发明名称 高熔点材料之熔融接合方法及其装置
摘要 本发明之目的为提供一种熔融接合方法及其装置,其可藉由使用雷射光束而熔融如玻璃质矽石和陶瓷材料之高熔点材料而加以精确地熔融接合和密封。熔融接合装置将欲熔融接合之物件压力维持在较其周围压力更低之压力,且藉由雷射先束照射此物件。再者,熔融接合装置利用周围压力和物件内部压力间的压差使物件之欲熔融区朝其本身推压以便熔融接合此物件。
申请公布号 TW428212 申请公布日期 2001.04.01
申请号 TW088105176 申请日期 1999.04.01
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 竹田守;堀内诚;栗本嘉隆;目黑 赳;佐古田 素三
分类号 H01J9/26;H01K13/02 主分类号 H01J9/26
代理机构 代理人 陈灿晖 台北巿城中区武昌街一段六十四号八楼;洪武雄 台北巿城中区武昌街一段六十四号八楼;陈昭诚 台北巿武昌街一段六十四号八楼
主权项 1.一种熔融接合装置,其系藉由将雷射光束照射在 由玻璃质矽石或陶瓷材料所制成之物件上,而将该 物件热熔融接合在一起,包含: 内部压力调节装置,用于将该物件之内部压力降至 低于第一压力之第二压力且维持在第二压力,其中 该第一压力为该物件之大气压力,以及 热熔融装置,用于藉由将该雷射光束照射在内部压 力已降低且维持之该物件的特定区域而热熔融该 特定区域; 藉由该第一压力和该第二压力间之压差,可使该物 件之热熔融区域收缩且熔融在一起。2.如申请专 利范围第1项之熔融接合装置,复包含有惰性气体 装置,用于将内部压力已降低之该物件维持在该第 一压力之惰性气体中,且使该雷射光束朝该物件之 特定区域穿透,其中该热熔融区是藉由该惰性气体 压力而收缩和熔融。3.如申请专利范围第2项之熔 融接合装置,其中该雷射光束是从该惰性气体装置 之外侧朝该物件发射。4.如申请专利范围第3项之 熔融接合装置,其中该惰性气体装置包含有雷射光 束可穿透组件,用于供该雷射光束穿透。5.如申请 专利范围第4项之熔融接合装置,其中该雷射光束 为YAG雷射或excimer雷射时,该雷射光束可穿透组件 是由主成份为玻璃质矽石之材料所制成。6.如申 请专利范围第4项之熔融接合装置,其中该雷射光 束为CO2雷射时,该雷射光束可穿透组件是由主成份 为ZnSe之材料所制成。7.如申请专利范围第4项之熔 融接合装置,其中该雷射光束穿透装置将该雷射光 束聚集在该物件上。8.如申请专利范围第2项之熔 融接合装置,其中该惰性气体系选自包含有稀有气 体和氮氮等惰性气体族之惰性气体。9.如申请专 利范围第2项之熔融接合装置,其中该惰性气体装 置包含有: 抽气装置,用于抽取该惰性气体以便将其吸入; 清净装置,用于将杂质从该抽取之惰性气体中去除 以便净化该惰性气体;以及 回收装置,用于将该已净化之惰性气体回收至该惰 性气体装置。10.如申请专利范围第9项之熔融接合 装置,其中该清净装置系设于该惰性气体装置的外 侧。11.如申请专利范围第2项之熔融接合装置,其 中该惰性气体装置之外部大气压力高于该第二压 力,且低于该第一压力。12.如申请专利范围第11项 之熔融接合装置,其中该第一压力较该外部大氮压 力高几mm的水压。13.如申请专利范围第1项之熔融 接合装置,复包含有设于该物件之特定区和该热熔 融装置间的接受器,所以可中断该雷射光束,其中 该接受器之第一表面接收该雷射光束而获得之热 能系由该接受器之第二表面发射至该物件之特定 区域。14.如申请专利范围第13项之熔融接合装置, 其中该接受器为将该物件包含在其中之环状物,且 将由其周边所接收到之该雷射光束之热能从其内 径发射至该物件之特定区域。15.如申请专利范围 第14项之熔融接合装置,其中该接受器是绕着该物 件旋转,且由该雷射光束均匀加热。16.如申请专利 范围第1项之熔融接合装置,复包含有用于局部冷 却该物件之冷却装置。17.如申请专利范围第16项 之熔融接合装置,其中该冷却装置复包含有: 冷却剂装置,用于将冷空气、冷却水、和液态氮之 任何冷却剂包含于其中;以及 冷却剂循环装置,用于从该冷却剂装置取得冷却剂 ,然后将此冷却剂沿着该物件周围循环数次,最后 再将其送回该冷却剂装置。