JP2010228998A - 封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ封着を適用するにあたって、封着層の線幅やガラス基板間の間隔を狭小化する場合においても、ガラス基板と封着層との接着強度を高めることを可能にする。
【解決手段】ガラス基板３は封止領域に形成された溝６を有し、溝６内に封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の焼成層からなる封着材料層５が設けられている。封着材料層５はその上部が溝６から突出するように設けられている。このようなガラス基板３と電子素子を備える素子形成領域２ａを有するガラス基板２とを積層し、封着材料層５にガラス基板３側からレーザ光７を照射して溶融させることによって、ガラス基板２、３間を封着する。
【選択図】図２

Description

本発明は封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイスおよびその製造方法に関する。

有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の平板型ディスプレイ装置（ＦＰＤ）は、発光素子を形成した素子用ガラス基板と封止用ガラス基板とを対向配置し、これら２枚のガラス基板を封着したガラスパッケージで発光素子を封止した構造を有している（特許文献１参照）。さらに、色素増感型太陽電池のような太陽電池においても、２枚のガラス基板で太陽電池素子（光電変換素子）を封止したガラスパッケージを適用することが検討されている（特許文献２参照）。

２枚のガラス基板間を封止する封着材料には、耐湿性等に優れる封着ガラスの適用が進められている。ただし、封着ガラスによる封着温度は４００〜６００℃程度であるため、通常の加熱炉を用いて焼成した場合にはＯＥＬ素子等の電子素子部の特性が劣化してしまう。そこで、２枚のガラス基板の周辺部に設けられた封止領域間にレーザ吸収材を含む封着用ガラス材料層を配置し、これにレーザ光を照射し加熱、溶融させて封着層を形成することが試みられている（特許文献１，２参照）。レーザ照射による封着（レーザ封着）は、電子素子部への熱的影響を抑制できるという利点を有する。

ＦＰＤや太陽電池等のガラスパッケージにレーザ封着を適用するにあたって、ＯＥＬ素子や太陽電池素子等の電子素子の形成面積の拡大を図るために、ガラス基板に設定される封止領域の幅、すなわち封着層の線幅は３ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下というように狭小化される傾向にある。封着層の線幅が減少するほどガラス基板との接着面積が小さくなるため、ガラス基板と封着層との接着強度が低下しやすくなる。接着強度の低下はガラス基板と封着層との界面における剥離やクラックの発生原因となる。

さらに、ＦＰＤではガラスパッケージ内における発光素子の内部散乱を抑制するために、ガラス基板間の間隔（ギャップ）も、例えば３０μｍ以下、さらには１０μｍ以下というように狭くすることが求められている。封着用ガラス材料には、ガラス基板と封着ガラスとの熱膨張係数を整合させるために低膨張充填材等が配合されており、基板間隔の狭小化に伴って充填材粒子を微粒子化する必要が生じる。充填材粒子の微粒子化は表面積の増大を招き、加熱して軟化させた封着ガラスと充填材粒子との間のせん断応力が増加して流動が生じにくくなる。これは封着材料とガラス基板との密着性を低下させる原因となる。これによっても、ガラス基板と封着層との接着強度が低下する。

特許文献１にはＯＥＬ素子の形成領域（画素領域）を有する素子用ガラス基板の封止領域（非画素領域）に凹凸部を形成することが記載されている。ここでは凹凸部を有しない封止用ガラス基板に封着用ガラス材料層を形成し、封止用ガラス基板側からレーザ光を照射して封止している。このような方法ではレーザ光の照射面から凹部に近づくほど封着用ガラス材料が軟化しにくくなり、凹部内を封着用ガラス材料で十分に埋めることが困難になる。これでは接着強度を十分に高めることができないだけでなく、凹部内に残存する空隙が剥離やクラックの起点となるおそれがある。

特許文献２には封止用ガラス基板に溝を形成し、この溝内に封着用ガラス材料を充填した後、封止用ガラス基板側からレーザ光を照射して、封着用ガラス材料を素子用ガラス基板に向けて盛り上がらせることによって、ガラス基板間を封着することが記載されている。この方法では封着層の幅が溝幅より狭くなることが避けられないことから、ガラス基板と封着層との接着強度を十分に高めることはできない。また、レーザ封着工程の前に溝内に充填した封着用ガラス材料の表面を平坦化しているが、その際にガラス基板に傷が生じることが避けられず、ガラス基板の特性が低下しやすいという難点がある。

特表２００６−５２４４１９号公報 特開２００８−１１５０５７号公報 特開２００７−２００８３８号公報 国際公開２００５／１２２６４５号

本発明の目的は、封着層の線幅やガラス基板間の間隔を狭小化する場合においても、ガラス基板と封着層との接着強度を十分に高めることを可能にした封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイスおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の態様に係る封着材料層付きガラス部材は、封止領域と、前記封止領域に連続して形成された溝とを有するガラス基板と、前記溝内に設けられ、封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の焼成層からなる枠状の封着材料層とを具備し、前記封着材料層はその上部が前記溝から突出するように設けられていることを特徴としている。

本発明の態様に係る電子デバイスは、電子素子を備える素子形成領域と、前記素子形成領域の外周に沿って設けられた第１の封止領域とを有する第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域と、前記第２の封止領域に連続して形成された溝とを有する第２のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記第１の封止領域と前記第２のガラス基板の前記第２の封止領域との間を、前記素子形成領域上に間隙を設けつつ封止するように形成され、封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の溶融固着層からなる封着層とを具備し、前記封着層の一部は前記溝内に埋め込まれていることを特徴としている。

本発明の態様に係る電子デバイスの製造方法は、電子素子を備える素子形成領域と、前記素子形成領域の外周に沿って設けられた第１の封止領域とを有する第１のガラス基板を用意する工程と、前記第１のガラス基板の前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域と、前記第２の封止領域に連続して形成された溝と、その上部が前記溝から突出するように前記溝内に設けられ、封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の焼成層からなる枠状の封着材料層とを有する第２のガラス基板を用意する工程と、前記素子形成領域上に間隙を形成しつつ、前記封着材料層を介して前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とを積層する工程と、前記第２のガラス基板を通して前記封着材料層にレーザ光を照射し、前記封着材料層を溶融させて前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間を封止する封着層を形成する工程とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係る封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイスおよびその製造方法によれば、封着層の線幅やガラス基板間の間隔を狭小化する場合においても、ガラス基板と封着層との接着強度を十分に高めることができる。従って、封着性やその信頼性に優れる電子デバイスを再現性よく提供することが可能となる。

