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およびその製造方法
【課題】封着材料層のコーナー部へのレーザ照射に起因するガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を抑制することを可能にした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を提供する。
【解決手段】ガラス基板３は封止領域７を備える。ガラス基板３の封止領域７上には、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からなる封着材料層９が設けられている。枠状の封着材料層９は直線部９ａとコーナー部９ａとで構成されている。封着材料層９は直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部９Ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）が１０〜９０％の範囲とされている。
【解決手段】ガラス基板３は封止領域７を備える。ガラス基板３の封止領域７上には、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からなる封着材料層９が設けられている。枠状の封着材料層９は直線部９ａとコーナー部９ａとで構成されている。封着材料層９は直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部９Ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）が１０〜９０％の範囲とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）では、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が適用されている。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（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。
【０００３】
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。ただし、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ＯＥＬ素子や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という利点を有する。
【０００４】
ＦＰＤ等のガラスパッケージでは素子領域の拡大を図るため、主に矩形枠状の封着層が適用されている。このような封着層の形成にレーザ封着を適用する場合には、レーザ光を矩形枠状の封着材料層に沿って走査しながら連続的に照射するため、コーナー部でレーザ光の走査方向（進行方向）が９０度変化することになる。コーナー部ではその直前の直線部での速度を急激に減速することになると共に、その直後には速度零から急激に加速することになる。このため、コーナー部におけるレーザ光の照射時間は直線部に比べて長くなり、封着材料層の主成分となる封着ガラスが過剰に加熱し、ガラス基板や封着層にクラックや割れが生じたり、また封着ガラスが発泡して気密性が低下する等の問題が生じる。
【０００５】
このような点に対して、特許文献１にはコーナー部等の曲線部分でレーザ出力を制御することが記載されている。さらに、特許文献１にはレーザ出力を制御している際に、封着用材料層に適切なレーザエネルギーを与え続けるように、レーザビームの移動速度を変化させることが記載されている。しかしながら、この方法ではレーザビームの照射位置が常に移動しているため、レーザビームの照射条件（出力や速度）を変更した箇所と封着ガラスの加熱状態が変化した箇所とが一致せず、ガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５２７６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、封着材料層のコーナー部へのレーザ照射に起因するガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することを可能にした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とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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、前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴としている。
【０００９】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の封着層とを具備し、前記封着層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴としている。
【００１０】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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電子デバイスの製造方法であって、前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様に係る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およびその製造方法によれば、封着材料層のコーナー部へのレーザ照射に起因するガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することができる。従って、封着性、気密性、それらの信頼性等に優れる電子デバイスを再現性よく提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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３】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４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】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６】図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】図５に示す第２のガラス基板における封着材料層の一構成例を拡大して示す平面図である。
【図８】図５に示す第２のガラス基板における封着材料層の他の構成例を拡大して示す平面図である。
【図９】図５に示す第２のガラス基板における封着材料層のさらに他の構成例を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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および図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および図６はそれに用いる第１および第２のガラス基板の構成を示す図、図７ないし図９は第２のガラス基板における封着材料層の構成例を示す拡大図である。
【００１４】
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（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および第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３０〜４０×１０−７／℃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。
【００１５】
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。
【００１６】
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および第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および第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。
【００１７】
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および図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および図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および第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。
