JP2022524514A - 電子部品を封止するためのシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

電子部品を封止する方法。本方法は、封止組成物の第１の層をアプリケータロールから基材上に配設された電子部品上に塗布することを含む。アプリケータロールは、外側表面を含み、アプリケータロールと電子部品との間に間隙が存在するように、電子部品から間隔が空けられている。この間隙は、封止組成物の第１の層の厚さを制御する。封止組成物の第１の層は、基材上で電子部品を封止する。電子部品の表面と封止組成物との間の界面には、ボイドが実質的にない。

Description

本開示は、封止組成物中に少なくとも１つの構成部品を封止することに関する。
概して、電子デバイスを構築するために使用することができる１つのプロセスは、電子部品を基材上で封止することを含む。電子部品は、予め形成されたフィルムを電子部品の上に配置し、次いで、電子部品及びフィルムを有する基材を炉内に配置することによって、基材上で封止され得る。フィルムを加熱し、軟化させるために炉が使用され得る。軟化したフィルムは、電子部品上で成形されることができ、冷却して固化できるようになっている。固化後、フィルムは、基材上で電子部品を封止することができる。封止される構成部品の上での後続の成形のために加熱される予め形成されたフィルムを使用する場合、多くの場合、フィルムは、加熱前にフィルムの取り扱いを可能にするために自立性である必要がある。自立性であるのに十分な厚さのフィルムを使用する場合、フィルムは、場合によって、プロセス中に電子部品を損傷するリスクがある十分な重量を有し得る。例えば、脆い材料で形成された電子部品は、予め形成されたフィルム、特に自立性であるため好適な厚さを有するフィルムを位置付ける際に生じ得る衝撃又は衝突からの損傷を受けやすくなり得る。更に、予め形成されたフィルムが自立性であるために、フィルムは、多くの場合、一定の厚さを有することになり、これは、得られる封止層が望ましくなく厚くなることにつながり得る。予め形成されたフィルムを使用することはまた、封止プロセス中に気体が封止フィルムと封止される構成部品との間に溜まる結果として、フィルム内、例えば、封止層と封止される構成部品との間に形成されるボイド又は気泡にもつながり得る。封止プロセスは、真空工程を含むことがあり、この工程中、封止材料が依然として柔らかい間に気体が封止材料内から除去される。真空工程は、多くの場合、封止プロセスに追加的工程を加えるため、望ましくないことがある。
光起電力電池は、多くの場合、脆いウェーハから形成され、シリコン又はガラスを含むことができる。結果として、光起電力電池は、傷、衝撃、及び衝突による損傷を受けやすい。以前は、光起電力電池をソーラーアレイなどの光起電力アレイに形成するには、光起電力電池を裏材（例えば、基材）に取り付けることと、予め形成されたフィルムを電池の上部に配置すること、次いで、全体の構成（すなわち、光起電力電池及び予め形成されたフィルムを有する基材）を炉内に配置することとが、必要とされた。炉内では、フィルムが加熱され、それによってフィルムが溶融し、電池上にフィルムが生じて、光起電力電池が封止される。予め形成されたフィルムをこのように使用する場合、光起電力電池を損傷させるリスクがある。予め形成されたフィルムを使用すると、望ましくない厚さを有する封止層になり得る。
封止される構成部品を損傷せずに、構成部品と封止組成物との間の界面にボイドがない物品を製造する、構成部品（例えば、電子部品）を封止する方法が必要とされている。
国際公開第２００８／０１４４９２号 米国特許出願第２００７／２９５３８７号明細書 米国特許第８１５８４５０号明細書 独国特許出願公開第１０２０１１０８３６６１号明細書
本明細書では、構成部品を封止する方法が開示されている。本方法は、封止組成物の第１の層をアプリケータロールから基材上に配設された構成部品上に塗布することを含む。アプリケータロールは、外側表面を含み、アプリケータロールと構成部品との間に間隙が存在するように、構成部品から間隔が空けられている。この間隙は、封止組成物の第１の層の厚さを制御する。封止組成物の第１の層は、基材上で構成部品を封止する。電子部品の表面と封止組成物との間の界面には、ボイドが実質的にない。本方法は、最小限のボイドを呈するか、又はボイドがない封止された物品を提供することができる。
いくつかの態様では、第１の層を塗布することは、アプリケータロールを越えて基材を通過させることと、基材の移動方向と同一方向にアプリケータロールを回転させることと、を含む。いくつかの態様では、アプリケータロールの接線速度が、基材の線速度よりも速い。いくつかの態様では、第１の層を塗布する工程は、アプリケータロールを越えて基材を第１の方向に通過させることと、アプリケータロールを第１の方向と反対の方向に回転させることと、を含む。いくつかの態様では、本方法は、封止組成物の第１の層を塗布した後に、封止組成物の第１の層を加熱することを更に含む。いくつかの態様では、第１の層を塗布することは、毎分０．５メートル以下の速度でアプリケータロールを越えて基材を通過させることを含む。
構成部品は、電子部品であり得る。いくつかの態様では、電子部品とアプリケータロールとの間に画定される間隙のサイズは、約０．２ｍｍである。いくつかの態様では、封止組成物の第１の層は約０．２ｍｍの厚さを呈する。いくつかの態様では、封止組成物の塗布温度は約１２０℃～約１７０℃である。いくつかの態様では、封止組成物の塗布温度は１２０℃以下である。いくつかの態様では、封止組成物の塗布温度は１００℃以下である。いくつかの態様では、封止組成物は、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート、及び非晶質ポリアルファオレフィンのうちの少なくとも１つである。いくつかの態様では、電子部品は半導体デバイスである。
本明細書では、基材の表面上で電子部品を封止する方法が開示されている。本方法は、封止組成物の第１の層をアプリケータロールから基材上に塗布することを含む。アプリケータロールは、外側表面を含み、アプリケータロールと基材との間に間隙が存在するように、基材から間隔が空けられている。間隙は、封止組成物の第１の層の厚さを制御する。本方法は、封止組成物の第１の層の上に電子部品を位置付けることを含む。本方法は、電子部品が封止組成物内に封止され、封止組成物がボイドを実質的に含まないように、封止組成物の第２の層をアプリケータロールから電子部品上に塗布することを含む。
いくつかの態様では、封止組成物の第１の層を塗布することは、アプリケータロールが基材に接触しないように、アプリケータロールの外側表面と基材の表面との間に画定される間隙のサイズを制御することを含む。いくつかの態様では、封止組成物の第２の層を塗布することは、アプリケータロールが電子部品に接触しないように、アプリケータロールの外側表面と基材の表面との間に画定される間隙のサイズを制御することを含む。いくつかの態様では、封止組成物の第１の層は、電子デバイスの厚さ未満である第１の厚さを画定する。いくつかの態様では、封止組成物の第２の層は、電子デバイスの厚さ未満である第２の厚さを画定する。
いくつかの態様では、封止組成物の第１の層を塗布することは、アプリケータロールを越えて第１の方向に基材を通過させることと、第１の方向と同一方向にアプリケータロールを回転させることと、を含む。いくつかの態様では、アプリケータロールの接線速度が、基材の線速度よりも速い。いくつかの態様では、封止組成物の第１の層を塗布することは、アプリケータロールを越えて第１の方向に基材を通過させることと、第１の方向とは反対の方向にアプリケータロールを回転させることと、を含む。いくつかの態様では、本方法は、封止組成物の第１の層を基材上に塗布した後に、封止組成物の第１の層を加熱することを更に含む。いくつかの態様では、封止組成物は液体として塗布される。いくつかの態様では、封止組成物の塗布温度は、約１２０℃～約１７０℃である。いくつかの態様では、封止組成物の塗布温度は１２０℃以下である。いくつかの態様では、封止組成物の塗布温度は１００℃以下である。いくつかの態様では、封止組成物の第１の層は第１の厚さを画定し、位置付け工程は、封止組成物の第１の厚さに電子部品を位置付けることを更に含む。
電子部品を封止するためのシステムが、本明細書で開示されている。システムは、封止組成物を基材の表面に塗布するように構成された外側表面を画定するアプリケータロールを含む。システムは、アプリケータロールを越えて基材を前進させるように構成された支持構造体を更に含む。システムは、基材の表面とアプリケータロールの外側表面との間に画定される間隙のサイズを制御するように構成されたエレベータを更に含む。アプリケータロールは、アプリケータロールが電子部品に接触することなく、基材の表面に沿って位置付けられた電子部品上に封止組成物を塗布するように構成される。アプリケータロールは、封止組成物にボイドが実質的にないように、封止組成物を電子部品上に塗布するように構成されている。
