WO2012090943A1 - 封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- sealing glass excellent in moisture resistance and the like is being promoted as a sealing material for sealing between two glass substrates. Since the sealing temperature with the sealing glass is about 400 to 600 ° C., the characteristics of electronic elements such as organic EL (OEL) elements and dye-sensitized solar cell elements deteriorate when fired in a heating furnace. Resulting in. Therefore, a sealing material layer (sealing glass material layer) containing a laser absorbing material is disposed between the sealing regions provided on the periphery of the two glass substrates, and this is irradiated with laser light to be heated and melted. Attempts have been made to form a sealing layer (see Patent Documents 1 and 2).
- a partial space remains between the first glass substrate 2 and the second glass substrate 3. Such a space may be left as it is, or may be filled with a transparent resin or the like.
- the transparent resin may be adhered to the glass substrates 2 and 3 or may simply be in contact with the glass substrates 2 and 3.
- the electronic element unit 4 is disposed in the entire gap between the first glass substrate 2 and the second glass substrate 3. Sometimes it is arranged.
- the thermal expansion difference between the sealing material layer 9 and the glass substrates 2 and 3 is particularly affected by the reduced content of the low expansion filler.
- the laser processing temperature heating temperature
- the sealing material can be favorably flowed at a relatively low laser processing temperature, the residual stress of the glass substrates 2 and 3 at the time of laser sealing is reduced. Accordingly, it is possible to suppress cracks and cracks of the glass substrates 2 and 3 and the sealing layer 8.
- the thermal expansion coefficient alpha 11 of the sealing material layer 9, the thermal expansion coefficient alpha 12 of the sealing layer 8, the thermal expansion coefficient alpha 2 of the glass substrates 2 and 3, using a push rod type thermal expansion coefficient measuring apparatus The temperature range for measuring the thermal expansion coefficients ⁇ 11 , ⁇ 12 , ⁇ 2 is 50 to 250 ° C. Further, the difference in thermal expansion between the sealing material layer 9 and the glass substrates 2 and 3 is a value obtained by subtracting a small value from any of the large values (( ⁇ 11 ⁇ 2 ) or ( ⁇ 2 ⁇ 11 )). is intended, the magnitude relationship between the thermal expansion coefficient alpha 2 of the thermal expansion coefficient alpha 1 and the glass substrates 2 and 3 of the sealing material layer 9 can be either.
- the adhesiveness between the second glass substrate 2 and the sealing layer 8 and its reliability are not only the effect of reducing the residual stress due to a decrease in the laser processing temperature, but also the second glass substrate 3 and the sealing glass material. Further improvement is based on a small difference in thermal expansion. A first thermal expansion coefficient alpha 21 of the glass substrate 2 and the second thermal expansion coefficient alpha 22 of the glass substrate 3 or vice versa.
- the cordierite powder as the low expansion filler has an average particle diameter (D 50 ) of 0.9 ⁇ m, a specific surface area of 12.4 m 2 / g, and a specific gravity of 2.7.
- the laser absorber powder has an average particle diameter (D 50 ) of 0.8 ⁇ m, a specific surface area of 8.3 m 2 / g, and a specific gravity of 4.8.
- the specific surface areas of the cordierite powder and the laser absorbing material powder were measured using a BET specific surface area measuring device (manufactured by Mountech, device name: Macsorb HM model-1201).
- the bonded body was polished to prepare a round bar having a length of 20 mm and a diameter of 5 mm, and an average linear expansion coefficient value in a temperature range of 50 to 250 ° C. measured with a thermomechanical analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, apparatus name: TMA8310). Is shown.
- the transition point is the temperature of the first inflection point of differential thermal analysis (DTA)
- the softening point is the temperature of the fourth inflection point of differential thermal analysis (DTA)
- the crystallization point is the differential thermal analysis.
- DTA is defined as the temperature at which the heat generation due to crystallization peaks.
- a second glass substrate having a sealing material layer and a first glass substrate having an element region were laminated.
- the first and second glass substrates are made of alkali-free glass as in the first embodiment.
