真空装置的制作方法

专利名称：真空装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有真空密封的组装(package)的真空装置，尤其涉 及该真空装置中的组装的密封构造。
背景技术：
一直以来，具有电子管、CRT等的真空密封的真空容器的真空装 置被人所知。作为这种真空装置的示例，例如有下述的专利文献1所 记载的图像显示装置。该图像显示装置具有由密封材料将前面板和后 面板接合的构成的真空容器。专利文献1:日本特开2002-352713号公报发明内容由于近年来以光电子倍增管为首的光敏感器等的真空装置的用途 多样化，对真空装置的小型化的要求正在变得强烈。然而，在上述的 图像显示装置的真空容器的构成中，由密封材料形成的接合面与面板 全体的面积相比较不够宽广，因而尤其在推动装置的小型化的情况下， 仍然存在密封不完全的情况。因此，本发明鉴于上述问题而提出，目的在于，提供一种即使在 小型化的情况下也能够充分地维持真空容器的气密性的真空装置。为了解决上述问题，本发明的真空装置具备平板状的基板、设立 在该基板上的框状的侧壁、夹着低熔点金属而气密地接合于该侧壁的 开口部的盖部件、以及在基板上的侧壁的内侧与侧壁并列设置的框状 的突起。此外，这里的所谓的真空装置是组装内部为真空状态或在组 装内部封入特定的气体的电子管。根据这种真空装置，设立于平板状的基板的侧壁的开口部和盖部 件夹着低熔点的金属而被密封，因密封而从开口部溢出的低熔点金属 并不向着基板的中心部流入，而是被关在侧壁和与侧壁并列设置的突起之间。通过这种密封部的构成，侧壁和盖部件的接合面进一步扩大。 另外，在作为密封部件使用的低熔点金属的表面上容易形成氧化膜， 从而存在着有可能成为可靠的接合的障碍。因此，在设置突起部，阻 止低熔点金属到达基板的中心部即作为装置的功能部之后，由于接合 时低熔点金属的表面区向容器内流入，因而能够为了维持气密性而使 适合于密封的高纯度的低熔点金属在最重要的侧壁和盖部件的接合部 分露出。所以，即使在真空容器小型化的情况下，也能够确保真空容 器的气密性。根据本发明的真空装置，即使是在小型化的情况下也能够充分地 维持真空容器的气密性。


图1是表示本发明的真空装置的一个实施方式即光电子倍增管的 构成的立体图。图2是图i的光电子倍增管i沿着n-n线的分解截面图。 图3是图2的框架的平面图以及框架沿着ni-m线的截面图。 图4是本发明的变形例即光电子倍增管的分解截面图以及下侧基 板侧的平面图。图5是本发明的另一变形例即光电子倍增管的分解截面图以及下 侧基板侧的平面图。图6是本发明的另一变形例即光电子倍增管的分解截面图以及下 侧基板侧的平面图。图7是说明图6的光电子倍增管中的真空容器的接合顺序的图。 图8是本发明的另一变形例即光电子倍增管的分解截面图、下侧基板侧的平面图以及包含框架的下侧基板沿着vm-vm线的截面图。 符号说明1、 41、 51、 61、 71…光电子倍增管2…上侧基板3、 3a、 3b…框架(侧壁)4…下侧基板14、 54b、 62、 72…接合层25a、 25b、 42a、 42b、 52a、 52b…突起29…凹陷部63、 64…沟部具体实施方式
下面， 一边参照附图， 一边详细地说明本发明涉及的真空装置的 优选的实施方式。并且，附图的说明中，用相同的符号标记相同或相 当的部分，省略重复的说明。另外，各附图是为了说明而被制作出的， 为了强调而特地将说明的对象部位画出。因此，附图中的各部件的尺 寸比例不一定与实际的尺寸比例一致。图1是表示本发明的真空装置的一个实施方式即光电子倍增管1 的构成的立体图。如该图所示，光电子倍增管1是透过型的电子倍增 管，具有由上侧基板2、框架(侧壁)3以及下侧基板4构成的真空容 器5，通过将光电面6、电子倍增部7以及阳极8容纳于真空容器5的 内部而构成。