JP2018062445A - Bismuth glass and sealing material prepared therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビスマス系ガラス及びそれを用いた封着材料に関し、特にレーザー光による封着処理(以下、レーザー封着)に好適なビスマス系ガラス及びそれを用いた封着材料に関する。 The present invention relates to bismuth-based glass and a sealing material using the same, and more particularly to a bismuth-based glass suitable for sealing treatment with laser light (hereinafter referred to as laser sealing) and a sealing material using the same.
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。従来まで、有機ELディスプレイの接着材料として、低温硬化性を有する有機樹脂系接着剤が使用されてきた。しかし、有機樹脂系接着剤では、気体や水分の浸入を完全に遮断できないため、耐水性が低いアクティブ素子や有機発光層が劣化し易く、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。 In recent years, organic EL displays have attracted attention as flat display panels. Conventionally, an organic resin adhesive having low-temperature curability has been used as an adhesive material for organic EL displays. However, organic resin adhesives cannot completely block the ingress of gas and moisture, so active elements with low water resistance and organic light emitting layers are likely to deteriorate, and the display characteristics of organic EL displays deteriorate over time. Has occurred.
一方、ガラス粉末を含む封着材料は、有機樹脂系接着剤に比べて、気体や水分が透過し難いため、有機ELディスプレイ内部の気密性を確保することができる。 On the other hand, since the sealing material containing glass powder is hard to permeate | transmit gas and a water | moisture content compared with an organic resin adhesive, the airtightness inside an organic electroluminescent display can be ensured.
しかし、ガラス粉末は、有機樹脂系接着剤よりも軟化温度が高いため、封着時にアクティブ素子や有機発光層を熱劣化させる虞がある。このような事情から、レーザー封着が注目されている。レーザー封着によれば、封着すべき部分のみを局所的に加熱することが可能であり、アクティブ素子や有機発光層を熱劣化させることなく、無アルカリガラス基板等の被封着物を封着することができる。 However, since the glass powder has a softening temperature higher than that of the organic resin adhesive, there is a possibility that the active element and the organic light emitting layer are thermally deteriorated at the time of sealing. Under such circumstances, laser sealing has attracted attention. According to laser sealing, it is possible to locally heat only the part to be sealed, and seal an object to be sealed such as an alkali-free glass substrate without causing thermal degradation of the active element or the organic light emitting layer. can do.
また、近年、気密パッケージの特性維持や長寿命化を図ることが検討されている。例えば、LED素子が実装された気密パッケージでは、熱伝導性の観点から、基体として、窒化アルミニウム、サーマルビアを有する低温焼成基板(LTCC)が使用されるが、この場合も、基体と蓋(リッド)をレーザー封着することが好ましい。特に、紫外波長領域で発光するLED素子が実装された気密パッケージでは、レーザー封着により紫外波長領域で発光特性を維持し易くなる。更にレーザー封着によりLED素子の熱劣化を防止することもできる。更に、MEMS(Micro Electric Mechanical System)素子が実装された気密パッケージでも、MEMS素子の特性劣化を防止するために、レーザー封着が好適である。 In recent years, it has been studied to maintain the characteristics of the hermetic package and to extend its life. For example, in an airtight package in which an LED element is mounted, a low-temperature fired substrate (LTCC) having aluminum nitride and a thermal via is used as a substrate from the viewpoint of thermal conductivity. In this case as well, the substrate and lid (lid) are used. ) Is preferably laser sealed. In particular, in an airtight package on which an LED element that emits light in the ultraviolet wavelength region is mounted, it becomes easy to maintain light emission characteristics in the ultraviolet wavelength region by laser sealing. Furthermore, thermal degradation of the LED element can be prevented by laser sealing. Further, even in an airtight package on which a MEMS (Micro Electric Mechanical System) element is mounted, laser sealing is preferable in order to prevent deterioration of the characteristics of the MEMS element.
レーザー封着に用いる封着材料は、一般的に、ガラス粉末、耐火性フィラー粉末及びレーザー吸収材を含んでいる。ガラス粉末は、レーザー封着の際に軟化流動して、被封着物と反応し、封着強度を確保するための成分である。耐火性フィラー粉末は、骨材として作用し、熱膨張係数を低下させるための材料であり、レーザー封着の際に軟化流動するものではない。レーザー吸収材は、レーザー封着の際にレーザー光を吸収して、熱エネルギーに変換するための材料であり、レーザー封着の際に軟化流動するものではない。 Sealing materials used for laser sealing generally include glass powder, refractory filler powder and laser absorber. The glass powder is a component that softens and flows during laser sealing, reacts with an object to be sealed, and ensures sealing strength. The refractory filler powder is a material that acts as an aggregate and reduces the coefficient of thermal expansion, and does not soften and flow during laser sealing. The laser absorbing material is a material for absorbing laser light at the time of laser sealing and converting it into thermal energy, and does not soften and flow at the time of laser sealing.
ガラス粉末として、従来までは鉛ホウ酸系ガラスが使用されていたが、環境的観点から、近年では無鉛ガラスが使用されている。特に、ビスマス系ガラスは、低融点であり、軟化流動性に優れるため、無鉛ガラスとして有望視されている。しかし、ビスマス系ガラスは、主成分のBi2O3がレーザー吸収能を殆ど有しないため、レーザー吸収能が不十分になり易い。このため、ビスマス系ガラスのレーザー吸収能を補うために、レーザー吸収材の含有量を増やさなければならない。しかし、レーザー吸収材の含有量が多くなると、レーザー封着の際に、ビスマス系ガラス中にレーザー吸収材が溶け込み、これによりビスマス系ガラスが失透して、所望の軟化流動性を確保できなくなる。 Conventionally, lead borate glass has been used as the glass powder, but in recent years, lead-free glass has been used from an environmental point of view. In particular, bismuth-based glass is promising as a lead-free glass because it has a low melting point and excellent softening fluidity. However, in the bismuth-based glass, the main component Bi 2 O 3 has almost no laser absorption capability, and thus the laser absorption capability tends to be insufficient. For this reason, in order to supplement the laser absorption capability of bismuth-based glass, the content of the laser absorber must be increased. However, if the content of the laser absorbing material increases, the laser absorbing material dissolves into the bismuth-based glass during laser sealing, thereby devitrifying the bismuth-based glass, and the desired softening fluidity cannot be secured. .
そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、軟化流動性とレーザー吸収能を高いレベルで両立し得るビスマス系ガラス及びそれを用いた封着材料を創案することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its technical problem is to create a bismuth-based glass that can achieve both softening fluidity and laser absorption capability at a high level and a sealing material using the same. That is.
本発明者は、鋭意検討の結果、ビスマス系ガラス中にCuOとMnOを所定量導入することにより、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。すなわち、本発明のビスマス系ガラスは、ガラス組成として、下記酸化物換算のモル%で、Bi2O3 25〜45%、B2O3 20〜35%、CuO+MnO 15〜40%を含有し、且つモル比CuO/MnOが0.5〜6.2であることを特徴とする。ここで、「CuO+MnO」は、CuOとMnOの合量を指す。「CuO/MnO」は、CuOの含有量をMnOの含有量で割った値を指す。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above technical problem can be solved by introducing predetermined amounts of CuO and MnO into bismuth-based glass, and propose the present invention. That is, the bismuth-based glass of the present invention contains, as a glass composition, mol% in terms of the following oxide, Bi 2 O 3 25 to 45%, B 2 O 3 20 to 35%, CuO + MnO 15 to 40%, The molar ratio CuO / MnO is 0.5 to 6.2. Here, “CuO + MnO” refers to the total amount of CuO and MnO. “CuO / MnO” refers to the value obtained by dividing the CuO content by the MnO content.
本発明のビスマス系ガラスは、ガラス組成中にCuOとMnOを合量で20モル%以上含む。CuOとMnOは、レーザー吸収能を大幅に高める成分である。よって、CuOとMnOの合量を20モル%以上に規制すれば、レーザー吸収能を顕著に高めることができる。特に、工業的に広範に使用されている波長808nmのレーザー光の吸収能を顕著に高めることができる。 The bismuth-based glass of the present invention contains 20 mol% or more of CuO and MnO in the total amount in the glass composition. CuO and MnO are components that greatly increase the laser absorption ability. Therefore, if the total amount of CuO and MnO is regulated to 20 mol% or more, the laser absorption ability can be remarkably enhanced. In particular, the ability to absorb laser light having a wavelength of 808 nm, which is widely used industrially, can be significantly increased.
本発明者等の調査によると、MnO2等のMnOの導入原料は、溶融時に酸化作用を有する。そして、本発明のビスマス系ガラスのように、CuOとMnOを併用し、モル比CuO/MnOを0.5〜6.2に規制すると、溶融時にガラス中に存在するCu2Oが、MnOの導入原料により酸化されて、酸化数が2以上の酸化銅(例えば、CuO)が増加し、これにより近赤外波長域におけるレーザー吸収能を大幅に高めることができる。 According to the investigation by the present inventors, MnO-introduced raw materials such as MnO 2 have an oxidizing action when melted. And when CuO and MnO are used together and the molar ratio CuO / MnO is regulated to 0.5 to 6.2 like the bismuth glass of the present invention, Cu 2 O present in the glass at the time of melting is MnO. Oxidized by the introduced raw material, copper oxide having an oxidation number of 2 or more (for example, CuO) is increased, whereby the laser absorption ability in the near infrared wavelength region can be greatly enhanced.
本発明のビスマス系ガラスは、上記の通り、CuOとMnOを合量で20モル%以上、且つモル比CuO/MnOを0.5〜6.2に規制しているため、レーザー吸収能が極めて高く、封着材料として用いる場合に、レーザー吸収材の導入量を可及的に低減することができる。結果として、軟化流動性とレーザー吸収能を高いレベルで両立することができる。 As described above, the bismuth-based glass of the present invention has a very high laser absorption capability because the total amount of CuO and MnO is 20 mol% or more and the molar ratio CuO / MnO is regulated to 0.5 to 6.2. When used as a sealing material, the amount of the laser absorbing material introduced can be reduced as much as possible. As a result, both softening fluidity and laser absorption ability can be achieved at a high level.
第二に、本発明のビスマス系ガラスは、更にガラス組成中にZnOを1〜20モル%含むことが好ましい。 Secondly, the bismuth-based glass of the present invention preferably further contains 1 to 20 mol% of ZnO in the glass composition.
第三に、本発明のビスマス系ガラスは、MnOの含有量が3〜25モル%であることが好ましい。 Third, the bismuth glass of the present invention preferably has a MnO content of 3 to 25 mol%.
第四に、本発明のビスマス系ガラスは、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0.1質量%未満の場合を指す。 Fourth, it is preferable that the bismuth glass of the present invention does not substantially contain PbO. Here, “substantially does not contain PbO” refers to a case where the content of PbO in the glass composition is less than 0.1% by mass.
第五に、本発明の封着材料は、ビスマス系ガラスからなるガラス粉末と耐火性フィラー粉末とを含む封着材料において、ガラス粉末の含有量が50〜95体積%、耐火性フィラー粉末の含有量が1〜40体積%であり、且つビスマス系ガラスが、上記のビスマス系ガラスであることが好ましい。 Fifth, the sealing material of the present invention is a sealing material containing a glass powder made of bismuth-based glass and a refractory filler powder. The glass powder content is 50 to 95% by volume, and the refractory filler powder is contained. The amount is preferably 1 to 40% by volume, and the bismuth-based glass is preferably the bismuth-based glass.
第六に、本発明の封着材料は、耐火性フィラー粉末が、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、石英ガラス、β−ユークリプタイト、スポジュメンから選ばれる一種又は二種以上であることが好ましい。 Sixth, in the sealing material of the present invention, the refractory filler powder is made of cordierite, willemite, alumina, zirconium phosphate compound, zircon, zirconia, tin oxide, quartz glass, β-eucryptite, spodumene. It is preferable that it is 1 type, or 2 or more types selected.
第七に、本発明の封着材料は、レーザー吸収材の含有量が5体積%以下であることが好ましい。 Seventh, the sealing material of the present invention preferably has a laser absorber content of 5% by volume or less.
第八に、本発明の封着材料は、レーザー封着に用いることが好ましい。このようにすれば、封着の際に、素子の熱劣化を防止することができる。なお、レーザー封着に使用するレーザー光の光源は、特に限定されないが、例えば、半導体レーザー、YAGレーザー、CO2レーザー、エキシマレーザー、赤外レーザー等が、取り扱いが容易な点で好適である。また、レーザー光の発光中心波長は、上記封着材料にレーザー光を的確に吸収させるために、500〜1600nm、特に750〜1300nmが好ましい。 Eighth, the sealing material of the present invention is preferably used for laser sealing. In this way, thermal degradation of the element can be prevented during sealing. The light source of the laser beam used for laser sealing is not particularly limited, but for example, 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. Further, the emission center wavelength of the laser beam is preferably 500 to 1600 nm, particularly preferably 750 to 1300 nm, in order for the sealing material to absorb the laser beam accurately.
