JP5500079B2 - Glass member with sealing material layer and manufacturing method thereof, and electronic device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は封着材料層付きガラス部材とその製造方法、および電子デバイスとその製造方法に関する。 The present invention relates to a glass member with a sealing material layer and a manufacturing method thereof, and an electronic device and a manufacturing method thereof.
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)。 Flat-type display devices (FPD) such as organic electro-luminescence display (OELD), plasma display panel (PDP), liquid crystal display device (LCD), etc. are used for sealing glass substrates for elements on which light emitting elements are formed and for sealing It has a structure in which a light emitting element is sealed with a glass package in which a glass substrate is opposed to each other and these two glass substrates are sealed (see Patent Document 1). Further, in solar cells such as dye-sensitized solar cells, it has been studied to apply a glass package in which solar cell elements (photoelectric conversion elements) are sealed with two glass substrates (see Patent Document 2). ).
2枚のガラス基板間を封止する封着材料としては、封着樹脂や封着ガラスが用いられている。有機EL(OEL)素子等は水分により劣化しやすいことから、耐湿性等に優れる封着ガラスの適用が進められている。封着ガラスによる封着温度は400〜600℃程度であるため、通常の焼成炉を用いて加熱処理した場合には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て封着用ガラス材料層を加熱、溶融させて封着することが試みられている(特許文献1,2参照)。
Sealing resin or sealing glass is used as a sealing material for sealing between two glass substrates. Since organic EL (OEL) elements and the like are easily deteriorated by moisture, application of sealing glass excellent in moisture resistance and the like is being promoted. Since the sealing temperature by the sealing glass is about 400 to 600 ° C., the characteristics of the electronic element portion such as the OEL element are deteriorated when heat treatment is performed using a normal baking furnace. Therefore, a sealing glass material layer including a laser absorbing material is disposed between the sealing regions provided in the peripheral portions of the two glass substrates, and the sealing glass material layer is heated and melted by irradiating the laser beam thereto. Attempts have been made to seal (see
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反面、従来の封着ガラス(ガラスフリット)では封着層とガラス基板との接着強度を十分に高めることが難しく、これがFPDや太陽電池等の電子デバイスの信頼性を低下させる要因となっている。レーザ封着用の封着ガラス(ガラスフリット)としては、PbO系ガラス粉末、SnO−P2O5系ガラス粉末、Bi2O3−B2O3系ガラス粉末(特許文献3参照)、またV2O5系ガラス粉末(特許文献1参照)の使用が検討されている。これらのうち、SnO−P2O5系ガラス粉末は軟化点が低く、また環境や人体に対する影響が少ないことから、レーザ封着用のガラスフリットに好適な材料である。Sealing by laser irradiation (laser sealing) can suppress the thermal influence on the electronic element part, while the conventional sealing glass (glass frit) can sufficiently increase the adhesive strength between the sealing layer and the glass substrate. This is difficult, and this is a factor that reduces the reliability of electronic devices such as FPDs and solar cells. As sealing glass (glass frit) for laser sealing, PbO glass powder, SnO—P 2 O 5 glass powder, Bi 2 O 3 —B 2 O 3 glass powder (see Patent Document 3), and V The use of 2 O 5 glass powder (see Patent Document 1) has been studied. Among these, SnO—P 2 O 5 glass powder has a low softening point and has little influence on the environment and human body, and is therefore a material suitable for a glass frit for laser sealing.
しかしながら、従来の焼成炉による加熱用のSnO−P2O5系ガラスフリットを単にレーザ封着用ガラスフリットに適用しただけでは、封着層とガラス基板との接着強度を十分に高めることができない。特許文献4には焼成炉での加熱に適用するSnO−P2O5系ガラスフリットが記載されているが、そのSnO−P2O5系ガラス組成ではレーザ加熱処理でガラス基板との接着強度を十分に高めることが難しい。これは焼成炉による加熱とレーザ加熱とによるガラスフリットの溶融条件等の違いに基づくものと考えられる。However, simply applying the SnO—P 2 O 5 glass frit for heating by a conventional firing furnace to the glass frit for laser sealing cannot sufficiently increase the adhesive strength between the sealing layer and the glass substrate. Patent Document 4 describes SnO—P 2 O 5 glass frit applied to heating in a firing furnace, but the SnO—P 2 O 5 glass composition has an adhesive strength with a glass substrate by laser heat treatment. It is difficult to raise This is considered to be based on the difference in the melting condition of the glass frit between the heating by the baking furnace and the laser heating.
本発明の目的は、レーザ封着時におけるガラス基板と封着層との接着強度を再現性よく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の製造方法、さらに封着層とガラス基板との接着強度を高めることによって、封着信頼性や機械的信頼性等を向上させることを可能にした電子デバイスとその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a glass member with a sealing material layer and a method for producing the same, which can increase the adhesive strength between the glass substrate and the sealing layer at the time of laser sealing with good reproducibility, and further the sealing layer and the glass substrate. It is an object of the present invention to provide an electronic device and a method for manufacturing the same that can improve the sealing reliability, the mechanical reliability, and the like by increasing the adhesive strength.
本発明の態様に係る封着材料層付きガラス部材は、封止領域を有するガラス基板と、前記ガラス基板の前記封止領域上に設けられ、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封着材料層とを具備し、前記封着ガラスは質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含み、かつ前記封着材料層中の残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲であることを特徴としている。A glass member with a sealing material layer according to an aspect of the present invention is provided on a glass substrate having a sealing region, the sealing region of the glass substrate, a sealing glass, a low expansion filler, and a laser absorber. And a sealing material layer composed of a fired layer of a sealing glass material containing 20 to 68% SnO, 0.5 to 5% SnO 2 and 20 to 40% by mass ratio. P 2 O 5 and the amount of residual carbon in the sealing material layer is in the range of 20 to 1000 ppm by mass.
本発明の態様に係る封着材料層付きガラス部材の製造方法は、封止領域を有するガラス基板を用意する工程と、前記ガラス基板の前記封止領域に、質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含む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ペーストを塗布する工程と、前記ペーストの塗布層を焼成し、残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲である封着材料層を形成する工程とを具備することを特徴としている。The manufacturing method of the glass member with the sealing material layer which concerns on the aspect of this invention is the process of preparing the glass substrate which has a sealing area | region, and the SnO of 20-68% by mass ratio in the said sealing area | region of the said glass substrate. Applying a paste of a sealing glass material containing a sealing glass containing 0.5 to 5% SnO 2 and 20 to 40% P 2 O 5 , a low expansion filler and a laser absorber; And firing the paste coating layer to form a sealing material layer having a residual carbon content in the range of 20 to 1000 ppm by mass.
本発明の他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側に設けられた第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、前記封着ガラスは質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含み、かつ前記封着層中の残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲であることを特徴としている。An electronic device according to another aspect of the present invention includes a first glass substrate having an element formation region including an electronic element, and a first sealing region provided on an outer peripheral side of the element formation region, A second glass substrate having a second sealing region corresponding to the first sealing region of the first glass substrate; the first sealing region of the first glass substrate; and the second glass. Sealing formed between the second sealing region of the substrate so as to be sealed while providing a gap on the element forming region, and containing sealing glass, a low expansion filler, and a laser absorbing material A sealing layer made of a melt-fixed layer of a glass material, and the sealing glass is 20 to 68% SnO, 0.5 to 5% SnO 2 and 20 to 40% P 2 O 5 by mass ratio. And the amount of residual carbon in the sealing layer is 20 to 1000 ppm by mass It is characterized by a range.
