JP2013166656A - Sealing material paste, method for coating the same, and glass substrate with sealing material layer using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、封着材料ペースト及びこれを用いた封着材料層付きガラス基板に関し、具体的にはレーザによる封着処理(以下、レーザ封着)に好適な封着材料ペースト及びこれを用いた封着材料層付きガラス基板に関する。 The present invention relates to a sealing material paste and a glass substrate with a sealing material layer using the same, and specifically, a sealing material paste suitable for laser sealing (hereinafter referred to as laser sealing) and the same. The present invention relates to a glass substrate with a sealing material layer.
近年、フラットディスプレイパネルとして、有機ELディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイは、直流電圧で駆動できるため駆動回路を簡略化できると共に、液晶ディスプレイのように視野角依存性がなく、また自己発光のため明るく、更には応答速度が速い等の利点がある。現在、有機ELディスプレイは、主に携帯電話等の小型携帯機器に利用されているが、今後は超薄型テレビへの応用が期待されている。なお、有機ELディスプレイは、液晶ディスプレイと同様にして、薄膜トランジスタ(TFT)等のアクティブ素子を各画素に配置して、駆動させる方式が主流である。 In recent years, organic EL displays have attracted attention as flat display panels. Since the organic EL display can be driven by a direct current voltage, the driving circuit can be simplified, and there are advantages such as a liquid crystal display that does not depend on the viewing angle, is bright because of self-emission, and has a high response speed. Currently, organic EL displays are mainly used in small portable devices such as mobile phones, but in the future, application to ultra-thin televisions is expected. Note that the organic EL display is mainly driven by disposing an active element such as a thin film transistor (TFT) in each pixel in the same manner as a liquid crystal display.
有機ELディスプレイは、2枚のガラス基板、金属等の陰電極、有機発光層、ITO等の陽電極、接着材料等で構成される。従来、接着材料として、低温硬化性を有するエポキシ樹脂、或いは紫外線硬化樹脂等の有機樹脂系接着材料が使用されてきた。しかし、有機樹脂系接着材料では、気体の侵入を完全に遮断できない。このため、有機樹脂系接着材料を用いると、有機ELディスプレイ内部の気密性を保持することができず、これに起因して、耐水性が低い有機発光層が劣化し易くなって、有機ELディスプレイの表示特性が経時的に劣化するという不具合が生じていた。また、有機樹脂系接着材料は、ガラス基板同士を低温で接着できる利点を有するものの、耐水性が低いため、有機ELディスプレイを長期に亘って使用した場合に、ディスプレイの信頼性が低下し易くなる。 The organic EL display is composed of two glass substrates, a negative electrode such as metal, an organic light emitting layer, a positive electrode such as ITO, and an adhesive material. Conventionally, an organic resin adhesive material such as an epoxy resin having a low temperature curability or an ultraviolet curable resin has been used as the adhesive material. However, organic resin adhesive materials cannot completely block gas intrusion. For this reason, when an organic resin adhesive material is used, the airtightness inside the organic EL display cannot be maintained, and as a result, the organic light emitting layer having low water resistance is easily deteriorated, and the organic EL display There is a problem that the display characteristics of the display deteriorate with time. In addition, the organic resin-based adhesive material has an advantage that the glass substrates can be bonded to each other at a low temperature. However, since the water resistance is low, when the organic EL display is used for a long time, the reliability of the display is likely to be lowered. .
一方、ガラス粉末を含む封着材料は、有機樹脂系接着材料に比べて、耐水性に優れると共に、有機ELディスプレイ内部の気密性の確保に適している。 On the other hand, the sealing material containing glass powder is excellent in water resistance as compared with the organic resin-based adhesive material, and is suitable for ensuring airtightness inside the organic EL display.
しかし、ガラス粉末は、一般的に、軟化温度が300℃以上であるため、有機ELディスプレイへの適用が困難であった。具体的に説明すると、ガラス粉末を含む封着材料でガラス基板同士を封着する場合、電気炉に有機ELディスプレイ全体を投入して、ガラス粉末の軟化温度以上の温度で焼成し、ガラス粉末を軟化流動させる必要があった。しかし、有機ELディスプレイに用いられるアクティブ素子は、120〜130℃程度の耐熱性しか有していないため、この方法でガラス基板同士を封着すると、アクティブ素子が熱により損傷して、有機ELディスプレイの表示特性が劣化してしまう。また、有機発光材料も耐熱性が乏しいため、この方法でガラス基板同士を封着すると、有機発光材料が熱により損傷して、有機ELディスプレイの表示特性が劣化してしまう。 However, since glass powder generally has a softening temperature of 300 ° C. or higher, it has been difficult to apply it to an organic EL display. More specifically, when sealing glass substrates with a sealing material containing glass powder, the entire organic EL display is put into an electric furnace and baked at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the glass powder. It was necessary to soften and flow. However, since the active element used in the organic EL display has only heat resistance of about 120 to 130 ° C., sealing the glass substrates by this method damages the active element due to heat, and the organic EL display. Display characteristics will deteriorate. In addition, since the organic light emitting material also has poor heat resistance, sealing the glass substrates by this method damages the organic light emitting material due to heat and degrades the display characteristics of the organic EL display.
このような事情に鑑み、近年、有機ELディスプレイを封着する方法として、レーザ封着が検討されている(例えば、特許文献1、2)。レーザ封着によれば、レーザ光により封着すべき部分のみを局所加熱できるため、アクティブ素子等の熱劣化を防止した上で、ガラス基板同士を封着することができる。 In view of such circumstances, in recent years, laser sealing has been studied as a method for sealing an organic EL display (for example, Patent Documents 1 and 2). According to the laser sealing, only the portion to be sealed can be locally heated by the laser beam, so that the glass substrates can be sealed together while preventing thermal degradation of the active element or the like.
上記のようなレーザ封着を行う場合、封着材料ペーストを基板に塗布した後に乾燥および焼成しておくことが好ましい。このように封着材料ペーストを乾燥および焼成して封着材料層を予め形成しておくことによって、封着材料層と被封着物を密着させることができ、低出力のレーザでレーザ封着することができる。この時、封着材料層が厚いと、レーザの出力を高くする必要があり、封着部に発生する熱量が大きくなり易い。また、封着材料層が高温状態のまま維持され易くなり、封着材料層の周辺に配置されたアクティブ素子等の熱劣化につながる虞がある。したがって、焼成後の封着材料層の厚みは、可能な限り薄いことが好ましい。 When performing laser sealing as described above, it is preferable that the sealing material paste is dried and fired after being applied to the substrate. Thus, the sealing material paste is dried and baked to form the sealing material layer in advance, whereby the sealing material layer and the object to be sealed can be brought into close contact with each other, and laser sealing is performed with a low-power laser. be able to. At this time, if the sealing material layer is thick, it is necessary to increase the output of the laser, and the amount of heat generated in the sealing portion tends to increase. In addition, the sealing material layer is easily maintained in a high temperature state, which may lead to thermal deterioration of an active element or the like disposed around the sealing material layer. Therefore, the thickness of the sealing material layer after firing is preferably as thin as possible.
焼成後の封着材料層を薄くする方法としては、封着材料ペーストを予め薄く塗布することが考えられる。しかしながら、例えば、スクリーン印刷法で封着材料ペーストを塗布する場合、封着材料ペーストを薄く塗布するためには極めて薄い特殊なスクリーンマスクを用意する必要がある。このような特殊なスクリーンマスクは高価であり、製造コストが高くなってしまう。 As a method of thinning the sealing material layer after firing, it is conceivable to apply a thin sealing material paste in advance. However, for example, when the sealing material paste is applied by a screen printing method, it is necessary to prepare a very thin special screen mask in order to apply the sealing material paste thinly. Such a special screen mask is expensive, and the manufacturing cost becomes high.
