[发明专利]一种玻璃密封焊接方法

说明书

本发明公开了一种玻璃密封焊接方法，包括：将第一片样品和第二片样品叠放；调整超快激光器的激光焦点至第一片样品和第二片样品之间形成的间隙面上；基于所需封装区域，改变激光焦点在间隙面上的位置，采用超快激光快速振荡扫描法，形成每个位置对应的局部焊点，其中，多个局部焊点包围所述所需封装区域；在所需封装区域内，进行超快激光线焊，完成大间隙玻璃密封焊接。本发明所提供的方法可直接对接触间隙较大的两块样品实施密封焊接，无需光学接触及任何夹具，且具有较高的剪切力和良好的密封性，可为激光焊接技术在玻璃封装上的应用提供切实可行的方法，实现工程化应用。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，特别是涉及一种玻璃密封焊接方法。

背景技术

芯片封装在微电子技术中正扮演着越来越重要的角色，直接影响着器件和集成电路的电、热、光和机械性能，而不断扩大的芯片在不同应用领域的使用，对封装材料的的透光性和生物相容性提出了较高的要求，其中玻璃无疑是理想的封装材料。

目前，玻璃材料的封装方法主要有阳极键合、热熔接、胶粘法和激光焊接等。然而，阳极键合需要高温高压，易对器件造成损伤；热熔接法需要将材料加热至融化，这对于大部分器件来说都是不适用的；胶粘法易老化、易挥发，会直接影响芯片的可靠性、稳定性和寿命；激光焊接法需要基底不透明或者填充吸光介质，严重影响了器件的透光性能。这些方法都存在各自的缺点，应用范围有限。

为解决传统封装工艺无法克服的问题，有学者提出采用超快激光进行焊接。利用超快脉冲激光束在玻璃材料内焦点处产生非线性效应，使在焦点处的玻璃对具有透射性波长的激光能量产生吸收，并使玻璃材料融化再凝结，形成焊缝。这种焊接方法无需再添加中间吸收层，并具有焊接精度高、热影响区小、连接强度高、可选择性焊接等优点。例如，公开的申请专利(CN 106495454A)提供了一种皮秒激光玻璃焊接系统及焊接方法，该发明提供的皮秒激光玻璃焊接系统及方法通过选用皮秒量级的超快激光来实现无焊料添加的玻璃焊接效果。另一项公开的申请专利(CN105377783A)中提出一种“采用低熔融玻璃或薄吸收膜对透明玻璃片进行激光焊接”的方法来实现玻璃介质封装。

然而，以上这些方法需要一个相当苛刻的条件——光学接触条件，即间隙应小于1/4波长，甚至是100nm以内。这就要求待焊接的玻璃表面粗糙度达到镜面光学条件，并且两块大尺寸玻璃由于表面的不平度问题，还需要外加压力夹具来满足这一要求。不但增加成本，而且很难大面积实现光学接触条件，因而无法实现工程化应用。

发明内容

本发明提供一种玻璃密封焊接方法，用以解决现有采用超快激光进行玻璃密封焊接所需条件苛刻导致无法工程化应用的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种玻璃密封焊接方法，包括：

步骤1、将第一片样品和第二片样品叠放；

步骤2、调整超快激光器的激光焦点至所述第一片样品和所述第二片样品之间形成的间隙面上；

步骤3、基于所需封装区域，改变所述激光焦点在所述间隙面上的位置，采用超快激光快速振荡扫描法，形成每个所述位置对应的局部焊点，其中，多个所述局部焊点包围所述所需封装区域；

步骤4、在所述所需封装区域内进行超快激光线焊，完成玻璃密封焊接。

本发明的有益效果是：本发明提供的大间隙玻璃密封焊接方法，对自然搭接的两片样品，先采用超快激光快速振荡扫描法，对所需封装区域的外围实施局部点焊，以一定的间隔沿所需封装区域实施一圈焊点，利用熔融物再凝结的固化收缩效应而产生的内部拉力，使所需封装区域内的玻璃接触间隙，达到一个均匀的最小值。然后再采用超快激光快速扫描，在此区域内以线焊方式实施密封线焊接，实现良好的密封效果。因此，本发明所提供的方法可以直接对接触间隙较大的两块样品实施密封焊接，无需光学接触及任何夹具，且具有较高的剪切力和良好的密封性，可为激光焊接技术在玻璃封装上的应用提供切实可行的方法，实现工程化应用。