CN102947239A - 电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在对两块玻璃基板间进行激光密封时,能够抑制玻璃基板及密封层产生裂纹或破裂等的电子器件。电子器件(1)具备第一玻璃基板(2)、第二玻璃基板(3)和在它们之间形成的密封层(6)。密封层(6)由含有密封玻璃、低膨胀填充材料和激光吸收材料的密封材料的熔融固着层构成。观察密封层(6)的截面时,存在于每单位面积的低膨胀填充材料和激光吸收材料的周长的和(流动性阻碍值)为0.7~1.3μm-1,并且,密封玻璃的面积比例乘以该密封玻璃的热膨胀系数而得的值、与低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例的和乘以低膨胀填充材料的热膨胀系数而得的值的和(热膨胀值)为50~90×10-7/℃。
Description
技术领域
本发明涉及在周边部被密封的两块玻璃基板之间具有电子元件部的电子器件。
背景技术
有机EL显示器(有机电致发光显示器,Organic Electro-LuminescenceDisplay:OELD)、场致发射显示器(Field Emission Display:FED)、等离子体显示器(PDP)、液晶显示装置(LCD)等平板型显示装置(FPD)采用如下结构:将形成有显示元件等的元件用玻璃基板和密封用玻璃基板相向配置,用将这两块玻璃基板密封而得的玻璃封装将显示元件密封(参照专利文献1)。对于染料敏化型太阳能电池之类的太阳能电池,也对采用以两块玻璃基板将太阳能电池元件(光电转换元件)密封而得的玻璃封装的技术方案进行了研究(参照专利文献2~4)。
作为将两块玻璃基板之间密封的密封材料,耐湿性等优异的密封玻璃的应用越来越多。由于密封玻璃的密封温度为400~600℃左右,因此用烧成炉进行加热的情况下,有可能导致有机EL(OEL)元件或染料敏化型太阳能电池元件等的电子元件部的特性劣化。针对这些问题,尝试在设置于两块玻璃基板的周边部的密封区域之间配置包含激光吸收材料的密封材料层(密封用玻璃材料的烧成层),对其照射激光进行加热、使其熔融以形成密封层(参照专利文献1~4)。
采用激光加热的密封能够抑制对电子元件部的热影响,另一方面,由于是对密封材料层进行急热和急冷的处理,因此在由密封用玻璃材料的熔融固着层构成的密封层和玻璃基板的粘接界面及其附近容易产生残留应力。在粘接界面及其附近产生的残留应力是导致密封部及玻璃基板产生裂纹或破裂等或者使玻璃基板与密封层的粘接强度和粘接可靠性降低的原因。
特别是在太阳能电池中,为了实现耐久性的提高和制造成本的降低等,采用由板厚较厚的钠钙玻璃构成的玻璃基板。由于钠钙玻璃的热膨胀系数大,因此在激光照射时玻璃基板容易产生裂纹或破裂或者在玻璃基板和密封层之间产生裂纹和剥离。还有,如果玻璃基板的板厚较厚,则残留应力容易变大,由此密封层及玻璃基板也容易产生裂纹或破裂或者玻璃基板与密封层的粘接强度和粘接可靠性易降低。
专利文献5中,将密封玻璃中混合的低膨胀填充材料的粒径制成密封材料层的厚度T以下,并且使用在0.1~50体积%的范围内含有具有0.5T~1T的范围的粒径的低膨胀填充材料粒子的密封用玻璃材料,通过激光加热密封钠钙玻璃基板。但是,专利文献5中没有考虑粒径较小的粒子的含量。低膨胀填充材料含有大量粒径较小的粒子的情况下,密封材料的熔融时的流动性降低,因此密封层及玻璃基板容易产生裂纹或破裂或者玻璃基板与密封层的粘接强度和粘接可靠性易降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特表2006-524419号公报
专利文献2:日本专利特开2008-115057号公报
专利文献3:国际公开第2009/128527号
专利文献4:日本专利特开2010-103094号公报
专利文献5:国际公开第2010/061853号
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种在将激光加热应用于两块玻璃基板间的密封时,能够抑制玻璃基板及密封层出现裂纹或破裂等不良情况的发生的电子器件。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的实施方式的电子器件具备第一玻璃基板、第二玻璃基板、电子元件部和密封层,所述第一玻璃基板具有具备第一密封区域的第一表面;上述第二玻璃基板具有具备与上述第一密封区域相对应的第二密封区域的第二表面,且以上述第二表面与上述第一表面相对的方式隔着规定的间隙配置在上述第一玻璃基板上;上述电子元件部设置在上述第一玻璃基板和上述第二玻璃基板之间;上述密封层以密封上述电子元件部的方式形成于上述第一玻璃基板的上述第一密封区域和上述第二玻璃基板的上述第二密封区域之间,且由包含密封玻璃、低膨胀填充材料和激光吸收材料的密封材料的熔融固着层构成;观察上述密封层的截面时,以存在于该截面的每单位面积的上述低膨胀填充材料和上述激光吸收材料的周长的和表示的流动性阻碍值为0.7~1.3μm-1,并且,以上述密封层的截面的单位面积中的上述密封玻璃的面积比例乘以该密封玻璃的热膨胀系数而得的值、与上述密封层的截面的单位面积中的上述低膨胀填充材料及上述激光吸收材料的面积比例的和乘以上述低膨胀填充材料的热膨胀系数而得的值的和表示的热膨胀值为50~90×10-7/℃。
发明的效果
利用本发明的实施方式的电子器件,能够抑制对两块玻璃基板间进行激光密封时玻璃基板及密封层出现裂纹或破裂等。因此,可以再现性良好地提供提高了玻璃基板间的密封性及其可靠性的电子器件。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的电子器件的结构的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的电子器件的制造工序的剖视图。
图3是表示图2所示的电子器件的制造工序中使用的第一玻璃基板的俯视图。
图4是沿图3的A-A线的剖视图。
图5是表示图2所示的电子器件的制造工序中使用的第二玻璃基板的俯视图。
图6是沿图5的A-A线的剖视图。
图7是表示用分析扫描式电子显微镜观察实施例1的电子器件的密封层的截面的结果的反射电子图像(组成图像)。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。图1是表示本发明的实施方式的电子器件的结构的图,图2是表示本发明的电子器件的制造工序的图,图3及图4是表示用于其的第一玻璃基板的结构的图,图5及图6是表示用于其的第二玻璃基板的结构的图。
图1所示的电子器件1是构成OELD、FED、PDP、LCD等FPD,使用OEL元件等发光元件的照明装置(OEL照明等)或者染料敏化型太阳能电池之类的太阳能电池等的电子器件。电子器件1具备第一玻璃基板2和第二玻璃基板3。第一玻璃基板2和第二玻璃基板3由例如具有各种公知的组成的钠钙玻璃等构成。钠钙玻璃具有80~90×10-7/℃左右的热膨胀系数。
玻璃基板2、3的材质并不局限于钠钙玻璃。该实施方式中,优选使用由热膨胀系数为70×10-7/℃以上的玻璃构成的玻璃基板2、3的电子器件1,更优选使用由热膨胀系数为70×10-7/℃以上、100×10-7/℃以下的玻璃构成的玻璃基板2、3的电子器件1。该玻璃基板可以是具有相同程度的热膨胀系数的同种玻璃基板,也可以是热膨胀系数不同的不同种类的玻璃基板。另外,使用热膨胀系数不同的不同种类的玻璃基板时,其热膨胀系数的差优选在60×10-7/℃以下的范围内,更优选30×10-7/℃以下。作为这种玻璃,可例举硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃等。本说明书中,玻璃基板2、3的热膨胀系数表示在50~350℃的温度范围内的平均热膨胀系数。