本発明の実施形態による電子デバイスの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態による電子デバイスの製造工程を示す断面図である。 図２に示す電子デバイスの製造工程で使用する第１のガラス基板を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２に示す電子デバイスの製造工程で使用する第２のガラス基板を示す平面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図５に示す第２のガラス基板の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す電子デバイスの一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態による電子デバイスの構成を示す図、図２は本発明の実施形態による電子デバイスの製造工程を示す図、図３ないし図６はそれに用いる第１および第２のガラス基板の構成を示す図、図７は第２のガラス基板の一部を拡大して示す図、図８は電子デバイスの封着部を拡大して示す図である。図１に示す電子デバイス１は、ＯＥＬＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等のＦＰＤ、ＯＥＬ素子等の発光素子を使用した照明装置（ＯＥＬ照明等）、あるいは色素増感型太陽電池のような太陽電池等を構成するものである。

電子デバイス１は、電子素子を備える素子形成領域２ａを有する第１のガラス基板（素子用ガラス基板）２と、第２のガラス基板（封止用ガラス基板）３とを具備している。第１および第２のガラス基板２、３は、例えば無アルカリガラスやソーダライムガラス等で構成される。無アルカリガラスは３５〜４０×１０^−７／℃程度の熱膨張係数を有している。ソーダライムガラスは８５〜９０×１０^−７／℃程度の熱膨張係数を有している。

第１のガラス基板２の素子形成領域２ａには、電子デバイス１に応じた電子素子、例えばＯＥＬＤやＯＥＬ照明であればＯＥＬ素子、ＰＤＰであればプラズマ発光素子、ＬＣＤであれば液晶表示素子、太陽電池であれば色素増感型光電変換部等が形成されている。ＯＥＬ素子のような発光素子や色素増感型光電変換部のような太陽電池素子等の電子素子は各種公知の構造を備えており、これら素子構造に限定されるものではない。

第１のガラス基板２は図３および図４に示すように素子形成領域２ａの外周に沿って設けられた第１の封止領域２ｂを有している。第１の封止領域２ｂは素子形成領域２ａを囲うように設定されている。第２のガラス基板３は図５および図６に示すように第２の封止領域３ａを有している。第２の封止領域３ａは第１の封止領域２ｂに対応するものである。すなわち、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３とを対向配置した際に、第１の封止領域２ｂと第２の封止領域３ａとは対面するように設定されており、後述するように封着層の形成領域（第２のガラス基板３については封着材料層の形成領域）となる。

第１のガラス基板２と第２のガラス基板３とは、素子形成領域２ａ上に間隙を形成するように対向配置されている。第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の空間は封着層４で封止されている。すなわち、封着層４は第１のガラス基板２の封止領域２ｂと第２のガラス基板３の封止領域３ａとの間を、素子形成領域２ａ上に間隙を設けつつ封止するように形成されている。素子形成領域２ａに形成された電子素子は、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３と封着層４とで構成されたガラスパネルで気密封止されている。なお、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の間隙は空間であることに限らず、そのような空間に透明な樹脂が充填されていてもよい。透明樹脂はガラス基板２、３に接着されていてもよいし、単に接触しているだけであってもよい。

封着層４は第２のガラス基板３の封止領域３ａに形成された封着材料層５をレーザ光で溶融させて第１のガラス基板２の封止領域２ｂに固着させた溶融固着層からなるものである。すなわち、電子デバイス１の作製に用いられる第２のガラス基板３の封止領域３ａには、図５および図６に示すように枠状の封着材料層５が形成されている。第２のガラス基板３の封止領域３ａに形成された封着材料層５を、レーザ光の熱で第１のガラス基板２の封止領域２ｂに溶融固着させることによって、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の空間（素子配置空間）を封止する封着層４が形成されている。

封着材料層５は封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の焼成層である。封着用ガラス材料は主成分としての封着ガラスにレーザ吸収材と低膨張充填材とを配合したものである。封着用ガラス材料はこれら以外の添加材を必要に応じて含有していてもよい。封着ガラス（ガラスフリット）には、例えば錫−リン酸系ガラス、ビスマス系ガラス、バナジウム系ガラス、鉛系ガラス等の低融点ガラスが用いられる。これらのうち、ガラス基板２、３に対する封着性（接着性）やその信頼性（接着信頼性や密閉性）、さらには環境や人体に対する影響性等を考慮して、錫−リン酸系ガラスやビスマス系ガラスからなる封着ガラスを使用することが好ましい。

錫−リン酸系ガラス（ガラスフリット）は、２０〜６８モル％のＳｎＯ、０．５〜５モル％のＳｎＯ₂および２０〜４０モル％のＰ₂Ｏ₅（基本的には合計量を１００モル％とする）の組成を有することが好ましい。ＳｎＯはガラスを低融点化させるための成分である。ＳｎＯの含有量が２０モル％未満であるとガラスの粘性が高くなって封着温度が高くなりすぎ、６８モル％を超えるとガラス化しなくなる。

ＳｎＯ₂はガラスを安定化するための成分である。ＳｎＯ₂の含有量が０．５モル％未満であると封着作業時に軟化溶融したガラス中にＳｎＯ₂が分離、析出し、流動性が損なわれて封着作業性が低下する。ＳｎＯ₂の含有量が５モル％を超えると低融点ガラスの溶融中からＳｎＯ₂が析出しやすくなる。Ｐ₂Ｏ₅はガラス骨格を形成するための成分である。Ｐ₂Ｏ₅の含有量が２０モル％未満であるとガラス化せず、その含有量が４０モル％を超えるとリン酸塩ガラス特有の欠点である耐候性の悪化を引き起こすおそれがある。

ここで、ガラスフリット中のＳｎＯおよびＳｎＯ₂の割合（モル％）は以下のようにして求めることができる。まず、ガラスフリット（低融点ガラス粉末）を酸分解した後、ＩＣＰ発光分光分析によりガラスフリット中に含有されているＳｎ原子の総量を測定する。次に、Ｓｎ²⁺（ＳｎＯ）は酸分解したものをヨウ素滴定法により求められるので、そこで求められたＳｎ²⁺の量をＳｎ原子の総量から減じてＳｎ⁴⁺（ＳｎＯ₂）を求める。

上記した３成分で形成されるガラスはガラス転移点が低く、低温用の封着材料に適したものであるが、ＳｉＯ₂等のガラスの骨格を形成する成分やＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＭｏＯ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等のガラスを安定化させる成分等を任意成分として含有していてもよい。ただし、任意成分の含有量が多すぎるとガラスが不安定となって失透が発生したり、またガラス転移点や軟化点が上昇するおそれがあるため、任意成分の合計含有量は３０モル％以下とすることが好ましい。この場合のガラス組成は基本成分と任意成分との合計量が基本的には１００モル％となるように調整される。