いくつかの態様では、支持構造体は、基材をアプリケータロールの円周に接する方向に移動させるように構成され、エレベータは、基材をアプリケータロールの外周に対して半径方向に移動させるように構成されている。いくつかの態様では、エレベータは、アプリケータロールによって堆積された封止組成物の層の厚さを間隙のサイズを制御することによって制御するように構成されている。いくつかの態様では、システムは、基材上に配設された封止組成物を加熱するように構成された加熱要素を更に備える。
外部表面を有する電子部品を含む電子物品と、電子部品の外側表面と直接接触している封止組成物とが、本明細書に開示されている。封止組成物と電子物品の外側表面との間の接触領域が、界面を画定し、界面にはボイドが実質的にない。封止組成物は、１５０℃で５００センチポアズ（ｃＰ）～５０，０００ｃＰ以下の粘度を呈する熱可塑性組成物と、シラン変性熱可塑性ポリマ、ビニル変性スチレン系ブロックコポリマ、ビニル変性水素化スチレンブロックコポリマ、アクリレートポリマ、及びこれらの組み合わせから誘導される硬化組成物と、からなる群から選択される。
いくつかの態様では、熱可塑性組成物は、シラン変性非晶質ポリアルファオレフィン、シラン変性メタロセン触媒ポリオレフィン、シラン変性アクリレート、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの態様では、熱可塑性組成物は、熱可塑性ポリマと、粘着付与剤、可塑剤、及びワックスのうちの少なくとも１つと、を含むホットメルト接着剤組成物を含む。
予め形成されたフィルムを形成することを必要とせず、溶融して、構成部品を封止するために、予め形成されたフィルムを炉内で加熱することを必要としない封止プロセスが、本明細書で開示されている。本開示は、予め形成されたフィルムから形成された封止層のコーティング重量に対して相対的により軽いコーティング重量を有する封止層を提供する封止プロセスを含む。
複数の実施形態が開示されるが、本開示の例示的実施形態を示し、説明する以下の詳細な説明から、本開示の更に他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、図面及び詳細な説明は、事実上例示的なものであり、制限的なものではないとみなされるべきである。
特定の実施形態による、封止された物品の概略図である。 特定の実施形態による、封止された物品の概略図である。
特定の実施形態による、封止組成物を塗布するためのシステムの概略図である。
特定の実施形態による、図１のシステムの概略図である。
いくつかの実施形態による、例示的なプロセスの様々な段階における、図１のシステムの特定の構成部品の概略図である。
いくつかの実施形態による、例示的なプロセスの様々な段階における、図１のシステムの特定の構成部品の概略図である。
いくつかの実施形態による、図１のシステムと共に使用することができるプロセスの例示的なフローチャートである。
いくつかの実施形態による、図１のシステムと共に使用することができるプロセスの例示的なフローチャートである。
いくつかの実施形態による、図１のシステムで形成され得る例示的なデバイスの分解図である。
いくつかの実施形態による、本明細書で開示されるシステム及び方法で形成された例示的なデバイスの写真である。
いくつかの実施形態による、本明細書で開示されるシステム及び方法で形成された例示的なデバイスの写真である。
［用語集］
本明細書で使用するとき、「ボイドが実質的にない」という語句は、０．１ｍｍを超える断面寸法を有するボイドが存在せず、平均で０～２０個以下のボイドが、封止組成物の各平方ミリメートルに存在することを意味する。
本明細書で使用するとき、用語「ボイド」は、気体（例えば、空気、酸素、窒素、二酸化炭素、及びこれらの組み合わせ）によって占有される空間を意味する。
構成部品を封止するプロセスは、基材上に位置付けられた構成部品上に液体封止組成物を塗布することを含み、それによって、封止組成物内に構成部品を封止し、封止組成物と構成部品との間の界面にボイドが実質的にない封止された物品を製造する。界面は、構成部品と封止組成物との間の直接的接触領域である。
液体封止組成物が、アプリケータロールと構成部品との間に間隙が存在するように、構成部品から間隔が空けられたアプリケータロールから構成部品に塗布される。この間隙は、液体封止組成物から形成される封止組成物の層の厚さを制御する。プロセスは、任意選択的に、第１の液体封止組成物で基材をコーティングして第１の層を形成することと、液体封止組成物の層を構成部品上に塗布する前に、第１の層を構成部品に接触させることと、を含む。封止組成物の複数の層は、基材及び構成部品のうちの少なくとも１つの上にコーティングされ得る。封止組成物の複数の層が存在する場合、層は、同一か、又は異なる封止組成物から形成され得る。加えて、封止組成物の複数の層が塗布されている場合、層のうちの少なくとも２つは、任意選択的に共に融合して単一層を形成する。所望の総コーティング厚さを達成するために、任意の好適なコーティング重量を有する封止組成物の任意の数の層が塗布されることができる。
このプロセスは、インラインプロセスとして実行され得る。プロセスは、基材と封止される構成部品の、処理ラインからの取り出しを必要とせずに、基材と封止される構成部品が処理ラインを通って進むような連続工程として実行され得る。
図１Ａに示すように、封止物品２は、基材４、構成部品５、並びに構成部品５及び基材４の上に配設された封止組成物の第１の層６を含む。構成部品５は、封止組成物の第１の層６によって完全に封止され、界面７が封止組成物と構成部品５との間に画定される。界面７には、ボイドが実質的にない。図１Ｂは、封止組成物の第１の層６でコーティングされた基材４及び第１の層６上に位置付けられた構成部品５を示す。図示するように、封止物品２は、基材４、基材４上に配設された封止組成物の第１の層６、構成部品５、並びに構成部品５及び基材４上に配設された封止組成物の第２の層８を含む。構成部品５は、封止組成物の第１の層６及び第２の層８内で完全に封止され、基材４の表面上に位置付けられており、構成部品５は、基材４の表面の上方に「浮く」ようになっている。換言すれば、構成部品５は、封止組成物内に完全に封止されることができ、封止組成物の第１の層６が構成部品５と基材４とを分離する。基材４及び構成部品５は、封止組成物の第１の層６を介して互いに取り付けられている。
構成部品５及び基材４は、封止組成物の第１の層６によって、構成部品５と基材４が互いに直接接触しない状態で、機械的に、又は化学的に接続され得る。構成部品５は、封止組成物の第１の層６を介して基材４に取り付けられ、封止組成物の第１の層６によって基材４から電気的に絶縁され得る。いくつかの実施例では、構成部品５は、封止組成物の第１の層６によって基材４から分離され得、構成部品５は、ワイヤなどで基材４に電気的に接続されることができる。封止組成物は、封止組成物によって構成部品５が基材４と電子通信し得るように導電性であり得る。
構成部品５は、電子部品であり得る。構成部品５は、１つ以上の電子部品を含み得る。構成部品５は、例えば、アレイを形成するように位置付けられた複数の電子部品を含み得る。例えば、構成部品５は、光起電力アレイを形成するために基材４に沿って位置付けられた複数の光起電力電池を含み得る。構成部品５は、互いに電子的に通信している１つ以上の電子部品であり得、例えば、互いにワイヤ接続で電子的に通信する１つ以上の電子部品であり得る。更なる例では、構成部品５は、互いに、かつ基材４と電子通信電子通信している１つ以上の電子部品であり得、例えば、互いに、かつ基材４とワイヤ接続で、又は導電性封止組成物を介して電子通信している１つ以上の電子部品であり得る。