焼成後の封着材料層を薄くする他の方法としては、封着材料ペースト中の揮発性溶剤の含有割合を増加させておく方法が考えられる。予め揮発性溶剤の含有割合を多くしておけば、乾燥および焼成時に溶剤が揮発し、焼成後の封着材料層を薄くすることができる。しかしながら、単に溶剤の含有量を増加させただけでは、焼成後の封着材料層の表面平滑性が損なわれてしまい、十分な封着性を得られない虞がある。 As another method of thinning the sealing material layer after firing, a method of increasing the content of the volatile solvent in the sealing material paste can be considered. If the content ratio of the volatile solvent is increased in advance, the solvent volatilizes during drying and baking, and the sealing material layer after baking can be thinned. However, simply increasing the content of the solvent may impair the surface smoothness of the sealing material layer after firing and may not provide sufficient sealing properties.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、焼成後に薄く且つ表面平滑性に優れた封着材料層を形成可能な封着材料ペーストおよびその塗布方法、ならびにこれを用いた封着材料層付きガラス基板を創案することにより、有機EL素子パッケージを備える有機ELデバイス等の長期信頼性を高めることを技術的課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a sealing material paste capable of forming a sealing material layer that is thin and excellent in surface smoothness after firing, a coating method thereof, and a sealing material layer using the same The technical problem is to improve the long-term reliability of an organic EL device or the like provided with an organic EL element package by creating an attached glass substrate.
本発明者等は、鋭意検討の結果、封着材料として、無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤を含むビークルを採用すると共に、無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤の含有比率を厳密に規制することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。 As a result of intensive studies, the present inventors adopted a vehicle containing an inorganic powder, a resin binder, and a solvent as a sealing material, and strictly controlled the content ratio of the inorganic powder, the resin binder, and the solvent. The present inventors have found that the above technical problem can be solved and propose as the present invention.
すなわち、本発明の封着材料ペーストは、無機粉末とビークルとを含み、無機粉末は少なくともガラス粉末および顔料を含み、ビークルは樹脂バインダーおよび溶剤を含み、無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤の含有量が質量比で42〜52、8〜18、35〜45であることを特徴とする。無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤の含有量を質量比で42〜52、8〜18、35〜45に調整すれば、封着材料層の表面平滑性を向上させつつ、焼成後の封着材料層を薄く形成することができる。その結果、有機EL素子の熱劣化を防止しつつ、有機ELデバイス内部の気密性を適正に確保することが可能になる。 That is, the sealing material paste of the present invention includes an inorganic powder and a vehicle, the inorganic powder includes at least a glass powder and a pigment, the vehicle includes a resin binder and a solvent, and the inorganic powder, the resin binder, and the solvent content. Is 42-52, 8-18, 35-45 by mass ratio. If the content of the inorganic powder, the resin binder, and the solvent is adjusted to 42 to 52, 8 to 18, 35 to 45 by mass ratio, the sealing material after firing is improved while improving the surface smoothness of the sealing material layer The layer can be made thin. As a result, it is possible to appropriately ensure the airtightness inside the organic EL device while preventing thermal deterioration of the organic EL element.
第二に、本発明の封着材料ペーストは、無機粉末が耐火性フィラーをさらに含み、耐火性フィラーの最大粒径D99が3μm以下であることが好ましい。耐火性フィラーは、熱膨張係数が低いため、封着材料層の熱膨張係数を低下させることが可能である。封着材料層の熱膨張係数を低下させると、レーザ封着後の封着材料層の機械的強度を強くすることができる。ここで、「最大粒径D99」は、レーザ回折式粒度分布計で測定した値を指し、レーザ回折式粒度分布計により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して99%である粒径を表す。 Secondly, in the sealing material paste of the present invention, it is preferable that the inorganic powder further includes a refractory filler, and the maximum particle diameter D99 of the refractory filler is 3 μm or less. Since the refractory filler has a low thermal expansion coefficient, it is possible to reduce the thermal expansion coefficient of the sealing material layer. When the thermal expansion coefficient of the sealing material layer is lowered, the mechanical strength of the sealing material layer after laser sealing can be increased. Here, the “maximum particle size D99” refers to a value measured with a laser diffraction particle size distribution meter, and in an accumulated particle size distribution curve based on volume when measured with a laser diffraction particle size distribution meter, the integrated amount is the particle size distribution curve. The particle size is 99% cumulative from the smallest.
第三に、本発明の封着材料ペーストは、質量比で無機粉末/ビークルの値が0.7〜1.1であることを特徴とする。このような構成によれば、焼成後の封着材料層の表面の平滑性を向上させることができる。焼成後の封着材料層の表面の平滑性が向上すると、低出力のレーザでも容易にレーザ封着することができる。 Thirdly, the sealing material paste of the present invention is characterized in that the value of inorganic powder / vehicle is 0.7 to 1.1 by mass ratio. According to such a structure, the smoothness of the surface of the sealing material layer after baking can be improved. When the smoothness of the surface of the sealing material layer after firing is improved, laser sealing can be easily performed even with a low-power laser.
第四に、本発明の封着材料ペーストは、ビークルが、分子量が相違する複数の樹脂バインダーを含むことが好ましい。このような構成によれば、封着材料ペーストを印刷に適した粘度に容易に調整することができる。 Fourthly, in the sealing material paste of the present invention, the vehicle preferably contains a plurality of resin binders having different molecular weights. According to such a configuration, the sealing material paste can be easily adjusted to a viscosity suitable for printing.
第五に、本発明の封着材料ペーストは、樹脂バインダーが脂肪族ポリオレフィン系カーボネートであり、且つその数平均分子量が50000〜500000であることが好ましい。脂肪族ポリオレフィン系カーボネートは不活性雰囲気中で焼成可能であり、更に容易に脱バインダー処理することができる。また、樹脂バインダーの数平均分子量を50000〜500000とすることで、スクリーン印刷に適した粘度に容易に調整することができる。 Fifth, in the sealing material paste of the present invention, it is preferable that the resin binder is an aliphatic polyolefin carbonate and the number average molecular weight thereof is 50,000 to 500,000. Aliphatic polyolefin carbonates can be fired in an inert atmosphere and can be easily debindered. Moreover, the viscosity suitable for screen printing can be easily adjusted by making the number average molecular weight of a resin binder into 50000-500000.
第六に、本発明の封着材料ペーストは、SnO含有ガラス粉末が、ガラス組成として、モル%で、SnO 35〜70%、P2O5 10〜30%を含有し、且つその最大粒径D99が10μm以下であることが好ましい。最大粒径D99を上記の通り規制することにより、封着材料ペーストを均一な厚みに印刷することができる。 Sixth, in the sealing material paste of the present invention, the SnO-containing glass powder contains, as a glass composition, mol%, SnO 35 to 70%, P 2 O 5 10 to 30%, and its maximum particle size. It is preferable that D99 is 10 μm or less. By regulating the maximum particle size D99 as described above, the sealing material paste can be printed with a uniform thickness.
第七に、本発明の封着材料ペーストは、顔料が非晶質カーボン又はグラファイトであり、その一次粒子の平均粒径D50が1nm〜100nmであることが好ましい。ここで、「平均粒径D50」は、レーザ回折式粒度分布計で測定した値を指し、レーザ回折式粒度分布計により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して50%である粒径を表す。 Seventhly, in the sealing material paste of the present invention, the pigment is preferably amorphous carbon or graphite, and the average particle diameter D50 of the primary particles is preferably 1 nm to 100 nm. Here, the “average particle size D50” refers to a value measured with a laser diffraction particle size distribution meter, and in an accumulated particle size distribution curve on a volume basis when measured with a laser diffraction particle size distribution meter, the integrated amount is the particle size. The particle size is 50% cumulative from the smallest.
第八に、本発明の封着材料ペーストの塗布方法は、上記封着材料ペーストをスクリーン印刷法で被封着物に塗布する方法であって、スクリーン印刷に用いられるスクリーンマスクのメッシュ数は325〜500であり、スクリーン印刷に用いられるスクリーンマスクの乳剤厚は1〜20μmであり、スクリーン印刷に用いられるスキージのアタック角度は50〜70°であることを特徴とする。このような構成によれば、本発明に係る封着材料ペーストを均一にガラス基板に塗布することができる。 Eighth, the sealing material paste application method of the present invention is a method of applying the sealing material paste to an object to be sealed by a screen printing method, and the screen mask used for screen printing has a mesh number of 325 to 325. 500, the emulsion thickness of the screen mask used for screen printing is 1 to 20 μm, and the attack angle of the squeegee used for screen printing is 50 to 70 °. According to such a configuration, the sealing material paste according to the present invention can be uniformly applied to the glass substrate.
