JP5692218B2 - 電子デバイスとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電子デバイスと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、発光素子等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枚のガラス基板間を封着したガラスパッケージで発光素子等を封止した構造を有している。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（色素増感型光電変換素子）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。

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、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やすい。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（封着材料層）を配置し、これにレーザ光を照射して封着材料層を局所的に加熱・溶融させて封着することが試みられている（特許文献１〜３参照）。

レーザ光による局所加熱を適用した封着（レーザ封着）には、封着ガラス（ガラスフリット）としてバナジウム系ガラス（特許文献１参照）、またビスマス系ガラスやリン酸系ガラス（特許文献２，３参照）等が用いられている。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、封着材料層を局所的に急熱・急冷するプロセスであるため、封着材料層の溶融固着層からなる封着層とガラス基板との接着界面に残留応力が生じやすい。接着界面の残留応力は、封着部やガラス基板にクラックや割れ等を生じさせたり、またガラス基板と封着層との接着強度を低下させる原因となる。

このように、２枚のガラス基板間の封止にレーザ封着等の局所加熱封着を適用した場合、局所的な急熱・急冷プロセスに起因してガラス基板と封着層との接着界面に残留応力が生じやすく、これにより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ないという難点がある。これはＯＥＬＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等のＦＰＤ、あるいは太陽電池の信頼性を低下させる要因となる。局所的な急熱・急冷プロセスに起因する接着強度の低下はレーザ封着に限らず、赤外線を使用した局所加熱等でも発生しやすい。

特表２００６−５２４４１９号公報 特開２００８−０５９８０２号公報 特開２００８−１１５０５７号公報

本発明の目的は、２枚のガラス基板間の封着に局所加熱を適用するにあたって、ガラス基板と封着層との接着強度を向上させることによって、気密性や信頼性を再現性よく高め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。

本発明の態様に係る電子デバイスは、第１の封止領域を備える表面を有する第１のガラス基板と、前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域を備える表面を有し、前記表面が前記第１のガラス基板の前記表面と対向するように配置された第２のガラス基板と、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間に設けられた電子素子部と、前記電子素子部を封止するように、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の封止領域との間に形成された封着層とを具備する電子デバイスであって、前記封着層は封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料を電磁波で局所加熱した溶融固着層からなり、かつ前記第１及び第２のガラス基板の内部に前記封着層との界面から最大深さが３０ｎｍ以上の前記封着層との反応層が生成し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、第１の封止領域を備える表面を有する第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７０〜９０％のＢｉ_２Ｏ_３、１〜２０％のＺｎＯ、２〜１２％のＢ_２Ｏ_３、及び１０〜３８０ｐｐｍのアルカリ金属酸化物を含むビスマス系ガラスからなる封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料の焼成層からなる封着材料層とを備える表面を有する第２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表面と前記第２のガラス基板の前記表面とを対向させつつ、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、前記封着ガラスの軟化点温度Ｔ（℃）に対して前記封着材料層の加熱温度が（Ｔ＋２００℃）以上で（Ｔ＋８００℃）以下の範囲となるように、前記第１のガラス基板および／または前記第２のガラス基板を通して前記封着材料層に電磁波を照射して局所的に加熱し、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に設けられた電子素子部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電子デバイスの製造方法は、第１の封止領域を備える表面を有する第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７０〜９０％のＢｉ_２Ｏ_３、１〜２０％のＺｎＯ、２〜１２％のＢ_２Ｏ_３、及び１０〜３８０ｐｐｍのＮａ_２Ｏを含むビスマス系ガラスからなる封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料の焼成層からなる封着材料層とを備える表面を有する第２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表面と前記第２のガラス基板の前記表面とを対向させつつ、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、前記封着ガラスの軟化点温度Ｔ（℃）に対して前記封着材料層の加熱温度が（Ｔ＋２００℃）以上で（Ｔ＋８００℃）以下の範囲となるように、前記第１のガラス基板および／または前記第２のガラス基板を通して前記封着材料層に電磁波を照射して局所的に加熱し、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に設けられた電子素子部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。
なお、上記した電子デバイスの製造方法において、第１のガラス基板を用意する工程と、第２のガラス基板を用意する工程の順番は、どちらが先に行なわれても、同時進行に行なわれてもよい。上記した第１のガラス基板を用意する工程と、第２のガラス基板を用意する工程とが、終了した後、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封着層を形成する工程とが順次行なわれる。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、以下本明細書においても「〜」を同様の意味をもって使用される。

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、上記したような局所加熱を適用して封着したガラス基板と封着層との接着強度を向上させることができる。従って、気密性や信頼性を向上させた電子デバイスを再現性よく提供することが可能になる。

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１に示す電子デバイスを拡大して示す断面図である。 図７に示す電子デバイスにおけるガラス基板に生成された反応層部分を模式的に示す図である。 実施例５における封着後のガラス基板と封着層との界面近傍の線組成分析結果を示す図である。 実施例５における封着前のガラス基板と封着材料層との界面近傍の線組成分析結果を示す図である。 実施例６で作製したガラスパネルにおける封着後のガラス基板の反応層の形成跡およびその近傍の表面形状を測定した結果を示す図である。 実施例９で作製したガラスパネルにおける封着後のガラス基板の反応層の形成跡およびその近傍の表面形状を測定した結果を示す図である。 比較例１で作製したガラスパネルにおける封着後のガラス基板の封着層の形成領域およびその近傍の表面形状を測定した結果を示す図である。 接着強度及び反応層形状の測定用サンプルの作製に使用したガラス基板を示す図である。 接着強度及び反応層形状の測定用サンプルを示す図である。 反応層形状の測定状態を示す図である。

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は本発明の電子デバイスの製造工程を示す図、図３及び図４はそれに用いる第１のガラス基板の構成を示す図、図５及び図６はそれに用いる第２の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、あるいは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は第１のガラス基板２と第２のガラス基板３とを具備している。第１及び第２のガラス基板２、３は、例えば各種公知の組成を有する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８０〜９０×１０^−７／℃程度の熱膨張係数を有している。無アルカリガラスの代表的なガラスの組成は、質量％表示で、ＳｉＯ_２ ５０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１５％、ＭｇＯ ０〜３０％、ＣａＯ ０〜３０％、ＳｒＯ ０〜３０％、ＢａＯ ０〜３０％を含有するものが挙げられ、ソーダライムガラスの代表的なガラスの組成は、質量％表示で、ＳｉＯ_２ ５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５〜１０％、ＣａＯ ２〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、Ｎａ_２Ｏ １〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％であるが、これらに限定されるものではない。