液体組成物を基材上にコーティングするための任意の好適なシステムは、封止組成物内に構成部品を封止するプロセスと共に使用され得、例えば、ロールコーティングシステム、メニスカスコーティングシステム、及び液体組成物を基材に塗布するのに好適な他のシステムを含む。システムはまた、一般にロールコーティングと呼ばれるプロセスの一部として使用されることができる。好適な市販のロールコーティングシステムは、様々な納入業者のもとで入手可能であり、例えば、Ｈａｒｄｏ（Ｂａｄ Ｓａｌｚｕｆｌｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なＨＡＲＤＯ Ｔ１５０ロールコーティングシステム、（Ｏｍｍａ（Ｌｉｍｂｉａｔｅ，Ｉｔａｌｙ）から入手可能なＯＭＭＡ ＨＧＳ３１４ロールコーティングシステム、及びＨａｒｄｏ（Ｂａｄ Ｓａｌｚｕｆｌｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なＰＵ ＳＨＵＴＴＬＥなどのシャトルシステムを含むＨＡＲＤＯ－ＴＨＥＲＭＯ６５０ロールコーティングシステムを含む。好適なロールコーティングシステムの更なる例としては、片面及び両面ローラーコーティングシステム、光反射防止コーティング用のローラーコーティングシステム、及びその好適な例がＲｏｂｅｒｔ Ｂｕｒｋｌｅ ＧｍｂＨ（Ｆｒｅｕｄｅｎｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能である多機能コーティングシステムなどのローラコーティングラインが挙げられる。
図２は、封止組成物で構成部品をコーティングするためのシステム１０の概略図である。図２に示されるように、１つ以上の構成部品を封止するプロセスと共に使用するためのシステム１０の一例は、アプリケータロール２０、送りデバイス２２、支持構造体２４、エレベータ２６、任意選択のニップロール２８、及び任意選択の加熱要素３０を含む。アプリケータロール２０は、中心軸５４及び外側表面３６を画定する。支持構造体２４は支持面２５を画定する。基材３２は、支持構造体２４上に位置付けられている。基材３２は、第１の表面３４を画定する。
封止組成物の送り供給部４０は、送りデバイス２２とアプリケータロール２０との間に位置付けられ、封止組成物のアプリケータ層４２は、アプリケータロール２０の外側表面３６に沿って位置付けられ、封止組成物の第１の層４４は、基材３２の第１表面３４に沿って位置付けられている。
送りデバイス２２は、アプリケータロール２０に近接して位置付けられている。送りデバイス２２は、例えば、ロール、ノズル、ブレード、ニップ、又は液体封止組成物をアプリケータロール２０の外側表面３６に供給するための任意の同様のデバイスを含む、液体として封止組成物を供給するのに好適な任意の装置であり得る。送りデバイス２２は、任意選択的に、押出機、例えば、液体封止組成物を提供し、それをアプリケータロール２０に、例えばスロットノズルを通して、又はカーテンとして送ることができる押出機を含む。概して、送りデバイス２２は、封止組成物の送り供給部４０をアプリケータロール２０に供給するように構成されている。いくつかの実施形態では、送りデバイス２２は、送り供給部４０とアプリケータロール２０との間の封止組成物のバルク容積を維持するのに好適な容積送り速度で封止組成物を提供するように構成される。例えば、送り供給部４０は、封止組成物のプールなどのバルク容積であってもよい。
いくつかの実施形態では、送りデバイス２２は、アプリケータロール２０の外側表面３６に沿って配設された封止組成物の厚さを制御するように構成されている。例えば、アプリケータ層４２は、アプリケータロール２０の外側表面３６から、外側表面３６から半径方向に測定されたアプリケータ層４２の最外点までで測定される厚さを画定し得る。送りデバイス２２は、アプリケータロール２０への封止組成物の容積送り速度を制御することによって、アプリケータ層４２の厚さを制御することができる。場合によっては、送りデバイス２２からの封止組成物の好適な容積送り速度は、送り供給部４０を提供し、送りデバイス２２とアプリケータロール２０との間で封止組成物のバルク容積を維持することができる。アプリケータロール２０は、アプリケータロール２０が回転し、外側表面３６がバルク容積として維持される送り供給部４０を通過する際に、封止組成物を取り込むことができる。場合によっては、アプリケータ層４２の厚さは、アプリケータロール２０の接線速度、若しくは、例えば、温度、粘度、湿潤性、又は表面張力のような封止組成物の特定の特性などの、特定のプロセスパラメータによって決定され得る。追加的に又は代替的に、送りデバイス２２は、アプリケータ層４２をアプリケータロール２０上に広げるなど、封止組成物がどのように外側表面３６に提供されるかを調節することによって、アプリケータ層４２の厚さを制御する。例えば、封止組成物をアプリケータロール２０上に置き、アプリケータ層４２を機械的に広げて好適な厚さを形成するために送りデバイス２２が使用され得る。いくつかの実施形態では、送りデバイス２２は、封止組成物が、約１００℃、１１０℃、１２０℃、約１３０℃、又は約１４０℃から約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、又は約２００℃までの温度にある間、若しくは、更なる温度も考慮されているが、前述の値の任意の対の間の温度である間に、封止組成物を提供するように構成されている。
アプリケータロール２０は、概して円筒として形状化されており、中心軸５４を画定し、中心軸５４から半径方向に配向された外側表面３６を画定する。アプリケータロール２０は、中心軸５４に沿った方向、例えば長手方向軸に沿って測定される長さを画定することができる。アプリケータロール２０は、送り供給部４０から封止組成物を受容し、アプリケータ層４２として好適な厚さで封止組成物を担持し、封止組成物を支持構造体２４上に位置付けられた物体に塗布するように構成されている。アプリケータロール２０は、中心軸５４を中心に回転するように構成されている。例えば、アプリケータロール２０は、矢印５６によって示されるように時計回りの方向で、又は矢印５８によって示されるように反時計回りの方向で回転することができる。アプリケータロール２０は、モータ（図示せず）によって駆動されることができ、アプリケータロール２０の回転速度は、回転速度を増減させるために制御システムを使用して調整され得る。回転速度は、アプリケータロール２０の接線速度が、例えば、支持構造体２４の線速度に対して好適な速度で好適であるように選択され得る。いくつかの実施形態では、アプリケータロール２０は加熱される。例えば、アプリケータロール２０は、外側表面３６の内側に加熱されたコイル又は蒸気管を含むことができ、又はシステム１０は、アプリケータロール２０及びその外側表面３６上に配設された材料を加熱するために、アプリケータロール２０の外側表面３６に近接する加熱要素（図示せず）を含むことができる。アプリケータロール２０の外側表面３６は、例えば、ステンレス鋼などの所望の表面特性を提供する任意の好適な材料で形成することができ、これは、コーティングされていなくてもよく、又はゴムなどの追加材料の層でコーティングされてもよい。
支持構造体２４は、アプリケータロール２０に近接して配置される。支持構造体２４は、基材３２などの物体をアプリケータロール２０を通過させて搬送する。いくつかの実施形態では、支持構造体２４は、一体型本体であり、例えば、支持面２５を画定する平面を有する材料である。いくつかの実施形態では、支持構造体２４は、例えば、物体がアプリケータロール２０を越えて転がることができる、連続して配置された一連のローラのような、組み合わされて支持構造体２４を形成する複数の離散表面を含む。支持構造体２４は、矢印５０によって示される方向など、第１の移動方向に沿って物体を移動させるように構成されている。支持構造体２４は、任意選択的に、アプリケータロール２０に対して第１の移動方向に沿って好適な直線速度で物体を前進させるための機構であって、例えば、支持構造体２４が一体の場合は、それを移動させる１つのモータ、又は、支持構造体２４が一連のローラを含む場合には、一連のモータを含む。
支持構造体２４は、矢印５０によって示される方向に沿ってのような、アプリケータロール２０の外側表面３６に対して接線方向で、支持表面２５に沿って位置付けられた物体を移動させるように構成することができる。例えば、支持構造体２４が一体型本体を含む場合、支持構造体２４は、支持表面２５全体がアプリケータロール２０に対して移動し、アプリケータロール２０を越えて基材３２を搬送するように構成することができる。支持構造体２４が、一連の連続するローラ、又はローラとプラットフォームとの組み合わせのような一連の構造体を含む場合、支持構造体３２は、１つのローラ又はプラットフォームから次のローラ又はプラットフォームに沿って基材３２を移動させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、支持構造体２４は、基材３２を好適な速度で水平方向に移動させるように制御され得る。