本発明の他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側に設けられた第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の封止領域上に形成され、質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含む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り、かつ残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲である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。An electronic device manufacturing method according to another aspect of the present invention includes a first glass substrate having an element formation region including an electronic element and a first sealing region provided on an outer peripheral side of the element formation region. A step of preparing, a second sealing region corresponding to the first sealing region of the first glass substrate, and a second sealing region formed on the second sealing region, and having a mass ratio of 20 to 68%. Comprising a fired layer of a sealing glass material comprising a sealing glass containing SnO, 0.5-5% SnO 2 and 20-40% P 2 O 5 , a low expansion filler and a laser absorber, and A step of preparing a second glass substrate having a sealing material layer having a residual carbon content in a range of 20 to 1000 ppm by mass, and forming the gap on the element formation region, The first glass substrate and the second glass substrate through A step of laminating and irradiating the sealing material layer with a laser beam through the second glass substrate to melt the sealing material layer between the first glass substrate and the second glass substrate. And a step of forming a sealing layer to be sealed.
本発明の態様に係る封着材料層付きガラス部材とその製造方法によれば、レーザ封着時にガラス基板と封着層との接着強度を再現性よく高めることができる。従って、本発明の態様に係る電子デバイスとその製造方法によれば、電子デバイスの封着信頼性や機械的信頼性を向上させることが可能になる。 According to the glass member with a sealing material layer and the manufacturing method thereof according to the aspect of the present invention, the adhesive strength between the glass substrate and the sealing layer can be improved with good reproducibility at the time of laser sealing. Therefore, according to the electronic device and the manufacturing method thereof according to the aspect of the present invention, it is possible to improve the sealing reliability and mechanical reliability of the electronic device.
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はそれに用いるガラス基板の構成を示す図である。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、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。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the electronic device, and FIGS. 3 to 6 are diagrams showing a configuration of a glass substrate used therefor. An
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。The
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。本発明の電子素子は、有機EL(OEL)素子または太陽電池素子であることが好ましい。
In the
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の外周側に設けられた第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4の形成領域(第2のガラス基板3については封着材料層5の形成領域)となる。As shown in FIGS. 3 and 4, the
That is, when the
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。
The
封着層4は第2のガラス基板3の封止領域3a上に形成された封着材料層5をレーザ光6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、図2(c)および(d)に示すようにレーザ光6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が形成される。
The sealing layer 4 is a melt obtained by melting the sealing
封着材料層5は封着ガラス(ガラスフリット)とレーザ吸収材と低膨張充填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。封着用ガラス材料の主成分としての封着ガラスには、質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5の組成を有する錫−リン酸系(SnO−P2O5系)ガラスが用いられる。封着用ガラス材料の主成分としての封着ガラスの含有量は、後述するように、レーザ吸収材と低膨張充填材の配合量にも依存するが、封着用ガラス材料に対して40〜90体積%であるのが好ましく、45〜80体積%であるのがより好ましい。また、封着ガラス(ガラスフリット)は、粉末状であるのが好ましく、その最大粒径は、100μm以下であるのが好ましく、50μm以下であるのがより好ましい。The sealing
レーザ封着用の封着ガラス(ガラスフリット)は、ガラスの溶融温度を制御するためにガラス自体がレーザを吸収しない(透明なガラスである)ことが好ましい。封着ガラスに添加するレーザ吸収材の種類や量等で溶融温度を制御することによって、レーザ封着工程を信頼性よく実施することが可能となる。封着ガラス(ガラスフリット)はガラス基板2、3に対する熱衝撃を抑えるために溶融温度がより低温であることが好ましい。さらに、環境や人体に対する影響を考慮して、鉛やバナジウム等を含まないことが好ましい。錫−リン酸系ガラスフリットはこのような要求に適合するものである。
The sealing glass (glass frit) for laser sealing is preferably such that the glass itself does not absorb the laser (transparent glass) in order to control the melting temperature of the glass. By controlling the melting temperature with the type and amount of the laser absorbing material added to the sealing glass, the laser sealing step can be performed with high reliability. The sealing glass (glass frit) preferably has a lower melting temperature in order to suppress thermal shock to the
この実施形態で用いる封着ガラス(錫−リン酸系ガラスフリット)において、SnOはガラスを低融点化させるための成分であり、封着ガラス中に20〜68質量%の範囲で含有させる。SnOの含有量が20質量%未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、低温での封着が困難になる。さらに、ガラスを軟化させるためにはレーザ光6の出力を高くする必要が生じ、その結果としてガラス基板2、3にクラック等が発生しやすくなる。SnOの含有量が68質量%を超えるとガラス化しなくなる。SnOの含有量は30〜65質量%の範囲とすることがより好ましい。
In the sealing glass (tin-phosphate glass frit) used in this embodiment, SnO is a component for lowering the melting point of the glass, and is contained in the sealing glass in a range of 20 to 68% by mass. If the SnO content is less than 20% by mass, the softening temperature of the glass becomes high, and sealing at low temperatures becomes difficult. Furthermore, in order to soften the glass, it is necessary to increase the output of the laser beam 6, and as a result, cracks and the like are likely to occur in the
SnO2はガラスを安定化するための成分であり、封着ガラス中に0.5〜5質量%の範囲で含有させる。SnO2の含有量が0.5質量%未満であるとガラスの安定性が低下して失透が発生しやすく、ガラス製造中に失透物が混入しやすくなる。また、レーザ加熱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気密性が低下しやすくなる。SnO2の含有量が5質量%を超えるとガラス製造時に溶融中からSnO2が析出しやすくなり、安定したガラスを得ることができない。ガラスの安定性や流動性等を考慮して、SnO2の含有量は1〜3.5質量%の範囲とすることがより好ましい。SnO 2 is a component for stabilizing the glass, and is contained in the sealing glass in a range of 0.5 to 5% by mass. If the content of SnO 2 is less than 0.5% by mass, the stability of the glass is lowered and devitrification is likely to occur, and devitrified substances are easily mixed during glass production. Further, SnO 2 separates and precipitates in the glass that has been softened and melted during the laser heating, and the fluidity is impaired and the hermeticity tends to be lowered. When the content of SnO 2 exceeds 5% by mass, SnO 2 is likely to precipitate from the melting during glass production, and a stable glass cannot be obtained. In consideration of the stability and fluidity of the glass, the SnO 2 content is more preferably in the range of 1 to 3.5% by mass.
P2O5はガラス骨格を形成するための成分であり、封着ガラス中に20〜40質量%の範囲で含有させる。P2O5の含有量が20質量%未満であるとガラス化しない。P2O5の含有量が40質量%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。ガラスの安定性や耐候性等を考慮して、P2O5の含有量は25〜40質量%の範囲とすることがより好ましい。P 2 O 5 is a component for forming a glass skeleton, and is contained in the sealing glass in a range of 20 to 40% by mass. When the content of P 2 O 5 is less than 20% by mass, it does not vitrify. The content of P 2 O 5 is likely to cause deterioration of weather resistance is phosphate glass inherent disadvantages exceeds 40 mass%. In consideration of the stability and weather resistance of the glass, the content of P 2 O 5 is more preferably in the range of 25 to 40% by mass.
ここで、ガラスフリット中のSnOおよびSnO2の質量比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。Here, the mass ratio of SnO and SnO 2 in the glass frit can be determined as follows. First, after the glass frit (low melting point glass powder) is acid-decomposed, the total amount of Sn atoms contained in the glass frit is measured by ICP emission spectroscopic analysis. Next, since Sn 2+ (SnO) is obtained by acidimetric decomposition, the amount of Sn 2+ determined there is subtracted from the total amount of Sn atoms to obtain Sn 4+ (SnO 2 ).