在第一玻璃基板2的表面2a和与其相对的第二玻璃基板3的表面3a之间设置有与电子器件1相对应的电子元件部(未图示)。如果是例如OELD或OEL照明,则电子元件部具有OEL元件;如果是PDP,则电子元件部具有等离子体发光元件;如果是LCD,则电子元件部具有液晶显示元件;如果是太阳能电池,则电子元件部具有染料敏化型太阳能电池元件(染料敏化型光电转换元件)等。具备显示元件、发光元件、染料敏化型太阳能电池元件等的电子元件部具有各种公知的结构。本实施方式的电子器件1对于电子元件部的元件结构没有限定。电子器件1优选太阳能电池。
电子器件1中的电子元件部由在第一玻璃基板2的表面2a和第二玻璃基板3的表面3a中的至少一方形成的元件膜、电极膜、布线膜等构成。OELD、FED、PDP等中,由在一方的玻璃基板3的表面3a形成的元件结构体构成电子元件部。或者,也可以由在一方的玻璃基板2的表面2a形成的元件结构体构成电子元件部。该情况下,另一方的玻璃基板2(或玻璃基板3)成为密封用基板,但有时也形成防反射膜或彩色滤光膜等。此外,LCD及染料敏化型太阳能电池元件等中,在玻璃基板2、3的各表面2a、3a形成构成元件结构的元件膜、电极膜、布线膜等,藉此构成电子元件部。
在电子器件1的制作中所使用的第一玻璃基板2的表面2a上,如图3所示设有第一密封区域4。在第二玻璃基板3的表面3a上,如图5所示设有与第一密封区域4相对应的第二密封区域5。第一密封区域4和第二密封区域5成为密封层的形成区域(例如,在第二密封区域6形成密封材料层的情况下,密封材料层的形成区域为密封区域)。由第一密封区域4和第二密封区域5包围的内侧部分为元件区域,在该元件区域内设置电子元件部。
以与具有第一密封区域4的表面2a和具有第二密封区域5的表面3a相对的方式隔着规定的间隙配置第一玻璃基板2和第二玻璃基板3。第一玻璃基板2与第二玻璃基板3之间的间隙由密封层6密封。在第一玻璃基板2的密封区域4和第二玻璃基板3的密封区域5之间形成有密封层6,以密封电子元件部。在第一玻璃基板2和第二玻璃基板3之间设置的电子元件部被由第一玻璃基板2和第二玻璃基板3和密封层6构成的玻璃面板气密密封。
密封层6由熔融固着层形成,该熔融固着层通过使形成于第二玻璃基板3的密封区域5上的密封材料层7熔融和固化而固着于第一玻璃基板2的密封区域4。密封材料层7通过使用激光8的局部加热被熔融。在电子器件1的制作中所使用的第二玻璃基板3的密封区域5,如图5和图6所示,形成有框状的密封材料层7。利用激光8对形成于第二玻璃基板3的密封区域5的密封材料层7进行急热和急冷,使其熔融固着于第一玻璃基板2的密封区域5,从而形成将第一玻璃基板2和第二玻璃基板3之间的空间(元件配置空间)气密密封的密封层6。
另外,密封层6也可以由熔融固着层形成,该熔融固着层通过使形成于第一玻璃基板2的密封区域4上的密封材料层7熔融和固化而固着于第二玻璃基板3的密封区域5。根据情况,也可以在第一玻璃基板2的密封区域4和第二玻璃基板3的密封区域5分别形成密封材料层,通过使这些密封材料层彼此熔融和固化,从而在第一玻璃基板2的密封区域4和第二玻璃基板3的密封区域5形成由熔融固着层构成的密封层。该情况下,密封层6的形成与上述方法相同。
密封材料层7是含有由低熔点玻璃构成的密封玻璃(即玻璃料)、激光吸收材料和低膨胀填充材料的密封材料(也称作密封用玻璃材料)的烧成层。密封材料通过含有低膨胀填充材料来调整密封材料的热膨胀系数以与玻璃基板2、3的热膨胀系数相协调。密封材料是在作为主成分的密封玻璃中掺合激光吸收材料和低膨胀填充材料而得的材料。密封材料可根据需要含有这些材料以外的添加材料。
上述密封材料中所含的密封玻璃(即玻璃料)的比例优选以体积比例计为50~90%的范围。如果密封玻璃的比例低于50%,则密封材料层的强度显著降低,相对于密封材料层的玻璃基板的粘接强度也显著降低。因此,有可能无法进行可靠性高的密封。如果密封玻璃的比例多于90%,则低膨胀填充材料及激光吸收材料的含有比率降低。如果低膨胀填充材料的含有比率低,则有可能不能充分减小用激光进行密封时产生的应力而产生裂纹。此外,如果激光吸收材料的含有比率低,则有可能在用激光进行密封时密封材料层不能充分吸收激光而不能将密封材料层熔融。
密封玻璃采用例如铋类玻璃、锡-磷酸类玻璃、钒类玻璃、铅类玻璃、硼酸锌碱类玻璃等低熔点玻璃。其中,考虑到对玻璃基板2、3的粘接性及其可靠性(例如粘接可靠性和密闭性)以及对环境和人体的影响等,优选使用由铋类玻璃或锡-磷酸类玻璃构成的密封玻璃。特别是,在由热膨胀系数为70×10-7/℃以上的玻璃构成的玻璃基板2、3上形成密封层6时,理想的是使用铋类玻璃。
作为密封玻璃(玻璃料)的铋类玻璃优选具有以下述氧化物换算的质量比例计为70~90%的Bi2O3、1~20%的ZnO以及2~12%的B2O3的组成。基本上由Bi2O3、ZnO及B2O3这3种成分形成的玻璃具有透明且玻璃化温度低等特性,因此适于作为激光加热用的密封材料。Bi2O3是形成玻璃的网络的成分。Bi2O3的含量如果低于70质量%,则低熔点玻璃的软化点升高,难以在低温下密封。Bi2O3的含量优选在75质量%以上,更优选在80质量%以上。Bi2O3的含量如果高于90质量%,则难以玻璃化,同时有热膨胀系数过高的倾向。Bi2O3的含量优选在87质量%以下,更优选在85质量%以下。
ZnO是降低热膨胀系数和软化温度的成分,优选以1~20质量%的范围含于密封玻璃中。如果ZnO的含量低于1质量%,则难以玻璃化。ZnO的含量优选在5质量%以上,更优选在10质量%以上。如果ZnO的含量高于20质量%,则低熔点玻璃成形时的稳定性下降,容易发生失透,可能会无法获得玻璃。ZnO的含量优选在17质量%以下,更优选在15质量%以下。B2O3是形成玻璃骨架并扩大可玻璃化的范围的成分,优选以2~12质量%的范围含于密封玻璃中。如果B2O3的含量低于2质量%,则难以玻璃化。B2O3的含量优选在4质量%以上。如果B2O3的含量高于12质量%,则软化点变高。B2O3的含量优选在10质量%以下,更优选在7质量%以下。
基本上由以上述的3种成分形成的铋类玻璃的玻璃化温度低,适于作为密封材料,但也可以包含Al2O3、CeO2、SiO2、Ag2O、WO3、MoO3、Nb2O3、Ta2O5、Ga2O3、Sb2O3、Cs2O、CaO、SrO、BaO、P2O5、SnOx(x为1或2)等任意成分。但是,如果任意成分的含量过多,则可能会导致玻璃变得不稳定而发生失透,或者玻璃化温度和软化点升高,因此任意成分的总含量优选设为10质量%以下。对任意成分的总含量的下限值无特别限定。铋类玻璃(玻璃料)中可根据添加目的掺入有效量的任意成分。
上述的任意成分中,Al2O3、SiO2、CaO、SrO、BaO等是有助于玻璃的稳定化的成分,其含量优选设在0~5质量%的范围内。Cs2O具有降低玻璃的软化温度的效果,CeO2具有使玻璃的流动性稳定的效果。可包含Ag2O、WO3、MoO3、Nb2O3、Ta2O5、Ga2O3、Sb2O3、P2O5、SnOx等作为调整玻璃的粘性或热膨胀系数等的成分。这些各成分的含量可以在任意成分的总含量不高于10质量%的范围(包括0质量%)内适当设定。该情况下的玻璃组成以Bi2O3、ZnO及B2O3这3种基本成分和任意成分的总量基本上达到100质量%的条件来调整。
