JP2014024730A - 電子部品及びその製法、並びにそれに用いる封止材料ペースト - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品に内蔵される有機素子や有機材料に対する熱的なダメージを低減し、電子部品の信頼性と生産性を向上する。
【解決手段】２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品であって、前記低融点ガラスが酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5＋ＴｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋Ｐ2Ｏ5≧９０質量％であり、Ｖ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）である。低融点ガラスと樹脂バインダーと溶剤とを含む封止材料ペーストであって、前記低融点ガラスが酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5＋ＴｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋Ｐ2Ｏ5≧９０質量％であり、Ｖ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）である。
【選択図】図１

Description

本発明は、２枚の透明基板の間に有機素子或いは有機材料が内蔵され、その外周部を低融点ガラスを含む封止材料を用いて接合した電子部品に関する。
２枚の透明基板の間に有機素子や有機材料が内蔵された電子部品では、それら有機素子や有機材料を湿気、水分等から保護するために、２枚の透明基板の外周部を樹脂の封止材料で接合したり、さらに乾燥剤を電子部品の内部に設置したり等している。しかし、樹脂での接合は、ガスバリア性（気密性）が不十分であり、徐々に水分子が浸透し、十分な信頼性が得られていなかった。一方、低融点ガラスを用いた封止材料では、ガスバリア性（気密性）の高い接合が可能であるが、樹脂の封止材料より、接合温度が著しく高く、電子部品に内蔵される有機素子や有機材料の耐熱性を越えてしまう。
そこで、考案されたのが、局部的に加熱できるレーザ封止である。封止材料としては、気密な接合ができる低融点ガラスが使用される。この低融点ガラスは、使用するレーザ光を吸収することによって加熱され、そして軟化流動することが重要である。このような方法をとれば、２枚の透明基板の外周部のみの加熱ができることから、電子部品に内蔵される有機素子や有機材料に熱的なダメージを与えることなく、ガスバリア性（気密性）の高いガラス接合が可能となる。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が内蔵されるディスプレイ等では、封止材料を外周部に仮焼成したガラス基板と、もう一方のＯＬＥＤを形成したガラス基板とを合わせ、ガラス基板越しにレーザを照射することによって、封止材料中の低融点ガラスを軟化流動させ、２枚のガラス基板を接合する。特許文献１では、ＯＬＥＤディスプレイにおいて、外周部をレーザで接合できる封止材料が提案されている。この封止材料には、レーザによって加熱できるＶ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5−Ｓｂ2Ｏ3系低融点ガラスと、熱膨張係数を低下させるためのリチウム・アルミノ・シリケート（β−ユークリプタイト）のフィラー粒子が含まれている。さらに、この低融点ガラスには、Ｋ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＷＯ3のいずれかが含まれ、転移点Ｔgが３５０℃未満である。特許文献２でも、特許文献１と同様な封止材料を適用したガラスパッケージが提案されている。封止材料に含まれる低融点ガラスも特許文献１と同様なもので、空気より酸素量が少ない低酸化雰囲気中でガラス基板外周部に仮焼成することによって、３価又は４価のバナジウムイオンが５価へ変化することを阻止し、それによりレーザ照射による軟化流動性が劣化することやレーザ封止後の接合部の耐湿性や耐水性が低下することを防止している。
特許第４５４０６６９号公報 特開２００８−５２７６５６号公報
前述した封止材料は、それに含まれるＶ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5−Ｓｂ2Ｏ3系低融点ガラスが失透（結晶化）を起こしやすく、失透するとレーザ照射による軟化流動性や接着性が低下するため、より低温で時間をかけて仮焼成する必要があった。レーザ出力を上げることによって軟化流動性や接着性は改善できるが、これにより電子部品に内蔵される有機素子や有機材料に熱的なダメージがかかる可能性が十分にあった。また、レーザで接合した後の耐湿性や耐水性を確保するためには、レーザ封止前の仮焼成を低酸素雰囲気中で行う必要があった。
そこで、本発明の目的は、電子部品に内蔵される有機素子や有機材料に対する熱的なダメージを低減し、しかも信頼性の高いガラス接合層を有する電子部品を効率的に製造することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品であって、前記低融点ガラスが酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5＋ＴｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋Ｐ2Ｏ5≧９０質量％であり、Ｖ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）であることを特徴とする。
また、本発明は、低融点ガラスと樹脂バインダーと溶剤とを含む封着材料ペーストであって、前記低融点ガラスが酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5＋ＴｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋Ｐ2Ｏ5≧９０質量％であり、Ｖ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）であることを特徴とする。
本発明によれば、電子部品に内蔵される有機素子や有機材料に対する熱的なダメージを低減し、信頼性の高いガラス接合層を有する電子部品を効率的に製造することができる。
電子部品の上面外略図とその封止部分の断面概略図の１例である。 電子部品の上面外略図とその封止部分の断面概略図の１例である。 図１で示した電子部品の製法概略図の１例である。 図１で示した電子部品の製法概略図の１例である。 図１で示した電子部品の製法概略図の１例である。 図２で示した電子部品の製法概略図の１例である。 図２で示した電子部品の製法概略図の１例である。 代表的な低融点ガラスの示差熱分析（ＤＴＡ）で得られるＤＴＡ曲線の１例である。 代表的な低融点ガラスの熱膨張曲線の１例である。 ガラス圧粉成形体へのレーザ照射実験の概略図である。 レーザ封止用ガラスペーストを塗布した状態概略図である。 レーザ照射状態を表す断面概略図である。 代表的な低融点ガラスの透過率曲線の１例である。
以下、本発明を説明する。本発明における実施形態の電子部品２種類の上面概略図とその封止部分の断面概略図を図１及び図２に示す。図１は、２枚の透明基板１と２の間に１つ以上の有機部材３（有機素子或いは有機材料）を有し、その２枚の透明基板１と２の外周部を低融点ガラスを含む封止材料５で接合した電子部品である。図２は、２枚の透明基板１と２の間隔が大きい場合で、スペーサ６を介して封止材料５と５’で接合した電子部品である。