【００１８】
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５〜２００μｍの範囲の厚さを有する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。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および図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、レーザ光の熱で第１のガラス基板２の封止領域６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８が形成される。
【００２１】
封着材料層９は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。封着ガラス（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、錫−リン酸系ガラスやビスマス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。
【００２２】
錫−リン酸系ガラス（ガラスフリット）は、２０〜６８質量％のＳｎＯ、０．５〜５質量％のＳｎＯ2、および２０〜４０質量％のＰ2Ｏ5（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。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質量％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質量％を超えるとガラス化しなくなる。
【００２３】
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質量％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質量％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質量％未満であるとガラス化せず、その含有量が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。
【００２４】
ここで、ガラスフリット中のＳｎＯおよびＳｎＯ2の割合（質量％）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。
【００２５】
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。
【００２６】
ビスマス系ガラス（ガスフリット）は、７０〜９０質量％のＢｉ2Ｏ3、１〜２０質量％のＺｎＯ、および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。
【００２７】
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。
【００２８】
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または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。
【００２９】
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。また、これら以外の顔料であってもよい。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、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、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。
【００３０】
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２〜５０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：８０〜９０×１０−7／℃）で形成する場合には、比較的少量（例えば２〜４０体積％の範囲）の低膨張充填材を添加することが好ましい。
【００３１】
第２のガラス基板３の封止領域７に形成される封着材料層９は、図５に示すように直線部９ａとコーナー部９ｂとで構成された矩形枠状の形状を有している。なお、封着材料層９の形状は直線部９ａとコーナー部９ｂとで構成された枠状であればよく、矩形枠状に限定されるものではない。封着材料層９は矩形以外の多角形状を有していてもよい。このような封着材料層９に沿って走査しながらレーザ光を照射するにあたって、前述したようにレーザ光の走査方向（進行方向）はコーナー部９ｂで９０度変化することになる。
【００３２】
コーナー部９ｂではその直前の直線部９ａでの速度を急激に減速することになると共に、その直後には急激に加速することになる。このため、コーナー部９ｂにおけるレーザ光の照射時間は直線部９ａに比べて長くなる。ここで、封着材料層９の直線部９ａに関しては、レーザ光の照射条件に応じた量のレーザ吸収材を含有している必要がある。直線部９ａのレーザ吸収材の含有量自体を減少させてしまうと、封着材料層９によるレーザ封着性が低下してしまうためである。具体的には、直線部９ａはレーザ吸収材を０．２〜１０体積％の範囲で含んでいることが好ましい。
【００３３】
直線部９ａのレーザ吸収材の含有量（封着用ガラス材料に対するレーザ吸収材の配合量）が０．２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ず、第１のガラス基板２に対する接着性が低下する。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。
【００３４】
封着材料層９のコーナー部９ｂにおけるレーザ吸収材の含有量が上述した直線部９ａのレーザ吸収材の含有量と同一であると、言い換えるとレーザ吸収材の含有量が一定の封着用ガラス材料で封着材料層９全体を形成すると、上述したようにコーナー部９ｂにおけるレーザ光の照射時間が直線部９ａに比べて長くなることから、直線部９ａでは封着材料層９を適度に加熱できるのに対して、コーナー部９ｂでは封着材料層９の主成分となる封着ガラスが過剰に加熱されてしまう。このため、ガラス基板２、３や封着層８にクラックや割れが生じたり、また封着ガラスが発泡して気密性が低下する等の問題が生じる。
【００３５】
そこで、この実施形態では封着材料層９のコーナー部９ｂにおけるレーザ吸収材の含有量を直線部９のレーザ吸収材の含有量より減少させている。具体的には、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量（体積％）Ａに対してコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量（体積％）Ｂを１０〜９０％の範囲で減少させている。すなわち、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａにするコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）を１０〜９０％の範囲としている。コーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂを直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａより減らすことによって、コーナー部９ｂでレーザ光の照射時間が長くなることに起因する封着材料層９の過剰な加熱を抑制することが可能となる。
【００３６】
直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）が９０％を超えると、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量との差が不十分になるため、コーナー部９ｂの過剰加熱を十分に抑制することができない。一方、レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）が１０％未満であると、コーナー部９ｂの封着材料層５を十分に溶融させることができず、コーナー部９ｂのガラス基板２に対する接着性が低下する。このため、コーナー部９ｂがガラスパネルの気密性を低下させる要因となる。
【００３７】
レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）は２５〜７５％の範囲とすることがより好ましく、これによりコーナー部９ｂの過剰加熱の抑制効果と接着性とを良好に両立させることが可能となる。コーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂは、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対して１０〜９０％の範囲で減少させるものである。すなわち、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａはレーザ光の照射条件等に対応しているため、それよりコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂが少なくなるように含有量比（Ｂ／Ａ）を設定する。
