完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）及び気密封止性を落とす）ことによって、シール品質を劣化させることがある。しかし、真空条件下における加熱は、有利には、このような問題を解決するのに役立つ。例えば、本質的に真空条件下における加熱は、リフロー工程中にバブルを吸引するのを助ける。この点で、図８ａ〜図８ｂは、例示的なＳｎＡｇＣｕ系の金属シール構造の断面の顕微鏡写真である。具体的には、図８ａは、１０−２Ｔｏｒｒの部分真空に達した後のボイドの存在を明確に示している。一方、図８ｂは、シールが完全に形成されてＶＩＧユニットが十分な真空下にある場合、かなりのボイドがないことを示す。真空加熱が好ましいが、リフロー工程中の不活性気体の雰囲気を用いてもよい。
【００４８】
約１ｍｍの幅のワイヤープリフォームが拡張される（例えば、一部の例では、約１０ｍｍ又は場合によりそれ以上）。金属コーティングからのニッケルは、はんだに拡散し、その反対にも拡散する。このようなリフロー工程は、特定の実施形態で密封シールを構成する物質の複数の層が形成される点で反応性があり、このような層は、非常に滑らかであることが発見された。ニッケルの新しい相が形成される。金属層スタックにおいて、ニッケルの最も近くにある下部層物質は、一般的に（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を特徴とし、リフローされたＳＡＣはんだに最も近い上部層は、一般的に（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を特徴とする。図４のＩＭＣ層２１ａ，２１ｂは、特定の実施形態において、少なくともこのような２層を含んでもよい。特定の実施形態において、例えば、図５に示して説明されたガラス／ＮｉＣｒ／Ａｇ／ＮｉＣｒ／ＳｎＡｇ３％Ｃｕ０．５％の又はこれを含む層スタックは、ガラス／ＮｉＣｒＯｘ：Ｓｉ／（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４／（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５／ＳＡＣの又はこれを含む層スタックへと変形される。すなわち、特定の実施形態において、第１及び第２金属層スタック（１９ａ，１９ｂ）は、ＮｉＣｒ／Ａｇ／ＮｉＣｒ層スタックからＮｉＣｒＯｘ：Ｓｉの又はこれを含む層へと変形されてもよく、これは、ポンプダウン中に酸素が侵入し、及び／又は下部基板からＳｉが浸出する。特定の実施形態において、シールは、ガラス基板の間に改善された熱破壊を提供し、その結果、有利には、減少した熱伝導性をもたらすことが分かる。
【００４９】
ポンプダウンは、ステップＳ４５において、例えば、ポンプダウンチューブを使用して実行してもよい。キャビティ内の圧力は、特定の実施形態において、１０−６Ｔｏｒｒまでポンプダウンできる。他の例示的な実施形態において、ポンプダウンは、チューブを使用せずに達成してもよい。図７ａは、特定の実施形態のポンプダウンに対して用いてもよい例示的な温度及び圧力プロファイルを示すグラフである。圧力は、図７ａの実施形態において、サブアセンブリの内側で測定される。図７ａに示すように、ピーク温度は、等値線温度の真上にある。圧力は、非常に急速に低下することがあるが、一部の例においてバブルが形成され、アウトガスが発生するため、遅い圧力増加及び遅い圧力減少がその後発生する可能性がある。一部の例において、このような摂動（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）が展開されて早くテーパができる。サブアセンブリ内側のその他の温度及び／又は圧力プロファイルは、他の例示的な実施形態に対して用いてもよく、これは、図７ａに示され、単なる一例であることを知ることができる。図７ｂは、特定の実施形態に対して使用することができる例示的な温度及びクランプ圧シーケンス曲線を示すグラフである。その他の温度及び／又はクランプ圧プロファイルは、他の例示的な実施形態に対して使用できることを理解できる。
【００５０】
チューブは、提供される場合、ステップＳ４７において封止してもよい。２０１２年９月２７日に出願された米国出願第１３／６２８，６５３号、及び／又は米国公開公報第２０１３／０１５３５５０号、及び／又は同第２０１３／０１５３５５１号と関連して記載されたポンプアウトチューブの先端オフ技術を用いて実行することができ、全体の内容は、本明細書に参照として含まれる。
【００５１】
ゲッターがポケット内に提供される場合、ゲッターは、ステップＳ４９で示すように活性化してもよい。追加的に、又は、代替的に、ゲッターが基板上にブランケットコーティングされる場合、シールに対する加熱は、ゲッターを活性化するのに充分なこともある。
【００５２】
例えば、全体の内容が本明細書に参照として含まれる、米国公開公報第２０１２／０３０４６９６号に記載されるように、静的プラズマグリッド又は配列及びプラズマ減圧技術によってキャビティが洗浄されてもよいことに留意する。オゾン洗浄技術はまた、例えば、全体の内容が本明細書に参照として含まれる米国公開公報第２０１３／０２９２０００号に説明されるように、使用してもよい。