本発明は、封止材料５，５’に含まれる低融点ガラスが、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5、ＴｅＯ2、Ｆｅ2Ｏ3及びＰ2Ｏ5の合計が９０質量％以上であり、しかもＶ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）であることを特徴とする。この条件を満たす低融点ガラスは、レーザの照射によって、その波長を効率的に吸収し、かつ加熱され、容易に軟化流動する。すなわち、この低融点ガラスとレーザを用いることによって、所望のところのみの加熱に留めることができ、有機部材３に熱的なダメージを与えることなく、２枚の透明基板１と２の外周部を信頼性高く接合できる。
使用するレーザの波長としては、この低融点ガラスが効率的に吸収し、しかも透明基板を透過する４００〜１１００ｎｍの範囲が有効である。波長が４００ｎｍ以上であると、透明基板や、その内部の有機素子や有機材料が加熱されたり、劣化されることを防止できる。一方、波長が１１００ｎｍ以下であると、この低融点ガラスに吸収され易く、良好な軟化流動性を示し、また水分が含まれるような箇所があっても、加熱されてガラスに悪影響を及ぼすことを防止できる。
低融点ガラスとしては、酸化物換算でＶ2Ｏ5を最も多く含有されることが重要であり、これによって４００〜１１００ｎｍの波長範囲を吸収し、加熱される。同時に低融点ガラスの転移点Ｔgや軟化点ＴSを低温化でき、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを照射することによって軟化流動させることが可能となる。
ＴｅＯ2とＰ2Ｏ5はガラス化させるための重要な成分である。ガラスでないと、低温で軟化流動させることができない。また、レーザ照射によっても容易に軟化流動させることができない。Ｐ2Ｏ5はＴｅＯ2よりガラス化する効果が大きく、しかも低熱膨張化に有効であるが、ＴｅＯ2以上の含有量とすると、耐湿性や耐水性が低下したり、転移点Ｔgや軟化点ＴSが上昇してしまう。しかし、一方でＴｅＯ2の含有量を多くしていくと、転移点Ｔgや軟化点ＴSを低温化できるが、熱膨張係数が大きくなる傾向があり、大きくなり過ぎると、レーザ照射によるヒートショックで低融点ガラスが軟化流動する前に破損してしまうことがある。
Ｆｅ2Ｏ3は、Ｖ2Ｏ5同様に４００〜１１００ｎｍの波長範囲を吸収する成分であり、Ｖ2Ｏ5とともに適正量を含有すると、大気中焼成後であっても、気密性と密着性の高いレーザ封止部が得られる。また、Ｆｅ2Ｏ3は、Ｐ2Ｏ5に作用して低融点ガラスの耐湿性や耐水性を向上し、しかも低熱膨張化する成分でもあるので、Ｆｅ2Ｏ3の適正量は、Ｐ2Ｏ5の含有量より多いことが必要である。また、ＴｅＯ2の含有量より少なくすることで、低融点ガラスの軟化流動性を保ち、加熱による結晶化を防止することができる。
以上述べたＶ2Ｏ5、ＴｅＯ2、Ｆｅ2Ｏ3及びＰ2Ｏ5のそれぞれの役割やその効果は、それらの含有量の合計が９０質量％以上で有効に発現されるが、９０質量％未満であると、レーザ照射による信頼性（接着性、密着性、耐湿性、耐水性等）の高い接合部が得られなくなってしまう。
さらに、低融点ガラスの成分として、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウム及び酸化カルシウムのうちいずれか１種以上を含むことが好ましく、次の酸化物換算でＷＯ3＋ＭｏＯ3＋ＭｎＯ2＋ＺｎＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＣａＯ≦１０質量％にすることが望ましい。
これらの含有量の合計が、１０質量％以下であると、転移点Ｔgや軟化点ＴSを低下させたり、熱膨張係数を小さくさせたり、或いは結晶化させにくくすることができる。
更なる結晶化の防止や抑制にはＷＯ3、ＭｏＯ3、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯの含有、耐湿性や耐水性の向上にはＭｎＯ2、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯの含有、熱膨張係数の低減にはＺｎＯの含有、転移点Ｔgや軟化点ＴSの低温化にはＭｏＯ3の含有が有効である。一方、結晶化を促進してしまう成分はＭｎＯ2、転移点Ｔgや軟化点ＴSを上昇させてしまう成分はＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、熱膨張係数を増加してしまう成分はＭｏＯ3、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、耐湿性や耐水性を低下してしまう成分はＭｏＯ3、ＺｎＯである。
このため、ＷＯ3、ＭｏＯ3、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯの含有は、一長一短であり、Ｖ2Ｏ5、ＴｅＯ2、Ｆｅ2Ｏ3及びＰ2Ｏ5からなるベース組成の特性を十分に配慮した上で含有させる成分とその含有量を決定する必要がある。
低融点ガラスの特に有効な組成範囲は、上記条件を満たした上で、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5が３５〜５０質量％、ＴｅＯ2が２０〜３５質量％、Ｆｅ2Ｏ3が１０〜２０質量％、Ｐ2Ｏ5が４〜１５質量％、及びＷＯ3、ＭｏＯ3、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯのうち１種以上の合計が０〜１０質量％である。
Ｖ2Ｏ5が３５質量％以上であると、波長が４００〜１１００ｎｍの範囲にあるレーザを照射して、容易に軟化流動することができる。５０質量％以下にすると、耐湿性、耐水性等の信頼性が向上する。ＴｅＯ2が２０質量％以上であると、結晶化しにくくなり、また転移点Ｔgや軟化点ＴSが低下し、さらに耐湿性、耐水性等の信頼性が向上する。３５質量％以下にすると、熱膨張係数が大きくなりすぎないので、レーザ照射によるヒートショックで低融点ガラスが軟化流動する前に破損してしまうことを防止できる。
Ｆｅ2Ｏ3が１０質量％以上であると、耐湿性、耐水性等の信頼性が向上し、しかも低熱膨張化効果が得られる。さらに、大気中焼成後のレーザ封止工程で信頼性の高いガラス接合部が得られる。２０質量％以下にすると結晶化を抑制できる。Ｐ2Ｏ5が４質量％以上であると、結晶化しにくくなり、しかもレーザ照射により軟化流動し易くなる。１５質量％以下であると、転移点Ｔgや軟化点ＴSが低下し、レーザを照射して容易に軟化流動させることができる。さらに、耐湿性、耐水性等の信頼性も向上する。
さらに、上記低融点ガラスは、転移点Ｔgが３５０℃以下及び軟化点ＴSが４１０℃以下であることが有効である。後で詳細は説明するが、ここで言う転移点Ｔg及び軟化点ＴSは、示差熱分析（ＤＴＡ）による特性温度であり、転移点Ｔgは第一吸熱ピークの開始温度、軟化点ＴSは第二吸熱ピーク温度である。転移点Ｔgが３５０℃を越えると、急熱急冷をともなうレーザ封止で大きな残留歪が発生することがある。また、軟化点ＴSが４１０℃を超えると、レーザ照射時に容易に軟化流動させにくくなってしまう。また、上記低融点ガラスは、３０〜２５０℃での熱膨張係数が１００×１０-7／℃以下であることが有効である。熱膨張係数が１００×１０-7／℃を越えると、レーザ照射時のヒートショックでクラックが発生することがある。