第九に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料ペーストをガラス基板に塗布してなる封着材料層付きガラス基板において、封着材料ペーストをガラス基板に塗布した直後のウェット状態における封着材料層の平均厚みが20μm以下であることを特徴とする。このような封着材料層付きガラス基板によれば、乾燥後の封着材料層の平均厚みを10μm以下に、さらに焼成後の封着材料層の平均厚みを5μm以下にすることができる。ここで、「封着材料層の平均厚み」は、非接触型レーザ膜厚計で測定した値を指す。 Ninth, the glass substrate with a sealing material layer of the present invention is a glass substrate with a sealing material layer formed by applying a sealing material paste to a glass substrate, and is wet immediately after the sealing material paste is applied to the glass substrate. The average thickness of the sealing material layer in the state is 20 μm or less. According to such a glass substrate with a sealing material layer, the average thickness of the sealing material layer after drying can be made 10 μm or less, and the average thickness of the sealing material layer after firing can be made 5 μm or less. Here, “average thickness of the sealing material layer” refers to a value measured by a non-contact type laser film thickness meter.
第十に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料ペーストをガラス基板に塗布してなる封着材料層付きガラス基板において、封着材料ペーストをガラス基板に塗布した後に、溶剤を乾燥させたドライ状態における封着材料層の平均厚みが10μm以下であることを特徴とする。このような封着材料層付きガラス基板によれば、焼成後の封着材料層の平均厚みを5μm以下にすることができる。 Tenth, the glass substrate with a sealing material layer of the present invention is a glass substrate with a sealing material layer formed by applying a sealing material paste to a glass substrate, and after applying the sealing material paste to the glass substrate, The average thickness of the sealing material layer in a dry state after drying is 10 μm or less. According to such a glass substrate with a sealing material layer, the average thickness of the sealing material layer after firing can be 5 μm or less.
以下、本発明の実施形態に係る封着材料ペーストについて説明する。本発明の実施形態に係る封着材料ペーストは、無機粉末とビークルとを含む。無機粉末は、SnO含有ガラス粉末、耐火性フィラー、および顔料を含む。また、ビークルは、樹脂バインダー、および溶剤を含む。ここで、無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤の含有量が質量比で42〜52、8〜18、35〜45であること。以下、無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤の含有比率を上記のように規定した理由について説明する。 Hereinafter, the sealing material paste which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. The sealing material paste according to the embodiment of the present invention includes an inorganic powder and a vehicle. The inorganic powder includes SnO-containing glass powder, a refractory filler, and a pigment. The vehicle includes a resin binder and a solvent. Here, content of inorganic powder, a resin binder, and a solvent is 42-52, 8-18, 35-45 by mass ratio. Hereinafter, the reason why the content ratios of the inorganic powder, the resin binder, and the solvent are defined as described above will be described.
無機粉末の含有比率は、質量比で42〜52である。無機粉末の含有比率が42未満になると、レーザ封着時における封着材料層の軟化流動が乏しくなり、封着強度が低下し易くなる。一方、無機粉末の含有比率が52を超えると、焼成後の封着材料層の厚みを薄くすることが困難となる。 The content ratio of the inorganic powder is 42 to 52 by mass ratio. When the content ratio of the inorganic powder is less than 42, the softening flow of the sealing material layer at the time of laser sealing becomes poor, and the sealing strength tends to be lowered. On the other hand, when the content ratio of the inorganic powder exceeds 52, it is difficult to reduce the thickness of the sealing material layer after firing.
樹脂バインダーの含有比率は質量比で8〜18である。樹脂バインダーの含有比率が8未満になると、封着材料ペーストの粘度が高くなり難く、粘度調整が難しくなる。一方、樹脂バインダーの含有比率が18を超えると、封着材料ペーストの粘度が高くなり過ぎて、印刷性が悪くなる。また、脱バインダー処理にかかる時間が長くなり、生産性が低下する。 The content ratio of the resin binder is 8 to 18 by mass ratio. When the content ratio of the resin binder is less than 8, the viscosity of the sealing material paste is difficult to increase, and it is difficult to adjust the viscosity. On the other hand, when the content ratio of the resin binder exceeds 18, the viscosity of the sealing material paste becomes too high, and the printability deteriorates. In addition, the time required for the debinding process becomes longer, and the productivity is lowered.
溶剤の含有比率は、質量比で35〜45であることが好ましい。溶剤の含有比率が35未満になると、封着材料ペーストの粘度が高くなり過ぎ、ペーストを均一に印刷することが困難となる。すなわち、封着材料層の層厚を一定にできなくなる虞がある。また、封着材料層の表面平滑性が低下する虞がある。一方、溶剤の含有比率が45を超えると、封着材料ペーストの粘度が低くなり過ぎ、印刷時に滲みが発生し易くなる。滲みが発生すると、封着材料層を所望の領域内に印刷することが困難となり、さらには封着材料層の厚みを一定にすることが困難となる。特に、額縁状に封着材料膜を塗布形成した場合、コーナー部でその傾向が顕著となる。 The content ratio of the solvent is preferably 35 to 45 by mass ratio. When the content ratio of the solvent is less than 35, the viscosity of the sealing material paste becomes too high, and it becomes difficult to print the paste uniformly. That is, there is a possibility that the layer thickness of the sealing material layer cannot be made constant. Moreover, there exists a possibility that the surface smoothness of a sealing material layer may fall. On the other hand, if the content ratio of the solvent exceeds 45, the viscosity of the sealing material paste becomes too low, and bleeding tends to occur during printing. When bleeding occurs, it becomes difficult to print the sealing material layer in a desired region, and it becomes difficult to make the thickness of the sealing material layer constant. In particular, when the sealing material film is applied and formed in a frame shape, the tendency becomes remarkable at the corner portion.
本発明の実施形態に係る封着材料ペーストは、上記のような比率で無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤を含有するため、当該ペーストを塗布して成る封着材料層を乾燥および焼成することにより層厚を大きく減少させることができる。すなわち、封着材料ペーストを、ある程度厚く塗布しても、その後、溶剤を乾燥し、さらに樹脂バインダーを焼成することで塗布膜厚を薄くすることができる。したがって、塗布時に一般的な厚みのスクリーンマスクを用いても、焼成後には封着材料層を極めて薄く形成可能である。また、上記のような構成によれば、封着材料ペーストの粘度を適正に調整可能であり、良好な印刷性およびレベリング性を得ることができる。したがって、焼成後に封着材料層の表面平滑性が損なわれることがない。 Since the sealing material paste according to the embodiment of the present invention contains the inorganic powder, the resin binder, and the solvent in the above ratio, the sealing material layer formed by applying the paste is dried and fired. The layer thickness can be greatly reduced. That is, even if the sealing material paste is applied to a certain extent, the applied film thickness can be reduced by drying the solvent and baking the resin binder. Therefore, even if a screen mask having a general thickness is used at the time of application, the sealing material layer can be formed extremely thin after firing. Moreover, according to the above structures, the viscosity of sealing material paste can be adjusted appropriately and favorable printability and leveling property can be obtained. Therefore, the surface smoothness of the sealing material layer is not impaired after firing.
また、封着材料ペースト中の有機系溶剤の含有量が多くなると、危険物として取り扱われ、製造、補完、輸送等の各工程で制約が生じる。したがって、溶剤の含有比率は、より好ましくは質量比で40未満である。 Further, when the content of the organic solvent in the sealing material paste increases, it is handled as a dangerous material, and there are restrictions in each process such as manufacturing, supplementation, and transportation. Therefore, the content ratio of the solvent is more preferably less than 40 by mass ratio.
さらに本発明に係る封着材料ペーストは、質量比で無機粉末/ビークルの値が0.7〜1.1であることが好ましい。無機粉末/ビークルの値が0.7未満の場合、封着材料ペーストの粘度が低くなり過ぎて、印刷時に滲みが発生し易くなる。また、スクリーン印刷で封着材料ペーストをガラス基板に転写する際の版離れが悪化し、印刷後の封着材料層の表面粗さが大きくなり易い。一方、無機粉末/ビークルの値が1.1より大きい場合、封着材料ペーストの粘度が高くなり過ぎて、印刷時に塗布膜の膜厚バラつきが大きくなると共に塗布膜のレベリング性が低下する。すなわち、印刷後の封着材料層の表面粗さが大きくなり易い。 Further, the sealing material paste according to the present invention preferably has an inorganic powder / vehicle value of 0.7 to 1.1 in terms of mass ratio. If the value of the inorganic powder / vehicle is less than 0.7, the viscosity of the sealing material paste becomes too low, and bleeding tends to occur during printing. Further, the separation of the plate at the time of transferring the sealing material paste to the glass substrate by screen printing deteriorates, and the surface roughness of the sealing material layer after printing tends to increase. On the other hand, when the value of the inorganic powder / vehicle is larger than 1.1, the viscosity of the sealing material paste becomes too high, the coating film thickness varies during printing and the leveling property of the coating film decreases. That is, the surface roughness of the sealing material layer after printing tends to increase.