【００５３】
ポンプアウトチューブは、ステップＳ５１に示すように、その上に適用される選択的な保護キャップを有してもよい。ポンプアウトチューブを保護するために使用してもよく、特定の例示的な実施形態に対して使用することができる様々な技術が存在する。例えば、米国特許公開公報第２０１３／００７４４４５号、同第２０１３／０３０２５４２号、同第２０１３／０３０５７８５号、同第２０１３／０３０６２２２号、及び同第２０１３／０３０９４２５号を参照し、全体の内容は、本明細書に参照として含まれる。
【００５４】
特定の実施形態において、任意の第２の非密封周縁シールが設けられてもよい。シールは、特定の実施形態で周辺のポリマーシール（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｓｅａｌ）であり、例えば、シリコーン、ポリアミド、ＰＩＢなどを含んでもよい。一部の例では、少なくとも部分的に封入された密封端部シールを保護するのを助けることができる。
【００５５】
強化ガラスが用いられる場合、好ましくは、最終ＶＩＧユニットで少なくとも７０％の焼戻し強度が保持され、さらに好ましくは、最終ＶＩＧユニットで少なくとも７５％の焼戻し強度が保持され、より好ましくは、最終ＶＩＧユニットで少なくとも８５％の焼戻し強度が保持され、より好ましくは、最終ＶＩＧユニットで少なくとも９５％の焼戻し強度が保持される。
【００５６】
図９は、特定の実施形態で発生し得る例示的なはんだシール形成工程を示した概略図である。図９に示すように、対向する第１基板と第２基板によって支持される薄膜コーティングの間に介在した固体はんだプリフォームを有するサブアセンブリは、不活性雰囲気及び／又は低い真空環境に挿入される。はんだプリフォームの温度が溶融温度未満であるため、はんだプリフォームが販売されている。しかし、温度が増加して温度がほぼはんだプリフォームの溶融温度になると、反応性リフローが始まる。液体又は液体のはんだでボイド、バブルなどが形成され、薄膜コーティングは、はんだに溶解し始め、その反対にも溶解し始める。サブアセンブリは、真空条件に移動し、温度は、はんだの溶融温度を超過する。液体はんだ内のバブルは、例えば、真空リフロー操作で、大部分が、はんだから除去される。薄膜コーティングのはんだへの、及びその反対の拡散は、持続する。薄膜コーティングは、基板に少なくとも部分的に溶解してよく、及び／又は、その反対に少なくとも部分的に溶解してもよい。はんだを冷却して及び／又は高い真空で冷却し、温度を大気温度に戻した後に密封シールの形成を完了する。勿論、静圧及び／又は動圧適用は、図９に示していないが、このような例の工程で使用できることを理解できる。また、これは封止操作が発生し得る１つの概略図であり、他の工程の流れは、図９の実施形態に示すことの代わり又は共に使用できることを理解できる。
【００５７】
上記から、特定の実施形態が、ガラスの表面を金属層スタック（ＭＬＳ）でコーティングするステップを含むことが分かる。特定の実施形態のはんだ接合形成技術は、強い接合を形成するためにＭＬＳ及びはんだバルクの表面で金属間反応を含み、はんだリフロー中に薄い金属間層を形成するステップを含む。金属間層は、バルクはんだよりも強いが壊れ易い。したがって、界面ＩＭＣ層の厚さが過度に増加すると、機械的応力下での信頼性に不利になると考えられる。高い温度で早く発生する拡散によって、界面における界面の金属間層が時間に応じてさらに早く成長することが観察された。しかし、上昇した温度におけるはんだの信頼性は、一部の例では、下部の金属層スタック界面での金属間層の成長を抑制することによって増加させることができる。以下の段落では、ＩＭＣ層の成長を特徴付け、ＩＭＣ層の成長を調節するために使用することができる要因を検討するのを助け、それにより、特定の実施例において高品質のシールを形成する。
【００５８】
ＩＭＣ層の厚さは、例えば、温度、時間、はんだの体積、はんだ合金の特性、蒸着のモフォロジーなどのような要因に依存し得る。上記のように、金属間層は、時間に応じて成長し、また、上昇した温度で早く成長する傾向がある。長期間の間にリフロー時のピーク温度を保持すると、初期の金属間層の厚さが増加してモフォロジーが変化し得る。したがって、特定の場合において、ピーク温度が低いことは有利な場合もある。
【００５９】
金属間層は、界面の金属間層に移動できる故障箇所を成長させることができ、これは、一部の例では、金属間層とバルクはんだとの間の弱い界面に起因でき、また、金属間化合物の高い弾性率によって、このような層内の応力を増加させることができる。高温でのエージング中に界面から離隔してＳｎの拡散の結果として発生し得るボイドの存在により、接合強度が減少し得る。銀関連の金属間層、例えば、Ａｇ３Ｓｎは、バルクはんだ内で形成することができ、時間の経過に応じて界面に向かって移動することができる。はんだ合金内で銀の濃度が増加すると、壊れ易い傾向があり、壊れ始めることがあるバルクはんだ内の大きいニードル及び大きいＡｇ３Ｓｎプレートレット（ｐｌａｔｅｌｅｔ）を形成してもよい。したがって、銀の量は、優れた長期的なシールを提供するように調節してもよい。一部の例では、３．５重量％未満の銀を有するはんだ接合は、大きいＡｇ３Ｓｎの金属間層の形成を低減することができる。一部の例では、１．２重量％未満の銀を有するはんだ合金組成物は、シール品質の点で有利なこともある。