また、本発明は、図１及び図２に示した電子部品において、封止材料５に上記低融点ガラスの他、熱膨張係数を小さくするためのフィラー粒子が含有されてもよく、そのフィラー粒子がリン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2）、酸化ニオブ（ＮＢ2Ｏ5）、β-ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ4）のうち１種以上であることが好ましい。これらのフィラー粒子は、本低融点ガラスより熱膨張係数が著しく小さい上に、本低融点ガラスとのぬれ性や密着性が良好であるために、封止材料５としての熱膨張係数を小さくすることができる。
封止材料５の熱膨張係数を下げる効果は、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2のフィラー粒子の含有が最も有効である。さらに、そのフィラー粒子にタングステン酸鉄（ＦｅＷＯ4）とリン酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＰＯ4）2）が含まれることが特に有効である。ＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子は、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを吸収し発熱できるようになる。このことから、レーザの照射によって、低融点ガラスとフィラーを同時に加熱できるようになり、効率的にレーザ封止できるとともに、信頼性の高いガラス接合部が得られると言った大きなメリットがある。
封止材料５中の上記フィラー粒子の含有量は、本低融点ガラス１００体積部に対し、３５体積部以下とすると、封止材料中の低融点ガラスの軟化流動性が維持でき、レーザ照射時に強固な接着が得られる。
また、図１で示した本発明の電子部品において、封止材料５による接合層の厚みが２０μｍ以下であることが好ましい。２０μｍ以下であると、レーザ照射される透明基板側から遠い封止材料５に含まれる低融点ガラスも十分軟化流動することができるため、封止材料５の厚み方向に対し全体的に良好な軟化流動性を示す。また、図２で示した電子部品では、２枚の透明基板１と２の間隔が大きく、特にその間隔が１００μｍ以上の場合には、スペーサ６を介して接合することが望ましい。その際の接合層の厚みは、封止材料５、５’ともに上記同様に２０μｍ以下とすることが好ましい。
さらに、図１と図２で示した本発明の電子部品において、透明基板１と２、或いはとスペーサ６は、ガラス製或いは樹脂製である。これらは、透明であることから４００〜１１００ｎｍの波長の吸収率が少なく、しかも透過率が高い。このため、波長が４００〜１１００ｎｍの範囲にあるレーザが照射されても、ほとんど加熱されることなく、レーザが透過し、所望の部分の封止材料５或いは５’のみへ照射できる。レーザが照射された封止材料５或いは５’は、それに含まれる低融点ガラスが軟化流動することから、透明基板１と２の外周部を接合できる。
以上、本発明は、有機発光ダイオードが内蔵されたディスプレイ、有機色素が内蔵された色素増感型太陽電池、光電変換素子が内蔵され、樹脂で張り合わせられた太陽電池等へ広く有効に適用されるものである。また、本発明は、上記電子部品に限られたものではなく、電子部品の内部に耐熱性が低い素子や材料が適用されている場合にも適用でき、上記電子部品だけに限られたものではない。
また、本発明は、上記低融点ガラスの粉末と、樹脂バインダーと、溶剤とを含む封止材料ペーストである。この低融点ガラスの粒径としては、平均粒径が３μｍ以下であることが好ましい。また、樹脂バインダーとしては、エチルセルロース或いはニトロセルロース、溶剤としては、ブチルカルビトールアセテートが好ましい。前記樹脂バインダーと溶剤の代わりに高粘度溶剤であるα-テルピネオールを使用することもできる。さらに、この封止材料ペーストには、上記フィラー粒子が含有されてもよい。このフィラー粒子の粒径としては、平均粒径が上記低融点ガラスの平均粒径より大きいことが好ましい。また、このフィラー粒子の含有量は、本低融点ガラスの粉末１００体積部に対し、３５体積部以下にすることで、強固な接着が得られる。
次に、本発明の電子部品の製法について説明する。図１に示した電子部品の製法を図３〜５に簡単に示す。図３に示すように、透明基板１の外周部に低融点ガラスを含む封止材料５を形成する。その形成方法は、先ずは封止材料５となる上記封止材料ペーストを透明基板１の外周部にスクリーン印刷法或いはディスペンサー法によって塗布し、乾燥する。
透明基板１にガラス基板を用いる場合には、焼成炉或いは４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザ７の照射によって、封止材料５に含まれる低融点ガラスを軟化流動させ、透明基板１へ焼成、形成する。透明基板１に樹脂基板を用いる場合には、樹脂の耐熱性が低く、焼成炉を使用できないため、上記レーザ７の照射によって封止材料５を透明基板１の外周部に焼成、形成する。
次に、図４に示すように、１つ以上の有機部材３を形成したもう一方の透明基板２を作製する。透明基板２は、ガラス基板、樹脂基板のどちらでもよいが、透明基板１の材質と合わせることが好ましい。透明基板１の封止材料５が形成された面と透明基板２の有機部材３が形成された面とを図５に示すように対向して、２枚の透明基板１，２を位置合わせし、透明基板１，２と封止材料５とで形成される内部空間に有機部材３を配置する。なお、封止材料５を塗布した透明基板１をレーザ照射によって焼成する場合は、透明基板１の外周部以外は加熱されにくいため、有機部材３を透明基板１に形成してもよい。４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザ７を透明基板越しに封止材料５へ照射する。レーザ７は何れの透明基板の外側から封止材料５へ照射してもよいが、封止材料５は透明基板１に予め形成されているので、透明基板２の外側から封止材料５へ照射すると、より効率良く封止することができる。その際に電子部品に内蔵される有機部材３にレーザ７が照射されないよう注意しなければならない。有機部材３がレーザ７の照射によって損傷或いは劣化する可能性が十分にあるためである。封止材料５は、上記レーザ７の照射によって、封止材料５に含まれる低融点ガラスを軟化流動させ、２枚の透明基板１と２の外周部を接合する。
また、図２に示した電子部品の製法を図６と図７に簡単に示す。図６に示すように、スペーサ６の少なくとも接合面に封止材料５と５’を形成する。封止材料５及び５’となる上記封止材料ペーストを、スペーサ６が少なくとも透明基板と接合される接合面に塗布し、乾燥させる。ガラス製のスペーサ６を用いる場合には、焼成炉或いは４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザ７と７’で照射することによって、封止材料５及び５’に含まれる低融点ガラスを軟化流動させ、スペーサ６へ封止材料を焼成、形成する。樹脂製のスペーサ６を用いる場合には、樹脂の耐熱性が低く、焼成炉を使用できないため、上記レーザ７と７’の照射によって封止材料５をスペーサ６に焼成、形成する。