- the sealing material layer is irradiated with a laser beam (semiconductor laser) having a wavelength of 940 nm and a spot diameter of 1.6 mm through the second glass substrate at a scanning speed of 10 mm / s to melt and rapidly cool and solidify the sealing material layer.
- a laser beam semiconductor laser
- the values shown in Table 1 were applied to the laser beam output.
- the laser processing temperature is as shown in Table 1.
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Abstract
2枚のガラス基板の間隔を狭小化する際に、ガラス基板や封着層のクラックや割れ等の不具合の発生を抑制し、ガラス基板間の封止性やその信頼性を高めることを可能にした封着材料層付きガラス部材を提供する。 ガラス基板3は封止領域を備える表面3aを有する。ガラス基板3の封止領域には厚さが7μm未満の封着材料層9が形成されている。封着材料層9は、封着ガラスとレーザ吸収材を含む無機充填材とを含有し、無機充填材の含有量が2~44体積%の封着用ガラス材料の焼成層からなる。封着用ガラス材料における無機充填材の表面積は6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲である。封着材料層9の熱膨張係数α1とガラス基板3の熱膨張係数α2との差は15~70(×10-7/℃)の範囲である。
Description
本発明は、封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイス及びその製造方法に関する。
有機ELディスプレイ(Organic Electro-Luminescence Display:OELD)、電界放出ディスプレイ(Field Emission Dysplay:FED)、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)では、発光素子等の表示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枚のガラス基板間を封着したガラスパッケージで表示素子を封止した構造が適用されている(特許文献1参照)。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を封止したガラスパッケージを適用することが検討されている(特許文献2参照)。
2枚のガラス基板間を封止する封着材料には、耐湿性等に優れる封着ガラスの適用が進められている。封着ガラスによる封着温度は400~600℃程度であるため、加熱炉を用いて焼成した場合には有機EL(OEL)素子や色素増感型太陽電池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材料層(封着用ガラス材料層)を配置し、これにレーザ光を照射し加熱、溶融させて封着層を形成することが試みられている(特許文献1,2参照)。
レーザ照射による封着(レーザ封着)は電子素子部への熱的影響を抑制できる反面、ガラス基板や封着層にクラックや割れ等が生じやすいという難点がある。その原因の1つとして、ガラス基板と封着ガラスとの熱膨張係数の差が挙げられる。このような点に対して、特許文献2にはガラス基板との熱膨張係数の差が10×10-7/℃以下である封止材料が記載されている。封着ガラスは一般的にガラス基板より熱膨張係数が大きいため、封着ガラスにレーザ吸収材と共にシリカ、アルミナ、ジルコニア、コージェライト等の低膨張充填材を添加して封着材料を低膨張化している。
ところで、FPDや太陽電池等を構成するガラスパッケージは薄型化される傾向にあり、そのためにガラス基板の間隔(ギャップ)を例えば7μm未満というように狭くすることが求められている。封着材料には、上述したように低膨張充填材等が配合されており、基板間隔の狭小化に伴って充填材粒子を微粒子化する必要が生じる。充填材粒子の微粒子化は比表面積の増大を招き、レーザ光で加熱して溶融させた封着ガラスと充填材粒子との間のせん断応力が増加して流動が生じにくくなる。このため、レーザ光による加工温度(加熱温度)を高くする必要があるが、加工温度を高くするとガラス基板や封着層にクラックや割れ等が生じやすくなるという問題を招いてしまう。
本発明の目的は、2枚のガラス基板の間隔を狭小化する際に、ガラス基板や封着層のクラックや割れ等の不具合の発生を抑制することによって、ガラス基板間の封止性やその信頼性を高めることを可能にした封着材料層付きガラス部材、さらにそのような封着材料層付きガラス部材を用いることによって、気密性やその信頼性を高めた電子デバイスとその製造方法を提供することにある。
本発明の封着材料層付きガラス部材は、封止領域を備える表面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形成され、厚さが7μm未満であると共に、封着ガラスとレーザ吸収材を含む無機充填材とを含有する封着用ガラス材料を焼成した材料からなる封着材料層とを具備し、前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記無機充填材を2~44体積%の範囲で含有し、かつ前記封着用ガラス材料における前記無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲であり、前記封着材料層の材料の熱膨張係数α11と前記ガラス基板の熱膨張係数α2との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であることを特徴としている。
本発明の電子デバイスは、第1の封止領域を備える第1の表面を有する第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第2の表面を有し、前記第2の表面が前記第1の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、厚さが7μm未満であると共に、封着ガラスとレーザ吸収材を含む無機充填材とを含有する封着用ガラス材料を溶融及び固化させた材料からなる封着層とを具備し、前記封着用ガラス材料は前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して前記無機充填材を2~44体積%の範囲で含有し、かつ前記封着用ガラス材料における前記無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲であり、前記封着層の材料の熱膨張係数α12と、前記第1のガラス基板及び前記第2ガラス基板のうち少なくとも一方のガラス基板の熱膨張係数α2との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であることを特徴としている。
本発明の電子デバイスの製造方法は、第1の封止領域を備える第1の表面を有する第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、厚さが7μm未満であると共に、封着ガラスとレーザ吸収材を含む無機充填材とを含有する封着用ガラス材料を焼成した材料からなる封着材料層とを備える第2の表面を有する第2のガラス基板を用意する工程と、前記第1の表面と前記第2の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、前記第1のガラス基板又は前記第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及び固化させて、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し、前記封着用ガラス材料は前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して前記無機充填材を2~44体積%の範囲で含有し、かつ前記封着用ガラス材料における前記無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲であり、前記封着材料層の材料の熱膨張係数α11と、前記第1のガラス基板及び前記第2ガラス基板のうち少なくとも一方のガラス基板の熱膨張係数α2との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であることを特徴としている。
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」とは、上記した順であっても良いし、逆の順でも良いし、また同時並行して行なってもよい。これらの工程に続く上記した「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」とは、この順に行なわれる。
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およ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「~」を同様の意味を持って使用される。
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」とは、上記した順であっても良いし、逆の順でも良いし、また同時並行して行なってもよい。これらの工程に続く上記した「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」とは、この順に行なわれる。
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およ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「~」を同様の意味を持って使用される。