【００６０】
また、固体−液体の対に対する金属間の成長速度は、固体−固体の対に対する成長速度に比べて非常に速いと考えられる。したがって、上記のように、例えば、固体プリフォームを用いることが有利なこともある。その他の特性、例えば、金属間層の粗さは、シール品質に影響を及ぼしかねない。例えば、金属間層の厚さが増加して、粗さが増加する傾向があるものは、一部の例では失敗を引き起こす可能性がある。表面仕上げの粗さを低減すると、金属間層の壊れにくいフォームが形成されることが分かった。
【００６１】
特定の実施形態において、Ｓｎ及びＣｕを含む鉛フリーはんだプリフォームに対して少量のニッケルを導入すると、流動性を改善することができる。Ｎｉは、結晶構造の乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ）を形成するために用いられ、はんだ付け中に金属間相の容易な核形成を促進することができる。これは、良好な流動性と鮮やかなはんだフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）を提供するのに役立つ。ニッケルで改質されたＳｕＣｕなどは、また、界面金属間の成長を低減することができる。微量の希土類元素のドーピングは、このような及び／又はその他の点で有用なこともある。コバルト、ニッケル、アンチモン、などは、例えば、拡散バリアとして作用するが、金属間層のその後の成長を妨げるリフロー後の厚い初期金属間層を形成することがある。
【００６２】
特定の実施形態は、ＳＡＣ関連合金に対して記載しているが、Ｚｉｎｔｌ材料を使用してもよいことが理解されるであろう。Ｚｉｎｔｌ材料は、１族（アルカリ金属）又は２族（アルカリ土類金属）、及び１３、１４、１５、又は１６族からのポスト遷移金属又は半金属を含む。また、特定の実施形態は、Ｚｉｎｔｌ材料及び／又は陰イオンを含むスズベースの任意の好適な合金を含んでもよい。同様に、特定の実施形態は、ＳＡＣ関連合金に関して記載されているが、１３、１４、１５、又は１６族からのポスト遷移金属又は半金属、及び転移元素に基づくその他の金属合金を使用してもよいことを理解できる。例えば、特定の実施形態は、Ｓｎと、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン（例えば、Ｉｎ、Ｂｉなど）、及び遷移金属（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉなど）から選択された１つ以上の追加の物質との金属間（ｉｎｔｅｒ−ｍｅｔａｌｌｉｃｓ）に基づく金属性合金プリフォームを含み、Ｐｂは排除する。これは、例えば、Ｉｎ、Ｉｎ及びＡｇ、Ｂｉ及びＩｎなどのその他の物質を含んでもよい。一般に、任意のＩｎｄａｌｌｏｙ合金物質（例えば、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから利用可能なもの）は、特定の実施形態に対して使用することができ、鉛が欠如したものは、少なくとも上記に提供した理由のために好ましい場合がある。特定の実施形態において、Ｓｎ系でないもの（例えば、一部その他の金属性物質をベースとする）のその他の物質を用いてもよい。
【００６３】
本明細書で使用された「熱処理」及び「熱処理すること」は、製品をガラス含有製品の焼き戻し処理及び／又は熱強化を達成するために十分な温度まで加熱することを意味する。この定義は、例えば、少なくとも約５５０℃、好ましくは、少なくとも約５８０℃、さらに好ましくは、少なくとも約６００℃、さらに好ましくは、少なくとも約６２０℃、最も好ましくは、少なくとも約６５０℃の温度でオーブン又は炉で被覆製品を焼き戻し処理及び／又は熱強化するのに十分な期間の間加熱するステップを含む。特定の実施形態において、これは少なくとも約２分間、約１０分以下、１５分以下などであってもよい。
【００６４】
ＶＩＧユニットは、例えば、住宅及び／又は商業的な窓の用途、天窓、販売店（ｍｅｒｃｈａｎｄｉｚｅｒｓ）、ＯＬＥＤ及び／又はその他のディスプレイパッケージなどを含む異なる多数の用途で使用することができることに留意されたい。異なる実施形態では、ＶＩＧユニットの１つ又は２つの基板が熱処理されてもよい（例えば、熱強化及び／又は焼き戻し処理）。特定の実施形態において、ガラスの積層体（例えば、ガラス／ＰＶＢ又はガラス／ＥＶＡ）は、ポンプアウトチューブを備えるか、またはポンプアウトチューブの無いＶＩＧユニットを製造するために、それ自体又は一体型のガラスライトと合わせることができる。
【００６５】
特定の実施形態は、ＶＩＧユニットに関して説明しているが、本明細書に記載した例示の技術は、ガラス以外の物質で形成された１つ以上の基板を含んでもよいことが理解される。すなわち、本明細書の例示的な技術は、少ない加工時間及び温度で気密封止を形成できるため、例えば、プラスチック、プレキシガラスなどのまた別の基板物質を使用することができる。上記のように、このような物質は、真空断熱パネル（ＶＩＰ）ユニットなどに１つ又は２つの基板として用いてもよい。前記に記載された任意の又は全ての特徴、形態、技術、構成などは、このようなＶＩＰユニットに用いてもよい。また、本明細書に記載した例示のＶＩＧ及びＶＩＰユニットは、特定の実施形態において、また他の基板に積層してもよいことが理解される。