封止材料５及び５’を形成したスペーサ６を図７に示すように透明基板１と１つ以上の有機部材３を形成したもう一方の透明基板２を対向させた外周部に設置、固定し、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザ７と７’を透明基板越しに封止材料５と５’へ照射する。その際に、上記同様に電子部品に内蔵される有機素子３や有機材料４にレーザ７と７’が照射されないよう注意しなければならない。封止材料５及び５’は、上記レーザ７及び７’の照射によって、封止材料５及び５’に含まれる低融点ガラスを軟化流動させ、２枚の透明基板１と２の外周部を接合する。透明基板１と２は、４００〜１１００ｎｍの波長範囲の反射率が低く、透過率が高ければ、ガラス基板或いは樹脂基板のどちらでもよい。
以上より、本発明の電子部品及びその製法、並びにそれに用いる封止材料ペーストは、その電子部品に内蔵される有機素子や有機材料に熱的なダメージを与えることなく、電子部品を効率的に製造でき、しかも接着性、ガスバリア性（気密性）及び耐湿性や耐水性が良好なガラス接合層が得られる。
以下、実施例を用いて更に詳細に説明する。ただし、本発明は、ここで取り上げた実施例の記載に限定されることはなく、適宜組み合わせてもよい。
本実施例では、封止材料に含まれる低融点ガラスの組成と特性について検討した。実施例を表１〜４、比較例を表５に示す。表１〜５に示した低融点ガラスの作製には、原料として高純度化学研究所製試薬Ｖ2Ｏ5、ＴｅＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＷＯ3、ＭｏＯ3、ＭｎＯ2、ＺｎＯ 、ＳｒＣＯ3、ＢａＣＯ3及びＣａＣＯ3を用いた。これらの原料を用いて合計３００gになるように所定量配合、混合し、白金ルツボに入れ、電気炉にて５〜１０℃／分の昇温速度で９００℃まで加熱し、溶融した。この温度で均一なガラスとするために撹拌しながら２時間保持した。その後、ルツボを取り出し、予め１５０〜２００℃に加熱しておいたステンレス板上に流し込んで低融点ガラスを作製した。
作製した低融点ガラスをジェットミルで平均粒径が３μｍ以下になるまで粉砕した。その粉末を用いて５℃／分の昇温速度で５００℃まで示差熱分析（ＤＴＡ）を行うことによって、転移点（Ｔg）、屈伏点（Ｍg）、軟化点（ＴS）及び結晶化温度（ＴCry）を測定した。なお、標準サンプルとしてアルミナ（Ａl2Ｏ3）粉末を用いた。図８に代表的な低融点ガラスのＤＴＡ曲線を示す。図８に示すように、Ｔgは第一吸熱ピークの開始温度、Ｍgはそのピーク温度、ＴSは第二吸熱ピーク温度、ＴCryは結晶化による発熱ピークの開始温度とした。ガラスの特性温度は、粘度により定義され、Ｔg、Ｍg及びＴSは、粘度がそれぞれ１０13.3Ｐｏiｓｅ、１０11.0Ｐｏiｓｅ及び１０7.65Ｐｏiｓｅに相当する温度と言われている。ガラスを低温で軟化流動させるためには、極力、ＴSを低温化する必要がある。また、熱的な残留歪を緩和するためには、極力、Ｔgを低温化することが好ましい。
ＴCryは、ガラスが結晶化を開始する温度である。結晶化は、ガラスの軟化流動性を阻害するため、極力、ＴCryをＴSより高温側にすることが望ましい。
作製した低融点ガラスをＴg〜Ｍgの温度範囲で熱歪を除去し、４×４×２０ｍｍの角柱に加工した。これを用い、熱膨張計で３０〜２５０℃の熱膨張係数、転移温度ＴG及び変形温度ＡTを測定した。なお、昇温速度は５℃／分とした。また、標準サンプルとしては、φ５×２０ｍｍの円柱の石英ガラスを用いた。図９に体表的な低融点ガラスの熱膨張曲線を示す。図９は、標準サンプルである石英ガラスの伸び量は差し引きされている。３０〜２５０℃の温度範囲における伸び量の勾配から熱膨張係数を算出した。ＴGは顕著に伸びが開始する温度、ＡTは荷重により変形する温度である。ＴGは上記ＤＴＡのＴgより若干高めに測定された。ＡTは上記ＤＴＡのＭg〜ＴSの間であった。
作製した低融点ガラスの耐湿性試験には、飽和型プレッシャークッカー試験（温度１２０℃、湿度１００％Ｒｈ、圧力２０２ｋＰａ）を採用し、上記熱膨張評価用サンプルの表面を鏡面加工したものを耐湿性評価用サンプルとして用いた。耐湿性の評価は、飽和型プレッシャークッカー試験を３日間実施し、鏡面加工したガラス表面の光沢が維持されている場合には「○」、その光沢が失われた場合には「△」、ガラスが崩壊した場合には「×」と評価した。
作製した低融点ガラスの軟化流動性は、上記ジェットミルで粉砕したガラス粉末をハンドプレス（１ｔｏｎ／ｃｍ2）により圧粉成形し、それを軟化点付近の温度で大気中２時間焼成させたガラス焼結体に透明基板越しで各種レーザを照射することによって評価した。図１０にレーザ照射実験の概略を示す。ガラス圧粉成形体のサイズはφ２０×１〜２ｍｍとした。焼成後のガラス焼結体８は約９０％に収縮していた。そのガラス焼結体８を透明基板１に乗せ、裏側よりガラス焼結体８に向けてレーザ７を３ｍｍ／秒の速度で照射しながら走らせた。透明基板１にはスライドガラスを用いた。また、レーザ７には、波長が４０５ｎｍの半導体レーザ、５３２ｎｍのＹＡＧレーザの二倍波、６３０ｎｍの半導体レーザ、８０５ｎｍの半導体レーザ及び１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを用いた。軟化流動性の評価は、ガラス圧粉成形体８のレーザ照射部が流動した場合には「○」、流動したが、クラックが発生した場合には「□」、軟化した場合には「△」、軟化したが、クラックが発生した場合には「▽」、流動も軟化もしなかった場合には「×」とした。なお、ガラス圧粉成形体８のレーザ照射部の軟化流動性は、透明基板１越しに光学顕微鏡で観察することによって判定した。
表１〜３で示した実施例Ｇ１〜３３及び表４で示した比較例Ｇ３４〜４４から分かるとおり、実施例Ｇ１〜３３の低融点ガラスは、比較例Ｇ４２及び４４の低融点ガラスより軟化点ＴSが低く、しかも比較例Ｇ３６〜３９、４１、４３及び４４の低融点ガラスより熱膨張係数が小さく、さらに比較例のどの低融点ガラスよりも耐湿性が良好であった。また、実施例Ｇ１〜３３の低融点ガラスは、どのレーザ照射によっても良好な軟化流動性を示した。
実施例Ｇ１〜３３の低融点ガラスは、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5、ＴｅＯ2、Ｆｅ2Ｏ3及びＰ2Ｏ5の合計が９０質量％以上であり、しかもＶ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）であった。さらに、ガラス成分として、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウム及び酸化カルシウムのうちいずれか１種以上を含んでもよく、次の酸化物換算でＷＯ3＋ＭｏＯ3＋ＭｎＯ2＋ＺｎＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ+ＣａＯ≦１０質量％であった。特に有効な組成範囲は、上記条件を満たした上で、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5が３５〜５０質量％、ＴｅＯ2が２０〜３５質量％、Ｆｅ2Ｏ3が１０〜２０質量％、Ｐ2Ｏ5が４〜１５質量％、及びＷＯ3、ＭｏＯ3、ＭｎＯ2、ＺｎＯ 、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯのうち１種以上の合計が０〜１０質量％であった。
また、実施例Ｇ１〜３３の低融点ガラスは、波長が４００〜１１００ｎｍの範囲あるレーザを効率よく吸収し、加熱され、しかも軟化点ＴSが４１０℃以下と低いため、良好な軟化流動性を示した。さらに、転移点Ｔgが３５０℃以下と低く、熱膨張係数が１００×１０-7／℃以下と比較的に小さいため、レーザ照射によるヒートショックでのクラックが少なかった。