ビスマス系ガラス（ガスフリット）は、７０〜９０質量％のＢｉ₂Ｏ₃、１〜２０質量％のＺｎＯおよび２〜１２質量％のＢ₂Ｏ₃（基本的には合計量を１００質量％とする）の組成を有することが好ましい。Ｂｉ₂Ｏ₃はガラスの網目を形成する成分である。Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が７０質量％未満であると低融点ガラスの軟化点が高くなり、低温での封着が困難になる。Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が９０質量％を超えるとガラス化しにくくなると共に、熱膨張係数が高くなりすぎる傾向がある。

ＺｎＯは熱膨張係数等を下げる成分である。ＺｎＯの含有量が１質量％未満であるとガラス化が困難になる。ＺｎＯの含有量が２０質量％を超えると低融点ガラス成形時の安定性が低下し、失透が発生しやすくなる。Ｂ₂Ｏ₃はガラスの骨格を形成してガラス化が可能となる範囲を広げる成分である。Ｂ₂Ｏ₃の含有量が２質量％未満であるとガラス化が困難となり、１２質量％を超えると軟化点が高くなりすぎて、封着時に荷重をかけたとしても低温で封着することが困難となる。

上記した３成分で形成されるガラスはガラス転移点が低く、低温用の封着材料に適したものであるが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｇ₂Ｏ、ＭｏＯ₃、Ｎｂ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＷＯ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｎＯ_x（ｘは１または２である）等の任意成分を含有していてもよい。ただし、任意成分の含有量が多すぎるとガラスが不安定となって失透が発生したり、またガラス転移点や軟化点が上昇するおそれがあるため、任意成分の合計含有量は３０質量％以下とすることが好ましい。この場合のガラス組成は基本成分と任意成分との合計量が基本的には１００質量％となるように調整される。

封着用ガラス材料は低膨張充填材を含有している。低膨張充填材としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、コージェライト、リン酸ジルコニウム系化合物、ソーダライムガラス、および硼珪酸ガラスから選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。リン酸ジルコニウム系化合物としては、（ＺｒＯ）₂Ｐ₂Ｏ₇、ＡＺｒ₂（ＰＯ₄）₃（ＡはＮａ、ＫおよびＣａから選ばれる少なくとも１種）、ＮｂＺｒ₂（ＰＯ₄）₃、Ｚｒ₂（ＷＯ₃）（ＰＯ₄）₂、これらの複合化合物が挙げられる。低膨張充填材とは封着用ガラス材料の主成分である封着ガラスより低い熱膨張係数を有するものである。

低膨張充填材の含有量は、封着ガラスの熱膨張係数がガラス基板２、３の熱膨張係数に近づくように適宜に設定される。低膨張充填材は封着ガラスやガラス基板２、３の熱膨張係数にもよるが、封着用ガラス材料に対して１５〜５０体積％の範囲で含有させることが好ましい。ガラス基板２、３を無アルカリガラス（熱膨張係数：３５〜４０×１０⁻⁷／℃）で形成する場合には、比較的多量（例えば３０〜５０体積％の範囲）の低膨張充填材を添加することが好ましい。ガラス基板２、３をソーダライムガラス（熱膨張係数：８５〜９０×１０⁻⁷／℃）で形成する場合には、比較的少量（例えば１５〜４０体積％の範囲）の低膨張充填材を添加することが好ましい。

封着用ガラス材料はさらにレーザ吸収材を含有している。レーザ吸収材としてはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属または前記金属を含む酸化物等の化合物が用いられる。レーザ吸収材の含有量は封着用ガラス材料に対して０．１〜１０体積％の範囲とすることが好ましい。レーザ吸収材の含有量が０．１体積％未満であると、レーザ照射時に封着材料層５を十分に溶融させることができない。レーザ吸収材の含有量が１０体積％を超えると、レーザ照射時に第２のガラス基板３との界面近傍で局所的に発熱して第２のガラス基板３に割れ等が生じたり、また封着用ガラス材料の溶融時の流動性が劣化して第１のガラス基板２との接着性が低下するおそれがある。

第２のガラス基板３は、図７（ａ）に示すように第２の封止領域３ａに形成された溝６を有している。溝６は枠状の封止領域３ａの全周に沿って連続して形成されており、深さＴ１を有している。溝６の形状は角溝に限らず、段付き形状、傾斜形状、湾曲形状等であってもよい。そして、図７（ｂ）に示すように、封着材料層５は溝６内に設けられており、その上部は溝６から突出している。第２のガラス基板３から突出した部分の高さ（封着材料層５のガラス基板３上における膜厚）Ｔ３に基づいて、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の間隔Ｔ２が維持される。

このように、溝６内にその一部が充填された封着材料層５を用いることによって、溝６による接着面積の拡大効果やアンカー効果等に基づいて、封着層４とガラス基板２、３との接着強度を向上させることが可能となる。溝６内に形成した封着材料層５による接着強度の向上効果について、封着材料層５の形成工程とレーザ光による封着工程（レーザ封着工程）を踏まえて説明する。封着材料層５は、例えば以下のようにして第２のガラス基板３の封止領域３ａに設けられた溝６内に形成される。

まず、第２のガラス基板３の封止領域３ａに溝６を形成する。溝６の形成方法は特に限定されるものではないが、例えばサンドブラスト、エッチング、レーザ加工等を適用することができる。溝６の深さＴ１は、第２のガラス基板３の厚さ、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の間隔Ｔ２にもよるが、例えば５〜６０μｍの範囲とすることが好ましい。溝６の深さＴ１が５μｍ未満の場合には、溝６による接着面積の拡大効果やアンカー効果等を十分に得ることができないおそれがある。溝６を深さＴ１が６０μｍを超えるように形成しても、それ以上に効果を高めることができないだけでなく、相対的にガラス基板３の厚さが減少することで、ガラス基板３の強度を低下させるおそれがある。

さらに、溝６の深さＴ１は基板間隔（ギャップ）Ｔ２に対して、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≧０．２の関係を満足させることが好ましい。（Ｔ１＋Ｔ２）に対するＴ１の割合が０．２未満であると、溝６を形成したことによる接着強度の向上効果、また狭ギャップ化した際の接着強度の向上効果を十分に得ることができない。ただし、（Ｔ１＋Ｔ２）に対するＴ１の割合を大きくしすぎても、相対的にガラス基板３の厚さを減少させることになり、ガラス基板３の強度が低下するおそれがあるため、実用的な溝６の形状としては０．２≦Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≦０．９の関係を満足させることが好ましい。

