TW202134387A - 密封劑、密封薄片、電子元件及鈣鈦礦型太陽電池 - Google Patents

密封劑、密封薄片、電子元件及鈣鈦礦型太陽電池 Download PDF

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Abstract

一種密封劑,其係具備含鉛部之電子元件用之密封劑,其包含含有選自由半燒成水滑石及燒成水滑石所成之群中之1種以上的無機填料與樹脂。

Description

密封劑、密封薄片、電子元件及鈣鈦礦型太陽電池
本發明有關具備含鉛部之電子元件用之密封劑以及使用其之密封薄片、電子元件及銳鈦礦型太陽電池。
近年來備受矚目之電子元件之一,有銳鈦礦型太陽電池。銳鈦礦型太陽電池一般具備電極及包含銳鈦礦化合物之光電轉換層。且,為了保護電極及光電轉換層免於受水影響,通常於銳鈦礦型太陽電池設置密封部。關於此等密封部,過去以來已進行各種檢討(專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開第2018/056312號
[發明欲解決之課題]
銳鈦礦型太陽電池所具備之光電轉換層有時包含鉛。該光電轉換層中假定滲透水分時,鉛會自光電轉換層流出,而有漏出至太陽電池外部之可能性。且,此等鉛之漏出於具備如前述光電轉換層之含鉛部之銳鈦礦型太陽電池以外之電子元件中亦會產生。鉛的漏出基於環境面及安全面之任一觀點,均期望被抑制。
本發明係鑑於前述課題而發明者,目的在於提供可抑制水分滲透且可抑制鉛自含鉛部向電子元件外部漏出的電子元件用之密封劑;包含前述密封劑之密封薄片;以及於密封中使用密封劑之電子元件及鈣鈦礦型太陽電池。 [用以解決課題之手段]
本發明人等為了解決前述課題而積極檢討。其結果,本發明人等發現適當組合使用無機填料與樹脂時,可解決前述課題,因而完成本發明。 亦即,本發明包含下述者。
[1] 一種密封劑,其係具備含鉛部之電子元件用之密封劑, 前述密封劑包含無機填料及樹脂, 前述密封劑之鉛吸附性參數為10 μg/m2 以上, 前述密封劑之水蒸氣滲透障壁性參數未達0.025 cm/h0.5 , 前述鉛吸附性參數表示於進行鉛吸附能評價試驗時密封劑之層每1m2 吸附之鉛質量, 前述鉛吸附能評價試驗係準備聚對苯二甲酸乙二酯膜與形成於前述聚對苯二甲酸乙二酯膜上之厚20μm之前述密封劑之層的長16cm、寬24cm之第一試驗用薄片;對前述第一試驗用薄片之前述密封劑之層側,貼合尼龍製之絲網布;將貼合有絲網布之前述第一試驗用薄片切斷為1cm見方;將切斷之前述第一試驗用薄片浸漬於經調整為20℃~25℃之鉛離子濃度20 μg/L之含鉛離子水溶液50ml中攪拌15分鐘而進行, 前述水蒸氣滲透障壁性參數表示於進行水蒸氣障壁性評價試驗時由下述式(1)求出之常數K, 前述水蒸氣障壁性評價試驗係將具備具有厚30μm之鋁箔及厚25μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜的支撐膜與形成於前述支撐膜之前述鋁箔上之前述密封劑之層的第二試驗用薄片乾燥;將以無鹼玻璃形成之50mm見方之玻璃板以煮沸之異丙醇洗淨5分鐘並乾燥;於前述玻璃板之單面之與前述玻璃板之端部距離0mm~2mm之區域除外之部分蒸鍍鈣,形成厚200nm之鈣膜;於氮氣環境內,將前述第二試驗用薄片之前述密封劑之層與前述玻璃板之前述鈣膜側之面貼合,獲得評價樣品;測定前述評價樣品之端部與前述鈣膜之端部之間的距離X2[mm];將前述評價樣品收納於溫度85℃、濕度85%RH之恆溫恆濕槽;測定自前述評價樣品收納於前述恆溫恆濕槽之時點起至收納於前述恆溫恆濕槽之前述評價樣品之端部與前述鈣膜之端部之間的距離X1[mm]成為[X2+0.1mm]之時點的時間t[小時];及基於下述式(1),計算常數K而進行, [數1]
Figure 02_image001
。 [2] 如[1]之密封劑,其中前述水蒸氣障壁性評價試驗中之第二試驗用薄片之乾燥係以130℃60分鐘之條件及100℃5分鐘之條件之至少一條件下進行。 [3] 如[1]或[2]之密封劑,其中前述無機填料包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石、氧化鈣及沸石所成之群中1種以上。 [4] 一種密封劑,其係具備含鉛部之電子元件用之密封劑, 且包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群中1種以上之無機填料及樹脂。 [5] 如[3]或[4]之密封劑,其中前述無機填料包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群中1種以上, 前述樹脂包含聚烯烴系樹脂。 [6] 如[3]至[5]中任一項之密封劑,其中前述無機填料包含選自由半燒成水滑石及氧化鈣所成之群中1種以上, 前述樹脂包含環氧樹脂。 [7] 如[1]至[6]中任一項之密封劑,其中前述無機填料之量相對於前述密封劑之不揮發成分100質量%為5質量%以上且80質量%以下。 [8] 一種密封薄片,其具備支撐體,及形成於前述支撐體上之如[1]至[7]任一項之密封劑之層。 [9] 一種電子元件,其具備含鉛部與密封前述含鉛部之密封部, 前述密封部包含如[1]至[7]中任一項之密封劑。 [10] 一種鈣鈦礦型太陽電池,其具備第一電極、包含鉛原子之鈣鈦礦層、第二電極及密封前述鈣鈦礦層之密封部, 前述密封部包含如[1]至[7]中任一項之密封劑。 [發明效果]
依據本發明,可提供可抑制水分滲透且可抑制鉛自含鉛部向電子元件外部漏出的電子元件用之密封劑;包含前述密封劑之密封薄片;以及於密封中使用密封劑之電子元件及鈣鈦礦型太陽電池。
以下顯示實施形態及例示物詳細說明本發明。但本發明並非限定於以下說明之實施形態及例示物,於不脫離申請專利範圍及其均等範圍之範圍內可任意實施變更。
[1.第一實施形態之密封劑之概要] 本發明第一實施形態之密封劑包含無機填料及樹脂。前述樹脂由於通常係發揮將無機填料黏結並保持之作用,故有時適當稱為「黏合劑樹脂」。本實施形態之密封劑除了無機填料及黏合劑樹脂以外,亦可進而含有任意成分。且本實施形態之密封劑具有特定範圍之鉛吸附性參數。再者,本實施形態之密封劑具有特定範圍之水蒸氣滲透障壁性參數。該密封劑使用於具備含鉛部之電子元件之密封用途時,可抑制水分朝含鉛部之滲透,且可抑制鉛自含鉛部向電子元件外部漏出。
[2.第一實施形態之密封劑之鉛吸附性參數] 本發明第一實施形態之密封劑之鉛吸附性參數通常為10 μg/m2 以上,較佳為11 μg/m2 以上,更佳為12 μg/m2 以上,特佳為13 μg/m2 以上。鉛吸附性參數之上限愈大愈好,例如為200 μg/m2 以下、100 μg/m2 以下、50 μg/m2 以下等。
鉛吸附性參數表示於進行下述鉛吸附能評價試驗時密封劑之層每1m2 吸附之鉛質量。
前述鉛吸附能評價試驗係準備第一試驗用薄片;對第一試驗用薄片之密封劑之層側,貼合尼龍製之絲網布;將貼合有絲網布之前述第一試驗用薄片切斷為1cm見方;將切斷之第一試驗用薄片浸漬於經調整為20℃~25℃之鉛離子濃度20 μg/L之含鉛離子水溶液50ml中攪拌15分鐘而進行。第一試驗用薄片表示具備聚對苯二甲酸乙二酯膜與形成於該聚對苯二甲酸乙二酯膜上之厚20μm之密封劑之層的長16cm、寬24cm之薄片。鉛吸附能評價試驗中,進行第一試驗用薄片與絲網部之貼合的理由,係為了抑制於含鉛離子水溶液中第一試驗用薄片彼此密著。且,密封劑為熱硬化型密封劑時,通常於絲網布貼合後於100℃60分鐘之條件使密封劑熱硬化,隨後,進行第一試驗用薄片之切斷。
因此,例如密封劑為黏著型密封劑時,鉛吸附能評價試驗係準備第一試驗用薄片;對第一試驗用薄片之密封劑之層側,貼合尼龍製之絲網布;將貼合有絲網布之前述第一試驗用薄片切斷為1cm見方;將切斷之第一試驗用薄片浸漬於經調整為20℃~25℃之鉛離子濃度20 μg/L之含鉛離子水溶液50ml中攪拌15分鐘而進行。
例如密封劑為熱硬化型密封劑時,鉛吸附能評價試驗係準備第一試驗用薄片;對第一試驗用薄片之密封劑之層側,貼合尼龍製之絲網布,於100℃60分鐘之條件使密封劑熱硬化;將貼合有絲網布之前述第一試驗用薄片切斷為1cm見方;將切斷之第一試驗用薄片浸漬於經調整為20℃~25℃之鉛離子濃度20 μg/L之含鉛離子水溶液50ml中攪拌15分鐘而進行。
進行鉛吸附能評價試驗時吸附於密封劑之層的鉛質量可使用含鉛離子水溶液所含之鉛離子濃度測定。鉛離子濃度可使用可攜式掃描型鉛測定器(型號名HSA-1000,HACH公司製)測定。具體之測定方法係採用實施例中後述之方法。
鉛吸附性參數表示密封劑吸附鉛之能力的大小。具體而言,鉛吸附性參數越大,表示密封劑吸附鉛之能力越大。具有前述範圍之鉛吸附性參數之密封劑使用於電子元件中之含鉛部的密封時,可有效吸附自其含鉛部流出之鉛。因此,可抑制鉛自電子元件向外部之漏出。如前述可抑制鉛漏出之效果就電子元件保管時、搬運時、使用時、破損時等之各種狀況中有益。
鉛吸附性參數係藉由例如無機填料種類及量而調整。
[3. 第一實施形態之密封劑之水蒸氣滲透障壁性參數] 本發明第一實施形態之密封劑之水蒸氣滲透障壁性參數通常未達0.025 cm/h0.5 ,較佳未達0.024 cm/h0.5 ,更佳未達0.023 cm/h0.5 ,又更佳未達0.022 cm/h0.5 ,特佳未達0.021 cm/h0.5 。水蒸氣滲透障壁性參數之下限,理想上為0.000 cm/h0.5 以上,但可為0.001 cm/h0.5 以上。
水蒸氣滲透障壁性參數表示於進行下述水蒸氣障壁性評價試驗時由下述式(1)求出之常數K。
前述水蒸氣障壁性評價試驗係將第二試驗用薄片乾燥;將以無鹼玻璃形成之50mm見方之玻璃板以煮沸之異丙醇洗淨5分鐘並乾燥;於玻璃板之單面之單面中央部分蒸鍍鈣,形成厚200nm之鈣膜;於氮氣環境內,將第二試驗用薄片之密封劑之層與玻璃板之前述鈣膜側之面貼合,獲得評價樣品;測定評價樣品之密封距離X2[mm];將評價樣品收納於溫度85℃、濕度85%RH之恆溫恆濕槽;測定自評價樣品收納於恆溫恆濕槽之時點TP1 起至收納於前述恆溫恆濕槽之評價樣品之密封距離X1[mm]成為[X2+0.1mm]之時點TP2 的時間t[小時];及基於下述式(1),計算常數K而進行。以下說明中,前述時間t有時稱為「開始減少時間t」。密封劑為可硬化時,通常於將第二試驗用薄片之密封劑之層與玻璃板之鈣膜側之面貼合後,使密封劑之層硬化,獲得評價樣品。前述硬化條件採用例如於實施例後述之條件。具體之硬化條件為例如100℃60分鐘。又,於水蒸氣障壁性評價試驗進行之第二試驗用薄片之乾燥較佳充分進行。具體之乾燥條件為130℃60分鐘之條件,及100℃5分鐘之條件之至少一者。包含於130℃60分鐘之條件及100℃5分鐘之條件之至少一條件之乾燥的水蒸氣障壁性評價試驗中,獲得上述範圍之水蒸氣滲透障壁性參數時,密封劑可抑制水分滲透,且可抑制鉛自含鉛部朝電子元件外部之漏出。通常密封劑為黏著型密封劑時,於130℃60分鐘之條件進行乾燥。且通常密封劑為熱硬化型密封劑時,於100℃5分鐘之條件進行乾燥。
因此,例如密封劑為黏著型密封劑時,水蒸氣障壁性評價試驗係將第二試驗用薄片於130℃60分鐘之條件乾燥;將以無鹼玻璃形成之50mm見方之玻璃板以煮沸之異丙醇洗淨5分鐘並乾燥;於玻璃板之單面之中央部分蒸鍍鈣,形成厚200nm之鈣膜;於氮氣環境內,將第二試驗用薄片之密封劑之層與玻璃板之前述鈣膜側之面貼合,獲得評價樣品;測定評價樣品之密封距離X2[mm];將評價樣品收納於溫度85℃、濕度85%RH之恆溫恆濕槽;測定自評價樣品收納於恆溫恆濕槽之時點TP1 起至收納於前述恆溫恆濕槽之前述評價樣品之密封距離X1[mm]成為[X2+0.1mm]之時點TP2 的時間t[小時];及基於下述式(1),計算常數K而進行。
且,例如密封劑為熱硬化型密封劑時,水蒸氣障壁性評價試驗係將第二試驗用薄片於100℃5分鐘之條件乾燥;將以無鹼玻璃形成之50mm見方之玻璃板以煮沸之異丙醇洗淨5分鐘並乾燥;於玻璃板之單面之中央部分蒸鍍鈣,形成厚200nm之鈣膜;於氮氣環境內,將第二試驗用薄片之密封劑之層與玻璃板之前述鈣膜側之面貼合,於100℃60分鐘之條件硬化,獲得評價樣品;測定評價樣品之密封距離X2 [mm];將評價樣品收納於溫度85℃、濕度85%RH之恆溫恆濕槽;測定自評價樣品收納於恆溫恆濕槽之時點TP1 起至收納於前述恆溫恆濕槽之前述評價樣品之密封距離X1[mm]成為[X2+0.1mm]之時點TP2 的時間t[小時];及基於下述式(1),計算常數K而進行。
第二試驗用薄片表示具備具有厚30μm之鋁箔及厚25μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜的支撐膜與形成於該支撐膜之鋁箔上之密封劑之層的薄片。密封劑之厚度為例如20μm。又,所謂玻璃板之單面中央部分表示玻璃板之單面之周緣區域除外之部分。再者,玻璃板之單面之周緣區域表示玻璃板之單面之與玻璃板之端部距離0mm~2mm之區域。又,評價樣品之密封距離表示評價樣品之端部與鈣膜之端部間之距離。密封距離通常與密封劑層之端部與鈣膜之端部間之距離一致。
[數2]
Figure 02_image003
(式(1)中, X1係投入於恆溫恆濕槽後之評價樣品之端部與鈣膜之端部之間的密封距離[mm], t係X1=X2+0.1mm之開始減少時間[小時], X2係投入於恆溫恆濕槽前之評價樣品之端部與鈣膜之端部之間的密封距離[mm])。