上述した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、ZnO、B2O3、Al2O3、WO3、MoO3、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO等の任意成分を含有していてもよい。ただし、各成分の個別の含有量や任意成分の合計含有量が多すぎると、ガラスが不安定となってガラス製造時に失透が発生したり、また失透が発生しないまでもガラスの結晶化傾向が強くなりすぎて、加熱途中にガラスが軟化流動せずに結晶化してしまい、ガラス基板2、3と密着できないおそれがある。The glass formed of the above-mentioned three components has a low glass transition point and is suitable for a sealing material for low temperature. However, SiO 2 , ZnO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , WO 3 , MoO 3 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Cs 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO and other optional components may be contained. However, if the individual content of each component or the total content of optional components is too large, the glass becomes unstable, causing devitrification during glass production, and even if no devitrification occurs. There is a possibility that the tendency becomes too strong, and the glass is crystallized without being softened and flowing during heating, and cannot be adhered to the
このような点から、上記した任意成分の合計含有量は15質量%以下とすることが好ましい。任意成分のうち、SiO2はガラスの骨格を形成する成分であり、その含有量は10質量%以下とすることが好ましい。さらにはSiO2を必須成分とし0.1〜5質量%含ませることが望ましい。ZnO、B2O3、Al2O3、WO3、MoO3、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO等はガラスを安定化させる成分であり、それぞれ個別の含有量は10質量%以下とすることが好ましい。各成分の個別の含有量が10質量%を超えるとガラス製造時に失透が発生したり、またガラスの結晶化傾向が強くなるおそれがある。From such a point, it is preferable that the total content of the optional components described above is 15% by mass or less. Of the optional components, SiO 2 is a component that forms a glass skeleton, and the content thereof is preferably 10% by mass or less. Further, it is desirable to contain 0.1 to 5% by mass of SiO 2 as an essential component. ZnO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , WO 3 , MoO 3 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Cs 2 O, MgO, CaO, SrO BaO and the like are components that stabilize the glass, and each individual content is preferably 10% by mass or less. If the individual content of each component exceeds 10% by mass, devitrification may occur during glass production, or the crystallization tendency of the glass may increase.
上記した任意成分のうち、ZnO、B2O3、Al2O3、WO3、MoO3等はガラスの安定化に加えて、ガラスの熱膨張係数を低下させる効果も有する。好ましくはZnOを必須成分とし2〜6質量%含ませることが望ましい。また、Nb2O5、TiO2、ZrO2等は化学的な耐久性を向上させる効果を有する。Li2O、Na2O、K2O、Cs2O等はガラスの軟化点を下げて、流動性を向上させる効果を有する。
MgO、CaO、SrO、BaO等はガラスの粘度を調整し、熱膨張係数を調整する効果を有する。これら各成分の含有量は上記したように任意成分の合計含有量が15質量%を超えない範囲とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましい。Among the optional components described above, ZnO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , WO 3 , MoO 3 and the like have an effect of reducing the thermal expansion coefficient of the glass in addition to stabilizing the glass. Preferably, ZnO is an essential component and 2 to 6% by mass is preferably contained. Nb 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 and the like have an effect of improving chemical durability. Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Cs 2 O, etc. have the effect of lowering the softening point of the glass and improving the fluidity.
MgO, CaO, SrO, BaO, etc. have the effect of adjusting the viscosity of the glass and adjusting the thermal expansion coefficient. As described above, the content of each of these components is preferably in a range where the total content of arbitrary components does not exceed 15% by mass, and more preferably 10% by mass or less.
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なる群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からなる群から選ばれる少なくとも1種)、NbZr2(PO4)3、Zr2(WO3)(PO4)2、または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。The glass material for sealing contains a low expansion filler. As the low expansion filler, at least one selected from the group consisting of silica, alumina, zirconia, zirconium silicate, cordierite, zirconium phosphate compound, soda lime glass and borosilicate glass is preferably used. As the zirconium phosphate compound, (ZrO) 2 P 2 O 7 , AZr 2 (PO 4 ) 3 (A is at least one selected from the group consisting of Na, K and Ca), NbZr 2 (PO 4 ) 3 , Zr 2 (WO 3 ) (PO 4 ) 2 , or a composite compound thereof. The low expansion filler has a lower thermal expansion coefficient than the sealing glass which is the main component of the sealing glass material.
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1〜50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。また、低膨張充填材は、粉末状であるのが好ましく、その最大粒径は、100μm以下であるのが好ましく、50μm以下であるのがより好ましい。The content of the low expansion filler is appropriately set so that the thermal expansion coefficient of the sealing glass approaches the thermal expansion coefficient of the
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からなる群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。レーザ吸収材の含有量は1〜9体積%の範囲とすることがより好ましい。また、レーザ吸収材は粉末状であるのが好ましく、その最大粒径は、50μm以下であるのが好ましく、20μm以下であるのがより好ましい。
The glass material for sealing further contains a laser absorber. As the laser absorber, a compound such as at least one metal selected from the group consisting of Fe, Cr, Mn, Co, Ni and Cu or an oxide containing the metal is used. The content of the laser absorber is preferably in the range of 0.1 to 10% by volume with respect to the sealing glass material. When the content of the laser absorber is less than 0.1% by volume, the sealing
上述したように、この実施形態で用いる錫−リン酸系ガラスフリットは、透明でガラス転移点が低い等の特性を有することから、低温加熱用の封着材料として適したものである。ただし、封着材料層5にレーザ光6を照射して封着層4を形成するにあたって、錫−リン酸系ガラスフリット(封着ガラス)を単にレーザ封着に適用しただけでは、ガラス基板2、3と封着層4との接着強度を十分に高めることができない。これは焼成炉による加熱とレーザ加熱とによるガラスフリットの溶融条件等の違いに基づくものと考えられる。
As described above, the tin-phosphate glass frit used in this embodiment is suitable as a sealing material for low-temperature heating because it has characteristics such as being transparent and having a low glass transition point. However, in forming the sealing layer 4 by irradiating the sealing
ガラス基板とガラスフリットとの接着強度は、それらの熱膨張差による残留歪みとガラス基板とガラスフリットとの界面反応に基づくものである。一般的な焼成炉による加熱を適用した場合には、ガラス基板やガラスフリットの種類に関係なく、ガラス基板とガラスフリット(封着層)との界面に反応層が形成され、化学的結合により接着強度を高めることができる。言い換えると、焼成炉による加熱を適用した封着工程は接着界面に反応層が形成されるだけの時間があるため、十分な接着強度を得ることが可能となる。 The adhesive strength between the glass substrate and the glass frit is based on the residual strain due to the difference in thermal expansion between them and the interfacial reaction between the glass substrate and the glass frit. When heating by a general firing furnace is applied, a reaction layer is formed at the interface between the glass substrate and the glass frit (sealing layer) regardless of the type of glass substrate or glass frit, and adhesion is achieved by chemical bonding. Strength can be increased. In other words, since the sealing process to which heating by the baking furnace is applied has a time for forming the reaction layer at the bonding interface, it is possible to obtain sufficient bonding strength.