该光电子倍增管1，是射向光电面6的光的入射方向和在 电子倍增部7内的电子的运动方向交叉的光电子倍增管。即，当光从 箭头A所示的方向入射时，光电子倍增管1，通过从光电面6放出的 光电子入射到电子倍增部7，该光电子在箭头B所示的方向上运动而 级联倍增二次电子。下面，详细地说明各构成要素。如图1的光电子倍增管1沿着II-II线的分解截面图即图2所示， 上侧基板2以及下侧基板4是例如具有15mmX7mm大小的矩形状的 玻璃制平板，框架3由沿着基板面接合的2个中空四棱柱状的框状部 件构成。这些框状部件分别连接于上侧基板2以及下侧基板4的周边 部，并且各基板的四边和框状部件的四边平行。艮口，框架3由作为框状部件的框架3a和框架3b构成。具体的说， 连接于上侧基板2的框架3a具有接合于上侧基板2的内面2r的周边部 的硅(Si)制的框架本体9a和多层金属膜10a，该多层金属膜10a通 过由钛(Ti)形成的金属膜lla、由白金(Pt)形成的金属膜12a、以 及由金(Au)形成的金属膜13a在框架本体9a上向着下侧基板4按照 该顺序层叠而形成。同样地，连接于下侧基板4的框架3b具有，接合于下侧基板4的内面4r的周边部的Si制的框架本体9b和多层金属膜 10b，该多层金属膜10b通过由钛形成的金属膜llb、由白金形成的金 属膜12b、以及由金形成的金属膜13b在框架本体9b上向着上侧基板 2按照该顺序层叠而形成。各金属膜的膜厚，例如，金属膜lla、 lib 为30nm，金属膜12a、 12b为20nm，金属膜13a、 13b为l(im。如此， 框架3a、 3b分别形成由框架本体9a、 9b的与基板2、 4相反的一侧的 端部所规定的开口，并且，具有在各自的开口上形成有多层金属膜10a、 10b的构造。而且，在下侧基板4上的框架3b的内侧，平行于框架本体9b地 设有框状的突起25b。突起25b由Si层26b和多层金属膜27b构成， 该Si层26b在框架本体9b上一体性地形成，具有与框架本体％几乎 相同厚度(高度)，该多层金属膜27b形成在Si层26b上，具有与多层 金属膜10b几乎相同的组成以及厚度(高度)。由此，在框架3b和突 起25b之间形成有沿着下侧基板4的边缘部围绕真空容器5的内部一 周的沟部28b。同样，在上侧基板2上设有由Si层26a和多层金属膜 27a构成的突起25a，在框架3a和突起25a之间形成有沟部28a。这些框架3a和框架3b通过在多层金属膜10a和多层金属膜10b 之间夹着含有铟(In)等的低熔点金属的接合材料(例如，含有In、 In 和Sn的合金、In和Ag的合金等)而接合，且真空容器5的内部保持 气密。这里，在图2中，在多层金属膜10b上形成有由接合材料形成 的接合层14，但是，也可以在多层金属膜10a上形成接合层。这种的 构成中，包含框架3a的上侧基板2发挥着作为将框架3b的开口气密 地密封的盖部件的作用，该情况下，下侧基板4相当于基板，框架3b 相当于侧壁。另一方面，包含框架3b的下侧基板4发挥着作为将框架 3a的开口气密地密封的盖部件的作用，该情况下，上侧基板2相当于 基板，框架3a相当于侧壁。因此，各个多层金属膜10a、 10b分别在 框架3b、 3a的与开口接合的接合部分上形成，换言之，形成在基板2、 4的周边部上。另外，框架3可以不由框架3a和框架3b这2部件构成，可以由 Si制的1部件形成。该情况下，框状突起也是由1部件形成。并且， 如果将该情况下的基板作为下侧基板4，将侧壁作为框架3，将盖部件作为上侧基板2，那么，在通过阳极接合将下侧基板4 (基板)和框架3 (侧壁)接合之后，优选通过多层金属膜和接合层的接合进行具有光 电面6的上侧基板2 (盖部件)和框架3 (侧壁)的接合。