【００６６】
例えば、シールに対して本明細書に用いられた「周辺」及び「端部（エッジ）」は、シール及び／又はその他の要素がユニットの完全に周辺又は端部に位置することを意味するのではなく、代わりにシール及び／又はその他の要素がユニットの少なくとも１つの基板の端部に又は近辺（例えば、約２インチ以内）に少なくとも部分的に位置することを意味する。同様に、本明細書に使用される「端部（エッジ）」は、ガラス基板の絶対的な端部に制限されるのではなく、基板の絶対的な端部又は近辺（例えば、約２インチ以内）の領域を含んでもよい。
【００６７】
本明細書に使用される、「上に」、「によって支持される」等は、特別に記載されない限り、２つの要素は、互いに直接隣接していることを意味すると解釈されるべきではない。すなわち、その間に１つ以上の層がある場合にも、第１層が第２層の「上に」又は「によって支持される」と記載されることもある。
【００６８】
特定の実施形態において、ＶＩＧユニットの製造方法が提供される。ニッケル含有薄膜コーティングは、第１基板及び第２基板の第１主表面の周辺端部の周囲に形成される。スペーサは、前記第１基板の第１主表面上に配置される。固体はんだプリフォーム合金物質は、前記第１基板の第１主表面上に形成されたニッケル含有薄膜コーティング上にこれと接触して配置される。前記第１基板及び第２基板は、それらの前記第１主表面が互いに対向してサブアセンブリを形成するように、くっつけられる。前記ニッケル含有薄膜コーティングからのニッケルが前記合金物質に広がり、その反対にも広がるように前記固体はんだプリフォーム合金物質を反応的にリフローすることによって真空で端部シールを形成する。前記端部シールを形成し、金属間化合物を含んだ後、前記ＶＩＧユニットの製造の際に前記第１基板と第２基板との間に形成されたキャビティをさらに減圧する。前記固体はんだプリフォーム合金物質は、Ｓｎと、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン；、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質とを含む。
【００６９】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、固体はんだプリフォーム合金物質は、はんだワイヤープリフォームであってもよい。
【００７０】
前記２つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、固体はんだプリフォーム合金物質は、Ｓｎ、Ａｇ、及びＣｕを含んでもよい。
【００７１】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、固体はんだプリフォーム合金物質は、ＳＡＣ３０５又はＳＡＣ０３０７であってもよい。
【００７２】
前記４つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケル含有薄膜コーティングの各々は、ニッケルを含む層の間に挟まれる銀を含む層を含んでもよい。
【００７３】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケルを含む層の各々は、ＮｉＣｒを含んでもよい。
【００７４】
前記２つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケルを含む層の各々は、厚さが２０ｎｍ〜１ミクロンであり、前記銀を含む層は、厚さが１０ｎｍ〜５００ｎｍであってもよい。
【００７５】
前記３個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケルを含む層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、及び／又はＷをさらに含んでもよい。
【００７６】
前記８個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケル含有薄膜コーティングは、不活性環境で形成されるＰＶＤ蒸着コーティングであってもよい。
【００７７】
前記９個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、前記端部シール形成ステップは、０．５Ｔｏｒｒ未満の初期圧力で部分真空にて行われてもよい。
【００７８】
前記１０個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、端部シール形成ステップは、３００℃未満のピーク温度まで前記サブアセンブリを加熱するステップをさらに含んでもよい。
【００７９】
前記１１個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、端部シール形成ステップは、２４０℃〜２５０℃のピーク温度まで前記サブアセンブリを加熱するステップをさらに含んでもよい。
【００８０】