一方、レーザ加熱を適用した封着工程は、枠状の封着材料層5に沿ってレーザ光6を走査しながら照射することにより実施される。封着材料層5はレーザ光6が照射された部分から順に溶融し、レーザ光6の照射終了と共に急冷固化される。このように、レーザ封着工程では反応層の形成時間を十分に得ることができない。このため、SnO、SnO2およびP2O5の3成分系組成を有するガラスフリットのみでは、レーザ封着時にガラス基板2、3と封着層4との接着強度を十分に高めることができない。On the other hand, the sealing step to which laser heating is applied is performed by irradiating the laser beam 6 while scanning along the frame-shaped
レーザ加熱を適用した封着工程において、ガラス基板2、3と封着層4との接着界面に反応層を形成するためには、封着材料層(封着用ガラス材料の焼成層)5中に適量のカーボンを残留させることが効果的である。すなわち、錫−リン酸系ガラスフリットを用いて形成した封着材料層5中に残留させたカーボンは還元剤として機能する。このため、局所的なガラスフリットの溶融固化が短時間で行われるレーザ封着においても、封着材料層5中の残留カーボンで酸化錫を還元することによって、ガラス基板2、3と錫−リン酸系ガラスフリットとの反応性を向上させることが可能となる。
In the sealing step to which laser heating is applied, in order to form a reaction layer at the adhesive interface between the
すなわち、レーザ照射時に錫−リン酸系ガラスフリット中の酸化錫(特に還元しやすいSnO)を残留カーボンで還元することで、酸化錫の一部が金属錫(Sn)となる。金属錫(Sn)はガラス基板2、3に拡散しやすいという性質を有する。従って、レーザ光6を照射して溶融させた封着材料層5中に適量の金属錫(Sn)を存在させることによって、ガラスフリットの溶融固化が短時間で行われるレーザ封着工程においても、接着界面に反応層を形成することができる。従って、レーザ封着時におけるガラス基板2、3と錫−リン酸系ガラスフリット(封着層4)との接着強度を高めることが可能となる。
That is, tin oxide (particularly SnO that is easily reduced) in the tin-phosphate glass frit is reduced with residual carbon during laser irradiation, so that a part of tin oxide becomes metal tin (Sn). Metal tin (Sn) has the property of easily diffusing into the
封着材料層5中に残留させるカーボン量(封着材料層5の残留炭素量)は質量割合で20〜1000ppmの範囲とする。封着材料層5の残留炭素量が20ppm未満であると還元剤としての能力が不足し、上述した酸化錫の還元効果を十分に得ることができない。すなわち、金属錫を十分に生成することができず、その結果としてガラス基板2、3と封着層4との接着強度を十分に高めることができない。一方、封着材料層5の残留炭素量が1000ppmを超えると金属錫の生成量が過剰になり、ガラスの抵抗値が低下して封着層4の絶縁性を保つことができなくなる。これは種々の不都合の発生原因となる。
The amount of carbon remaining in the sealing material layer 5 (the amount of residual carbon in the sealing material layer 5) is set to a range of 20 to 1000 ppm by mass ratio. If the residual carbon content of the sealing
すなわち、第1のガラス基板2の封止領域2bには、素子形成領域2aに形成された電子素子の電極を外部に引き出す配線が形成されている。過剰な残留カーボンは封着層4の絶縁性を低下させるため、そのような封着層4に基づいて第1のガラス基板2に形成された配線間にショート等の不都合が生じるおそれがある。ガラス基板2、3と封着層4との接着強度の向上効果、封着層4の絶縁性の維持等を考慮して、封着材料層5の残留炭素量は質量割合で30〜500ppmの範囲とすることがより好ましい。なお、封着材料層5中に残留させるカーボン量の制御方法については後述する。
That is, in the sealing
封着材料層5の厚さT1は第1のガラス基板2と第2のガラス基板3との要求間隙、すなわち封着層4の厚さT2に応じて設定される。この実施形態の電子デバイス1およびその製造工程は、特に封着材料層5の厚さT1を10μm以上とする場合に有効である。さらに、封着材料層5の厚さT1を10〜100μmとするのがより好ましい。このような厚さT1を有する封着材料層5にレーザ光6を照射して封着する場合においても、この実施形態によればガラス基板2、3と封着層4との接着強度、さらにガラスパネルの気密封止性等を向上させることが可能となる。
The thickness T1 of the sealing
なお、封着材料層5中の残留カーボンは、錫−リン酸系ガラスフリットを用いる場合に限らず、他の組成のガラスフリット(封着ガラス)、例えばビスマス系(Bi2O3−B2O3系)ガラスフリットを用いる場合にも有効である。すなわち、質量割合で70〜90%のBi2O3、1〜20%のZnO、および2〜12%のB2O3を含むガラスフリットを用いて封着材料層を形成する場合においても、適量のカーボンを残留させることによって、錫−リン酸系ガラスフリットを用いた場合と同様な効果が期待できる。The residual carbon in the sealing
上述したような封着用ガラス材料からなる封着材料層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上に形成される。まず、封着ガラス(錫−リン酸系ガラスフリット)とレーザ吸収材と低膨張充填材とを含有する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。
The sealing
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の樹脂を、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、またはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリテート、2−ヒドロ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。 Examples of the vehicle include those obtained by dissolving a resin such as methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, oxyethyl cellulose, benzyl cellulose, propyl cellulose, and nitrocellulose in a solvent such as terpineol, butyl carbitol acetate, ethyl carbitol acetate, or methyl ( What melt | dissolved acrylic resins, such as a meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, in solvents, such as methyl ethyl ketone, terpineol, butyl carbitol acetate, and ethyl carbitol acetate. Used.
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。 The viscosity of the sealing material paste may be adjusted to the viscosity corresponding to the apparatus applied to the glass substrate 3, and can be adjusted by the ratio of the resin (binder component) and the solvent or the ratio of the sealing glass material and the vehicle. A known additive may be added to the sealing material paste as a glass paste such as an antifoaming agent or a dispersing agent. A known method using a rotary mixer equipped with a stirring blade, a roll mill, a ball mill or the like can be applied to the preparation of the sealing material paste.
第2のガラス基板3の封止領域3aに封着材料ペーストを塗布し、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上に塗布したり、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。
A sealing material paste is applied to the sealing
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、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。封着材料ペーストの塗布層の焼成工程は、200〜500℃の温度範囲で行うことが好ましく、230〜430℃の温度範囲で行うことがより好ましい。
The coating layer of the sealing material paste described above is fired to form the sealing
このような封着材料層5の形成工程において、(1)有機物やカーボン等を炭素源として封着ガラス(もしくは封着用ガラス材料)中に存在させ、炭素源に由来する炭素の一部を残留させる、(2)封着材料ペースト中のバインダ成分(有機樹脂)や有機溶剤に由来する炭素の一部を残留させる、等の方法を適用することによって、封着材料層5の残留炭素量を制御する。なお、これら以外の方法であっても、封着材料層5の残留炭素量を質量割合で20〜1000ppmの範囲とすることが可能な方法であれば適用可能である。
In the step of forming the sealing
上記した(1)の方法に関しては、例えばガラスを粉砕する際にアルコール等の有機物を炭素源として添加する。この方法はアルコール等が粉砕助剤としても働くため、ガラスの粉砕効率も高めることができる。封着ガラスに添加する炭素源は有機物に限らず、カーボンブラックやグラファイト等のカーボンであってもよい。封着ガラスに対する有機物やカーボン等の炭素源の添加量を一定としたとしても、残留炭素量は焼成条件で変化するため、予め添加した炭素源が焼成後にどの程度残留するかの相関を求めておく。これに基づいて封着材料層5の残留炭素量を制御する。また、炭素源の添加量を一定とし、焼成条件(温度、時間)を変化させて残留炭素量を制御してもよい。
Regarding the method (1) described above, for example, an organic substance such as alcohol is added as a carbon source when the glass is crushed. In this method, alcohol or the like also acts as a grinding aid, so that the glass grinding efficiency can be increased. The carbon source added to the sealing glass is not limited to an organic substance, and may be carbon such as carbon black or graphite. Even if the addition amount of carbon sources such as organic substances and carbon to the sealing glass is constant, the amount of residual carbon varies depending on the firing conditions, so the correlation between how much the pre-added carbon source remains after firing is calculated. deep. Based on this, the residual carbon amount of the sealing
(2)の方法は封着ガラスに炭素源を添加せずに、ペースト化する際に用いるバインダ成分(有機樹脂)や有機溶剤に由来する炭素の一部を残留させる方法である。この場合、ビヒクルの組成、ペースト化する際の封着用ガラス材料とビヒクルとの組成比、焼成条件、特に樹脂が燃焼、分解する温度域から封着ガラスが軟化するまでの温度範囲における昇温速度や保持時間が重要となる。封着材料ペーストの作製に使用するビヒクルに関して、(1)の方法を適用する場合には特に制限されないが、(2)の方法を適用する場合にはニトロセルロースをターピネオール、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有機溶剤に溶解したものを使用することが好ましい。 The method (2) is a method in which a carbon source derived from a binder component (organic resin) or an organic solvent used for forming a paste is left without adding a carbon source to the sealing glass. In this case, the composition of the vehicle, the composition ratio between the sealing glass material and the vehicle when making the paste, the firing conditions, particularly the temperature rise rate in the temperature range from the temperature range where the resin burns and decomposes to the softening of the sealing glass And retention time is important. The vehicle used for producing the sealing material paste is not particularly limited when the method (1) is applied. However, when the method (2) is applied, nitrocellulose is replaced with terpineol, butyl carbitol acetate, ethyl. It is preferable to use those dissolved in an organic solvent such as carbitol acetate.