本発明のビスマス系ガラスは、ガラス組成として、モル%で、Bi2O3 25〜45%、B2O3 20〜35%、CuO+MnO 15〜40%を含有し、且つモル比CuO/MnOが0.5〜6.2であることを特徴とする。上記のように、ビスマス系ガラスのガラス組成範囲を限定した理由を下記に示す。なお、ガラス組成の説明において、%表示は、モル%を指す。 The bismuth-based glass of the present invention contains, as a glass composition, mol%, Bi 2 O 3 25 to 45%, B 2 O 3 20 to 35%, CuO + MnO 15 to 40%, and a molar ratio CuO / MnO. It is 0.5-6.2. The reason for limiting the glass composition range of bismuth-based glass as described above is shown below. In addition, in description of a glass composition,% display points out mol%.
Bi2O3は、ビスマス系ガラスの主要成分であり、軟化流動性を高める成分である。Bi2O3の含有量は25〜45%であり、好ましくは30〜42%、更に好ましくは35〜40%である。Bi2O3の含有量が少な過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化流動し難くなる。一方、Bi2O3の含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなり、レーザー封着の際に、被封着物や封着材料層にクラックが生じて、気密不良が発生し易くなる。またガラスが熱的に不安定になり、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。 Bi 2 O 3 is a main component of bismuth-based glass and is a component that improves softening fluidity. The content of Bi 2 O 3 is 25 to 45%, preferably 30 to 42%, more preferably 35 to 40%. If the content of Bi 2 O 3 is too small, too high softening point, be irradiated with laser light, the glass is hardly softened flow. On the other hand, if the content of Bi 2 O 3 is too large, the thermal expansion coefficient becomes unreasonably high, and cracks are likely to occur in the material to be sealed and the sealing material layer during laser sealing, resulting in poor airtightness. Become. Further, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified during laser sealing.
B2O3は、ガラスネットワークを形成する成分である。B2O3の含有量は20〜35%であり、好ましくは22〜32%、更に好ましくは24〜30%である。B2O3の含有量が少な過ぎると、ガラスが熱的に不安定になり、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。一方、B2O3の含有量が多過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化流動し難くなる。 B 2 O 3 is a component that forms a glass network. The content of B 2 O 3 is 20 to 35%, preferably 22 to 32%, more preferably 24 to 30%. When the content of B 2 O 3 is too small, glass becomes thermally unstable, the glass is liable to devitrify during laser sealing. On the other hand, if the content of B 2 O 3 is too large, the softening point becomes too high, and the glass becomes difficult to soften and flow even when irradiated with laser light.
CuOとMnOは、レーザー吸収能を大幅に高める成分である。CuOとMnOの合量は20〜40%であり、好ましくは22〜35%、更に好ましくは25〜30%である。CuOとMnOの合量が少な過ぎると、レーザー吸収能が低下し易くなる。一方、CuOとMnOの合量が多過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化流動し難くなる。またガラスが熱的に不安定になり、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。なお、CuOの含有量は、好ましくは8〜30%、更に好ましくは13〜25%である。MnOの含有量は、好ましくは3〜25%、更に好ましくは5〜15%である。 CuO and MnO are components that greatly increase the laser absorption ability. The total amount of CuO and MnO is 20 to 40%, preferably 22 to 35%, and more preferably 25 to 30%. When the total amount of CuO and MnO is too small, the laser absorption ability tends to be lowered. On the other hand, if the total amount of CuO and MnO is too large, the softening point becomes too high, and the glass becomes difficult to soften and flow even when irradiated with laser light. Further, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified during laser sealing. In addition, the content of CuO is preferably 8 to 30%, more preferably 13 to 25%. The content of MnO is preferably 3 to 25%, more preferably 5 to 15%.
MnO2等のMnOの導入原料は、溶融時に酸化作用を有する。そして、ビスマス系ガラスにおいて、CuOとMnOを併用し、モル比CuO/MnOを0.5〜6.2に規制すると、溶融時にガラス中に存在するCu2Oが、MnOの導入原料により酸化されて、酸化数が2以上の酸化銅が増加し、これにより近赤外波長域におけるレーザー吸収能を大幅に高めることができる。モル比CuO/MnOは0.5〜6.2であり、好ましくは0.7〜6.0、更に好ましくは1.0〜3.5である。モル比CuO/MnOが小さ過ぎると、ガラスが熱的に不安定になり、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。一方、モル比CuO/MnOが大き過ぎると、溶融時にCu2Oが十分に酸化されず、所望のレーザー吸収能を得ることが困難になる。 MnO-introduced raw materials such as MnO 2 have an oxidizing action when melted. In the bismuth-based glass, when CuO and MnO are used in combination and the molar ratio CuO / MnO is regulated to 0.5 to 6.2, Cu 2 O present in the glass at the time of melting is oxidized by the MnO introduced raw material. As a result, the number of copper oxides having an oxidation number of 2 or more increases, and thereby the laser absorption ability in the near infrared wavelength region can be greatly enhanced. The molar ratio CuO / MnO is 0.5 to 6.2, preferably 0.7 to 6.0, and more preferably 1.0 to 3.5. If the molar ratio CuO / MnO is too small, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to devitrify during laser sealing. On the other hand, if the molar ratio CuO / MnO is too large, Cu 2 O is not sufficiently oxidized at the time of melting, and it becomes difficult to obtain a desired laser absorption ability.
ZnOは、熱膨張係数を低下させる成分である。ZnOの含有量は、好ましくは0〜25%、より好ましくは1〜20%、更に好ましくは5〜15%である。ZnOの含有量が少な過ぎると、熱膨張係数が高くなり易い。一方、ZnOの含有量が多過ぎると、Bi2O3の含有量が35%以上である場合に、ガラスが熱的に不安定になり、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。 ZnO is a component that decreases the thermal expansion coefficient. The content of ZnO is preferably 0 to 25%, more preferably 1 to 20%, still more preferably 5 to 15%. When there is too little content of ZnO, a thermal expansion coefficient will become high easily. On the other hand, when the content of ZnO is too large, when the content of Bi 2 O 3 is 35% or more, the glass becomes thermally unstable, and the glass is easily devitrified at the time of laser sealing.