作为激光吸收材料,可使用选自Fe、Cr、Mn、Co、Ni和Cu的至少1种金属或包含所述金属的氧化物等化合物。也可以是除此以外的颜料。激光吸收材料的含量相对于密封材料优选在0.1~5体积%的范围内。如果激光吸收材料的含量低于0.1体积%,则照射激光时无法使密封材料层7充分熔融。如果激光吸收材料的含量超过5体积%,则在照射激光时在与第二玻璃基板3的界面附近局部地发热而有可能使第二玻璃基板3发生破裂、或者密封材料的熔融时的流动性降低而发生与第一玻璃基板2的粘接性下降的情况。
还有,优选将激光吸收材料的含量设为相对于低膨胀填充材料的含量为10体积%以下的范围。即,优选以体积比例计,(激光吸收材料的含量)/(低膨胀填充材料的含量)≤0.1(即10体积%以下)。如果激光吸收材料的含量相对于低膨胀填充材料的含量超过10体积%,则难以同时实现密封材料的热膨胀系数的降低和密封材料的熔融时的流动性的改善。更优选激光吸收材料的含量相对于低膨胀填充材料的含量为6体积%以下,进一步优选为4.3体积%以下。还有,优选将激光吸收材料的含量的下限设为相对于低膨胀填充材料的含量为1体积%以上。
作为低膨胀填充材料,优选使用选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、钛酸铝、富铝红柱石、堇青石、锂霞石、锂辉石、磷酸锆类化合物、氧化锡类化合物以及石英固溶体的至少1种材料。作为磷酸锆类化合物,可例举(ZrO)2P2O7、NaZr2(PO4)3、KZr2(PO4)3、Ca0.5Zr2(PO4)3、Na0.5Nb0.5Zr1.5(PO4)3、K0.5Nb0.5Zr1.5(PO4)3、Ca0.25Nb0.5Zr1.5(PO4)3、NbZr(PO4)3、Zr2(WO3)(PO4)2,它们的复合化合物。低膨胀填充材料是指具有比作为密封材料的主成分的密封玻璃更低的热膨胀系数的材料。
优选将低膨胀填充材料的含量设为相对于密封材料(即含有密封玻璃、激光吸收材料和低膨胀填充材料的密封材料)为10~50体积%的范围。如果低膨胀填充材料的含量低于10体积%,则无法充分降低密封材料的热膨胀系数。密封材料的热膨胀系数大的情况下,如上所述由于局部的急热和急冷处理,而易在玻璃基板2、3和密封层6的粘接界面及其附近产生残留应力。在粘接界面及其附近产生的残留应力是导致在玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等或者使玻璃基板2、3与密封层6的粘接强度和粘接可靠性降低的原因。如果低膨胀填充材料的含量大于50体积%,则密封材料的熔融时的流动性降低,玻璃基板2、3和密封层6容易产生裂纹,或者玻璃基板与密封层的粘接强度和粘接可靠性易降低。
可是,将采用激光8的局部加热应用于密封材料层7的加热时,因如上所述的局部的急热和急冷处理而在玻璃基板2、3与密封层6的粘接界面及其附近容易产生残留应力。在粘接界面及其附近产生的残留应力是导致在玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等或者使玻璃基板2、3与密封层6的粘接强度和粘接可靠性降低的原因。特别是,在应用热膨胀系数为70×10-7/℃以上的玻璃基板2、3时,且玻璃基板2、3的板厚厚达1.8mm以上时,玻璃基板2、3及密封层6容易产生裂纹或破裂,或者容易发生粘接强度和粘接可靠性的降低。
本发明的电子器件1中,观察密封层6的截面时,将以存在于每单位面积的低膨胀填充材料和激光吸收材料的周长的和表示的值(本说明书中将该值称为“流动性阻碍值”)设为0.7~1.3μm-1,并且,将以密封玻璃的面积比例乘以该密封玻璃的热膨胀系数而得的值、与低膨胀填充材料及激光吸收材料的面积比例的和乘以低膨胀填充材料的热膨胀系数而得的值的和表示的值(本说明书中称为“热膨胀值”)设为50~90×10-7/℃。通过采用这种密封层6,能够抑制激光密封时的玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等,还能够提高玻璃基板2、3与密封层6的粘接强度和粘接可靠性。
这里,使用分析扫描式电子显微镜进行密封层6的截面观察。从分析扫描式电子显微镜的反射电子图像除去凹凸像的效果即成为组成图像(COMPO图像),能够识别密封层6中的密封玻璃、和低膨胀填充材料及激光吸收材料所含的无机填充材料。图7表示用分析扫描式电子显微镜观察后述的实施例1的电子器件1的密封层6的截面的结果,是基于反射电子图像的组成图像。图7中,中央部分是密封层,其中明亮部分是密封玻璃,黑暗部分是无机填充材料。通过对这种组成图像进行图像解析,可求出存在于每单位面积的低膨胀填充材料和激光吸收材料的周长的和(流动性阻碍值)、以及密封玻璃的面积比例及低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例的和。对于用分析扫描式电子显微镜得到的密封层6的观察区域,只要是密封层6的截面部分则可以对任一区域进行观察。密封层6的截面可以是沿密封时激光的扫掠方向将密封的玻璃基板切割而得的截面,也可以是沿与激光的扫掠方向垂直的方向将密封的玻璃基板切割而得的截面。此外,为了正确地求出流动阻碍值和热膨胀值,使用研磨纸、氧化铝粒子分散液及金刚石粒子分散液对密封层6的截面进行镜面研磨。
关于热膨胀值,求出根据组成图像的画像分析求得的密封玻璃的面积比例乘以该密封玻璃的热膨胀系数而得的值,同样地求出根据组成图像的画像分析求得的低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例的和乘以低膨胀填充材料的热膨胀系数而得的值,根据求得的这些值的和算出热膨胀值。密封玻璃及低膨胀填充材料的热膨胀系数表示在50~350℃的温度范围内的平均热膨胀系数。此外,与低膨胀填充材料相比,激光吸收材料的含量少,对热膨胀值的贡献程度小,因此可用低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例的和乘以低膨胀填充材料的热膨胀系数而得的值来近似地求出。
该低膨胀填充材料和激光吸收材料的周长表示,观察密封层的截面的图像时,将其每单位面积的低膨胀填充材料的周围的测定长度(存在多个低膨胀填充材料时,是多个低膨胀填充材料的周围的测定长度的总和)与其每单位面积的激光吸收材料的周围的测定长度(存在多个激光吸收材料时,是多个激光吸收材料的周围的测定长度的总和)的和(μm)除以单位面积(μm2)而得的值。
对密封材料层7照射激光8而将其加热和熔融时,密封材料在激光照射时熔融而膨胀,在激光照射结束时急冷而收缩。采用激光8的加热不仅激光照射时的升温速度快,激光照射后的冷却速度也快,因此如果密封材料的热膨胀系数大,则密封材料会在充分收缩前固化。这成为在粘接界面及其附近产生的残留应力增大的主要原因。特别是玻璃基板2、3的热膨胀系数大时,与密封材料的情况相同,玻璃基板2、3的被加热的部分在充分收缩前固化,因此残留应力容易增大。还有,板厚较厚时,玻璃基板2、3内的温度梯度容易变大。由于该温度梯度而在玻璃基板2、3内产生膨胀差和收缩差,因此残留应力容易增大。