以下顯示圖式,針對前述水蒸氣障壁性評價試驗之架構與由該試驗求出之作為水蒸氣滲透障壁性參數之常數K之意義加以說明。
圖1係模式性顯示水蒸氣障壁性評價試驗所製造之評價樣品10之剖面圖。如圖1所示,水蒸氣障壁性評價試驗所製造之評價樣品10具備以煮沸之異丙醇洗淨之正方形玻璃板100、形成於該玻璃板100之單面100U之鈣膜200、及貼合於玻璃板100之面100U之第二試驗用薄片300。於玻璃板100之面100U之與玻璃板100之端部100E的距離L為0mm~2mm之周緣區域110U不形成鈣膜200。另一方面,於玻璃板100之面100U之周緣區域110U除外之中央部分120U形成鈣膜200。鈣膜200通常藉由使用覆蓋周緣100U之遮罩(未圖示)之蒸鍍而形成,具有高純度(例如99.8%以上之純度)。再者,第二試驗用薄片300具備密封劑之層310與具備聚對苯二甲酸乙二酯膜321及鋁箔322之支撐膜320,前述密封劑之層310貼合於玻璃板100之面100U。因此,鈣膜200被密封劑之層310密封。
前述評價樣品10所具備之玻璃板100及支撐膜320遮斷水分之能力相當高。因此,位於評價樣品10周圍之水分如箭頭A1所示,通過密封劑之層310之端部310E於密封劑之層310內朝面內方向(與厚度方向垂直之方向)移動,滲透至鈣膜200。因此,收納於恆溫恆濕槽之評價樣品10之鈣膜200自端部200E向中央部200C逐漸被氧化。
圖2係模式性顯示收納於恆溫恆濕槽之前的評價樣品10自玻璃板100側觀察之狀態的俯視圖。又,圖3係模式性顯示收納於恆溫恆濕槽之後的評價樣品10自玻璃板100側觀察之狀態的俯視圖。 如圖2所示,收納於恆溫恆濕槽之前的評價樣品10並未產生因水分滲透所致之鈣膜200之氧化。因此,評價樣品10之端部10E與鈣膜200之端部200E間之密封距離X2通常維持為鈣膜200剛形成後之尺寸。而且,評價樣品10收納於恆溫恆濕槽時,水分通過密封劑之層210(參考圖1)滲透至鈣膜200,使與水接觸之鈣膜氧化,成為透明氧化鈣。因此,如圖3所示,鈣膜200自端部200E朝向中央部200C,逐漸進行因水分滲透而朝透明氧化鈣膜210變化。該變化觀察到鈣膜200之縮小。因此,評價樣品10收納於恆溫恆濕槽後,評價樣品10之端部10E與鈣膜200之端部200E之間的密封距離X1隨時間經過而逐漸變大。
通過密封劑之層310的水分之移動一般遵循Fick之擴散式。因此,前述之水蒸氣障壁性評價試驗中,將作為水分於密封劑之層310內移動密封距離X1所需之時間的開始減少時間t(即自評價樣品10收納於恆溫恆濕槽之時點TP1 起至收納於恆溫恆濕槽之評價樣品10之密封距離X1[mm]成為「X2+0.1mm」之時點T­P2 的時間)與其移動之密封距離X1套入式(1)表示之Fick之擴散式,算出作為水蒸氣滲透障壁性參數之常數K。
因此,前述評價樣品10相當於電子元件之模型,鈣膜200相當於應由密封劑密封之含鉛部。而且,水蒸氣滲透障壁性參數表示電子元件所設之密封劑抑制水分向面內方向滲透之能力大小。具體而言,水蒸氣滲透障壁性參數越小,表示密封劑抑制水分滲透之能力越優異。具有前述範圍之水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑使用於電子元件中含鉛部之密封時,可抑制水分朝含鉛部之滲透。因此,可抑制含鉛部所含之成分的氧化,可抑制鉛自含鉛部流出。
水蒸氣滲透障壁性參數係藉由例如無機填料之種類及量;黏合劑樹脂之種類及量而調整。
[4.第一實施形態之密封劑所含之無機填料] 本發明第一實施形態之密封劑包含無機填料。無機填料之一部分或全部於作為包含該無機填料及黏合劑樹脂之樹脂組成物的密封劑中,發揮吸濕性及鉛吸附性。無機填料可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上。例如亦可使用於密封劑中可發揮吸濕性之無機填料與於密封劑中可發揮鉛吸附性之另一無機填料。作為如此包含黏合劑樹脂之樹脂組成物的密封劑中,鉛吸附性無機填料可發揮鉛吸附性係本發明人等首次所見到之現象。
(4.1.水滑石) 作為無機填料之一例,舉例為水滑石。水滑石分類為未燒成水滑石、半燒成水滑石及燒成水滑石。
未燒成水滑石係以如天然水滑石 (Mg6 Al2 (OH)16 CO3 ・4H2 O)為代表之具有層狀結晶構造之金屬氫氧化物。未燒成水滑石例如由成為基本骨架之層[Mg1-xa Alxa (OH)2 ]xa+ 與中間層[(CO3 )xa/2 ・ma H2 O]xa- 而成。此處,xa表示滿足0<xa<1之數,ma 表示正數。只要未特別指明,則未燒成水滑石係包含合成水滑石等之水滑石般化合物之概念。作為水滑石般化合物舉例為例如下述式(I)及下述式(II)表示之化合物。
Figure 02_image005
(式(I)中,Mi2+ 表示Mg2+ 、Zn2+ 等之2價金屬離子, Mi3+ 表示Al3+ 、Fe3+ 等之3價金屬離子, Aini- 表示CO3 2- 、Cl- 、NO3 - 等之ni價陰離子, xi表示滿足0<xi<1之數, mi 表示滿足0≦mi <1之數, ni表示正數)。
式(I)中,Mi2+ 較佳表示Mg2+ ,Mi3+ 較佳表示Al3+ 。進而Aini- 較佳表示CO3 2-
Figure 02_image007
(式(II)中,Mii2+ 表示Mg2+ 、Zn2+ 等之2價金屬離子, Aiinii- 表示CO3 2- 、Cl- 、NO3 - 等之nii價陰離子, xii表示2以上之正數, zii表示2以下之正數, mii 表示正數, nii表示正數)。
式(II)中,Mii2+ 較佳表示Mg2+ 。且Aiinii- 較佳表示CO3 2-
未燒成水滑石於密封劑中可發揮優異之鉛吸附性。因此,例如適當組合使用未燒成水滑石與於密封劑中可發揮吸濕性之無機填料時,可獲得具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑。
未燒成水滑石之飽和吸水率通常未達1質量%,亦可未達0.8質量%或未達0.6質量%。未燒成水滑石等之水滑石之「飽和吸水率」係指將水滑石於大氣壓下、60℃、90%RH(相對濕度)之環境靜置200小時時對於初期質量之質量增加率。該飽和吸水率可藉下述方法測定。
將水滑石以天平量取1.5g,測定初期質量。將秤取之水滑石於大氣壓下,於設定為60℃、90%RH(相對濕度)之小型環境試驗器(ESPECT公司製SH-222)中靜置200小時進行吸濕,測定吸濕後之質量。接著藉由下述式(i)計算飽和吸水率。 飽和吸水率(質量%)=100×(吸濕後之質量-初期質量)/初期質量   (i)
未燒成水滑石之280℃之熱重量減少率通常為15質量%以上,較佳為15.1質量%以上,特佳為15.2質量%以上。
未燒成水滑石等之水滑石之熱重量減少率可藉由熱重量分析而測定。熱重量分析可使用熱分析裝置(TG/DTA EXSTAR6300,日立高科技科學公司製),於鋁製樣品盤上秤量水滑石5mg,以未蓋上蓋而打開之狀態,於氮氣流量200mL/分鐘之環境下,以升溫速度10℃/分鐘之條件自30℃升溫至550℃而進行。熱重量減少率可使用前述之熱重量分析結果,藉由下述式(ii)計算。 熱重量減少率(質量%)=100×(加熱前之質量-到達特定溫度時之質量)/加熱前之質量   (ii)
測定未燒成水滑石之粉末X射線繞射時,通常於2θ為8~18˚附近僅具有1個波峰,或低角側繞射強度與高角側繞射強度之相對強度比(低角側繞射強度/高角側繞射強度)為0.001~1,000之範圍外。低角側繞射強度表示於低角側(2θ較小之側)出現之波峰或肩峰之繞射強度。高角側繞射強度表示於高角側(2θ較大之側)出現之波峰或肩峰之繞射強度。
未燒成水滑石等之水滑石之粉末X射線繞射測定係藉由粉末X射線繞射裝置(Empyrean,PANalytical 公司製)進行。粉末X射線繞射之測定係以對陰離CuKα (1.5405Å)、電壓:45V、電流:40mA、取樣寬度:0.0260˚、掃描速度:0.0657˚/s、測定繞射角範圍(2θ):5.0131˚~79.9711˚之條件進行。波峰搜尋可利用繞射裝置附屬之軟體之波峰搜尋功能,以「最小有意義度:0.50,最小波峰尖:0.01˚,最大波峰尖:1.00˚,波峰基準寬:2.00˚,方法:2次微分之最小值」之條件進行。
作為未燒成水滑石之例舉例為「ALMKAISER-1」(平均粒徑:620nm)、「MAGCELER-1」(平均粒徑:470nm)、「DHT-4A」(協和化學工業公司製,平均粒徑:400nm)、「STABIACE HT-1」、「STABIACE HT-7」、「STABIACE HT-P」(堺化學工業公司製)等。又未燒成水滑石可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上。
半燒成水滑石係指將未燒成水滑石予以燒成而得,具有層間水的量減少或消失之層狀結晶構造之金屬氫氧化物。所謂「層間水」若使用組成式加以說明,則指上述之未燒成之天然水滑石及水滑石般化合物之組成式中記載之「H2 O」。
半燒成水滑石於密封劑中可發揮優異之鉛吸附性及吸濕性。因此,例如適當使用半燒成水滑石時,可獲得具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑。半燒成水滑石顯示鉛吸附性係本發明人等首次所發現。
半燒成水滑石由於通常具有與未燒成水滑石不同之飽和吸水率,故該等可藉由飽和吸水率予以區別。半燒成水滑石之飽和吸水率通常為1質量%以上,較佳為3質量%以上,更佳為5質量%以上,且通常未達20質量%。半燒成水滑石之飽和吸水率可藉與未燒成水滑石之飽和吸水率同樣方法測定。
半燒成水滑石由於通常具有與未燒成水滑石不同之熱重量減少率,故該等可藉由熱重量減少率予以區別。半燒成水滑石之280℃之熱重量減少率通常未達15質量%,較佳未達14質量%,特佳未達13質量%。又,半燒成水滑石之380℃之熱重量減少率通常為12質量%以上,較佳為15質量%以上,特佳為16質量%以上。半燒成水滑石之熱重量減少率可藉與未燒成水滑石之熱重量減少率同樣方法測定。
半燒成水滑石由於通常以粉末X射線繞射測定之波峰及相對強度比與未燒成水滑石不同,故該等可藉由以粉末X射線繞射測定之波峰及相對強度比予以區別。測定半燒成水滑石之粉末X射線繞射時,通常於2θ為8~18˚附近顯示開裂為兩個之波峰或由兩個波峰合成之具有肩部之波峰,低角側繞射強度與高角側繞射強度之相對強度比(低角側繞射強度/高角側繞射強度)為0.001~1,000。半燒成水滑石之粉末X射線繞射測定係藉與未燒成水滑石之粉末X射線繞射測定相同方法進行。
作為半燒成水滑石之例,舉例為「DHT-4C」(協和化學工業公司製,平均粒徑:400nm);「DHT-4A-2」(協和化學工業公司製,平均粒徑:400nm)等。半燒成水滑石可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上。
燒成水滑石意指使未燒成水滑石或半燒成水滑石燒成所得之不僅是層間水消失且羥基亦因縮合脫水而消失之具有非晶構造之金屬氧化物。
燒成水滑石於密封劑中可發揮優異之鉛吸附性及吸濕性。因此,例如適當使用燒成水滑石時,可獲得具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑。半燒成水滑石顯示鉛吸附性係本發明人等首次所發現。
燒成水滑石由於通常具有與未燒成水滑石及半燒成水滑石不同之飽和吸水率,故該等可藉由飽和吸水率予以區別。燒成水滑石之飽和吸水率通常為20質量%以上,較佳為30質量%以上,特佳為40質量%以上。燒成水滑石之飽和吸水率可藉與未燒成水滑石之飽和吸水率同樣方法測定。
燒成水滑石由於通常具有與未燒成水滑石及半燒成水滑石不同之熱重量減少率,故該等可藉由熱重量減少率予以區別。燒成水滑石之380℃之熱重量減少率通常未達12質量%,較佳未達10質量%,特佳未達7質量%。燒成水滑石之熱重量減少率可藉與未燒成水滑石之熱重量減少率同樣方法測定。
燒成水滑石由於通常以粉末X射線繞射測定之波峰及相對強度比與未燒成水滑石及半燒成水滑石不同,故該等可藉由以粉末X射線繞射測定之波峰及相對強度比予以區別。測定燒成水滑石之粉末X射線繞射時,通常於2θ為8˚~18˚之區域不具有特徵波峰,於2θ為43˚具有特徵波峰。燒成水滑石之粉末X射線繞射測定係藉與未燒成水滑石之粉末X射線繞射測定相同方法進行。
作為燒成水滑石之例,舉例為「KW2200」(協和化學工業公司製,平均粒徑:400nm)等。燒成水滑石可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上。
(4.2.氧化鈣) 作為無機填料之另一例,舉例為氧化鈣。氧化鈣於密封劑中,可發揮優異之鉛吸附性及吸濕性。因此,適當使用氧化鈣,可獲得具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑。氧化鈣顯示鉛吸附性係由本發明人首次發現。氧化鈣亦可以含於與其他無機填料之混合物之狀態使用。作為此等混合物,舉例為例如燒成白雲石(dolomite)(含氧化鈣及氧化鎂之混合物)。
(4.3.沸石) 作為無機填料之另一例,舉例為沸石。沸石於密封劑中,可發揮優異之鉛吸附性。且沸石藉由例如適當調整組成,可於密封劑中發揮優異吸濕性。因此,適當使用沸石,可獲得具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑。