本発明の封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイス及びその製造方法によれば、2枚のガラス基板の間隔を狭小化する際に、レーザ封着時に発生するガラス基板や封着層のクラックや割れ等を抑制することができる。従って、ガラス基板間の封止性やその信頼性を高めることができ、ひいては気密性やその信頼性を高めた電子デバイスを再現性よく提供することが可能となる。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施形態による電子デバイスの構成を示す図、図2は本発明の実施形態による電子デバイスの製造工程を示す図、図3乃至図6は電子デバイスの製造工程に用いる第1及び第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、例えばOELD、FED、PDP、LCD等のFPD;OEL素子等の発光素子を使用した照明装置;色素増感型太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、化合物半導体系太陽電池等の太陽電池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組成は、質量%表示で、SiO2 50~70%、Al2O3 1~20%、B2O3 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組成は、質量%表示で、SiO2 55~75%、Al2O3 0.5~10%、CaO 2~10%、SrO 0~10%、Na2O 1~10%、K2O 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、太陽電池であれば太陽電池素子を備えている。液晶表示素子、プラズマ発光素子、OEL素子のような発光素子や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が液晶表示素子や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、全周、あるいはほぼ全周に渡って、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の周辺部には、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(即ち、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。即ち、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、第1のガラス基板2と第2のガラス基板3の全周に渡り形成されている。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ッケージで気密封止されている。封着層8は7μm未満の厚さTを有する。
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として液晶表示素子や色素増感型太陽電池素子等を適用したとき、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との間の間隙全体に配置される場合もある。
封着層8は、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をレーザ光で溶融させて第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。即ち、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、第2のガラス基板3の周囲の全周、あるいはほぼ全周に、枠状(即ち、額縁状)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、レーザ光の熱で第1のガラス基板2の封止領域6に溶融して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(即ち、素子配置空間)を封止する封着層8が形成される。
封着材料層9は、封着用ガラス材料の層を焼成して形成した層であり、封着用ガラス材料を焼成した材料からなる。封着用ガラス材料は、封着ガラスとレーザ吸収材とを含有し、さらに必要に応じて低膨張充填材を含有する。以下、必須のレーザ吸収材と任意の低膨張充填材とを総称して無機充填材という。即ち、無機充填材は少なくともレーザ吸収材を含み、さらに低膨張充填材を必要に応じて含むものである。また、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。封着用ガラス材料は、封着ガラスと無機充填材とを含有し、他の添加材を必要に応じて含有する。他の添加材としては、レーザ吸収材及び低膨張充填材以外の無機充填材が挙げられる。ただし、後述するように、他の添加材は焼成の際に消失する成分を除くものとする。本発明において、上記した封着ガラス、レーザ吸収材および低膨張充填材は、それぞれ粉末状、または粒子状であり、封着ガラス粉末を単に封着ガラスともいい、レーザ吸収材粒子またはレーザ吸収材粉末を単にレーザ吸収材ともいい、また低膨張充填材粒子または低膨張充填材粉末を単に低膨張充填材ともいう。
封着ガラス(即ち、ガラスフリット)には、例えば錫-リン酸系ガラス、ビスマス系ガラス、バナジウム系ガラス、鉛系ガラス等の低融点ガラスが用いられる。これらのうち、ガラス基板2、3に対する封着性(接着性)やその信頼性(接着信頼性や密閉性)、さらには環境や人体に対する影響性等を考慮して、ビスマス系ガラスや錫-リン酸系ガラスからなる封着ガラスを使用することが好ましい。
ビスマス系ガラス(ガラスフリット)は、質量%表示で、70~90質量%のBi2O3、1~20質量%のZnO、及び2~12質量%のB2O3(基本的には合計量を100質量%とする)の組成を有することが好ましい。
Bi2O3はガラスの網目を形成する成分である。Bi2O3の含有量が70質量%未満であると低融点ガラスの軟化点が高くなり、低温での封着が困難になる。Bi2O3の含有量が90質量%を超えるとガラス化しにくくなると共に、熱膨張係数が高くなりすぎる傾向がある。
Bi2O3はガラスの網目を形成する成分である。Bi2O3の含有量が70質量%未満であると低融点ガラスの軟化点が高くなり、低温での封着が困難になる。Bi2O3の含有量が90質量%を超えるとガラス化しにくくなると共に、熱膨張係数が高くなりすぎる傾向がある。
ZnOは熱膨張係数等を下げる成分である。ZnOの含有量が1質量%未満であるとガラス化が困難になる。ZnOの含有量が20質量%を超えると低融点ガラス成形時の安定性が低下し、失透が発生しやすくなる。B2O3はガラスの骨格を形成してガラス化が可能となる範囲を広げる成分である。B2O3の含有量が2質量%未満であるとガラス化が困難となり、12質量%を超えると軟化点が高くなりすぎて、封着時に荷重をかけたとしても低温で封着することが困難となる。
上記した3成分で形成されるガラスは、ガラス転移点が低く、低温用の封着材料に適したものであるが、Al2O3、CeO2、SiO2、Ag2O、MoO3、Nb2O3、Ta2O5、Ga2O3、Sb2O3、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、CaO、SrO、BaO、WO3、P2O5、SnOx(xは1又は2である)等の任意成分を含有していてもよい。ただし、任意成分の含有量が多すぎるとガラスが不安定となって失透が発生したり、またガラス転移点や軟化点が上昇するおそれがあるため、任意成分の合計含有量は30質量%以下とすることが好ましい。この場合のガラス組成は基本成分と任意成分との合計量が基本的には100質量%となるように調整される。
錫-リン酸系ガラス(ガラスフリット)は、モル%表示で、20~68モル%のSnO、0.5~5モル%のSnO2、及び20~40モル%のP2O5(基本的には合計量を100モル%とする)の組成を有することが好ましい。
SnOはガラスを低融点化させるための成分である。SnOの含有量が20モル%未満であると、ガラスの粘性が高くなって封着温度が高くなりすぎ、68モル%を超えるとガラス化しなくなる。
SnOはガラスを低融点化させるための成分である。SnOの含有量が20モル%未満であると、ガラスの粘性が高くなって封着温度が高くなりすぎ、68モル%を超えるとガラス化しなくなる。
SnO2はガラスを安定化するための成分である。SnO2の含有量が0.5モル%未満であると、封着作業時に軟化溶融したガラス中にSnO2が分離、析出し、流動性が損なわれて封着作業性が低下する。SnO2の含有量が5モル%を超えると低融点ガラスの溶融中からSnO2が析出しやすくなる。P2O5はガラス骨格を形成するための成分である。P2O5の含有量が20モル%未満であるとガラス化せず、その含有量が40モル%を超えるとリン酸塩ガラス特有の欠点である耐候性の悪化を引き起こすおそれがある。
ここで、ガラスフリット中のSnO及びSnO2の割合(モル%)は以下のようにして求めることができる。まず、ガラスフリット(低融点ガラス粉末)を酸分解した後、ICP発光分光分析によりガラスフリット中に含有されているSn原子の総量を測定する。次に、Sn2+(SnO)は酸分解したものをヨウ素滴定法により求められるので、そこで求められたSn2+の量をSn原子の総量から減じてSn4+(SnO2)を求める。
上記した3成分で形成されるガラスはガラス転移点が低く、低温用の封着材料に適したものであるが、SiO2等のガラスの骨格を形成する成分や、ZnO、B2O3、Al2O3、WO3、MoO3、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO等のガラスを安定化させる成分等を任意成分として含有していてもよい。ただし、任意成分の含有量が多すぎるとガラスが不安定となって失透が発生したり、またガラス転移点や軟化点が上昇するおそれがあるため、任意成分の合計含有量は30モル%以下とすることが好ましい。この場合のガラス組成は基本成分と任意成分との合計量が基本的には100モル%となるように調整される。
封着用ガラス材料は、レーザ吸収材と低膨張充填材とを含む無機充填材を含有している。ただし、レーザ吸収材のみで無機充填材としての機能を得ることも可能であるため、低膨張充填材は任意成分であり、必ずしも含有されていなくてもよい。レーザ吸収材は、封着用ガラス材料を焼成してなる封着材料層9をレーザ光で加熱して溶融するために必須の成分である。このように、封着用ガラス材料は封着ガラス以外に、必須成分としてレーザ吸収材を含有し、さらに任意成分として低膨張充填材を含有している。