いくつかの実施形態では、支持構造体２４は、アプリケータロール２０の中心軸５４に対して上下に、すなわち、矢印５２によって示される方向である半径方向に移動するように構成されている。いくつかの実施形態では、エレベータ２６は、アプリケータロール２０に向かって、又はアプリケータロール２０から離れる方向に支持構造体２４を移動させるように構成されている。すなわち、エレベータ２６は、支持構造体２６全体を、中心軸５４に対して半径方向、例えば矢印５２によって示される方向に沿って移動させるように構成され得る。
図２に示すように、システムは、アプリケータロール２０の外側表面３６と支持構造体２４又は支持構造体２４上に位置付けられた物体との間に画定される間隙３８を含む。支持構造体２４に沿って支持構造体２４に物体がない場合、支持構造体２４の支持面２５及びアプリケータロール２０の外側表面３６によって間隙３８が画定される。基材３２が支持構造体２４とアプリケータロール２０との間に位置付けられる場合、基材３２の第１の表面３４及びアプリケータロール２０の外側表面３６によって間隙３８が画定される。いくつかの実施形態では、エレベータ２６は、アプリケータロール２０に向かって又はアプリケータロール２０から離れる方向に支持構造体３２を移動させるように制御され得、エレベータ２６が間隙３８のサイズを制御するようになっている。いくつかの実施形態では、支持構造体２４が、アプリケータロール２０を越えて、アプリケータロールに対する接線方向などに基材３２を移動させている間に、支持構造体２４をアプリケータロール２０に向かって又はアプリケータロール２０から離れる方向に移動させるために、エレベータ２６が制御され得る。
いくつかの実施形態では、エレベータ２６は、支持構造体２４のアプリケータロール２０からの距離、例えば、矢印５２によって示されるような、アプリケータロール２０から半径方向への距離を制御するように構成されている。エレベータ２６は、支持構造体２４をアプリケータロール２０に近づけて、又はアプリケータロール２０から更に離れるように移動させることによって、間隙３８のサイズを制御するように構成され得る。場合によっては、エレベータ２６は、アプリケータロール２０の外側表面３６が、支持構造体２４、及び基材３２などの支持構造体２４上の物体のうちの少なくとも１つと直接接触しないように、間隙３８のサイズを制御する。例えば、支持構造体は、支持構造体２４を移動させ、間隙３８の制御サイズをアプリケータ層４２の厚さと同じに、又はそれより小さくすることができる。場合によっては、基材３２及び基材３２の表面に沿って位置付けられた任意の構成部品を移動させるのを補助するように構成されたエレベータ２６を有することで、間隙３８のサイズを、アプリケータロール２０と基材３２との間の規定の距離に制御することを補助している。
いくつかの実施形態では、エレベータ２６は、基材３２がアプリケータロール２０を越えて移動する際に、支持構造体２４をアプリケータロールに向けて、又はそこから離れる方向に移動させるように制御され得る。システム１０は、任意選択的に、センサ（図示せず）又は支持表面２５の上方の基材３２の高さを測定する任意の好適な検出装置を含むことができ、エレベータ２６は、支持構造体２４を移動させるように制御され得、基材３２の第１表面３４とアプリケータロール２０の外側表面３６との間の間隙３８のサイズが好適なサイズで制御されるようになっている。例えば、センサは、支持構造体２４上に位置付けられた物体がないことを検出することができ、エレベータ２６は、間隙３８が所望のサイズになるように支持構造体２４を移動させることができる。基材３２などの物体が支持構造体２４上に位置付けられ、アプリケータロール２０に接近する場合、センサは、基材３２の高さを検出することができ、支持構造体２４をアプリケータロール２０から離れる方向に移動させて、基材３２とアプリケータロール２０との間の間隙３８が所望のサイズに維持されるようになっている。
いくつかの実施形態では、間隙３８のサイズは、構成部品に塗布される封止組成物の厚さを判定する。アプリケータ層４２が基材３２に接触すると、アプリケータ層４２は、封止組成物を基材３２へ移送することができる。アプリケータロール２０が回転し続けると、アプリケータロール２０は封止組成物を基材３２に塗布し続ける。封止組成物が非圧縮性である場合、第１の層４４の厚さは、間隙３８のサイズによって制限される。例えば、封止組成物が非圧縮性であることから、第１の層４４の高さが間隙３８の高さを超えることを抑えるように、第１の層４４の厚さが間隙３８のサイズによって制限され得る。このようにして、アプリケータロール２０は、封止組成物を基材３２上に広げ、間隙３８が第１の層４４の高さを画定する。場合によっては、封止組成物が基材に塗布される容積速度は、アプリケータロール２０の回転速度、アプリケータロール２０の長さ、アプリケータ層４２の厚さ、及び基材３２の線速度によって制御される。
図２に示されるように、ニップロール２８とアプリケータロール２０との間に支持構造体２４があるようにニップロール２８は位置付けられている。ニップロール２８は、アプリケータロール２０に近づくように、又はそれから離れるように移動することができるように制御され得る。ニップロール２８は、アプリケータロール２０と平行な方向に回転するように適合され得る。すなわち、ニップロール２８は、アプリケータロールの中心軸５４に平行な中心長手方向軸を中心に回転する。ニップロール２８は、アプリケータロール２０を越えて基材３２を移動させるのを補助するように、かつ、基材３２をアプリケータロール２０に向けて、又はそれから離れる方向に付勢するのを補助するように適合され得る。例えば、ニップロール２８は、間隙３８のサイズを制御するのを補助する一方で、アプリケータロール２０を越えて基材３２を移動させるために、エレベータ２６及び支持構造体３２のうちの少なくとも１つと協働することができる。場合によっては、システム１０がニップロール２８を含まないことも想定されている。例えば、支持構造体２４が矢印５０の方向に移動される場合、ニップロール２８は含まれないことがある。
加熱要素３０は、好適な距離で支持構造体２４に近接して位置付けることができる。加熱要素３０は、基材３２に熱を供給し、基材３２の材料及び封止組成物の第１の層４４の材料のうちの少なくとも一方の温度を上昇させるように構成され得る。加熱要素３０は、支持構造体２４上に位置付けられた物体を加熱するために使用することができる任意の好適なデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、加熱要素３０は、熱風を供給し、支持構造体２４上に位置付けられた物体に熱風の流れを方向付けるように構成されている。他の実施形態では、加熱要素３０は、周囲熱放射、赤外線放射、又はマイクロ波放射、及びこれらの組み合わせを介して熱を供給するように構成される。
図３に示すように、システム１０は、支持構造体２４上に位置付けられた基材３２の第１表面３４上に封止組成物を塗布するために使用され得る。追加的に又は代替的に、システム１０は、基材３２上に位置付けられた構成部品６０ａ、６０ｂ、６０ｃの上に封止組成物を塗布するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、システム１０は、封止組成物の第１の層４４を第１の構成部品６０ａ上に、例えば、第１の構成部品６０ａの上に直接的に、かつ、第１の構成部品６０ａの周りの基材３２の部分の上に封止組成物の第１の層４４を塗布する。
アプリケータロール２０は、第１の構成部品６０ａから間隔が空けられており、アプリケータロール２０と第１の構成部品６０ａとの間に間隙３８が形成されるようになっている。間隙３８のサイズは、封止組成物の第１の層４４の厚さを制御する。場合によっては、アプリケータロール２０の回転速度などのシステム１０の追加的パラメータを制御することは、第１の層４４の厚さの制御を補助することができる。いくつかの実施形態では、封止組成物の第１の層４４は、基材３２上に第１構成部品６０ａを封止する。すなわち、第１の層４４は、第１の構成部品６０ａを完全に覆い、第１の構成部品６０ａの第１の側面上に位置付けられた基材３２及び第１の構成部品６０ａの残りの側面上の封止組成物を用いて、それを封止する。いくつかの実施形態では、アプリケータロール２０は、約１２０℃、約１３０℃、又は約１４０℃から約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、又は約２００℃までの塗布温度で、若しくは前述の値の任意の対の間の温度で封止組成物を塗布するように構成されるが、追加的な温度も更に企図される。