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.
Fe2O3は、レーザー吸収能を高める成分であり、更にBi2O3の含有量が35%以上である場合に、レーザー封着時の失透を抑制する成分である。Fe2O3の含有量は、好ましくは0〜5%、0.1〜3%、特に0.2〜2%である。Fe2O3の含有量が多過ぎると、ガラス組成中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。 Fe 2 O 3 is a component that enhances the laser absorption ability, and is a component that suppresses devitrification during laser sealing when the content of Bi 2 O 3 is 35% or more. The content of Fe 2 O 3 is preferably 0 to 5%, 0.1 to 3%, particularly 0.2 to 2%. When the content of Fe 2 O 3 is too large, is impaired balance of components in the glass composition, the glass is liable to devitrify reversed.
Al2O3は、耐水性を高める成分である。その含有量は0〜5%、0〜3%、特に0.1〜2%が好ましい。Al2O3の含有量が多過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化流動し難くなる。 Al 2 O 3 is a component that improves water resistance. The content is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, particularly preferably 0.1 to 2%. When the content of Al 2 O 3 is too large, too high softening point, be irradiated with laser light, the glass is hardly softened flow.
MgO、CaO、SrO及びBaOは、熱的安定性を高める成分である。しかし、MgO、CaO、SrO及びBaOの含有量が多過ぎると、軟化流動性を確保しながら、熱膨張係数を低下させることが困難になる。よって、MgO、CaO、SrO及びBaOの合量及び個別含有量は、好ましくは0〜7%、0〜5%、0〜3%、0〜2%未満、0〜1%、特に0〜1%未満である。 MgO, CaO, SrO and BaO are components that enhance the thermal stability. However, if the content of MgO, CaO, SrO and BaO is too large, it becomes difficult to lower the thermal expansion coefficient while ensuring softening fluidity. Therefore, the total amount and individual content of MgO, CaO, SrO and BaO are preferably 0-7%, 0-5%, 0-3%, 0-2%, 0-1%, especially 0-1. %.
SiO2は、耐水性を高める成分である。その含有量は0〜10%、0〜5%、特に0〜1%未満が好ましい。SiO2の含有量が多過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化流動し難くなる。 SiO 2 is a component that improves water resistance. The content is preferably 0 to 10%, 0 to 5%, particularly preferably 0 to less than 1%. When the content of SiO 2 is too large, the softening point becomes too high, and the glass is softened and hardly flows even when irradiated with laser light.
Li2O、Na2O、K2O及びCs2Oは、軟化点を低下させる成分であるが、溶融時に失透を促進する作用を有する。よって、これらの成分の含有量は、合量で2%以下、特に1%未満が好ましい。 Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, and Cs 2 O are components that lower the softening point, but have an action of promoting devitrification at the time of melting. Therefore, the total content of these components is preferably 2% or less, particularly preferably less than 1%.
P2O5は、溶融時の失透を抑制する成分であるが、その添加量が多過ぎると、溶融時にガラスが分相し易くなる。よって、P2O5の含有量は0〜5%、特に0〜1%未満が好ましい。 P 2 O 5 is a component that suppresses devitrification at the time of melting. However, if the amount of P 2 O 5 added is too large, the glass tends to undergo phase separation at the time of melting. Therefore, the content of P 2 O 5 is preferably 0 to 5%, particularly preferably less than 0 to 1%.
La2O3、Y2O3及びGd2O3は、溶融時の分相を抑制する成分であるが、La2O3、Y2O3及びGd2O3の含有量が多過ぎると、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。よって、La2O3、Y2O3及びGd2O3の含有量は、それぞれ0〜5%、特に0〜1%未満が好ましい。 La 2 O 3 , Y 2 O 3 and Gd 2 O 3 are components that suppress phase separation at the time of melting, but if the contents of La 2 O 3 , Y 2 O 3 and Gd 2 O 3 are too large, The softening point becomes too high, and the glass becomes difficult to soften even when irradiated with laser light. Therefore, the contents of La 2 O 3 , Y 2 O 3 and Gd 2 O 3 are each preferably 0 to 5%, particularly preferably 0 to less than 1%.
TiO2、V2O5、Cr2O3、Co2O3、MoO3、NiO及びCeO2は、レーザー吸収能を高める成分である。各々の成分の含有量は、好ましくは0〜7%、0〜4%、特に0〜1%未満である。各々の成分の含有量が多過ぎると、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。 TiO 2 , V 2 O 5 , Cr 2 O 3 , Co 2 O 3 , MoO 3 , NiO and CeO 2 are components that enhance the laser absorption ability. The content of each component is preferably 0-7%, 0-4%, especially 0-1%. When there is too much content of each component, it will become easy to devitrify glass at the time of laser sealing.
PbOは、環境的観点から、実質的に含有しないことが好ましい。 It is preferable that PbO is not substantially contained from an environmental viewpoint.
本発明の封着材料は、ビスマス系ガラスからなるガラス粉末と耐火性フィラー粉末とを含む封着材料において、ガラス粉末の含有量が50〜95体積%、耐火性フィラー粉末の含有量が1〜40体積%であり、且つビスマス系ガラスが、上記のビスマス系ガラスであることが好ましい。 The sealing material of the present invention is a sealing material containing a glass powder made of bismuth-based glass and a refractory filler powder. The glass powder content is 50 to 95% by volume, and the refractory filler powder content is 1 to 1. It is preferably 40% by volume and the bismuth glass is the above bismuth glass.
本発明の封着材料において、ガラス粉末の含有量は50〜95体積%、60〜80体積%、特に65〜75体積%が好ましい。ガラス粉末の含有量が少ないと、封着材料の軟化流動性が低下し易くなる。一方、ガラス粉末の含有量が多いと、耐火性フィラー粉末の含有量が相対的に少なくなり、封着材料の熱膨張係数が不当に高くなる虞がある。 In the sealing material of the present invention, the glass powder content is preferably 50 to 95% by volume, 60 to 80% by volume, and particularly preferably 65 to 75% by volume. When there is little content of glass powder, the softening fluidity | liquidity of a sealing material will fall easily. On the other hand, when the content of the glass powder is large, the content of the refractory filler powder is relatively decreased, and the thermal expansion coefficient of the sealing material may be unduly increased.