前記１２個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、前記端部シール形成ステップは、前記固体はんだプリフォーム合金物質の等値線温度と少なくとも同じ高さであるが、これよりも３０℃以下高い、ピーク温度まで前記サブアセンブリを加熱するステップをさらに含んでもよい。
【００８１】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、少なくとも端部シールの形成中に、前記サブアセンブリに静圧及び／又は動圧を適用してもよい。
【００８２】
前記２つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、サブアセンブリは、少なくとも端部シールの形成前に、その端部周辺に提供されたテープによって共に保持されてもよい。
【００８３】
前記１５個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、スペーサは、層状構造であってもよい。
【００８４】
前記１６個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、前記端部シールは、一旦形成されれば、スズ、銀、及び銅を含む層と、前記スズ、銀、及び銅を含む層を挟む（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を含む第１層及び第２層と、前記（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を含む層と前記第１ガラス基板及び第２ガラス基板のそれぞれとの間に提供される（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を含む第１層及び第２層と、前記（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を含む第１層及び第２層と前記第１ガラス基板及び第２ガラス基板のそれぞれとの間に提供されるＮｉＣｒＯｘを含む第１層及び第２層と、を含んでもよい。
【００８５】
前記１７個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、前記さらに減圧するステップは、ポンプアウトチューブを用いて実行することができる。
【００８６】
前記１８個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、基板のうち少なくとも１つは、熱処理されたガラス基板であってもよい。
【００８７】
前記１９個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、基板のうち少なくとも１つは、熱強化されたガラス基板であってもよい。
【００８８】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、前記熱強化されたガラス基板の各々は、前記さらに減圧するステップ後に１０％以下の焼戻し強度が失われ得る。
【００８９】
前記２１個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、基板のうち少なくとも１つは、ガラス基板ではないこともある。
【００９０】
前記２２個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、第１基板及び／又は第２基板に第３基板を積層してもよい。
【００９１】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、積層ステップは、前記端部シールの形成前に実行されてもよい。
【００９２】
前記２４個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ゲッターは、第１基板及び／又は第２基板上にブランケット蒸着されてもよい。
【００９３】
前記２５個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ＶＩＧユニットは、窓ユニットであってもよい。
【００９４】
本発明の特定の実施形態において、ＶＩＧユニットの製造方法が提供される。第１基板及び第２基板の第１主表面の周辺端部の周囲に金属性のニッケル含有薄膜コーティングを形成する。第１基板の第１主表面にスペーサを配置する。はんだプリフォームは、前記第１基板の第１主表面上に形成されたニッケル含有薄膜コーティング上にこれと接触して配置される。前記第１基板及び第２基板は、それらの前記第１主表面が互いに対向してサブアセンブリを形成するように、くっつけられる。前記はんだプリフォームをリフローし、端部シールを形成するために、２５０℃以下のピーク温度まで大気圧未満の雰囲気で前記サブアセンブリを加熱する。前記端部シールの形成後、前記ＶＩＧユニットの製造の際に前記第１基板と第２基板との間に形成されたキャビティをさらに真空にする。
【００９５】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、はんだプリフォームは、Ｓｎ、Ａｇ、及びＣｕを含んでもよい。
【００９６】