レーザ吸収材としては、Fe、Cr、Mn、Co、Ni及びCuからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属、又は前記金属を含む酸化物等の金属化合物の少なくとも1種が用いられる。また、レーザ吸収材はこれら以外の顔料、例えば、バナジウムの酸化物(具体的にはVO、VO2およびV2O5)であってもよい。
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、石英固溶体、ソーダライムガラス、及び硼珪酸ガラスからなる群より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、NaZr2(PO4)3、KZr2(PO4)3、Ca0.5Zr2(PO4)3、NbZr(PO4)3、Zr2(WO3)(PO4)2、及び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、石英固溶体、ソーダライムガラス、及び硼珪酸ガラスからなる群より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、NaZr2(PO4)3、KZr2(PO4)3、Ca0.5Zr2(PO4)3、NbZr(PO4)3、Zr2(WO3)(PO4)2、及び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ガラスより低い熱膨張係数を有するものである。
封着用ガラス材料は、レーザ吸収材及び低膨張充填材以外に他の無機充填材(例えば、封着ガラスの熱膨張率と同等以上の熱膨張係数を有する無機充填材)を含有していてもよい。ただし、通常は他の充填材を含有させる必要はない。以下、特に言及しない限り、無機充填材とは必須成分のレーザ吸収材と任意成分の低膨張充填材とを意味し、無機充填材の量的割合等はレーザ吸収材と低膨張充填材の合計量の割合をいう。
封着材料層9の厚さTは、封着後の基板間隔(即ち、第1のガラス基板2と第2のガラス基板3との間の間隔)を狭小化するために7μm未満とされており、さら好ましくは6μm以下とされている。電子デバイス1の構造にもよるが、封着材料層9の厚さTは実用的には1μm以上とすることが好ましい。このような厚さの封着材料層9を形成する上で、無機充填材としてのレーザ吸収材や低膨張充填材には微粒子化することが求められる。具体的には、無機充填材粒子の最大粒径を少なくとも封着材料層9の厚さT未満とする必要がある。従来の無機充填材においては、最大粒径の微細化に伴って、無機充填材粒子全体が微粒子化される傾向にある。また、従来の封着用ガラス材料はガラス基板2、3の熱膨張係数との差を低減するために、比較的多量の低膨張充填材を含有している。
このような微粒子状の低膨張充填材を比較的多量に含有する封着用ガラス材料においては、前述したように低膨張充填材の微粒子化が表面積の増大を招くことから、それに基づいて封着用ガラス材料の流動性が低下する。流動性が低い封着用ガラス材料をレーザ光で溶融させるためには、例えばレーザ光の出力を上げて加工温度(加熱温度)を高くする必要がある。ただし、レーザ光による加工温度を高くした場合には、ガラス基板2、3や封着層8にクラックや割れ等が生じやすくなる。
そこで、本発明の上記実施形態では封着用ガラス材料に含有する低膨張充填材の量を低減している。具体的には、封着用ガラス材料における低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量を2~44体積%の範囲としている。封着用ガラス材料中の低膨張充填材の含有量を低減した場合、封着用ガラス材料の熱膨張係数α11とガラス基板2、3の熱膨張係数α2との差が大きくなる。焼成した封着用ガラス材料からなる封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差がガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等の主要因と考えられていたことから、従来の封着用ガラス材料は比較的多量の低膨張充填材を含有している。なお、以下では封着材料層9の構成材料である焼成した封着用ガラス材料を、以下単に封着材料ともいう。封着材料の熱膨張係数α11を封着材料層の熱膨張係数α11ということもある。
封着層8は、封着材料層9の構成材料(即ち、焼成した封着用ガラス材料)が溶融して固着した材料からなる層であり、通常は封着材料層9を溶融させた後に冷却して固化させて形成した層である。封着材料層9の構成材料を封着のために、一旦溶融させた後に冷却する工程を経ても、封着層8の構成材料と封着材料層9の構成材料とは、実質的に材料としての変化はないと考えられる。従って、封着層8の構成材料(即ち、封着材料を溶融及び固化させた材料)の熱膨張係数α12は、前述の封着材料の熱膨張係数α11に等しい。
レーザ封着工程におけるガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れは、封着材料層9の溶融及び固化に伴ってガラス基板2、3に生じる残留応力に主として起因する。封着材料の熱膨張係数α11がガラス基板2、3の熱膨張係数α2より大きい場合には、レーザ封着工程(加熱・冷却工程)におけるガラス基板2、3の収縮量に比べて封着材料層9の収縮量が大きくなるため、ガラス基板2、3に強い圧縮応力(残留応力)が発生する。ガラス基板2、3に生じる残留応力σは下記の式(1)から求められる。
σ=α・ΔT・E/(1-ν) …(1)
σ=α・ΔT・E/(1-ν) …(1)
上記した式(1)において、αは封着材料層9の構成材料(封着材料)の熱膨張係数α11とガラス基板2、3の熱膨張係数α2との差、ΔTは、レーザ封着時の温度差(即ち、封着材料層9の溶融温度(加工温度)から常温付近に冷却されるまでの温度差)を冷却時間で割った値、Eは封着材料やガラス基板2、3のヤング率、νはポアソン比である。レーザ封着の場合、レーザ光の走査速度やスポット径が一定であれば冷却時間はほとんど一定となるため、ΔTは実質的にはレーザ封着時の温度差となる。
従来の封着用ガラス材料では、レーザ封着時および封着後の材料の式(1)のαを小さくして残留応力を低減する手法が主として採用されてきた。このような点に対して、封着材料層9の厚さTを7μm未満、さらに6μm以下と薄くする場合、ΔTの値が大きく影響することが明らかとなった。即ち、封着材料の流動性を高めるために、レーザ加工温度(加熱温度)を高くすると残留応力σの増大が顕著になる。
図7は厚さが薄い封着材料層9(厚さ:4μm、熱膨張係数α11:82×10-7/℃)を用いて2枚のガラス基板(厚さ:0.7mm、熱膨張係数α2:38×10-7/℃))をレーザ封着したときのガラス基板の歪み量とレーザ加工温度(即ち、加熱温度)との関係の一例を示している。図7から明らかなように、レーザ加工温度の上昇に伴ってガラス基板の歪み量が増加しており、このことからレーザ封着工程(加熱・冷却工程)におけるガラス基板の残留応力が増大していることが分かる。一方、封着材料層9の厚さTを7μm未満と薄くした場合には、封着材料層9の収縮量の影響が低減されるため、ガラス基板2、3と封着材料層9との収縮量の差(熱膨張差)に基づく応力は封着材料層9の膜厚Tが厚い場合に比べて小さくなる。
このように、厚さTが7μm未満と薄い封着材料層9を適用する場合には、封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差の低減より、レーザ加工温度の上昇を抑えることが重要となる。そこで、この実施形態ではレーザ加工温度の低減を図るために、封着用ガラス材料における低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量(無機充填材の含有量)を2~44体積%の範囲としている。封着材料の流動性には、低膨張充填材のみならず、レーザ吸収材も影響するため、封着用ガラス材料における低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量を44体積%以下としている。低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量が44体積%以下であれば、レーザ加工温度(加熱温度)の低下効果を得ることができる。
低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量を低減した場合、特に低膨張充填材の含有量を低減したことによる影響で、封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差は大きくなるものの、封着材料の流動性の低下が抑制されるため、レーザ加工温度(加熱温度)を低くできる。即ち、比較的低いレーザ加工温度で封着材料を良好に流動させることができるため、レーザ封着時におけるガラス基板2、3の残留応力が低減される。従って、ガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等を抑制することが可能となる。
レーザ吸収材はレーザ封着工程を実施する上で必須の成分であり、その含有量は封着用ガラス材料に対して2~40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2体積%未満であると、レーザ照射時に封着材料層9を十分に溶融させることができないおそれがある。これは接着不良の原因となる。一方、レーザ吸収材の含有量が40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。封着材料層9の厚さTが7μm未満と薄い場合には、レーザ吸収材のみでも無機充填材の機能が得られるため、レーザ吸収材は封着用ガラス材料に対して40体積%以下まで含有させることができる。
低膨張充填材は、封着材料層9とガラス基板2、3との間の熱膨張差を低減するためには含有させることが好ましい。しかし、厚さTが7μm未満と薄い封着材料層9に適用可能な粒径を有する場合には、レーザ加工時における流動性の低下要因となるため、その含有量を低減することが好ましい。このため、低膨張充填材の含有量は封着用ガラス材料に対して40体積%以下とすることが好ましい。低膨張充填材の含有量が40体積%を超えると、レーザ加工温度の上昇が避けられない。低膨張充填材は実用的には0.1体積%以上、さらには1体積%以上の範囲で含有させることが好ましいが、後述するように封着用ガラス材料は、場合によっては低膨張充填材を含有していなくてもよい。