ガラス粉末の最大粒子径Dmaxは、好ましくは10μm以下、特に5μm以下である。ガラス粉末の最大粒子径Dmaxが大き過ぎると、レーザー封着に要する時間が長くなると共に、被封着物間のギャップを均一化し難くなり、レーザー封着の精度が低下し易くなる。ここで、「最大粒子径Dmax」とは、レーザー回折装置で測定した値を指し、レーザー回折法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%である粒子径を表す。 The maximum particle diameter Dmax of the glass powder is preferably 10 μm or less, particularly 5 μm or less. When the maximum particle diameter Dmax of the glass powder is too large, the time required for laser sealing becomes long, and it becomes difficult to make the gap between the objects to be sealed uniform, and the accuracy of laser sealing tends to decrease. Here, the “maximum particle diameter D max ” refers to a value measured by a laser diffractometer, and in the volume-based cumulative particle size distribution curve measured by the laser diffraction method, the accumulated amount is accumulated from the smaller particle. The particle size is 99%.
ガラス粉末の軟化点は、好ましくは480℃以下、450℃以下、特に350〜430℃が好ましい。ガラス粉末の軟化点が高過ぎると、レーザー封着時にガラスが軟化し難くなるため、レーザー光の出力を上昇させない限り、封着強度を高めることができない。ここで、「軟化点」は、マクロ型示差熱分析で測定した時の第四変曲点の温度を指す。 The softening point of the glass powder is preferably 480 ° C. or lower, 450 ° C. or lower, particularly preferably 350 to 430 ° C. If the softening point of the glass powder is too high, the glass becomes difficult to soften during laser sealing, so that the sealing strength cannot be increased unless the output of the laser beam is increased. Here, the “softening point” refers to the temperature at the fourth inflection point when measured by macro-type differential thermal analysis.
ガラス粉末は、例えば、各種原料を調合したガラスバッチを準備し、これを白金溶融に入れて900〜1200℃で1〜3時間溶融した後、溶融ガラスを水冷双ローラー間に流し出して、フィルム状に成形し、得られたガラスフィルムをボールミルにて粉砕し、空気分級等の分級を行うことにより作製される。 The glass powder is prepared by, for example, preparing a glass batch in which various raw materials are prepared, putting it in platinum melting and melting it at 900 to 1200 ° C. for 1 to 3 hours, and then pouring the molten glass between water-cooled twin rollers to form a film. It is produced by pulverizing the obtained glass film with a ball mill and performing classification such as air classification.
ガラス粉末の作製に用いる原料の一部に、硝酸塩、硫酸塩、二酸化物、過酸化物塩の一種又は二種以上を用いることが好ましい。着色成分の中には、酸化数が高いと、レーザー吸収能が高まる成分(特に、CuO)がある。そして、このような原料を使用すれば、溶融ガラス中の着色成分の酸化数を高くすることができる。 It is preferable to use one or more of nitrates, sulfates, dioxides, and peroxide salts as a part of the raw materials used for producing the glass powder. Among the coloring components, there is a component (particularly CuO) that increases the laser absorption ability when the oxidation number is high. And if such a raw material is used, the oxidation number of the coloring component in a molten glass can be made high.
本発明の封着材料において、耐火性フィラー粉末の含有量は、好ましくは1〜40体積%、10〜45体積%、20〜40体積%、特に22〜35体積%である。耐火性フィラー粉末の含有量が少ないと、封着材料の熱膨張係数が不当に高くなる虞がある。一方、耐火性フィラー粉末の含有量が多いと、ガラス粉末の含有量が相対的に少なくなり、封着材料の軟化流動性が低下し易くなる。 In the sealing material of the present invention, the content of the refractory filler powder is preferably 1 to 40% by volume, 10 to 45% by volume, 20 to 40% by volume, particularly 22 to 35% by volume. If the content of the refractory filler powder is small, the thermal expansion coefficient of the sealing material may be unduly high. On the other hand, when the content of the refractory filler powder is large, the content of the glass powder is relatively small, and the softening fluidity of the sealing material is likely to be lowered.
耐火性フィラー粉末として、種々の材料が使用可能であるが、その中でも、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、石英ガラス、β−ユークリプタイト、スポジュメンから選ばれる一種又は二種以上が好ましい。これらの耐火性フィラー粉末は、熱膨張係数が低いことに加えて、機械的強度が高く、しかも本発明のビスマス系ガラスとの適合性が良好である。また、β−ユークリプタイトは、封着材料の熱膨張係数を低下させる効果が高いため、特に好ましい。 Various materials can be used as the refractory filler powder. Among them, cordierite, willemite, alumina, zirconium phosphate compounds, zircon, zirconia, tin oxide, quartz glass, β-eucryptite, spodumene. 1 type or 2 types or more chosen from are preferable. These refractory filler powders have a low thermal expansion coefficient, a high mechanical strength, and a good compatibility with the bismuth glass of the present invention. Β-eucryptite is particularly preferable because it has a high effect of reducing the thermal expansion coefficient of the sealing material.
耐火性フィラー粉末の最大粒子径Dmaxは、好ましくは15μm以下、10μm未満、5μm未満、特に0.5〜3μm未満である。耐火性フィラー粉末の最大粒子径Dmaxが大き過ぎると、被封着物間のギャップを均一化し難くなると共に、被封着物間のギャップを狭小化し難くなり、有機ELディスプレイや気密パッケージの薄型化を図り難くなる。なお、被封着物間のギャップが大きい場合に、被封着物と封着材料層の熱膨張係数差が大きいと、被封着物や封着材料層にクラック等が発生し易くなる。 The maximum particle diameter Dmax of the refractory filler powder is preferably 15 μm or less, less than 10 μm, less than 5 μm, and particularly less than 0.5 to 3 μm. If the maximum particle diameter Dmax of the refractory filler powder is too large, it becomes difficult to make the gap between the objects to be sealed uniform, and it becomes difficult to narrow the gap between the objects to be sealed, thereby reducing the thickness of the organic EL display and hermetic package. It becomes difficult to plan. Note that when the gap between the objects to be sealed is large and the difference in thermal expansion coefficient between the objects to be sealed and the sealing material layer is large, cracks or the like are likely to occur in the objects to be sealed or the sealing material layer.