针对该点,使用热膨胀系数小的密封材料是有效的。即,通过减少激光照射时的密封材料的热膨胀量来减小收缩量,从而能够抑制因急热和急冷引起的残留应力。于是,该实施方式的电子器件1中,将根据密封层6的截面观察求出的热膨胀值设为90×10-7/℃以下。通过将密封层6的热膨胀值设为90×10-7/℃以下,能够减小起因于密封材料的收缩不良的残留应力。更优选将密封层6的热膨胀值设为88×10-7/℃以下,进一步优选85×10-7/℃以下。另外,优选将密封层的热膨胀值的下限设为50×10-7/℃以上。
为了将密封层6的热膨胀值设为90×10-7/℃以下,优选增加密封材料中的低膨胀填充材料的含量。具体而言,优选在相对于密封材料为10~50体积%的范围内含有低膨胀填充材料。如果密封材料中的低膨胀填充材料的含量低于10体积%,则有可能无法充分降低密封层6的热膨胀值。在进一步降低密封层6的热膨胀值的方面,更优选将低膨胀填充材料的含量设为25体积%以上。
这里,越增加低膨胀填充材料的含量则越能够降低密封层6的热膨胀值,但是低膨胀填充材料的含量的增加是使密封材料的流动性降低的原因。使用含有较多量的低膨胀填充材料的密封材料时,为了在加热时使密封材料充分流动、获得密封材料对玻璃基板2、3的充分的粘接性,必须升高采用激光8的密封材料层7的加热温度。如果密封材料层7的加热温度升高,则在采用激光8的急热时在玻璃基板2、3内产生的温度梯度变大,使玻璃基板2、3内产生膨胀量的差。即,玻璃基板2、3中,仅仅密封层6的附近部分的膨胀量变大。
激光加热时的玻璃基板2、3内的膨胀量的差在玻璃基板2、3的热膨胀系数越大或板厚越厚时越大。该局部的膨胀在急冷时不能完全收缩,因此在玻璃基板2、3的密封层6的附近部分产生拉伸应力,因此在玻璃基板2、3及密封层6容易产生裂纹或破裂等。通过降低采用激光8的密封材料层7的加热温度,能够降低因玻璃基板2、3内的温度梯度引起的拉伸应力,但是在使用含有较多量的低膨胀填充材料的密封材料时,仅仅降低密封材料的加热温度会导致流动性降低、使密封材料对玻璃基板2、3的粘接性降低。
于是,该实施方式的电子器件1中,将根据密封层6的截面观察求出的流动性阻碍值设为1.3μm-1以下。即,通过减小存在于密封层6的每单位面积的低膨胀填充材料和激光吸收材料的周长的和,可以使低膨胀填充材料和激光吸收材料不妨碍密封玻璃的流动性。换言之,由于密封材料的流动性难以降低,因此能够抑制加热温度的上升。藉此,玻璃基板2、3内的温度梯度减小,能够减小由此引起的拉伸应力。更优选将密封层6的流动性阻碍值设为1.2μm-1以下,进一步优选1.1μm-1以下。
越增加密封材料中的低膨胀填充材料的含量则越能够降低密封层6的热膨胀值,但是低膨胀填充材料的含量的增加是使流动性阻碍值上升的原因。据此,优选将密封层的热膨胀值设为50×10-7/℃以上。此外,优选将流动性阻碍值设为0.7μm-1以上。
密封材料层7的加热温度优选设在相对于密封玻璃的软化点温度T(℃)为(T+100℃)以上且(T+400℃)以下的范围内。如果密封材料层7的加热温度超过(T+400℃),则在玻璃基板2、3内产生的温度梯度变大,因此拉伸应力增大,在玻璃基板2、3及密封层6容易产生裂纹或破裂等。如果密封材料层7的加热温度过于低,则有可能无法使其充分流动,因此优选将密封材料层7的加热温度设为(T+100℃)以上。本说明书中的软化点定义为差示热分析(DTA)的第四拐点。
为了将密封层6的流动性阻碍值设为1.3μm-1以下,优选使用比表面积小的低膨胀填充材料。具体而言,优选低膨胀填充材料具有4.5m2/g以下的比表面积。如果低膨胀填充材料的比表面积超过4.5m2/g,则无法使密封层6的流动性阻碍值充分降低。在进一步降低密封层6的流动性阻碍值的方面,更优选将低膨胀填充材料的比表面积设为3.5m2/g以下。通过除去低膨胀填充材料中的粒径较小的粒子,能够降低比表面积。具体而言,优选尽可能地除去粒径为1μm以下的粒子。在进一步降低低膨胀填充材料的比表面积的方面,更优选尽可能地除去粒径为2μm以下的粒子。为了除去粒径较小的粒子,可应用采用干式分级机或湿式分级机等的公知的方法。
如上所述,该实施方式的电子器件1中,由于将根据密封层6的截面观察求出的热膨胀值设为50~90×10-7/℃,并且将流动性阻碍值设为0.7~1.3μm-1,因此能够抑制因激光密封时的残留应力引起的玻璃基板2、3及密封层6的裂纹或破裂等的发生,还能够提高玻璃基板2、3与密封层6的粘接强度和粘接可靠性。但是,如果玻璃基板2、3的板厚超过5mm,则抑制裂纹或破裂等的效果降低,因此该实施方式的电子器件1中,在使用板厚为5mm以下的玻璃基板2、3时特别有效。
此外,如上所述,在玻璃基板2、3的热膨胀系数为70×10-7/℃以上时,还有在玻璃基板2、3的板厚为1.8mm以上时,玻璃基板2、3及密封层6容易因残留应力而产生裂纹或破裂。即使在这种情况下,通过将密封层6的热膨胀系数设为50~90×10-7/℃,并将流动性阻碍值设为0.7~1.3μm-1,来减小密封材料的收缩不良及因玻璃基板2、3内的温度梯度引起的残留应力,从而能够再现性良好地抑制玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等。
但是,即使在使用板厚低于1.8mm的玻璃基板2、3的情况下,也能够抑制玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等,并且能够提高玻璃基板2、3与密封层6的粘接可靠性。因此,该实施方式的电子器件1不局限于使用板厚为1.8mm以上的玻璃基板2、3的情况,在使用板厚低于1.8mm的玻璃基板2、3的情况下也有效。还有,该实施方式的电子器件1优选太阳能电池。
激光密封时产生的残留应力不仅是玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等的主要原因,还是粘接强度和粘接可靠性降低的主要原因。特别是设置在室外的太阳能电池,由于反复施加因白天和夜间之间的温度差等引起的热循环,因此一旦在接合界面产生残留应力,就容易在玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等。针对该点,通过将密封层6的热膨胀值设为50~90×10-7/℃,并且将流动性阻碍值设为0.7~1.3μm-1,能够提高太阳能电池等的电子器件1在使用时的粘接可靠性。
该实施方式的电子器件1例如可以按照以下方法来制造。首先,如图2(a)所示,准备第一玻璃基板2和具有密封材料层7的第二玻璃基板3。密封材料层7通过以下方法形成,即通过将含有密封玻璃、低膨胀填充材料和激光吸收材料的密封材料与载体混合来制备密封材料糊料,并将该密封材料糊料涂布于第二玻璃基板3的密封区域5,然后进行干燥和烧成来形成。密封玻璃、低膨胀填充材料及激光吸收材料的具体构成如前所述。
作为密封材料糊料的制备中所使用的载体,可例举将甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、乙氧基纤维素、苄基纤维素、丙基纤维素、硝基纤维素等树脂溶解于萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯等溶剂而得的载体,或者将(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯等丙烯酸类树脂溶解于甲基乙基酮、萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯等溶剂而得的载体。