第１のガラス基板２の表面２ａとそれと対向する第２のガラス基板３の表面３ａとの間には、電子デバイス１に応じた電子素子部４が設けられている。電子素子部４は、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太陽電池素子（色素増感型光電変換部素子）を備えている。ＯＥＬ素子のような発光素子や色素増感型太陽電池素子等を備える電子素子部４は各種公知の構造を有している。この実施形態の電子デバイス１は電子素子部４の素子構造に限定されるものではない。

図１に示す電子デバイス１において、第１のガラス基板２は素子用ガラス基板を構成しており、その表面にＯＥＬ素子やＰＤＰ素子等の素子構造体が電子素子部４として形成されている。第２のガラス基板３は第１のガラス基板２の表面に形成された電子素子部４の封止用ガラス基板を構成するものである。ただし、電子デバイス１の構成はこれに限られるものではない。例えば、電子素子部４が色素増感型太陽電池素子等の場合には、第１及び第２のガラス基板２、３の各表面２ａ、３ａに素子構造を形成する配線膜や電極膜等の素子膜が形成される。電子素子部４を構成する素子膜やそれらに基づく素子構造体は、第１及び第２のガラス基板２、３の表面２ａ、３ａの少なくとも一方に形成される。

電子デバイス１の作製に用いられる第１のガラス基板２の表面２ａには、図３及び図４に示すように、電子素子部４が形成される素子領域５の外周に沿って第１の封止領域６が設けられている。第１の封止領域６は素子領域５を囲うように設けられている。第２のガラス基板３の表面３ａには、図５及び図６に示すように、第１の封止領域６に対応する第２の封止領域７が設けられている。第１及び第２の封止領域６、７は封着層の形成領域（第２の封止領域７については封着材料層の形成領域）となる。なお、第２のガラス基板３の表面３ａにも必要に応じて素子領域が設けられる。

第１のガラス基板２と第２のガラス基板３とは、素子領域５や第１の封止領域６を有する表面２ａと第２の封止領域７を有する表面３ａとが対向するように、所定の間隙を持って配置されている。第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の間隙は封着層８で封止されている。すなわち、封着層８は電子素子部４を封止するように、第１のガラス基板２の封止領域６と第２のガラス基板３の封止領域７との間に形成されている。電子素子部４は第１のガラス基板２と第２のガラス基板３と封着層８とで構成されたガラスパネルで気密封止されている。封着層８は例えば２〜１５μｍの厚さを有し、また０．２〜１．５ｍｍの幅（以下、線幅ともいう。）を有していることが好ましい。かかる封着層８は、通常、第１および第２のガラス基板の周囲の全周に渡って枠状に、上記第１の封止領域６および第２の封止領域７に形成される。

電子素子部４としてＯＥＬ素子等を適用する場合、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間には一部空間が残存する。そのような空間はそのままの状態であってもよいし、また透明な樹脂等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、単にガラス基板２、３と接触しているだけであってもよい。また、電子素子部４として色素増感型太陽電池素子等を適用した場合には、第１のガラス基板２と第２のガラス基板３との間の間隙全体に電子素子部４が配置される。

封着層８は第２のガラス基板３の封止領域７上に形成された封着材料層９を溶融させて第１のガラス基板２の封止領域６に固着させた溶融固着層からなるものである。封着材料層９はレーザ光や赤外線等の電磁波１０を用いた局所加熱により溶融される。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７には、図５及び図６に示すように枠状の封着材料層９が形成されている。第２のガラス基板３の封止領域７に形成された封着材料層９を、レーザ光や赤外線等の電磁波１０の熱で第１のガラス基板２の封止領域５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）を気密封止する封着層８が形成される。

封着材料層９は、低融点ガラスからなる封着ガラス（ガラスフリット）と電磁波吸収材（レーザ光や赤外線等の電磁波を吸収して発熱する材料）と低膨張充填材とを含有する封着材料（封着用ガラス材料）の焼成層である。封着材料はその熱膨張率をガラス基板２、３の熱膨張率と整合させる上で、低膨張充填材を含有している。封着材料は主成分としての封着ガラスに電磁波吸収材と低膨張充填材とを配合したものである。封着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。

封着ガラスとしては、例えばビスマス系ガラス、錫−リン酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ホウケイ酸アルカリ系ガラス、鉛系ガラス等の低融点ガラスが用いられる。特にビスマス系ガラスが好ましい。封着ガラスの含有量は、封着材料に対して、４９．９〜９７．９体積％の範囲とすることが好ましい。封着ガラスの含有量が４９．９体積％未満であると、封着材料の溶融時の流動性が劣化し接着性が低下するおそれがある。封着ガラスの含有量が９７．９体積％を超えると、封着材料層とガラス基板の熱膨張のミスマッチが大きすぎて歪により割れが生じるおそれがある。好ましくは、６０〜８５体積％の範囲である。

電磁波吸収材としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属（合金も含む）、または前記金属の少なくとも１種の金属を含む酸化物等の化合物が用いられる。電磁波吸収材の含有量は封着材料に対して０．１〜４０体積％の範囲とすることが好ましい。電磁波吸収材の含有量が０．１体積％未満であると、レーザ光や赤外線を照射した際に封着材料層９を十分に溶融させることができない。電磁波吸収材の含有量が４０体積％を超えると、レーザ光や赤外線の照射時に第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に割れが生じたり、封着材料の溶融時の流動性が劣化して第１のガラス基板２との接着性が低下したりするおそれがある。特に、封着材料層９の厚さが７μｍ以上の場合では、電磁波吸収材の含有量は０．１〜１０体積％の範囲が好ましく、１〜９体積％がより好ましい。また、封着材料層９の厚さを７μｍ未満とした場合では、電磁波吸収材の含有量は２〜４０体積％の範囲が好ましく、３〜２５体積％がより好ましい。