システム１０は、構成部品上に封止組成物の複数の層を塗布するために使用され得る。システム１０は、第１の層４４、第１の構成部品６０ａ、及びそれらの組み合わせの上に封止組成物の第２の層４８を直接塗布することができる。アプリケータロール２０は、基材３２上に位置付けられた第１の構成部品６０ａ上に第１の層４４を塗布する。次いで、基材３２及びコーティングされた第１の構成部品６０ａは、再びシステム１０を通過し、封止組成物の第２の層４８が、第１の層４４の表面、第１の構成部品６０ａ、又はその両方に塗布される。いくつかの実施形態では、処理ラインは、ライン内に配置された複数のシステム１０を含み、第１の構成部品６０ａがシステム１０の第１の実施形態を通過するようになっており、そこで、第１の層４４が塗布され、これは次いで第１のシステム１０の下流に位置する第２のシステム１０を通過し、第２の層４８が第２のシステム１０によって塗布される。第１及び第２のシステム１０は、同一であり得るか、又は異なり得る。第１の層４４及び第２の層４８を形成するために使用される封止組成物は、同一の組成物であり得るか、又は異なる組成物であり得る。
支持構造体２４は、封止組成物が塗布されている間に、基材３２をアプリケータロール２０を越えて矢印５０によって示される方向に移動させる。アプリケータ層４２は、コーティングされる基材又は封止される構成部品と接触するように導入されることができ、封止組成物を塗布して、封止組成物の第１の層４４を形成することができる。基材３２が矢印５０によって示される方向に移動すると、エレベータ２６は、矢印５２によって示される方向に沿って基材２６を同時に移動させることができ、間隙３８のサイズを制御することができる。エレベータ２６は、構成部品６０ａ、６０ｂ、６０ｃがアプリケータロール２０を通過するときに、間隙３８のサイズが一貫したサイズで制御されるように、支持構造体２４を移動させることができる。一例として、エレベータ２６は、第１構成部品６０ａを有さない基材３２の一部が通過すると、基材３２の第１の表面３４間の間隙３８のサイズが好適に規定された距離となるように、支持構造体２４をアプリケータロール２０の近くに移動させることができる。第１の構成部品６０ａがアプリケータロール２０を通過すると、エレベータ２６は、支持構造体２４をアプリケータロール２０から離れる方向に移動させて、間隙３８のサイズを好適に規定された距離に維持することができる。エレベータ２６は、第２の構成部品６０ｂ及び第３の構成部品６０ｃが通過すると、第１の層４４のサイズが、構成部品６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃの上で、構成部品６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃの間、又は周りでの基材３２の一部と同じになるように、支持構造体２４をアプリケータロール２０から離すように移動させることができる。場合によっては、エレベータ２６は一定の高さに保持され、支持構造体２４とアプリケータロール２０との間の間隙３８のサイズが、基材３２がアプリケータロール２０を通過して移動するときと同一であることを維持するようになっている。例えば、支持構造体２４は、基材３２及び第１の構成部品６０ａをアプリケータロール２０を越えて移動させることができ、支持構造体２４は、封止組成物を塗布し、余分な封止組成物を除去し、第１の層４４が、構成部品６０ａ、６０ｂ及び６０ｃ並びに基材３２の上に概ね平面的な表面を画定するようになっている。いくつかの実施形態では、第１の層４４の厚さは、約０．０１ｍｍ、約０．０２ｍｍ、約０．０５、又は約０．１ｍｍから、約０．２ｍｍ、約０．２ｍｍ、０．５、又は約１ｍｍまでであり得、若しくは、前述の値の任意の対の間のサイズであり得、第１の層が追加の厚さを有する実施形態も更に企図されている。いくつかの実施形態では、第１の層の好ましい厚さは、約０．０５～約０．２ｍｍである。
基材３２がアプリケータロール２０を越えて移動しているとき、アプリケータロール２０は、矢印５８によって示される時計回り方向、又は矢印５６によって示される反時計回り方向のいずれかで回転するように制御され得る。いくつかの実施形態では、アプリケータロール２０を矢印５６によって示される方向、又は基材３２の移動方向とは反対に回転させることは、封止組成物を封止される物体に対して押し付けることによって、封止組成物中に空気などのボイドを形成し得る物質を追い出す働きをする。例えば、図２に示すように、アプリケータロール２０を反時計回り方向に回転させると、封止される構成部品、及び基材３２に封止組成物を塗布し、封止組成物が好適な速度で塗布されるように好適な速度でアプリケータロール２０を回転させることにより、封止される構成部品と基材３２との間に閉じ込められ得る空気を追い出す働きをする。いくつかの実施形態では、アプリケータロール２０は、矢印５８によって示される時計回り方向に回転するように制御され得、アプリケータロール２０の接線速度は、矢印５０によって示される方向で基材の線速度よりも速くなるか、又はそれより遅くなるように制御されることができる。例えば、アプリケータロール２０の回転速度を外側表面３６の接線速度が基材３２の線速度よりも好適に大きくなるように制御することにより、封止組成物を好適な速度で提供することができ、アプリケータロール２０が封止される構成部品に対して封止組成物を押し付けるか又は操作して空気などボイドを形成し得る物質を追い出すことができる。封止組成物は非圧縮性であることから、アプリケータロール２０が封止組成物を封止される構成部品に対して好適な速度で提供する場合、アプリケータロール２０は、封止組成物を封止される構成部品に対して押し付けるか、又は操作することができ、一方で間隙３８は維持される。
封止組成物は、アプリケータロール２０が封止される成分と接触することなく、封止される構成部品に塗布され得る。場合によっては、アプリケータロール２０が、封止される構成部品と接触することなく封止組成物を塗布することは、例えば、特定の電子部品のような脆弱な構成部品など、アプリケータロール２０に接触することによって損傷され得る構成部品を封止することを支援する。アプリケータロール２０が封止組成物を封止される構成部品に対して押し付けるか又は操作することで、ボイドが実質的にない封止組成物を塗布することを支援することができる。封止組成物の第１の層４４、第２の層４８、及び任意選択的に第３、第４又はそれ以上の層を塗布するためにシステム１０が使用され得、封止組成物と構成部品６０ａ、６０ｂ、６０ｃとの間の界面にボイドが実質的にないようになっている。いくつかの実施形態では、構成部品６０ａ、６０ｂ、６０ｃは封止組成物内に封止され、封止組成物はボイドが実質的にない。
いくつかの実施形態では、封止組成物が封止される構成部品に塗布された後、封止組成物は、加熱などによって平滑化され得る。例えば、封止組成物は、そのガラス転移温度を超えるような好適な温度まで加熱されることができ、これは、封止組成物の平滑化又は水平化を支援することができる。例えば、第１の層４４は、加熱要素３０の下を通過することによって加熱されてもよい。いくつかの実施形態では、封止組成物は、炉内で構造体を加熱することによって加熱され得る。例えば、上に配設された封止組成物を含む基材３２は、封止組成物をある温度に加熱することができる炉内に、組成物を軟化させ、かつ水平化させるのに好適な時間にわたって配置されることができる。他の実施形態では、封止組成物は、任意選択的で加熱されるドクターブレードなどの平滑化装置で水平化することによって平滑化され得る。
図４は、封止される構成部品に封止組成物を塗布するための例示的なプロセスを示す。図４に示されるプロセスは、図２及び３に示されるシステム１０を使用して実行され得る。工程３０２では、１つ以上の構成部品３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃが基材３３２上に位置付けられ得る。工程３０４では、封止組成物の第１の層３４４が基材及び構成部品３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ上に塗布されている。工程３０４の後、第１の層３４４が任意選択的で平滑化され得る。工程３０６では、封止組成物の第２の層３４８が第１の層３４４上に塗布されている。いくつかの実施形態では、好適な総厚さを有する封止組成物が塗布されるまで、封止組成物の第３、第４、又はそれ以上の層を構成部品３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ上に追加するために更なる工程が含まれ得る。