本実施例では、表２で示した実施例Ｇ１２の低融点ガラスと透明基板としてスライドガラスを用いて、レーザ封止実験を行った。ジェットミルで平均粒径が３μｍ以下に粉砕したＧ１２の低融点ガラス粉末と、樹脂バインダーと、溶剤とを用いて封止材料ペーストを作製した。樹脂バインダーにはニトロセルロース、溶剤にはブチルカルビトールアセテートを用いた。この封止材料ペーストを用い、ディスペンサー法にて透明基板の外周部へ図１１に示すように塗布し、乾燥後に、大気中４００℃-３０分で焼成した。透明基板１に形成された封止材料５の線幅を１ｍｍとし、その焼成膜厚がそれぞれ約５、１０、２０、３０μｍになるように塗布量を変えることによって調整した。図１２に示すように、透明基板２を対向して設置し、透明基板１の方向から封止材料５へレーザ７を１２ｍｍ／秒の速度で移動しながら照射し、透明基板１と２の外周部を接合した。レーザ７には、実施例１で用いた４種類のレーザを使用した。どのサンプルも接合でき、気密性（ガスバリア性）と接着性を評価した。評価結果を表５に示す。
気密性（ガスバリア性）は、ヘリウムリーク試験を実施し、リークしなかった場合には「○」、リークした場合には「×」と評価した。また、接着性は、剥離試験を実施し、透明基板や封止材料が破損した場合には「○」、透明基板と封止材料の界面から容易に剥離した場合には「×」と評価した。焼成膜厚が２０μｍ以下の場合には、どのレーザを用いても気密性と接着性は良好であった。しかし、焼成膜厚が３０μｍでは、使用するレーザによって、良好な気密性と接着性が得られない場合があった。波長が５３２ｎｍと１０６４ｎｍはＹＡＧレーザを使用しており、他の半導体レーザより高パワーであるために、良好な気密性と接着性が得られたものと考えられる。半導体レーザは、ＹＡＧレーザに比べて大変安価なため、レーザ封止には半導体レーザが使えるに越したことはなく、接合層の厚みは２０μｍ以下が好ましい。
しかし、透明基板１と２の両面からレーザを照射すると、焼成膜厚が３０μｍでも良好な気密性と接着性が得られた。すなわち、接着層の厚みが大きい場合には、こう言った方法で対応できる可能性が十分にある。
図１３に実施例Ｇ１２の低融点ガラスを焼成した塗膜の透過率曲線を示す。３００〜２０００ｎｍの波長域において、波長が小さいほど透過率が低く、また焼成膜厚が大きいほど、透過率は低下した。表１〜３で示した他の実施例の低融点ガラスも同様な透過率曲線を有することから、同様な効果が得られることは言うまでもない。
本実施例では、透明基板にポリカーボネートを用いて実施例２と同様にレーザ封止実験を行った。ポリカーボネートは、Ｇ１２の低融点ガラスより耐熱性が低いため、透明基板に事前に焼成する場合には、波長が８０５ｎｍの半導体レーザを使用した。このレーザを使用すると、ポリカーボネートをほとんど加熱させることなく、Ｇ１２の焼成塗膜が得られた。なお、封止材料ペーストとしては、気泡の低減を図るために、樹脂バインダーは使用せずに、高粘度溶剤であるα-テルピネオールと、Ｇ１２のガラス粉末のみで作製した。
図１２のようにして、各種のレーザを照射して透明基板１と２であるポリカーボネートの外周部を接合して実施例２と同様にして接着性を評価した。透明基板１と２にガラスを用いた場合と同様な結果が得られた。本実施例では、透明基板としてポリカーボネートを使用したが、透明な樹脂基板であれば、ポリカーボネート以外にも展開できることは言うまでもない。
本実施例では、透明基板に熱膨張係数が５０×１０-7／℃のホウケイ酸ガラス基板、封止材料に含まれる低融点ガラスに表２で示した実施例Ｇ１９、さらに封止材料の熱膨張係数を下げるためのフィラー粒子としてリン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）及びβ-ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ4）を用いて、実施例２と同様なレーザ封止実験を実施した。
先ずは、ジェットミルで平均粒径が３μｍ以下に粉砕したＧ１９の低融点ガラス粉末と、平均粒径が５μｍ程度のＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2、Ｎｂ2Ｏ5又はＬｉＡlＳiＯ4のフィラー粒子と、樹脂バインダーと、溶剤とを用いて封止材料ペーストを作製した。また、フィラー粒子の含有量は、Ｇ１９の低融点ガラス１００体積部に対し、それぞれ１５、２５、３５、４５体積部とした。使用した低融点ガラスＧ１９の密度は３.６７g／ｃｍ3、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2の密度は３.８０g／ｃｍ3、Ｎｂ2Ｏ5の密度は４.５７g／ｃｍ3、ＬｉＡｌＳｉＯ4の密度は２.４２g／ｃｍ3であった。また、樹脂バインダーにはエチルセルロース、溶剤にはブチルカルビトールアセテートを用いた。この封止材料ペーストを用い、スクリーン印刷法にて透明基板の外周部へ図１１に示すように塗布し、乾燥後に、大気中４２０℃−1５分で焼成した。透明基板１に形成された封止材料５は、線幅が１ｍｍ、膜厚が１０〜１３μｍであった。
図１２に示すように、透明基板２を対向して設置し、透明基板１の方向から封止材料５へ波長が８０５ｎｍの半導体レーザ７を１２ｍｍ／秒の速度で移動しながら照射し、透明基板１と２の外周部を接合した。実施例２と同様にして気密性（ガスバリア性）と接着性を評価した。その評価結果を表６に示す。
封止材料５にフィラー粒子を含有しない場合には、透明基板１と２に使用した上記ガラス基板と低融点ガラスG１９の熱膨張差が大きく、クラックが発生し、良好な気密性は得られなかった。しかし、クラックが発生したにも関わらず、接着性に関しては良好であった。Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4)2、Ｎｂ2Ｏ5又はＬｉＡｌＳｉＯ4のフィラー粒子を含有すると、封止材料５としての熱膨張係数が小さくなり、良好な気密性が得られるようになった。これは、透明基板１と２に使用したガラス基板との熱膨張差が低減され、クラックの発生が防止されたためである。また、フィラー粒子の含有量が３５体積部までは良好な接着性も得られた。しかし、フィラー粒子の含有量が４５体積部になると、良好な気密性は維持されていたものの、接着性は劣化してしまった。これは、フィラー粒子が多すぎると、透明基板１と２を接合するための低融点ガラスG１９の含有率が少なくなってしまうためである。
また、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2、Ｎｂ2Ｏ5及びＬｉＡｌＳｉＯ4のフィラー粒子の中では、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2を用いた場合が低融点ガラスＧ１９中に最も均一に分散され、しかも接着力が大きかった。これは、低融点ガラスＧ１９とのぬれ性が良好であり、しかも密度が近いためであると考えられる。
以上より、透明基板１と２をレーザで気密かつ強固に接合するには、封止材料５に含まれるフィラー粒子の含有量は、低融点ガラス１００体積部に対して、３５体積部以下が好ましいと考えられる。本実施例では、フィラー粒子としてＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2、Ｎｂ2Ｏ5及びＬｉＡｌＳｉＯ4を選定して検討したが、これらに限られたものではなく、熱膨張係数が小さいコージェライト、リン酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム等も使える可能性はある。