溝６の幅は封着材料層５の線幅Ｗに応じて設定される。封着材料層５の一部が充填される溝６は、封着材料層５の線幅Ｗを３ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下とする場合に有効である。従って、溝６の幅も３ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下とすることが好ましい。溝６の幅は実用的には０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。線幅Ｗが狭小の封着材料層５を適用する場合、すなわち溝６を有しないガラス基板３では封着層４の接着面積が小さくなる場合においても、溝６による封着層４の接着面積の拡大効果やアンカー効果等に基づいて、封着層４とガラス基板２、３との接着強度を向上させることが可能となる。

溝６の底面の状態は鏡面および粗面のいずれであってもよいが、レーザ封着時におけるレーザ光の散乱効果を得る上で、適度に粗面化されていることが好ましい。具体的には、溝６の底面の表面粗さは算術平均粗さＲaで０．３μｍ以上であることが好ましい。このような粗面を有する溝６によれば、封着材料層５に照射したレーザ光が散乱され、封着材料層５の線幅方向に対して均質な加熱を行うことができる。これによって、封着材料層５の加熱・冷却工程で生じる残留応力を低減することができ、封着材料層５の溶融固化層である封着層４の耐ヒートショック性を高めることが可能となる。

ただし、溝６の底面の表面粗さが大きすぎると、その部分を起点としてガラス基板３が破壊されやすくなる。このため、溝６の底面の表面粗さは算術平均粗さＲaで１μｍ未満とすることが好ましい。溝６の底面の表面粗さＲaが１μｍを超える場合、表面の凹凸が破壊の起点となりやすくなる。従って、溝６の底面の表面粗さは算術平均粗さＲaで０．３μｍ以上１μｍ未満の範囲であることが好ましい。このような粗面化された溝６は上述した各種の形成方法を適用して得ることができるが、特にサンドブラストやレーザ加工を適用して溝６を形成することによって、底面を適度に粗面化することができる。

次に、封着用ガラス材料をビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製する。ビヒクルとしては、例えばメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、オキシエチルセルロース、ベンジルセルロース、プロピルセルロース、ニトロセルロース等を、ターピネオール、ブチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート等の溶剤に溶解したもの、あるいはメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロオキシエチル（メタ）アクリレート等のアクリル系樹脂を、メチルエチルケトン、ターピネオール、ブチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート等の溶剤に溶解したものが用いられる。

封着材料ペーストの粘度は、ガラス基板３に塗布する装置に対応した粘度に合わせればよく、樹脂（バインダ成分）と溶剤の割合や封着用ガラス材料とビヒクルの割合により調整することができる。封着材料ペーストには、消泡剤や分散剤のようにガラスペーストで公知の添加物を加えてもよい。封着材料ペーストの調製には、撹拌翼を備えた回転式の混合機やロールミル、ボールミル等を用いた公知の方法を適用することができる。

上述した封着材料ペーストを、第２のガラス基板３の封止領域３ａに設けられた溝６内に充填しつつ塗布し、これを乾燥させて封着材料ペーストの塗布層を形成する。封着材料ペーストの塗布層は、その上部が溝６から突出するように形成される。封着材料ペーストは、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法を適用して第２の封止領域３ａに塗布したり、あるいはディスペンサ等を用いて第２の封止領域３ａに沿って塗布する。封着材料ペーストの塗布層は、例えば１２０℃以上の温度で１０分以上乾燥させる。乾燥工程は塗布層内の溶剤を除去するために実施するものである。塗布層内に溶剤が残留していると、その後の焼成工程でバインダ成分を十分に除去できないおそれがある。

上記した封着材料ペーストの塗布層を焼成して封着材料層５を形成する。焼成工程は、まず塗布層を封着用ガラス材料の主成分である封着ガラス（ガラスフリット）のガラス転移点以下の温度に加熱し、塗布層内のバインダ成分を除去した後、封着ガラス（ガラスフリット）の軟化点以上の温度に加熱し、封着用ガラス材料を溶融してガラス基板３に焼き付ける。このようにして、深さＴ１の溝６内に一部が充填されていると共に、ガラス基板３上の膜厚が高さＴ３の封着用ガラス材料の焼成層からなる封着材料層５を形成する。封着材料層５の全体としての膜厚は（Ｔ１＋Ｔ３）となる。

次に、図２（ａ）に示すように、封着材料層５を有する第２のガラス基板３と、それとは別に作製した電子素子を備える素子形成領域２ａを有する第１のガラス基板２とを用いて、ＯＥＬＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等のＦＰＤ、ＯＥＬ素子を用いた照明装置、色素増感型太陽電池のような太陽電池等の電子デバイス１を作製する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３とを、素子形成領域２ａを有する面と封着材料層５を有する面とが対向するように積層する。第１のガラス基板２の素子形成領域２ａ上には、封着材料層５のガラス基板３上での膜厚Ｔ３に基づいて間隙が形成される。

封着材料層５のガラス基板３上における膜厚Ｔ３は、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の間隔（ギャップ）Ｔ２に応じて設定される。この実施形態は特に基板間隔Ｔ２を３０μｍ以下、さらには１０μｍ以下とする場合に有効である。このような狭ギャップのガラスパッケージの作製にレーザ封着を適用した場合においても、封着材料層５の一部を溝６内に充填しているため、封着材料層５全体としての膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を保つことができる。これは後に詳述するように封着層４の接着面積の拡大のみならず、封着層４自体の強度の向上等に貢献するものである。基板間隔Ｔ２は電子デバイス１の構造にもよるが、実用的には５μｍ以上とすることが好ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、第２のガラス基板３を通して封着材料層５にレーザ光７を照射する。レーザ光７は枠状の封着材料層５に沿って走査しながら照射される。そして、封着材料層５の全周にわたってレーザ光７を照射することによって、図２（ｄ）に示すように第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間を封止する封着層４を形成する。このようにして、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３と封着層４とで構成したガラスパネルで、素子形成領域２ａに形成された電子素子を気密封止した電子デバイス１を作製する。なお、ガラスパネルは電子デバイス１に限らず、電子部品の封止体、あるいは真空ペアガラスのようなガラス部材（建材等）にも応用することが可能である。

レーザ光７は特に限定されるものではなく、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＨｅＮｅレーザ等からのレーザ光が使用される。レーザ光７の出力は封着材料層５の厚さ等に応じて適宜に設定されるものであるが、例えば２〜１５０Ｗの範囲とすることが好ましい。レーザ出力が２Ｗ未満であると封着材料層５を溶融できないおそれがあり、また１５０Ｗを超えるとガラス基板２、３にクラックや割れ等が生じやすくなる。レーザ光の出力は５〜１００Ｗの範囲であることがより好ましい。