次いで、封着材料ペーストに含まれる無機粉末の構成について詳細に説明する。無機粉末に含まれるSnO含有ガラス粉末は、ガラス組成として、モル%で、SnO 35〜70%、P2O5 10〜30%を含有することが好ましい。上記のようにガラス組成範囲を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、%表示は、特に断りがある場合を除き、モル%を指す。 Next, the configuration of the inorganic powder contained in the sealing material paste will be described in detail. SnO-containing glass powder contained in the inorganic powder, as a glass composition, in mol%, SnO 35 to 70%, preferably contains P 2 O 5 10~30%. The reason for limiting the glass composition range as described above will be described below. In addition, in description of the content range of each component,% display points out mol% except the case where there is particular notice.
SnOは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は35〜70%、40〜70%、特に50〜68%が好ましい。なお、SnOの含有量が50%以上であれば、レーザ封着の際に、ガラス粉末が軟化流動し易くなる。SnOの含有量が35%より少ないと、ガラスの粘性が高くなり過ぎて、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。一方、SnOの含有量が70%より多いと、ガラス化が困難になる。 SnO is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 35 to 70%, 40 to 70%, and particularly preferably 50 to 68%. If the SnO content is 50% or more, the glass powder is softened and flowed easily during laser sealing. When the content of SnO is less than 35%, the viscosity of the glass becomes too high, and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output. On the other hand, if the SnO content is more than 70%, vitrification becomes difficult.
P2O5は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの熱安定性を高める成分である。その含有量は10〜30%、15〜27%、特に15〜25%が好ましい。P2O5の含有量が10%より少ないと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。一方、P2O5の含有量が30%より多いと、ガラスの耐候性が低下し、有機ELデバイス等の長期信頼性を確保し難くなる。 P 2 O 5 is a glass-forming oxide and is a component that increases the thermal stability of glass. The content is preferably 10 to 30%, 15 to 27%, particularly preferably 15 to 25%. When the content of P 2 O 5 is less than 10%, the thermal stability of the glass tends to be lowered. On the other hand, when the content of P 2 O 5 is more than 30%, reduces the weather resistance of the glass, it becomes difficult to ensure long-term reliability of the organic EL device or the like.
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を添加してもよい。 In addition to the above components, for example, the following components may be added.
ZnOは、中間酸化物であり、ガラスを安定化させる成分である。その含有量は0〜30%、1〜20%、特に1〜15%が好ましい。ZnOの含有量が30%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。 ZnO is an intermediate oxide and a component that stabilizes the glass. The content is preferably 0 to 30%, 1 to 20%, particularly preferably 1 to 15%. When there is more content of ZnO than 30%, the thermal stability of glass will fall easily.
B2O3は、ガラス形成酸化物であり、ガラスを安定化させる成分であると共に、ガラスの耐候性を高める成分である。その含有量は0〜20%、1〜20%、特に2〜15%が好ましい。B2O3の含有量が20%より多いと、ガラスの粘性が高くなり過ぎて、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。 B 2 O 3 is a glass-forming oxide, a component that stabilizes the glass, and a component that enhances the weather resistance of the glass. The content is preferably 0 to 20%, 1 to 20%, particularly preferably 2 to 15%. If the content of B 2 O 3 is more than 20%, the viscosity of the glass becomes too high, and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output.
Al2O3は、中間酸化物であり、ガラスを安定化させる成分であると共に、ガラスの熱膨張係数を低下させる成分である。その含有量は0〜10%、0.1〜10%、特に0.5〜5%が好ましい。Al2O3の含有量が10%より多いと、ガラス粉末の軟化温度が不当に上昇して、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。 Al 2 O 3 is an intermediate oxide, a component that stabilizes the glass, and a component that lowers the thermal expansion coefficient of the glass. The content is preferably 0 to 10%, 0.1 to 10%, particularly preferably 0.5 to 5%. When the content of Al 2 O 3 is more than 10%, the softening temperature of the glass powder is unduly increased, and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output.
SiO2は、ガラス形成酸化物であり、ガラスを安定化させる成分である。その含有量は0〜15%、特に0〜5%が好ましい。SiO2の含有量が15%より多いと、ガラス粉末の軟化温度が不当に上昇して、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。 SiO 2 is a glass-forming oxide and is a component that stabilizes the glass. The content is preferably 0 to 15%, particularly preferably 0 to 5%. When the content of SiO 2 is more than 15%, the softening temperature of the glass powder rises unreasonably and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output.
Li2Oは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。Li2Oの含有量が5%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。Na2Oは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜10%、特に0〜5%が好ましい。Na2Oの含有量が10%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。K2Oは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。K2Oの含有量が5%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。 Li 2 O is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 0 to 5%. The content of Li 2 O is more than 5%, the thermal stability of the glass tends to decrease. Na 2 O is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. When the content of Na 2 O is greater than 10%, thermal stability of the glass tends to decrease. K 2 O is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 0 to 5%. When the content of K 2 O is more than 5%, the thermal stability of the glass tends to decrease.
MgO+Ta2O5+MoO3+WO3は、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、その含有量は0〜10%、特に0〜5%が好ましい。MgO+Ta2O5+MoO3+WO3の含有量が10%より多いと、ガラス粉末の軟化温度が不当に上昇して、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。MgO、Ta2O5、MoO3、WO3の含有量は、各々0〜5%が好ましい。ここで、「MgO+Ta2O5+MoO3+WO3」は、MgO、Ta2O5、MoO3、及びWO3の合量を指す。 MgO + Ta 2 O 5 + MoO 3 + WO 3 is a component that increases the thermal stability of the glass, and its content is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. If the content of MgO + Ta 2 O 5 + MoO 3 + WO 3 is more than 10%, the softening temperature of the glass powder rises unreasonably, making it difficult to perform laser sealing with a desired laser output. The contents of MgO, Ta 2 O 5 , MoO 3 , and WO 3 are each preferably 0 to 5%. Here, “MgO + Ta 2 O 5 + MoO 3 + WO 3 ” refers to the total amount of MgO, Ta 2 O 5 , MoO 3 , and WO 3 .
BaOは、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、その含有量は0〜10%が好ましい。BaOの含有量が10%より多いと、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆にガラスが失透し易くなる。 BaO is a component that enhances the thermal stability of the glass, and its content is preferably 0 to 10%. When there is more content of BaO than 10%, the component balance of a glass composition will be impaired and it will become easy to devitrify glass conversely.
La2O3は、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、またガラスの耐候性を高める成分である。その含有量は0〜15%、0〜10%、特に0〜5%が好ましい。La2O3の含有量が15%より多いと、バッチコストが高騰する。 La 2 O 3 is a component that enhances the thermal stability of the glass and is a component that enhances the weather resistance of the glass. The content is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. When the content of La 2 O 3 is more than 15%, batch cost soars.
In2O3は、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。In2O3の含有量が5%より多いと、バッチコストが高騰する。 In 2 O 3 is a component that enhances the thermal stability of the glass, and its content is preferably 0 to 5%. When the content of In 2 O 3 is more than 5%, the batch cost increases.
F2は、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。F2の含有量が5%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。 F 2 is a component to lower the melting point of the glass, the content thereof is preferably 0 to 5%. When the content of F 2 is greater than 5%, the thermal stability of the glass tends to decrease.
上記成分以外にも他の成分(CaO、SrO等)を例えば10%まで添加することができる。 In addition to the above components, other components (CaO, SrO, etc.) can be added, for example, up to 10%.
SnO含有ガラス粉末は、環境的観点から、実質的にPbOを含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にPbOを含有しない」とは、ガラス組成中のPbOの含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 It is preferable that SnO containing glass powder does not contain PbO substantially from an environmental viewpoint. Here, “substantially no PbO” refers to the case where the content of PbO in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less.
SnO含有ガラス粉末は、実質的に遷移金属酸化物を含まないことが好ましい。このようにすれば、ガラスの熱的安定性が低下し難くなる。ここで、「実質的に遷移金属酸化物を含有しない」とは、ガラス組成中の遷移金属酸化物の含有量が3000ppm(質量)以下、好ましくは1000ppm(質量)以下の場合を指す。 It is preferable that SnO containing glass powder does not contain a transition metal oxide substantially. If it does in this way, it will become difficult to reduce the thermal stability of glass. Here, “substantially no transition metal oxide” refers to the case where the content of the transition metal oxide in the glass composition is 3000 ppm (mass) or less, preferably 1000 ppm (mass) or less.