この実施形態における封着材料は、低膨張充填材の含有量を低減しているため、封着材料層9の熱膨張係数α11及び封着層8の熱膨張係数α12と、ガラス基板2、3の熱膨張係数α2との差は大きくなる。封着材料層9及び封着層8と、ガラス基板2、3との熱膨張差は15~70(×10-7/℃)の範囲となる。言い換えると、熱膨張差が15~70(×10-7/℃)の範囲であれば、低膨張充填材の含有量を低減、もしくは零として封着材料の流動性を維持し、それに基づいてレーザ加工温度(加熱温度)を低下させることによって、ガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等を抑制することが可能となる。
ここで、封着材料層9の熱膨張係数α11、封着層8の熱膨張係数α12、ガラス基板2、3の熱膨張係数α2は、押棒式熱膨張係数測定装置を用いて測定した値を示し、熱膨張係数α11、α12、α2を測定する温度範囲は50~250℃とする。また、封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差は、いずれか大きい値から小さい値を引いた値((α11-α2)もしくは(α2-α11))を示すものであり、封着材料層9の熱膨張係数α1とガラス基板2、3の熱膨張係数α2との大小関係はどちらであってもよい。封着層8とガラス基板2、3との熱膨張差についても同様である。なお、封着層8の熱膨張係数α12は、前述したように、封着材料層9の熱膨張係数α11に等しいため、封着材料層9の熱膨張係数α11を封着層8の熱膨張係数α12と見なすことができる。
封着材料とガラス基板2、3との熱膨張差が15×10-7/℃未満であるということは、封着材料が比較的多量の低膨張充填材を含有することを意味するため、上述したレーザ加工温度の上昇が避けられない。封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差が70×10-7/℃を超えると、レーザ加工温度の影響よりガラス基板2、3と封着材料層9との収縮量の差の影響が大きくなるため、レーザ加工温度を低下させてもガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等が生じやすくなる。
このように、封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差が70×10-7/℃以下の範囲であれば、封着材料中の低膨張充填材の含有量を減らすことができる。さらに、封着材料が低膨張充填材を含有しない場合であっても、封着材料層9とガラス基板2、3との熱膨張差が70×10-7/℃以下であれば、ガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等を抑制することが可能となる。封着材料は、少なくとも無機充填材としてレーザ吸収材を含有していればよく、低膨張充填材の含有量は零であってもよい。このため、封着用ガラス材料における低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量(無機充填材の含有量)は、レーザ吸収材の含有量の下限値である2体積%以上であればよい。
ただし、レーザ封着時におけるガラス基板2、3と封着材料層9との収縮量の差を低減する上で、封着材料とガラス基板2、3との熱膨張差は60×10-7/℃以下とすることが好ましく、さらには55×10-7/℃以下とすることがより好ましい。このような点から、封着用ガラス材料は低膨張充填材を1体積%以上の範囲で含有することが好ましい。レーザ吸収材を2~40体積%の範囲で含有し、かつ低膨張充填材を1~40体積%の範囲で含有する封着用ガラス材料を焼成して形成した封着材料層9によれば、レーザ封着時におけるガラス基板2、3と封着材料層9との収縮量の差を低減しつつ、レーザ加工温度を低下させることができることから、封着性とその信頼性の向上に寄与する。
封着材料の流動性とそれに基づいて設定されるレーザ加工温度は、封着材料中の無機充填材(レーザ吸収材や低膨張充填材)の含有量のみならず、無機充填材の粒子形状にも影響される。上述したように、無機充填材粒子は少なくとも最大粒径を封着材料層9の厚さT未満とする必要がある。その上で、無機充填材粒子の比表面積を減少させることが好ましい。具体的には、封着用ガラス材料における無機充填材粒子の表面積は6m2/cm3を超えて14m2/cm3を未満の範囲であることが好ましい。本発明において、封着用ガラス材料における無機充填材粒子の表面積とは、レーザ吸収材粒子のみ、もしくはレーザ吸収材粒子及び低膨張充填材粒子の表面積をいう。なお、無機充填材粒子がレーザ吸収材粒子及び低膨張充填材粒子からなる場合、無機充填材粒子の表面積とは、レーザ吸収材粒子の表面積と低膨張充填材粒子の表面積とを合計したものである。
ここで、封着用ガラス材料における無機充填材の表面積とは、[(無機充填材の比表面積)×(無機充填材の比重)×(無機充填材の含有量(体積%))]で表わされる値である。例えば、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において、封着用ガラス材料中の無機充填材の表面積(レーザ吸収材と低膨張充填材の合計表面積)は、[{(レーザ吸収材の比表面積)×(レーザ吸収材の比重)×(レーザ吸収材の含有量(体積%))}+{(低膨張充填材の比表面積)×(低膨張充填材の比重)×(低膨張充填材の含有量(体積%))}]から求められる。
封着用ガラス材料内の無機充填材の表面積を6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲とすることで、封着材料の流動性がより向上し、レーザ加工温度を低下させることができる。封着材料層9の厚さTが7μm未満と薄い場合、封着用ガラス材料内の無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えていれば、封着材料の流動性を高めることができる。一方、無機充填材の該表面積が6m2/cm3以下であると、厚さTが7μm未満の封着材料層9内で無機充填材粒子に偏りが生じ、局部的な熱膨張差が大きくなる。これは応力集中の原因となり、ガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等が生じやくなる。
封着用ガラス材料における無機充填材の表面積は6m2/cm3を超えて13.5m2/cm3以下の範囲とすることがより好ましい。上記したような無機充填材の表面積は、レーザ吸収材粒子や低膨張充填材粒子の粒度分布を制御することにより満足させることができる。具体的には、レーザ吸収材や低膨張充填材を調整する際に、各粉末を篩や風力分離等により分級し、粒度分布を調整することにより得ることができる。
上述した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)、図5、及び図6に示すように、第2のガラス基板3の封止領域7上に封着材料層9を形成する。封着材料層9の形成にあたっては、まず低膨張充填材とレーザ吸収材との合計含有量(無機充填材の含有量)が2~44体積%の範囲であり、それに基づいてガラス基板2、3との熱膨張差が15~70(×10-7/℃)の範囲の封着材料層9となるように、封着用ガラス材料を調製する。
封着用ガラス材料は、前述したように封着ガラスとレーザ吸収材と任意の低膨張充填材とを含有し、さらにこれら以外の添加材を必要に応じて含有した組成物からなる。この実施形態において、焼成の際に揮発や焼失により組成物から消失する溶剤やバインダ等の添加材は、封着用ガラス材料の構成成分から除くものとする。焼成の際に揮発や焼失により組成物から消失する成分は、通常、塗布等によりガラス基板表面に封着用ガラス材料の層を形成するために、必須の添加物である。しかし、この消失する成分は、封着材料を構成する成分ではないので、封着用ガラス材料の構成成分とはせず、前述した構成成分の組成割合も消失する成分を除いた構成割合をいうものとする。
以下、封着用ガラス材料の構成成分と溶剤やバインダ等の消失する成分とを含有し、焼成後に封着材料層9となる層を形成するための組成物を封着材料ペーストという。焼成により焼失する成分の組成割合は、焼成後に残る成分の組成割合と共に、封着材料ペーストに要求される塗工性等の特性を考慮して決められる。封着材料ペーストは、封着用ガラス材料の各構成成分とビヒクルとを混合して調製される。
ビヒクルは、バインダ成分である樹脂を溶剤に溶解したものである。ビヒクル用の樹脂としては、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セルロース系樹脂;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート等のアクリル系モノマーの1種以上を重合して得られるアクリル系樹脂等の有機樹脂が用いられる。溶剤としては、セルロース系樹脂の場合はターピネオール、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が、アクリル系樹脂の場合は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が用いられる。
封着材料ペーストの粘度は、ガラス基板3に塗布する装置に対応した粘度に合わせればよく、バインダ成分の樹脂と溶剤の割合や、封着用ガラス材料の成分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。これらの添加物も通常焼成時に消失する成分である。封着材料ペーストの調製には、撹拌翼を備えた回転式の混合機やロールミル、ボールミル等を用いた公知の方法を適用することができる。
上述した封着材料ペーストを第2のガラス基板3の封止領域7に塗布し、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焼成後の膜厚が7μm未満となるように塗布する。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等の消失すべき成分を十分に除去できないおそれがある。
次いで、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、まず塗布層を封着ガラス(即ち、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等を除去した後、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、第2のガラス基板3の封止領域7に封着用ガラス材料を焼成した封着材料からなる封着材料層9を形成する。