密封材料糊料的粘度只要是与将其涂布于玻璃基板3的装置相适应的粘度即可,可通过树脂(粘合剂成分)与溶剂的比例或者密封材料与载体的比例来调整。密封材料糊料中可以添加如稀释用的溶剂、消泡剂或分散剂等在玻璃糊料领域中公知的添加物。密封材料糊料的制备可采用使用具备搅拌叶片的旋转式混合机或辊式粉碎机、球磨机等的公知的方法。
在第二玻璃基板3的密封区域5涂布密封材料糊料,使其干燥而形成密封材料糊料的涂布层。密封材料糊料采用例如丝网印刷或凹版印刷等印刷法涂布在第二密封区域5上,或者使用分配器等沿着第二密封区域5进行涂布。密封材料糊料的涂布层优选在例如120℃以上的温度下干燥10分钟以上。干燥工序是为了除去涂布层内的溶剂而实施的工序。如果涂布层内残留有溶剂,则之后的烧成工序中可能会无法充分除去粘合剂成分。
对上述的密封材料糊料的涂布层进行烧成而形成密封材料层7。烧成工序如下:先将涂布层加热至作为密封材料的主成分的密封玻璃(即玻璃料)的玻璃化温度以下的温度,将涂布层内的粘合剂成分除去后加热至密封玻璃(即玻璃料)的软化点以上的温度,将密封材料熔融并使其烧结附着于玻璃基板3。由此,形成由密封材料的烧成层构成的密封材料层7。
接着,如图2(b)所示,隔着密封材料层7层叠第一玻璃基板2和第二玻璃基板3,使得第一玻璃基板2的表面2a和第二玻璃基板3的表面3a彼此相向。接着,如图2(c)所示,透过第二玻璃基板3(或第一玻璃基板2)对密封材料层7照射激光8。该激光8沿着形成于玻璃基板的周边部的框状的密封材料层7一边扫描一边照射。对激光没有特别限定,可使用来自半导体激光器、二氧化碳激光器、准分子激光器、YAG激光器、HeNe激光器等的激光。
密封材料层7从沿着它进行扫描的激光8的照射部分开始依次熔融,在激光8的照射结束的同时急冷固化,从而固着于第一玻璃基板2。采用激光8的密封材料层7的加热温度优选设在如上所述的相对于密封玻璃的软化点温度T(℃)为(T+100℃)以上且(T+400℃)以下的范围内。然后,通过对密封材料层7的整周照射激光8,如图2(d)所示形成将第一玻璃基板2和第二玻璃基板3之间密封的密封层6。
由此,制作以由第一玻璃基板2、第二玻璃基板3和密封层6构成的玻璃面板将设置在它们之间的电子元件部气密密封的电子器件1。在采用激光8的密封层6的形成时,由于将在粘接界面及其附近产生的残留应力减小,因此能够抑制玻璃基板2、3及密封层6产生裂纹或破裂等。还能够提高玻璃基板2、3与密封层6的粘接强度和粘接可靠性,因此可提供可靠性优异的电子器件1。另外,将内部气密密封的玻璃面板不限于电子器件1,也可应用于电子元器件的密封体、或者如复层玻璃等的玻璃构件(例如建材等)。
本说明书中为了方便起见将上述的形成电子元件部一侧的玻璃基板作为第一玻璃基板进行了说明,这是通常的方式,但第一玻璃基板和第二玻璃基板的叫法也可以反过来。
实施例
接着,对本发明的具体实施例及其评价结果进行描述。以下的说明不对本发明进行限定,可以以符合本发明的技术思想的形式进行改变。
(实施例1)
准备下述材料:具有以下述氧化物换算的质量比例计为Bi2O3 83%、B2O3 5%、ZnO 11%、Al2O3 1%的组成的铋类玻璃料(软化点:410℃,热膨胀系数:106×10-7/℃);作为低膨胀填充材料的平均粒径(D50)为4.3μm、比表面积为1.6m2/g的堇青石粉末;包含Fe、Mn和Cu的化合物(具体而言,具有以氧化物换算的质量比例计为Fe2O3 16.0%、MnO 43.0%、CuO 27.3%、Al2O3 8.5%、SiO2 5.2%的组成),且平均粒径(D50)为1.2μm、比表面积为6.1m2/g的激光吸收材料。
堇青石粉末的粒度分布用粒度分析仪(日机装株式会社(日機装社)制,MICROTRAC HRA)测定。测定条件设为:测定模式:HRA-FRA模式;粒子透明:是;球形粒子:否;粒子折射率:1.75;流体折射率:1.33。在用超声波对将粉末分散于水中而得的浆料进行分散后实施测定。激光吸收材料的粒度分布用粒度分析仪(日机装株式会社制,MICROTRAC HRA)测定。测定条件设定如下:测定模式:HRA-FRA模式;粒子透明:是;球形粒子:否;粒子折射率:1.81;流体折射率:1.33。在用超声波对将粉末分散于水中而得的浆料进行分散后实施测定。
堇青石粉末和激光吸收材料的比表面积使用BET比表面积测定装置(蒙太可株式会社(マウンテツク社)制造,Macsorb HM model-1201)进行测定。测定条件设定如下:吸附物质:氮气;载气:氦气;测定方法:流动法(BET一点法);脱气温度:200℃;脱气时间:20分钟;脱气压力:N2气流/大气压;样品重量:1g。下面的例子也同样。
将66.8体积%的铋类玻璃料、32.2体积%的堇青石粉末和1.0体积%的激光吸收材料混合,制成密封材料(热膨胀系数(50~350℃):66×10-7/℃)。将5质量%的作为粘合剂成分的乙基纤维素溶解于95质量%的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯以制成载体,将17质量%的制成的载体与83质量%的密封材料混合来制备密封材料糊料。
接着,准备由钠钙玻璃构成的第二玻璃基板(旭硝子株式会社制,AS(热膨胀系数:85×10-7/℃),尺寸(长×宽×厚):50mm×50mm×2.8mm),在该玻璃基板的密封区域用丝网印刷法涂布密封材料糊料。丝网印刷中,使用筛目尺寸为325、乳剂厚度为20μm的丝网版。丝网版的图案采用线宽为0.75mm且尺寸为30mm×30mm的画框状图案,将拐角部的曲率半径R设为2mm。对密封材料糊料的涂布层以120℃×10分钟的条件进行干燥后,以480℃×10分钟的条件进行烧成,从而形成膜厚为15μm、线宽为0.75mm的密封材料层。
接着,将具有密封材料层的第二玻璃基板和具有太阳能电池区域(形成有发电层的区域)的第一玻璃基板(由与第二玻璃基板相同组成、相同形状的钠钙玻璃构成的基板)层叠。接着,在从第一玻璃基板施加0.25MPa的压力的状态下,透过第一玻璃基板以2mm/秒的扫描速度对密封材料层照射波长为808nm、斑点直径为3.0mm、输出功率为70.0W(功率密度:990W/cm2)的激光(半导体激光器),将密封材料层熔融并急冷固化,从而将第一玻璃基板和第二玻璃基板密封。使用激光的强度分布未整形为一定的具有突起形状的强度分布的激光。
用辐射温度计测定照射激光时的密封材料层的加热温度,结果密封材料层的温度为620℃。上述的铋类玻璃料的软化点温度T为410℃,因此密封材料层的加热温度相当于(T+210℃)。在激光密封后对玻璃基板及密封层的状态进行观察时,未观察到裂纹或破裂的发生,确认第一玻璃基板和第二玻璃基板之间被良好地密封。此外,通过氦泄漏试验对将第一玻璃基板和第二玻璃基板之间密封后的玻璃面板的气密性进行评价,结果确认获得良好的气密性。
接着,对密封层的截面进行如下观察。首先,使用玻璃刀和玻璃钳将激光密封后的玻璃基板切割后,包埋于环氧树脂中。确认包埋树脂固化后,用碳化硅的研磨纸进行粗研磨,接着使用氧化铝粒子分散液和金刚石粒子分散液对密封层的截面进行镜面研磨。对所得的密封层的截面实施碳蒸镀以制成观察试样。
使用分析扫描式电子显微镜(日立高科技株式会社(日立ハイテクノロジ一ズ社)制,SU6600)进行密封层的截面的反射电子图像观察。观测条件设为:加速电压:10kV;电流值设定:设为小;图像的加载尺寸:1280×960像素;图像数据的文件格式:标签图像文件格式(Tagged Image File Format(tif)。所得的密封层截面的反射电子图像示于图7。