但是，在形 成电连接于光电面6的Si层17时，优选框架3具备框架3a和框架3b 这2部件。另外，在框架3具备框架3a和框架3b这2部件的情况下， 突起可以只设在接合材料流动侧的1部件上，但是从防止接合材料向 真空容器5内部流入的观点出发，优选具备突起25a和突起25b这两 者。另外，可以在框架3b的与框架3a接合的接合面上向着下侧基板4 形成有凹陷部。图3显示了形成凹陷部时的框架3b，区域(a)是框架 3b的平面图，区域(b)是区域(a)的框架3b的沿着m-m线的截面 图。如图所示，在框架3b上，沿着接合面的平行于下侧基板4的外边 缘的方向(图3区域(a)的X方向)以及垂直于下侧基板4的外边缘 的方向(图3区域(a)的Y方向)，二维地且大致等间隔地排列形成 有四棱柱状的凹陷部29。该凹陷部29从框架3b的接合层14的表面向 着框架本体％凹陷而形成，在框架本体9b上形成有底部。所以，在 框架3b的接合面上，接合层14呈网眼状地露出的状态。此外，也可 以在框架3a的与框架3b接合的接合面上形成有凹陷部29。回到图2，对真空容器5的内部构成进行说明。在真空容器5的上侧基板2的内面2r上形成有透过型的光电面6， 该透过型光电面6含有响应于从外部入射的光而向着真空容器5内部 放出光电子的碱金属。该情况下，上侧基板2作为使从外部入射的光 向着光电面6透过的透过窗而起作用。该光电面6靠近上侧基板2的 内面2r的长边方向(图2的左右方向)的端部，沿着内面2r形成。在 上侧基板2上设有从表面2s贯通至内面2r的孔16，在孔16的内面2r 侧形成有电连接于光电面6的Si层17。在孔16内配置有光电面端子 18，该光电面端子18通过电接触于Si层17而电连接于光电面6。在下侧基板4的内面4r上，沿着内面4r形成有电子倍增部7和阳 极8。电子倍增部7具有向着下侧基板4的长边方向互相并列设置的多 个壁部，在这些壁部之间形成有沟部。在该壁部的侧壁以及底部上形 成有由二次电子放出材料形成的二次电子放出面。电子倍增部7被配置在真空容器5内与光电面6相对的位置上。在从该电子倍增部7离开的位置上设有阳极8。而且，在下侧基板4上分别设有从表面4s贯 通至内面4r的孔19、 20、 21。孔19内插入有光电面侧端子22，孔20 内插入有阳极侧端子23，孔21内插入有阳极侧端子24。由于光电面 侧端子22以及阳极侧端子23分别电接触于电子倍增部7的两端部， 因而通过向光电面侧端子22以及阳极侧端子23施加规定的电压，能 够在下侧基板4的长边方向上产生电位差。另外，由于阳极端子24电 接触于阳极8，因而能够将到达阳极8的电子作为信号取出至外部。以上对光电子倍增管1的工作进行说明。如果光透过上侧基板2 入射到光电面6，那么，从光电面6向着下侧基板4放出光电子。该放 出的光电子到达与光电面6相对的电子倍增部7。由于通过向光电面侧 端子22以及阳极侧端子23施加电压而在电子倍增部7的长边方向上 产生电位差，因而到达电子倍增部7的光电子向着阳极8侧运动。其 后，从光电面6到达电子倍增部7的光电子一边撞击电子倍增部7的 侧壁以及底部， 一边被级联倍增，产生二次电子，到达阳极8。产生的 二次电子从阳极8通过阳极端子24被取出至外部。在以上说明的光电子倍增管1中，被设立在平板状的下侧基板4 上的框架3b的开口部和设有框架3a的上侧基板2夹着接合层14而被 密封、因密封而从框架3b的开口部溢出的含有低瑢点金属的接合层14 由于沿着框架3b流入，因而在接合层14和框架3b的接触面积增大的 同时，并不向着基板2、 4的中心部、即光电面6、电子倍增部7以及 阳极8流入，而是被关在框架3a、 3b和与框架3a、 3b并列设置的突 起25a、 25b之间的沟部28a、 28b。