第２のガラス基板３を通してレーザ光７を照射した際に、封着材料層５は再溶融されることになる。この際、第１のガラス基板２と封着材料層５との界面に関しては、新たな接着界面となるため、比較的良好な密着性を得ることができる。一方、第２のガラス基板３と封着材料層５との界面は、再溶融後の固着界面となるために密着性が低下しやすい。すなわち、レーザ光７の照射時に封着材料層５が再溶融することによって、第２のガラス基板３との界面に新たに熱応力が発生する。さらに、第２のガラス基板３と封着層４との界面には、封着材料層５の再溶融に伴ってボイドや結晶核が生じやすい。これらは第２のガラス基板３と封着層４との接着強度を低下させる要因となる。

このような点に対して、この実施形態の封着材料層５はその一部が溝６内に充填されているため、第２のガラス基板３と封着層４との接着強度を向上させることができる。すなわち、封着材料層５と第２のガラス基板３との接着面積は溝６により拡大されているため、その分だけ封着材料層５を溶融した際の熱容量を高めることができる。これは溶融後の冷却速度の緩和効果をもたらし、界面における応力発生が抑制されるため、第２のガラス基板３と封着層４との接着強度を向上させることが可能となる。さらに、界面にボイドや結晶核が生じたとしても、溝６で接着面積が拡大されていると共に、溝６によるアンカー効果が得られるため、第２のガラス基板３と封着層４との接着強度が維持される。

第２のガラス基板３と封着層４との接着強度の向上効果は、特に封着層４の線幅Ｗや基板間隔Ｔ２を狭くする場合に有効に機能する。封着層４の線幅Ｗを狭くするほど、封着層４とガラス基板２、３との接着面積は減少することになる。この接着面積の減少を溝６で補うと共に、上述した溝６による各種効果を得ることによって、線幅Ｗが狭い封着材料層５にレーザ封着を適用する場合においても、第２のガラス基板３と封着層４との接着強度を十分に高めることが可能となる。従って、この実施形態は封着層４の線幅Ｗを３ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下とする場合に有効である。

基板間隔Ｔ２を狭くした場合、従来のパッケージ構造では低膨張充填材粒子の粒径を基板間隔Ｔ２以上にすることはできず、必然的に低膨張充填材を微粒子化する必要が生じる。これは前述したように低膨張充填材粒子の表面積の増大、それに基づくせん断応力の増加による流動性の低下等を招き、封着層４とガラス基板２、３との密着性を低下させる原因となる。この実施形態では基板間隔Ｔ２を狭くした場合でも、封着材料層５全体としての膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を保つことができるため、この膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）に応じた粒径を有する低膨張充填材を使用することが可能となる。従って、封着用ガラス材料の流動性を維持して封着層４とガラス基板２、３との密着性を向上させることができる。この実施形態は基板間隔Ｔ２を３０μｍ以下、さらには１０μｍ以下とする場合に有効である。

さらに、上述した封着材料層５全体としての膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）、それに基づく封着層４全体としての膜厚（Ｔ１＋Ｔ２）に応じた粒径を有する低膨張充填材は、封着層４自体の強度の向上に寄与する。すなわち、溝６内に埋め込まれた封着層４はせん断応力等が印加された際に、ガラス基板３の表面に沿って破壊が生じるおそれがある。このような点に対して、膜厚（Ｔ１＋Ｔ２）内に収まる大粒径の低膨張充填材粒子を使用することで、封着層４の強度を高めることが可能となる。このような低膨張充填材粒子は封着材料層５に対してスペーサ効果を付与するため、封着材料層５の溶融・固化に伴う膜厚減少が抑制される。これによって、膜厚の減少に基づく応力の発生を抑制することが可能となる。

このような点から、低膨張充填材は封着層４全体としての膜厚（Ｔ１＋Ｔ２）を超える粒径を有する粒子（低膨張充填材粒子）を含まないと共に、溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２のいずれか大きい寸法（Ｔ４）を超える粒径を有する粒子を体積割合で０．０５％以上の範囲で含んでいることが好ましい。このような粒子構成を有する低膨張充填材は、例えば低膨張充填材粉末を篩や風力分離等により分級したり、また粒度分布が異なる２種類以上の低膨張充填材粉末を混合することにより得ることができる。

封着層４の膜厚（Ｔ１＋Ｔ２）に対して、粒径がＴ４を超える粒子を０．０５体積％以上含む低膨張充填材を使用することによって、特に封着層４のガラス基板３の表面に沿った破壊を再現性よく抑制することができる。従って、封着層４を有する電子デバイス１の機械的強度や信頼性を向上させることが可能となる。粒径がＴ４を超える粒子の体積割合が０．０５％未満であると、そのような効果を十分に得ることができない。低膨張充填材における粒径がＴ４を超える粒子の体積割合は０．１％以上であることがより好ましい。

ただし、粒径がＴ４を超える粒子の体積割合が多くなりすぎると、それ以下の粒径を有する低膨張充填材粒子の含有量が相対的に減少し、封着材料層５における低膨張充填材粒子の分布が不均一になるおそれがある。この場合、封着材料層５の熱膨張係数が部分的に増大して封着層４自体にクラック等が生じやすくなる。このため、粒径がＴ４を超える粒子の体積割合は２０％以下とすることが好ましく、さらに低膨張充填材の実用性等を考慮すると５％以下とすることが望ましい。

この実施形態の電子デバイス１とその製造工程によれば、封着層４とガラス基板２、３との接着強度、特に第２のガラス基板３との接着強度を十分に高めることができる。接着強度の向上効果は、特に封着層４の線幅Ｗや基板間隔Ｔ２を狭くする場合に有効に機能し、封着層４の線幅Ｗを狭くして素子形成領域２ａの面積の拡大を図った電子デバイス１、また基板間隔Ｔ２を狭くして光の内部散乱を抑制した電子デバイス１においても、封着層４とガラス基板２、３との接着強度を高めることができる。従って、封着層４の線幅Ｗや基板間隔Ｔ２を狭くする場合を含めて、電子デバイス１の機械的信頼性、気密封止性やその信頼性等を向上させることが可能となる。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。なお、以下の説明は本発明を限定するものではく、本発明の趣旨に沿った形での改変が可能である。