前記２つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、はんだプリフォームは、Ｓｎをベースにして、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン；、遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質を含んでもよい。
【００９７】
前記３つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケル含有薄膜コーティングの各々は、ニッケルを含む層の間に挟まれた銀を含む層を含んでもよい。
【００９８】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケルを含む層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、及び／又はＷをさらに含んでもよい。
【００９９】
前記２つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケルを含む層の各々は、厚さが２０ｎｍ〜１ミクロンであってもよく、前記銀を含む層は、厚さが１０ｎｍ〜５００ｎｍであってもよい。
【０１００】
特定の実施形態は、前記３２個の段落のうちいずれか１つの方法を用いて製造されたＶＩＧユニットに関する。
【０１０１】
特定の実施形態において、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットは、実質的に平行な離隔した第１基板及び第２基板（前記第１基板及び第２基板のうち少なくとも１つは、熱処理されたガラス基板である）と、前記第１基板と第２基板との間に提供された複数のスペーサと、Ｓｎと、ポスト遷移金属又は半金属；１３、１４、１５、又は１６族からのＺｉｎｔｌアニオン、及び遷移金属からなる群から選択された少なくとも１つのその他の物質とを含む合金物質を含み、その各々の側に前記合金物質から前記第１基板及び第２基板のそれぞれに向かって少なくとも１つの金属間（ＩＭＣ）層及びニッケル含有層を含む端部シールと、を含む。
【０１０２】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、第１及び第２のＩＭＣ層は、前記合金物質と前記ニッケル含有層との間に挟まれてもよい。
【０１０３】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、第１ＩＭＣ層は、（ＣｕｙＮｉ１−ｙ）６Ｓｎ５を含んでもよく、前記第２ＩＭＣ層は、（ＮｉｘＣｕ１−ｘ）３Ｓｎ４を含んでもよく、前記第１ＩＭＣ層は、前記第２ＩＭＣ層より前記合金物質に近く提供されてもよい。
【０１０４】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケル含有層の各々は、ＮｉＣｒＯｘを含んでもよい。
【０１０５】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、ニッケル含有層の各々は、Ｓｉをさらに含んでもよい。
【０１０６】
前記５つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、合金物質は、Ｓｎ、Ａｇ、及びＣｕを含んでもよい。
【０１０７】
前記６つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、合金物質は、２５０℃以下の等値線温度を有する物質から形成されてもよい。
【０１０８】
前記７つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、スペーサは、層状構造であってもよい。
【０１０９】
前記８つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、先端がないポンプアウトチューブが提供されてもよい。
【０１１０】
前記９つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、熱処理された少なくとも１つの基板は、焼き戻し処理されてもよい。
【０１１１】
前記１０個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、第１基板及び／又は第２基板に第３基板が積層されてもよい。
【０１１２】
直前の段落の特徴に加えて、特定の実施形態において、基板の少なくとも１つは、ガラス基板でなくてもよい。
【０１１３】
前記１２個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の実施形態において、第２周辺ポリマーシールが提供されることができ、これはシリコーン、ポリアミド、及びＰＩＢのうち少なくとも１つを含んでもよい。
【０１１４】
本発明は、現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、添付する請求の範囲の思想と範囲内に含まれる様々な変更及び同等な配列を含むことが理解される。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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