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、チタン酸アルミニウム、ムライト、コージェライト、ユークリプタイト、スポジュメン、リン酸ジルコニウム系化合物、酸化錫系化合物、石英固溶体からなる群から選ばれる少なくとも１種が用いられる。リン酸ジルコニウム系化合物としては、（ＺｒＯ）_２Ｐ_２Ｏ_７、ＮａＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、ＫＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｃａ_０．５Ｚｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_０．５Ｎｂ_０．５Ｚｒ_１．５（ＰＯ_４）_３、Ｋ_０．５Ｎｂ_０．５Ｚｒ_１．５（ＰＯ_４）_３、Ｃａ_０．２５Ｎｂ_０．５Ｚｒ_１．５（ＰＯ_４）_３、ＮｂＺｒ（ＰＯ_４）_３、Ｚｒ_２（ＷＯ_３）（ＰＯ_４）_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、封着材料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。低膨張充填材の含有量が１体積％未満であると、封着材料の熱膨張率を調整する効果を十分に得ることができないおそれがある。一方、低膨張充填材の含有量が５０体積％を超えると、封着材料の流動性が低下して接着強度が低下するおそれがある。特に、封着材料層９の厚さが７μｍ以上の場合では、低膨張充填材の含有量は１０〜５０体積％が好ましく、１５〜４０体積％がより好ましい。また、封着材料層９の厚さが７μ未満の場合では、低膨張充填材の含有量は１〜４０体積％が好ましく、２〜３０体積％がより好ましい。

ところで、封着材料層９の加熱・溶融にレーザ光や赤外線等の電磁波１０による局所加熱を適用した場合には、前述したように局所的な急熱・急冷プロセスに起因してガラス基板２、３と封着層８との接着界面に残留応力が生じやすい。接着界面に生じる残留応力は、ガラス基板２、３と封着層８との接着強度を低下させる要因となる。そこで、この実施形態の電子デバイス１においては、図７の拡大図に示すように、第１及び第２のガラス基板２、３の内部に封着層８との界面から最大深さが３０ｎｍ以上の反応層（すなわち、ガラス基板２、３と封着層８との反応層）１１を生成している。

反応層１１は、ガラス基板２、３の構成元素と封着層８の構成元素との複数の元素を含む混合層である。このような反応層１１をガラス基板２、３の内部に生成すると共に、その最大深さを３０ｎｍ以上とすることによって、ガラス基板２、３と封着層８との接着状態を強固にすることができる。上記したガラス基板２、３の内部に反応層１１が生成するとは、ガラス基板の封着層８の形成領域の表面から内部に向かって生成していることを意味する。従って、局所的な急熱・急冷プロセスに起因してガラス基板２、３と封着層８との接着界面に残留応力が生じるような場合においても、ガラス基板２、３と封着層８との接着強度を高めることが可能となる。反応層１１の最大深さが３０ｎｍ未満であると、接着強度を高める効果を十分に得ることができない。反応層１１の最大深さは５０ｎｍ以上とすることがより好ましく、さらに好ましくは１５０ｎｍ以上である。

さらに、反応層１１は封着層８の端部付近より中心部付近が第１及び第２のガラス基板２、３の内部に向けて突出した形状を有することが好ましい。言い換えると、反応層１１はガラス基板２、３の内部への深さが封着層８の端部側より中心部付近の方が深い形状を有することが好ましい。例えば、このような形状としては、円孤状、あるいは鍋底状などの形状が挙げられる。このような反応層１１によれば、ガラス基板２、３と反応層１１との界面に生じる応力を反応層１１全体に分散させることができるため、ガラス基板２、３と封着層８との接着強度をより一層高めることが可能となる。反応層の深さが一様であると、残留応力が反応層の側面や底面等に集中するおそれがある。反応層１１の形状は図７に示すような形状に限らず、突出部分が複数存在するような形状であってもよい。

上記した反応層１１の具体的な形状としては、図８に示すように、反応層１１の最大深さＤ１が封着層８の端部付近における深さＤ２に対して１．１倍以上（Ｄ１／Ｄ２≧１．１）の突形状（すなわち、ガラス基板側に突出した形状であって、図８において下向きの突形状）であることが好ましい。ここで、反応層１１の端部付近の深さＤ２は、反応層１１の端部から最大深さＤ１となる位置までの距離をＬ１としたとき、端部から距離Ｌ１の１／１０の距離Ｌ２（Ｌ２＝（１／１０）×Ｌ１）の位置における深さを示すものとする。また、突出部分が複数（例えば２つ）存在する場合には、最大深さＤ１とその位置の最寄りの端部から最大深さＤ１となる位置までの距離Ｌ１の１／１０の距離Ｌ２の位置における深さＤ２とに基づいてＤ１／Ｄ２を求めるものとする。

封着層８の端部付近における深さＤ２に対する最大深さＤ１の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．１以上の反応層１１によれば、ガラス基板２、３と封着層８との接着強度をより一層高めることができると共に、ガラス基板２、３と反応層１１との界面における応力の分散効果を再現性よく得ることが可能となる。すなわち、Ｄ１／Ｄ２比を１．１以上とすることによって、反応層１１の形成量を増加させつつ、反応層１１の形状をガラス基板２、３内により突出させた形状とすることができる。従って、ガラス基板２、３と封着層８との接着強度の向上効果とガラス基板２、３と反応層１１との界面における応力の分散効果をより向上させることが可能となる。Ｄ１／Ｄ２比は２．０以上であることがより好ましい。

また、反応層１１が形成された部分の断面積が５０μｍ^２以上であることが好ましい。ここにおいて、断面積とは、反応層１１において、形成された封着層８の幅方向の縦断面方向の面積をいう。反応層１１の断面積を５０μｍ^２以上することによって、ガラス基板２、３と封着層８とをより強固に接着することができる。反応層１１の断面積は１００μｍ^２以上であることがより好ましい。反応層１１の断面積は、例えば反応層１１の形状（深さ等）により増加させることができる。なお、反応層１１の断面積は封着層８の幅（線幅）を広くしても増加させることができ、これもガラス基板２、３と封着層８との接着強度を高める手段として挙げられる。ただし、封着層８の幅（線幅）は電子デバイス１の構成等に基づいて制約され、具体的には、０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。

反応層の生成は、ガラス基板２、３と封着層８との接着界面近傍のＥＥ−ＥＰＭＡ線組成分析により確認することができるが、実用的な方法として以下に示す方法が挙げられる。ここでは、反応層１１の形状（深さ、断面積、Ｄ１／Ｄ２比等）に関しては以下に示す方法で測定した値を示すものとする。