基於提高沸石吸濕性之觀點,沸石較佳具有高的親水性。沸石之親水性可藉由例如沸石所含之氧化矽與氧化鋁之莫耳比而調整。沸石之具體氧化矽與氧化鋁之莫耳比(氧化矽/氧化鋁)較佳未達100,更佳未達50,又更佳未達25。
沸石通常具有細孔。沸石之細孔徑,較佳調整為獲得高的鉛吸附性及吸濕性。沸石之細孔徑較佳為6Å以下,更佳為5Å以下,又更佳為4Å以下。「Å」表示1.0×10-10 m。沸石之細孔徑可藉由氣體吸附法、水銀壓入法測定。
(4.4.其他無機填料之例) 作為無機填料之又另一例舉例為上述以外之吸濕性金屬氧化物。作為此等吸濕性金屬氧化物,舉例為例如氧化鎂、氧化鍶、氧化鋁、氧化鋇等。吸濕性金屬氧化物於密封劑中可發揮優異吸濕性。例如吸濕性金屬氧化物與於密封劑中可發揮鉛吸附性之無機填料適當組合使用時,可獲得具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數之密封劑。
(4.5.較佳之無機填料) 上述之例中,作為無機填料較佳為半燒成水滑石、燒成水滑石、氧化鈣及沸石。該等由於於密封劑中可發揮優異鉛吸附性及吸濕性,故容易將密封劑之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數調整於上述範圍。因此,密封劑較佳包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石、氧化鈣及沸石所成之群之1種以上。
(4.6.無機填料之表面處理) 半無機填料可使用經適當表面處理劑予以表面處理者。只要未特別指明,則施以表面處理者包含於用語「無機填料」中。作為表面處理劑,可使用例如高級脂肪酸、烷基矽烷化合物、矽烷偶合劑,其中,適宜為高級脂肪酸、烷基矽烷化合物。表面處理劑可單獨使用1種或以任意比率組合2種以上使用。
作為高級脂肪酸舉例為例如硬脂酸、褐煤酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸等之碳數18以上之高級脂肪酸。其中較佳為硬脂酸。
作為烷基矽烷化合物舉例為例如甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、氯化正十八烷基二甲基(3-(三甲氧基矽烷基)丙基)銨等。
作為矽烷偶合劑舉例為例如3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基(二甲氧基)甲基矽烷及2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等之環氧系矽烷偶合劑;3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷及11-巰基十一烷基三甲氧基矽烷等之巰基系矽烷偶合劑;3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基二甲氧基甲基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-甲基胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷及N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基二甲氧基甲基矽烷等之胺基系矽烷偶合劑;3-脲基丙基三甲氧基矽烷等之脲系矽烷偶合劑、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷及乙烯基甲基二乙氧基矽烷等之乙烯系矽烷偶合劑;對-苯乙烯基三甲氧基矽烷等之苯乙烯系矽烷偶合劑;3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷及3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等之丙烯酸酯系矽烷偶合劑;3-異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷等之異氰酸酯系矽烷偶合劑;雙(三乙氧基矽烷基丙基)二硫醚、雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫醚等之硫醚系矽烷偶合劑;苯基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷;咪唑矽烷;三嗪矽烷等。
表面處理劑之量係隨無機填料及表面處理劑種類而異。相對於未施以表面處理之無機填料100質量份之表面處理所用之表面處理劑的量較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,特佳為1.0質量份以上,較佳為10質量份以下,更佳為8質量份以下,特佳為6質量份以下。以前述範圍量之表面處理劑進行表面處理時,由於可抑制凝集且增大無機填料之表面積,故可容易發揮無機填料之鉛吸附性及吸濕性。
無機填料之表面處理方法未特別限定,例如亦可將無機填料與表面處理劑混合進行表面處理。尤其,使用半燒成水滑石等之水滑石作為無機填料時,表面處理較佳邊以混合機攪拌未處理之水滑石,邊噴霧表面處理劑而進行。處理溫度較佳為常溫。且攪拌較佳進行5分鐘~60分鐘。作為混合機舉例為例如V型摻合機、帶型摻合機、汽泡錐型摻合機等摻合機;亨歇爾混練機、混凝土混練機等混練機;球磨機、粗磨粉碎機等之磨機。又,亦可藉由與粉碎水滑石之同時使該水滑石與表面處理劑混合而進行表面處理。
(4.7.無機填料之粒徑) 無機填料之平均粒徑較佳為1nm以上,更佳為10nm以上,又更佳為100nm以上,特佳為200nm以上,較佳未達10μm,更佳未達5μm,又更佳為1μm以下,特佳為800nm以下。尤其,使用半燒成水滑石等之水滑石作為無機填料時,水滑石之平均粒徑較佳為1nm以上,特佳為10nm以上,且較佳為1,000mm以下,特佳為800nm以下。再者,尤其於使用沸石作為無機填料時,沸石之平均粒徑較佳為100nm以上,更佳為200nm以上,且較佳未達10μm,特佳未達5μm。使用具有此等範圍之平均粒徑之無機填料時,密封劑之加工性變良好,可容易製造密封薄片。
無機填料之平均粒徑係藉由雷射繞射散射粒度分佈測定(JIS Z 8825)以體積基準測定粒度分佈,以該粒度分佈之中值徑而求出。
(4.8.無機填料之比表面積) 無機填料之BET比表面積較好為1m2 /g以上,更好為5m2 /g以上,較佳為250m2 /g以上下,更佳為200m2 /g以下。使用半燒成水滑石等之水滑石作為無機填料時,該水滑石較佳具有前述範圍之BET比表面積。使用具有此等範圍之BET比表面積之無機填料時,密封劑之加工性變良好,可容易製造密封薄片。
無機填料之BET比表面積可依據BET法,使用比表面積測定裝置(Macsorb HM Model 1210,MountTech公司製),於試料表面吸附氮氣,使用BET多點法算出。
(4.9.無機填料之量) 相對於密封劑之不揮發成分100質量%,無機填料之量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,又更佳為20質量%以上,特佳為25質量%以上,較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下,又更佳為70質量%以下,例如可為65質量%以下、60質量%以下。無機填料之量為前述範圍之下限值以上時,由於可大為發揮無機填料之鉛吸附性及吸濕性,故容易將密封劑之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數調整於上述範圍。又,無機填料之量為前述範圍之上限值以下時,由於密封劑之黏度及濡濕性良好,故可提高含鉛部、電極等之密封對象與密封劑之密著性。因此,可有效抑制於密封對象與密封劑之間形成間隙,因此由於可提升密封性故可特別有效抑制水分滲透及鉛之漏出。
[5.第一實施形態之密封劑所含之無機填料以外之成分的概要] 本發明第一實施形態之密封劑包含與上述無機填料組合之黏合劑樹脂。黏合劑樹脂能發揮抑制灰塵等異物朝電子元件進入之機能、保持無機填料以使其不自密封部脫離之機能、使密封劑密著於鉛吸附部等之密封對象之機能、抑制水分滲透之機能等之機能的一部分或全部。
又,本發明第一實施形態之密封劑亦可與無機填料及黏合劑樹脂組合而包含任意成分。黏合劑樹脂及任意成分之種類及比率可對應於無機填料之種類及量以及對密封劑所要求之特性而適當選擇。
以下,舉例適於黏著性密封劑及熱硬化型密封劑之成分,針對黏合劑樹脂及任意成分加以說明。所謂黏著性密封劑表示顯示黏著性,藉由壓著而可將密封對象密封之類型的密封劑。黏著型密封劑由於通常於常溫於比較短時間僅施加壓力即可接著,故可作為感壓性接著劑發揮機能。且,熱硬化型密封劑表示藉由於與密封對象接觸之狀態熱硬化而可達成密封之類型的密封劑。但密封劑所含之成分,不限定於以下說明之例。因此,作為適於黏著型密封劑之例而顯示之成分,亦可使用於其以外之密封劑(例如熱硬化型密封劑)。又,作為適於熱硬化型密封劑之例而顯示之成分,亦可使用於其以外之密封劑(例如黏著型密封劑)。
[6.適於第一實施形態之黏著型密封劑之成分的說明] (6.1.作為黏合劑樹脂之熱塑性樹脂) 作為密封劑中與無機填料組合而包含之成分之例,舉例為熱塑性樹脂。熱塑性樹脂較佳為黏著型密封劑之黏合劑樹脂。熱塑性樹脂可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
作為熱塑性樹脂並未特別限定,可使用例如適於熱硬化型密封劑之黏合劑樹脂而後述之熱塑性樹脂。其中,作為熱塑性樹脂之較佳例,舉例為聚烯烴系樹脂。聚烯烴系樹脂與包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群之1種以上之無機填料組合時,可獲得透明性優異之密封劑。
作為聚烯烴系樹脂使用具有源自烯烴單體之骨架的樹脂。作為聚烯烴系樹脂,舉例為國際公開2011/62167號、國際公開2013/108731號中記載之聚烯烴系樹脂。其中,較佳為國際公開2011/62167號中記載之異丁烯改質樹脂,及國際公開2013/108731號中記載之苯乙烯-異丁烯改質樹脂。再者,作為較佳之聚烯烴系樹脂,舉例為例如聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂、聚丁烯系樹脂、聚異丁烯系樹脂。聚烯烴系樹脂可為均聚物,亦可為共聚物。且作為共聚物可為無規共聚物,亦可為嵌段共聚物。
作為共聚物舉例為2種以上烯烴之共聚物;烯烴與非共軛二烯、苯乙烯等之烯烴以外之單體之共聚物。作為較佳共聚物之例舉例為乙烯-非共軛二烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-非共軛二烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、丙烯-丁烯-非共軛二烯共聚物、苯乙烯-異丁烯共聚物、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯共聚物等。
烯烴系樹脂亦可包含具有酸酐基(即羰氧羰基(-CO-O-CO-))之聚烯烴系樹脂。使用具有酸酐基之聚烯烴系樹脂時,可提高密封劑之接著性及耐濕熱性。
作為酸酐舉例為例如源自琥珀酸酐之基、源自馬來酸酐之基、源自戊二酸酐之基等。酸酐基之種類可為1種,亦可為2種以上。具有酸酐基之聚烯烴系樹脂可藉由例如以具有酸酐基之不飽和化合物,使聚烯烴系樹脂於自由基反應條件下接枝改質而製造。且具有酸酐基之聚烯烴系樹脂可藉由例如使具有酸酐基之不飽和化合物與烯烴等進行自由基共聚合而製造。
具有酸酐基之聚烯烴系樹脂中之酸酐基濃度較佳為0.05 mmol/g以上,更佳為0.1 mmol/g以上,較佳為10 mmol/g以下,更佳為5 mmol/g以下。酸酐基之濃度係依據JIS K 2501之記載,由定義為中和樹脂1g中存在之酸而必要之氫氧化鉀之mg數的酸價值而得。
相對於聚烯烴系樹脂之總量100質量%,具有酸酐基之聚烯烴系樹脂之量,較佳為0質量%以上,更佳為10質量%以上,特佳為11質量%以上,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,特佳為40質量%以下。
聚烯烴系樹脂亦可包含具有環氧基之聚烯烴系樹脂。使用具有環氧基之聚烯烴系樹脂時,可提高密封劑之接著性及耐濕熱性。
具有環氧基之聚烯烴系樹脂係藉由例如以(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸4-羥基丁酯縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚等之具有環氧基之不飽和化合物,使聚烯烴系樹脂於自由基反應條件下接枝改質而製造。此處,用語(甲基)丙烯酸縮水甘油酯包含丙烯酸縮水甘油酯及甲基丙烯酸縮水甘油酯兩者。且具有環氧基之聚烯烴系樹脂可使例如具有環氧基之不飽和化合物與烯烴等進行自由基共聚合而製造。
具有環氧基之聚烯烴系樹脂中之環氧基濃度較佳為0.05 mmol/g以上,更佳為0.1 mmol/g以上,較佳為10 mmol/g以下,更佳為5 mmol/g以下。環氧基之濃度係自基於JIS K 7236-1995所得之環氧當量求出。
相對於聚烯烴系樹脂之總量100質量%,具有環氧基之聚烯烴系樹脂之量,較佳為0質量%以上,更佳為10質量%以上,特佳為11質量%以上,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,特佳為30質量%以下。