(2)の方法で使用するビヒクルは、0.5〜5質量%のニトロセルロースをターピネオール、ブチルカルビトールアセテートおよびエチルカルビトールアセテートからなる群から選ばれるいずれか1種の有機溶剤、または2種以上の混合溶剤95〜99.5質量%に溶解させたものであることが好ましい。さらに、封着用ガラス材料のペースト化については、85〜93質量%の封着用ガラス材料を、7〜15質量%のビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製することが好ましい。このようなビヒクルや封着材料ペーストを使用することによって、封着材料層5の残留炭素量の制御性が向上する。
The vehicle used in the method (2) is 0.5 to 5% by mass of nitrocellulose, any one organic solvent selected from the group consisting of terpineol, butyl carbitol acetate and ethyl carbitol acetate, or two kinds It is preferable that the solvent is dissolved in 95 to 99.5% by mass of the above mixed solvent. Furthermore, regarding pasting of the sealing glass material, it is preferable to prepare a sealing material paste by mixing 85 to 93% by mass of the sealing glass material with 7 to 15% by mass of the vehicle. By using such a vehicle or sealing material paste, the controllability of the residual carbon amount of the sealing
封着材料ペーストの塗布層の焼成工程に関しては、一般的には封着用ガラス材料を還元させないように、樹脂成分を完全に燃焼、分解させることが可能な条件が適用される。具体的には、樹脂が燃焼、分解する温度以上で封着ガラスが軟化流動する温度未満の温度域で昇温速度を遅くしたり、また1〜15時間程度保持することによって、樹脂の燃焼、分解を促進している。(2)の方法を適用する場合、樹脂の燃焼、分解工程を制御することによって、適量のカーボンを封着材料層5中に残留させる。
With respect to the baking process of the sealing material paste coating layer, generally, conditions that can completely burn and decompose the resin component are applied so as not to reduce the glass material for sealing. Specifically, the resin is burned by slowing the rate of temperature rise in the temperature range below the temperature at which the sealing glass softens and flows above the temperature at which the resin burns and decomposes, or by holding for about 1 to 15 hours, It promotes decomposition. When the method (2) is applied, an appropriate amount of carbon is left in the sealing
上述したように、ビヒクル中の樹脂成分としてはニトロセルロースが好ましい。ニトロセルロースは200〜250℃の範囲の温度で燃焼、分解する。この実施形態の封着ガラスが軟化流動する温度は260〜450℃の範囲である。このため、200〜450℃の温度範囲が重要となる。上述したような残留カーボンを有する封着材料層5は200〜450℃の昇温速度を制御することで得ることができる。具体的には、200〜450℃の温度範囲を10〜35℃/minの速度で昇温することが好ましい。バッチ炉等で焼成する際に、炉内温度を均一にするために200〜450℃の温度範囲で保持する場合には、保持時間を20分未満とすることが好ましい。このような条件を適用することによって、封着材料層5の残留炭素量を所望の範囲に制御することができる。
As described above, nitrocellulose is preferred as the resin component in the vehicle. Nitrocellulose burns and decomposes at temperatures in the range of 200-250 ° C. The temperature at which the sealing glass of this embodiment softens and flows is in the range of 260 to 450 ° C. For this reason, the temperature range of 200-450 degreeC becomes important. The sealing
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の厚さに基づいて間隙が形成される。
Next, as shown to Fig.2 (a), the 2nd glass substrate 3 which has the sealing
次いで、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6を照射する。レーザ光6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。レーザ光6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6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。
Next, as shown in FIG. 2C, the sealing
封着材料層5はそれに沿って走査されるレーザ光6が照射された部分から順に溶融し、レーザ光6の照射終了と共に急冷固化されて第1のガラス基板2に固着する。そして、封着材料層5の全周にわたってレーザ光6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。封着ガラス(錫−リン酸系ガラスフリット)を用いた封着材料層5は残留カーボンに基づいてガラス基板2との反応性を向上させているため、レーザ光6の照射による短時間での溶融固化工程(封着工程)においても、ガラス基板2と封着ガラスとの接着性が向上する。従って、ガラス基板2、3と封着層4との接着強度を高めることができる。
The sealing
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、内部を気密封止した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(パッケージ)、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。
In this way, an
電子デバイス1の信頼性は封着層4による気密封止性やガラス基板2、3と封着層4との接着強度等に依存する。この実施形態によれば気密封止性や接着強度を高めることができるため、信頼性に優れる電子デバイス1を得ることが可能となる。ここで、封着材料層5中のカーボンはレーザ封着後においても残留する。このため、残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲の封着材料層5を用いて形成した封着層4は、カーボンの存在形態が変化したとしても、残留炭素量自体は封着材料層5と同等となる。従って、残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲の封着層4によれば、電子デバイス1の封着信頼性や機械的信頼性等を向上させることが可能になる。
The reliability of the
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。 Next, specific examples of the present invention and evaluation results thereof will be described. In addition, the following description does not limit this invention, The modification | change in the form along the meaning of this invention is possible.
(実施例1)
質量割合でSnO55.7%、SnO23.1%、P2O532.5%、ZnO4.8%、Al2O32.3%、SiO21.6%の組成を有する錫−リン酸系ガラスフリット、低膨張充填材としてリン酸ジルコニウム((ZrO)2P2O7)粉末、質量比でFe2O335%、Cr2O335%、Co2O320%、MnO10%の組成を有するレーザ吸収材を用意した。また、バインダ成分としてニトロセルロース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%に溶解してビヒクルを作製した。Example 1
Tin having a composition of SnO 55.7%, SnO 2 3.1%, P 2 O 5 32.5%, ZnO 4.8%, Al 2 O 3 2.3%, SiO 2 1.6% by mass ratio Phosphate glass frit, zirconium phosphate ((ZrO) 2 P 2 O 7 ) powder as low expansion filler, Fe 2 O 3 35%, Cr 2 O 3 35%, Co 2 O 3 20% by mass ratio, A laser absorber having a composition of 10% MnO was prepared. Further, 4% by mass of nitrocellulose as a binder component was dissolved in 96% by mass of a solvent made of butyl carbitol acetate to prepare a vehicle.
錫−リン酸系ガラスフリットは以下のようにして作製したものである。まず、上記した成分比となるようにガラスを溶解してガラスカレットを作製した。次いで、ガラスカレットをアルミナ製ボールミルで粉砕した。この際、粉砕助剤としてガラス1kgに対して2ccのエタノールを添加した。次に、気流分級機にて最大粒径が8μmとなるように分級して、目的とする錫−リン酸系ガラスフリットを得た。 The tin-phosphate glass frit is manufactured as follows. First, glass cullet was prepared by melting glass so as to have the above component ratio. Next, the glass cullet was pulverized with an alumina ball mill. At this time, 2 cc of ethanol was added to 1 kg of glass as a grinding aid. Next, it classified so that the maximum particle size might be set to 8 micrometers with an airflow classifier, and the target tin-phosphate glass frit was obtained.