まず、封着した電子デバイス（ガラス基板２、３と封着層８とで構成されたガラスパネル）１の一部を研磨しやすいように切り出して試料とする。この試料から一方のガラス基板を研磨して除去する。なお、接着強度が低くて封着層８内で剥離する場合には、ガラス基板の研磨工程を省くことができる。次いで、一方のガラス基板を除去した試料をエッチング液に浸漬して封着層を除去する。エッチング液には封着ガラスの構成元素を溶解することが可能な酸液を使用する。例えば、封着ガラスとしてビスマス系ガラスを用いた場合には、例えば３０％硝酸水溶液を使用する。反応層１１はガラス基板２、３の構成元素と封着ガラスの構成元素の混合層であるため、封着層８の除去と同時に反応層１１も除去される。

このようにして、反応層１１の形成跡が凹状部として残存するガラス基板を作製する。このような凹状部を有するガラス基板の表面形状を表面粗さ計で測定することによって、反応層１１の形成跡である凹状部の形状、すなわち反応層１１の形状を測定、評価することができる。図１０は後述する実施例５で作製したガラスパネルにおけるガラス基板の反応層１１の形成跡の表面形状を測定した結果を示す図、図１１は後述する実施例８で作製したガラスパネルにおけるガラス基板の反応層１１の形成跡の表面形状を測定した結果を示す図である。これらの図に示すように、ガラス基板２、３から反応層１１を溶解除去した後に、ガラス基板２、３の表面形状を表面粗さ計で測定することによって、反応層１１の形状を評価することができる。

上述したような形状を有する反応層１１は、例えば封着ガラスの組成や、照射するレーザ光や電磁波による封着材料層９の加熱温度等を制御することにより再現性よく生成することができる。すなわち、封着ガラス（ガスフリット）にビスマス系ガラスを適用する場合、質量割合で７０〜９０％のＢｉ_２Ｏ_３、１〜２０％のＺｎＯ、２〜１２％のＢ_２Ｏ_３、及び１０〜３８０ｐｐｍのＮａ_２Ｏの組成を適用することが好ましい。Ｂｉ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、及びＢ_２Ｏ_３の３成分で形成されるガラスは、透明でガラス転移点が低い等の特性を有することから、局所加熱用の封着材料のガラス成分として好適である。ただし、上記した３成分による封着ガラスでは、ガラス基板２、３と封着層８との間に十分な反応層１１を生成することができないおそれがある。

ガラス基板２、３と封着層８との接着界面に所要の作用をもった反応層１１を形成するためには、ガラスフリット中に拡散しやすい元素、具体的には１価のアルカリ金属元素を含有させることが効果的である。特に、ビスマス系ガラスフリットにおいては、Ｎａ_２Ｏを含有させることが効果的である。このようなＢｉ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、及びＢ_２Ｏ_３の３成分で形成されるビスマス系ガラスフリットに適量のＮａ_２Ｏを含有させた４成分系のガラスフリットを使用することによって、ガラス基板２、３と封着層８との接着界面に反応層１１が生成されやすくなる。

上述した４成分で形成されるビスマス系ガラスフリットにおいて、Ｂｉ_２Ｏ_３はガラスの網目を形成する成分であり、封着ガラス中に７０〜９０質量％の範囲で含有させることが好ましい。Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が７０質量％未満であるとガラスフリットの軟化温度が高くなる。Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が９０質量％を超えるとガラス化しにくくなり、ガラスの製造が困難になると共に、熱膨張係数が高くなりすぎる傾向がある。封着温度等を考慮して、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量は７８〜８７質量％の範囲とすることがより好ましい。

ＺｎＯは熱膨張係数や軟化温度を下げる成分であり、封着ガラス中に１〜２０質量％の範囲で含有させることが好ましい。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って、ガラスが得られないおそれがある。ガラス製造の安定性等を考慮して、ＺｎＯの含有量は７〜１２質量％の範囲とすることがより好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３はガラス骨格を形成してガラス化が可能になる範囲を広げる成分であり、封着ガラス中に２〜１２質量％の範囲で含有させることが好ましい。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が２質量％未満であるとガラス化が困難になる。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１２質量％を超えると軟化点が高くなる。ガラスの安定性や封着温度等を考慮して、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は５〜１０質量％の範囲とすることがより好ましい。

Ｎａ_２Ｏはガラス基板２、３と封着層８との反応性を高める成分であり、封着ガラス中に質量割合で１０〜３８０ｐｐｍの範囲で含有させることが好ましい。Ｎａ_２Ｏの含有量が１０質量ｐｐｍ未満であると反応層１１の生成効率を十分に高めることができない。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が３８０質量ｐｐｍを超えると第１のガラス基板２の表面に形成される配線等に悪影響を及ぼすおそれがある。過剰なＮａ_２Ｏは、電子デバイスとして機能させるために形成された、第１のガラス基板２上の配線と反応し、配線に断線等を生じさせるおそれがある。さらに、Ｎａ_２Ｏの含有量が多すぎるとガラスの安定性が損なわれ、失透が発生しやすくなる。ガラス基板２、３と封着層８との接着強度の向上効果、配線等への影響、ガラスの安定性等を考慮して、Ｎａ_２Ｏの含有量は質量割合で１００〜３５０ｐｐｍの範囲とすることがより好ましい。

上述したＮａ_２Ｏと同様に、Ｌｉ_２ＯやＫ_２Ｏ等のアルカリ金属酸化物もガラス基板２、３と封着層８との接着界面に反応層１１を形成させる成分として機能する。封着ガラスに添加されるこれらアルカリ金属酸化物は、これらの合計量で、封着ガラス中に質量割合で１０〜３８０ｐｐｍの範囲が好ましい。ただし、これらアルカリ金属酸化物のうちでも、特にガラス基板２、３との反応性に優れるＮａ_２Ｏが効果的であることから、ガラスフリットして用いるビスマス系ガラスはＮａ_２Ｏを含むことが好ましい。なお、Ｎａ_２Ｏの一部はＬｉ_２ＯやＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種で置換してもよい。Ｌｉ_２ＯやＫ_２ＯによるＮａ_２Ｏの置換量は、接着界面における反応層１１の形成性等を考慮して、Ｎａ₂Ｏ量の５０質量％以下とすることが好ましい。

上述した４成分で形成されるビスマス系ガラスはガラス転移点が低く、封着材料に適したものであるが、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｇ_２Ｏ、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｃｓ_２Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｐ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_ｘ（ｘは１または２である）等の１種または複数種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、ガラス転移点や軟化点が上昇したりするおそれがあるため、任意成分の合計含有量は１０質量％以下とすることが好ましい。任意成分の合計含有量の下限値は特に限定されるものではない。ビスマス系ガラス（ガスフリット）には、添加の目的に基づいて有効量の任意成分を配合することができる。