聚烯烴系樹脂可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。尤其較佳組合使用具有酸酐基之聚烯烴系樹脂及具有環氧基之聚烯烴樹脂。組合使用具有酸酐基之聚烯烴系樹脂及具有環氧基之聚烯烴樹脂時,由於酸酐基與環氧基之反映可形成交聯構造,故可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力。該情況下,環氧基與酸酐之莫耳比(環氧基:酸酐基)較佳為100:10~100:400,更佳為100:50~100:200,特佳為100:90~100:150。
以下說明聚烯烴系樹脂之具體例。 作為聚異丁烯系樹脂之具體例舉例為BASF公司製「OPPANOL B100」(黏度平均分子量:1,110,000)、BASF公司製「B50SF」(黏度平均分子量:400,000)。
作為聚丁烯系樹脂之具體例舉例為例如JX Energy公司製「HV-1900」(聚丁烯,數平均分子量:2,900)、東邦化學工業公司製「HV-300M」(馬來酸酐改質液狀聚丁烯(「HV-300」(數平均分子量:1,400)之改質品)、數平均分子量:2,100,構成酸酐基之羧基之數:3.2個/1分子,酸價:43.4 mgKOH/g,酸酐基濃度:0.77 mmol/g)。
作為苯乙烯-異丁烯共聚物之具體例舉例為KANEKA公司製「SIBSTAR T102」(苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,數平均分子量:100,000,苯乙烯含量:30質量%)、星光PMC公司製「T-YP757B」(馬來酸酐改質苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,酸酐基濃度:0.464 mmol/g,數平均分子量:100,000)、星光PMC公司製「T-YP766」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,環氧基濃度:0.638 mmol/g,數平均分子量:100,000)、星光PMC公司製「T-YP8920」(馬來酸酐改質苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,酸酐基濃度:0.464 mmol/g,數平均分子量:35,800)、星光PMC公司製「T-YP8930」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,環氧基濃度:0.638 mmol/g,數平均分子量:48,700)。
作為聚乙烯系樹脂或聚丙烯系樹脂之具體例,舉例為三井化學公司製「EPT X-3012P」(乙烯-丙烯-5-亞乙基-2-降冰片烯共聚物)、三井化學公司製「EPT1070」(乙烯-丙烯-二環戊二烯共聚物)、三井化學公司製「TAFMER A4085」(乙烯-丁烯共聚物)。
作為丙烯-丁烯系共聚物之具體例,舉例為星光PMC公司製「T-YP341」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質丙烯-丁烯無規共聚物,丙烯單位與丁烯單位之合計每100質量%之丁烯單位之量:29質量%,環氧基濃度:0.638 mmol/g,數平均分子量:155,000)、星光PMC公司製「T-YP279」(馬來酸酐改質丙烯-丁烯無規共聚物,丙烯單位與丁烯單位之合計每100質量%之丁烯單位之量:36質量%,酸酐基濃度:0.464 mmol/g,數平均分子量:35,000)、星光PMC公司製「T-YP276」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質丙烯-丁烯無規共聚物,丙烯單位與丁烯單位之合計每100質量%之丁烯單位之量:36質量%,環氧基濃度:0.638 mmol/g,數平均分子量:57,000)、星光PMC公司製「T-YP312」(馬來酸酐改質丙烯-丁烯無規共聚物,丙烯單位與丁烯單位之合計每100質量%之丁烯單位之量:29質量%,酸酐基濃度:0.464 mmol/g,數平均分子量:60,900)、星光PMC公司製「T-YP313」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質丙烯-丁烯無規共聚物,丙烯單位與丁烯單位之合計每100質量%之丁烯單位之量:29質量%,環氧基濃度:0.638 mmol/g,數平均分子量:155,000)、星光PMC公司製「T-YP429」(馬來酸酐改質乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物,乙烯單位與甲基丙烯酸甲酯單位之合計每100質量%之甲基丙烯酸甲酯單位之量:32質量%,酸酐基濃度:0.46 mmol/g,數平均分子量:2,300)、星光PMC公司製「T-YP430」(馬來酸酐改質乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物,乙烯單位與甲基丙烯酸甲酯單位之合計每100質量%之甲基丙烯酸甲酯單位之量:32質量%,酸酐基濃度:1.18 mmol/g,數平均分子量:4,500)、星光PMC公司製「T-YP431」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物,環氧基濃度:0.64 mmol/g,數平均分子量:2,400)、星光PMC公司製「T-YP432」(甲基丙烯酸縮水甘油酯改質乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物,環氧基濃度:1.63 mmol/g,數平均分子量:3,100)。
熱塑性樹脂之數平均分子量較佳為1,000以上,更佳為3,000以上,又更佳為5,000以上,又更佳為10,000以上,再更佳為30,000以上,特佳為50,000以上。使用具有此等範圍之數平均分子量之熱塑性樹脂時,由於可抑制密封劑之清漆塗佈時之不均,故可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力,且可提高密封部之機械強度。又,熱塑性樹脂之數平均分子量較佳為1,000,000以下,更佳為800,000以下,又更佳為700,000以下,又更佳為600,000以下,再更佳為500,000以下,又再更佳為450,000以下,佳為400,000以下。使用具有此等範圍之數平均分子量之熱塑性樹脂時,可提高密封劑之清漆之塗佈性,且可提高熱塑性樹脂與其他成分之相溶性。
數平均分子量係以凝膠滲透層析(GPC)法以聚苯乙烯換算而測定。藉由GPC法之數平均分子量具體而言,可使用島津製作所公司製之LC-9A/RID-6A作為測定裝置,使用昭和電工公司製Shodex K-800P/K-804L/K-804L作為管柱,使用甲苯等作為移動相,於管柱溫度40℃測定,使用標準聚苯乙烯之檢量線算出。
熱塑性樹脂之重量平均分子量通常大於5,000,較佳為8,000以上,更佳為10,000以上,又更佳為15,000以上,特佳為20,000以上,較佳為1,000,000以下,更佳為800,000以下,又更佳為600,000以下,特佳為500,000以下。
重量平均分子量係以凝膠滲透層析(GPC)法以聚苯乙烯換算而測定。藉由GPC法之重量平均分子量具體而言,可使用島津製作所公司製之LC-9A/RID-6A作為測定裝置,使用昭和電工公司製Shodex K-800P/K-804L/K-804L作為管柱,使用氯仿等作為移動相,於管柱溫度40℃測定,使用標準聚苯乙烯之檢量線算出。
熱塑性樹脂較佳具有非晶性。所謂非晶性意指樹脂不具有明確熔點。具體而言,所謂非晶性表示以DSC(示差掃描熱量測定)測定熔點時,未觀察到明確波峰。使用具有非晶性之熱塑性樹脂時,由於可抑制密封劑之清漆增黏,故可使清漆之流動性良好。
熱塑性樹脂之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為1質量%以上,更佳為3質量%以上,又更佳為5質量%以上,再更佳為7質量%以上,又再更佳為10質量%以上,又更佳為15質量%以上,特佳為20質量%以上。熱塑性樹脂之量為此等範圍時,可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力,且可提高密封劑之透明性。再者,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,熱塑性樹脂之量較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下,又更佳為70質量%以下,再更佳為60質量%以下,又再更佳為55質量%以下,特佳為50質量%以下。熱塑性樹脂之量為此等範圍時,由於密封劑之清漆之塗佈性及相溶性提高,故可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力,且可達成密封劑處理性提高(例如觸黏之抑制)。
熱塑性樹脂之量,相對於無機填料100質量份,較佳為10質量份以上,更佳為20質量份以上,特佳為30質量份以上,較佳為300質量份以下,更佳為200質量份以下,特佳為150質量份以下。尤其熱塑性樹脂包含具有酸酐基之聚烯烴系樹脂時,該具有酸酐基之聚烯烴系樹脂之量,相對於無機填料100質量份,較佳為1質量份以上,更佳為3質量份以上,特佳為5質量份以上,較佳為30質量份以下,更佳為25質量份以下,特佳為23質量份以下。又,熱塑性樹脂包含具有環氧基之聚烯烴系樹脂時,該具有環氧基之聚烯烴系樹脂之量,相對於無機填料100質量份,較佳為1質量份以上,更佳為2質量份以上,特佳為3質量份以上,較佳為30質量份以下,更佳為28質量份以下,特佳為26質量份以下。尤其於無機填料為半燒成水滑石時,期望該半燒成水滑石與熱塑性樹脂之質量比滿足前述要件。以如此量使用熱塑性樹脂時,密封劑可特別有效地抑制水分滲透及鉛漏出。
(6.2.黏著賦予劑) 作為密封劑中與無機填料組合而包含之成分之例舉例為黏著賦予劑。黏著賦予劑係與可塑性樹脂組合使用時,可提高密封劑之黏著性之化合物,亦稱為「增黏劑(tackifier)」。黏著賦予劑適於黏著型密封劑,因此較佳與熱塑性樹脂組合使用。黏著賦予劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
作為黏著賦予劑,舉例為例如萜烯樹脂、改質萜烯樹脂(氫化萜烯樹脂、萜烯酚共聚合樹脂、芳香族改質萜烯樹脂等)、香豆素樹脂、茚樹脂、石油樹脂(脂肪族系石油樹脂、氫化烴石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族芳香族共聚合系石油樹脂、二環戊二烯系石油樹脂及其氫化物等)。
前述例中,基於密封劑之接著性、抑制水分滲透之能力、透明性等之觀點,較佳為石油樹脂。作為石油樹脂舉例為脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族芳香族共聚合系石油樹脂、氫化烴石油樹脂等。基於接著性、抑制水分滲透之能力及相溶性之觀點,更佳為芳香族系石油樹脂、脂肪族芳香族共聚合系石油樹脂、氫化烴石油樹脂、二環戊二烯系石油樹脂及其氫化物。又,基於透明性之觀點,特佳為氫化烴石油樹脂、二環戊二烯系石油樹脂之氫化物。
作為氫化烴石油樹脂亦可使用將芳香族系石油樹脂予以氫化處理者。該情況,氫化烴石油樹脂之氫化率較佳為30%~99%,更佳為40%~97%,又更佳為50%~ 90%。具有前述範圍之氫化率之氫化烴石油樹脂之著色小,透明性優異,且可以低生產成本製造。氫化率可自氫化前與氫化後之芳香環之氫的1 H-NMR之波峰強度比而求出。
作為氫化烴石油樹脂特佳為含環己烷環之氫化石油樹脂、二環戊二烯系石油樹脂。