次に、第2のガラス基板3とは別に作製した第1のガラス基板2を用意し、これらガラス基板2、3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。
即ち、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、それらの表面2a、3a同士が対向するように、封着材料層9を介して積層する。第1のガラス基板2と第2のガラス基板3との間には、封着材料層9の厚さに基づいて間隙が形成される。
即ち、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、それらの表面2a、3a同士が対向するように、封着材料層9を介して積層する。第1のガラス基板2と第2のガラス基板3との間には、封着材料層9の厚さに基づいて間隙が形成される。
次に、図2(c)に示すように、第2のガラス基板3を通して封着材料層9にレーザ光10を照射する。なお、レーザ光10は第1のガラス基板2を通して封着材料層9に照射してもよい。レーザ光10は、第2のガラス基板3の周辺部の全周に渡って形成された枠状(即ち、額縁状)の封着材料層9に沿って走査しながら照射される。そして、封着材料層9の全周にわたってレーザ光10を照射し、封着材料層9を溶融させることによって、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を形成する。封着層8の厚さは封着材料層9の厚さから若干減少するものの、封着材料層9の厚さが7μm未満と薄いため、レーザ封着後の膜厚減少は極めて小さい。従って、封着層8は封着材料層9の厚さに近似した厚さとなり、上記したように封着材料層9の厚さが7μm未満とされているので、得られる封着層8は7μm未満となる。
このようにして、第1のガラス基板2と第2のガラス基板3と封着層8とで構成したガラスパッケージで、第1のガラス基板2と第2のガラス基板3との間に配置された電子素子部4を気密封止した電子デバイス1を作製する。なお、この実施形態のガラスパネルは電子デバイス1の構成部品に限られるものではなく、電子部品の封止体、あるいは複層ガラスのような建材用等のガラス部材にも応用することが可能である。
レーザ光10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10の出力は封着材料層9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9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10の出力は5~100Wの範囲であることがより好ましい。
この実施形態の電子デバイス1とその製造工程によれば、封着材料層9の厚さTを7μm未満と薄くして基板間隔を狭くする場合においても、レーザ封着時におけるガラス基板2、3の残留応力を低減することができるため、ガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等を抑制することが可能となる。従って、ガラスパッケージを薄型化した電子デバイス1を歩留りよく作製することができると共に、電子デバイス1の封着性、気密封止性、それらの信頼性を向上させることが可能となる。
ところで、上述した実施形態においては、主に第1及び第2のガラス基板2、3の熱膨張係数α2がいずれも封着材料層9の熱膨張係数α1との差が15~70(×10-7/℃)の範囲である場合について説明したが、ガラス基板2、3の構成はこれに限られるものではない。第1のガラス基板2の熱膨張係数α21と第2のガラス基板3の熱膨張係数α22のうち、少なくとも一方の熱膨張係数と封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であれば、封着材料中の無機充填材量の減少に基づく流動性の向上効果、及びレーザ加工温度の低下による残留応力の低減効果、即ちガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等の抑制効果を得ることができる。
第1のガラス基板2と第2のガラス基板3が同種のガラス材料からなる場合、当然ながら第1のガラス基板2の熱膨張係数α21と第2のガラス基板3の熱膨張係数α22は、いずれも封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15~70(×10-7/℃)の範囲となる。このような場合には、封着材料層9をレーザ光10の熱で第1のガラス基板2に溶融固着させる工程(即ち、レーザ光10による封着材料層9の溶融固着工程)において、レーザ加工温度の低下等による残留応力の低減効果に基づいて、第1のガラス基板2及び第2のガラス基板3と封着層8との接着性やその信頼性を高めることができる。
第1のガラス基板2と第2のガラス基板3が異種のガラス材料からなる場合、第1のガラス基板2の熱膨張係数α21と第2のガラス基板3の熱膨張係数α22のいずれか一方のガラス基板の熱膨張係数と、封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であればよく、他方の熱膨張係数と封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15×10-7/℃未満であってもよい。即ち、異種のガラス材料からなるガラス基板2、3を使用する際には、封着材料層9との熱膨張差が大きいガラス基板の熱膨張係数と封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であればよい。
例えば、第1のガラス基板2の熱膨張係数α21と封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15~70(×10-7/℃)の範囲で、封着材料層9を形成する第2のガラス基板3の熱膨張係数α22と封着材料層9の熱膨張係数α11との差が15×10-7/℃未満である場合、レーザ光10による封着材料層9の溶融固着工程において、レーザ加工温度の低下等による残留応力の低減効果に基づいて、第1のガラス基板2と封着層8との接着性やその信頼性が向上する。第2のガラス基板2と封着層8との接着性やその信頼性は、レーザ加工温度の低下等による残留応力の低減効果に加えて、第2のガラス基板3と封着用ガラス材料との小さい熱膨張差に基づいてより一層向上する。第1のガラス基板2の熱膨張係数α21と第2のガラス基板3の熱膨張係数α22とが逆の場合も同様である。
言い換えると、異種のガラス材料からなる第1のガラス基板2と第2のガラス基板3とを使用する場合には、封着材料層9の熱膨張係数α11を一方のガラス基板の熱膨張係数との差が小さくなるように設定することができる。他方のガラス基板の熱膨張係数と封着材料層9の熱膨張係数α11との差は大きくなるが、無機充填材の量を低減して封着材料の流動性を維持し、それに基づいてレーザ加工温度を低下させることによって、ガラス基板2、3や封着層8のクラックや割れ等を抑制することが可能となる。封着材料層9の熱膨張係数α11を異種材料からなるガラス基板2、3の双方の熱膨張係数と整合させることは困難であるのに対し、一方のガラス基板の熱膨張係数のみに整合させればよいため、異種材料からなるガラス基板2、3間を効果的に気密封止することができる。
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)
まず、Bi2O3 83質量%、B2O3 5質量%、ZnO 11質量%、Al2O3 1質量%の組成を有し、平均粒径が1.0μmのビスマス系ガラスフリット(軟化点:410℃)と、低膨張充填材としてコージェライト粉末と、Fe2O3-Al2O3-MnO-CuO組成を有するレーザ吸収材粉末とを用意した。平均粒径は、レーザ回折・散乱法を用いる島津製作所社製、レーザ回折式粒度分布測定装置(商品名:SALD2100)で測定した。
まず、Bi2O3 83質量%、B2O3 5質量%、ZnO 11質量%、Al2O3 1質量%の組成を有し、平均粒径が1.0μmのビスマス系ガラスフリット(軟化点:410℃)と、低膨張充填材としてコージェライト粉末と、Fe2O3-Al2O3-MnO-CuO組成を有するレーザ吸収材粉末とを用意した。平均粒径は、レーザ回折・散乱法を用いる島津製作所社製、レーザ回折式粒度分布測定装置(商品名:SALD2100)で測定した。
低膨張充填材としてのコージェライト粉末は、平均粒径(D50)が0.9μmであり、比表面積は12.4m2/g、比重は2.7である。また、レーザ吸収材粉末は、平均粒径(D50)が0.8μmであり、比表面積は8.3m2/g、比重は4.8である。コージェライト粉末及びレーザ吸収材粉末の比表面積は、BET比表面積測定装置(マウンテック社製、装置名:Macsorb HM model-1201)を用いて測定した。測定条件は、吸着質:窒素、キャリアガス:ヘリウム、測定方法:流動法(BET1点式)、脱気温度:200℃、脱気時間:20分、脱気圧力:N2ガスフロー/大気圧、サンプル質量:1gとした。以下の例も同様である。
上述したビスマス系ガラスフリット67.0体積%とコージェライト粉末19.1体積%とレーザ吸収材粉末13.9体積%とを混合して封着用ガラス材料を作製した。コージェライト粉末とレーザ吸収材粉末との合計含有量は33.0体積%である。また、封着用ガラス材料におけるコージェライト粉末及びレーザ吸収材粉末の合計表面積は11.9m2/cm3である。上記した封着用ガラス材料とビヒクルとを、封着用ガラス材料が80質量%、ビヒクルが20質量%となるように混合して封着材料ペーストを調製した。ビヒクルはバインダ成分としてのエチルセルロース(2.5質量%)をターピネオールからなる溶剤(97.5質量%)に溶解したものである。
次に、無アルカリガラス(熱膨張係数α2(50~250℃):38×10-7/℃、寸法:90mm×90mm×0.7mm)からなる第2のガラス基板を用意し、このガラス基板の周辺部の全周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、塗布層を形成した後、120℃×10分の条件で乾燥させた。次いで、塗布層を480℃×10分の条件で焼成することによって、膜厚Tが3.6μmの封着材料層を形成した。
上記封着材料ペーストを焼成した材料からなる封着材料層の熱膨張係数α11は80×10-7/℃であり、第2のガラス基板の熱膨張係数α2(38×10-7/℃)との差は42×10-7/℃である。