18.如申请专利范围第 17项之熔融接合装置,其中该冷却装置包含: 用于将该冷却剂喷向该物件之任何一个喷嘴,以及 用于将该冷却剂包含于其中以便将该物件浸泡在 该冷却剂中之容器。19.如申请专利范围第1项之熔 融接合装置,其中该雷射光束可非常均匀地发射至 该物件之特定区域的周边。20.如申请专利范围第 19项之熔融接合装置,其中该热熔融装置包含有: 复数个雷射光束产生器。21.如申请专利范围第19 项之熔融接合装置,其中该热熔融装置包含有: 光纤,用于使该雷射光束分岔成复数个光束且将这 些光束输出至该物件之特定区域的周边。22.如申 请专利范围第1项之熔融接合装置,其中该内部压 力调节装置包含有: 内部压力侦测装置,用于侦测该物件之内部压力; 导管装置,其一端连接至该物件之开口端;以及 真空帮浦装置,其连接至该导管装置之另一端,用 于将该物件之内部抽真空且使得由该内部压力侦 测装置所测量之压力为该第二特定内部压力。23. 如申请专利范围第1项之熔融接合装置,包含有转 动支撑装置,用于支撑该物件之末端且将其旋转以 便均匀地将该雷射光束发射至该物件之特定区域 的整个周边。24.如申请专利范围第1项之熔融接合 装置,复包含有: 雷射光束输出侦测装置,用于侦测该雷射光束之输 出;和 雷射能量调整装置,用于依据该雷射光束之输出控 制所侦测到之雷射光束的能量。25.如申请专利范 围第1项之熔融接合装置,包含有转动装置,用于绕 着与该雷射光束垂直之轴转动该物件。26.如申请 专利范围第1项之熔融接合装置,复包含有反射镜, 其焦点是位于该欲热熔融物件之特定区域附近。 27.如申请专利范围第26项之熔融接合装置,其中该 反射镜为立体球状,且可将该物件之特定区域包含 于其中。28.如申请专利范围第27项之熔融接合装 置,其中该反射镜具有: 第一开口,用于将该物件插入其中;以及 至少一个第二开口,用于让该雷射光束进入; 其中从该第二开口进入之该雷射光束系在该立体 球状反射镜中反射,以便均匀照射和加热从该第一 开口插入之该物件的特定区域。29.如申请专利范 围第27项之熔融接合装置,其中该反射镜复具有: 一开口,用于排出该反射镜内部之灰尘。30.如申请 专利范围第27项之熔融接合装置,复包含有位于该 反射镜周边之冷却装置,用于冷却该反射镜。31.如 申请专利范围第1项之熔融接合装置,包含有移动 装置,用于沿着与该物件平行之方向移动该雷射光 束。32.如申请专利范围第1项之熔融接合装置,包 含有: 一对铸模,其系将该物件夹于其间时互相对立,且 具有大致与该物件平行之相对表面;以及 铸模移动装置,用于沿着大致与该物件垂直之方向 移动该铸模对; 其中该热熔融区系由该对相对表面所挤压和模铸 。33.如申请专利范围第1项之熔融接合装置,其中 该雷射光束可为YAG雷射、excimer雷射、CO2雷射、和 半导体雷射的其中一个。34.如申请专利范围第7项 之熔融接合装置,复包含有: 雷射光束输出侦测装置,用于侦测该雷射光束之输 出;以及 光聚集位置控制装置,用于依据所侦测到之雷射光 束的输出而移动该雷射光束穿透装置,以便将雷射 光束聚集在雷射光束之光路径上。35.一种熔融接 合装置,用于藉由设于一物件中特定位置之接合件 而熔融接合由玻璃质矽石或陶瓷材料所制成之该 物件,包含: 内部压力调节装置,用于将该物件之内部压力降至 低于第一压力之第二压力且维持在第二压力,其中 该第一压力为该物件之大气压力;以及 热熔融装置,用于藉由雷射光束照射该接合件和热 熔融该接合件; 藉由该热熔融接合件可将该物件熔融接合。36.如 申请专利范围第35项之熔融接合装置,复包含有惰 性气体装置,用于将内部压力已降低之该物件维持 在该第一压力之惰性气体中,且使该雷射光束朝该 接合件穿透。37.如申请专利范围第35项之熔融接 合装置,复包含有推压装置,用于将该物件压向该 热熔融接合件。38.如申请专利范围第35项之熔融 接合装置,包含有转动支撑装置,用于支撑该物件 之一端并使其旋转,以便使该雷射光束均匀地发射 至该物件之特定区域的整个周围。39.如申请专利 范围第37项之熔融接合装置,其中该推压装置相对 于一转轴转动同时支撑该物件之一端,且 包含有用于沿着该转轴移动之支撑装置。