【００３８】
上述したように、封着材料層９の直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａにするコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）を１０〜９０％の範囲とすることによって、直線部９ａのガラス基板２に対する接着性を良好に維持しつつ、コーナー部９ｂの過剰加熱を抑制することが可能となる。従って、封着材料層９のコーナー部９ｂの過剰加熱に起因するガラス基板２、３や封着層８にクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することができる。これらによって、封着性や気密性等に優れるガラスパネル、並びに電子デバイス１を提供することが可能となる。
【００３９】
封着材料層９のコーナー部９ｂの形状は、特に限定されるものではない。例えば、図７に示す直角形状、図８に示すＲ形状、図９に示す面取り形状等、各種の形状を有するコーナー部９ｂを適用することができる。図７に示す直角形状のコーナー部９ｂの場合には、コーナー部９ｂを挟んで隣接する２つの直線部９ａの外形線と延長した内形線とで囲まれる領域をコーナー部９ｂとする。図８に示すＲ形状のコーナー部９ｂの場合には、Ｒ形状とした部分で囲まれる領域（直線部９ａの外形線および内形線のＲ形状の始点部分を結んだ線で囲まれる領域）をコーナー部９ｂとする。図９に示す面取り形状のコーナー部９ｂの場合には、面取りとした部分で囲まれる領域をコーナー部９ｂとする。
【００４０】
ここで、封着材料層９のコーナー部９ｂの形状を図８に示すようにＲ形状とする場合、その曲率半径Ｒを大きくすることによって、コーナー部９ｂでのレーザ光の速度変化を低減することができる。ただし、この場合には封着材料層９で囲われる領域の面積、すなわち電子素子部４を形成する素子領域５の面積が大幅に減少してしまう。この実施形態のように、コーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂを直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａより減らすことによって、素子領域５の面積を確保しつつコーナー部９ｂでの過剰加熱を抑制することができる。また、レーザ光の照射条件は一定に保つことができるため、レーザ光の照射条件制御に伴う誤操作や誤作動等を防止することができる。
【００４１】
なお、封着材料層９のコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂは、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対して一律に減少させなければならないものではない。例えば、は、直線部９ａからコーナー部９ｂにかけてレーザ吸収材の含有量を連続的に減少させたり、また段階的に減少させるようにしてもよい。レーザ吸収材の含有量を連続的または段階的に減少させる領域は、直線部９ａおよびコーナー部９ｂのいずれに設けてもよい。
【００４２】
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および図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、まずレーザ光１０の照射条件に応じてレーザ吸収材を配合した直線部９ａ用の封着用ガラス材料を作製する。次いで、直線部９ａ用の封着用ガラス材料よりレーザ吸収材の含有量を減らしたコーナー部９ｂ用の封着用ガラス材料を作製する。各材料のレーザ吸収材の含有量は上述した通りである。
【００４３】
次に、各封着用ガラス材料をビヒクルと混合することによって、直線部９ａ用およびコーナー部９ｂ用の封着材料ペーストを調製する。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等が用いられる。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、例えば直線部９ａ用の封着材料ペーストを用いて、第２のガラス基板３の封止領域７に塗布し、これを乾燥させて直線部９ａ用封着材料ペーストの塗布層を形成する。次いで、コーナー部９ｂ用の封着材料ペーストを用いて、第２のガラス基板３の封止領域７に塗布し、これを乾燥させてコーナー部９ｂ用封着材料ペーストの塗布層を形成する。直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストを塗布する順番は特に限定されるものではなく、コーナー部９ｂ用封着材料ペーストを先に塗布してもよい。
【００４６】
直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストは、例えばスクリーン印刷を適用する場合には直線部９ａ用のスクリーンとコーナー部９ｂ用のスクリーンを使い分けることによって、それぞれ直線部９ａとコーナー部９ｂとに塗布する。また、ディスペンサ等を用いて塗布する場合には、２ヘッドのディスペンサを用いて直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストとを塗り分ける。また、直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストとを塗り分けることができれば、これら以外の方法で塗布してもよい。
【００４７】
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。この際に、直線部９ａ用封着材料ペーストの塗布層とコーナー部９ｂ用封着材料ペーストの塗布層との境界にレーザ吸収材の濃度勾配を生じさせることによって、封着材料層９による封着層８の形成性、封着層８による気密性等を高めることができる。また、場合によっては直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストとを順に塗布した後に、これらの塗布層を一括して乾燥させてもよい。
【００４８】
上述したような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、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）が１０〜９０％の範囲の封着材料層９を形成する。
【００４９】
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。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、それらの表面２ａ、３ａ同士が対向するように封着材料層６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６の厚さに基づいて間隙が形成される。
【００５０】
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は枠状の封着材料層９に沿って走査しながら照射される。この際、封着材料層９のコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂを直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａより減らしているため、レーザ光１０は出力等を変化させることなく、一定の条件で照射することができる。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を形成する。
【００５１】
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、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。
【００５２】
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の組成や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。レーザ光の出力は５〜１００Ｗの範囲であることがより好ましい。
【００５３】
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のコーナー部９ｂへのレーザ光１０の照射に起因するガラス基板２、３や封着層９のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等が再現性よく抑制される。従って、電子デバイス１（ガラスパネル）のレーザ封着工程の歩留りを高めると共に、電子デバイス１（ガラスパネル）の気密性やその信頼性等を向上させることができる。これらによって、信頼性に優れる電子デバイス１を高歩留りで作製することが可能となる。
【実施例】
【００５４】
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。
【００５５】