なお、封着材料層の熱膨張係数α11は、上記封着材料ペーストを封着ガラスの転移点マイナス10℃から転移点マイナス50℃の温度範囲内(実施例1では300℃)で2時間焼成して溶剤とバインダ成分を除去し、封着ガラスの軟化点プラス30℃から結晶化点マイナス30℃の温度範囲内(実施例1では480℃)で10分焼結して得られた焼結体を研磨し、長さ20mm、直径5mmの丸棒を作製し、熱機械分析装置(リガク社製、装置名:TMA8310)にて測定した50~250℃の温度範囲における平均線膨張係数値を示している。本明細書において、転移点は示差熱分析(DTA)の第1変曲点の温度で、軟化点は示差熱分析(DTA)の第4変曲点の温度で、結晶化点は示差熱分析(DTA)の結晶化起因の発熱がピークとなる温度で定義されるものである。
なお、封着材料層の熱膨張係数α11は、上記封着材料ペーストを封着ガラスの転移点マイナス10℃から転移点マイナス50℃の温度範囲内(実施例1では300℃)で2時間焼成して溶剤とバインダ成分を除去し、封着ガラスの軟化点プラス30℃から結晶化点マイナス30℃の温度範囲内(実施例1では480℃)で10分焼結して得られた焼結体を研磨し、長さ20mm、直径5mmの丸棒を作製し、熱機械分析装置(リガク社製、装置名:TMA8310)にて測定した50~250℃の温度範囲における平均線膨張係数値を示している。本明細書において、転移点は示差熱分析(DTA)の第1変曲点の温度で、軟化点は示差熱分析(DTA)の第4変曲点の温度で、結晶化点は示差熱分析(DTA)の結晶化起因の発熱がピークとなる温度で定義されるものである。
上述した封着材料層を有する第2のガラス基板と素子領域(即ち、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33W、スポット径1.6mm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。レーザ照射時における封着材料層の加熱温度(放射温度計で測定)は740℃であった。このようにして、素子領域をガラスパッケージ(即ち、素子領域を2枚のガラス基板により封止したガラスパッケージ)で封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。
(実施例2~5)
表1に示す粒子形状を有する無機充填材(実施例2においてはレーザ吸収材及び低膨張充填材を含む無機充填材、実施例3~5においては、レーザ吸収材のみからなる無機充填材)を、表1に示す割合で実施例1と同組成のビスマス系ガラスフリットと混合して封着用ガラス材料を作製し、次いで実施例1と同様にビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製した。これら封着材料ペーストを用いて、実施例1と同様にして第2のガラス基板の封止領域に封着材料層を形成した。封着用ガラス材料内の無機充填材の表面積、封着材料層の熱膨張係数α11、ガラス基板の熱膨張係数α2との差、封着材料層の膜厚は、表1に示す通りである。
表1に示す粒子形状を有する無機充填材(実施例2においてはレーザ吸収材及び低膨張充填材を含む無機充填材、実施例3~5においては、レーザ吸収材のみからなる無機充填材)を、表1に示す割合で実施例1と同組成のビスマス系ガラスフリットと混合して封着用ガラス材料を作製し、次いで実施例1と同様にビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製した。これら封着材料ペーストを用いて、実施例1と同様にして第2のガラス基板の封止領域に封着材料層を形成した。封着用ガラス材料内の無機充填材の表面積、封着材料層の熱膨張係数α11、ガラス基板の熱膨張係数α2との差、封着材料層の膜厚は、表1に示す通りである。
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のガラス基板とを積層した。第1及び第2のガラス基板は実施例1と同様に無アルカリガラスからなるものである。次いで、第2のガラス基板を通して封着材料層に、波長940nm、スポット径1.6mm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。レーザ光の出力は表1に示す値を適用した。レーザ加工温度は表1に示す通りである。このようにして、素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。
(比較例1~5)
表2に示す粒子形状を有する無機充填材(レーザ吸収材及び低膨張充填材、またはレーザ吸収材のみ)を、表2に示す割合で実施例1と同組成のビスマス系ガラスフリットと混合して封着用ガラス材料を作製し、次いで実施例1と同様にビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製した。これら封着材料ペーストを用いて、実施例1と同様にして第2のガラス基板の封止領域に封着材料層を形成した。なお、比較例1、3~5では、実施例1と同様な無アルカリガラスからなる第2のガラス基板を用いた。比較例2では、熱膨張係数α2(50~250℃)が5×10-7/℃の石英ガラスからなる第2のガラス基板を用いた。封着用ガラス材料内の無機充填材の表面積、封着材料層の熱膨張係数α11、ガラス基板の熱膨張係数α2との差、封着材料層の膜厚は、表1に示す通りである。
表2に示す粒子形状を有する無機充填材(レーザ吸収材及び低膨張充填材、またはレーザ吸収材のみ)を、表2に示す割合で実施例1と同組成のビスマス系ガラスフリットと混合して封着用ガラス材料を作製し、次いで実施例1と同様にビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製した。これら封着材料ペーストを用いて、実施例1と同様にして第2のガラス基板の封止領域に封着材料層を形成した。なお、比較例1、3~5では、実施例1と同様な無アルカリガラスからなる第2のガラス基板を用いた。比較例2では、熱膨張係数α2(50~250℃)が5×10-7/℃の石英ガラスからなる第2のガラス基板を用いた。封着用ガラス材料内の無機充填材の表面積、封着材料層の熱膨張係数α11、ガラス基板の熱膨張係数α2との差、封着材料層の膜厚は、表1に示す通りである。
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のガラス基板とを積層した。第1のガラス基板は、それぞれ第2のガラス基板と同組成、同形状のものである。次いで、第2のガラス基板を通して封着材料層に、波長940nm、スポット径1.6mm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。レーザ光の出力は表2に示す値を適用した。レーザ加工温度は表2に示す通りである。このようにして、素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを後述する特性評価に供した。
次に、実施例1~5及び比較例1~5のガラスパッケージの外観について、レーザ光の照射終了時点における封着層の剥がれ、ガラス基板や封着層のクラックを評価した。外観は光学顕微鏡で観察して評価した。各ガラスパッケージの気密性を、ヘリウムリークテストを適用して評価した。さらに、封着層でシールした各例のガラスパッケージをダイシングマシンにより切り出し、断面を走査型電子顕微鏡で観察することによって、封着層の厚さを測定した。これらの測定・評価結果をガラスパッケージの製造条件と併せて表1及び表2に示す。
表1及び表2から明らかなように、実施例1~5によるガラスパッケージはいずれも外観や気密性に優れていることが分かる。一方、低膨張充填材の含有量を多くし、それに応じてレーザ加工温度を高くした比較例1ではレーザ封着工程でガラス基板に生じる残留応力が大きいことから、ガラス基板や封着層にクラックが生じることが確認された。また、無機充填材量を少なくしても、封着層とガラス基板との熱膨張差が大きすぎる場合(比較例2)には、ガラス基板や封着層にクラックが生じることが確認された。さらに、無機充填材量が多く、封着層とガラス基板との熱膨張差が大きすぎる場合(比較例3~5)にも、ガラス基板や封着層にクラックが生じることが確認された。
(実施例6)
この実施例では、封着ガラスのガラス成分のZnOの一部をBaOに置換し、Bi2O3 79.3質量%、B2O3 7.1質量%、ZnO 7.6質量%、BaO 5.6質量%、Al2O3 0.4質量%のビスマス系ガラスフリット(軟化点:430℃)を用いた。その他の条件は、実施例1と同様に素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを前述の特性評価に供した。その結果、外観に剥がれやクラックはなく気密性も優れていることを確認した。また、このガラスフリットは、上記置換により、結晶化ポテンシャルが下がり、レーザ封着時のガラスの流動性が向上し、レーザ加工温度を低下できるので、残留応力の低減効果も期待できる。
この実施例では、封着ガラスのガラス成分のZnOの一部をBaOに置換し、Bi2O3 79.3質量%、B2O3 7.1質量%、ZnO 7.6質量%、BaO 5.6質量%、Al2O3 0.4質量%のビスマス系ガラスフリット(軟化点:430℃)を用いた。その他の条件は、実施例1と同様に素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを前述の特性評価に供した。その結果、外観に剥がれやクラックはなく気密性も優れていることを確認した。また、このガラスフリットは、上記置換により、結晶化ポテンシャルが下がり、レーザ封着時のガラスの流動性が向上し、レーザ加工温度を低下できるので、残留応力の低減効果も期待できる。
(実施例7)
この実施例では、封着ガラスのガラス成分にAl2O3およびSiO2を微量添加し、Bi2O3 81.8質量%、B2O3 6.0質量%、ZnO 10.6質量%、SiO2 0.7質量%、Al2O3 0.9質量%の組成のビスマス系ガラスフリット(軟化点:430℃)を用いた。その他の条件は実施例1と同様に素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを前述の特性評価に供した。その結果、外観に剥がれやクラックはなく気密性も優れていることを確認した。また、このガラスフリットはAl2O3およびSiO2を微量添加することにより、結晶化ポテンシャルが下がり、レーザ封着時のガラスの流動性が向上し、レーザ加工温度を低下できるので、残留応力の低減効果も期待できる。