次に、上記した錫−リン酸系ガラスフリット56体積%とリン酸ジルコニウム粉末42体積%とレーザ吸収材2体積%とを混合して封着用ガラス材料(熱膨張係数:47×10−7/℃)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。次いで、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)の外周領域に、封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布(線幅:500μm)した後、120℃×10分の条件で乾燥した。Next, a glass material (thermal expansion coefficient: 47 × 10 −7 / s) that is sealed by mixing 56 volume% of the tin-phosphate glass frit, 42 volume% of zirconium phosphate powder, and 2 volume% of the laser absorber. ° C). A sealing material paste was prepared by mixing 80% by mass of this glass material for sealing with 20% by mass of vehicle. Next, a sealing material paste is applied to the outer peripheral region of the second glass substrate (dimension: 90 × 90 × 0.7 mmt) made of alkali-free glass (thermal expansion coefficient: 38 × 10 −7 / ° C.) by screen printing. After coating (line width: 500 μm), drying was performed at 120 ° C. for 10 minutes.
乾燥後の封着材料ペーストの塗布層を昇温速度5℃/minで250℃まで昇温し、この温度で40分間保持して脱バインダ処理した後、昇温速度5℃/minで430℃まで昇温し、この温度で10分間保持して焼成した。このようにして、膜厚T1が60μmの封着材料層を形成した。封着材料層の残留炭素量は200ppmであった。なお、封着材料層の残留炭素量は炭素・硫黄分析装置EMIA−320V(商品名、堀場製作所社製)を用いて測定した値である。他の実施例も同様である。 The coating layer of the sealing material paste after drying is heated to 250 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min, held at this temperature for 40 minutes, and subjected to binder removal treatment, and then 430 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min. The mixture was heated up to 10 minutes and held at this temperature for 10 minutes for firing. In this way, a sealing material layer having a film thickness T1 of 60 μm was formed. The residual carbon content of the sealing material layer was 200 ppm. The residual carbon content of the sealing material layer is a value measured using a carbon / sulfur analyzer EMIA-320V (trade name, manufactured by HORIBA, Ltd.). The same applies to the other embodiments.
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25W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。なお、封着層の残留炭素量を封着材料層と同様にして測定したところ、封着材料層の残留炭素量と同等であることが確認された。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。 The second glass substrate having the sealing material layer described above and a first glass substrate having an element formation region (region in which an OEL element is formed) (consisting of an alkali-free glass having the same composition and shape as the second glass substrate). Substrate). Next, the sealing material layer is irradiated with a laser beam (semiconductor laser) having a wavelength of 940 nm and an output of 25 W through the second glass substrate at a scanning speed of 10 mm / s to melt and rapidly solidify the sealing material layer. Thus, the first glass substrate and the second glass substrate were sealed. In addition, when the residual carbon amount of the sealing layer was measured in the same manner as the sealing material layer, it was confirmed that it was equivalent to the residual carbon amount of the sealing material layer. Thus, the electronic device which sealed the element formation area with the glass panel was used for the characteristic evaluation mentioned later.
(実施例2〜4)
錫−リン酸系ガラスフリットの組成、低膨張充填材やレーザ吸収材の種類、これらの配合比を表1に示す条件に変更する以外は、実施例1と同様にして封着材料ペーストを調製した。これらの封着材料ペーストを用いると共に、封着材料層の残留炭素量の制御方法を下記に示す方法に変更する以外は実施例1と同様にして、第2のガラス基板に対する封着材料層の形成、第1のガラス基板と第2のガラス基板とのレーザ封着を実施した。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。封着材料層の残留炭素量に関しては、実施例2は450ppm、実施例3は70ppm、実施例4は850ppmであった。残留炭素量は実施例1と同様にして測定した。(Examples 2 to 4)
A sealing material paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the tin-phosphate glass frit, the type of the low expansion filler and the laser absorber, and the mixing ratio thereof were changed to the conditions shown in Table 1. did. While using these sealing material pastes and changing the control method of the residual carbon amount of the sealing material layer to the method shown below, the sealing material layer for the second glass substrate was changed in the same manner as in Example 1. Formation and laser sealing of the first glass substrate and the second glass substrate were performed. Thus, the electronic device in which the element formation region was sealed with the glass panel was subjected to the characteristic evaluation described later. Regarding the residual carbon content of the sealing material layer, Example 2 was 450 ppm, Example 3 was 70 ppm, and Example 4 was 850 ppm. The amount of residual carbon was measured in the same manner as in Example 1.
実施例2では以下のようにして封着材料層の残留炭素量を制御した。錫−リン酸系ガラスフリットと低膨張充填材とレーザ吸収材とを混合して封着用ガラス材料を作製する際に、還元剤としてカーボンブラックを配合した。カーボンブラックの配合量は封着用ガラス材料に対して500ppmとした。このような封着用ガラス材料を用いる以外は、実施例1と同様にして封着材料ペーストの塗布層(120℃×10分で乾燥)を形成した。乾燥後の封着材料ペーストの塗布層を昇温速度8℃/minで230℃まで昇温し、この温度で60分間保持して脱バインダ処理した後、昇温速度8℃/minで430℃まで昇温し、この温度で10分間保持して焼成した。 In Example 2, the amount of residual carbon in the sealing material layer was controlled as follows. When producing a glass material for sealing by mixing a tin-phosphate glass frit, a low expansion filler and a laser absorber, carbon black was blended as a reducing agent. The compounding quantity of carbon black was 500 ppm with respect to the glass material for sealing. A coating layer of the sealing material paste (dried at 120 ° C. × 10 minutes) was formed in the same manner as in Example 1 except that such a sealing glass material was used. The coating layer of the sealing material paste after drying is heated to 230 ° C. at a temperature rising rate of 8 ° C./min, held at this temperature for 60 minutes, and subjected to binder removal treatment, and then 430 ° C. at a temperature rising rate of 8 ° C./min. The mixture was heated up to 10 minutes and held at this temperature for 10 minutes for firing.
実施例3では以下のようにして封着材料層の残留炭素量を制御した。実施例1と同様にして封着材料ペーストの塗布層を形成した。封着材料ペーストは封着用ガラス材料84質量%をビヒクル16質量%と混合して調製した。塗布層は120℃×10分の条件で乾燥させた。なお、ガラスカレットの粉砕時にエタノールは使用しなかった。乾燥後の封着材料ペーストの塗布層を昇温速度25℃/minで430℃まで昇温し、この温度で10分間保持して焼成した。実施例4は実施例2と同様な条件で残留炭素量を制御した。この際、カーボンブラックの配合量は封着用ガラス材料に対して1000ppmとした。実施例2〜4において、封着層の残留炭素量は封着材料層と同等であった。 In Example 3, the residual carbon content of the sealing material layer was controlled as follows. In the same manner as in Example 1, a coating layer of the sealing material paste was formed. The sealing material paste was prepared by mixing 84% by mass of the sealing glass material with 16% by mass of the vehicle. The coating layer was dried under the conditions of 120 ° C. × 10 minutes. Note that ethanol was not used during the pulverization of the glass cullet. The coating layer of the sealing material paste after drying was heated to 430 ° C. at a temperature increase rate of 25 ° C./min, held at this temperature for 10 minutes, and fired. In Example 4, the amount of residual carbon was controlled under the same conditions as in Example 2. Under the present circumstances, the compounding quantity of carbon black was 1000 ppm with respect to the glass material for sealing. In Examples 2 to 4, the residual carbon content of the sealing layer was equivalent to that of the sealing material layer.
(実施例5〜6)
表1に示す錫−リン酸系ガラスフリット、低膨張充填材およびレーザ吸収材を用意し、これらを表1に示す組成比で混合することによって、それぞれ封着用ガラス材料を作製した。これらの封着用ガラス材料82質量%を実施例1と同様なビヒクル18質量%と混合して封着材料ペーストを調製した。次いで、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:100×100×0.55mmt)の外周領域に、それぞれ封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布(線幅:500μm)した後、120℃×10分の条件で乾燥した。(Examples 5-6)
A tin-phosphate glass frit, a low expansion filler, and a laser absorber shown in Table 1 were prepared, and these were mixed at a composition ratio shown in Table 1 to prepare glass materials for sealing. A sealing material paste was prepared by mixing 82% by mass of these sealing glass materials with 18% by mass of the same vehicle as in Example 1. Next, a sealing material paste is applied to each outer peripheral region of a second glass substrate (dimensions: 100 × 100 × 0.55 mmt) made of soda lime glass (thermal expansion coefficient: 87 × 10 −7 / ° C.) by screen printing. (Line width: 500 μm) and then dried under conditions of 120 ° C. × 10 minutes.