（実施例１）
まず、ＳｎＯ５９．３質量％、ＳｎＯ2０．８質量％、Ｐ2Ｏ5３３．３質量％、ＺｎＯ６．０質量％、ＳｉＯ2０．６質量％の組成を有する錫−リン酸系ガラスフリット（軟化点：３６７℃）と、低膨張充填材として平均粒径（Ｄ50）が１２μｍのコージェライト粉末と、Ｆｅ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3−Ｃｏ2Ｏ3−ＭｎＯ組成を有し、平均粒径（Ｄ50）が６μｍのレーザ吸収材とを用意した。
【００５６】
上述した錫−リン酸系ガラスフリット５３．０体積％とコージェライト粉末４４．０体積％とレーザ吸収材３．０体積％とを混合して直線部用の封着用ガラス材料（熱膨張係数：４４×１０-7／℃）を作製した。同様に、錫−リン酸系ガラスフリット５３．８体積％とコージェライト粉末４４．７体積％とレーザ吸収材１．５体積％とを混合してコーナー部用の封着用ガラス材料（熱膨張係数：４４×１０-7／℃）を作製した。直線部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ａ（３．０体積％）に対するコーナー部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ｂ（１．５体積％）の比（Ｂ／Ａ）は５０％である。
【００５７】
次いで、直線部用の封着用ガラス材料８０質量％をビヒクル２０質量％と混合して直線部用の封着材料ペーストを調製した。同様に、コーナー部用の封着用ガラス材料８０質量％をビヒクル２０質量％と混合してコーナー部用の封着材料ペーストを調製した。なお、ビヒクルはバインダ成分としてのニトロセルロース３質量％をブチルカルビトールアセテートからなる溶剤９７質量％に溶解したものである。
【００５８】
次に、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）を用意し、このガラス基板の封止領域の直線部に直線部用封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、１３０℃×５分の条件で乾燥させた。次いで、封止領域のコーナー部にスクリーンを変えてコーナー部用封着材料ペーストを塗布した後、１３０℃×５分の条件で乾燥させた。このような塗布層を４３０℃×１０分の条件で焼成して封着材料層を形成した。
【００５９】
封着材料層の形状（封着材料ペーストの塗布層を焼成した後の形状）は、長辺７０ｍｍ、短辺５０ｍｍ、線幅１ｍｍの矩形枠状とした。各コーナー部はＲ形状とした。コーナー部のＲ形状は、内側の曲率半径Ｒが２．５ｍｍ、外側の曲率半径Ｒが３．５ｍｍとした。また、封着材料層の膜厚は直線部およびコーナー部共に４５μｍとした。
【００６０】
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（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６５Ｗ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。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。
【００６１】
（実施例２〜５）
コーナー部用の封着用ガラス材料の配合割合を表１に示す条件に変更する以外は、実施例１と同様にして、第２のガラス基板に対する封着材料層の形成工程、第１のガラス基板と第２のガラス基板とのレーザ封着工程を実施し、それぞれ素子領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを作製した。直線部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）は表１に示す通りである。各電子デバイス（ガラスパネル）を後述する特性評価に供した。
【００６２】
（比較例１〜２）
コーナー部用の封着用ガラス材料の配合割合を表１に示す条件に変更する以外は、実施例１と同様にして、第２のガラス基板に対する封着材料層の形成工程、第１のガラス基板と第２のガラス基板とのレーザ封着工程を実施し、それぞれ素子領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを作製した。直線部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ｂの比は表１に示す通りである。比較例１はＢ／Ａ比を９５％としたものであり、比較例２はＢ／Ａ比を８％としたものである。各電子デバイス（ガラスパネル）を後述する特性評価に供した。
【００６３】
（比較例３〜５）
実施例１と同一組成の錫−リン酸系ガラスフリット５４．６体積％とコージェライト粉末４５．２５体積％とレーザ吸収材０．１５体積％とを混合して封着用ガラス材料を作製した。この封着用ガラス材料を用いて封着材料ペーストを調製した。このような１種類の封着材料ペーストのみを用いる以外は、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工程、第１のガラス基板と第２のガラス基板とのレーザ封着工程を実施して電子デバイスを作製し、後述する特性評価に供した。
【００６４】
次に、実施例１〜５および比較例１〜５のガラスパネルの外観について、レーザ光の照射終了時点における基板割れや封着層のクラックを評価した。外観は光学顕微鏡を用いて封着層の直線部とコーナー部をそれぞれ観察して評価した。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。これらの測定・評価結果をガラスパネルの製造条件と併せて表１および表２に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
表１および表２から明らかなように、実施例１〜５によるガラスパネルはいずれも外観や気密性に優れており、コーナー部に起因する不良の発生は認められなかった。これらに対し、レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）が９０％を超える比較例１では、コーナー部の過剰加熱に起因するクラックや発泡が認められた。レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）が１０％未満の比較例２では、コーナー部で加熱不足に起因して接着不良が生じた。直線部を含めてレーザ吸収材量を減らした比較例３〜５は、レーザ光の照射条件を変えても良好な封着状態を得ることができなった。各比較例ではいずれも気密性が得られなかった。
【符号の説明】
【００６８】
１…電子デバイス、２…第１のガラス基板、２ａ…表面、３…第２のガラス基板、３ａ…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。
【技術分野】
【０００１】
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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）では、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が適用されている。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（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。
【０００３】
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。ただし、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ＯＥＬ素子や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という利点を有する。
【０００４】
ＦＰＤ等のガラスパッケージでは素子領域の拡大を図るため、主に矩形枠状の封着層が適用されている。このような封着層の形成にレーザ封着を適用する場合には、レーザ光を矩形枠状の封着材料層に沿って走査しながら連続的に照射するため、コーナー部でレーザ光の走査方向（進行方向）が９０度変化することになる。コーナー部ではその直前の直線部での速度を急激に減速することになると共に、その直後には速度零から急激に加速することになる。このため、コーナー部におけるレーザ光の照射時間は直線部に比べて長くなり、封着材料層の主成分となる封着ガラスが過剰に加熱し、ガラス基板や封着層にクラックや割れが生じたり、また封着ガラスが発泡して気密性が低下する等の問題が生じる。
【０００５】