通过如此地在框状的框架3a， 3b 之间层叠接合材料的构成，进一步扩大了基板2、 4之间的接合面。而 且，因为沟部28a、 28b的存在，即使在接合工序中接合层14的上层 部流入真空容器5侧，也能够防止对工作部产生影响，同时因为该流 入，结果使接合层14内的低熔点金属的高纯度的面变得容易露出，从 而能够实施可靠的接合。另外，由于将Si制的框架本体9a、 9b作为框 架3的本体，因而接合时的热等很难使得框架本体9a、 9b自身产生变 形。因此，起因于框架本体的变形的接合层14的不均匀性不容易产生， 可靠地进行了接合。如此，即使在真空容器5小型化的情况下，也确保了真空容器5的气密性。
另外，通过突起25a、 25b分别与框架本体9a、 9b—体地形成， 上侧基板2以及下侧基板4和框架本体9a、 9b的接合面积变大，在能 够确保可靠的气密性的同时，突起25a、 25b的形成变得容易，能够高 效地制造真空装置。
由于在框架3b的与框架3a接合的接合面或框架3a的与框架3b 接合的接合面上形成有多个凹陷部29，因而在接合时低熔点金属变得 容易流入凹陷部29，并且，向着基板2、 4的中心部的流出更加减少， 同时接合面积增大，在框架3a、 3b的接合面的每一个微小范围内发挥 出了低熔点金属的高纯度面的露出效果。此外，凹陷部29，在沿着接 合面的X方向以及垂直于沿着接合面的X方向的Y方向上，二维地排 列。因此，由于除去凹陷部29之外的接合面成为网眼状，所以在接合 面上接合材料在X方向以及Y方向上被均匀地且连续性地配置，从而 更加可靠地进行了框架3a和框架3b的密封。
优选上述突起与侧壁一体地形成。通过如此地与侧壁一体地形成 突起，在能够增大基板和侧壁的接合面积的同时，能够高效地制造真 空装置。
而且，优选在侧壁上的与盖部件接合的接合面，以及盖部件上的 与侧壁接合的接合面中的至少任意一者上，形成有多个凹陷部。在该 情况下，接合时低熔点金属的向着基板中心部的流出更加减少，同时 接合面积也增加，并且在接合面的每个微小范围内均发挥出了低熔点 金属的高纯度面的露出效果。
此外，优选多个凹陷部，在沿着接合面的第1方向以及垂直于沿 着接合面的第1方向的第2方向上，二维地排列。通过这种凹陷部的 排列，除去凹陷部之外的接合面成为网眼状，所以在接合面上低熔点 金属在第1方向以及第2方向上被均匀地且连续性地配置，从而更加 可靠地进行了侧壁和盖部件的密封。
另外，优选具有多个突起。通过多个的突起，进一步可靠地阻止 向着基板中心部的低熔点金属的流入。
此外，优选多个突起中，除去形成在最内侧的突起之外的其他突 起夹着低熔点金属而与盖部件气密地接合。在该情况下，盖部件的接合多重化，实现了更加可靠的气密接合。
此外，优选多个突起夹着低熔点金属而与盖部件气密地结合，形 成在内侧的突起的沿着基板的内面的方向上的宽度，小于形成在外侧 的突起的沿着内面的方向上的宽度。如果如此地构成，那么，来自内 侧的突起上的低熔点金属的气体放出量少，并能够在外侧的突起确保 接合面积，在减少向着内部的气体的进入的同时，能够实现可靠的接 合
另外，优选突起具有沟部，该沟部连通由突起包围的空间和突起 的外侧空间。由于具备相关的沟部，因而通过将因接合而产生的气体 向外部排出，能够更加提高内部的气密性。