（実施例１）
まず、ＳｎＯ６３．０モル％、ＳｎＯ₂２．０モル％、Ｐ₂Ｏ₅２９．５モル％、ＺｎＯ５．０モル％、Ａｌ₂Ｏ₃０．３モル％、ＳｉＯ₂０．２モル％の組成を有し、平均粒径が３μｍの錫−リン酸系ガラスフリット（軟化点：３９９℃、比重：３．９）、低膨張充填材として平均粒径（Ｄ50）が９μｍ、最大粒径（Ｄmax）が４４μｍのリン酸ジルコニウム（（ＺｒＯ）₂Ｐ₂Ｏ₇）粉末、Ｆｅ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃−Ｃｏ₂Ｏ₃−ＭｎＯ組成を有し、最大粒径が９μｍのレーザ吸収材を用意した。

上述した錫−リン酸系ガラスフリット５１体積％とリン酸ジルコニウム粉末４５．２体積％とレーザ吸収材３．８体積％とを混合して封着用ガラス材料（熱膨張係数：４５×１０⁻⁷／℃）を作製した。この封着用ガラス材料８０質量％をビヒクル２０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。ビヒクルはバインダ成分としてのニトロセルロース４質量％をブチルカルビトールアセテートからなる溶剤９６質量％に溶解したものである。

次に、無アルカリガラス（熱膨張係数：３８×１０⁻⁷／℃）からなる第２のガラス基板（寸法：９０×９０×０．７ｍｍｔ）を用意し、このガラス基板の封止領域（外周領域）に、サンドブラストを適用して深さＴ１が２５μｍ、幅が０．５ｍｍの溝を形成した。溝は封止領域の全周にわたって連続するように形成した。溝底面の表面粗さを測定したところ、算術平均粗さＲaで０．６μｍの表面粗さを有していた。

次いで、第２のガラス基板の溝内に封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、１３０℃×５分の条件で乾燥させた。封着材料ペーストはその一部が溝から突出するように塗布した。この塗布層を４３０℃×１０分の条件で焼成することによって、溝から突出した部分の高さＴ３が２１μｍ、溝内に充填された部分を含む膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）が４６μｍの封着材料層を形成した。封着層によるガラス基板間の間隔Ｔ２の設定値は２０μｍである。従って、溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２のうちの大きい方の値（Ｔ４）は、溝の深さＴ１である２５μｍとなる。

低膨張充填材としてのリン酸ジルコニウム粉末は、溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２との合計（４５μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらに溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２のうちの大きい方の値Ｔ４（溝の深さＴ１：２５μｍ）を超える粒子を体積割合で３．４％含んでいる。従って、このような低膨張充填材を錫−リン酸系ガラスフリットおよびレーザ吸収材と混合して作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（２５μｍ）を超える粒子を体積割合で１．５％含んでいる。リン酸ジルコニウム粉末はボールミルで粉砕した後、気流分級機で粒径が４４μｍを超える粒子を除去することにより粒子構成を調整したものである。

上述した封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板（第２のガラス基板と同組成、同形状の無アルカリガラスからなる基板）とを積層した。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に対して、波長９４０ｎｍ、出力３５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例２）
サンドブラストで深さＴ１が３５μｍの溝（Ｒａ＝０．６μｍ）を形成した第２のガラス基板を使用し、膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）が４６μｍの封着材料層を、実施例１と同様にして形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は１０μｍである。リン酸ジルコニウム粉末はＴ１＋Ｔ２（４５μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらにＴ４（３５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．５％含んでいる。このような低膨張充填材を用いて作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（３５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．２％含んでいる。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例１と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力３５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例３）
平均粒径（Ｄ50）が３μｍ、最大粒径（Ｄmax）が１９μｍのリン酸ジルコニウム粉末を用いると共に、エッチングで深さＴ１が１５μｍの溝を形成した第２のガラス基板を使用し、膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を２１μｍとした封着材料層を、実施例１と同様にして形成した。溝底面の表面粗さＲａは０．２μｍであった。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は５μｍである。リン酸ジルコニウム粉末はＴ１＋Ｔ２（２０μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらにＴ４（１５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．８％含んでいる。このような低膨張充填材を用いて作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（１５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．４％含んでいる。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例１と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力４０Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例４）
平均粒径（Ｄ50）が３μｍ、最大粒径（Ｄmax）が１９μｍのリン酸ジルコニウム粉末を用いると共に、サンドブラストで深さＴ１が２０μｍの溝（Ｒａ＝０．６μｍ）を形成した第２のガラス基板を使用し、膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を２５μｍとした封着材料層を、実施例１と同様にして形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は５μｍである。リン酸ジルコニウム粉末はＴ１＋Ｔ２（２５μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらにＴ４（２５μｍ）を超える粒子も含んでいない。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例１と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力３５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例５）
実施例１と同組成の錫−リン酸系ガラスフリット５２．５体積％と平均粒径（Ｄ50）が４μｍ、最大粒径（Ｄmax）が３１μｍのシリカ（ＳｉＯ₂）粉末４４．６体積％とレーザ吸収材２．９体積％とを混合して封着用ガラス材料（熱膨張係数：４９×１０⁻⁷／℃）を作製した。この封着用ガラス材料８０質量％を実施例１と同様なビヒクル２０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。次いで、実施例１と同様な無アルカリガラスからなる第２のガラス基板の封止領域（外周領域）に、エッチング加工を適用して深さＴ１が２５μｍ、幅が０．５ｍｍの溝（Ｒａ＝０．３μｍ）を形成した。

次いで、上記した封着材料ペーストとガラス基板とを用いて、膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を３６μｍとした封着材料層を、実施例１と同様にして形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は１０μｍである。シリカ粉末はＴ１＋Ｔ２（３５μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらにＴ４（２５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．２％含んでいる。このような低膨張充填材を用いて作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（２５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．０９％含んでいる。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例１と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力３５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例６）
質量割合でＢｉ₂Ｏ₃８２．０％、Ｂ₂Ｏ₃６．５％、ＺｎＯ１１．０％、Ａｌ₂Ｏ₃０．５％の組成を有し、平均粒径が２μｍのビスマス系ガラスフリット（軟化点：４２０℃、比重：７．３）、低膨張充填材として平均粒径（Ｄ50）が６μｍ、最大粒径（Ｄmax）が２４μｍのコージェライト粉末、および実施例１と同一のレーザ吸収材を用意した。

上述したビスマス系ガラスフリット８０．４体積％とコージェライト粉末１７．６体積％とレーザ吸収材２．０体積％とを混合して封着用ガラス材料（熱膨張係数：８２×１０⁻⁷／℃）を作製した。この封着用ガラス材料８０質量％をビヒクル２０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。ビヒクルはバインダ成分としてのエチルセルロース５質量％をターピネオール（３１．６％）とプロピレングリコールジアセテート（６８．４％）との混合溶剤９５質量％に溶解して作製したものである。