このような点に対して、特許文献１にはコーナー部等の曲線部分でレーザ出力を制御することが記載されている。さらに、特許文献１にはレーザ出力を制御している際に、封着用材料層に適切なレーザエネルギーを与え続けるように、レーザビームの移動速度を変化させることが記載されている。しかしながら、この方法ではレーザビームの照射位置が常に移動しているため、レーザビームの照射条件（出力や速度）を変更した箇所と封着ガラスの加熱状態が変化した箇所とが一致せず、ガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５２７６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、封着材料層のコーナー部へのレーザ照射に起因するガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することを可能にした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とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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、前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴としている。
【０００９】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の封着層とを具備し、前記封着層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴としている。
【００１０】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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電子デバイスの製造方法であって、前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様に係る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およびその製造方法によれば、封着材料層のコーナー部へのレーザ照射に起因するガラス基板や封着層のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することができる。従って、封着性、気密性、それらの信頼性等に優れる電子デバイスを再現性よく提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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３】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４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】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６】図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】図５に示す第２のガラス基板における封着材料層の一構成例を拡大して示す平面図である。
【図８】図５に示す第２のガラス基板における封着材料層の他の構成例を拡大して示す平面図である。
【図９】図５に示す第２のガラス基板における封着材料層のさらに他の構成例を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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および図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および図６はそれに用いる第１および第２のガラス基板の構成を示す図、図７ないし図９は第２のガラス基板における封着材料層の構成例を示す拡大図である。
【００１４】
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（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および第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３０〜４０×１０−７／℃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。
【００１５】
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。
【００１６】
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および第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および第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。
【００１７】
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および図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および図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および第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。
【００１８】
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５〜２００μｍの範囲の厚さを有する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。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および図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、レーザ光の熱で第１のガラス基板２の封止領域６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８が形成される。
【００２１】
封着材料層９は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。封着ガラス（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、錫−リン酸系ガラスやビスマス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。
【００２２】
錫−リン酸系ガラス（ガラスフリット）は、２０〜６８質量％のＳｎＯ、０．５〜５質量％のＳｎＯ2、および２０〜４０質量％のＰ2Ｏ5（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。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質量％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質量％を超えるとガラス化しなくなる。
【００２３】
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質量％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質量％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質量％未満であるとガラス化せず、その含有量が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。
【００２４】
ここで、ガラスフリット中のＳｎＯおよびＳｎＯ2の割合（質量％）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。
【００２５】
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。
【００２６】
ビスマス系ガラス（ガスフリット）は、７０〜９０質量％のＢｉ2Ｏ3、１〜２０質量％のＺｎＯ、および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。
【００２７】
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。
【００２８】
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または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。
【００２９】
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。また、これら以外の顔料であってもよい。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、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、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。
【００３０】