上記した任意成分のうち、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等はガラスの安定化に寄与する成分であり、その含有量は０〜５質量％の範囲とすることが好ましい。Ｃｓ_２Ｏはガラスの軟化温度を下げる効果を有し、ＣｅＯ_２はガラスの流動性を安定化させる効果を有する。Ａｇ_２Ｏ、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_ｘ等はガラスの粘性や熱膨張係数等を調整する成分として含有させることができる。これら各成分の含有量は任意成分の合計含有量が１０質量％を超えない範囲（０質量％を含む）内において、適宜に設定することができる。

ここでは封着ガラスとしてビスマス系ガラスを用いる場合を例として説明したが、封着材料の主成分となる封着ガラスはビスマス系ガラスに限られるものではない。例えば、質量％表示で、Ｂｉ_２Ｏ_３ ７０〜８５％、ＺｎＯ ３〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ２〜１２％、ＢａＯ ０．１〜１０％、Ｎａ_２Ｏ １０〜３８０ｐｐｍを必須成分とする封着ガラスも使用できる。ビスマス系ガラス以外の封着ガラスを使用する場合においても、上述したようにガラス基板２、３との反応性を向上させる成分（例えば、アルカリ金属酸化物成分）を含有させることによって、ガラス基板２、３内に封着層８との反応層１１を生成することができる。例えば、ホウケイ酸アルカリ系ガラスが挙げられる。
さらに、以下に示す封着材料層９の加熱条件を適用することによって、反応層１１の生成効率を高めることができる。

封着材料層９の加熱条件に関しては、封着ガラスの軟化点温度Ｔ（℃）に対して、封着材料層９の加熱温度が（Ｔ＋２００℃）以上で（Ｔ＋８００℃）以下の範囲となるように、封着材料層９に電磁波１０を照射することが好ましい。すなわち、封着材料層９の加熱温度をガラスの軟化点温度Ｔ（℃）より２００℃以上高い温度に設定することによって、ガラス基板２、３と封着ガラスとの反応性を高めることができる。ただし、封着材料層９の加熱温度が（Ｔ＋８００℃）を超える温度になると、ガラス基板２、３にクラックや割れ等が生じやすくなる。封着材料層９の加熱温度は（Ｔ＋３００℃）以上で（Ｔ＋５００℃）以下の範囲とすることがより好ましい。本明細書では、レーザ光による加熱温度は、放射温度計（浜松ホトニクス株式会社製、商品名：ＬＤ−ＨＥＡＴＥＲ Ｌ１００６０）で測定した。

この実施形態の電子デバイス１は、例えば以下のようにして作製される。まず、図２（ａ）に示すように、電子素子部４を有する第１のガラス基板２と封着材料層９を有する第２のガラス基板３とを用意する。封着材料層９は、封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料を、ビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製し、これを第２のガラス基板３の封止領域７に塗布した後に乾燥及び焼成することにより形成される。

封着材料ペーストの調製に用いられるビヒクルとしては、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挙げられる。

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、希釈用の溶剤、消泡剤や分散剤のような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。

第２のガラス基板３の封止領域７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７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７に沿って塗布したりする。封着材料ペーストの塗布層は、例えば１２０℃以上の温度で１０分以上乾燥させることが好ましい。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することが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９を形成する。焼成工程は、まず塗布層を封着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、封着材料の焼成層からなる封着材料層９を形成する。封着材料ペーストを第２のガラス基板の封着領域７に線条に塗布するに当たっては、封着層８が、２〜１５μｍの厚さであって、かつ０．２〜１．５ｍｍの幅となるように、その線条の厚さおよび幅を選択する。

次に、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、電子素子部４を有する表面２ａと封着材料層９を有する表面３ａとが対向するように積層する。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９にレーザ光や赤外線等の電磁波１０を照射する。なお、図２には示していないが、第１のガラス基板２を通して封着材料層９にレーザ光や赤外線等の電磁波１０を照射しても良いし、また第１および第２のガラス基板の両側から、第１および第２のガラス基板を通して封着材料層９にレーザ光や赤外線等の電磁波１０を照射してもよい。封着材料層９に照射する電磁波１０としてレーザ光を使用する場合、レーザ光は、ガラス基板の周辺に枠状に形成された封着材料層９に沿って走査しながら照射される。レーザ光は特に限定されず、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。電磁波として赤外線を使用する場合には、例えば封着材料層９の形成部位以外をＡｇ等の赤外線反射膜等でマスキングすることによって、封着材料層９に赤外線を選択的に照射することが好ましい。

レーザ光や赤外線等の電磁波１０による封着材料層９の加熱温度は、前述したように封着ガラスの軟化点温度Ｔ（℃）に対して（Ｔ＋２００℃）以上で（Ｔ＋８００℃）以下の範囲とすることが好ましい。このような加熱条件を満足させる上で、電磁波１０としては出力密度が２５０〜１００００Ｗ／ｃｍ^２の範囲のレーザ光や、出力が１〜３０ｋＷの範囲の赤外線を使用することが好ましい。より好ましくは、出力密度が１０００〜８０００Ｗ／ｃｍ^２の範囲のレーザ光や、出力が５〜２５ｋｗの範囲の赤外線を使用する。なお、レーザ光や赤外線を照射した際の封着材料層９の加熱温度は、封着材料層９の厚さや線幅、またレーザ光の場合には走査速度等によっても変化するため、これらの条件を加味した上で、上記した封着材料層９の加熱温度になるようにレーザ光や赤外線の照射条件を設定することが好ましい。

電磁波１０としてレーザ光を使用した場合、封着材料層９はそれに沿って走査されるレーザ光が照射された部分から順に溶融し、レーザ光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９の全周にわたってレーザ光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８が形成される。また、電磁波１０として赤外線を使用した場合、封着材料層９は赤外線の照射に基づいて溶融し、赤外線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。このようにして、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８が形成される。

ここで、封着材料層９にレーザ光や赤外線等の電磁波１０を照射した場合、封着材料層９のみが局所的に加熱されることになる。封着材料層９の熱はガラス基板２、３を通して外部に放散されることになるが、封着材料層９の中心付近は端部付近に比べて熱の伝達効率が低い。このため、熱が逃げにくい封着材料層９の中心付近において、ガラス基板２、３と封着ガラスとの反応が進行しやすい。従って、レーザ光や赤外線による局所加熱を適用した場合には、図７や図８に示したような形状を有する反応層１１が得られやすい。さらに、電磁波１０としてレーザ光を使用する場合には、強度分布が突状のレーザ光を使用することが好ましく、これにより反応層１１も突形状となりやすい。

