JP2008534771A - 放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
関連する出願
本出願は出願番号11/098,115号、11/098,116号および11/098,117号の米国特許出願に関連する。本出願は米国特許出願番号11/098,117号の一部継続出願である。
本発明は放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤または密閉剤に関する。好ましい態様において、本発明は有機発光ダイオードなどの電子デバイスや光電子デバイスのための乾燥剤を充填した外周接着剤および密閉剤に関する。
様々なパッケージ化された電子デバイスや光電子デバイスは、指定された動作寿命または貯蔵寿命を達成するために水分に対する保護を必要とすることがよく知られている。特に、有機発光デバイス(OLED)、ポリマー発光デバイス、電荷結合デバイスセンサー(CCD)、液晶ディスプレイ(LCD)、電気泳動ディスプレイおよびマイクロ電気機械センサー(MEMS)などの高度に感湿性の電子デバイスや光電子デバイスの封入パッケージの中の相対湿度は、有機発光層、電極またはその他の感湿性要素を完全に保護するために、一定のレベルよりも低くなるように制御しなければならず、特に1000ppm未満あるいは場合により100ppm未満に制御しなければならない。
本発明は、密閉剤と接着剤の両者(以下、密閉剤/接着剤と称する)の特性を有する放射線硬化性の乾燥剤充填材料である。これらの材料は、高度に感湿性の電子デバイス、光電子デバイスあるいは類似のデバイスを密閉するのに適している。これらの密閉剤/接着剤組成物において、この材料は水分に対するバリヤーとして作用するだけでなく、浸透するあらゆる水または水蒸気を吸収し、吸着し、あるいはそれらと化学的に反応する。この材料は、接着剤が放射線硬化した後には二つの基板を接合することができて、それにより密閉容器を形成する。
発明の詳細な説明
本明細書で引用される全ての参考文献は、その全体がここに取り込まれる。本明細書において、放射線硬化という用語は、化学線への曝露による樹脂または樹脂/充填剤系の硬
化を指す。化学線とは材料に化学変化を誘起させる電磁放射線であり、本明細書および特許請求の範囲の中での目的については電子ビーム硬化を含む。大抵の場合において、そのような放射線は紫外線(UV)または可視光線である。この硬化の開始は、適当な光開始剤の使用によって行われる。
放射線硬化性樹脂の主鎖(backbone)は限定されない。樹脂上の反応性官能価は、放射線への曝露によって形成される開始剤または触媒に対して反応性の官能価であろう。そしてそれには、(限定はされないが)グリシジルエポキシ、脂肪族エポキシ、および脂環式エポキシから選択されるエポキシ;オキセタン;アクリレートおよびメタクリレート;イタコネート;マレイミド;ビニル、プロペニル、クロチル、アリル、およびこれらの基のプロパルギルエーテルとチオ-エーテル;マレエート、フマレート、およびシンナメートのエステル;スチレン(styrenic);アクリルアミドおよびメタクリルアミド;カルコン;チオール;アリル、アルケニル、およびシクロアルケニルの基がある。
pecialty Productsから入手できる。類似するビニルエーテルもBASFから入手できる。
Polymer Science, Part A, Polymer Chemistry, 第28巻、89ページ(1990)(J.P. KennedyおよびB. Ivan著)に記載されていた。代表的なポリイソブチレンビニルエーテルは、Polymer Bulletin 第25巻、633ページ(1991)(J.P. Kennedyおよび協力者著)、米国特許6,054,549号、6,706,779 B2(Dow Corning Corp. に付与)に記載されていた。代表的な放射線硬化性ブチルゴムは、RadTech North America proceedings、77ページ(1992)(N.A. Merrill、I.J. GardnerおよびV.L. Hughes著)に記載されていた。これらのゴムは放射線によって硬化可能な反応性官能価を有している。このような反応性の官能価としては、(限定はされないが)グリシジルエポキシ、脂肪族エポキシ、脂環式エポキシ;オキセタン;アクリレート、メタクリレート、イタコネート;マレイミド;ビニル、アルケニル、プロペニル、クロチル、アリル、およびこれらの基のプロパルギルエーテルとチオ-エーテル;マレエート、フマレート、およびシンナメートのエステル;スチレン(styrenic);アクリルアミドおよびメタクリルアミド;カルコン;チオール;アリル、アルケニル、およびシクロアルケニルの基からなる群から選択されるものがある。
and Applications 1995(Hanser/Gardner Publications, Inc., New York, NY)などの文献に見いだされるものがあるだろう。
ム塩光開始剤と組合わせて有用である。ラジカル光開始剤はCiba Specialty Chemicalsおよびその他の供給元から入手できる。Cibaからの代表的で有用なラジカル光開始剤としては、Irgacure 651、Irgacure 819およびIrgacure 907がある。その他の光開始剤はIonic Polymerizations and Related processes, 45−60, 1999, Kluwer Academic Publishers;Netherlands;J. E. Puskas et al. (eds.) に開示されている。光開始剤は0.1wt%〜10wt%の範囲の量で用いられるだろう。
に沿って配置される。別の態様において、乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は、保護する必要のある基板と蓋の領域の全体にわたって配置される。
外周密閉剤の水分バリヤー性能はCaボタン試験として知られる試験によって評価することができ、それにおいては、デバイスの中に封入されたカルシウム金属の薄膜が水との反応によってカルシウム塩に崩壊するのに要する時間が測定される。崩壊する前のカルシウム金属の薄膜の寿命が長いほど、デバイスの中への水分の浸透性は低く、そして密閉剤/接着剤はデバイスを良好に保護する。