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２〜５０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：８０〜９０×１０−7／℃）で形成する場合には、比較的少量（例えば２〜４０体積％の範囲）の低膨張充填材を添加することが好ましい。
【００３１】
第２のガラス基板３の封止領域７に形成される封着材料層９は、図５に示すように直線部９ａとコーナー部９ｂとで構成された矩形枠状の形状を有している。なお、封着材料層９の形状は直線部９ａとコーナー部９ｂとで構成された枠状であればよく、矩形枠状に限定されるものではない。封着材料層９は矩形以外の多角形状を有していてもよい。このような封着材料層９に沿って走査しながらレーザ光を照射するにあたって、前述したようにレーザ光の走査方向（進行方向）はコーナー部９ｂで９０度変化することになる。
【００３２】
コーナー部９ｂではその直前の直線部９ａでの速度を急激に減速することになると共に、その直後には急激に加速することになる。このため、コーナー部９ｂにおけるレーザ光の照射時間は直線部９ａに比べて長くなる。ここで、封着材料層９の直線部９ａに関しては、レーザ光の照射条件に応じた量のレーザ吸収材を含有している必要がある。直線部９ａのレーザ吸収材の含有量自体を減少させてしまうと、封着材料層９によるレーザ封着性が低下してしまうためである。具体的には、直線部９ａはレーザ吸収材を０．２〜１０体積％の範囲で含んでいることが好ましい。
【００３３】
直線部９ａのレーザ吸収材の含有量（封着用ガラス材料に対するレーザ吸収材の配合量）が０．２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ず、第１のガラス基板２に対する接着性が低下する。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。
【００３４】
封着材料層９のコーナー部９ｂにおけるレーザ吸収材の含有量が上述した直線部９ａのレーザ吸収材の含有量と同一であると、言い換えるとレーザ吸収材の含有量が一定の封着用ガラス材料で封着材料層９全体を形成すると、上述したようにコーナー部９ｂにおけるレーザ光の照射時間が直線部９ａに比べて長くなることから、直線部９ａでは封着材料層９を適度に加熱できるのに対して、コーナー部９ｂでは封着材料層９の主成分となる封着ガラスが過剰に加熱されてしまう。このため、ガラス基板２、３や封着層８にクラックや割れが生じたり、また封着ガラスが発泡して気密性が低下する等の問題が生じる。
【００３５】
そこで、この実施形態では封着材料層９のコーナー部９ｂにおけるレーザ吸収材の含有量を直線部９のレーザ吸収材の含有量より減少させている。具体的には、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量（体積％）Ａに対してコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量（体積％）Ｂを１０〜９０％の範囲で減少させている。すなわち、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａにするコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）を１０〜９０％の範囲としている。コーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂを直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａより減らすことによって、コーナー部９ｂでレーザ光の照射時間が長くなることに起因する封着材料層９の過剰な加熱を抑制することが可能となる。
【００３６】
直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）が９０％を超えると、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量との差が不十分になるため、コーナー部９ｂの過剰加熱を十分に抑制することができない。一方、レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）が１０％未満であると、コーナー部９ｂの封着材料層５を十分に溶融させることができず、コーナー部９ｂのガラス基板２に対する接着性が低下する。このため、コーナー部９ｂがガラスパネルの気密性を低下させる要因となる。
【００３７】
レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）は２５〜７５％の範囲とすることがより好ましく、これによりコーナー部９ｂの過剰加熱の抑制効果と接着性とを良好に両立させることが可能となる。コーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂは、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対して１０〜９０％の範囲で減少させるものである。すなわち、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａはレーザ光の照射条件等に対応しているため、それよりコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂが少なくなるように含有量比（Ｂ／Ａ）を設定する。
【００３８】
上述したように、封着材料層９の直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａにするコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）を１０〜９０％の範囲とすることによって、直線部９ａのガラス基板２に対する接着性を良好に維持しつつ、コーナー部９ｂの過剰加熱を抑制することが可能となる。従って、封着材料層９のコーナー部９ｂの過剰加熱に起因するガラス基板２、３や封着層８にクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等を再現性よく抑制することができる。これらによって、封着性や気密性等に優れるガラスパネル、並びに電子デバイス１を提供することが可能となる。
【００３９】
封着材料層９のコーナー部９ｂの形状は、特に限定されるものではない。例えば、図７に示す直角形状、図８に示すＲ形状、図９に示す面取り形状等、各種の形状を有するコーナー部９ｂを適用することができる。図７に示す直角形状のコーナー部９ｂの場合には、コーナー部９ｂを挟んで隣接する２つの直線部９ａの外形線と延長した内形線とで囲まれる領域をコーナー部９ｂとする。図８に示すＲ形状のコーナー部９ｂの場合には、Ｒ形状とした部分で囲まれる領域（直線部９ａの外形線および内形線のＲ形状の始点部分を結んだ線で囲まれる領域）をコーナー部９ｂとする。図９に示す面取り形状のコーナー部９ｂの場合には、面取りとした部分で囲まれる領域をコーナー部９ｂとする。
【００４０】
ここで、封着材料層９のコーナー部９ｂの形状を図８に示すようにＲ形状とする場合、その曲率半径Ｒを大きくすることによって、コーナー部９ｂでのレーザ光の速度変化を低減することができる。ただし、この場合には封着材料層９で囲われる領域の面積、すなわち電子素子部４を形成する素子領域５の面積が大幅に減少してしまう。この実施形態のように、コーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂを直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａより減らすことによって、素子領域５の面積を確保しつつコーナー部９ｂでの過剰加熱を抑制することができる。また、レーザ光の照射条件は一定に保つことができるため、レーザ光の照射条件制御に伴う誤操作や誤作動等を防止することができる。
【００４１】
なお、封着材料層９のコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂは、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対して一律に減少させなければならないものではない。例えば、は、直線部９ａからコーナー部９ｂにかけてレーザ吸収材の含有量を連続的に減少させたり、また段階的に減少させるようにしてもよい。レーザ吸収材の含有量を連続的または段階的に減少させる領域は、直線部９ａおよびコーナー部９ｂのいずれに設けてもよい。
【００４２】
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および図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、まずレーザ光１０の照射条件に応じてレーザ吸収材を配合した直線部９ａ用の封着用ガラス材料を作製する。次いで、直線部９ａ用の封着用ガラス材料よりレーザ吸収材の含有量を減らしたコーナー部９ｂ用の封着用ガラス材料を作製する。各材料のレーザ吸収材の含有量は上述した通りである。
【００４３】