上述した封着材料ペーストの塗布層(乾燥後)をそれぞれ焼成することによって、膜厚T1が60μmの封着材料層をそれぞれ形成した。封着材料層の残留炭素量の制御方法に関して、実施例5は実施例3と同様とし、実施例6は実施例1と同様とした。実施例5の封着材料層の残留炭素量は100ppm、実施例6は150ppmであった。 By baking the application layer (after drying) of the sealing material paste described above, a sealing material layer having a film thickness T1 of 60 μm was formed. Regarding the method for controlling the amount of residual carbon in the sealing material layer, Example 5 was the same as Example 3, and Example 6 was the same as Example 1. The residual carbon content of the sealing material layer of Example 5 was 100 ppm, and Example 6 was 150 ppm.
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(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40W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。封着層の残留炭素量は封着材料層と同等であった。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。 Next, a first glass substrate having a second glass substrate having a sealing material layer and an element formation region (region where an OEL element is formed) (soda lime glass having the same composition and shape as the second glass substrate) Substrate). Next, the sealing material layer is irradiated with a laser beam (semiconductor laser) having a wavelength of 940 nm and an output of 40 W through the second glass substrate at a scanning speed of 5 mm / s to melt and rapidly solidify the sealing material layer. Thus, the first glass substrate and the second glass substrate were sealed. The residual carbon content of the sealing layer was equivalent to that of the sealing material layer. Thus, the electronic device which sealed the element formation area with the glass panel was used for the characteristic evaluation mentioned later.
(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を用いて、実施例1と同様にして封着用ガラス材料の作製、封着材料ペーストの調製、第2のガラス基板に対する封着材料層の形成、および第1のガラス基板と第2のガラス基板とのレーザ封着を実施した。封着材料層の残留炭素量の制御方法に関しては、実施例2と同様に封着用ガラス材料にカーボンブラックを配合する方法を適用した。ただし、カーボンブラックの配合量は封着用ガラス材料に対して1500ppmとした。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。(Comparative Example 1)
Using a tin-phosphate glass frit having the same composition as in Example 1, the production of a sealing glass material, the preparation of a sealing material paste, and the sealing material layer on the second glass substrate in the same manner as in Example 1. Formation and laser sealing of the first glass substrate and the second glass substrate were performed. As for the method for controlling the residual carbon content of the sealing material layer, a method of blending carbon black into the glass material for sealing was applied in the same manner as in Example 2. However, the compounding quantity of carbon black was 1500 ppm with respect to the glass material for sealing. Thus, the electronic device in which the element formation region was sealed with the glass panel was subjected to the characteristic evaluation described later.
(比較例2)
質量割合でV2O544.3%、Sb2O335.1%、P2O519.7%、Al2O30.5%、TiO20.4%の組成を有するバナジウム系ガラスフリット、低膨張充填材としてリン酸ジルコニウム粉末を用意した。さらに、バインダ成分としてニトロセルロース4質量%をブチルジグリコールアセテート96質量%に溶解してビヒクルを作製した。(Comparative Example 2)
Vanadium having a composition of 44.3% V 2 O 5 , 35.1% Sb 2 O 3 , 19.7% P 2 O 5 , 0.5% Al 2 O 3 , 0.4% TiO 2 by mass ratio. Zirconium phosphate powder was prepared as a system glass frit and a low expansion filler. Further, 4% by mass of nitrocellulose as a binder component was dissolved in 96% by mass of butyl diglycol acetate to prepare a vehicle.
バナジウム系ガラスフリット90体積%とコージェライト粉末10体積%とを混合して封着用ガラス材料(熱膨張係数:74×10−7/℃)を作製した。この封着用ガラス材料73質量%をビヒクル27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のガラス基板の外周領域に、封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布(線幅W:500μm)した後、120℃×10分の条件で乾燥した。この塗布層を450℃×10分の条件で焼成することによって、膜厚T1が60μmの封着材料層を形成した。A glass material for sealing (thermal expansion coefficient: 74 × 10 −7 / ° C.) was prepared by mixing 90% by volume of vanadium glass frit and 10% by volume of cordierite powder. A sealing material paste was prepared by mixing 73% by mass of the sealing glass material with 27% by mass of the vehicle. Next, the sealing material paste was applied by screen printing to the outer peripheral region of the second glass substrate made of alkali-free glass similar to that in Example 1 (line width W: 500 μm), and then the condition of 120 ° C. × 10 minutes. And dried. By baking this coating layer under the conditions of 450 ° C. × 10 minutes, a sealing material layer having a film thickness T1 of 60 μm was formed.
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(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40W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。 Next, a first glass substrate having a second glass substrate having a sealing material layer and an element formation region (region where an OEL element is formed) (soda lime glass having the same composition and shape as the second glass substrate) Substrate). Next, the sealing material layer is irradiated with a laser beam (semiconductor laser) having a wavelength of 940 nm and an output of 40 W through the second glass substrate at a scanning speed of 5 mm / s to melt and rapidly solidify the sealing material layer. Thus, the first glass substrate and the second glass substrate were sealed. Thus, the electronic device in which the element formation region was sealed with the glass panel was subjected to the characteristic evaluation described later.
次に、実施例1〜6および比較例1〜2のガラスパネルの外観について、ガラス基板のクラックの有無を評価した。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、実施例1〜6および比較例1〜2で用いた封着用ガラス材料による封着層のガラス基板との接着強度、および封着層の抵抗値を以下のようにして測定した。これらの測定・評価結果を表1および表2に示す。表1および表2にはガラスパネルの製造条件を併せて示す。 Next, regarding the appearance of the glass panels of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, the presence or absence of cracks in the glass substrate was evaluated. The appearance was evaluated by observing with an optical microscope. Moreover, the airtightness of each glass panel was measured. The airtightness was evaluated by applying a helium leak test. Furthermore, the adhesive strength with the glass substrate of the sealing layer by the glass material for sealing used in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-2, and the resistance value of the sealing layer were measured as follows. These measurement / evaluation results are shown in Tables 1 and 2. Tables 1 and 2 also show the manufacturing conditions of the glass panel.
封着用ガラス材料によるガラス基板の接着強度の測定方法は以下の通りである。まず、幅30mmの第1のガラス基板の端部近傍に各例の封着材料ペーストを用いて、厚さ60μm、線幅1mmの封着材料層を形成する。ペースト塗布層はそれぞれに適した条件で焼成する。次いで、第2のガラス基板の端部を封着材料層上に配置する。第2のガラス基板は第1のガラス基板と互い違いの状態(封着材料層を中心として第1および第2のガラス基板が直線状に並んだ状態)となるように配置する。これらを10kgの荷重で加圧しながら封着材料層に波長940nmのレーザ光を10mm/sの走査速度で照射して封着する。レーザ光の出力は各材料に適した値とする。このようにして形成した接着強度測定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封着層から20mmの部分を1mm/minの速度で加圧し、封着層が壊れたときの荷重を接着強度とする。 The measuring method of the adhesive strength of the glass substrate by the glass material for sealing is as follows. First, a sealing material layer having a thickness of 60 μm and a line width of 1 mm is formed in the vicinity of the end of the first glass substrate having a width of 30 mm using the sealing material paste of each example. The paste coating layer is fired under conditions suitable for each. Then, the edge part of a 2nd glass substrate is arrange | positioned on a sealing material layer. The second glass substrate is disposed so as to alternate with the first glass substrate (the first and second glass substrates are arranged in a straight line with the sealing material layer as the center). Sealing is performed by irradiating the sealing material layer with laser light having a wavelength of 940 nm at a scanning speed of 10 mm / s while pressurizing them with a load of 10 kg. The output of the laser beam is a value suitable for each material. One glass substrate of the adhesive strength measurement sample thus formed is fixed with a jig, and a 20 mm portion from the sealing layer of the other glass substrate is pressed at a speed of 1 mm / min, and the sealing layer is broken. The load at that time is defined as the adhesive strength.