上述したようにして、ジアクリレート放射線硬化性樹脂(Sartomer SR833S)、シリカ充填剤およびラジカル光開始剤(Irgacure 651)を含むようにして配合物が調製された。配合物1(a) は乾燥剤を含まず、配合物1(b) は乾燥剤として硫酸カルシウム(CaSO4)を含んでいた。この実施例において、デバイスの蓋はガラスの蓋(26mm×15.5mm×1.1mm)(L×W×H)であり、外周密閉剤は2.5mmの接合線の幅を有していた。
上述したようにして、ジアクリレート(Sartomer SR833S)、脂肪族ゴム(ポリイソブチレン、Mn=2300)、シリカ充填剤およびラジカル光開始剤の混合物を含むようにして配合物が調製された。配合物2(a) は乾燥剤を含まず、配合物2(b) は乾燥剤としてCaSO4を含み、配合物2(c) は乾燥剤としてCaOを含んでいた。この実施例において、デバイスの蓋はガラスの蓋(26mm×15.5mm×1.1mm)(L×W×H)であり、外周密閉剤は2.5mmの接合線の幅を有していた。
上述したようにして、放射線硬化性(カチオン)エポキシ樹脂(Epon 862)、タルク充填剤、カチオン光開始剤、および光増感剤であるペリレンまたはイソプロピルチオキサントン(ITX)の混合物を含むようにして配合物が調製された。配合物3(a) は乾燥剤を含まず、配合物3(b) は乾燥剤として粉末モレキュラーシーブを含み、配合物3(c) は乾燥剤として3(b) とは異なる添加量で粉末モレキュラーシーブを含んでいた。この実施例において、デバイスの蓋はステンレス鋼の蓋(27mm×27mm×6.1mm)(L×W×H)であり、外周密閉剤は1.3mmの接合線の幅を有していた。
の寿命と定義される。水分は露出した密閉剤の層を通してしか密封されたデバイスの中に浸透することができないので、Caボタンの寿命は水分バリヤー性能を評価するために用いることができる。
上述したようにして、放射線硬化性ポリイソブチレンジアクリレート樹脂(Mn=5300、70重量部)(これはJ. P. Kennedyのグループにおいて開発された方法によって調製された(TP. Liao and J. P. Kennedy, Polymer Bulletin, Vol. 6, pp 135-141 (1981)))、ジアクリレート樹脂(Sartomer SR833S、30重量部)、乾燥剤(50重量部)、およびラジカル光開始剤(Irgacure 651、0.3重量部)を含むようにして配合物が調製された。表2に示すように、配合物4(a) は乾燥剤を含まず、配合物4(b) は乾燥剤としてモレキュラーシーブ(平均粒度:5μm)を含み、配合物4(c) は乾燥剤として硫酸カルシウム(平均粒度:25μm)を含み、配合物4(d) は乾燥剤として酸化カルシウム(平均粒度:10μm)を含み、配合物4(e) は乾燥剤として塩化カルシウム(ACS粉末)を含み、配合物4(f) は乾燥剤として酸化アルミニウム(平均粒度:3μm)を含み、配合物4(g) は乾燥剤として炭酸カリウム(平均粒度:43μm)を含み、配合物4(h) は乾燥剤として酸化マグネシウム(平均粒度:43μm)を含んでいた。この実施例において、デバイスの蓋はガラス(26mm×15.5mm×1.1mm)(L×W×H)であり、密閉剤/接着剤は1.5mmの接合線の幅を有していた。
乾燥剤充填剤の有益性が、チオール-エンを主成分とする系においてさらに証明された。幾つかのチオール-エン配合物が調製されたが、それらを表3に示す。Caボタンデバイスが製造され、上述したのと同じ方法を用いて試験された。図3に示すように、配合物5-b は、乾燥剤充填剤を添加したことにより、全ての試料の中で最もゆっくりした崩壊を示した。
二つのマレイミドをベースとする系が比較された。密閉剤6-a は純粋な樹脂配合物であり、一方、密閉剤6-b は(総重量に基づいて)30wt%の硫酸カルシウムを含有し、実施例4と同様にして調製されたものである。両者の試料は3JのUVAで硬化され、そして50℃、100%の相対湿度において水分の浸透性が試験された。密閉剤6-b はかなり低い水分浸透性を有することがわかった。結果を表4に示す。
表5に示すように、レソルシノールジグリシジルエーテル(RDGE)、EPON 862、光開始系(カチオン光開始剤とITX)、およびシラン接着促進剤を含むようにして、乾燥剤を充填したカチオンエポキシバリヤー密閉剤が調製された。試料はプラスチック製広口びんの中に置かれ、透明になるまで渦混合器(vortex mixer)を用いて1時間混合された。次いで、びんの中に硫酸カルシウムとミクロンサイズのシリカが添加され、そして試料の全体が渦混合器を用いてさらに1時間混合された。得られたペーストは真空容器の中でガス抜きされた。
この実施例は、実施例7で提供されたエポキシ組成物が高性能のバリヤー密閉剤を製造するために重要であることを示すものである。特に、長いデバイス寿命を与えるために温湿老化を行った後に、低いバルク浸透性と高い剪断強さを有することが重要である。
Claims (49)
- 放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤組成物であって:
a)放射線硬化性樹脂、
b)1以上の乾燥剤充填剤、
c)1以上の光開始剤と場合により1以上の光増感剤を含む光開始系、
d)場合により、放射線硬化性樹脂の希釈剤、