次に、各封着用ガラス材料をビヒクルと混合することによって、直線部９ａ用およびコーナー部９ｂ用の封着材料ペーストを調製する。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等が用いられる。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、例えば直線部９ａ用の封着材料ペーストを用いて、第２のガラス基板３の封止領域７に塗布し、これを乾燥させて直線部９ａ用封着材料ペーストの塗布層を形成する。次いで、コーナー部９ｂ用の封着材料ペーストを用いて、第２のガラス基板３の封止領域７に塗布し、これを乾燥させてコーナー部９ｂ用封着材料ペーストの塗布層を形成する。直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストを塗布する順番は特に限定されるものではなく、コーナー部９ｂ用封着材料ペーストを先に塗布してもよい。
【００４６】
直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストは、例えばスクリーン印刷を適用する場合には直線部９ａ用のスクリーンとコーナー部９ｂ用のスクリーンを使い分けることによって、それぞれ直線部９ａとコーナー部９ｂとに塗布する。また、ディスペンサ等を用いて塗布する場合には、２ヘッドのディスペンサを用いて直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストとを塗り分ける。また、直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストとを塗り分けることができれば、これら以外の方法で塗布してもよい。
【００４７】
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。この際に、直線部９ａ用封着材料ペーストの塗布層とコーナー部９ｂ用封着材料ペーストの塗布層との境界にレーザ吸収材の濃度勾配を生じさせることによって、封着材料層９による封着層８の形成性、封着層８による気密性等を高めることができる。また、場合によっては直線部９ａ用封着材料ペーストとコーナー部９ｂ用封着材料ペーストとを順に塗布した後に、これらの塗布層を一括して乾燥させてもよい。
【００４８】
上述したような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、直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）が１０〜９０％の範囲の封着材料層９を形成する。
【００４９】
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。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、それらの表面２ａ、３ａ同士が対向するように封着材料層６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６の厚さに基づいて間隙が形成される。
【００５０】
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は枠状の封着材料層９に沿って走査しながら照射される。この際、封着材料層９のコーナー部９ｂのレーザ吸収材の含有量Ｂを直線部９ａのレーザ吸収材の含有量Ａより減らしているため、レーザ光１０は出力等を変化させることなく、一定の条件で照射することができる。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を形成する。
【００５１】
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、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。
【００５２】
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の組成や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。レーザ光の出力は５〜１００Ｗの範囲であることがより好ましい。
【００５３】
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のコーナー部９ｂへのレーザ光１０の照射に起因するガラス基板２、３や封着層９のクラックや割れ、また封着ガラスの発泡による気密性の低下等が再現性よく抑制される。従って、電子デバイス１（ガラスパネル）のレーザ封着工程の歩留りを高めると共に、電子デバイス１（ガラスパネル）の気密性やその信頼性等を向上させることができる。これらによって、信頼性に優れる電子デバイス１を高歩留りで作製することが可能となる。
【実施例】
【００５４】
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。
【００５５】
（実施例１）
まず、ＳｎＯ５９．３質量％、ＳｎＯ2０．８質量％、Ｐ2Ｏ5３３．３質量％、ＺｎＯ６．０質量％、ＳｉＯ2０．６質量％の組成を有する錫−リン酸系ガラスフリット（軟化点：３６７℃）と、低膨張充填材として平均粒径（Ｄ50）が１２μｍのコージェライト粉末と、Ｆｅ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3−Ｃｏ2Ｏ3−ＭｎＯ組成を有し、平均粒径（Ｄ50）が６μｍのレーザ吸収材とを用意した。
【００５６】
上述した錫−リン酸系ガラスフリット５３．０体積％とコージェライト粉末４４．０体積％とレーザ吸収材３．０体積％とを混合して直線部用の封着用ガラス材料（熱膨張係数：４４×１０-7／℃）を作製した。同様に、錫−リン酸系ガラスフリット５３．８体積％とコージェライト粉末４４．７体積％とレーザ吸収材１．５体積％とを混合してコーナー部用の封着用ガラス材料（熱膨張係数：４４×１０-7／℃）を作製した。直線部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ａ（３．０体積％）に対するコーナー部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ｂ（１．５体積％）の比（Ｂ／Ａ）は５０％である。
【００５７】
次いで、直線部用の封着用ガラス材料８０質量％をビヒクル２０質量％と混合して直線部用の封着材料ペーストを調製した。同様に、コーナー部用の封着用ガラス材料８０質量％をビヒクル２０質量％と混合してコーナー部用の封着材料ペーストを調製した。なお、ビヒクルはバインダ成分としてのニトロセルロース３質量％をブチルカルビトールアセテートからなる溶剤９７質量％に溶解したものである。
【００５８】
次に、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）を用意し、このガラス基板の封止領域の直線部に直線部用封着材料ペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、１３０℃×５分の条件で乾燥させた。次いで、封止領域のコーナー部にスクリーンを変えてコーナー部用封着材料ペーストを塗布した後、１３０℃×５分の条件で乾燥させた。このような塗布層を４３０℃×１０分の条件で焼成して封着材料層を形成した。
【００５９】
封着材料層の形状（封着材料ペーストの塗布層を焼成した後の形状）は、長辺７０ｍｍ、短辺５０ｍｍ、線幅１ｍｍの矩形枠状とした。各コーナー部はＲ形状とした。コーナー部のＲ形状は、内側の曲率半径Ｒが２．５ｍｍ、外側の曲率半径Ｒが３．５ｍｍとした。また、封着材料層の膜厚は直線部およびコーナー部共に４５μｍとした。
【００６０】
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（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６５Ｗ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。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。
【００６１】
（実施例２〜５）
コーナー部用の封着用ガラス材料の配合割合を表１に示す条件に変更する以外は、実施例１と同様にして、第２のガラス基板に対する封着材料層の形成工程、第１のガラス基板と第２のガラス基板とのレーザ封着工程を実施し、それぞれ素子領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを作製した。直線部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ｂの比（Ｂ／Ａ）は表１に示す通りである。各電子デバイス（ガラスパネル）を後述する特性評価に供した。
【００６２】
（比較例１〜２）