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８とで構成したガラスパネルで、それらの間に設けられる電子素子部４を気密封止した電子デバイス１を作製する。電子デバイス１の信頼性はガラス基板２、３と封着層８との接着強度等に依存する。この実施形態によればガラス基板２、３と封着層８との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を提供することが可能となる。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、あるいは複層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。

次に、本発明の具体的な実施例及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）
質量割合でＢｉ_２Ｏ_３ ８３％、Ｂ_２Ｏ_３ ５．５％、ＺｎＯ１１％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５％の組成を有し、さらに質量割合で１２ｐｐｍのＮａ_２Ｏを含むビスマス系ガラスフリット（軟化点：４２０℃）、低膨張充填材としてコージェライト粉末、電磁波吸収材として質量割合でＦｅ_２Ｏ_３２４％、ＣｕＯ２２％、Ａｌ_２Ｏ_３２０％、ＭｎＯ３４％の組成を有するレーザ吸収材を用意した。Ｎａ_２Ｏの含有量はＩＣＰにより分析した。ビスマス系ガラスフリットの組成比は便宜的に主要成分の合計量を１００質量％として示したが、微量成分であるＮａ_２Ｏ量も封着ガラスの成分合計（１００質量％）に含まれるものである。

ビスマス系ガラスフリット６８体積％とコージェライト粉末２５体積％とレーザ吸収材７体積％とを混合して封着材料（熱膨張係数：７１×１０^−７／℃）を作製した。この封着材料８４質量％を、バインダ成分としてエチルセルロース５質量％を２，２，４−トリメチル−１，３ペンタンジオールモノイソブチレート９５質量％に溶解して作製したビヒクル１６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（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００（熱膨張係数：３８×１０^−７／℃））からなる第２のガラス基板（板厚：０．７ｍｍ、寸法：９０ｍｍ×９０ｍｍ）を用意し、このガラス基板の封止領域に封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、１２０℃×１０分の条件で乾燥させた。この塗布層を４８０℃×１０分の条件で焼成することによって、膜厚が１０μｍ、線幅が０．５ｍｍの封着材料層を形成した。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子領域（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、スポット径１．６ｍｍ、出力２３．５Ｗ（出力密度：１１６９Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光（半導体レーザ）を１０ｍｍ／秒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。レーザ光の強度分布は一定に形成せず、突形状の強度分布を有するレーザ光を使用した。

レーザ光を照射した際の封着材料層の加熱温度を放射温度計で測定したところ、封着材料層の温度は６５０℃であった。上記したビスマス系ガラスフリットの軟化点温度Ｔは４２０℃であるため、封着材料層の加熱温度は（Ｔ＋２３０℃）に相当する。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例２）
Ｎａ_２Ｏの含有量が質量割合で１００ｐｐｍであるビスマス系ガラスフリット（軟化点：４２０℃）を用いる以外は、実施例１と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は、実施例１と同様に６５０℃であった。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例３）
出力が２８Ｗ（出力密度：１３９３Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光を用いる以外は、実施例２と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は７３０℃であった。この加熱温度は（Ｔ＋３１０℃）に相当する。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例４）
出力が３２Ｗ（出力密度：１５９２Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光を用いる以外は、実施例２と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は７９０℃であった。この加熱温度は（Ｔ＋３７０℃）に相当する。このようにして、素子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）
出力が３７Ｗ（出力密度：１８４７Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光を用いる以外は、実施例２と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は９００℃であった。この加熱温度は（Ｔ＋４８０℃）に相当する。このようにして、素子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）
封着材料層の線幅を０．７５ｍｍ、出力が２８Ｗ（出力密度：１３９３Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光を用いる以外は、実施例４と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は、実施例４と同様に７９０℃であった。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例７）
封着材料層の線幅を１ｍｍとすると共に、出力が２５Ｗ（出力密度：１２４４Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光を用いる以外は、実施例３と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は７４０℃であった。加熱温度は（Ｔ＋３２０℃）に相当する。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例８）
Ｎａ_２Ｏの含有量が質量割合で３５０ｐｐｍであるビスマス系ガラスフリット（軟化点：４２０℃）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を調製した。このビスマス系ガラスフリットを含む封着材料ペーストを、ソーダライムガラス（旭硝子株式会社製、（熱膨張係数：８４×１０^−７／℃））からなる第２のガラス基板（板厚：０．７ｍｍ、寸法：９０ｍｍ×９０ｍｍ）の封止領域にスクリーン印刷法で塗布した後、１２０℃×１０分の条件で乾燥させた。この塗布層を４８０℃×１０分の条件で焼成することによって、膜厚が１０μｍ、線幅が１ｍｍの封着材料層を形成した。

次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と素子領域を有する第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、スポット径１．６ｍｍ、出力１８Ｗ（出力密度：８９６Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光（半導体レーザ）を５ｍｍ／秒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。レーザ光の強度分布は一定に形成せず、突形状の強度分布を有するレーザ光を使用した。

レーザ光を照射した際の封着材料層の加熱温度を放射温度計で測定したところ、封着材料層の温度は６２０℃であった。前述したビスマス系ガラスフリットの軟化点温度Ｔは４２０℃であるため、封着材料層の加熱温度は（Ｔ＋２００℃）に相当する。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（実施例９）
ビスマス系ガラスフリット中のＮａ_２Ｏの含有量は実施例２と、その他の条件については実施例１と同様にして、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に膜厚が１０μｍ、線幅が０．５ｍｍの封着材料層を形成した。次に、封着材料層を有する第２のガラス基板と第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。出力が１０〜２０ｋＷの赤外線加熱装置内に配置して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。

赤外線照射時の封着材料層付近のガラスの温度を熱電対で測定したところ、封着材料層の温度は９００℃であった。前述したビスマス系ガラスフリットの軟化点温度Ｔは４２０℃であるため、封着材料層の加熱温度は（Ｔ＋４８０℃）に相当する。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。
なお、実施例１〜９において得られた封着材料層に電磁波を照射して加熱して形成された封着層の厚みと線幅は、封着層材料層の厚みと線幅と同様であり、変化がなかった。

（比較例１）
出力が１３Ｗ（出力密度：６４７Ｗ／ｃｍ^２）のレーザ光を用いる以外は、実施例１と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は５４０℃であった。この加熱温度は（Ｔ＋１２０℃）に相当する。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

