JP6036152B2 - 電子部品及びその製法、封止材料ペースト、フィラー粒子 - Google Patents
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Description
図1は、少なくともどちらか一方が透明な2枚の基板1と2の間に1つ以上の有機部材3(例えば有機素子や有機材料)を有し、その2枚の基板1と2の外周部を低融点ガラス4と多数のフィラー粒子5を含む封止材料6で接合した電子部品である。図2は、2枚の基板1と2の間隔が大きい場合で、スペーサ7を介して封止材料6と6’で接合した電子部品である。図1及び図2の電子部品の場合には、基板1とスペーサ7が少なくとも透明である。
フィラー粒子5が10体積部以上であると、封止材料6、6’の低熱膨張効果が得られやすい。一方、100体積部を以下であると、低融点ガラス4の軟化流動性が維持され、強固な接合が得られやすい。
これによって、低融点ガラス4が十分に軟化流動することができるため、封止材料6の厚み方向に対し全体的に良好な軟化流動性を示し、信頼性の高い気密な接合部分が得られやすい。また、図2で示した電子部品では、2枚の基板1と2の間隔が大きく、特にその間隔が100μm以上の場合には、スペーサ7を介して接合することが好ましい。その際の接合層の厚みは、封止材料6、6’ともに上記同様に20μm以下とすることが好ましい。
その形成方法は、先ずは封止材料ペーストを、スクリーン印刷法或いはディスペンサー法によって、スペーサ7が基板2と接合する面に塗布し、乾燥する。耐熱性の高いガラス製等のスペーサ7を用いる場合には、焼成炉或いは400〜1100nmの波長範囲にあるレーザ8で照射することによって、封止材料6’を加熱する。そして、低融点ガラス4を軟化流動させ、封止材料ペーストを焼成することで、スペーサ7へ封止材料6’を形成する。耐熱性が低い樹脂製等のスペーサ7を用いる場合には、焼成炉を使用できないため、レーザ8の照射によって封止材料6’をスペーサ7に形成する。
主成分がリン酸ジルコニウム化合物の場合は、化合物中にWを含むことが必要と考えられる。副成分BとしてFePO4とZrO2が検出された。粉砕前後のフィラー粒子F−12の断面をSEM-EDXにより観察及び分析した。その断面概略図を図14に示す。副成分Aは析出できなかったが、副成分Bが主成分であるZr2O(PO4)2粒子中に分散されていた。
また、その含有量は、体積比でフィラー粒子と同量とした。圧紛成形体は、金型とハンドプレスを用いて1ton/cm2の条件で作製し、そのサイズはφ20×2〜3mmとした。
フィラー粒子の熱膨張係数とレーザ照射性の両方を配慮すると、Zr2(WO4)(PO4)2の含有量は80〜98質量%が好ましい。
実施例2と同様にして、図18及び19で示したレーザ封止実験を行った。
なお、スペーサ7の幅は3mmと固定とし、厚みをそれぞれ70、320、500、1000μmとした。封止材料6と6’の厚みを加えるとそれぞれ約100、350、530、1030μmである。
なお、フィラー粒子の含有量は、低融点ガラス100体積部に対し40体積部とした。形成した封止材料6は、幅を約1.7mm、焼成膜厚を約10μmとなるようにした。
透明基板1と2の間に、タブ線で接続したいくつかの両面受光セルと封止材料6’を形成したスペーサ7を設置し、EVAシートによって張り合わせた。基板1側と2側の両面より、波長が805nmの半導体レーザを15mm/秒の速度で外周部を移動させ、基板1と2をスペーサ7を介して封止材料6と6’で接合した。気密性、接着性ともに良好であった。樹脂の封止材料に比べ、より長期的な信頼性が確保できることは言うまでもない。
3:有機部材
4:低融点ガラス
5:フィラー粒子
6、6’:封止材料
7:スペーサ
8、8’:レーザ
9:圧粉成形体
10:主成分
11:副成分A
12:副成分B
Claims (20)
- 少なくともどちらか一方が透明な2枚の基板の間に有機部材を有し、前記2枚の基板の外周部を低融点ガラスとフィラー粒子とを含む封止材料で接合した電子部品において、前記低融点ガラスは酸化バナジウムを含み、前記フィラー粒子は30〜250℃の温度範囲の熱膨張係数が5×10-7/℃以下の低熱膨張材中に2価の遷移金属を含む酸化物が分散していることを特徴とする電子部品。
- 請求項1において、前記2価の遷移金属がMn、Fe、Co、Ni、Cuのうち1種以上であることを特徴とする電子部品。