図５に示すように、工程４０２では、封止組成物の第１の層４４４は、基材４３２上に直接的に、かつ接触して塗布されている。工程４０２の後、第１の層４４４は任意選択的で平滑化される。工程４０４では、構成部品４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃは、第１の層４４４上に位置付けられ、これらが基材４３２と直接接触していないことから、基材の上方で「浮く」ようになっている。工程４０６では、封止組成物の第２の層４４８が、第１の層４４４及び構成部品４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃの上に塗布されている。いくつかの実施形態では、構成部品４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃは、封止組成物の第１の層４４４及び第２の層４４８の中で完全に封止されている。いくつかの実施形態では、第３、第４、又はそれ以上の封止組成物を構成部品４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃの上に追加するために、好適な総厚さを有する組成物が塗布されるまで、更なる工程が含まれ得る。
図６は、封止される構成部品に封止組成物を塗布するための例示的なプロセスを示すフローチャートを示す。図６に示されるプロセスは、図２及び３に示されるシステム１０を使用して実行され得る。工程５０２では、１つ以上の電子部品が基材上に位置付けられ得る。工程５０４では、封止組成物の第１の層が電子部品上に塗布される。図２及び３に示されるシステム１０は、封止組成物を塗布するために使用され得る。封止組成物と電子部品との間の界面にボイドが実質的にないように封止組成物の第１の層を塗布するために、システム１０が使用され得る。いくつかの実施例では、工程５０６において、第１の層が、任意選択的に平滑化され得る。平滑化の有用な方法としては、例えば、封止組成物を加熱すること、ドクターブレードなどの平滑化装置を使用すること、及びこれらの組み合わせが挙げられる。工程５０８では、封止組成物の第２の層が塗布される。封止組成物の第２の層は、第１の層上に塗布される。いくつかの実施形態では、好適な総厚さを有する封止組成物が塗布されるまで、第３、第４、又はそれ以上の封止組成物を電子部品上に追加するために工程５１０が含まれ得る。
図７は、電子部品などの封止される構成部品に封止組成物を塗布するための別の例示的なプロセスを示すフローチャートである。図７に開示されるプロセスは、図２及び図３に示されるシステム１０を使用して実行され得る。工程６０２では、封止組成物の第１の層が基材に塗布される。いくつかの実施例では、工程６０４において、第１の層は任意選択的に平滑化され得る。平滑化の有用な方法としては、例えば、封止組成物を加熱すること、ドクターブレードなどの平滑化装置を使用すること、及びこれらの組み合わせが挙げられる。工程６０６では、１つ以上の電子部品が、工程６０２で塗布された封止組成物の第１の層上に位置付けられ得る。工程６０８では、封止組成物の第２の層が、第１の層上に位置付けられた電子部品上に塗布される。封止組成物と電子部品との間の界面にボイドが実質的にないように封止組成物の第２の層を塗布するために、システム１０が使用され得る。電子部品が封止組成物の中に完全に封止され、封止組成物にボイドが実質的にないように、封止組成物の第２の層が、電子部品上に塗布され得る。いくつかの実施形態では、電子部品は、封止組成物の第１の層及び第２の層内に完全に封止され、基材の表面上に位置付けられることができ、構成部品は、基材の表面の上方に「浮く」ようになっている。いくつかの実施形態では、好適な総厚さを有する封止組成物が塗布されるまで、第３、第４、又はそれ以上の封止組成物を電子部品上に追加するために工程６１０が含まれ得る。
［封止組成物］
封止組成物は、構成部品に塗布される前では液体の形態であり、コーティングされる基材に塗布された（例えば、コーティングされた）後に固化する。封止組成物の化学的性質に応じて、封止組成物の固化は、例えば、硬化すること、室温（２２℃～２５℃）まで冷却する際に固化すること、及びこれらの組み合わせを含む様々なメカニズムで生じ得る。架橋としても知られる硬化は、紫外線照射、電子ビーム照射、熱（すなわち、熱照射）、化学添加剤、及びこれらの組み合わせへの曝露によって生じ得る。
熱可塑性封止組成物の場合、この封止組成物は、コーティング温度（すなわち、アプリケータロールから放出される前の組成物の温度（本明細書では塗布温度とも称される）に加熱されると液体になる。有用なコーティング温度としては、１９０℃以下、１６０℃以下、１４０℃以下、１２０℃以下、又は更には１００℃以下が挙げられる。
封止組成物は、好ましくは、コーティング温度で、約１６０℃超で、又は、更に１９０℃超で、約１０００センチポアズ（ｃｐ）、約５，０００ｃｐ、約１０，０００ｃｐ、又は約５０，０００ｃｐから、約７００，０００ｃｐ、約８００，０００ｃｐ、約９００，０００、又は約１，０００，０００ｃｐまでの粘度、又は前述の値の任意の対の間の粘度を呈する。
有用な封止組成物は、約１９０℃以上の温度で、約１，０００，約５，０００又は約１０，０００ｃｐから、約５０，０００～約７５，０００ｃｐ、又は約１００，０００ｃｐまでの剪断粘度、又は前述の値の任意の対の間の剪断粘度を呈する。有用な封止組成物は、約２３０℃及び２．１６キログラムで測定したときに、約６ｇ／１０分、約２０ｇ／１０分、約１００ｇ／１０分、約２００ｇ／１０分、又は約３００ｇ／１０分から、約８００ｇ／１０分、約９００ｇ／１０分、約１，０００ｇ／１０分までのメルトインデックス、又は前述の値の任意の対の間のメルトインデックスを呈する。
固化した封止組成物は、例えば、半透明であること、透明であること、及び／又は不透明であることを含む様々な光学特性を呈することができ、固化した封止組成物の複数の層が存在する場合、個別の層は、独立して前述の光学特性のいずれかを呈することができる。光起電力電池を封止するのに特に有用な封止組成物としては、実質的に透明な、又は更に透明な封止組成物が挙げられる。
固化した封止組成物はまた、電子的に導電性、又は電子的に非導電性であることができる。封止組成物の複数の層が封止された物品内に存在する場合、個別の層は、独立して、電子的に導電性又は電子的に非導電性であることができる。
好適なクラスの封止組成物としては、例えば、熱可塑性組成物、ホットメルト接着剤組成物、放射線硬化性接着剤組成物、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有用な熱可塑性組成物及びホットメルト接着剤組成物は、熱可塑性ポリマの様々な部類の基づいており、例えば、湿気硬化性熱可塑性ポリマ（例えば、シラン変性熱可塑性ポリマ）、放射線硬化性熱可塑性ポリマ（例えば、紫外線硬化性及び電子ビーム硬化性熱可塑性ポリマ）、過酸化物硬化性熱可塑性ポリマ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
好適な熱可塑性ポリマの具体例としては、ポリオレフィンホモポリマ及びコポリマ（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、及びこれらの組み合わせ）、メタロセン触媒ポリオレフィン（例えば、メタロセン触媒ポリプロピレン）、エチレン酢酸ビニル、非晶質ポリアルファオレフィン、ポリイソブチレン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な市販の熱可塑性ポリマとしては、例えば、ＶＩＳＴＡＭＡＸＸ８８８０メタロセン触媒プロピレン－エチレンコポリマを含むＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ（Ｉｒｖｉｎｇ，Ｔｅｘａｓ）から商品名ＶＩＳＴＡＭＡＸＸシリーズで入手可能なポリマ、並びにＡＴＥＶＡエチレン酢酸ビニルコポリマ（例えば、２８％酢酸ビニルを含み、かつ６ｇ／１０分のメルトインデックスを有するＡＴＥＶＡ、例えば、ＡＴＥＶＡ２８１０Ａ及びＡＴＥＶＡ２８６１Ａ）を含む、Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｉｒｖｉｎｇ，Ｔｅｘａｓ）から商品名ＡＴＥＶＡシリーズで入手可能なエチレン酢酸ビニルコポリマが挙げられる。
有用な湿気硬化性シラン変性熱可塑性ポリマとしては、例えば、シラン変性非晶質ポリオレフィン、シラン変性メタロセン触媒ポリオレフィン（例えば、シラン変性メタロセン触媒ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、及びこれらのコポリマ）、シラン変性アクリレートポリマ（例えば、シラン変性エチルアクリレート、シラン変性ブチルアクリレート、及びこれらの組み合わせ）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な湿気硬化性シラン変性熱可塑性ポリマは、様々な商品名で市販されており、例えば、Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されている、ＶＥＳＴＯＰＬＡＳＴ２０６を含む商品名ＶＥＳＴＯＰＬＡＳＴシリーズが挙げられる。