本发明并不限于上述的实施方式。例如，在上侧基板2或者下侧 基板4上形成的框状的突起的数目并不限于特定的数目。在图4中， 区域(a)是本发明的变形例即光电子倍增管41的分解截面图，区域 (b)是区域(a)的下侧基板4的平面图。另外，省略了对光电面等 的工作部的描述。如图所示的光电子倍增管41在框架3b和突起25b 之间具有突起42b，该突起42b具有与框架3b大致相同的厚度(高度) 以及层叠构造，在突起42b和突起25b之间以及突起42b和框架3b之 间分别形成有沟部43b以及沟部44b。 g卩，在位于突起25b的更内侧的 突起42b上形成有接合层14。另外，在框架3a和突起25a之间具有突 起42a，该突起42a具有与框架3a大致相同的厚度(高度)以及层叠 构造，在突起42a和突起25a之间以及突起42a和框架3a之间分别形 成有沟部43a以及沟部44a。这种光电子倍增管41中，在接合框架3a 和框架3b时，突起42a和突起42b夹着低熔点金属而气密地接合，结 果，接合多重化，实现了更加可靠的气密接合。此时，由于接合材料 流入沟部43b、 44b以及沟部43a、 44a，因而能够防止向着真空容器内
的接合材料的进入。
另外，如下所述，可以在基板2、 4上的框状的突起上形成接合层，
也可以使多个突起的接合层的厚度有所变化。
图5中，区域(a)是本发明的其他变形例即光电子倍增管51的 分解截面图，区域(b)是区域(a)的下侧基板4的平面图。与图4 相同，省略了对光电面等的工作部的描述。光电子倍增管51中，相对于光电子倍增管41而言，在突起42b的内侧形成有框状的突起52b、 该突起52b具有与框架3b相同的层叠构造。在突起52b上形成有接合 层54b，该接合层54b具有比框架3b的接合层14更大的膜厚，与框架 3b以及位于突起52b的外侧的突起42b相比，突起52b的沿着下侧基 板4的内面4r的方向上的宽度较小。
这种光电倍增管51中，在接合上侧基板2和下侧基板4时，如果 互相压合地接合上侧基板2和下侧基板4，那么，首先，突起52a和突 起52b通过接触而接合。如果进一步加压，那么突起52b上的接合层 54b变形，于是突起42a和突起42b以及框架3a和框架3b通过接触而 接合。此时，由于接合层54b的宽度小，接合的时候的气体产生量少， 因而能够降低向着真空容器5的气体的流入，同时由于突起42b以及 框架3b的宽度较大，因而能够充分地保持真空容器5的气密性。另一 方面，由于在接合突起42b以及框架3b的时所产生的气体不因突起52b 的接合而流入到真空容器5的内部，因而能够即提高真空容器5内的 真空度又维持气密性。
在图6中，区域(a)是本发明的其他变形例即光电子倍增管61 的分解截面图，区域(b)是区域(a)的下侧基板4的平面图。与图4 相同，省略了对光电面等的工作部的描述。光电子倍增管61中，相对 于光电子倍增管51而言，成膜于框架3b上的接合层62的膜厚小于突 起42b，且下侧基板4上的接合材料的膜厚向着边缘部依次变小。另外， 在突起42b以及突起52b上分别形成有气体排出用的沟部63以及沟部 64，该沟部63连通由下侧基板4的内面4r上的突起42b、 52b包围的 内侧空间和突起42b、 52b的外侧的空间。
图7是说明光电子倍增管61的真空容器5的接合顺序的图。在此， 为了方便，显示了在上侧基板2上直接形成有多层金属膜时的接合顺 序。如图所示，如果在确保沟部64的通气性的情况下，互相压合地接 合上侧基板2和下侧基板4，那么，首先，突起52b和上侧基板2上的 多层金属膜65通过接触而接合(图7区域(a))。此时，因接合而产 生的气体通过沟部64向外部排放。如果在确保沟部63的通气性的同 时，进一步加压上侧基板2和下侧基板4，那么，在突起42b和上侧基 板2的接合开始的同时，由于沟部64因突起52b上的接合材料的进入而被堵塞，因而真空容器内5内保持了高真空(图7区域(b))。此时，
因接合而产生的气体通过沟部63而向外部排出。而且，如果进一步对 上侧基板2和下侧基板4加压，那么，在框架3b和上侧基板2接合的