次に、ソーダライムガラス（熱膨張係数：８７×１０⁻⁷／℃）からなる第２のガラス基板（寸法：１００×１００×１．１ｍｍｔ）を用意し、このガラス基板の封止領域（外周領域）に、レーザ加工を適用して深さＴ１が５μｍ、幅が１ｍｍの溝を形成した。溝は封止領域の全周にわたって連続するように形成した。溝底面の表面粗さを測定したところ、算術平均粗さＲaで１．０μｍの表面粗さを有していた。

次いで、第２のガラス基板の溝内に封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、１３０℃×５分の条件で乾燥させた。封着材料ペーストはその一部が溝から突出するように塗布した。この塗布層を４５０℃×１０分の条件で焼成することによって、溝から突出した部分の高さＴ３が２１μｍ、溝内に充填された部分を含む膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）が２６μｍの封着材料層を形成した。封着層によるガラス基板間の間隔Ｔ２の設定値は２０μｍである。従って、溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２のうちの大きい方の値（Ｔ４）は、基板間隔Ｔ２である２０μｍとなる。

コージェライト粉末は、溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２との合計（２５μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらに溝深さＴ１と基板間隔Ｔ２のうちの大きい方の値Ｔ４（基板間隔Ｔ２：２０μｍ）を超える粒子を体積割合で３．２％含んでいる。このような低膨張充填材を用いて作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（２０μｍ）を超える粒子を体積割合で０．６％含んでいる。コージェライト粉末はボールミルで粉砕した後、気流分級機で粒径が２４μｍを超える粒子を除去することにより粒子構成を調整したものである。

上述した封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板（第２のガラス基板と同組成、同形状のソーダライムガラスからなる基板）とを積層した。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に対して、波長９４０ｎｍ、出力６０Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を５ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例７）
実施例６と同組成のビスマス系ガラスフリット７３．５体積％と平均粒径（Ｄ50）が５μｍ、最大粒径（Ｄmax）が１９μｍのコージェライト粉末２４．７体積％とレーザ吸収材１．８体積％とを混合して封着用ガラス材料（熱膨張係数：７３×１０⁻⁷／℃）を作製した。この封着用ガラス材料８０質量％を実施例６と同様なビヒクル２０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。次いで、実施例６と同様なソーダライムガラスからなる第２のガラス基板の封止領域（外周領域）に、エッチング加工を適用して深さＴ１が１５μｍ、幅が１ｍｍの溝（Ｒａ＝０．６μｍ）を形成した。

次いで、上記した封着材料ペーストとガラス基板とを用いて、膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を２０μｍとした封着材料層を、実施例６と同様にして形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は５μｍである。コージェライト粉末はＴ１＋Ｔ２（２０μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらにＴ４（１５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．５％含んでいる。このような低膨張充填材を用いて作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（１５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．１２％含んでいる。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例６と同様にソーダライムガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力６５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を５ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例８）
実施例６と同組成のビスマス系ガラスフリット６７．２体積％と平均粒径（Ｄ50）が１１μｍ、最大粒径（Ｄmax）が５２μｍのコージェライト粉末３１．１体積％とレーザ吸収材１．６体積％とを混合して封着用ガラス材料（熱膨張係数：６３×１０⁻⁷／℃）を作製した。この封着用ガラス材料８０質量％を実施例６と同様なビヒクル２０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。次いで、実施例６と同様なソーダライムガラスからなる第２のガラス基板（板厚＝３ｍｍ）の封止領域（外周領域）に、サンドブラストを適用して深さＴ１が４５μｍ、幅が１ｍｍの溝（Ｒａ＝０．８μｍ）を形成した。

次いで、上記した封着材料ペーストとガラス基板とを用いて、膜厚（Ｔ１＋Ｔ３）を６２μｍとした封着材料層を、実施例６と同様にして形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は１５μｍである。コージェライト粉末はＴ１＋Ｔ２（６０μｍ）を超える粒子を含んでおらず、さらにＴ４（４５μｍ）を超える粒子を体積割合で１．３％含んでいる。このような低膨張充填材を用いて作製した封着用ガラス材料は、Ｔ４（４５μｍ）を超える粒子を体積割合で０．４％含んでいる。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例６と同様にソーダライムガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力６５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を５ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（比較例１）
実施例１と同組成の錫−リン酸系ガラスフリット、平均粒径（Ｄ50）が２μｍ、最大粒径（Ｄmax）が９μｍのリン酸ジルコニウム粉末、およびレーザ吸収材を使用し、実施例１と同様にして作製した封着用ガラス材料と、溝を形成していない無アルカリガラスからなる第２のガラス基板（熱膨張係数や形状は実施例１と同一である）とを用いて、膜厚が１０μｍの封着材料層を形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は１０μｍである。リン酸ジルコニウム粉末は封着材料層の膜厚（１０μｍ）、さらには封着層の膜厚を超える粒子を含んでいない。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例１と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力３５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（比較例２）
封着材料層に照射するレーザ光（半導体レーザ）の出力を５０Ｗに変更すると共に、レーザ光の走査速度を５ｍｍ／ｓに変更する以外は比較例１と同様にして、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（比較例３）
実施例１と同組成の錫−リン酸系ガラスフリット５８．２体積％と平均粒径（Ｄ50）が３μｍ、最大粒径（Ｄmax）が１２μｍのリン酸ジルコニウム粉末３７．９体積％とレーザ吸収材３．９体積％とを混合して封着用ガラス材料（熱膨張係数：６１×１０⁻⁷／℃）を作製した。この封着用ガラス材料８０質量％を実施例１と同様なビヒクル２０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。

次いで、上記した封着材料ペーストと溝を形成していない無アルカリガラスからなる第２のガラス基板（熱膨張係数や形状は実施例１と同一である）とを用いて、膜厚が１６μｍの封着材料層を形成した。この例での基板間隔Ｔ２の設定値は１５μｍである。リン酸ジルコニウム粉末は封着材料層の膜厚（１６μｍ）、さらには封着層の膜厚（１５μｍ）を超える粒子を含んでいない。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子形成領域（ＯＥＬ素子を形成した領域）を有する第１のガラス基板とを積層した。第１および第２のガラス基板は実施例１と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第２のガラス基板を通して封着材料層に、波長９４０ｎｍ、出力３５Ｗのレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層を溶融並びに急冷固化することによって、第１のガラス基板と第２のガラス基板とを封着した。このようにして、素子形成領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。