（比較例２）
Ｎａ_２Ｏの含有量が質量割合で４ｐｐｍであるビスマス系ガラスフリット（軟化点：４２０℃）を用いる以外は、実施例１と同様にして封着材料層の形成、及びレーザ光による第１のガラス基板と第２のガラス基板との封着を実施した。レーザ光を照射した際の封着材料層の温度は、実施例１と同様に６５０℃であった。このようにして作製したガラスパネルを有する電子デバイスを後述する特性評価に供した。

上述した実施例１〜９で作製したガラスパネルについて、光学顕微鏡（１００倍）にて接着の有無を確認したところ、全てのパネルが接着されていることを確認した。また、実施例５で作製したガラスパネルについて、ガラス基板と封着層との接着界面近傍を断面ＳＥＭで観察し、さらにガラス基板の主要構成元素であるＳｉと封着層の主要構成元素であるＢｉの線組成分析をＦＥ−ＥＰＭＡで行った。実施例５によるガラスパネルのＳｉとＢｉの線組成分析結果を図９に示す。また、レーザで封着する前のガラス基板と封着材料層との界面近傍を断面ＳＥＭで観察し、さらにガラス基板の主要構成元素であるＳｉと封着層の主要構成元素であるＢｉの線組成分析をＦＥ−ＥＰＭＡで行った。その結果を図１０に示す。図９と図１０との比較から明らかなように、界面近傍でＳｉとＢｉとが混合しており、反応層が生成していることが確認された。

次に、反応層の形状と接着強度を測定するために、実施例１〜９及び比較例１〜２と同一条件にて、ガラス基板の寸法と封着領域のみが異なるサンプルを用意した。サンプルは以下のようにして作製した。ガラス基板の寸法は、板厚を０．７ｍｍ、縦×横を７０ｍｍ×２５ｍｍとした。まず、図１４に示すように、ガラス基板２１の封着領域Ａに封着材料層２２を形成し、さらに図１５に示すように、ガラス基板２１とガラス基板２３とを重ねた後、各実施例及び比較例と同一条件で封着を行った。このようなサンプルの接着強度をＪＩＳ Ｋ６８５６（接着剤の曲げ接着強さ試験方法）を参考にして測定した。ＪＩＳ Ｋ６８５６からの変更点は、基板の厚さを２．８ｍｍから０．７ｍｍとし、またシール幅を１２．５ｍｍから各実施例及び参考例の幅とした。接着強度の測定結果を表１及び表２に示す。

反応層の形状は、前述したガラス基板の表面測定方法（反応層をエッチング除去した後にガラス基板の表面形状を表面粗さ計で測定する方法）に基づいて測定した。サンプルは上述した通りである。サンプルのガラス基板の一部を研磨しやすいようにダイサー（ｄｉｃｅｒ）で切り出して試料とした。この試料から一方のガラス基板を、研磨粉（株式会社フジミコーポレッド製ＦＯ＃５００）を使用して平面研磨盤で研磨して除去した。このとき、除去するガラス基板が残らないように、また試料として使用する側のガラス基板を研磨しないように十分に注意した。接着強度が低くて封着層内で剥離する場合には、ガラス基板の研磨工程を省くことができた。次いで、硝酸水溶液（６０％）を蒸留水で１：１の比率で希釈してエッチング液を作製し、一方のガラス基板を除去した試料をエッチング液に２時間浸漬した。次いで、蒸留水で試料を洗浄し、１２０℃の乾燥機に５分間入れて乾燥させた。試料の封着領域Ａの表面状態を図１６に示すように、接触式表面粗さ計（株式会社東京精密製、サーフコム１４００Ｄ）を用いて測定した。

図１１に実施例６で作製したガラスパネルにおけるガラス基板の反応層の形成跡およびその近傍の表面形状を測定した結果を示す。また、図１２に実施例９で作製したガラスパネルにおけるガラス基板の反応層の形成跡およびその近傍の表面形状を測定した結果を、図１３に比較例１で作製したガラスパネルにおけるガラス基板の封着層の形成領域およびその近傍の表面形状を測定した結果を示す。ガラス基板の表面測定結果から反応層の形状を判定し、さらに反応層の最大深さＤ１、断面積、Ｄ１／Ｄ２比を求めた。これらの測定・評価結果を表１及び表２に示す。表１及び表２にはガラスパネルの製造条件を併せて示す。

表１及び表２から明らかなように、比較例１〜２では反応層が生成されておらず、そのために接着強度が低いことが分かる。これらに対して、実施例１〜９によるガラスパネルはいずれも反応層が十分な深さや形状で生成されているため、良好な接着強度が得られている。なお、実施例２と同様にして封着材料層を形成した第２のガラス基板と第１のガラス基板とを積層し、これを加熱炉内に配置して５００℃×１時間の条件で加熱処理したところ、接着界面近傍に反応層が生成されていたものの、加熱炉による焼成を適用しているため、反応層は一様な深さ（平板状）を有していた。

（実施例１０）
質量割合でＢｉ_２Ｏ_３ ７９．３％、Ｂ_２Ｏ_３ ７．１％、ＺｎＯ７．６％、ＢａＯ５．６％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．４％の組成を有し、さらに質量割合で２２ｐｐｍのＮａ_２Ｏを含むビスマス系ガラスフリット（軟化点：４３０℃）を用い、他の条件は実施例１と同様にガラスパネルを有する電子デバイスを作製した。接着強度の測定結果は６．０Ｎで、しっかりと接着されていることを確認した。この実施例では反応層の確認は行わなかったが、ガラスフリット成分のＺｎＯの一部をＢａＯに置換することにより、ガラスフリットの結晶化ポテンシャルが下がり、ガラスの流動性が向上して、良好な反応層が形成されたことと推定できる。