封着層の抵抗値の測定方法は以下の通りである。まず、4.3mm間隔で2つのITO導電膜が形成されたガラス基板Aを用意する。これとは別に膜厚60μm、幅1mm、長さ30mmの封着材料層(各例の封着材料ペーストを用いて形成した封着材料層)が形成されたガラス基板Bを用意する。次いで、ガラス基板Aとガラス基板Bとを、封着材料層が2つのITO導電膜上を横切るように重ね合わせる。ガラス基板B側から封着材料層に波長940nmのレーザ光を10mm/sの走査速度で照射して封着する。 The measuring method of the resistance value of the sealing layer is as follows. First, a glass substrate A on which two ITO conductive films are formed at intervals of 4.3 mm is prepared. Separately, a glass substrate B on which a sealing material layer (sealing material layer formed using the sealing material paste of each example) having a film thickness of 60 μm, a width of 1 mm, and a length of 30 mm is prepared. Next, the glass substrate A and the glass substrate B are overlaid so that the sealing material layer crosses over the two ITO conductive films. Sealing is performed by irradiating the sealing material layer from the glass substrate B side with laser light having a wavelength of 940 nm at a scanning speed of 10 mm / s.
このようにして形成した抵抗値測定用サンプルについて、2つのITO導電膜に電極を繋ぎ、バイアス電圧を100Vとした微小電流計で微小電流を測定して抵抗値を求める。測定は窒素雰囲気中で実施する。参照サンプルとしてレーザ封着する前のガラス基板Aの2つのITO導電膜間の抵抗値を測定したところ、2.0×1012Ωであった。各例による抵抗値に関しては、測定値が2.0×1011Ω以上の場合を良好(○)、測定値が2.0×1011Ω未満の場合を不良(×)として表1および表2に示す。For the resistance value measurement sample thus formed, electrodes are connected to two ITO conductive films, and a minute current is measured with a minute ammeter with a bias voltage of 100 V to obtain a resistance value. The measurement is performed in a nitrogen atmosphere. When the resistance value between the two ITO conductive films of the glass substrate A before laser sealing as a reference sample was measured, it was 2.0 × 10 12 Ω. Regarding the resistance value according to each example, Table 1 and Table 1 indicate that the measured value is 2.0 × 10 11 Ω or more as good (◯), and the measured value is less than 2.0 × 10 11 Ω as defective (×). It is shown in 2.
表1および表2から明らかなように、実施例1〜6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。これに対して、封着材料層の残留炭素量が1000ppmを超える比較例1のガラスパネルでは、接着強度は良好であるものの、封着層の絶縁性が低下していることが分かる。この場合、ガラス基板に形成された配線にショート等の不都合が生じるおそれが大きい。さらに、従来のバナジウム系ガラスフリットを用いた比較例2のガラスパネルは接着強度が低く、ガラスパネル(電子デバイス)の信頼性に劣るものであった。 As is clear from Tables 1 and 2, it can be seen that the glass panels according to Examples 1 to 6 are both excellent in appearance and airtightness and have better adhesive strength. On the other hand, although the adhesive strength is favorable in the glass panel of Comparative Example 1 in which the residual carbon content of the sealing material layer exceeds 1000 ppm, it can be seen that the insulating property of the sealing layer is lowered. In this case, there is a high possibility that inconvenience such as a short circuit occurs in the wiring formed on the glass substrate. Furthermore, the glass panel of the comparative example 2 using the conventional vanadium-type glass frit had low adhesive strength, and was inferior to the reliability of a glass panel (electronic device).
本発明は、封着材料層付きガラス部材、および有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、液晶表示装置等の平板型ディスプレイ装置または色素増感型太陽電池等の電子デバイスの製造に利用できる。
なお、2008年12月19日に出願された日本特許出願2008−323422号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for manufacture of electronic devices, such as a glass member with a sealing material layer, flat type display apparatuses, such as an organic electroluminescent display, a plasma display panel, and a liquid crystal display device, or a dye-sensitized solar cell.
The entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2008-323422 filed on Dec. 19, 2008 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporated.
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…レーザ光。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記ガラス基板の前記封止領域上に設けられ、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封着材料層とを具備し、
前記封着ガラスは質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含み、かつ前記封着材料層中の残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲であることを特徴とする封着材料層付きガラス部材。A glass substrate having a sealing region;
Provided on the sealing region of the glass substrate, comprising a sealing material layer composed of a fired layer of a sealing glass material containing a sealing glass, a low expansion filler and a laser absorber,
The sealing glass contains 20 to 68% SnO, 0.5 to 5% SnO 2 and 20 to 40% P 2 O 5 by mass ratio, and the amount of residual carbon in the sealing material layer is mass. A glass member with a sealing material layer, characterized by being in a range of 20 to 1000 ppm in proportion.
前記ガラス基板の前記封止領域に、質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含む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ペーストを塗布する工程と、
前記ペーストの塗布層を焼成し、残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲である封着材料層を形成する工程と
を具備することを特徴とする封着材料層付きガラス部材の製造方法。Preparing a glass substrate having a sealing region;
A sealing glass containing 20 to 68% SnO, 0.5 to 5% SnO 2 and 20 to 40% P 2 O 5 by mass ratio in the sealing region of the glass substrate; and a low expansion filler Applying a paste of a sealing glass material containing a laser absorber;
Baking the coating layer of the paste, and forming a sealing material layer having a residual carbon content in the range of 20 to 1000 ppm by mass, and a method for producing a glass member with a sealing material layer .
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、
前記封着ガラスは質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含み、かつ前記封着層中の残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲であることを特徴とする電子デバイス。A first glass substrate having an element formation region including an electronic element, and a first sealing region provided on an outer peripheral side of the element formation region;
A second glass substrate having a second sealing region corresponding to the first sealing region of the first glass substrate;
Formed so as to seal between the first sealing region of the first glass substrate and the second sealing region of the second glass substrate while providing a gap on the element formation region. A sealing layer comprising a sealing glass, a low-expansion filler and a laser-absorbing material, and a sealing layer composed of a melt-fixed layer of a sealing glass material,
The sealing glass contains 20 to 68% SnO, 0.5 to 5% SnO 2 and 20 to 40% P 2 O 5 by mass ratio, and the amount of residual carbon in the sealing layer is mass ratio. An electronic device having a range of 20 to 1000 ppm.
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の封止領域上に形成され、質量割合で20〜68%のSnO、0.5〜5%のSnO2および20〜40%のP2O5を含む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り、かつ残留炭素量が質量割合で20〜1000ppmの範囲である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。Preparing a first glass substrate having an element formation region including an electronic element and a first sealing region provided on an outer peripheral side of the element formation region;
A second sealing region corresponding to the first sealing region of the first glass substrate, and 20% to 68% SnO, 0.5% by mass, formed on the second sealing region, 0.5 It consists of a fired layer of a sealing glass material containing a sealing glass containing ˜5% SnO 2 and 20-40% P 2 O 5 , a low expansion filler, and a laser absorber, and the residual carbon content is mass Preparing a second glass substrate having a sealing material layer in a range of 20 to 1000 ppm in proportion;
Laminating the first glass substrate and the second glass substrate through the sealing material layer while forming a gap on the element formation region;
Sealing that seals a gap between the first glass substrate and the second glass substrate by irradiating the sealing material layer with laser light through the second glass substrate to melt the sealing material layer. And a step of forming a layer.
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