次に、実施例１〜８および比較例１〜３のガラスパネルの外観について、レーザ光の照射終了時点における基板割れや封着層のクラックを評価した。外観は光学顕微鏡で観察して評価した。また、各ガラスパネルの気密性を測定した。気密性はヘリウムリークテストを適用して評価した。さらに、各例で用いたガラス基板（溝の有無を含む）と封着用ガラス材料について、以下に示す剥離試験を実施して接着強度を評価した。これらの測定・評価結果をガラスパネルの製造条件と併せて表１、表２および表３に示す。

剥離試験は以下のようにして実施した。４０×４０ｍｍのガラス基板（板厚は各例と同一とし、実施例の評価においては溝付きのガラス基板を使用）に、各例の封着材料ペーストをディスペンサで１辺が３０ｍｍの額縁状パターン（線幅：１ｍｍ）に塗布した。これを乾燥・焼成した後、対向基板をずらして配置してレーザ封着した。レーザ封着は各例に準じた条件で実施した。このようにして形成した剥離試験用サンプルの一方のガラス基板を治具で固定し、他方のガラス基板の面方向に荷重（せん断応力）を加え、その際の破壊状態を観察した。なお、剥離試験では封着層の接着強度やそれ自体の強度以外の要因を排除するために、４０×４０ｍｍのガラス基板を使用した。

上記した剥離試験において、破壊モードが［ガラス基板の破壊（基板破壊）］である場合に、ガラスパッケージ（気密容器）として好ましい接着状態であると言うことができる。破壊モードが［封着層の破壊］である場合、ガラスパッケージ（気密容器）として使用できるものの、［基板破壊］の場合と比べて若干機械的な信頼性が劣るものである。破壊モードが［封着層と基板との界面で剥離（界面剥離）］である場合には、界面の接着強度が弱く、ガラスパッケージ（気密容器）に適さないと判断することができる。

表１、表２および表３から明らかなように、実施例１〜８によるガラスパネルはいずれも外観や気密性に優れ、さらに良好な接着強度が得られていることが分かる。実施例４は低膨張充填材の粒径が小さいため、封着層の強度が他の実施例と比べると劣るものであった。実施例３は溝部でのレーザ散乱が小さいため、レーザ光の出力を上げる必要があった。実施例６は溝部の表面粗さが若干大きいため、剥離試験で溝部から破壊が生じた。これらに対し、溝を形成していないガラス基板を用いた比較例１〜３のガラスパネルは、いずれも剥離試験で界面剥離が生じ、十分な接着強度が得られていないことが確認された。

１…電子デバイス、２…第１のガラス基板、２ａ…素子形成領域、２ｂ…第１の封止領域、３…第２のガラス基板、３ａ…第２の封止領域、４…封着層、５…封着材料層、６…溝、７…レーザ光。

Claims (13)

1. 封止領域と、前記封止領域に連続して形成された溝とを有するガラス基板と、
   前記溝内に設けられ、封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する枠状の封着用ガラス材料の焼成層からなる封着材料層とを具備し、
   前記封着材料層はその上部が前記溝から突出するように設けられていることを特徴とする封着材料層付きガラス部材。
2. 前記溝は５〜６０μｍの範囲の深さと３ｍｍ以下の範囲の幅とを有することを特徴とする請求項１記載の封着材料層付きガラス部材。
3. 前記溝の底面の表面粗さが算術平均粗さＲaで０．３μｍ以上１μｍ未満の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の封着材料層付きガラス部材。
4. 前記低膨張充填材はシリカ、アルミナ、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、コージェライト、リン酸ジルコニウム系化合物、ソーダライムガラスおよび硼珪酸ガラスから選ばれる少なくとも１種からなり、かつ前記封着用ガラス材料は前記低膨張充填材を１５〜５０体積％の範囲で含有することを特徴とする請求項１記載の封着材料層付きガラス部材。
5. 前記レーザ吸収材はＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属または前記金属を含む化合物からなり、かつ前記封着用ガラス材料は前記レーザ吸収材を０．１〜１０体積％の範囲で含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の封着材料層付きガラス部材。
6. 前記封着ガラスは錫−リン酸系ガラスまたはビスマス系ガラスからなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の封着材料層付きガラス部材。
7. 電子素子を備える素子形成領域と、前記素子形成領域の外周に沿って設けられた第１の封止領域とを有する第１のガラス基板と、
   前記第１のガラス基板の前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域と、前記第２の封止領域に連続して形成された溝とを有する第２のガラス基板と、
   前記第１のガラス基板の前記第１の封止領域と前記第２のガラス基板の前記第２の封止領域との間を、前記素子形成領域上に間隙を設けつつ封止するように形成され、封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の溶融固着層からなる封着層とを具備し、
   前記封着層の一部は前記溝内に埋め込まれていることを特徴とする電子デバイス。
8. 前記溝は、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間の間隔Ｔ２に対して、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）≧０．２の関係を満足する深さＴ１を有することを特徴とする請求項７項記載の電子デバイス。
9. 前記溝は５〜６０μｍの範囲の深さと３ｍｍ以下の範囲の幅とを有することを特徴とする請求項７または請求項８項記載の電子デバイス。
10. 前記封着用ガラス材料は、前記溝の深さＴ１と前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間の間隔Ｔ２との合計（Ｔ１＋Ｔ２）を超える粒径を有する前記低膨張充填材粒子を含まないと共に、前記深さＴ１と前記間隔Ｔ２のいずれか大きい寸法を超える粒径を有する前記低膨張充填材粒子を体積割合で０．０５％以上の範囲で含むことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項記載の電子デバイス。
11. 前記電子素子は有機ＥＬ素子または太陽電池素子であることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか１項記載の電子デバイス。
12. 電子素子を備える素子形成領域と、前記素子形成領域の外周に沿って設けられた第１の封止領域とを有する第１のガラス基板を用意する工程と、
    前記第１のガラス基板の前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域と、前記第２の封止領域に連続して形成された溝と、その上部が前記溝から突出するように前記溝内に設けられ、封着ガラスと低膨張充填材とレーザ吸収材とを含有する封着用ガラス材料の焼成層からなる枠状の封着材料層とを有する第２のガラス基板を用意する工程と、
    前記素子形成領域上に間隙を形成しつつ、前記封着材料層を介して前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とを積層する工程と、
    前記第２のガラス基板を通して前記封着材料層にレーザ光を照射し、前記封着材料層を溶融させて前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間を封止する封着層を形成する工程と
    を具備することを特徴とする電子デバイスの製造方法
13. 前記電子素子は有機ＥＬ素子または太陽電池素子であることを特徴とする請求項１２記載の電子デバイスの製造方法。

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