実施例４よりＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2、Ｎｂ2Ｏ5及びＬｉＡｌＳｉＯ4のフィラー粒子の中では、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2を用いる場合が好ましいことが分かった。そこで、本実施例では、レーザ照射により加熱できるＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子について検討した。Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子中に少量のタングステン酸鉄（ＦｅＷＯ4）とリン酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＰＯ4）2）を析出させた。Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子中のＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2の析出は、X線回折により確認した。ＦｅＷＯ4はレーザを吸収し、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子を発熱させることができることを見出した。ＺｒＯ（ＰＯ4）2は、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子中にＦｅＷＯ4を析出させることによって生成した副析出物である。ＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子と、表２の低融点ガラスG１６を用いて、実施例４と同様な実験を行った。フィラー粒子の含有量は、Ｇ１６の低融点ガラス１００体積部に対し、３５体積部とした。
ＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子を用いて、実施例４と同様な検討を行った結果、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2単体のフィラーを用いた場合より強固に接着された。さらに、レーザの移動速度を上げて検討した結果、Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2単体のフィラー粒子を用いた場合には、１５ｍｍ／秒の速度まで接着できたのに対し、本実施例のフィラー粒子を用いた場合には、３０ｍｍ／秒の速度まで良好な接着性が得られた。今までは、レーザ照射時に低融点ガラスが加熱されるが、その熱をフィラー粒子が奪っていた可能性がある。低融点ガラスとフィラー粒子の両方がともに効率良く加熱されることによって、レーザ照射による封止材料の軟化流動性が大きく向上し、レーザの送り速度を著しく上げられたものと考えている。これは、電子部品の生産性向上及び電子部品内部への熱的ダメージ低減に大きく貢献できるものである。
透明基板１と２の間隔が１００μｍ以上あると、実施例２で示した製法では両面からレーザを照射しても、封止材料５にクラックが発生したり、また封止材料５に含まれる本低融点ガラスの軟化流動性が不十分であったりして、良好な気密性と接着性が得られなかった。そこで、本実施例では、図２で示したように透明基板１と２の間にスペーサ６を介して接合した。透明基板１と２及びスペーサ６には、透過率の高い白板ガラスを用い、図６と図７で示した製法で透明基板１と２を接合した。封止材料５と５’に実施例５と同様に表２で示したG１６の低融点ガラス粉末１００体積部及びＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4)2フィラー粒子２０体積部と、エチルセルロースとブチルカルビトールアセテートからなる封止材料ペーストを用いて、図６で示したようにスペーサ６に塗布し、乾燥後に大気中４２０℃−１５分で焼成した。焼成膜厚はそれぞれ約１５μｍであった。なお、スペーサ６の幅は３ｍｍ固定とし、厚みをそれぞれ７０、３２０、５００、１０００μｍとした。封止材料５と５’の厚みを加えるとそれぞれ１００、３５０、５３０、１０３０μｍである。それらをそれぞれ図７で示したように４辺の外周部に設置し、透明基板１と２の両面から波長が６３０ｎｍの半導体レーザ７、７’を照射して接合した。レーザの送り速度は、１５ｍｍ／秒とした。その接着性を実施例２と同様にして評価した。どの厚みのスペーサ６を用いた場合にも良好な接着性が得られ、透明基板１と２の間隔が大きい場合には、スペーサ６を活用することは有効であることが分かった。
本実施例では、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が多数内蔵されたディスプレイを作製し、評価した。このＯＬＥＤディスプレイは、図１で示した構造を有している。内蔵される有機素子３であるＯＬＥＤは、水分や酸素により劣化しやすいことから、本低融点ガラスを含む封止材料５で透明基板１と２の外周部を気密かつ強固に接合することは大変有効である。本実施例では、透明基板１と２に液晶ディスプレイに使われる無アルカリホウケイ酸ガラスを用いた。透明基板１の外周部には、表２で示したＧ１２の低融点ガラス粉末１００体積部及びＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4)2フィラー粒子３５体積部、エチルセルロースとブチルカルビトールアセテートからなる封止材料ペーストを用いて、図３に示したように透明基板１の外周部に塗布し、乾燥後に大気中４２０℃−１５分で焼成し、封止材料５を形成した。形成した封止材料は、幅を約１.５ｍｍ、焼成膜厚を約１０μｍとなるようにした。一方、透明基板２に画素数に対応した多数のＯＬＥＤを図４に示したように形成した。その透明基板２と上記透明基板１を図５に示したように対向させて、透明基板１の方向から封止材料５に向けてレーザ７を照射した。レーザ７には、波長が８０５ｎｍの半導体レーザを用い、２０ｍｍ／秒の速度で外周部を移動させ、透明基板１と２の外周部を接合した。作製直後のＯＬＥＤディスプレイの点灯試験を行った結果、問題なく、点灯することを確認した。また、接合部の接着性も良好であった。次にこのディスプレイを１２０℃-１００%Ｒｈ−２０２ｋＰａの条件で１日間、３日間及び７日間の高温高湿試験（飽和型プレッシャークッカー試験）を実施し、点灯試験を行った。比較として樹脂で接合したディスプレイも入れた。なお、この樹脂接合層の幅は約３ｍｍ、厚みは約１０μｍとした。１日間の高温高湿試験では、どちらのＯＬＥＤディスプレイともに問題なく点灯したが、樹脂で接合したディスプレイは３日間以降の点灯で大きな劣化が発生した。これは、樹脂接合部よりディスプレイ内部に水分や酸素が導入されてしまい、ＯＬＥＤが劣化したためである。一方、本発明は７日間の高温高湿試験でも、ＯＬＥＤの点灯には劣化が認められず、良好な試験結果となった。これは良好な気密性が維持されていることを示唆した結果である。さらに高温高湿試験後の接合部の接着性も評価した結果、樹脂で接合したような大きな低下は認められず、試験前とほぼ同等であった。
以上より、本発明はＯＬＥＤディスプレイに有効に適用できることが分かった。また、ＯＬＥＤが搭載される照明器具等の電子部品にも展開できることは、言うまでもない。