以下說明石油樹脂之具體例。 作為萜烯樹脂舉例為例如YS樹脂PX1000、YS樹脂PX1150、YS樹脂PX1150N、YS樹脂PX1250、YS樹脂TH130、YS樹脂TR105(均為YASUHARA化學公司製)等。 作為芳香族改質萜烯樹脂舉例為例如YS樹脂TO85、YS樹脂TO105、YS樹脂TO115、YS樹脂TO125(均為YASUHARA化學公司製)等。 作為氫化萜烯樹脂舉例為例如CLEARON P、CLEARON M、CLEARON K系列(均為YASUHARA化學公司製)等。 作為萜烯酚共聚合樹脂舉例為例如YS POLYSTER2000、POLYSTER U、POLYSTER T、POLYSTER S、MIGHTY ACE G(均為YASUHARA化學公司製)等。 作為液狀樹脂舉例為YS樹脂LP、YS樹脂CP(均為YASUHARA化學公司製)等。 作為烴樹脂舉例為例如T-REZ RB093、T-REZ RC100、T-REZ RC115、T-REZ RC093、T-REZ RE100(均為JXTG Energy公司製);PETROPECK 60、PETROPECK 70、PETROPECK 90、PETROPECK 90HS、PETROPECK 90V、PETROPECK 100V(均為TOSOH公司製)。 作為氫化烴石油樹脂舉例為例如Escorez 5300系列、5600系列(均為EXXON MOBILE公司製);T-REZ OP501、T-REZ PR801、T-REZ PR803、T-REZ HA085、T-REZ HA103、T-REZ HA105、T-REZ HA125、T-REZ HB103、T-REZ HB125(均為氫化二環戊二烯系石油樹脂,JXTG Energy公司製);Quintonel1325、Quintonel1345(均為日本ZEON公司製);AIMERB S-100、AIMERB S-110、AIMERB P-100、AIMERB P-125、AIMERB P-140(均為氫化二環戊二烯系石油樹脂,出光興產公司製)等。 作為芳香族系石油樹脂舉例為例如ENDEX155(伊士曼公司製);NEOPOLYMER L-90、NEOPOLYMER 120、NEOPOLYMER 130、NEOPOLYMER 140、NEOPOLYMER 150、NEOPOLYMER 170S、NEOPOLYMER 160、NEOPOLYMER E-100、NEOPOLYMER E-130、NEOPOLYMER M-1、NEOPOLYMER S、NEOPOLYMER S100、NEOPOLYMER 120S、NEOPOLYMER 130S、NEOPOLYMER EP-140(均為JXTG Energy公司製)、PETCOAL LX、PETCOAL 120、PETCOAL 130、PETCOAL 140(均為TOSOH公司製)等。 作為脂肪族芳香族共聚合系石油樹脂舉例為例如QuintoneD100 (日本ZEON公司製)、T-REZ RD104、T-REZ PR802(JXTG Energy公司製)等。 作為含環己烷環之氫化石油樹脂舉例為例如ALCON P-90、ALCON P-100、ALCON P-115、ALCON P-125、ALCON P-140、ALCON M-90、ALCON M-100、ALCON M-115、ALCON M-135(均為荒川化學公司製)等。 作為含環己烷環之飽和烴樹脂舉例為例如TFS13-030(荒川化學公司製)等。 作為超淡色松脂樹脂舉例為例如PINECRYSTAL ME-H、PINECRYSTAL ME-D、PINECRYSTAL ME-G、PINECRYSTAL KR-85、PINECRYSTAL KE-311、PINECRYSTAL KE-359、PINECRYSTAL D-601、PINECRYSTAL PE-590、PINECRYSTAL KE-604、PINECRYSTAL PR-580(均為荒川化學公司製)等。
黏著賦予劑之數平均分子量較佳為100~ 2,000,更佳為700~ 1,500,又更佳為500~1,000。
黏著賦予劑之軟化點較佳為50℃~200℃,更佳為90℃~180℃,又更佳為100℃~150℃。軟化點係依據JIS K2207藉由環球法測定。使用具有此等軟化點之黏著賦予劑時,可使利用密封劑之密封薄片之密封容易,又可提高密封劑之耐熱性。
黏著賦予劑之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,又更佳為15質量%以上。黏著賦予劑之量為該範圍時,可有效提高密封劑之接著性。且,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,黏著賦予劑之量較佳為80質量%以下,更佳為60質量%以下,又更佳為50質量%以下,特佳為40質量%以下。黏著賦予劑之量為該範圍時,可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力。
(6.3.交聯劑及交聯促進劑) 作為密封劑中與無機填料組合而含有之成分之例,舉例為交聯劑及交聯促進劑。交聯劑及交聯促進劑會與其他成分具有之反應性基反應,形成交聯構造。例如熱塑性樹脂具有酸酐基及環氧基等之反應性基時,交聯劑及交聯促進劑會與其反應性基反應形成交聯構造。但,交聯劑及交聯促進劑不包含上述熱塑性樹脂及黏著賦予劑。交聯劑及交聯促進劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
作為交聯劑及交聯促進劑舉例為例如胺系化合物、胍系化合物、咪唑系化合物、鏻系化合物、酚系化合物等。
作為胺系化合物舉例為例如溴化四甲基銨、溴化四丁基銨等之4級銨鹽;DBU(1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳烯-7)、DBN(1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬烯-5)、DBU-酚鹽、DBU-辛酸鹽、DBU-對-甲苯磺酸鹽、DBU-甲酸鹽、DBU-酚酚醛清漆樹脂鹽等之二氮雜雙環化合物;苄基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)酚、2,4,6-三(二胺基甲基)酚等之3級胺級該等之鹽;芳香族二甲基脲、脂肪族二甲基脲、芳香族二甲基脲等之二甲基脲化合物;等。
作為胍系化合物舉例為例如二氰基二醯胺、1-甲基胍、1-乙基胍、1-環己基胍、1-苯基胍、1-(鄰-甲苯基)胍、二甲基胍、二苯基胍、三乙基胍、四甲基胍、五甲基胍、1,5,7-三氮雜雙環[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基-1,5,7-三氮雜雙環[4.4.0]癸-5-烯、1-甲基雙胍、1-乙基雙胍、1-正丁基雙胍、1-正十八烷基雙胍、1,1-二甲基雙胍、1,1-二乙基雙胍、1-環己基雙胍、1-烯丙基雙胍、1-苯基雙胍、1-(鄰-甲苯基)雙胍等。
作為咪唑系化合物舉例為例如1H-咪唑、2-甲基-咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-雙(羥基甲基)-咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-咪唑、2-十二烷基-咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑等。
作為鏻系化合物舉例為例如三苯膦、鏻硼酸鹽化合物、四苯基鏻四苯基硼酸鹽、正丁基鏻四苯基硼酸鹽、四丁基鏻癸酸鹽、(4-甲基苯基)三苯基鏻硫代氰酸鹽、四苯基鏻硫代氰酸鹽、丁基三苯基鏻硫代氰酸鹽等。
酚系化合物之種類舉例為例如MEH-7700、MEH-7810、MEH-7851(明和化成公司製)NHN、CBN、GPH(日本化藥公司製)、SN170、SN180、SN190、SN475、SN485、SN495、SN375、SN395 (東都化成公司製)、TD2090(DIC公司製)等。尤其作為含有三嗪骨架之酚系化合物之具體例舉例為LA3018(DIC公司製)等。作為含有三嗪骨架之酚酚醛清漆化合物之具體例舉例為LA7052、LA7054、LA1356 (DIC公司製)等。
作為交聯劑舉例為例如具有可與酸酐基反應之官能基的樹脂。作為可與酸酐基反應之官能基舉例為例如羥基、1級或2級胺基、硫醇基、環氧基、氧雜環丁基等,較佳為環氧基。作為具有可與酸酐基反應之官能基的樹脂可使用例如國際公開第2017/057708號中記載之樹脂。
作為交聯劑舉例為例如具有可與環氧基反應之官能基的樹脂。作為可與環氧基反應之官能基舉例為例如羥基、酚性羥基、胺基、羧基級酸酐基等,較佳為酸酐基。作為酸酐基舉例為例如源自琥珀酸酐之基、源自馬來酸酐之基、源自戊二酸酐之基等。作為具有可與環氧基反應之官能基的樹脂可使用例如國際公開第2017/057708號中記載之樹脂。
且後述之硬化劑中,只要可與密封劑所含之成分所具有之反應性基反應者,則該硬化劑亦可作為交聯劑或交聯促進劑使用。
交聯劑及交聯促進劑之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為0.001質量%以上,更佳為0.01質量%以上,特佳為0.02質量%以上。交聯劑及交聯促進劑之量於此等範圍時,可提高密封劑之處理性(例如觸黏之抑制)。又,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,交聯劑及交聯促進劑之量較佳為5質量%以下,更佳為2.5質量%以下。交聯劑及交聯促進劑之量於此等範圍時,可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力。
(6.4.適於黏著型密封劑之其他成分) 密封劑所含之成分中,作為適於黏著型密封劑之成分舉例為可塑劑。藉由可塑劑可提高密封劑之柔軟性及成形性。作為可塑劑較佳為於室溫(25℃)為液狀之材料。作為可塑劑舉例為鏈烷系製程油、萘系製程油、液體鏈烷、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、凡士林等之礦物油,蓖麻油、棉籽油、菜籽油、大豆油、棕櫚油、椰油、橄欖油等之植物油、液狀聚丁烯、氫化液狀聚丁烯、液狀聚丁二烯、氫化液狀聚丁二烯等之液狀α聚烯烴化合物等。可塑劑之重量平均分子量,基於接著性之觀點,較佳為500~5,000,更佳為1,000~3,000。可塑劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。可塑劑之量相對於密封劑中之不揮發成分100質量%,較佳為50質量%以下。
密封劑所含之成分中,作為適於黏著型密封劑之成分之例可舉例為上述以外之樹脂(例如環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯胺樹脂等);橡膠粒子、矽氧粉末、尼龍粉末、氟樹脂粉末等之有機填充劑;ORBEN、BENTON等增黏劑;矽氧系、氟系、高分子系之消泡劑或調平劑;三唑化合物、噻唑化合物、三嗪化合物、紫質化合物等之密著性賦予劑;抗氧化劑;等。再者,作為熱硬化型密封劑所含之成分之後述成分,黏著型密封劑亦可包含。
[7.適於第一實施形態之熱硬化型密封劑之成分之說明] (7.1.作為黏合劑樹脂之熱硬化性樹脂) 作為密封劑中與無機填料組合而含有之成分之例舉例為熱硬化性樹脂。熱硬化性樹脂較佳作為熱硬化型密封劑之黏合劑樹脂。熱硬化性樹脂可單獨使用1種,亦可以任意比率組合使用2種以上。
作為熱硬化性樹脂之例舉例為環氧樹脂、氰酸酯樹脂、酚樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、乙烯基苄基樹脂等,較佳為環氧樹脂。環氧樹脂與包含選自由半燒成水滑石及氧化鈣所成之群之1種以上之無機填料組合時,可獲得透明性優異之密封劑。
環氧樹脂較佳平均每1分子具有2個以上環氧基。作為環氧樹脂之例舉例為氫化環氧樹脂(氫化雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚F型環氧樹脂)、含氟環氧樹脂、鏈狀脂肪族型環氧樹脂、環狀脂肪族型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂、茀型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、含磷環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、芳香族縮水甘油胺型環氧樹脂(例如四縮水甘油基二胺基二苯基甲烷、三縮水甘油基-對-胺基酚、二縮水甘油基甲苯胺、二縮水甘油基苯胺等)、脂環式環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、烷基酚型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、具有丁二烯構造之環氧樹脂、雙酚之二縮水甘油醚化物、萘二酚之二縮水甘油醚化物、酚類之二縮水甘油醚化物及醇類之二縮水甘油醚化物以及該等之環氧樹脂之烷基取代物等。
環氧樹脂可使用液狀液環氧樹脂,亦可使用固體狀環氧樹脂,亦可組合使用液狀環氧樹脂與固體狀環氧樹脂。所謂「液狀環氧樹脂」表示於常溫(25℃)及常壓(1大氣壓)為液狀之環氧樹脂。且所謂「固體狀環氧樹脂」係表示於常溫(25℃)及常壓(1大氣壓)為固體狀之環氧樹脂。基於塗佈性及接著性之觀點,較佳環氧樹脂全體之10質量%以上為液狀環氧樹脂。又,基於與無機填料之混練性及清漆黏度之觀點,特佳組合使用液狀環氧樹脂與固體狀環氧樹脂。液狀環氧樹脂與固體狀環氧樹脂之質量比(液狀環氧樹脂:固體狀環氧樹脂)較佳為1:2~1:0,更佳為1:1.5~1:0。
作為環氧樹脂較佳為氫化環氧樹脂、含氟環氧樹脂、鏈狀脂肪族型環氧樹脂、環狀脂肪族型環氧樹脂及烷基酚型環氧樹脂。其中,更佳為氫化環氧樹脂、含氟環氧樹脂、鏈狀脂肪族型環氧樹脂及環狀脂肪族型環氧樹脂。使用該等環氧樹脂時,可提高密封劑之透明性。
所謂「氫化環氧樹脂」意指使含芳香環之環氧樹脂氫化所得之環氧樹脂。氫化環氧樹脂之氫化率較佳為50%以上,更佳為70%以上。作為氫化環氧樹脂,較佳為氫化雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚F型環氧樹脂。作為氫化雙酚A型環氧樹脂舉例為例如液狀氫化雙酚A型環氧樹脂(例如「YX8000」(三菱化學公司製,環氧當量:約205)、「DENACOL EX-252」(NAGASE CHEMTEX公司製,環氧當量:約213))、固體狀氫化雙酚A型環氧樹脂(例如「YX8040」(三菱化學公司製,環氧當量:約1000))。
作為含氟環氧樹脂舉例為例如國際公開第2011/089947號記載之含氟環氧樹脂。