有用な放射線硬化性ポリマ及び組成物としては、例えば、アクリレートベースの放射線硬化性組成物、アクリレート末端ポリエステル、放射線硬化性ビニル変性ブロックコポリマ組成物（例えば、米国特許第６，５７９，９１５号に記載され、本明細書に組み込まれているような放射線硬化性接着剤組成物）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有用な放射線硬化性ポリマ及び組成物は、様々な商品名で市販されており、例えば、ＡＣＲＥＳＩＮ Ａ ２０４ＵＶ、ＡＣＲＥＳＩＮ Ａ ２５０ＵＶ、ＡＣＲＥＳＩＮ Ａ ２６０ＵＶ及びＡＣＲＥＳＩＮ ＵＶ ３５３２を含む、ＢＡＳＦ ＳＥ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能な商品名ＡＣＲＥＳＩＮシリーズ、ＫＲＡＴＯＮ Ｄ－ＫＸ－２２２Ｃを含む、Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な商品名Ｋｒａｔｏｎシリーズ、並びにＳＲ－８２７２及びＳＲ－８２７３を含む、Ｆｉｒｅｓｔｏｎｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＬＬＣ（Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ）から入手可能な商品名ＳＲシリーズが挙げられる。有用な過酸化物硬化性接着剤組成物としては、例えば、過酸化物架橋剤、及びエチレンビニルアセテートコポリマを含む組成物が挙げられる。
ホットメルト接着剤組成物の形態の封止組成物は、任意選択的で追加的に、粘着付与剤、可塑剤、ワックス、光開始剤、架橋剤、酸化防止剤、安定剤、追加的ポリマ、接着促進剤、紫外線安定剤、レオロジー変性剤、腐食防止剤、及びこれらの組み合わせを含む。
［物品］
図８は、本明細書に開示されるシステム及びプロセスを使用して形成され得るサンプル物品７０２の分解図である。物品７０２は、太陽エネルギーを吸収し、太陽エネルギーを変換して電流をドライブするための光起電力アレイなどの電子デバイスであり得る。図７に示すように、物品７０２は、基材層７０４と、電子部品層７０６と、封止層７０８と、任意選択の最上層７１０と、を含む。基材層７０４は、光起電力アレイのための任意の好適な裏材などのソーラーパネル用の裏材を形成することができる任意の好適な材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、基材層７０４は、シリコン、ガラス、金属、ポリマ、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、電子部品層７０６は、太陽光に曝されたときに電流を生成するデバイスを含む。例えば、電子部品層７０６は、少なくとも１つの光起電力電池を含むことができる。封止層７０８は、電子部品層７０６、基材層７０４、及び任意選択の最上層７１０のうちの少なくとも１つに塗布されることができ、電子部品層７０６基材層７０４及び任意選択の最上層７１０のうちの少なくとも１つに接着することができる。
封止層７０８は、電子部品層７０６を封止し、それを損傷及び水分から保護するのに有用であり得、電子部品層７０６を電気的に絶縁するのに有用であり得る。封止層７０８は、ある程度の可撓性を有し得、例えば、電子部品層７０６を保護すると同時に、電子部品層７０６の膨張及び収縮を可能にするように構成されることができる。任意選択的に、封止層７０８は十分に可撓性であり、デバイス７０２が巻き上げられることを可能にする。いくつかの実施形態では、電子部品層７０６を更に保護するために任意選択的な最上層７１０が含められてもよい。最上層７１０は、透明であり、可視光、紫外光、又は任意の形態の太陽エネルギーが電子部品層７０６を通過して接触することを可能にする、任意の好適な材料から形成することができる。最上層７１０に好適な材料としては、例えば、ガラス及びプラスチック（例えば、ポリカーボネート）が挙げられる。
本明細書に開示される方法及びシステムは、予め形成されたフィルムを炉内で加熱して、溶融して構成部品を封止することを必要とせずに、処理中にこの工程を排除することを可能にする、封止プロセスを提供する。追加的に又は代替的に、封止層のコーティング重量は、予め形成されたフィルム層を使用するときに形成される重量よりも低減されることができる。
本明細書で開示されるシステム及び方法を使用して、現在可能なものよりも広い総面積を有する光起電力アレイのような耐久性のある電子デバイスを製造することができることが想定されている。本明細書で開示されるシステム及び方法は、現在製造され得るものよりも薄い封止層を有する電子デバイスを形成するのに有用である。このような電子デバイスは、複数の層から形成することができ、各層は可撓性であり得る。いくつかの態様では、本明細書で開示されるシステム及び方法から形成される電子デバイスは、例えば、輸送されるために巻き上げられるのに十分に可撓性であり得る。
以下の非限定的な実施例は、様々な実施形態を更に例示するために含まれており、本開示の範囲を制限することを意図するものではない。
基材１：長さ１２０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ３ｍｍの透明窓用ガラスプレート。
基材２：長さ２２５ｍｍｘ幅２００ｍｍｘ厚さ３ｍｍの一般的にソーラーパネルを形成するために使用される、フロントガラスプレート。フロントガラスプレートは、外側が平坦で、内側のコーティングされた面に３次元反射防止表面を有する。
基材３：長さ３６０ｍｍ×幅２２０ｍｍ×厚さ５ｍｍの外側が平坦で、内側のコーティングされた面上に構造化されているガラス屋根板。
基材４：長さ２５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのＢＡＹＥＲ ＭＡＫＲＯＬＯＮポリカーボネートプレート（Ｃｏｖｅｓｔｒｏ，Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）。
基材５：長さ２５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ１ｍｍのＢＡＹＥＲ ＭＡＫＲＯＬＯＮポリカーボネートプレート。
封止組成物１：ＶＩＳＴＡＭＡＸＸ８８８０メタロセン触媒ポリプロピレン（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ，Ｉｒｖｉｎｇ，Ｔｅｘａｓ）。
封止組成物２：２８％の酢酸ビニルを含み、メルトインデックスが６ｇ／１０分であるＡＴＥＶＡ２８１０エチレンビニルアセテート（Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｉｒｖｉｎｇ，Ｔｅｘａｓ）。
封止組成物３：ＶＥＳＴＯＰＬＡＳＴ２０６シラン変性非晶質ポリアルファオレフィン（Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）。
構成部品１：長さ１００ｍｍｘ幅４０ｍｍｘ厚さ０．２ｍｍの光起電力電池。
構成部品２：直径５８ｍｍｘ厚さ約０．２ｍｍの２００メッシュフィルタプレート。
［実施例１］
実施例１の封止された物品は、メインタンク、混合ロール、アプリケータロール、及び基材４上に封止組成物３を塗布するドクターブレードを含むＨＡＲＤＯ Ｔ１５０塗布システム（Ｈａｒｄｏ，Ｂａｄ Ｓａｌｚｕｆｌｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用して調製された。混合ロールを１４０℃に設定した。ドクターブレードからアプリケータロールまでの距離が０．４５ｍｍとなるようにドクターブレードを位置付けた。アプリケータロールと基材４との間の間隙のサイズは０．２ｍｍであった。
実施例１の封止物品を調製するために、封止組成物３を、完全に溶融し、液体の形態になるまで１４０℃の温度まで加熱した。次いで、基材が下から支持されている間に、基材４がアプリケータロールの下で可能な限り水平に通過するような方法で、基材４を３．５メートル／分（ｍ／分）の直線速度でアプリケータロールを通過させた。基材４がアプリケータロールの下を通過すると、封止組成物３が基材４上でコーティングされ、厚さ０．２ｍｍの封止層を形成した。次いで、ホットエアガンから層上に向けられた熱気に封止層を通過させることによって平滑化及び水平化した。測定された厚さが０．２ｍｍである封止組成物の滑らかで均一な層を形成した。封止組成物の層の外観をデジタル顕微鏡（Ｋｅｙｅｎｃｅ ＶＨＸ２０００，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ Ｐａｒｋ，ＭＮ）で確認した。封止組成物の層には、ボイドがないことが観察された。
