[发明专利]使用具有瞬态吸收性质的透明材料进行的玻璃密封

说明书

通过沿两个玻璃基材之间的密封界面提供低熔融温度密封玻璃并使用激光辐射辐照该界面来形成透明的玻璃‑玻璃气密性密封。沿密封界面的玻璃基材的诱导瞬时吸收和密封玻璃的吸收导致密封玻璃层和基材材料的局部加热和熔化，其导致形成玻璃‑玻璃焊接。由于基材材料的瞬时吸收，密封的区域在冷却后是透明的。

相关申请交叉参考

本申请要求2013年3月15日提交的美国申请系列号13/841391和2012年11月30日提交的美国临时申请系列号61/731,784的优先权，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。

背景技术

本发明一般地涉及气密阻隔层，更具体地涉及使用低熔融温度玻璃来密封固体结构的方法和组合物。

气密阻挡层可用于保护灵敏材料免受多种液体和气体的有害接触。本文所用术语“气密”指的是完全或者基本密封的状态，特别是防止水或空气的离开或进入，但是也考虑进行保护以免受其他液体和气体的接触。

玻璃-玻璃粘结技术可用于在相邻基材之间夹住工件，并且通常提供一定程度的包封。常规地，使用有机胶或无机玻璃料进行玻璃-玻璃基材粘结(例如板-板密封技术)。用于长期操作的需要完全气密条件的系统的装置制造商通常优选无机金属、焊料或者玻璃料基密封材料，因为有机胶(聚合物或其他)形成的阻隔通常比无机选项对于水和氧的可渗透性高许多个数量级的水平。另一方面，虽然无机金属、焊料或者玻璃料基密封剂可用于形成不可渗透的密封，但是金属阳离子组成、形成的气泡的散射以及分布的陶瓷相组分导致所得到的密封界面通常是不透明的。

例如，玻璃料基密封剂包含被研磨成粒度通常约为2-150微米的玻璃材料。对于玻璃料密封应用，通常将玻璃料与具有相似粒度的负CTE材料混合，并使用有机溶剂将所得混合物掺混成糊料。示例性负CTE无机填料包括堇青石颗粒(例如Mg₂Al₃[AlSi₅O₁₈])或硅酸钡。溶剂用于调节混合物的粘度。

为了接合两个基材，可以通过旋涂或丝网印刷，将玻璃料层施涂到一个或两个基材的密封表面上。玻璃料涂覆的基材起初在较低温度经受有机烧尽步骤(例如，250℃，30分钟)，以去除有机载体。然后，沿着各自的密封表面，对将要接合的两个基材进行组装/匹配，然后将该对基材放入晶片粘结器中。在很好限定的温度和压力下进行热压缩循环，从而使得玻璃料熔融，形成紧密的玻璃密封。

除了一些含铅组合物以外，玻璃料通常具有大于450℃的玻璃化转变温度，从而需要在提升的温度下进行加工，以形成阻隔层。这类高温密封方法对于温度敏感型工件可能是有害的。

此外，负CTE无机填料(其用于降低典型基材和玻璃料之间的热膨胀系数的失配)会结合到粘结接头中，并导致既不透明也非半透明的玻璃料基阻隔层。

基于上述内容，人们希望在低温下形成透明和任选气密的玻璃-玻璃密封。

发明内容

本文公开了用于在相对的玻璃基材之间形成激光密封界面的方法，其在界面处使用低熔融温度玻璃(低T_g)密封材料。该方法的实施方式涉及激光辐射的暂时吸收以及伴随的玻璃密封材料和玻璃基材的局部熔融以影响密封体。密封体形成且材料冷却后，所得封装是透明的。

一种保护工件的方法，该方法包括在第一玻璃基材的主表面上形成低T_g玻璃密封层，在第一基材和第二基材之间排列工件，其中密封层接触第二基材，以及使用激光辐射局部加热玻璃密封层和玻璃基材，以熔化密封层和玻璃基材，从而形成基材间的玻璃密封体。玻璃基材对激发辐射的吸收是瞬时和热诱导的。

可平移激光辐射以限定密封界面，该密封界面可与玻璃基材一起限定工件的气密性封装。示例性工件包括量子点。示例性激光辐射包括紫外(UV)辐射。