所謂「鏈狀脂肪族型環氧樹脂」意指具有直鏈狀或酚之狀之烷基鏈、或烷基醚鏈之環氧樹脂。作為鏈狀脂肪族型環氧樹脂舉例為例如聚甘油聚縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-512」、「DENACOL EX-521」,NAGASE CHEMTEX公司製)、季戊四醇聚縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-411」,NAGASE CHEMTEX公司製)、二甘油聚縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-421」,NAGASE CHEMTEX公司製)、甘油聚縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-313」、「DENACOL EX-314」,NAGASE CHEMTEX公司製)、三羥甲基丙烷聚縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-321」,NAGASE CHEMTEX公司製)、新戊二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-211」,NAGASE CHEMTEX公司製)、1,6-己二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-212」,NAGASE CHEMTEX公司製)、乙二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-810」、「DENACOL EX-811」,NAGASE CHEMTEX公司製)、二乙二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-850」、「DENACOL EX-851」,NAGASE CHEMTEX公司製)、聚乙二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-821」、「DENACOL EX-830」、「DENACOL EX-832」、「DENACOL EX-841」、「DENACOL EX-861」,NAGASE CHEMTEX公司製)、丙二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-911」,NAGASE CHEMTEX公司製)、聚丙二醇二縮水甘油醚(例如「DENACOL EX-941」、「DENACOL EX-920」、「DENACOL EX-931」,NAGASE CHEMTEX公司製)等。
所謂「環狀脂肪族型環氧樹脂」意指分子內具有環狀脂肪族骨架(例如環烷骨架)之環氧樹脂。作為環狀脂肪族型環氧樹脂舉例為例如DAICEL化學工業公司製「EHPE-3150」、日鐵化學材料公司製「TOPR-300」等。
所謂「烷基酚型環氧樹脂」意指具有1個以上烷基及1個以上羥基之具有苯環骨架且前述羥基轉變為縮水甘油醚基之環氧樹脂。作為烷基酚型環氧樹脂舉例為例如DIC公司製之「HP-820」;新日鐵住金化學工業公司製「YDC-1312」;NAGASE CHEMTEX公司製「EX-146」等。
一態樣中,熱硬化性樹脂較佳包含含芳香環之環氧樹脂。所謂含芳香環之環氧樹脂表示分子內含有芳香環之環氧樹脂。使用含芳香環之環氧樹脂時,有密封劑之反應性、硬化後之密封劑之玻璃轉移溫度、密著性之任一者或全部提高之傾向。作為含芳香環之環氧樹脂舉例為例如烷基酚型環氧樹脂、含氟芳香族型環氧樹脂等。
作為含芳香環之環氧樹脂舉例為例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂、茀型環氧樹脂、含氟芳香族型環氧樹脂。其中,較佳為雙酚型環氧樹脂及含氟芳香族型環氧樹脂,更佳為雙酚型環氧樹脂,又更佳為雙酚A型環氧樹脂及雙酚F型環氧樹脂。
作為雙酚A型環氧樹脂舉例為例如三菱化學公司製「828EL」、「1001」及「1004AF」;DIC公司製「840」及「850-S」;新日鐵住金化學工業公司製「YD-128」等。又,作為液狀雙酚A型環氧樹脂及液狀雙酚F型環氧樹脂之混合物舉例為例如新日鐵化學工業公司製「ZX-1059」(環氧當量:約165)。
作為雙酚F型環氧樹脂舉例為例如三菱化學公司製「807」;DIC公司製「830」;新日鐵住金化學工業公司製「YDF-170」等。
作為酚酚醛清漆型環氧樹脂舉例為例如DIC公司製「N-730A」、「N-740」、「N-770」及「N-775」;三菱化學公司製「152」及「154」等。
所謂「聯苯芳烷基型環氧樹脂」意指具有鍵結酚醛構造及2價聯苯構造之主鏈的環氧樹脂。作為聯苯芳烷基型環氧樹脂舉例為例如日本化藥公司製「NC-3000」、「NC-3000L」及「NC-3100」等。
所謂「茀型環氧樹脂」意指具有茀骨架之環氧樹脂。作為茀型環氧樹脂舉例為例如大阪氣體化學公司製「OGSOL PG-100」、「CG-500EG-200」及「EG-280」等。
所謂「含氟芳香族型環氧樹脂」意指具有芳香環之含氟環氧樹脂。作為含氟芳香族型環氧樹脂舉例為例如國際公開第2011/089947號中記載之含氟芳香族型環氧樹脂。
含芳香環之環氧樹脂一般具有高折射率。因此,基於使樹脂與無機填料之折射率相近而提高密封劑之透明性之觀點,亦可組合含芳香環之環氧樹脂與不含芳香環構造之環氧樹脂,並調整環氧樹脂全體之折射率。不含芳香環構造之環氧樹脂中,作為與含芳香環環氧樹脂組合之適合例,舉例為氫化環氧樹脂、含氟環氧樹脂、鏈狀脂肪族環氧樹脂及環狀脂肪族環氧樹脂。其中,較佳為氫化環氧樹脂、含氟環氧樹脂及環狀脂肪族環氧樹脂。再者,較佳為氫化雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚F型環氧樹脂及含氟環氧樹脂,更佳為氫化雙酚A型環氧樹脂及氫化雙酚F型環氧樹脂,特佳為氫化雙酚A型環氧樹脂。此時,相對於含芳香環之環氧樹脂與不含芳香環構造之環氧樹脂之合計100質量%,含芳香環之環氧樹脂之量較佳為0.5質量%~40質量%,更佳為1質量%~35質量%,特佳為2質量%~30質量%。
基於反應性之觀點,環氧樹脂之環氧當量較佳為50~5,000,更佳為50~3,000,又更佳為80~2,000,特佳為100~1,500。所謂「環氧當量」係含有1克當量環氧基之樹脂克數(g/eq),係依據JIS K 7236中規定之方法測定。
熱硬化性樹脂之重量平均分子量較佳為100~ 5,000,更佳為250~ 3,000,又更佳為400~1,500。熱硬化性樹脂之重量平均分子量係以凝膠滲透層析(GPC)法以聚苯乙烯換算之值測定。
熱硬化性樹脂之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,又更佳為30質量%以上,特佳為45質量%以上,較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下,特佳為85質量%以下。
熱硬化性樹脂之量,相對於無機填料100質量份,較佳為50質量份以上,更佳為100質量份以上,特佳為160質量份以上,較佳為300質量份以下,更佳為250質量份以下,特佳為200質量份以下。
(7.2.作為黏合劑樹脂之熱塑性樹脂) 熱硬化型密封劑亦可與熱硬化性樹脂組合而含有熱塑性樹脂作為黏合劑樹脂。黏合劑樹脂組合含有熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂時,可提高密封劑之可撓性,提高密封劑之清漆塗佈性(抑制彈開)。熱塑性樹脂可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上。
作為熱塑性樹脂舉例為例如苯氧基樹脂、聚乙烯縮醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醚碸樹脂、聚碸樹脂、聚酯樹脂、(甲基)丙烯酸系聚合物等。此處用語(甲基)丙烯酸系樹脂包含丙烯酸系樹脂及甲基丙烯酸系樹脂兩者。作為與熱硬化性樹脂組合之熱塑性樹脂,亦可使用作為適用於黏著型密封劑之黏合劑樹脂而上述之熱塑性樹脂。
作為與熱硬化性樹脂組合之熱塑性樹脂,較佳為苯氧基樹脂。苯氧基樹脂與熱硬化性樹脂(尤其是環氧樹脂)之相溶性良好。且,使用苯氧基樹脂時,可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力。作為苯氧基樹脂較佳為具有選自雙酚A骨架、雙酚F骨架、雙酚S骨架、雙酚苯乙酮骨架、酚醛清漆骨架、聯苯骨架、茀骨架、二環戊二烯骨架及降冰片烯骨架之1種以上的骨架之苯氧基樹脂。
作為苯氧基樹脂之市售品舉例為YX7200B35 (三菱化學公司製;含聯苯骨架之苯氧基樹脂)、1256(三菱化學公司製;含雙酚A骨架之苯氧基樹脂)、YX6954BH35 (三菱化學公司製;含雙酚苯乙酮骨架之苯氧基樹脂)等。
與熱硬化性樹脂組合之熱塑性樹脂之重量平均分子量範圍,為與作為適用於黏著型密封劑之黏合劑樹脂而上述之熱塑性樹脂之重量平均分子量相同範圍。具有此等範圍之重量平均分子量之熱塑性樹脂,可提高密封劑之可撓性、密封劑之清漆塗佈性(抑制彈開)及熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂之相溶性之任一者。其中,尤其是苯氧基樹脂之重量平均分子量較佳為10,000~500,000,更佳為20,000~300,000。重量平均分子量之測定方法如上述。
與熱硬化性樹脂組合之熱塑性樹脂之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為0.1質量%以上,更佳為3質量%以上,特佳為5質量%以上,較佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下,又更佳為25質量%以下,特佳為15質量%以下。
與熱硬化性樹脂組合之熱塑性樹脂之量,相對於無機填料100質量份,較佳為1質量份以上,更佳為5質量份以上,特佳為10質量份以上,較佳為90質量份以下,更佳為70質量份以下,特佳為50質量份以下。
與熱硬化性樹脂組合之熱塑性樹脂之量,相對於熱硬化性樹脂100質量份,較佳為1質量份以上,更佳為5質量份以上,特佳為10質量份以上,較佳為80質量份以下,更佳為60質量份以下,特佳為40質量份以下。
(7.3.硬化劑及硬化促進劑) 作為密封劑中與無機填料組合而含有之成分之例舉例為硬化劑。硬化劑與熱硬化性樹脂組合使用時,具有與熱硬化性樹脂反應使密封劑硬化之機能。基於密封劑硬化時抑制電子元件之熱劣化之觀點,作為硬化劑較佳為在140℃以下(較佳120℃以下)之溫度下可與熱硬化性樹脂反應者。硬化劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
硬化劑種類係根據熱硬化性樹脂之種類而選擇。以下,針對與作為較佳之熱硬化性樹脂之環氧樹脂對應之硬化劑加以說明。作為與環氧樹脂對應之硬化劑舉例為例如離子液體、酸酐化合物、咪唑化合物、3級胺系化合物、二甲基脲化合物、胺加成物化合物、有機聯胺化合物、有機膦化合物、二氰基二醯胺化合物、1級・2級胺系化合物等。其中較佳為離子液體、酸酐化合物、咪唑化合物、3級胺系化合物、二甲基脲化合物及胺加成物化合物。再者更佳為離子液體、酸酐化合物、咪唑化合物、3級胺系化合物、二甲基脲化合物及胺加成物化合物。
密封劑中亦可與硬化劑組合而含有硬化促進劑。硬化促進劑可僅使用1種,亦可併用2種以上。硬化促進劑之種類係根據熱硬化性樹脂種類而選擇。以下針對與作為較佳之熱硬化性樹脂之環氧樹脂對應之硬化促進劑加以說明。作為與環氧樹脂對應之硬化促進劑舉例為例如咪唑化合物、3級胺系化合物、二甲基脲化合物及胺加成物化合物等。其中,較佳為咪唑化合物、3級胺系化合物及二甲基脲化合物。
作為硬化劑之離子液體較佳為在140℃以下(較佳120℃以下)之溫度下可使熱硬化性樹脂(尤其是環氧樹脂)硬化之離子液體。亦即,離子液體係在140℃以下(較佳120℃以下)之溫度區域熔解之鹽,較佳為具有熱硬化性樹脂(尤其是環氧樹脂)之硬化作用之鹽。離子液體較佳以於熱硬化性樹脂(尤其是環氧樹脂)中均一溶解之狀態使用。離子液體通常可有效提高密封劑抑制水分進入之能力。
構成作為硬化劑之離子液體之陽離子舉例為例如咪唑鎓離子、哌啶鎓離子、吡咯啶鎓離子、吡唑鎓離子、胍鎓離子、吡啶鎓離子等銨系陽離子;四烷基鏻陽離子(例如,四丁基鏻離子、三丁基己基鏻離子等)等鏻系陽離子;三乙基鋶離子等鋶系陽離子等。
構成作為硬化劑之離子液體之陰離子舉例為例如氟化物離子、氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子等鹵化物系陰離子;甲烷磺酸離子等烷基硫酸系陰離子;三氟甲烷磺酸離子、六氟膦酸離子、三氟三(五氟乙基)膦酸離子、雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺離子、三氟乙酸離子、四氟硼酸離子等含氟化合物系陰離子;酚離子、2-甲氧基酚離子、2,6-二-第三丁基酚離子等酚系陰離子;天門冬胺酸離子、榖胺酸離子等酸性胺基酸離子;甘胺酸離子、丙胺酸離子、苯基丙胺酸離子等中性胺基酸離子;N-苯甲醯基丙胺酸離子、N-乙醯基苯基丙胺酸離子、N-乙醯基甘胺酸離子等之以下述式(A)表示之N-醯基胺基酸離子;甲酸離子、乙酸離子、癸酸離子、2-吡咯啶酮-5-羧酸離子、α-硫辛酸離子、乳酸離子、酒石酸離子、馬尿酸離子、N-甲基馬尿酸離子、苯甲酸離子等羧酸系陰離子。