コーナー部用の封着用ガラス材料の配合割合を表１に示す条件に変更する以外は、実施例１と同様にして、第２のガラス基板に対する封着材料層の形成工程、第１のガラス基板と第２のガラス基板とのレーザ封着工程を実施し、それぞれ素子領域をガラスパネルで封止した電子デバイスを作製した。直線部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ａに対するコーナー部用の封着用ガラス材料のレーザ吸収材の含有量Ｂの比は表１に示す通りである。比較例１はＢ／Ａ比を９５％としたものであり、比較例２はＢ／Ａ比を８％としたものである。各電子デバイス（ガラスパネル）を後述する特性評価に供した。
【００６３】
（比較例３〜５）
実施例１と同一組成の錫−リン酸系ガラスフリット５４．６体積％とコージェライト粉末４５．２５体積％とレーザ吸収材０．１５体積％とを混合して封着用ガラス材料を作製した。この封着用ガラス材料を用いて封着材料ペーストを調製した。このような１種類の封着材料ペーストのみを用いる以外は、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工程、第１のガラス基板と第２のガラス基板とのレーザ封着工程を実施して電子デバイスを作製し、後述する特性評価に供した。
【００６４】
次に、実施例１〜５および比較例１〜５のガラスパネルの外観について、レーザ光の照射終了時点における基板割れや封着層のクラックを評価した。外観は光学顕微鏡を用いて封着層の直線部とコーナー部をそれぞれ観察して評価した。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。これらの測定・評価結果をガラスパネルの製造条件と併せて表１および表２に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
表１および表２から明らかなように、実施例１〜５によるガラスパネルはいずれも外観や気密性に優れており、コーナー部に起因する不良の発生は認められなかった。これらに対し、レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）が９０％を超える比較例１では、コーナー部の過剰加熱に起因するクラックや発泡が認められた。レーザ吸収材の含有量比（Ｂ／Ａ）が１０％未満の比較例２では、コーナー部で加熱不足に起因して接着不良が生じた。直線部を含めてレーザ吸収材量を減らした比較例３〜５は、レーザ光の照射条件を変えても良好な封着状態を得ることができなった。各比較例ではいずれも気密性が得られなかった。
【符号の説明】
【００６８】
１…電子デバイス、２…第１のガラス基板、２ａ…表面、３…第２のガラス基板、３ａ…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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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、
前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする封着材料層付きガラス部材。
【請求項２】
前記封着材料層の前記直線部は前記レーザ吸収材の含有量が０．２〜１０体積％の範囲であ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。
【請求項３】
前記封着材料層は前記低膨張充填材を２〜５０体積％の範囲で含有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項４】
前記レーザ吸収材はＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕ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項記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項５】
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、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ないし請求項４のいずれか１項記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項６】
前記封着ガラスは錫−リン酸系ガラスまたは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５のいずれか１項記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項７】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の封着層とを具備し、
前記封着層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
前記封着層の前記直線部は前記レーザ吸収材の含有量が０．２〜１０体積％の範囲であることを特徴とする請求項７記載の電子デバイス。
【請求項９】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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電子デバイスの製造方法であって、
前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記封着材料層の前記直線部は前記レーザ吸収材の含有量が０．２〜１０体積％の範囲であることを特徴とする請求項９記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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、
前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする封着材料層付きガラス部材。
【請求項２】
前記封着材料層の前記直線部は前記レーザ吸収材の含有量が０．２〜１０体積％の範囲であ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。
【請求項３】
前記封着材料層は前記低膨張充填材を２〜５０体積％の範囲で含有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項４】
前記レーザ吸収材はＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕ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項記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項５】
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、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ないし請求項４のいずれか１項記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項６】
前記封着ガラスは錫−リン酸系ガラスまたは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５のいずれか１項記載の封着材料層付きガラス部材。
【請求項７】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の封着層とを具備し、
前記封着層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
前記封着層の前記直線部は前記レーザ吸収材の含有量が０．２〜１０体積％の範囲であることを特徴とする請求項７記載の電子デバイス。
【請求項９】
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、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と共に、直線部とコーナー部とで構成された枠状の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電子デバイスの製造方法であって、
前記封着材料層は前記直線部における前記レーザ吸収材の含有量に対する前記コーナー部における前記レーザ吸収材の含有量の比が１０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記封着材料層の前記直線部は前記レーザ吸収材の含有量が０．２〜１０体積％の範囲であることを特徴とする請求項９記載の電子デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１９２５（Ｐ２０１１−１１９２５Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５４９５３（Ｐ２００９−１５４９５３）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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