本発明の封着材料において、レーザー吸収材の含有量は、好ましくは0〜5体積%、0〜3体積%、0〜1体積%、特に0〜0.1体積%である。レーザー吸収材の含有量が多過ぎると、レーザー封着の際に、ガラス中にレーザー吸収材が溶け込み、これによりガラスが失透して、封着材料の軟化流動性が低下し易くなる。 In the sealing material of the present invention, the content of the laser absorber is preferably 0 to 5% by volume, 0 to 3% by volume, 0 to 1% by volume, particularly 0 to 0.1% by volume. When there is too much content of a laser absorber, a laser absorber will melt in glass at the time of laser sealing, and this will devitrify glass, and it will become easy to fall the softening fluidity of a sealing material.
本発明の封着材料において、波長808nmの単色光における光吸収率は、好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上である。この光吸収率が低いと、レーザー封着時に封着材料層が光を適正に吸収できず、レーザー光の出力を上昇させない限り、封着強度を高めることができない。なお、レーザー光の出力を上昇させると、レーザー封着の際に素子が熱劣化する虞がある。ここで、「波長808nmの単色光における光吸収率」は、膜厚5μmに焼成した封着材料層について、λ=808nmの単色光の反射率と透過率を分光光度計でそれぞれ測定し、それらの合計値を100%から減じた値に相当する。 In the sealing material of the present invention, the light absorptance of monochromatic light having a wavelength of 808 nm is preferably 75% or more, and more preferably 80% or more. If this light absorptance is low, the sealing material layer cannot absorb light properly at the time of laser sealing, and the sealing strength cannot be increased unless the output of the laser light is increased. If the output of the laser beam is increased, the element may be thermally deteriorated during laser sealing. Here, “light absorptivity in monochromatic light with a wavelength of 808 nm” is obtained by measuring the reflectance and transmittance of monochromatic light at λ = 808 nm with a spectrophotometer for the sealing material layer fired to a film thickness of 5 μm. This corresponds to a value obtained by subtracting the total value of 100% from 100%.
本発明の封着材料において、熱膨張係数は、好ましくは75×10−7/℃以下、特に50×10−7/℃以上、且つ71×10−7/℃以下である。このようにすれば、被封着物が低膨張である場合、被封着物や封着材料層に残留する応力が小さくなるため、被封着物や封着材料層にクラックが生じ難くなる。ここで、「熱膨張係数」は、押棒式熱膨張係数測定(TMA)装置で測定した値を指し、測定温度範囲は30〜300℃とする。 In the sealing material of the present invention, the thermal expansion coefficient is preferably 75 × 10 −7 / ° C. or less, particularly 50 × 10 −7 / ° C. or more and 71 × 10 −7 / ° C. or less. In this way, when the material to be sealed has a low expansion, the stress remaining in the material to be sealed or the sealing material layer is reduced, so that cracks are hardly generated in the material to be sealed or the sealing material layer. Here, the “thermal expansion coefficient” refers to a value measured with a push rod type thermal expansion coefficient measurement (TMA) apparatus, and the measurement temperature range is 30 to 300 ° C.
本発明の封着材料において、軟化点は、好ましくは510℃以下、480℃以下、特に350〜450℃である。封着材料の軟化点が高過ぎると、レーザー封着時に封着材料層が軟化流動し難くなるため、レーザー光の出力を上昇させない限り、封着強度を高めることができない。 In the sealing material of the present invention, the softening point is preferably 510 ° C. or lower, 480 ° C. or lower, particularly 350 to 450 ° C. If the softening point of the sealing material is too high, the sealing material layer becomes difficult to soften and flow at the time of laser sealing, so that the sealing strength cannot be increased unless the output of the laser beam is increased.
本発明の封着材料は、粉末の状態で使用に供してもよいが、ビークルと均一に混練し、封着材料ペーストに加工すると取り扱い易い。ビークルは、主に溶媒と樹脂で構成される。樹脂は、封着材料ペーストの粘性を調整する目的で添加される。また、必要に応じて、界面活性剤、増粘剤等を添加することもできる。封着材料ペーストは、ディスペンサーやスクリーン印刷機等の塗布機を用いて被封着物上に塗布された後、脱バインダー工程に供される。 The sealing material of the present invention may be used in a powder state, but is easy to handle when it is uniformly kneaded with a vehicle and processed into a sealing material paste. The vehicle is mainly composed of a solvent and a resin. The resin is added for the purpose of adjusting the viscosity of the sealing material paste. Moreover, surfactant, a thickener, etc. can also be added as needed. The sealing material paste is applied to an object to be sealed using an applicator such as a dispenser or a screen printer, and then subjected to a binder removal step.
樹脂として、アクリル酸エステル(アクリル樹脂)、エチルセルロース、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、ポリエチレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用可能である。特に、アクリル酸エステル、ニトロセルロースは、熱分解性が良好であるため、好ましい。 As the resin, acrylic ester (acrylic resin), ethyl cellulose, polyethylene glycol derivative, nitrocellulose, polymethylstyrene, polyethylene carbonate, methacrylic ester and the like can be used. In particular, acrylic acid esters and nitrocellulose are preferable because they have good thermal decomposability.
溶媒として、N、N’−ジメチルホルムアミド(DMF)、α−ターピネオール、高級アルコール、γ−ブチルラクトン(γ−BL)、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、3−メトキシ−3−メチルブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチル−2−ピロリドン等が使用可能である。 As a solvent, N, N′-dimethylformamide (DMF), α-terpineol, higher alcohol, γ-butyllactone (γ-BL), tetralin, butyl carbitol acetate, ethyl acetate, isoamyl acetate, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol Monoethyl ether acetate, benzyl alcohol, toluene, 3-methoxy-3-methylbutanol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tripropylene Glycol monobutyl ether, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methyl 2-pyrrolidone and the like can be used.
実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。なお、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. The following examples are merely illustrative. The present invention is not limited to the following examples.
表1、2は、本発明の実施例(試料No.1〜6)と比較例(試料No.7〜11)を示している。 Tables 1 and 2 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 6) and comparative examples (samples No. 7 to 11).