Figure 02_image009
式(A)中,RA 為碳數1~5之直鏈或分支鏈之烷基、或經取代或無取代之苯基,XA 表示胺基酸之側鏈。作為式(A)中之胺基酸舉例為例如天門冬胺酸、榖胺酸、甘胺酸、丙胺酸、苯基丙胺酸等,其中較佳為甘胺酸。
上述中,陽離子較佳為銨系陽離子及鏻系陽離子,更好為咪唑鎓離子及鏻離子。作為咪唑鎓離子舉例為例如1-乙基-3-甲基咪唑鎓離子、1-丁基-3-甲基咪唑鎓離子、1-丙基-3-甲基咪唑鎓離子等。
又,陰離子較佳為酚系陰離子、以式(A)表示之N-醯基胺基酸離子及羧酸系陰離子,更佳為N-醯基胺基酸離子及羧酸系陰離子。
作為酚系陰離子之具體例列舉為2,6-二-第三丁基酚離子。 作為羧酸系陰離子之具體例舉例為乙酸離子、癸酸離子、2-吡咯啶-5-羧酸離子、甲酸離子、α-硫辛酸離子、乳酸離子、酒石酸離子、馬尿酸離子、N-甲基馬尿酸離子等,其中,較佳為乙酸離子、2-吡咯啶-5-羧酸離子、甲酸離子、乳酸離子、酒石酸離子、馬尿酸離子、N-甲基馬尿酸離子,更佳為乙酸離子、癸酸離子、N-甲基馬尿酸離子、甲酸離子。 作為以式(A)表示之N-醯基胺基酸離子之具體例舉例為N-苯甲醯基丙胺酸離子、N-乙醯基苯基丙胺酸離子、天門冬胺酸離子、甘胺酸離子、N-乙醯基甘胺酸離子等,其中,較佳為N-苯甲醯基丙胺酸離子、N-乙醯基苯基丙胺酸離子、N-乙醯基甘胺酸離子,更佳為N-乙醯基甘胺酸離子。
作為離子液體較佳為例如1-丁基-3-甲基咪唑鎓乳酸鹽、四丁基鏻-2-吡咯啶酮-5-羧酸鹽、四丁基鏻乙酸鹽、四丁基鏻癸酸鹽、四丁基鏻三氟乙酸鹽、四丁基鏻α-硫辛酸鹽、甲酸四丁基鏻鹽、四丁基鏻乳酸鹽、酒石酸雙(四丁基鏻)鹽、馬尿酸四丁基鏻鹽、N-甲基馬尿酸四丁基鏻鹽、苯甲醯基-DL-丙胺酸四丁基鏻鹽、N-乙醯基苯基丙胺酸四丁基鏻鹽、2,6-二-第三丁基酚四丁基鏻鹽、L-天門冬胺酸單四丁基鏻鹽、甘胺酸四丁基鏻鹽、N-乙醯基甘胺酸四丁基鏻鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乳酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸鹽、甲酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、馬尿酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、N-甲基馬尿酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、酒石酸雙(1-乙基-3-甲基咪唑鎓)鹽、N-乙醯基甘胺酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽,更佳為四丁基鏻癸酸鹽、N-乙醯基甘胺酸四丁基鏻鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸鹽、甲酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、馬尿酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、N-甲基馬尿酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽。
作為離子液體之合成法舉例有例如使由烷基咪唑鎓、烷基吡啶鎓、烷基銨及烷基鋶離子等陽離子部位、與含鹵素之陰離子部位構成之前驅物,與NaBF4 、NaPF6 、CF3 SO3 Na、LiN(SO2 CF3 )2 等反應之陰離子交換法。作為離子液體之另一合成法舉例有例如使胺系物質與酸酯反應邊導入烷基,邊使有機酸殘基成為抗衡陰離子之酸酯法。再者,作為離子液體之另一合成法舉例有例如以有機酸中和胺類獲得鹽之中和法等。於陰離子與陽離子藉由溶劑之中和法中,亦可等量使用陰離子與陽離子,餾除所得反應液中之溶劑,亦可直接使用。又,亦可使所得反應液與有機溶劑(甲醇、甲苯、乙酸乙酯、丙酮等)混合後濃縮使用。
作為硬化劑之酸酐化合物舉例為例如四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基耐地酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐等。作為酸酐化合物之具體例舉例為RIKACID TH、TH-1A、HH、MH、MH-700、MH-700G(均為新日本理化公司製)等。
作為硬化劑或硬化促進劑之咪唑化合物舉例為例如1H-咪唑、2-甲基-咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑鎓苯偏三甲酸鹽、2,4-二胺基-6-(2’-十一烷基咪唑啉-(1’))-乙基-s-三嗪、2-苯基-4,5-雙(羥基甲基)-咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、2-苯基-咪唑、2-十二烷基-咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2,4-二胺基-6-(2’-甲基咪唑啉-(1’)-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-(2’-甲基咪唑啉-(1’))-乙基-s-三嗪異氰脲酸加成物等。作為咪唑化合物之具體例舉例為CURAZOLE 2MZ、2P4MZ、2E4MZ、2E4MZ-CN、C11Z、C11Z-CN、C11Z-CNS、C11Z-A、2PHZ、1B2MZ、1B2PZ、2PZ、C17Z、1.2DMZ、2P4MHZ-PW、2MZ-A、2MA-OK(均為四國化成工業公司製)等。
作為硬化劑或硬化促進劑之3級胺系化合物之具體例舉例為DBN (1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯)、DBU(1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳-7-烯)、DBU之2-乙基己酸鹽、DBU之酚鹽、DBU之對-甲苯磺酸鹽、U-CAT SA 102(SAN APRO公司製:DBU之辛酸鹽)、DBU之甲酸鹽等之DBU-有機酸鹽、三(二甲胺基甲基)酚(TAP)等。
作為硬化劑或硬化促進劑之二甲基脲化合物之具體例舉例為DCMU(3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)、U-CAT3512T(SAN APRO公司製)等之芳香族二甲基脲;U-CAT3503N(SAN APRO公司製)等之脂肪族二甲基脲等。其中,基於硬化性之觀點,較佳為芳香族二甲基脲。
作為硬化劑或硬化促進劑之胺加成物化合物舉例為例如藉由3級胺對環氧樹脂之加成反應中途停止所得之環氧加成物化合物等。作為胺加成物化合物之具體例舉例為AMICURE PN-23、AMICURE MY-24、AMICURE PN-D、AMICURE MY-D、AMICURE PN-H、AMICURE MY-H、AMICURE PN-31、AMICURE PN-40、AMICURE PN-40J(均為味之素精密技術公司製)等。
作為硬化劑之有機聯胺化合物之具體例舉例為AMICURE VDH-J、AMICURE UDH、AMICURE LDH(均為味之素精密技術公司製)等。
作為硬化劑或硬化促進劑之有機膦化合物舉例為例如三苯膦、四苯基鏻四-對-甲苯硼酸鹽、四苯基鏻四苯基硼酸鹽、三-第三丁基鏻四苯基硼酸鹽、(4-甲基苯基)三苯基鏻硫代氰酸鹽、四苯基鏻硫代氰酸鹽、丁基三苯基鏻硫代氰酸鹽、三苯膦三苯基硼烷等。作為有機膦化合物之具體例舉例為TPP、TPP-MK、TPP-K、TTBuP-K、TPP-SCN、TPP-S(北興化學工業公司製)等。
作為硬化劑之二氰基二醯胺化合物舉例為例如二氰基二醯胺。作為二氰基二醯胺化合物之具體例舉例為二氰基二醯胺微粉碎品的DICY7、DICY15(均為三菱化學公司製)等。
作為硬化劑之1級・2級胺系化合物,舉例為例如二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、三甲基六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺、1,3-雙胺基甲基環己烷、二伸丙基二胺、二乙基胺基丙基胺、雙(4-胺基環己基)甲烷、降冰片烯二胺、1,2-二胺基環己烷等之脂肪族胺;N-胺基乙基哌嗪、1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪等之脂環式胺;二胺基二苯基甲烷、間-苯二胺、間-二甲苯二胺、間苯二胺、二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基碸、二乙基甲苯二胺等之芳香族胺。作為1級・2級胺系化合物之具體例舉例為KAYAHARD A-A(日本化藥公司製:4,4’-二胺基-3,3’-二甲基二苯基甲烷)等。
又,前述交聯劑及交聯促進劑中,若為可與熱硬化性樹脂反應並使密封劑硬化者,則該交聯劑及交聯促進劑亦可使用作為硬化劑。
較佳組合使用交聯劑及交聯促進劑。作為交聯劑及交聯促進劑之較佳組合,舉例為選自離子液體、酸酐化合物、咪唑化合物、3級胺系化合物、二甲基脲化合物及胺加成物化合物之2種以上。
硬化劑之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為0.1質量%~40質量%,更佳為0.5質量%~38質量%,又更佳為1質量%~35質量%。硬化劑之量為前述範圍之下限值以上時,密封劑之硬化可充分進行。且,硬化劑之量為前述範圍之上限值以下時,可提高密封劑之保存安定性。尤其作為硬化劑之離子液體之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為20質量%以下,更佳為18質量%以下,特佳為15質量%以下。離子液體之量為前述範圍時,可有效提高密封劑抑制水分滲透之能力。
硬化促進劑之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為0.05質量%~10質量%,更佳為0.1質量%~8質量%,又更佳為0.5質量%~5質量%。硬化促進劑之量為前述範圍之下限值以上時,密封劑之硬化可快速進行。且,硬化促進劑之量為前述範圍之上限值以下時,可提高密封劑之保存安定性。
(7.4.適於熱硬化型密封劑之其他成分) 密封劑所含之成分中,作為適於熱硬化型密封劑之成分之例,舉例為偶合劑。密封劑包含偶合劑時,由於可抑制無機填料之凝集且可增大無機填料之表面積,故可容易發揮無機填料之鉛吸附性及吸濕性。偶合劑可單獨使用1種,亦可以任意比率混合2種以上。
作為偶合劑舉例為例如矽烷偶合劑、鋁酸酯偶合劑、鈦酸酯偶合劑。
作為矽烷偶合劑可舉例為例如3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基(二甲氧基)甲基矽烷及2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等環氧系矽烷偶合劑;3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷及11-巰基十一烷基三甲氧基矽烷等巰系矽烷偶合劑;3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基二甲氧基甲基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-甲基胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷及N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基二甲氧基甲基矽烷等胺基系矽烷偶合劑;3-脲基丙基三乙氧基矽烷等脲系矽烷偶合劑;乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷及乙烯基甲基二乙氧基矽烷等乙烯基系矽烷偶合劑;對-苯乙烯三甲氧基矽烷等苯乙烯系矽烷偶合劑;3-丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷及3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷等丙烯酸酯系矽烷偶合劑;3-異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷等異氰酸酯系矽烷偶合劑;雙(三乙氧基矽烷基丙基)二硫醚、雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫醚等硫醚系矽烷偶合劑;苯基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、咪唑矽烷、三嗪矽烷等。該等中,較佳為乙烯基系矽烷偶合劑、環氧系矽烷偶合劑,特佳為環氧系矽烷偶合劑。
作為鋁酸酯偶合劑舉例為例如烷基乙醯乙酸酯二異丙酸鋁(例如「PLENACT AL-M」味之素精密技術公司製)。