使用二维图像解析软件(三谷商事株式会社(三谷商事社)制,WinROOF)对拍摄的密封层截面的反射电子图像进行图像解析。使用电子显微镜照片的刻度求出每1像素的长度,进行校准。接着,用“长方形ROI”选择密封层截面的没有气泡、损伤、污浊的部分后,用3×3的中值滤波器进行图像处理以除去噪声。接着,使用“利用两个阀值的二值化”对低膨胀填充材料和激光吸收材料的区域与密封玻璃的区域进行筛选。
以能够明确地区别低膨胀填充材料和激光吸收材料的区域与密封玻璃的区域的条件设定上限的阀值,求出低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例。此时,下限的阀值设为0.000。接着,用“周长(将区域邻接的边界像素的中间点连结的线作为周长的模式)”计测功能求出低膨胀填充材料和激光吸收材料的区域的周长。接着,将“利用两个阀值的二值化”的阀值设为0.000~255.000,求出用“长方形ROI”选择的区域的总面积。
使用以上求出的低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例、低膨胀填充材料和激光吸收材料的区域的周长、选择区域的总面积,算出热膨胀值和流动性阻碍值。此时,铋类玻璃的热膨胀系数采用105×10-7/℃,低膨胀填充材料的热膨胀系数采用15×10-7/℃。其结果是,存在于每单位面积的低膨胀填充材料和激光吸收材料的周长的和、即流动性阻碍值为0.93μm-1。此外,密封玻璃的面积比例为66%,低膨胀填充材料和激光吸收材料的面积比例的和为34%,根据这些值求得的热膨胀值为74×10-7/℃。
(实施例2)
除了作为低膨胀填充材料使用平均粒径(D50)为2.6μm、比表面积为4.5m2/g的堇青石粉末以外,与实施例1同样地实施密封材料层的形成以及采用激光的第一玻璃基板和第二玻璃基板的密封。照射激光时的密封材料层的温度与实施例1同样,为620℃。对具有由此制作的玻璃面板的电子器件的状态进行观察,结果在玻璃基板及密封层没有观察到裂纹或破裂的发生,确认密封良好。此外,与实施例1同样地实施密封层的截面观察和图像解析,结果流动性阻碍值为1.26μm-1,热膨胀值为74×10-7/℃。
(实施例3)
将74.5体积%的铋类玻璃料、24.5体积%的堇青石粉末和1.0体积%的激光吸收材料混合,制成密封材料(热膨胀系数(50~350℃):75×10-7/℃),除此以外,与实施例1同样地实施密封材料层的形成以及采用激光的第一玻璃基板和第二玻璃基板的密封。照射激光时的密封材料层的温度与实施例1同样,为620℃。对具有由此制作的玻璃面板的电子器件的状态进行观察,结果在玻璃基板及密封层没有观察到裂纹或破裂的发生,确认密封良好。此外,与实施例1同样地实施密封层的截面观察和图像解析,结果流动性阻碍值为0.74μm-1,热膨胀值为88×10-7/℃。
(实施例4)
除了将密封材料糊料涂布在由硼硅酸盐玻璃构成的第二玻璃基板(肖特公司(SCHOTT社)制(热膨胀系数:72×10-7/℃),尺寸(长×宽×厚):50mm×50mm×1.1mm)以外,与实施例1同样地实施密封材料层的形成以及采用激光的第一玻璃基板和第二玻璃基板的密封。另外,第一玻璃基板是由与第二玻璃基板相同组成、相同形状的硼硅酸盐玻璃构成的基板。照射激光时的密封材料层的温度与实施例1同样,为620℃。对具有由此制作的玻璃面板的电子器件的状态进行观察,结果在玻璃基板及密封层没有观察到裂纹或破裂的发生,确认密封良好。此外,与实施例1同样地实施密封层的截面观察和图像解析,结果流动性阻碍值为0.93μm-1,热膨胀值为74×10-7/℃。
(实施例5)
将72.6体积%的铋类玻璃料、23.8体积%的堇青石粉末和3.6体积%的激光吸收材料混合,制成密封材料(热膨胀系数(50~350℃):75×10-7/℃)。此时,作为低膨胀填充材料,使用平均粒径(D50)为2.6μm、比表面积为4.5m2/g的堇青石粉末。铋类玻璃料和激光吸收材料使用与实施例1相同的材料。
将5质量%的作为粘合剂成分的乙基纤维素溶解于95质量%的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯以制成载体,将17质量%的制成的载体与83质量%的密封材料混合来制备密封材料糊料。
接着,准备由钠钙玻璃构成的第二玻璃基板(旭硝子株式会社制,AS(热膨胀系数:85×10-7/℃),尺寸(长×宽×厚):50mm×50mm×2.8mm),在该玻璃基板的密封区域用丝网印刷法涂布密封材料糊料。丝网印刷中,使用筛目尺寸为325、乳剂厚度为5μm的丝网版。丝网版的图案采用线宽为0.5mm且尺寸为30mm×30mm的画框状图案,将拐角部的曲率半径R设为2mm。对密封材料糊料的涂布层以120℃×10分钟的条件进行干燥后,以480℃×10分钟的条件进行烧成,从而形成膜厚为7μm、线宽为0.5mm的密封材料层。
接着,将具有密封材料层的第二玻璃基板和具有太阳能电池区域(形成有发电层的区域)的第一玻璃基板(由与第二玻璃基板相同组成、相同形状的钠钙玻璃构成的基板)层叠。接着,在从第一玻璃基板施加0.25MPa的压力的状态下,透过第一玻璃基板以10mm/秒的扫描速度对密封材料层照射波长为808nm、斑点直径为1.5mm、输出功率为17.0W(功率密度:960W/cm2)的激光(半导体激光器),将密封材料层熔融并急冷固化,从而将第一玻璃基板和第二玻璃基板密封。使用激光的强度分布未整形为一定的具有突起形状的强度分布的激光。
照射激光时的密封材料层的温度与实施例1同样,为620℃。对具有由此制作的玻璃面板的电子器件的状态进行观察,结果在玻璃基板及密封层没有观察到裂纹或破裂的发生,确认密封良好。此外,与实施例1同样地实施密封层的截面观察和图像解析,结果流动性阻碍值为1.0μm-1,热膨胀值为88×10-7/℃。
(比较例1)
除了作为低膨胀填充材料使用平均粒径(D50)为1.7μm、比表面积为5.3m2/g的堇青石粉末以外,与实施例1同样地实施密封材料层的形成工序以及采用激光的第一玻璃基板和第二玻璃基板的密封工序。其结果是,激光密封时玻璃基板发生破裂,无法将玻璃基板间密封。此外,与实施例1同样地实施对激光加热后的密封层的截面观察和图像解析,结果流动性阻碍值为1.39μm-1,热膨胀值为74×10-7/℃。
(比较例2)
将79.0体积%的铋类玻璃料、20.0体积%的堇青石粉末和1.0体积%的激光吸收材料混合,制成密封材料(热膨胀系数(50~350℃):80×10-7/℃),除此以外,与实施例1同样地实施密封材料层的形成工序以及采用激光的第一玻璃基板和第二玻璃基板的密封工序。其结果是,激光密封时玻璃基板发生破裂,无法将玻璃基板间密封。此外,与实施例1同样地实施对激光加热后的密封层的截面观察和图像解析,结果流动性阻碍值为0.70μm-1,热膨胀值为96×10-7/℃。
将上述的实施例1~5及比较例1~2中的电子器件的制作条件、根据密封层的截面观察求得的流动性阻碍值和热膨胀值、激光密封后的状态汇总示于表1。根据表1可知,在具有流动性阻碍值为0.7~1.3μm-1、且热膨胀值为50~90×10-7/℃的密封层的实施例1~5中,确认均可以获得良好的密封状态,激光密封时的残留应力减小。