- 請求項1において、前記2価の遷移金属を含む酸化物がMnWO4、FeWO4、CoWO4、NiWO4、CuWO4のうち1種以上であることを特徴とする電子部品。
- 請求項1乃至3の何れかにおいて、前記低熱膨張材がZr2(WO4)(PO4)2、LiAlSiO4、SiO2、Mg2Al4Si5O18のうち1種以上であることを特徴とする電子部品。
- 請求項3において、前記低熱膨張材がZr2(WO4)(PO4)2であり、前記フィラー粒子中の前記Zr2(WO4)(PO4)2の含有量が80〜98質量%であることを特徴とする電子部品。
- 請求項1乃至5の何れかにおいて、前記低融点ガラスがV、Te、Fe及びPを含む酸化物ガラス、又はV、Ag及びTeを含む酸化物ガラスであることを特徴とする電子部品。
- 請求項1乃至6の何れかにおいて、前記低融点ガラス100体積部に対し、前記フィラー粒子の含有量が10〜100体積部であることを特徴とする電子部品。
- 封止材料に添加されるフィラー粒子であって、
30〜250℃の温度範囲の熱膨張係数が5×10-7/℃以下の低熱膨張材中に2価の遷移金属を含む酸化物が分散していることを特徴とするフィラー粒子。 - 請求項8において、前記2価の遷移金属がMn、Fe、Co、Ni、Cuのうち1種以上であることを特徴とするフィラー粒子。
- 請求項8において、前記2価の遷移金属を含む酸化物がMnWO4、FeWO4、CoWO4、NiWO4、CuWO4のうち1種以上であることを特徴とするフィラー粒子。
- 請求項8乃至10の何れかにおいて、前記低熱膨張材がZr2(WO4)(PO4)2、LiAlSiO4、SiO2、Mg2Al4Si5O18のうち1種以上であることを特徴とするフィラー粒子。
- 請求項10において、前記低熱膨張材がZr2(WO4)(PO4)2であり、前記Zr2(WO4)(PO4)2の含有量が80〜98質量%であることを特徴とするフィラー粒子。
- 請求項8乃至12の何れかに記載したフィラー粒子と、酸化バナジウムを含む低融点ガラス粒子と、有機溶剤とを含むことを特徴とする封止材料ペースト。
- 請求項13において、前記低融点ガラス粒子がV、Te、Fe及びPを含む酸化物ガラスであることを特徴とする封止材料ペースト。
- 請求項14において、前記低融点ガラス粒子の転移点が350℃以下及び軟化点が410℃以下であることを特徴とする封止材料ペースト。
- 請求項13において、前記低融点ガラス粒子がV、Ag及びTeを含む酸化物ガラスであることを特徴とする封止材料ペースト。
- 請求項16において、前記低融点ガラス粒子の転移点が240℃以下及び軟化点が300℃以下であることを特徴とする封止材料ペースト。
- 請求項13乃至17の何れかにおいて、前記低融点ガラス100体積部に対し、前記フィラー粒子の含有量が10〜100体積部であることを特徴とする封止材料ペースト。
- 少なくともどちらか一方が透明な2枚の基板の間に有機部材を有し、前記2枚の基板の外周部を低融点ガラスとフィラー粒子とを含む封止材料で接合した電子部品の製法において、
請求項13乃至18の何れかに記載した封止材料ペーストをどちらか一方の前記基板の外周部に塗布する工程と、前記封止材料ペーストを乾燥後に焼成炉で焼成し、封止材料を形成する工程と、前記基板の前記封止材料が形成された面と他の前記基板とを対向させて2枚の前記基板を固定する工程と、400〜1100nmの波長範囲にあるレーザを透明な前記基板越しに前記封止材料へ照射し、前記2枚の基板の外周部を接合する工程とを有することを特徴とする電子部品の製法。 - 少なくともどちらか一方が透明な2枚の基板の間に有機部材を有し、前記2枚の基板の外周部を低融点ガラスとフィラー粒子とを含む封止材料で接合した電子部品の製法において、
請求項13乃至18の何れかに記載した封止材料ペーストをどちらか一方の前記基板の外周部に塗布する工程と、前記封止材料ペーストを乾燥後に400〜1100nmの波長範囲にあるレーザの照射で焼成し、封止材料を形成する工程と、前記基板の前記封止材料が形成された面と他の前記基板とを対向させて2枚の前記基板を固定する工程と、400〜1100nmの波長範囲にあるレーザを透明な前記基板越しに前記封止材料へ照射し、前記2枚の基板の外周部を接合する工程とを有することを特徴とする電子部品の製法。
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