この実施例では、封着ガラスのガラス成分にAl2O3およびSiO2を微量添加し、Bi2O3 81.8質量%、B2O3 6.0質量%、ZnO 10.6質量%、SiO2 0.7質量%、Al2O3 0.9質量%の組成のビスマス系ガラスフリット(軟化点:430℃)を用いた。その他の条件は実施例1と同様に素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを前述の特性評価に供した。その結果、外観に剥がれやクラックはなく気密性も優れていることを確認した。また、このガラスフリットはAl2O3およびSiO2を微量添加することにより、結晶化ポテンシャルが下がり、レーザ封着時のガラスの流動性が向上し、レーザ加工温度を低下できるので、残留応力の低減効果も期待できる。
(実施例8)
この実施例は、レーザ吸収材をFe2O3-Al2O3-MnO-Co2O3-SiO2組成を有するものに変更した以外は、実施例7と同様に素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを前述の特性評価に供した。その結果、外観に剥がれやクラックはなく気密性も優れていることを確認した。
本明細書において、第一のガラス基板および第二のガラス基板という表現を用いて本発明の電子デバイスの構成及び電子デバイスの製造方法について説明したが、これらの説明において、第一のガラス基板を第二のガラス基板に、また第二のガラス基板を第一のガラス基板に置き換えてもよく、本発明は同様である。上記実施例では、ガラス基板に一つの封止領域を備えたもので説明したが、ガラス基板に封止領域を複数形成したものにも適用できる。例えば、ガラス基板上に封止領域が3行3列に、合計九つ配置されたものである。このような場合には、一枚のガラス基板で九つの電子デバイスを形成することができる。
この実施例は、レーザ吸収材をFe2O3-Al2O3-MnO-Co2O3-SiO2組成を有するものに変更した以外は、実施例7と同様に素子領域をガラスパッケージで封止した電子デバイスを前述の特性評価に供した。その結果、外観に剥がれやクラックはなく気密性も優れていることを確認した。
本明細書において、第一のガラス基板および第二のガラス基板という表現を用いて本発明の電子デバイスの構成及び電子デバイスの製造方法について説明したが、これらの説明において、第一のガラス基板を第二のガラス基板に、また第二のガラス基板を第一のガラス基板に置き換えてもよく、本発明は同様である。上記実施例では、ガラス基板に一つの封止領域を備えたもので説明したが、ガラス基板に封止領域を複数形成したものにも適用できる。例えば、ガラス基板上に封止領域が3行3列に、合計九つ配置されたものである。このような場合には、一枚のガラス基板で九つの電子デバイスを形成することができる。
本発明によれば、2枚のガラス基板を用いてガラスパッケージされた電子デバイスの2枚のガラス基板の間隔を狭くする際に、レーザ封着時に発生するガラス基板や封着層のクラックや割れ等を抑制することができる。従って、ガラス基板間の封止性やその信頼性を高めることができ、ひいては気密性やその信頼性を高めた電子デバイスを再現性よく提供することが可能となり、2枚のガラス基板の間隔が狭い構成となっている電子デバイスに有用である。
なお、2010年12月27日に出願された日本特許出願2010-291040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。
なお、2010年12月27日に出願された日本特許出願2010-291040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、2a…第1の表面、3…第2のガラス基板、3a…第2の表面、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…レーザ光。
Claims (12)
- 封止領域を備える表面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形成され、厚さが7μm未満であると共に、封着ガラスと、レーザ吸収材を含む無機充填材とを含有する封着用ガラス材料を焼成した材料からなる封着材料層とを具備する封着材料層付きガラス部材であって、
前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記無機充填材を2~44体積%の範囲で含有し、かつ前記封着用ガラス材料における前記無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲であり、
前記封着材料層の材料の熱膨張係数α11と、ガラス基板の熱膨張係数α2との差が15~70(×10-7/℃)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。 - 前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記レーザ吸収材を2~40体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項1記載の封着材料層付きガラス部材。
- 前記無機充填材は、さらに低膨張充填材を含み、かつ前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記低膨張充填材を0.1~40体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項1又は2記載の封着材料層付きガラス部材。
- 前記レーザ吸収材は、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、又は前記金属を含む化合物の少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の封着材料層付きガラス部材。
- 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、石英固溶体、ソーダライムガラス、及び硼珪酸ガラスからなる群より選ばれる少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の封着材料層付きガラス部材。
- 前記ガラス基板は無アルカリガラス又はソーダライムガラスからなり、かつ前記封着ガラスはビスマス系ガラス又は錫-リン酸系ガラスからなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の封着材料層付きガラス部材。
- 第1の封止領域を備える第1の表面を有する第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第2の表面を有し、前記第2の表面が前記第1の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、厚さが7μm未満であると共に、封着ガラスとレーザ吸収材を含む無機充填材とを含有する封着用ガラス材料を溶融及び固化させた材料からなる封着層とを具備し、
前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記無機充填材を2~44体積%の範囲で含有し、かつ前記封着用ガラス材料における前記無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲であり、
前記封着層の材料の熱膨張係数α12と、前記第1のガラス基板及び前記第2ガラス基板のうち少なくとも一方のガラス基板の熱膨張係数α2との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であることを特徴とする電子デバイス。 - 前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記レーザ吸収材を2~40体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項7記載の電子デバイス。
- 前記無機充填材は、さらに低膨張充填材を含み、かつ前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記低膨張充填材を0.1~40体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項7又は8記載の電子デバイス。
- 第1の封止領域を備える第1の表面を有する第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、厚さが7μm未満であると共、封着ガラスとレーザ吸収材を含む無機充填材とを含有する封着用ガラス材料を焼成した材料からなる封着材料層とを備える第2の表面を有する第2のガラス基板を用意する工程と、
前記第1の表面と前記第2の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、
前記第1のガラス基板又は前記第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及び固化させて、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し、
前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記無機充填材を2~44体積%の範囲で含有し、かつ前記封着用ガラス材料における前記無機充填材の表面積が6m2/cm3を超えて14m2/cm3未満の範囲であり、
前記封着材料層の材料の熱膨張係数α11と、前記第1のガラス基板及び前記第2ガラス基板のうち少なくとも一方のガラス基板の熱膨張係数α2との差が15~70(×10-7/℃)の範囲であることを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記レーザ吸収材を2~40体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項10記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記無機充填材は、さらに低膨張充填材を含み、かつ前記封着用ガラス材料は、前記封着ガラスと前記無機充填材との合計量に対して、前記低膨張充填材を0.1~40体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項10又は11記載の電子デバイスの製造方法。
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