上記SnO含有ガラス粉末の最大粒径D99は10μm以下、特に7μm以下が好ましい。このようにすれば、塗布層の最表面の軟化温度が低下して、塗布層の軟化流動性を高めることができる。その結果、封着材料層の表面平滑性が向上し、レーザ封着に要する時間が短縮されると共に、封着材料層とガラス基板間の熱膨張係数差が大きくても、封着部分やガラス基板にクラック等が発生し難くなる。 The maximum particle diameter D99 of the SnO-containing glass powder is preferably 10 μm or less, particularly preferably 7 μm or less. If it does in this way, the softening temperature of the outermost surface of an application layer can fall, and the softening fluidity | liquidity of an application layer can be improved. As a result, the surface smoothness of the sealing material layer is improved, the time required for laser sealing is shortened, and even if the difference in thermal expansion coefficient between the sealing material layer and the glass substrate is large, the sealing portion or glass Cracks are less likely to occur on the substrate.
本発明に係る無機粉末は、更に耐火性フィラーを含むことが好ましい。このようにすれば、封着材料層の熱膨張係数、機械的強度を高めることができる。耐火性フィラーとして、ジルコン、ジルコニア、酸化錫、石英、β−スポジュメン、コーディエライト、ムライト、石英ガラス、β−ユークリプタイト、β−石英、リン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、NbZr(PO4)3等の[AB2(MO4)3]の基本構造をもつ化合物、A:Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Ni、Mn等、B:Zr、Ti、Sn、Nb、Al、Sc、Y等、M:P、Si、W、Mo等若しくはこれらの固溶体が使用可能であるが、特に熱膨張係数の低下効果が大きいリン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、NbZr(PO4)3が好ましい。なお、無機粉末中におけるSnO含有ガラス、耐火性フィラーの含有比率は、体積比で、G/F:90/10〜50/50であることが好ましい。 The inorganic powder according to the present invention preferably further contains a refractory filler. In this way, the thermal expansion coefficient and mechanical strength of the sealing material layer can be increased. Zircon, zirconia, tin oxide, quartz, β-spodumene, cordierite, mullite, quartz glass, β-eucryptite, β-quartz, zirconium phosphate, zirconium phosphate tungstate, zirconium tungstate as refractory filler , Compounds having a basic structure of [AB 2 (MO 4 ) 3 ] such as NbZr (PO 4 ) 3 , A: Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Mn, etc. B: Zr, Ti, Sn, Nb, Al, Sc, Y, etc., M: P, Si, W, Mo, etc., or solid solutions thereof can be used, but zirconium phosphate is particularly effective in reducing the thermal expansion coefficient. Zirconium tungstate phosphate and NbZr (PO 4 ) 3 are preferable. In addition, it is preferable that the content ratio of SnO containing glass and a refractory filler in inorganic powder is G / F: 90 / 10-50 / 50 by volume ratio.
耐火性フィラーの最大粒径D99は5μm以下、特に3μm以下が好ましい。このようにすれば、封着材料層の表面平滑性を高めることができる。特に、封着材料層の平均厚みが8μm以下の場合、その効果が顕著になる。 The maximum particle size D99 of the refractory filler is preferably 5 μm or less, particularly preferably 3 μm or less. If it does in this way, the surface smoothness of a sealing material layer can be improved. In particular, when the average thickness of the sealing material layer is 8 μm or less, the effect becomes remarkable.
無機粉末に含まれる顔料は、無機顔料が好ましく、カーボン、Co3O4、CuO、Cr2O3、Fe2O3、MnO2、SnO、TinO2n−1(nは整数)から選ばれる一種又は二種以上がより好ましく、特にカーボンが好ましい。これらの顔料は、発色性に優れており、レーザの吸収性が良好である。カーボンとして、非晶質カーボン又はグラファイトが好ましい。これらのカーボンは、一次粒子の平均粒径D50を1nm〜100nmに加工し易い性質を有している。 The pigment contained in the inorganic powder is preferably an inorganic pigment, and is selected from carbon, Co 3 O 4 , CuO, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , MnO 2 , SnO, and Ti n O 2n-1 (n is an integer). One type or two or more types are more preferable, and carbon is particularly preferable. These pigments have excellent color developability and good laser absorptivity. As carbon, amorphous carbon or graphite is preferable. These carbons have a property that the average particle diameter D50 of primary particles can be easily processed to 1 nm to 100 nm.
顔料の含有量は0.05〜1質量%、特に0.1〜0.8質量%が好ましい。顔料の含有量が少な過ぎると、レーザの光を熱エネルギーに変換し難くなる。一方、顔料の含有量が多過ぎると、レーザ封着の際に封着材料層が軟化流動し難くなり、また封着強度を高めることが困難になる。 The pigment content is preferably 0.05 to 1% by mass, particularly preferably 0.1 to 0.8% by mass. When there is too little content of a pigment, it will become difficult to convert the light of a laser into heat energy. On the other hand, if the pigment content is too large, the sealing material layer becomes difficult to soften and flow during laser sealing, and it becomes difficult to increase the sealing strength.
顔料の一次粒子の平均粒径D50は1〜100nm、3〜70nm、5〜60nm、特に10〜50nmが好ましい。顔料の一次粒子の平均粒径D50が小さ過ぎると、顔料同士が凝集し易くなるため、顔料が均一に分散し難くなって、レーザ封着の際に封着材料層が局所的に軟化流動しない虞がある。一方、顔料の一次粒子の平均粒径D50が大き過ぎても、顔料が均一に分散し難くなり、レーザ封着の際に封着材料層が局所的に軟化流動しない虞がある。 The average particle diameter D50 of the primary particles of the pigment is preferably 1 to 100 nm, 3 to 70 nm, 5 to 60 nm, particularly 10 to 50 nm. If the average particle diameter D50 of the primary particles of the pigment is too small, the pigments tend to aggregate together, making it difficult to disperse the pigment uniformly, and the sealing material layer does not soften and flow locally during laser sealing. There is a fear. On the other hand, even if the average particle diameter D50 of the primary particles of the pigment is too large, the pigment is difficult to disperse uniformly, and the sealing material layer may not be locally softened and flowed during laser sealing.
顔料は、環境的観点から、実質的にCr系酸化物を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にCr系酸化物を含有しない」とは、顔料中のCr系酸化物の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 The pigment preferably contains substantially no Cr-based oxide from the environmental viewpoint. Here, “substantially free of Cr-based oxide” refers to a case where the content of Cr-based oxide in the pigment is 1000 ppm (mass) or less.
本発明に係る無機粉末において、軟化温度は450℃以下、420℃以下、特に400℃以下が好ましい。軟化温度が450℃より高いと、レーザ封着の効率が低下し易くなる。軟化温度の下限は特に限定されないが、SnO含有ガラス粉末の熱的安定性を考慮すれば、軟化温度を300℃以上に規制することが好ましい。ここで、「軟化温度」とは、窒素雰囲気下において、マクロ型示差熱分析(DTA)装置で測定した値を指し、DTAは室温から測定を開始し、昇温速度は10℃/分とする。なお、マクロ型DTA装置で測定した軟化温度は、図1に示す第四屈曲点の温度Tsを指す。 In the inorganic powder according to the present invention, the softening temperature is preferably 450 ° C. or lower, 420 ° C. or lower, and particularly preferably 400 ° C. or lower. When the softening temperature is higher than 450 ° C., the efficiency of laser sealing tends to decrease. The lower limit of the softening temperature is not particularly limited, but it is preferable to limit the softening temperature to 300 ° C. or higher in consideration of the thermal stability of the SnO-containing glass powder. Here, the “softening temperature” refers to a value measured with a macro-type differential thermal analysis (DTA) apparatus in a nitrogen atmosphere, DTA starts measurement from room temperature, and the rate of temperature rise is 10 ° C./min. . In addition, the softening temperature measured with the macro type | mold DTA apparatus points out temperature Ts of the 4th bending point shown in FIG.
次いで、封着材料ペーストに含まれるビークルの構成について詳細に説明する。 Next, the configuration of the vehicle included in the sealing material paste will be described in detail.