本実施例では、有機色素が内蔵された色素増感型太陽電池を作製し、評価した。一般に、この太陽電池は、有機色素の分子が多数のチタニア（ＴｉＯ2）ナノ粒子の表面に形成され、その色素に光が照射されると、励起された電子がＴｉＯ2へ注入され、そのナノ粒子内を拡散しながら電極に到達する。一方、対極では、電子が電界質に注入され、ヨウ素（Ｉ）が還元される。これにより発電できる。色素増感型太陽電池は、非真空、低温プロセス及びシリコンを使わないことから、低コスト化に有効であるが、信頼性に大きな課題がある。その信頼性を改善するには、封止技術がキーとなる。耐熱性が低い有機色素や電界質が使われるため、封止はそれらの耐熱温度以下の低温で行う必要があり、樹脂による封止が一般的である。しかし、樹脂封止では、長期信頼性が確保できないと言った大きな課題がある。
本発明を実施例７と同様にして色素増感型太陽電池の封止に適用してみた。透明基板１と２には、透過率が高い白板ガラスを用いた。透明基板１への封止材料５の形成は、実施例６と同じ封止材料ペーストと同じ焼成条件を用いて行った。透明基板２の方には、有機色素等を多数内蔵したセルを形成或いは設置し、実施例７と同様にして透明基板１と２の外周部をレーザの照射によって接合した。強固に接合できており、接着性は良好であった。また、実施例７と同様な高温高湿試験（飽和型プレッシャークッカー試験）によっても問題がなく、良好な気密性が維持されていた。しかも、その高温高湿試験後の接着性も良好であった。さらに、接合部のヨウ素による腐食も認められなかった。しかし、電極がヨウ素によって腐食されていた。このことから、色素増感型太陽電池の封止の他、本発明による低融点ガラスは、電極等の被覆にも展開できる可能性がある。
以上より、本発明は、色素増感型太陽電池に有効に適用できることが分かった。また、色素増感型太陽電池に限らず、有機太陽電池等の電子部品にも展開できる。
本実施例では、多数の光電変換素子が内蔵され、樹脂で張り合わせた太陽電池を作製し、評価した。光電変換素子としては、単結晶シリコン基板を用いた両面受光セルを使用した。また、これらのセルはタブ線によって直列的に接続される。従来は、２枚の透明基板の間にＥＶＡシートによって張り合わせられ、端部がアルミ枠と樹脂の封止材料で固定されている。透明基板には、一般に透過率の高い白板ガラスが適用される。太陽電池の後発事故のほとんどは、内部に浸透してくる水が原因である。ＥＶＡシートは高いガスバリア性（気密性）を有しておらず、水分が徐々に長い年月をかけて浸透し、その水分によってセル間を接続しているタブ線やその接続部、そしてセルに形成された電極が腐食されて断線してしまうことがある。このため、水分が浸透しないにすることは、太陽電池の長期信頼性を確保する上で非常に重要である。本実施例では、透明基板に上記白板ガラス、張り合わせる樹脂にＥＶＡシートを用いた。使用した両面受光セルの厚みが両面の電極分を含み約２５０μｍ、ＥＶＡシートによる貼り付け層がセル両面で２５０μｍ程度あったため、図２で示したようにスペーサを介して接合することにした。透明基板１と２の間隔が約５００μｍとなるため、スペーサ６としては、幅が３.５ｍｍ、厚みが４７０μｍの白板ガラスを用いた。封止材料ペーストとしては、表２で示したＧ１２の低融点ガラス粉末、ＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子、Ｎｂ2Ｏ5フィラー粒子、エチルセルロース及びブチルカルビトールアセテートを用いて作製した。
フィラー粒子の含有量は、Ｇ１２の低融点ガラス１００体積部に対しＦｅＷＯ4とＺｒＯ（ＰＯ4）2を含むＺｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2フィラー粒子を１５体積部、Ｎｂ2Ｏ5フィラー粒子を１０体積部とした。先ずは、透明基板１の外周部とスペーサ６の片面にディスペンサー法にて幅３ｍｍで封止材料ペーストをそれぞれ塗布し、乾燥した。乾燥後、大気中４２０℃−１５分間焼成し、封止材料５を透明基板１に、封止材料５’をスペーサに形成した。その際の焼成膜厚はそれぞれ約１５μｍであった。封止材料５’を形成したスペーサ６を透明基板２に設置し、加重をかけるとともに大気中４２０℃-１５分で加熱することによって、封止材料５’でスペーサ６と透明基板２を接着した。その際に角の気密性を確保するために、スペーサ６同士のつなぎ目に上記Ｇ１２の低融点ガラスペーストを施し、同時に焼成した。以上のように作製した透明基板１と２の間に、封止材料５とスペーサ６が向き合うようにして、タブ線で接続したいくつかの両面受光セルを設置し、ＥＶＡシートによって張り合わせた。次に透明基板１側より波長が８０５ｎｍの半導体レーザを１５ｍｍ／秒の速度で外周部を移動させ、透明基板１と２をスペーサ６を介して封止材料５と５’で接合した。気密性、接着性ともに良好であった。樹脂の封止材料に比べ、より長期的な信頼性が確保できることは言うまでもない。
本実施例では、両面受光ＳｉセルとＥＶＡシートを用いた太陽電池に関して説明したが、樹脂を用いてセルや透明基板を接着、固定するような太陽電池全般に適用できるものである。たとえば、薄膜太陽電池にも展開できる。
以上、本発明を適用したＯＬＥＤディスプレイ、色素増感型太陽電池、Ｓｉ太陽電池について説明したが、これらに限った発明ではなく、耐熱性が低い有機素子や有機材料が内蔵された電子部品全般に適用でき、その電子部品の信頼性や生産性を著しく向上できるものである。
１、２：透明基板
３：有機部材
５：封止材料
６：スペーサ
７、７’：レーザ
８：ガラス焼結体

Claims (22)

  1. ２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品であって、前記低融点ガラスが酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5＋ＴｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋Ｐ2Ｏ5≧９０質量％であり、Ｖ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）であることを特徴とする電子部品。
  2. 請求項１に記載された電子部品において、前記低融点ガラスがさらに酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムのうちいずれか１種以上を含み、次の酸化物換算でＷＯ3＋ＭｏＯ3＋ＭｎＯ2＋ＺｎＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＣａＯ≦１０質量％であることを特徴とする電子部品。
  3. 請求項１又は２に記載された電子部品において、前記低融点ガラスが次の酸化物換算でＶ2Ｏ5が３５〜５０質量％、ＴｅＯ2が２０〜３５質量％、Ｆｅ2Ｏ3が１０〜２０質量％、Ｐ2Ｏ5が４〜１５質量％、であることを特徴とする電子部品。
  4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された電子部品において、前記封止材料に４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを照射することによって、前記封止材料に含まれる前記低融点ガラスが軟化流動することを特徴とする電子部品。
  5. 請求項１ないし４のいずれかに記載された電子部品において、前記低融点ガラスの転移点が３５０℃以下及び軟化点が４１０℃以下であることを特徴とする電子部品。
  6. 請求項１ないし５のいずれかに記載された電子部品において、前記低融点ガラスの３０〜２５０℃の熱膨張係数が１００×１０-7／℃以下であることを特徴とする電子部品。
  7. 請求項１ないし６のいずれかに記載された電子部品において、前記封止材料にフィラー粒子が含まれ、前記フィラー粒子がリン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、β-ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ4）のうち１種以上であることを特徴とする電子部品。