40.如申 请专利范围第39项之熔融接合装置,其中该推压装 置系两个旋床。41.如申请专利范围第1项之熔融接 合装置,复包含有集尘装置,用于去除在欲熔融接 合或真空密封之玻璃质矽石管或陶瓷管附近所产 生之碎屑。42.如申请专利范围第2项之熔融接合装 置,其中该惰性气体装置包含有 集尘装置,用于去除在欲熔融接合或真空密封之玻 璃质矽石管或陶瓷管附近所产生之碎屑。43.一种 熔融接合方法,用于藉由雷射光束照射由玻璃质矽 石或陶瓷材料制成之物件,且将物件热熔融接合在 一起,包含: 内部压力调节步骤,将该物件之内部压力降低至低 于第一压力之第二压力并维持在第二压力,其中该 第一压力为该物件之大气压力; 系热熔融步骤,利用雷射光束照射内部压力已降低 且维持之该物件的特定区域,以便热熔融该特定区 ;以及 接合步骤,藉由该第一压力和该第二压力之压差将 该物件之热熔融区收缩和熔融接合在一起。44.如 申请专利范围第43项之熔融接合方法,复包含有: 将内部压力已降低之物件维持在该第一压力之惰 性气体中的维持步骤;以及 使该雷射光束朝特定区域穿透之步骤; 其中该热熔融区域可藉由该惰性气体压力而收缩 和熔融接合。45.如申请专利范围第43项之熔融接 合方法,复包含有: 在设于该物件之特定区域和该热熔融装置间之接 受器的第一表面接收该雷射光束,以便中断该雷射 光束并吸收该雷射光束热能之步骤; 将在该接受器第一表面所吸收之热能从该接受器 之第二表面放射至该物件之特定区域之步骤。46. 如申请专利范围第43项之熔融接合方法,复包含有: 藉由在大致与该物件垂直之方向移动一对铸模且 将该热熔融区夹在该对铸模间,而将该热熔融区推 压和模铸之步骤,其中该对铸模系相互对应,同时 将该物件夹于其间,且具有大致与该物件平行之相 对表面。47.一种熔融接合之方法,用于藉由设于该 物件之特定位置中之接合件而熔融接合由璃质矽 石或陶瓷材料制成之该物件,包含: 内部压力调节步骤,将该物件之内部压力降低至低 于第一压力之第二压力并维持在第二压力,其中该 第一压力为该物件之大气压力;以及 热熔融步骤,利用雷射光束照射该接合件且热熔融 该接合件; 藉由该热熔融接合件而将该物件熔融接合。48.如 申请专利范围第47项之熔融接合方法,复包含有将 该物件压向该热熔融接合元件之推压步骤。49.如 申请专利范围第47项之熔融接合方法,复包含有: 将内部压力已降低之该物件维持在该第一压力之 惰性气体中之步骤;和 使该雷射光束朝该接合件穿透之步骤。50.如申请 专利范围第49项之熔融接合方法,复包含有将该物 件压向该热熔融接合件之推压步骤。图式简单说 明: 第一图系显示依据本发明第1实施例之熔融接合装 置的结构方块图; 第二图系显示第一图中之熔融接合装置之修饰的 正方块图; 第三图系显示在第二图所示之熔融接合装置中介 于真空排出导管和手套状盒子之滑动区间之密封 结构概略图; 第四图系显示用于第一图之熔融接合装置中之雷 射吸收器的结构概略图; 第五图系显示依据本发明第2实施例之熔融接合装 置的结构方块图; 第六图系显示依据本发明第3实施例之熔融接合装 置的结构方块图; 第七图系显示第六图中之熔融接合装置之修饰的 正方块图; 第八图系显示依据本发明第4实施例之熔融接合装 置的结构方块图; 第九图系显示依据本发明第5实施例之熔融接合装 置的结构方块图; 第十图系显示依据本发明第6实施例之熔融接合装 置的结构方块图; 第十一图系显示依据本发明第7实施例之熔融接合 装置的结构方块图; 第十二图系显示第十一图中之熔融接合装置之修 饰的正方块图; 第十三图系显示第十一图中之熔融接合装置之范 例方块图; 第十四图系显示第十三图所显示之熔融接合装置 中铸模部份的样态平面图; 第十五图系显示依据本发明第8实施例之熔融接合 装置的方块图; 第十六图系显示第十五图中之熔融接合装置之修 饰的方块图; 第十七图系显示依据本发明第9实施例之熔融接合 装置的方块图; 第十八图系显示第十七图中之熔融接合装置之修 饰的方块图; 第十九图系显示依据本发明第10实施例之熔融接 合装置的方块图; 第二十图系显示使用雷射光束之传统熔融接合装 置的方块图;
地址 日本