本発明の封着材料ペーストに用いるビークルは、分子量が相違する複数種の樹脂バインダーを含むことが好ましく、それらの樹脂バインダーの成分が同一であることがより好ましい。封着材料層の平均厚みを低下させる場合、封着材料ペースト中の無機粉末の含有量を少なくする必要がある。しかし、無機粉末の含有量を少なくすると、封着材料ペーストの粘度が低下して、印刷性が低下し易くなる。その結果、封着材料層の表面粗さが大きくなり、低出力でレーザ封着し難くなる。そこで、分子量が相違する複数の樹脂バインダーを用いると、特に高分子量の樹脂バインダーを併用すると、封着材料ペースト中の無機粉末の含有量を低減しても、封着材料ペーストの粘度を調整し易くなる。また、同種の樹脂バインダーを複数用いると、更に封着材料ペーストの粘度を調整し易くなる。 The vehicle used for the sealing material paste of the present invention preferably contains a plurality of types of resin binders having different molecular weights, and more preferably the components of those resin binders are the same. When reducing the average thickness of the sealing material layer, it is necessary to reduce the content of the inorganic powder in the sealing material paste. However, when the content of the inorganic powder is reduced, the viscosity of the sealing material paste is lowered, and the printability is easily lowered. As a result, the surface roughness of the sealing material layer increases, and it becomes difficult to perform laser sealing at a low output. Therefore, when multiple resin binders with different molecular weights are used, especially when a high molecular weight resin binder is used in combination, the viscosity of the sealing material paste is adjusted even if the content of the inorganic powder in the sealing material paste is reduced. It becomes easy. Further, when a plurality of resin binders of the same kind are used, it becomes easier to adjust the viscosity of the sealing material paste.
上記ビークルに含まれる樹脂バインダーとしては、例えば、脂肪族ポリオレフィン系カーボネート、特にポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネートを用いることができる。これらの樹脂バインダーは、脱バインダー又はレーザ封着の際にSnO含有ガラス粉末を変質させ難い特徴を有するため、本発明の封着材料ペーストの原料として好適である。また、それらの数平均分子量は50000〜500000、特に80000〜300000が好ましい。このようにすれば、封着材料ペーストの粘度を適正化し易くなる。 As the resin binder contained in the vehicle, for example, an aliphatic polyolefin carbonate, particularly polyethylene carbonate or polypropylene carbonate can be used. These resin binders are suitable as a raw material for the sealing material paste of the present invention because they have the characteristic that it is difficult to alter the SnO-containing glass powder during binder removal or laser sealing. Moreover, those number average molecular weights are 50000-500000, Especially 80000-300000 are preferable. If it does in this way, it will become easy to optimize the viscosity of sealing material paste.
上記ビークルに含まれる溶剤としては、例えば、N,N’−ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジメチルスルホキサイド、炭酸ジメチル、プロピレンカーボネート、ブチロラクトン、カプロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)を用いることができ、これらから選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。これらの溶剤は、脱バインダー又はレーザ封着の際にSnO含有ガラス粉末を変質させ難い特徴を有する。特に、これらの溶剤の内、プロピレンカーボネート、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)から選ばれる一種又は二種以上が好ましい。これらの溶剤の沸点は240℃以上である。このため、これらの溶剤を使用すると、スクリーン印刷等の塗布作業の際に、溶剤の揮発を抑制し易くなり、結果として、封着材料ペーストを長期的に安定して使用することが可能になる。更に、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)は、顔料との親和性が高い。このため、これらの溶剤の添加量が少量でも、封着材料ペースト中で顔料が分離する事態を抑制することができる。 Examples of the solvent contained in the vehicle include N, N′-dimethylformamide, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, dimethyl carbonate, propylene carbonate, butyrolactone, caprolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, phenyl diglycol (PhDG ), Dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG), and it is preferable to include one or more selected from these. These solvents have the characteristic that it is difficult to alter the SnO-containing glass powder during binder removal or laser sealing. In particular, among these solvents, one or two selected from propylene carbonate, phenyl diglycol (PhDG), dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG). The above is preferable. The boiling point of these solvents is 240 ° C. or higher. For this reason, when these solvents are used, it becomes easy to suppress the volatilization of the solvent during application work such as screen printing, and as a result, the sealing material paste can be used stably for a long period of time. . Furthermore, phenyl diglycol (PhDG), dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG) have high affinity with pigments. For this reason, even if the addition amount of these solvents is small, the situation where a pigment separates in the sealing material paste can be suppressed.
本発明の封着材料ペーストは、不活性雰囲気における脱バインダー処理(焼成処理)に供されることが好ましい。ここで、「不活性雰囲気」には、N2ガス雰囲気、Arガス雰囲気等の中性ガス雰囲気、真空雰囲気等の減圧雰囲気が含まれる。この中でも、特にN2雰囲気が好ましい。このようにすれば、脱バインダーの際にSnO含有ガラス粉末が変質する事態を防止し易くなる。 The sealing material paste of the present invention is preferably subjected to a binder removal treatment (firing treatment) in an inert atmosphere. Here, the “inert atmosphere” includes a neutral gas atmosphere such as an N 2 gas atmosphere and an Ar gas atmosphere, and a reduced pressure atmosphere such as a vacuum atmosphere. Among these, an N 2 atmosphere is particularly preferable. If it does in this way, it will become easy to prevent the situation which SnO containing glass powder changes in the case of binder removal.
本発明の封着材料ペーストは、不活性雰囲気におけるレーザ封着に供されることが好ましい。特にN2雰囲気におけるレーザ封着に供されることが好ましい。このようにすれば、レーザ封着の際にSnO含有ガラス粉末が変質する事態を防止し易くなる。 The sealing material paste of the present invention is preferably used for laser sealing in an inert atmosphere. In particular, it is preferably used for laser sealing in an N 2 atmosphere. If it does in this way, it will become easy to prevent the situation which SnO containing glass powder changes in the case of laser sealing.
以上に説明した封着材料ペーストは、本発明の封着材料ペーストの塗布方法を用いることで、ガラス基板等の被封着物に良好に塗布することができる。本発明の封着材料ペーストの塗布方法では、スクリーン印刷法を用いることが好ましい。 The sealing material paste described above can be satisfactorily applied to an object to be sealed such as a glass substrate by using the sealing material paste application method of the present invention. In the method for applying the sealing material paste of the present invention, it is preferable to use a screen printing method.
本発明の封着材料ペーストの塗布方法でスクリーン印刷を行う場合、スキージのアタック角度は50〜70°であることが好ましい。アタック角度とは、ガラス基板表面とスキージ前面とが成す角度である。スキージのアタック角度が50°未満であると、印刷時にスクリーンマスクの裏面に封着材料ペーストが回り込み易く、にじみが生じ、精密なフリットパターンを形成することが困難になる。スキージのアタック角度が70°より大きいと、スキージのしなりが小さくなり、ペーストが十分に押し出され難いため、印刷のかすれが生じ易く、均一な塗布が困難となる虞がある。 When screen printing is performed by the method for applying the sealing material paste of the present invention, the attack angle of the squeegee is preferably 50 to 70 °. The attack angle is an angle formed by the glass substrate surface and the squeegee front surface. If the attack angle of the squeegee is less than 50 °, the sealing material paste easily wraps around the back surface of the screen mask during printing, causing bleeding and making it difficult to form a precise frit pattern. When the attack angle of the squeegee is larger than 70 °, the squeegee is less bent and the paste is not sufficiently pushed out, so that the printing tends to be faint and uniform application may be difficult.
また、スキージの送り速度は、30〜80mm/sであることが好ましい。スキージの送り速度が30mm/s未満である場合、封着材料層が厚くなり易い。一方、スキージの送り速度が80mm/sより速い場合、印刷のかすれや、縦スジが発生し易くなる。 The squeegee feed speed is preferably 30 to 80 mm / s. When the feeding speed of the squeegee is less than 30 mm / s, the sealing material layer tends to be thick. On the other hand, when the feed speed of the squeegee is faster than 80 mm / s, blurring of printing and vertical stripes are likely to occur.
本発明の封着材料ペーストの塗布方法では、スクリーンマスクのメッシュ数は、325〜500であることが好ましい。スクリーンマスクのメッシュ数が325より小さい(粗い)と、封着材料層が厚くなり易くなる。一方、スクリーンマスクのメッシュ数が500より大きい(細かい)と、封着材料ペーストの版離れが悪くなり、均一な塗布が困難となる虞がある。 In the sealing material paste coating method of the present invention, the mesh number of the screen mask is preferably 325 to 500. When the mesh number of the screen mask is smaller than 325 (coarse), the sealing material layer tends to be thick. On the other hand, when the mesh number of the screen mask is larger than 500 (fine), the separation of the sealing material paste is deteriorated, and there is a possibility that uniform application becomes difficult.