を含む前記接着剤/密閉剤組成物。 - 放射線硬化性樹脂は、グリシジルエポキシ、脂肪族エポキシ、脂環式エポキシ;オキセタン;アクリレート、メタクリレート、イタコネート;マレイミド;ビニル、プロペニル、クロチル、アリル、およびこれらの基のプロパルギルエーテルとチオ-エーテル;マレエート、フマレート、およびシンナメートのエステル;スチレン;アクリルアミドおよびメタクリルアミド;カルコン;チオール;アリル、アルケニル、およびシクロアルケニルの基からなる群から選択される反応性官能価を含む、請求項1に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 1以上の乾燥剤充填剤は、金属酸化物、金属硫酸塩、金属水素化物、金属ハロゲン化物、金属過塩素酸塩、金属炭酸塩、五酸化リン、水と反応する金属、超吸収剤ポリマー、ゼオライト、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、活性シリカゲル、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 乾燥剤充填剤は、CaO、BaO、MgO、SiO2 、P2O5 、Al2O3 、CaH2 、NaH、LiAlH4 、CaSO4 、Na2SO4 、MgSO4 、CaCO3 、K2CO3 、CaCl2 、4Aおよび3Aのモレキュラーシーブ、Ba(ClO4)2 、Mg(ClO4)2 、軽く架橋したポリ(アクリル酸) およびCaからなる群から選択される、請求項3に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の外周に沿って乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項1に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項5に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項5に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の間の全体の領域に配置された乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項1に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項8に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項8に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 放射線硬化性樹脂はポリイソブチレンまたはブチルゴムである、請求項2に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 1以上の乾燥剤充填剤は、金属酸化物、金属硫酸塩、金属水素化物、金属ハロゲン化物、金属過塩素酸塩、金属炭酸塩、五酸化リン、水と反応する金属、超吸収剤ポリマー、ゼオライト、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、活性シリカゲル、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項11に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 乾燥剤充填剤は、CaO、BaO、MgO、SiO2 、P2O5 、Al2O3 、CaH2 、NaH、LiAlH4 、CaSO4 、Na2SO4 、MgSO4 、CaCO3 、K2CO3 、CaCl2 、4Aおよび3Aのモレキュラーシーブ、Ba(ClO4)2 、Mg(ClO4)2 、軽く架橋したポリ(アクリル酸) およびCaからなる群から選択される、請求項12に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の外周に沿って乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項11に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項14に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項14に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の間の全体の領域に配置された乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項11に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項17に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項17に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 放射線硬化性樹脂はチオール-エン樹脂である、請求項2に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- チオール-エン樹脂はペンタエリトリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)/トリアリル-イソシアヌレート系である、請求項20に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 1以上の乾燥剤充填剤は、金属酸化物、金属硫酸塩、金属水素化物、金属ハロゲン化物、金属過塩素酸塩、金属炭酸塩、五酸化リン、水と反応する金属、超吸収剤ポリマー、ゼオライト、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、活性シリカゲル、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項20に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 乾燥剤充填剤は、CaO、BaO、MgO、SiO2 、P2O5 、Al2O3 、CaH2 、NaH、LiAlH4 、CaSO4 、Na2SO4 、MgSO4 、CaCO3 、K2CO3 、CaCl2 、4Aおよび3Aのモレキュラーシーブ、Ba(ClO4)2 、Mg(ClO4)2 