上述实施例中,加热源采用激光,但除此以外也可以使用红外线等电磁波。
[表1]
产业上利用的可能性
根据本发明的电子器件,能够抑制对两块玻璃基板间进行激光密封时玻璃基板及密封层出现裂纹或破裂等,且能够再现性良好地提供玻璃基板间的密封性及其可靠性得到提高的电子器件。
另外,这里引用2010年6月16日提出申请的日本专利申请2010-137641号的说明书、权利要求书、附图以及摘要的全部内容作为本发明的揭示。
符号的说明
1…电子器件;2…第一玻璃基板;3…第二玻璃基板;4…第一密封区域;5…第二密封区域;6…密封层;7…密封材料层;8…激光。
Claims (8)
1.一种电子器件,其具备第一玻璃基板、第二玻璃基板、电子元件部和密封层,
所述第一玻璃基板具有具备第一密封区域的第一表面;
所述第二玻璃基板具有具备与所述第一密封区域相对应的第二密封区域的第二表面,且以所述第二表面与所述第一表面相对的方式隔着规定的间隙配置在所述第一玻璃基板上;
所述电子元件部设置在所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板之间;
所述密封层以密封所述电子元件部的方式形成于所述第一玻璃基板的所述第一密封区域和所述第二玻璃基板的所述第二密封区域之间,且由包含密封玻璃、低膨胀填充材料和激光吸收材料的密封材料的熔融固着层构成;
观察所述密封层的截面时,以存在于该截面的每单位面积的所述低膨胀填充材料和所述激光吸收材料的周长的和表示的流动性阻碍值为0.7~1.3μm-1,并且,以所述密封层的截面的单位面积中的所述密封玻璃的面积比例乘以该密封玻璃的热膨胀系数而得的值、与所述密封层的截面的单位面积中的所述低膨胀填充材料及所述激光吸收材料的面积比例的和乘以所述低膨胀填充材料的热膨胀系数而得的值的和表示的热膨胀值为50~90×10-7/℃。
2.如权利要求1所述的电子器件,其特征在于,所述第一玻璃基板及所述第二玻璃基板由具有5mm以下的板厚,并且热膨胀系数为70×10-7/℃以上的玻璃构成。
3.如权利要求1或2所述的电子器件,其特征在于,所述密封玻璃由以下述氧化物换算的质量%表示包含70~90%的Bi2O3、1~20%的ZnO及2~12%的B2O3的铋类玻璃构成。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电子器件,其特征在于,所述低膨胀填充材料由选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、钛酸铝、富铝红柱石、堇青石、锂霞石、锂辉石、磷酸锆类化合物、氧化锡类化合物及石英固溶体的至少1种材料构成,并且所述密封材料在以体积比例计为10~50%的范围内含有所述低膨胀填充材料。
5.如权利要求1~4中任一项所述的电子器件,其特征在于,所述激光吸收材料由选自Fe、Cr、Mn、Co、Ni及Cu的至少1种金属或包含所述金属的化合物构成,并且所述密封材料在以体积比例计为0.1~5%的范围内含有所述激光吸收材料。
6.如权利要求1~5中任一项所述的电子器件,其特征在于,所述密封材料在以体积比例计相对于所述低膨胀填充材料为10%以下的范围内含有所述激光吸收材料。
7.如权利要求1~6中任一项所述的电子器件,其特征在于,在以体积比例计相对于所述密封材料为50~90%的范围内含有所述密封玻璃。
8.如权利要求1~7中任一项所述的电子器件,其特征在于,所述密封层是对包含所述密封玻璃、低膨胀填充材料和激光吸收材料的密封材料层照射激光进行加热以及熔融固着而成的层。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103964695A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-08-06 | 上海天马有机发光显示技术有限公司 | 一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法 |
CN105693093A (zh) * | 2014-11-27 | 2016-06-22 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种低温无铅包封用电子浆料的制备方法 |
CN109071325A (zh) * | 2013-05-10 | 2018-12-21 | 康宁股份有限公司 | 包含透明激光焊接区域的密封装置 |
CN111517638A (zh) * | 2014-02-04 | 2020-08-11 | 佳殿玻璃有限公司 | 具有无铅双熔块边缘密封的真空绝缘玻璃(vig)单元和/或制备其的方法 |
CN115925436A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用低熔玻璃焊膏连接铁氧体和微波介质陶瓷的方法 |
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Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5892467B2 (ja) * | 2012-02-23 | 2016-03-23 | 日本電気硝子株式会社 | 封着材料層付きガラス基板及びそれを用いたガラスパッケージ |
JP6237625B2 (ja) * | 2012-07-18 | 2017-11-29 | 東洋紡株式会社 | シール層含有構造体、その製造方法およびコネクタ |
KR102160829B1 (ko) * | 2012-11-02 | 2020-09-28 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 밀봉체 및 밀봉체의 제작 방법 |
WO2017156048A1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | Corning Incorporated | Sealed devices comprising transparent laser weld regions |
JP2015020914A (ja) * | 2013-07-16 | 2015-02-02 | 日本電気硝子株式会社 | ガラスパッケージの製造方法 |
KR102096053B1 (ko) * | 2013-07-25 | 2020-04-02 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기발광표시장치의 제조방법 |
JP6318693B2 (ja) | 2014-02-25 | 2018-05-09 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置及び電子機器 |
JP6212416B2 (ja) * | 2014-03-13 | 2017-10-11 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 熱分析装置用撮像装置、及びそれを備えた熱分析装置 |
KR102295536B1 (ko) * | 2014-07-25 | 2021-08-31 | 삼성디스플레이 주식회사 | 디스플레이 모듈, 디스플레이 디바이스 및 그 제조방법 |