［実施例２］
封止層を基材４上に形成した後に封止層が依然として熱い間に、長さ１００ｍｍ×幅４０ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの薄膜ソーラーアレイを封止層上に置いたことを除いて、上述の実施例１と実質的に同じ方法で、実施例２の封止物品を調製した。
次いで、基材とアプリケータロールとの間の間隙のサイズを０．４ｍｍに設定し、ＨＡＲＤＯ Ｔ１５０塗布システムのアプリケータロールの下に、封止層の上に位置付けられた薄膜ソーラーアレイを有する基材を通過させ、封止組成物３が薄膜ソーラーアレイ上に塗布され、それによって封止組成物３の層を有する薄膜ソーラーアレイを封止した。得られた構造体が更に２回システムを通過され、その間に封止組成物３の２つの追加層が構成体に塗布された。２回目及び３回目の通過の前に、基材とアプリケータロールとの間の間隙をそれぞれ０．６ｍｍまで、次いで０．８ｍｍまで増加させた。
得られた封止層の外観をデジタル顕微鏡（Ｋｅｙｅｎｃｅ ＶＨＸ２０００，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ Ｐａｒｋ，ＭＮ）で確認した。外観検査により、複数のコーティングで封止された薄膜ソーラーアレイ及び封止層には、ボイドが実質的にないことが確認された。
図９は、本明細書に開示されるシステム及び方法を使用して封止された実施例２の例示的な構成部品を示す。図９に示すように、実施例１及び２に開示される機器及び材料を使用して、第１の構成部品８０２及び第２の構成部品８０４が封止組成物８０６内に完全に封止された。
図１０は、実施例１及び実施例２のシステム及び方法を使用して塗布された例示的な封止組成物（ＶＥＳＴＯＰＬＡＳＴ２０６（Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ））を示す。第１のサンプル９０２は、基材が移動しているのと同一方向でアプリケータロールを回転させて塗布された。第１のサンプル９０２は、隆起でマークされた粗い表面を有していた。解釈の１つでは、隆起は、アプリケータロールの表面と封止組成物との間の空気同伴の結果であり得ると考えられる。粗い縞は、封止組成物の流動性能によって引き起こされる。不均一な波状構造は、アプリケータロールの表面によって引き起こされたと考えられる。図９に示される粗い表面であっても、封止組成物はボイドが実質的になかった。第２のサンプル９０４は、リバースロールコーティングとも称される技術で、基材が移動しているときに反対方向に回転するアプリケータロールを用いて塗布した。図９に示されるように、逆方向にコーティングされ、アプリケータロール表面及び基材が反対方向に移動し、第１のサンプル９０２よりも滑らかな表面が得られた。
様々な修正及び追加が、本発明の範囲から逸脱することなく、論じられている例示的な実施形態に行われ得る。例えば、上で説明した実施形態は、特定の特徴を指すが、本発明の範囲はまた、上で説明した特徴の全てを含まない特徴及び実施形態の異なる組み合わせを有する実施形態も含む。

Claims (15)

  1. 電子部品を封止する方法であって、
    封止組成物の第１の層をアプリケータロールから基材上に配設された電子部品上に塗布することを含み、
    前記アプリケータロールが、外側表面を含み、間隙が前記アプリケータロールと前記電子部品との間に存在するように、前記電子部品から間隔が空けられており、前記間隙が、前記封止組成物の第１の層の厚さを制御し、
    前記封止組成物の第１の層が、前記基材上で前記電子部品を封止し、
    前記電子部品の表面と前記封止組成物との間の界面に、ボイドが実質的にない、方法。
  2. 前記第１の層を塗布することが、前記アプリケータロールを越えて前記基材を通過させることと、前記基材の移動方向と同一方向に前記アプリケータロールを回転させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記アプリケータロールの接線速度が、前記基材の線速度よりも速い、請求項２に記載の方法。
  4. 前記第１の層を塗布することが、前記アプリケータロールを越えて第１の方向に前記基材を通過させることと、前記アプリケータロールを前記第１の方向とは反対の方向に回転させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記電子部品と接触する前に、前記封止組成物が、約１２０℃～約１７０℃の温度である、請求項１に記載の方法。
  6. 前記封止組成物が、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート、及び非晶質ポリアルファオレフィンのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
  7. 基材の表面上で電子部品を封止する方法であって、
    アプリケータロールから基材上に封止組成物の第１の層を塗布すること、
    前記封止組成物の第１の層の上に電子部品を位置付けること、
    前記アプリケータロールから前記電子部品上に封止組成物の第２の層を塗布して、前記電子部品が前記封止組成物内に封止され、前記封止組成物にボイドが実質的にないようにすること、
    を含み、
    アプリケータロールから基材上に封止組成物の第１の層を塗布する工程において、前記アプリケータロールが、外側表面を備え、間隙が前記アプリケータロールと前記基材との間に存在するように、前記基材から間隔が空けられており、前記間隙が、前記封止組成物の第１の層の厚さを制御する、方法。
  8. 前記封止組成物の第２の層を塗布することが、前記アプリケータロールが前記電子部品に接触しないように、前記アプリケータロールの外側表面と前記基材の前記表面との間に画定された間隙のサイズを制御することを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記封止組成物の第１の層を塗布することが、前記アプリケータロールを越えて第１の方向に前記基材を通過させることと、前記第１の方向と同一方向に前記アプリケータロールを回転させることと、を含む、請求項７に記載の方法。
  10. 前記アプリケータロールの接線速度が、前記基材の線速度よりも速い、請求項９に記載の方法。
  11. 前記封止組成物の第１の層を塗布することが、前記アプリケータロールを越えて第１の方向に前記基材を通過させることと、前記第１の方向とは反対の方向に前記アプリケータロールを回転させることと、を含む、請求項７に記載の方法。
  12. 前記電子部品と接触する前に、前記封止組成物が、約１２０℃～約１７０℃の温度である、請求項７に記載の方法。
  13. 電子部品を封止するためのシステムであって、
    送りデバイスと、
    封止組成物を基材の表面に塗布するように構成された外側表面を画定するアプリケータロールと、
    前記アプリケータロールを越えて前記基材を前進させるように構成された支持構造体と、
    前記基材の前記表面と前記アプリケータロールの前記外側表面との間に画定される間隙のサイズを制御するように構成されたエレベータと、
    を含み、
    前記アプリケータロールは、前記アプリケータロールが前記電子部品に接触することなく、前記基材の前記表面に沿って位置付けられた電子部品上に前記封止組成物を塗布するように構成され、
    前記アプリケータロールが、前記封止組成物にボイドが実質的にないように、封止組成物を電子部品上に塗布するように構成されている、システム。
  14. 前記支持構造体が、前記アプリケータロールの円周に接する方向に基材を移動させるように構成され、前記エレベータが、前記アプリケータロールの前記円周に対して半径方向に前記基材を移動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記エレベータが、前記間隙のサイズを制御することによって、前記アプリケータロールによって堆積される封止組成物の層の厚さを制御するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
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