、軽く架橋したポリ(アクリル酸) およびCaからなる群から選択される、請求項22に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の外周に沿って乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項20に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項24に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項24に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の間の全体の領域に配置された乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項20に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項27に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項27に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 放射線硬化性樹脂はマレイミド樹脂である、請求項2に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 1以上の乾燥剤充填剤は、金属酸化物、金属硫酸塩、金属水素化物、金属ハロゲン化物、金属過塩素酸塩、金属炭酸塩、五酸化リン、水と反応する金属、超吸収剤ポリマー、ゼオライト、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、活性シリカゲル、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項30に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 乾燥剤充填剤は、CaO、BaO、MgO、SiO2 、P2O5 、Al2O3 、CaH2 、NaH、LiAlH4 、CaSO4 、Na2SO4 、MgSO4 、CaCO3 、K2CO3 、CaCl2 、4Aおよび3Aのモレキュラーシーブ、Ba(
ClO4)2 、Mg(ClO4)2 、軽く架橋したポリ(アクリル酸) およびCaからなる群から選択される、請求項32に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。 - 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の外周に沿って乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項30に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項34に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項34に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の間の全体の領域に配置された乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項30に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項37に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項37に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 放射線硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求項2に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 前記エポキシ樹脂はレソルシノールジグリシジルエーテルである、請求項40に記載の組成物。
- 1以上の乾燥剤充填剤は、金属酸化物、金属硫酸塩、金属水素化物、金属ハロゲン化物、金属過塩素酸塩、金属炭酸塩、五酸化リン、水と反応する金属、超吸収剤ポリマー、ゼオライト、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、活性シリカゲル、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項40に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 乾燥剤充填剤は、CaO、BaO、MgO、SiO2 、P2O5 、Al2O3 、CaH2 、NaH、LiAlH4 、CaSO4 、Na2SO4 、MgSO4 、CaCO3 、K2CO3 、CaCl2 、4Aおよび3Aのモレキュラーシーブ、Ba(ClO4)2 、Mg(ClO4)2 、軽く架橋したポリ(アクリル酸) およびCaからなる群から選択される、請求項42に記載の放射線硬化性の乾燥剤を充填した接着剤/密閉剤。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の外周に沿って乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項40に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項44に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項44に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- 基板の上に配置されて蓋を用いて封入された電子デバイスまたは光電子デバイスであって、蓋と基板はこの基板と蓋の間の全体の領域に配置された乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤で接合されていて、その乾燥剤を充填した密閉剤/接着剤は請求項40に記載の組成物を含む、前記電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスはOLEDである、請求項47に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
- デバイスは電気泳動デバイスである、請求項47に記載の電子デバイスまたは光電子デバイス。
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