また、スクリーンマスクの乳剤厚は1〜20μmであることが好ましい。乳剤厚が1μmより小さいと、封着材料ペーストが基板に転写され難くなり、部分的に印刷ができない箇所が発生する虞がある。一方、乳剤厚が20μmより大きいと、膜厚が大きくなり過ぎて、焼成後の封着材料層を薄くすることが困難となる。また、滲みが発生したり、塗布パターンの分解能が低くなりすぎて、所望の領域に封着材料ペーストを塗布することが困難となる虞がある。 The emulsion thickness of the screen mask is preferably 1 to 20 μm. When the emulsion thickness is less than 1 μm, the sealing material paste is difficult to be transferred to the substrate, and there is a possibility that a portion that cannot be printed partially occurs. On the other hand, if the emulsion thickness is larger than 20 μm, the film thickness becomes too large and it becomes difficult to make the sealing material layer after baking thin. In addition, bleeding may occur or the resolution of the coating pattern may become too low, making it difficult to apply the sealing material paste to a desired region.
上記のような条件で本発明に係る封着材料ペーストをスクリーン印刷すれば、封着材料ペーストをガラス基板に良好に塗布することができる。 If the sealing material paste according to the present invention is screen-printed under the above conditions, the sealing material paste can be satisfactorily applied to the glass substrate.
本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料ペーストをガラス基板に塗布した直後のウェット状態における封着材料層の平均厚みが20μm以下であることを特徴とする。また、ウェット状態の封着材料層を乾燥し、溶剤を揮発させたドライ状態における封着材料層の平均厚みが10μm以下であることを特徴とする。このようにすれば、焼成後の封着材料層の厚みを容易に小さくすることができる。 The glass substrate with a sealing material layer of the present invention is characterized in that the average thickness of the sealing material layer in a wet state immediately after applying the sealing material paste to the glass substrate is 20 μm or less. Further, the sealing material layer in a wet state is dried, and the average thickness of the sealing material layer in a dry state in which the solvent is volatilized is 10 μm or less. If it does in this way, the thickness of the sealing material layer after baking can be made small easily.
上記封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の表面粗さ(Ra)が1.1μm以下、0.8μm以下、0.6μm以下、特に0.5μm以下が好ましい。このようにすれば、封着材料層とガラス基板の密着性を高めることができる。 The glass substrate with a sealing material layer preferably has a surface roughness (Ra) of the sealing material layer of 1.1 μm or less, 0.8 μm or less, 0.6 μm or less, particularly 0.5 μm or less. If it does in this way, the adhesiveness of a sealing material layer and a glass substrate can be improved.
上記封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の表面粗さ(RMS)が1.7μm以下、1.3μm以下、1.0μm以下、特に0.8μm以下が好ましい。このようにすれば、封着材料層とガラス基板の密着性を高めることができる。 The glass substrate with the sealing material layer preferably has a surface roughness (RMS) of the sealing material layer of 1.7 μm or less, 1.3 μm or less, 1.0 μm or less, particularly 0.8 μm or less. If it does in this way, the adhesiveness of a sealing material layer and a glass substrate can be improved.
また、有機ELデバイス用ガラス基板には、通常、無アルカリガラス基板(例えば、日本電気硝子株式会社製OA−10G)が用いられる。無アルカリガラス基板の熱膨張係数は、通常、40×10−7/℃以下である。無アルカリガラス基板同士を封着する場合、封着材料層の熱膨張係数を無アルカリガラス基板に整合させる必要がある。そのためには、無機粉末中の耐火性フィラーの含有量を多くする必要があるが、封着材料ペーストの軟化流動性が低下してしまう。そこで、封着材料層の平均厚みを5μm以下に規制すれば、レーザ封着時のガラス基板中の熱歪み量を低減できるため、封着材料層とガラス基板間の熱膨張係数差が大きくても、封着部分やガラス基板にクラック等が発生し難くなる。 Moreover, a non-alkali glass substrate (for example, OA-10G manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is usually used for the glass substrate for organic EL devices. The coefficient of thermal expansion of the alkali-free glass substrate is usually 40 × 10 −7 / ° C. or less. When sealing alkali-free glass substrates together, it is necessary to match the thermal expansion coefficient of the sealing material layer with the alkali-free glass substrate. For this purpose, it is necessary to increase the content of the refractory filler in the inorganic powder, but the softening fluidity of the sealing material paste is lowered. Therefore, if the average thickness of the sealing material layer is regulated to 5 μm or less, the amount of thermal strain in the glass substrate at the time of laser sealing can be reduced, so the difference in thermal expansion coefficient between the sealing material layer and the glass substrate is large. However, cracks and the like hardly occur in the sealed portion and the glass substrate.
本発明に係る封着材料ペーストおよび封着材料付きガラス基板は、有機ELデバイスに用いると好適である。ここで、「有機ELデバイス」には、有機ELディスプレイ、有機EL照明等が含まれる。 The sealing material paste and the glass substrate with a sealing material according to the present invention are suitable for use in an organic EL device. Here, the “organic EL device” includes an organic EL display, organic EL lighting, and the like.
本発明に係る封着材料ペーストおよび封着材料付きガラス基板のレーザ封着には、種々のレーザを使用することができる。特に、半導体レーザ、YAGレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ、赤外レーザ等は、取扱いが容易な点で好ましい。 Various lasers can be used for laser sealing of the sealing material paste and the glass substrate with the sealing material according to the present invention. In particular, a semiconductor laser, a YAG laser, a CO 2 laser, an excimer laser, an infrared laser, and the like are preferable in terms of easy handling.
実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。 The present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are merely illustrative. The present invention is not limited to the following examples.
次のようにしてSnO含有ガラス粉末を調製した。まず所定のガラス組成(モル%で、SnO 59%、P2O5 20%、ZnO 5%、B2O3 15%、Al2O3 1%)になるように、原料を調合した後、この調合原料をアルミナ坩堝に入れて、窒素雰囲気下において、900℃で1〜2時間溶融した。次に、得られた溶融ガラスを水冷ローラーによりフィルム状に成形した。続いて、ボールミルによりガラスフィルムを粉砕した後、分級し、SnO含有ガラス粉末を得た。得られたSnO含有ガラス粉末の密度は3.88g/cm3であった。 SnO-containing glass powder was prepared as follows. First, after preparing the raw materials so as to have a predetermined glass composition (mol%, SnO 59%, P 2 O 5 20%, ZnO 5%, B 2 O 3 15%, Al 2 O 3 1%), This prepared raw material was put in an alumina crucible and melted at 900 ° C. for 1 to 2 hours under a nitrogen atmosphere. Next, the obtained molten glass was formed into a film shape with a water-cooled roller. Subsequently, the glass film was pulverized by a ball mill and classified to obtain SnO-containing glass powder. The density of the obtained SnO-containing glass powder was 3.88 g / cm 3 .
耐火性フィラーとして、リン酸ジルコニウム粉末を用いた。 Zirconium phosphate powder was used as a refractory filler.
顔料として、ケッチェンブラック(グラファイト)を用いた。顔料の一次粒子の平均粒径D50は20nmであった。封着材料ペーストにおける顔料の含有量は、0.25質量%とした。 Ketjen black (graphite) was used as the pigment. The average particle diameter D50 of the primary particles of the pigment was 20 nm. The content of the pigment in the sealing material paste was 0.25% by mass.
SnO含有ガラス粉末、耐火性フィラー、顔料の粒度は、レーザ回折式粒度分布計により体積基準で測定した値である。 The particle sizes of the SnO-containing glass powder, the refractory filler, and the pigment are values measured on a volume basis by a laser diffraction particle size distribution meter.
表1は、本発明の実施例(試料A、B)と比較例(試料C)を示している。 Table 1 shows examples (samples A and B) and comparative examples (sample C) of the present invention.