（実施例１１）
実施例１と同様のビスマス系ガラスフリット、低膨張充填材、レーザ吸収材を用意し、ビスマス系ガラスフリット７４体積％とコージェライト粉末１１体積％と電磁波吸収材（レーザ吸収材）１５体積％とを混合して封着材料（熱膨張係数：９０×１０^−７／℃）を作製した。この封着材料８４質量％を、バインダ成分としてエチルセルロース５質量％を２，２，４−トリメチル−１，３ペンタンジオールモノイソブチレート９５質量％に溶解して作製したビヒクル１６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（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００（熱膨張係数：３８×１０^−７／℃））からなる第２のガラス基板（板厚：０．７ｍｍ、寸法：９０ｍｍ×９０ｍｍ）を用意し、このガラス基板の封止領域に封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、１２０℃×１０分の条件で乾燥させた。この塗布層を４８０℃×１０分の条件で焼成することによって、膜厚が４μｍ、線幅が０．５ｍｍの封着材料層を形成した。次に、実施例３と同様の条件でガラスパネルを有する電子デバイスを作製した、接着強度の測定結果は７．０Ｎで、しっかりと接着されていることを確認した。反応層を確認したところ、突形状、最大深さが１５０ｎｍ、断面積が５４μｍ^２、Ｄ１／Ｄ２が６．０の反応層を確認した。

本発明によれば、各種電子デバイスにおけるガラス基板と封着層との接着強度を向上させることができ、気密性や信頼性を向上させた電子デバイスを再現性よく提供することができ、ＯＥＬＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等のＦＰＤ、あるいは太陽電池素子等の電子デバイスにおいて有用である。また、太陽熱発電用の反射ミラーにおいて、反射膜を保護するために、２枚のガラス基板で反射膜を気密封止する用途にも有用である。
なお、２０１０年３月１９日に出願された日本特許出願２０１０−０６３８３９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、本発明の開示として取り入れるものである。

１…電子デバイス、２…第１のガラス基板、３…第２のガラス基板、４…電子素子部、５…素子領域、６…第１の封止領域、７…第２の封止領域、８…封着層、９…封着材料層、１０…電磁波、１１…反応層。

Claims (17)

1. 第１の封止領域を備える表面を有する第１のガラス基板と、
   前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域を備える表面を有し、前記表面が前記第１のガラス基板の前記表面と対向するように配置された第２のガラス基板と、
   前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間に設けられた電子素子部と、
   前記電子素子部を封止するように、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の封止領域との間に形成された封着層とを具備する電子デバイスであって、
   前記封着層は封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料を電磁波で局所加熱した溶融固着層からなり、かつ前記第１及び第２のガラス基板の内部に前記封着層との界面から最大深さが３０ｎｍ以上の前記封着層との反応層が生成していることを特徴とする電子デバイス。
2. 前記反応層は前記封着層の端部付近より中心部付近が前記第１及び第２のガラス基板の内部に向けて突出した形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記反応層の最大深さＤ１が前記封着層の端部付近における前記反応層の深さＤ２に対して１．１倍以上（Ｄ１／Ｄ２≧１．１）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記反応層の断面積が５０μｍ^２以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
5. 前記封着ガラスは、質量割合で７０〜９０％のＢｉ_２Ｏ_３、１〜２０％のＺｎＯ、２〜１２％のＢ_２Ｏ_３、及び１０〜３８０ｐｐｍのＮａ_２Ｏを含む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４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
6. 前記電磁波吸収材はＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、及び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化合物からなり、かつ前記封着材料は前記電磁波吸収材を体積割合で０．１〜４０％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５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
7. 前記電磁波吸収材を体積割合で０．１〜１０％の範囲で含有することを特徴とする請求項６に記載の電子デバイス。
8. 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、チタン酸アルミニウム、ムライト、コージェライト、ユークリプタイト、スポジュメン、リン酸ジルコニウム系化合物、酸化錫系化合物、及び石英固溶体からなる群から選ばれる少なくとも１種からなり、かつ前記封着材料は前記低膨張充填材を体積割合で１〜５０％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７のいずれか１項に記載の電子デバイス。
9. 前記低膨張充填材を体積割合で１０〜５０％の範囲で含有することを特徴とする請求項８に記載の電子デバイス。
10. 前記封着層の厚さが２〜１５μｍであり、幅が０．２〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の電子デバイス。
11. 第１の封止領域を備える表面を有する第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７０〜９０％のＢｉ_２Ｏ_３、１〜２０％のＺｎＯ、２〜１２％のＢ_２Ｏ_３、及び１０〜３８０ｐｐｍのアルカリ金属酸化物を含むビスマス系ガラスからなる封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料の焼成層からなる封着材料層とを備える表面を有する第２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表面と前記第２のガラス基板の前記表面とを対向させつつ、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、
    前記封着ガラスの軟化点温度Ｔ（℃）に対して前記封着材料層の加熱温度が（Ｔ＋２００℃）以上で（Ｔ＋８００℃）以下の範囲となるように、前記第１のガラス基板および／または前記第２のガラス基板を通して前記封着材料層に電磁波を照射して局所的に加熱し、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に設けられた電子素子部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。
12. 第１の封止領域を備える表面を有する第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７０〜９０％のＢｉ_２Ｏ_３、１〜２０％のＺｎＯ、２〜１２％のＢ_２Ｏ_３、及び１０〜３８０ｐｐｍのＮａ_２Ｏを含むビスマス系ガラスからなる封着ガラスと低膨張充填材と電磁波吸収材とを含有する封着材料の焼成層からなる封着材料層とを備える表面を有する第２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表面と前記第２のガラス基板の前記表面とを対向させつつ、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、
    前記封着ガラスの軟化点温度Ｔ（℃）に対して前記封着材料層の加熱温度が（Ｔ＋２００℃）以上で（Ｔ＋８００℃）以下の範囲となるように、前記第１のガラス基板および／または前記第２のガラス基板を通して前記封着材料層に電磁波を照射して局所的に加熱し、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に設けられた電子素子部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Ｎａ _２ Ｏの含有量が１００〜３５０ｐｐｍの範囲の前記ビスマス系ガラスからなる封着ガラスを用いると共に、前記封着材料層の加熱温度が（Ｔ＋３００℃）以上で（Ｔ＋５００℃）以下の範囲となるように、前記封着材料層に電磁波を照射することを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイスの製造方法。
14. 前記封着層の形成工程で、前記第１及び第２のガラス基板の内部に前記封着層との界面から最大深さが３０ｎｍ以上の前記封着層との反応層を生成することを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
15. 前記反応層を前記封着層の端部付近より中心部付近が前記第１及び第２のガラス基板の内部に向けて突出するように生成することを特徴とする請求項１４に記載の電子デバイスの製造方法。
16. 前記電磁波として出力密度が２５０〜１００００Ｗ／ｃｍ^２の範囲のレーザ光を前記封着材料層に照射することを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
17. 前記電磁波として出力が１〜３０ｋＷの範囲の赤外線を前記封着材料層に照射することを特徴とする請求項１１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。

Images