次のようにして、表中に記載のガラス粉末を作製した。まず表中のガラス組成になるように、各種原料を調合したガラスバッチを準備し、これを白金坩堝に入れて1000℃で1時間溶融した。なお、溶融に際し、白金棒を用いて攪拌し、溶融ガラスの均質化を行った。次に、得られた溶融ガラスの一部を水冷双ローラー間に流し出して、フィルム状に成形し、残りの溶融ガラスをカーボン製の型枠に流し出して、棒状に成形した。最後に、得られたガラスフィルムをボールミルにて粉砕後、平均粒子径D50が1.0μm、最大粒子径Dmaxが4.0μmになるように空気分級機で分級した。また、棒状のガラスについては、徐冷点よりも約20℃高い温度に保持された電気炉内に投入した後、3分/分の降温速度で常温まで徐冷した。 The glass powder described in the table was produced as follows. First, a glass batch in which various raw materials were prepared so as to have the glass composition in the table was prepared, and this was put in a platinum crucible and melted at 1000 ° C. for 1 hour. During melting, the molten glass was homogenized by stirring with a platinum rod. Next, a part of the obtained molten glass was poured out between water-cooled twin rollers and formed into a film shape, and the remaining molten glass was poured out into a carbon mold and formed into a rod shape. Finally, after grinding the resulting glass film with a ball mill, the average particle diameter D 50 of 1.0 .mu.m, a maximum particle diameter D max is then classified by an air classifier so as to 4.0 .mu.m. Further, the rod-shaped glass was put into an electric furnace maintained at a temperature about 20 ° C. higher than the annealing point, and then slowly cooled to room temperature at a temperature lowering rate of 3 minutes / minute.
耐火物フィラー粉末として、β−ユークリプタイトを用いた。耐火物フィラー粉末は、空気分級により、平均粒子径D501.0μm、最大粒子径Dmax3.0μmに調整されている。 Β-eucryptite was used as the refractory filler powder. The refractory filler powder is adjusted to an average particle diameter D 50 of 1.0 μm and a maximum particle diameter D max of 3.0 μm by air classification.
ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を表中に示す混合割合で混合し、試料No.1〜11を作製した。試料No.1〜11につき、熱膨張係数、光吸収率、軟化流動性、封着強度及び気密性を評価した。なお、表中の「N/A」は、評価不能を意味している Glass powder and refractory filler powder were mixed at the mixing ratio shown in the table. 1 to 11 were produced. Sample No. About 1-11, a thermal expansion coefficient, a light absorptivity, softening fluidity | liquidity, sealing strength, and airtightness were evaluated. “N / A” in the table means that evaluation is not possible.
熱膨張係数は、TMA装置により、30〜300℃の温度範囲で測定した値である。なお、TMAの測定試料として、各試料を緻密に焼結させた後、所定形状に加工したものを用いた。 A thermal expansion coefficient is the value measured in the temperature range of 30-300 degreeC with the TMA apparatus. In addition, as a measurement sample of TMA, after each sample was sintered precisely, it was processed into a predetermined shape.
次のようにして光吸収率を測定した。まず、各試料とビークル(エチルセルロース樹脂含有のトリプロピレングリコールモノブチルエーテル)を三本ロールミルで均一に混錬し、ペースト化した後、無アルカリガラス基板(日本電気硝子株式会社製OA−10、40mm×40mm×0.5mm厚)上に、30mm×30mmの正方形に塗布し、乾燥オーブンで120℃、10分間乾燥した。次に、室温から10℃/分で昇温し、510℃で10分間焼成した後、室温まで10℃/分で降温し、ガラス基板の上に定着させた。続いて、得られた膜厚5μmの焼成膜について、波長λ=808nmの単色光の反射率と透過率を分光光度計でそれぞれ測定し、それらの合計値を100%から減じた値を光吸収率とした。 The light absorption rate was measured as follows. First, each sample and vehicle (tripropylene glycol monobutyl ether containing ethyl cellulose resin) were uniformly kneaded with a three-roll mill and made into a paste, and then an alkali-free glass substrate (OA-10 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., 40 mm × (40 mm × 0.5 mm thickness) on a 30 mm × 30 mm square and dried in a drying oven at 120 ° C. for 10 minutes. Next, the temperature was raised from room temperature at 10 ° C./minute, baked at 510 ° C. for 10 minutes, then cooled to room temperature at 10 ° C./minute, and fixed on the glass substrate. Subsequently, with respect to the obtained fired film having a thickness of 5 μm, the reflectance and transmittance of monochromatic light having a wavelength λ = 808 nm were measured with a spectrophotometer, and a value obtained by subtracting the total value from 100% was absorbed. Rate.
軟化流動性は、各試料について、0.6cm3分に相当する質量の粉末を金型により外径20mmのボタン状に乾式プレスし、これを25mm×25mm×0.6mm厚のアルミナ基板上に載置し、空気中で10℃/分の速度で昇温した後、510℃で10分間保持した上で室温まで10℃/分で降温し、得られたボタンの直径を測定することで評価したものである。具体的には、流動径が16.0mm以上である場合を「○」、16.0mm未満である場合を「×」として評価した。 For softening fluidity, for each sample, a powder having a mass corresponding to 0.6 cm 3 minutes was dry-pressed into a button shape having an outer diameter of 20 mm using a mold, and this was placed on an alumina substrate having a thickness of 25 mm × 25 mm × 0.6 mm. After being placed and heated in air at a rate of 10 ° C / min, held at 510 ° C for 10 minutes, then cooled to room temperature at 10 ° C / min, and evaluated by measuring the diameter of the resulting button It is a thing. Specifically, the case where the flow diameter was 16.0 mm or more was evaluated as “◯”, and the case where it was less than 16.0 mm was evaluated as “x”.