<表1のイメージ>
まず表中の質量比となるよう無機粉末とビークル(樹脂バインダーおよび溶剤を含む)とを三本ロールミルで均一になるまで混練して、封着材料ペーストを作製した。樹脂バインダーとして、分子量の異なる2種のポリエチレンカーボネート(以下、PECと称する)を用いた。一方のPECの数平均分子量は130000であり、他方のPECの数平均分子量は230000であった。溶剤として、プロピレンカーボネート(以下、PCと称する)とフェニルジグリコール(以下、PhDGと称する)を用いた。なお、PC/PhDGを質量比で90/10に調製した。また、PEC/(PC+PhDG)を質量比で25/75に調整した。
<Image of Table 1>
First, an inorganic powder and a vehicle (including a resin binder and a solvent) were kneaded with a three-roll mill until the mass ratio shown in the table was uniform, to prepare a sealing material paste. As the resin binder, two types of polyethylene carbonate (hereinafter referred to as PEC) having different molecular weights were used. The number average molecular weight of one PEC was 130,000, and the number average molecular weight of the other PEC was 230,000. As the solvent, propylene carbonate (hereinafter referred to as PC) and phenyl diglycol (hereinafter referred to as PhDG) were used. Note that PC / PhDG was prepared at a mass ratio of 90/10. Moreover, PEC / (PC + PhDG) was adjusted to 25/75 by mass ratio.
次に、縦200mm×横200mm×厚み0.5mmのガラス基板(日本電気硝子株式会社製OA−10G)の周縁部に、上記の封着材料ペーストを厚み20μm、幅0.6mmになるようスクリーン印刷機で額縁状に塗布し、ウェット状態の封着材料層を形成した。なお、スクリーンマスクとしては、表1に示すメッシュ数のステンレス製メッシュを備え、なお且つ乳剤厚が5μmのものを使用した。また、スキージは、高度が90のウレタン製のものを、表1に示す角度および速度で使用した。 Next, a screen having a thickness of 20 μm and a width of 0.6 mm is applied to the peripheral part of a glass substrate (OA-10G manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) having a length of 200 mm × width of 200 mm × thickness of 0.5 mm. It was applied in a frame shape with a printing machine to form a wet sealing material layer. As the screen mask, a stainless steel mesh having the number of meshes shown in Table 1 and an emulsion thickness of 5 μm was used. The squeegee was made of urethane having an altitude of 90 at the angles and speeds shown in Table 1.
続いて、上記のように封着材料ペーストをスクリーン印刷したガラス基板を、大気雰囲気下にて、85℃で5分間乾燥し、ドライ状態にした。その後、さらに窒素雰囲気下にて、480℃の温度で10分間焼成して、封着材料ペースト中の樹脂バインダーを焼成(脱バインダー処理)すると共に、封着材料ペーストをガラス基板に固着させて、封着材料層付きガラス基板を得た。 Subsequently, the glass substrate on which the sealing material paste was screen-printed as described above was dried at 85 ° C. for 5 minutes in an air atmosphere to obtain a dry state. Thereafter, further firing in a nitrogen atmosphere at a temperature of 480 ° C. for 10 minutes, firing the resin binder in the sealing material paste (debinding treatment), and fixing the sealing material paste to the glass substrate, A glass substrate with a sealing material layer was obtained.
上記の封着材料層付きガラス基板の作製過程で、ウェット状態、ドライ状態、および焼成後の封着材料層に対して、平均厚みを測定した。封着材料層の平均厚みは、非接触型レーザ膜厚計で測定した値である。 In the production process of the glass substrate with the sealing material layer, the average thickness was measured for the wet state, the dry state, and the sealing material layer after firing. The average thickness of the sealing material layer is a value measured with a non-contact type laser film thickness meter.
また、焼成後の封着材料層の表面状態を評価した。具体的には、焼成後の封着材料層の表面粗さ(Ra、RMS)は、表面粗さ計で測定し、表面粗さRaが1.1μm以下であり、且つ、表面粗さRMSが1.7μm以下であった試料については「○」、表面粗さRaが1.1μmより大きかった、或いは、表面粗さRMSが1.7μmより大きかった試料については「×」として、表面状態を評価した。 Moreover, the surface state of the sealing material layer after baking was evaluated. Specifically, the surface roughness (Ra, RMS) of the sealing material layer after firing is measured with a surface roughness meter, the surface roughness Ra is 1.1 μm or less, and the surface roughness RMS is “○” for samples that were 1.7 μm or less, “×” for samples whose surface roughness Ra was greater than 1.1 μm, or whose surface roughness RMS was greater than 1.7 μm, the surface condition was evaluated.
表1から明らかなように、本発明の実施例である試料A、Bは、焼成後の封着材料層の厚みを5μm以下の薄さにすることができた。一方、比較例である試料Cは、焼成後の封着材料層の厚みを5μm以下にすることができなかった。また、試料A、Bは、焼成後の封着材料層の表面状態の評価が「○」であり、平滑な表面を得ることができた。一方、試料Cは、焼成後の封着材料層の表面状態の評価が「×」であり、平滑な表面を得ることができなかった。 As apparent from Table 1, Samples A and B, which are examples of the present invention, were able to reduce the thickness of the sealing material layer after firing to a thickness of 5 μm or less. On the other hand, Sample C, which is a comparative example, could not make the thickness of the sealing material layer after firing 5 μm or less. Samples A and B were evaluated as “◯” for the surface state of the sealing material layer after firing, and a smooth surface could be obtained. On the other hand, Sample C was evaluated as “x” for the surface state of the sealing material layer after firing, and a smooth surface could not be obtained.
本発明の封着材料は、有機ELディスプレイ、有機EL照明等の有機ELデバイス以外にも、色素増感型太陽電池等の太陽電池のレーザ封着、リチウムイオン二次電池のレーザ封着、MEMSパッケージのレーザ封着等にも好適である。 In addition to organic EL devices such as organic EL displays and organic EL lighting, the sealing material of the present invention can be used for laser sealing of solar cells such as dye-sensitized solar cells, laser sealing of lithium ion secondary batteries, and MEMS. It is also suitable for laser sealing of packages.
Claims (10)
前記無機粉末は、少なくともガラス粉末、および顔料を含み、
前記ビークルは、樹脂バインダー、および溶剤を含み、
前記無機粉末、樹脂バインダー、および溶剤の含有量が質量比で、それぞれ42〜52、8〜18、35〜45であることを特徴とする封着材料ペースト。 A sealing material paste containing an inorganic powder and a vehicle,
The inorganic powder includes at least a glass powder and a pigment,
The vehicle includes a resin binder and a solvent,
The sealing material paste, wherein the contents of the inorganic powder, the resin binder, and the solvent are 42 to 52, 8 to 18, and 35 to 45, respectively, in mass ratio.
前記耐火性フィラーの最大粒径D99が3μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の封着材料ペースト。 The inorganic powder further includes a refractory filler,
The sealing material paste according to claim 1, wherein the maximum particle size D99 of the refractory filler is 3 µm or less.
前記スクリーン印刷法に用いられるスクリーンマスクのメッシュ数が325〜500であり、
前記スクリーン印刷法に用いられるスクリーンマスクの乳剤厚が1〜20μmであり、
前記スクリーン印刷法に用いられるスキージのアタック角度が50〜70°であり、
前記スキージの送り速度が30〜80mm/sであることを特徴とする、封着材料ペーストの塗布方法。 A sealing material paste application method for applying the sealing material paste according to any one of claims 1 to 7 to a glass substrate by a screen printing method,
The mesh number of the screen mask used for the screen printing method is 325 to 500,
The emulsion thickness of the screen mask used in the screen printing method is 1 to 20 μm,
The attack angle of the squeegee used in the screen printing method is 50 to 70 °,
The method for applying a sealing material paste, wherein a feeding speed of the squeegee is 30 to 80 mm / s.
前記封着材料ペーストを前記ガラス基板に塗布した直後のウェット状態における前記封着材料層の平均厚みが20μm以下であることを特徴とする、封着材料層付きガラス基板。 In a glass substrate with a sealing material layer formed by applying the sealing material paste according to any one of claims 1 to 7 to a glass substrate,
A glass substrate with a sealing material layer, wherein an average thickness of the sealing material layer in a wet state immediately after applying the sealing material paste to the glass substrate is 20 μm or less.
前記封着材料ペーストを前記ガラス基板に塗布した後に、前記溶剤を乾燥させたドライ状態における前記封着材料層の平均厚みが10μm以下であることを特徴とする、封着材料層付きガラス基板。 In a glass substrate with a sealing material layer formed by applying the sealing material paste according to any one of claims 1 to 7 to a glass substrate,
A glass substrate with a sealing material layer, wherein an average thickness of the sealing material layer in a dry state in which the solvent is dried after the sealing material paste is applied to the glass substrate is 10 μm or less.
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