CN104355540A (zh) * | 2014-10-28 | 2015-02-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种封接玻璃浆料 |
WO2017161099A1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Corning Incorporated | Sealed devices comprising uv-absorbing films |
JP6862681B2 (ja) * | 2016-05-23 | 2021-04-21 | 日本電気硝子株式会社 | 気密パッケージの製造方法及び気密パッケージ |
DE102016110868A1 (de) * | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Leander Kilian Gross | Verfahren und Vorrichtung zur Verkapselung von Bauteilen |
US20230280603A1 (en) * | 2022-03-02 | 2023-09-07 | Gentex Corporation | Electro-optic assembly |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006524419A (ja) * | 2003-04-16 | 2006-10-26 | コーニング インコーポレイテッド | フリットにより密封されたガラスパッケージおよびその製造方法 |
WO2010055888A1 (ja) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | 旭硝子株式会社 | 封着材料層付きガラス部材の製造方法と電子デバイスの製造方法 |
WO2010061853A1 (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | 旭硝子株式会社 | 封着材料層付きガラス部材およびそれを用いた電子デバイスとその製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5733828A (en) * | 1996-02-15 | 1998-03-31 | Asahi Glass Company Ltd. | Hermetic sealing composition |
US7291573B2 (en) * | 2004-11-12 | 2007-11-06 | Asahi Techno Glass Corporation | Low melting glass, sealing composition and sealing paste |
JP5552743B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2014-07-16 | 旭硝子株式会社 | フリット |
-
2011
- 2011-06-15 JP JP2012520474A patent/JPWO2011158873A1/ja not_active Withdrawn
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-
2012
- 2012-12-17 US US13/716,812 patent/US20130164486A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006524419A (ja) * | 2003-04-16 | 2006-10-26 | コーニング インコーポレイテッド | フリットにより密封されたガラスパッケージおよびその製造方法 |
WO2010055888A1 (ja) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | 旭硝子株式会社 | 封着材料層付きガラス部材の製造方法と電子デバイスの製造方法 |
WO2010061853A1 (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | 旭硝子株式会社 | 封着材料層付きガラス部材およびそれを用いた電子デバイスとその製造方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109071325A (zh) * | 2013-05-10 | 2018-12-21 | 康宁股份有限公司 | 包含透明激光焊接区域的密封装置 |
CN109071325B (zh) * | 2013-05-10 | 2022-04-29 | 康宁股份有限公司 | 包含透明激光焊接区域的密封装置 |
US11711938B2 (en) | 2013-05-10 | 2023-07-25 | Corning Incorporated | Sealed devices comprising transparent laser weld regions |
CN111517638A (zh) * | 2014-02-04 | 2020-08-11 | 佳殿玻璃有限公司 | 具有无铅双熔块边缘密封的真空绝缘玻璃(vig)单元和/或制备其的方法 |
CN103964695A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-08-06 | 上海天马有机发光显示技术有限公司 | 一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法 |
CN103964695B (zh) * | 2014-03-31 | 2017-05-17 | 上海天马有机发光显示技术有限公司 | 一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法 |
CN105693093A (zh) * | 2014-11-27 | 2016-06-22 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种低温无铅包封用电子浆料的制备方法 |
CN115925436A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用低熔玻璃焊膏连接铁氧体和微波介质陶瓷的方法 |
CN115925436B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-09-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用低熔玻璃焊膏连接铁氧体和微波介质陶瓷的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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WO2011158873A1 (ja) | 2011-12-22 |
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