  8. 請求項７に記載された電子部品において、前記フィラー粒子がリン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2）であり、さらにタングステン酸鉄（ＦｅＷＯ4）とリン酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＰＯ4）2）とを含むことを特徴とする電子部品。
  9. 請求項７又は８に記載された電子部品において、前記フィラー粒子の含有量が前記低融点ガラス１００体積部に対し、３５体積部以下であることを特徴とする電子部品。
  10. 請求項１ないし９のいずれかに記載された電子部品において、前記２枚の透明基板の外周部を接合する前記封止材料の厚みが２０μｍ以下であることを特徴とする電子部品。
  11. 請求項１ないし９のいずれかに記載された電子部品において、前記２枚の透明基板の間隔が１００μｍ以上であり、前記２枚の透明基板の外周部がスペーサを介して前記封止材料で接合され、前記２枚の透明基板の各々と前記スペーサとを接合する前記封止材料の厚みが２０μｍ以下であることを特徴とする電子部品。
  12. 請求項１１に記載された電子部品において、前記透明基板と前記スペーサがガラス製又は樹脂製であることを特徴とする電子部品。
  13. 低融点ガラスと樹脂バインダーと溶剤とを含む封止材料ペーストであって、前記低融点ガラスが酸化バナジウム、酸化テルル、酸化鉄及び酸化リンを含み、次の酸化物換算でＶ2Ｏ5＋ＴｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋Ｐ2Ｏ5≧９０質量％であり、Ｖ2Ｏ5＞ＴｅＯ2＞Ｆｅ2Ｏ3＞Ｐ2Ｏ5（質量％）であることを特徴とする封止材料ペースト。
  14. 請求項１３に記載された封止材料ペーストにおいて、前記低融点ガラスがさらに酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムのうちいずれか１種以上を含み、次の酸化物換算でＷＯ3＋ＭｏＯ3＋ＭｎＯ2＋ＺｎＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＣａＯ≦１０質量％であることを特徴とする封止材料ペースト。
  15. 請求項１３又は１４に記載された封止材料ペーストにおいて、前記低融点ガラスが次の酸化物換算でＶ2Ｏ5が３５〜５０質量％、ＴｅＯ2が２０〜３５質量％、Ｆｅ2Ｏ3が１０〜２０質量％、Ｐ2Ｏ5が４〜１５質量％、であることを特徴とする封止材料ペースト。
  16. 請求項１３ないし１５のいずれかに記載された封止材料ペーストにおいて、フィラー粒子が含まれ、前記フィラー粒子がリン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、β-ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ4）のうち１種以上であることを特徴とする封止材料ペースト。
  17. 請求項１６に記載された封止材料ペーストにおいて、前記フィラー粒子がリン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2（ＷＯ4）（ＰＯ4）2）であり、さらにタングステン酸鉄（ＦｅＷＯ4）とリン酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＰＯ4）2）とを含むことを特徴とする封止材料ペースト。
  18. 請求項１６又は１７に記載された封止材料ペーストにおいて、前記フィラー粒子の含有量が前記低融点ガラスの粉末１００体積部に対し、３５体積部以下であることを特徴とする封止材料ペースト。
  19. ２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品の製法において、
    請求項１３ないし１８のいずれかに記載した封止材料ペーストをガラス製の前記透明基板の外周部に塗布する工程と、前記封止材料ペーストを乾燥後に焼成炉或いは４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザの照射で焼成し、封止材料を形成する工程と、前記ガラス製の透明基板の前記封止材料が形成された面と他のガラス製又は樹脂製の前記透明基板とを対向させて２枚の前記透明基板を固定する工程と、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを前記透明基板越しに前記封止材料へ照射する工程と、前記低融点ガラスを軟化流動させる工程とを有することを特徴とする電子部品の製法。
  20. ２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品の製法において、
    請求項１３ないし１８のいずれかに記載した封止材料ペーストを樹脂製の透明基板の外周部に塗布する工程と、前記封止材料ペーストを乾燥後に４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザの照射で焼成し、封止材料を形成する工程と、前記樹脂製の透明基板の前記封止材料が形成された面と他のガラス製又は樹脂製の前記透明基板とを対向させて２枚の前記透明基板を固定する工程と、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを前記透明基板越しに前記封止材料へ照射する工程と、前記低融点ガラスを軟化流動させる工程とを有することを特徴とする電子部品の製法。
  21. ２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品の製法において、
    請求項１３ないし１８のいずれかに記載した封止材料ペーストを棒状のガラススペーサの少なくとも前記透明基板との接合面に塗布する工程と、前記封止材料ペーストを乾燥後に焼成炉或いは４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザの照射で焼成し、封止材料を形成する工程と、前記ガラススペーサをガラス製又は樹脂製の前記２枚の透明基板の外周部の間に固定する工程と、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを前記透明基板越しに前記封止材料へ照射する工程と、前記低融点ガラスを軟化流動させる工程とを有することを特徴とする電子部品の製法。
  22. ２枚の透明基板の間に有機部材を有し、前記２枚の透明基板の外周部を低融点ガラスを含む封止材料で接合した電子部品の製法において、
    請求項１３ないし１８のいずれかに記載した封止材料ペーストを棒状の樹脂スペーサの少なくとも前記透明基板との接合面に塗布する工程と、前記封止材料ペーストを乾燥後に４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザの照射で焼成し、封止材料を形成する工程と、前記樹脂スペーサをガラス製又は樹脂製の前記２枚の透明基板の外周部の間に固定する工程と、４００〜１１００ｎｍの波長範囲にあるレーザを前記透明基板越しに前記封止材料へ照射する工程と、前記低融点ガラスを軟化流動させることを特徴とする電子部品の製法。
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