次のようにして、封着強度を評価した。最初に、各試料とビークル(エチルセルロース樹脂含有のトリプロピレングリコールモノブチルエーテル)を三本ロールミルで均一に混錬し、ペースト化した後、無アルカリガラス基板(日本電気硝子株式会社製OA−10、□40mm×0.5mm厚、熱膨張係数38×10−7/℃)上に、無アルカリガラス基板の端縁に沿って額縁状(5μm厚、0.6mm幅)に塗布し、乾燥オーブンで120℃、10分間乾燥した。次に、室温から10℃/分で昇温し、510℃で10分間焼成した後、室温まで10℃/分で降温し、ペースト中の樹脂成分の焼却(脱バインダー処理)及び封着材料の固着を行い、無アルカリガラス基板上に封着材料層を形成した。次に、封着材料層を有する無アルカリガラス基板の上に、封着材料層が形成されていない別の無アルカリガラス基板(□40mm×0.5mm厚)を正確に重ねた後、封着材料層を有する無アルカリガラス基板側から、封着材料層に沿って、波長808nmのレーザー光を照射することにより、封着材料層を軟化流動させて、無アルカリガラス基板同士を気密封着した。なお、封着材料層の平均厚みに応じて、レーザー光の照射条件(出力、照射速度)を調整した。最後に、得られた封着構造体を上方1mからコンクリート上に落下させた後、無アルカリガラスと封着材料層の界面に剥離が発生しなかったものを「○」、無アルカリガラスと封着材料層の界面が部分的に剥離したものを「△」、無アルカリガラスと封着材料層の界面が完全に剥離したものを「×」として、封着強度を評価した。 The sealing strength was evaluated as follows. First, after each sample and vehicle (tripropylene glycol monobutyl ether containing ethyl cellulose resin) were uniformly kneaded with a three-roll mill and formed into a paste, an alkali-free glass substrate (OA-10, □ manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) 40 mm × 0.5 mm thickness, thermal expansion coefficient 38 × 10 −7 / ° C.) along the edge of the non-alkali glass substrate in a frame shape (5 μm thickness, 0.6 mm width). Dry at 10 ° C. for 10 minutes. Next, the temperature is raised from room temperature at 10 ° C./minute, baked at 510 ° C. for 10 minutes, and then lowered to room temperature at 10 ° C./minute, incineration of the resin component in the paste (debinding treatment) and sealing material Fixing was performed to form a sealing material layer on the alkali-free glass substrate. Next, another alkali-free glass substrate (□ 40 mm × 0.5 mm thickness) in which no sealing material layer is formed is accurately stacked on the alkali-free glass substrate having the sealing material layer, and then sealed. By irradiating a laser beam having a wavelength of 808 nm along the sealing material layer from the alkali-free glass substrate side having the material layer, the sealing material layer was softened and flowed, and the alkali-free glass substrates were hermetically sealed. . The laser light irradiation conditions (output and irradiation speed) were adjusted according to the average thickness of the sealing material layer. Finally, after the obtained sealing structure was dropped onto the concrete from 1 m above, “○” indicates that no peeling occurred at the interface between the alkali-free glass and the sealing material layer, The sealing strength was evaluated with “Δ” indicating that the interface of the adhesive material layer was partially peeled, and “x” indicating that the interface between the alkali-free glass and the sealing material layer was completely peeled.
次のようにして、気密性を評価した。上記の方法で得られた封着構造体を121℃、湿度100%、2気圧に保持された恒温恒湿槽内で24時間保持した。その後、封着構造体を光学顕微鏡で観察して、封着材料層が変質せず、封着構造体内に水分の侵入が認められなかったものを「○」、封着構造体内に水分の侵入が認められなかったが、封着材料層が変質したものを「△」、封着構造体内に水分の侵入が認められたものを「×」として、気密性を評価した。 Airtightness was evaluated as follows. The sealing structure obtained by the above method was held for 24 hours in a constant temperature and humidity chamber maintained at 121 ° C., 100% humidity and 2 atm. After that, the sealing structure was observed with an optical microscope. The sealing material layer did not change in quality and the invasion of moisture was not recognized in the sealing structure. The airtightness was evaluated with “Δ” indicating that the sealing material layer was altered and “X” indicating that water had entered the sealing structure.
表1から分かるように、試料No.1〜6は、ガラス粉末のガラス組成が所定範囲に規制されているため、熱膨張係数、光吸収率、軟化流動性、封着強度及び気密性の評価が良好であった。一方、試料No.7は、モル比CuO/MnOが大きいため、光吸収率が低く、封着強度と気密性の評価がやや劣っていた。試料No.8は、モル比CuO/MnOが小さいため、焼成時及びレーザー封着時に失透が生じ、この失透によって軟化流動性、封着強度、気密性の評価が不良であった。試料No.9は、CuOとMnOの合量が少ないため、光吸収率が低く、封着強度と気密性の評価が不良であった。試料No.10は、CuOとMnOの合量が多いため、封着材料層の焼結が不十分であり、全ての評価が不能であった。試料No.11は、Bi2O3の含有量が多いため、失透により全ての評価が不能であった。 As can be seen from Table 1, sample no. In Nos. 1 to 6, since the glass composition of the glass powder was regulated within a predetermined range, the evaluation of thermal expansion coefficient, light absorption rate, softening fluidity, sealing strength, and airtightness was good. On the other hand, sample No. Since No. 7 had a large molar ratio CuO / MnO, the light absorptance was low, and the evaluation of sealing strength and airtightness was slightly inferior. Sample No. In No. 8, since the molar ratio CuO / MnO was small, devitrification occurred at the time of firing and laser sealing, and due to this devitrification, evaluation of softening fluidity, sealing strength, and airtightness was poor. Sample No. No. 9 had a low light absorptivity because the total amount of CuO and MnO was small, and the evaluation of sealing strength and airtightness was poor. Sample No. In No. 10, since the total amount of CuO and MnO was large, sintering of the sealing material layer was insufficient, and all evaluations were impossible. Sample No. Since No. 11 had a large content of Bi 2 O 3 , all evaluations were impossible due to devitrification.
本発明のビスマス系ガラス及びそれを用いた封着材料は、有機ELディスプレイ、有機EL照明装置等の有機ELデバイスのレーザー封着以外にも、色素増感型太陽電池、CIGS系薄膜化合物太陽電池等の太陽電池のレーザー封着、MEMSパッケージ、LEDパッケージ等の気密パッケージのレーザー封着等にも好適である。 The bismuth glass of the present invention and the sealing material using the glass are dye-sensitized solar cells, CIGS thin film compound solar cells, in addition to laser sealing of organic EL devices such as organic EL displays and organic EL lighting devices. It is also suitable for laser sealing of solar cells such as, laser sealing of airtight packages such as MEMS packages and LED packages.
Claims (8)
ガラス粉末の含有量が50〜95体積%、耐火性フィラー粉末の含有量が1〜40体積%であり、且つビスマス系ガラスが、請求項1〜4の何れかに記載のビスマス系ガラスであることを特徴とする封着材料。 In a sealing material containing a glass powder made of bismuth-based glass and a refractory filler powder,
The glass powder content is 50 to 95% by volume, the refractory filler powder content is 1 to 40% by volume, and the bismuth glass is the bismuth glass according to any one of claims 1 to 4. A sealing material characterized by that.
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