同时，由于沟部63因接合材料而被堵塞，因而突起42b、 52b以及框 架3b的全面的接合完成(图7区域(c))。通过这种光电子倍增管61 的构成，从真空容器5的内侧依次可靠地进行了接合以及气体的排出， 结果，能够实现制造工序的高效化以及真空容器5内的真空度的提高。 另外，可以使基板2、 4上的框状的突起或者框架的接合层的厚度 沿着基板2、 4的边缘部渐渐地或者阶段性地变化地形成。图8这种情 况下的光电子倍增管71的分解截面图，区域(b)是区域(a)的下侧 基板4的平面图，区域(c)是区域(b)的沿着VIII-VIII线的截面图。 与图4相同，省略了对光电面等的工作部的描述。如图所示，在框架 3b的接合面上形成有膜厚沿着下侧基板4的边缘部线性地变化的接合 层72。该接合层72沿着围绕下侧基板4的边缘部的方向形成，且膜厚 线性地变化。这样的话，在框架3a和框架3b的接合时，由于能够在 围绕下侧基板4的边缘部的方向上错开接合的时机，因而能够在高效 地排除因接合而产生的气体的同时，维持真空容器5内为高真空。
虽然上述实施方式的真空装置为光电子倍增管，但是，本发明能 够适用于多种的真空装置。例如，能够适用于无电子倍增部的光电管 等的电子管、在内部封入特定气体的放电管、内置电子枪的真空装置、 离子化装置、以及显示管、LED、 PD、 CCD、有机EL等的通过半导 体工艺制造的发光/光检测装置、PDP (Plasma Display Panel)、 MEMS
(Micro Electro Mechanical Systems)型压力敏感器、MEMS型冲击感 应器、MEMS型反射镜装置、MEMS型光斩波器(chopper)等的内部 为真空的装置，或者通过将特定的气体封入内部以提高功能的半导体 装置等。
产业上的利用可能性
本发明涉及具有真空密封的组装的真空装置，尤其涉及该真空装 置的组装的密封构造，即使在小型化的情况下也能够充分地维持真空 容器的气密性。
权利要求
1.一种真空装置，其特征在于，包括平板状的基板、设立在所述基板上的框状的侧壁、夹着低熔点金属而气密地接合于所述侧壁的开口部的盖部件、以及在所述基板上的所述侧壁的内侧与所述侧壁并列设置的框状的突起。
2. 根据权利要求1所记述的真空装置，其特征在于 所述突起与所述侧壁一体地形成。
3. 根据权利要求1或2所述的真空装置，其特征在于 在所述侧壁上的与所述盖部件接合的接合面，以及在所述盖部件上的与所述侧壁接合的接合面中的至少任何一者上，形成有多个凹陷 部。
4. 根据权利要求3所述的真空装置，其特征在于 所述多个凹陷部在沿着所述接合面的第1方向以及与沿着所述接合面的所述第1方向相垂直的第2方向上二维地排列。
5. 根据权利要求1 4中任意一项所述的真空装置，其特征在于 具有多个所述突起。
6. 根据权利要求5所述的真空装置，其特征在于 多个突起中除了形成于最内侧的突起之外的其他突起，夹着低熔点金属而与所述盖部件气密地接合。
7. 根据权利要求5所述的真空装置，其特征在于 所述多个突起夹着低熔点金属而与所述盖部件气密地结合，形成在内侧的突起的沿着所述基板的内面的方向上的宽度，小于形成在外侧的突起的沿着所述内面的方向上的宽度。
8.根据权利要求1~7中任意一项所记述的真空装置，其特征在于 所述突起具有沟部，该沟部连通由所述突起包围的空间和所述突 起的外侧的空间。
全文摘要
本发明的目的在于，即使在小型化的情况下，也能够充分地维持真空容器的气密性。光电子倍增管(1)包括平板状的下侧基板(4)、设置在该下侧基板(4)上的框状的框架(3b)、包含夹着低熔点金属而气密地接合于该框架(3b)的开口部的框架(3a)的上侧基板(2)、以及在下侧基板(4)上的框架(3b)的内侧与框架(3b)并列设置的框状的突起(25b)。
文档编号H01L23/02GK101238542SQ20068002915
公开日2008年8月6日 申请日期2006年6月28日 优先权日2005年8月12日
发明者下井英树, 久嶋浩之, 杉山浩之 申请人:浜松光子学株式会社