作為鈦酸酯偶合劑之具體例舉例為PLENACT TTS、PLENACT 46B、PLENACT 55、PLENACT 41B、PLENACT 38S、PLENACT 138S、PLENACT 238S、PLENACT 338X、PLENACT 44、PLENACT 9SA(均為味之素精密技術公司製)等。
偶合劑之量,相對於密封劑之不揮發成分100質量%,較佳為0.質量%~15質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
偶合劑之量,相對於無機填料100質量份,較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,特佳為1質量份以上,較佳為20質量份以下,更佳為15質量份以下,特佳為10質量份以下。
密封劑所含之成分中,作為適於熱硬化型密封劑之成分之例可舉例為橡膠粒子、矽氧粉末、尼龍粉末、氟樹脂粉末等之有機填充劑;ORBEN、BENTON等增黏劑;矽氧系、氟系、高分子系之消泡劑或調平劑;三唑化合物、噻唑化合物、三嗪化合物、紫質化合物等之密著性賦予劑等。再者,作為黏著型密封劑所含之成分之上述成分,熱硬化型密封劑亦可包含。
[8.第一實施形態之密封劑之透明性] 本發明第一實施形態之密封劑較佳具有透明性。密封劑之透明性表示對於D65光之平行線透過率。具體而言,厚20μm之密封劑層之平行線透過率較佳為80%~100%,更佳為85%~100%。密封劑之平行線透過率係藉由於玻璃板上形成積層有密封劑之積層體並以空氣為參考而算出。平行線透過率具體可藉下述方法測定。
準備具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。將該密封薄片切成長70mm及寬25mm,使用批式真空層壓機(NICHIGO-MORTON公司製,V-160),將該密封用薄片層壓於玻璃板(長76mm,寬26mm及厚1.2mm之微載玻片,松浪玻璃工業公司製載玻片S1112,緣磨No.2),獲得積層體。層壓條件係於溫度80℃,減壓時間30秒後,於壓力0.3MPa加壓30秒。熱硬化型密封劑時,將該積層體以熱循環式烘箱於100℃加熱60分鐘,獲得樣品。使用SUGA試驗機公司製濁度計HZ-V3(鹵素燈),以空氣作為參考,以D65光測定樣品之平行線透過率(%)。
[9.第二實施形態之密封劑] 本發明第二實施形態之密封劑包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群中之1種以上的無機填料與黏合劑樹脂。由於半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣於密封劑中可發揮優異鉛吸附性及吸濕性,故其密封劑使用於具備含鉛部之電子元件之密封用途時,可抑制水分朝含鉛部之滲透且可抑制鉛自含鉛部朝電子元件外部漏出。
本發明第二實施形態之密封劑可具有上述範圍之鉛吸附性參數及水蒸氣滲透障壁性參數,亦可不具有該等參數。又,本發明第二實施形態之密封劑包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群中之1種以上的無機填料。上述事項以外,由於本發明第二實施形態之密封劑具有與第一實施形態之密封劑相同組成及物性,故可獲得與第一實施形態之密封劑相同優點。
[10.密封劑之製造方法] 密封劑之製造方法並未特別限定。密封劑可藉由使用混練滾筒及旋轉混合機等之混合裝置將調配成分混合之方法而製造。且前述混合時,亦可與調配成分組合混合溶劑。
[11.密封劑之用途] 密封劑使用於密封用途時,可抑制水分滲透,且可抑制鉛漏出。因此,較佳使用於具備含鉛部之電子元件之密封。此等電子元件之種類並未特別限定。作為電子元件舉例為例如銳鈦礦型太陽電池等之太陽電池;鉛蓄電池等之二次電池;包含有鉛焊料之電子零件;等。
[12.密封薄片] (12.1.密封薄片之構成) 本發明第一實施形態之密封薄片具備支撐體與形成於該支撐體上之前述密封劑層。由於密封劑層係由密封劑形成之層,故包含上述密封劑。此等密封薄片藉由使密封劑層與密封對象接觸之方式層壓,而可達成前述密封劑對於密封對象之密封。通常,層壓係以密封對象與密封劑之層直接接觸之方式進行。2個構件「直接」接觸係指於該等構件之間並無其他構件。
密封劑層之厚度係根據密封對象而設定。密封劑層之具體厚度通常為3μm~200μm,較佳為5μm~ 175μm,更佳為5μm~150μm之範圍。密封劑層之厚度為前述範圍之下限值以上時,可抑制因與密封薄片之層壓而對密封對象之損傷,或可提高層壓後作為密封劑層而獲得之密封部之厚度均一性。又,密封劑層之厚度為前述範圍之上限值以下時,可抑制水分對電子元件之滲透。例如於具備第一基材及第二基材之銳鈦礦型太陽電池中,作為密封劑層之密封部越薄,可使外氣與密封部接觸之側部面積減小,故可有效抑制水分之滲透(參考後述之圖4)。
作為支撐體通常使用以適當材料形成之膜。作為支撐體舉例為例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等聚烯烴、環烯烴聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯(以下有時簡稱為「PET」)、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺等塑膠膜;鋁箔、不銹鋼箔、銅箔等之金屬箔;等。又亦可使用金屬箔與塑膠膜層壓成之複合膜作為支撐體。
基於提高耐濕透性之觀點,支撐體亦可具備障壁層。尤其支撐體具備塑膠膜時,較佳使用具備與該塑膠膜組合之適當障壁層之支撐體。作為障壁層之材料舉例為例如無機物。作為此等無機物舉例為例如氮化矽、SiCN等氮化物;氧化矽、氧化鋁等氧化物;非晶矽;不銹鋼、鋁等金屬;等。障壁層可藉由例如蒸鍍前述材料而形成。
支撐體亦可施以表面處理。作為表面處理舉例為消光處理、電暈處理、脫模處理等。作為脫模處理舉例為例如以矽氧樹脂系脫模劑、醇酸樹脂系脫模劑、氟樹脂系脫模劑等之脫模劑進行之脫模處理。
作為支撐體之具體例,作為附鋁箔之聚對苯二甲酸乙二酯膜之市售品列舉為例如東海東洋鋁銷售公司製造之「附PET之AL1N30」、福田金屬公司製造之「附PET之AL3025」、PANAC公司製「Alpet」等。作為支撐體之其他具體例舉例為TECHBARRIER HX、AX、LX、L系列(三菱樹脂公司製);防濕效果比該TECHBARRIER HX、AX、LX、L系列更高之X-BARRIER(三菱樹脂公司製);等。
支撐體之厚度並無特別限制,但基於處理性等之觀點,較佳為10μm以上,更佳為20μm以上,較佳為200μm以下,更佳為150μm以下,又更佳為125μm以下,特佳為100μm以下。
密封薄片亦可根據需要具備保護膜。例如藉由密封薄片依序具備支撐體、密封劑層及保護膜,而可藉由保護膜保護密封劑層。藉由以保護膜予以保護,可抑制於密封劑層之表面附著髒污或造成傷痕。
作為保護膜,係使用例如與支撐體同樣之塑膠膜。保護膜與支撐體同樣,亦可實施表面處理。保護膜之厚度並無特別限制,通常為1μm以上,較佳為10μm以上,通常為150μm以下,較佳為100μm以下,更佳為40μm以下,又更佳為30μm以下。
(12.2.密封薄片之製造方法) 前述密封薄片可藉由包含於支撐體上形成密封劑層之製造方法製造。密封劑層係藉由包含例如準備包含密封劑及溶劑之清漆,將該清漆塗佈於支撐體上,使塗佈之清漆乾燥之方法而形成。
作為溶劑通常使用有機溶劑。作為有機溶劑舉例為例如丙酮、甲基乙基酮(以下有時簡稱為「MEK」)、環己酮等酮溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶纖素乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、卡必醇乙酸酯等乙酸酯溶劑;溶纖素、丁基卡必醇等卡必醇溶劑;甲苯、二甲苯等芳香族烴溶劑;二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺溶劑;溶劑石油腦等芳香族系混合溶劑。作為芳香族系混合溶劑舉例為例如「SWASOLVE」(丸善石油公司製,商品名)、「IPZOLE」(出光興產公司製,商品名)。溶劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
清漆之乾燥可使用例如加熱法、吹拂熱風法等。乾燥條件並未特別限定,溫度為例如50℃~100℃。又,乾燥時間較佳為1分鐘以上,更佳為3分鐘以上,較佳為60分鐘以下,更佳為15分鐘以下。於支撐體上塗佈清漆後,藉由使該塗佈之清漆乾燥,而去除溶劑,於支撐體上獲得密封劑層。
密封薄片之製造方法亦可根據需要包含加熱密封劑層。藉由加熱,由於可使密封劑所含之反應性基進行反應,故可以適度程度進行交聯反應及聚合反應等之反應,可提高密封劑層之硬度。該加熱適於使用黏著型密封劑之情況。尤其使用包含具有酸酐基及環氧基等之反應性基之聚烯烴系樹脂之黏著型密封劑時,較佳進行前述加熱。藉由如此於密封前之加熱,可避免密封對象所含之成分熱劣化。加熱條件並未特別限制。加熱溫度較佳為50℃~200℃,更佳為100℃~180℃,又更佳為120℃~160℃。加熱時間較佳為15分鐘~120分鐘,更佳為30分鐘~100分鐘。
密封薄片之製造方法亦可根據需要包含設置保護膜。保護膜係藉由例如將保護膜與密封劑層貼合而設置。進行密封劑層之加熱時,保護膜可於密封劑層加熱前設置,亦可於密封劑層加熱後設置。
(12.3.密封薄片之使用方法) 前述密封薄片可使用於密封含鉛部、電極等之密封對象。使用密封薄片之密封方法通常包含將密封薄片之密封劑層層壓於密封對象。密封薄片具備保護膜時,通常於剝離保護膜後,進行前述層壓。層壓方法可為批式,亦可為使用輥之連續式。
通常依據前述層壓,於密封對象上依序設置密封劑層及支撐體。因此,層壓後之密封對象藉由密封劑層及支撐體被覆。使用密封薄片之密封方法中,亦可不進行支撐體之剝離,而獲得以密封劑層及支撐體被覆密封對象之狀態。該狀態下,密封對象由於不僅由密封劑層密封亦由支撐體密封,故可有效抑制水分滲透。使用具備如例如具備障壁層之支撐體、具備金屬箔之支撐體等之耐透濕性高的支撐體之密封薄片時,較佳進行利用如前述之密封劑層及支撐體之密封。
使用密封薄片之密封方法例如於前述層壓後剝離支撐體,亦可獲得以密封劑層被覆密封對象之狀態。該狀態中,藉由密封劑層密封密封對象而可有效抑制水分滲透。例如使用具備如例如未具備障壁層之支撐體、未具備金屬箔之支撐體等之不具有耐透濕性的支撐體之密封薄片時,較佳進行利用如前述之密封劑層之密封。
使用密封薄片之密封方法例如亦可進而包含設置密封基材。尤其如前述進行支撐體之剝離時,較佳於因支撐體之剝離而露出之密封劑層之面設置適當密封基材。作為此等密封基材可使用例如與上述支撐體同樣之膜,亦可使用玻璃板、金屬板、鋼板等之剛直板材。藉由設置密封基材,可更有效抑制水分滲透。
使用密封薄片之密封方法於例如層壓後,亦可包含使密封劑層硬化。通常藉由對密封劑層施加熱而使密封劑所含之反應性基進行交聯反應及聚合反應等之反應,使密封劑層熱硬化。藉此,由於可提高密封對象與密封劑之密著性,且提高密封劑層之機械強度,故利用密封劑之密封能力提高。因此,可特別有效地抑制水分之滲透及鉛漏出。此等層壓後之熱硬化適用於熱硬化型密封劑之情況。
前述熱硬化時,通常藉由適當熱處理裝置加熱密封劑層。作為熱處理裝置,舉例為例如熱風循環式烘箱、紅外線加熱器、加熱槍、高頻感應加熱裝置等。且例如亦可藉由加熱工具壓著於密封劑層,加熱密封劑層。基於提高密封對象與密封劑層之密著性之觀點,硬化溫度較佳為50℃以上,更佳為55℃以上,特佳為60℃以上。又基於抑制密封對象所含之成分劣化之觀點,硬化溫度較佳為150℃以下,更佳為100℃以下,又更佳為80℃以下。硬化時間較佳為10分鐘以上,更加為20分鐘以上。
上述任一密封方法,均可達成利用密封劑層之密封。因此,於密封對象包含含鉛部時,不僅可抑制水分朝含鉛部之滲透,亦可抑制鉛自含鉛部漏出。
[13.電子元件] 本發明一實施形態之電子元件具備含鉛部及密封該含鉛部之密封部。密封部包含上述密封劑。此時,密封部所含之密封劑亦可經硬化。包含如此已硬化之密封劑之密封部包含於「包含密封劑之密封部」。以此等電子元件,藉由密封部可抑制水分朝含鉛部之滲透。且藉由密封部亦可抑制鉛自含鉛部朝電子元件外部漏出。
含鉛部係含鉛原子之部分,根據電子元件種類而包含廣泛範圍者。以下列舉包含銳鈦礦層作為含鉛部之銳鈦礦型太陽電池為例,針對電子元件具體說明。
圖4係模式性顯示本發明一實施形態之銳鈦礦型太陽電池400之一例的剖面圖。如圖4所示,作為一例之銳鈦礦型太陽電池400具備第一電極410、包含鉛原子之銳鈦礦層420、第二電極430與包含亦可硬化之密封劑之密封部440。該太陽電池400以將於作為光電轉換層之銳鈦礦層420產生之電荷通過第一電極410及第二電極430而取出之方式,於第一電極410與第二電極430之間設置銳鈦礦層420。
第一電極410及第二電極430係以導電性材料形成。導電性材料之種類並未特別限定,但較佳第一電極410及第二電極430之一者或兩者以透明導電性材料形成。作為此等材料舉例為例如ITO(銦錫氧化物)、SnO2 、AZO (鋁鋅氧化物)、IZO(銦鋅氧化物)、GZO(鎵鋅氧化物)等之導電性材料;導電性聚合物;等。
置銳鈦礦層420包含銳鈦礦化合物,該置銳鈦礦層420接受光照射會產生電荷。作為銳鈦礦化合物舉例為例如以下述式(P)表示之化合物。
Figure 02_image011
式(P)中,k表示1或2之整數。
式(P)中,AP 表示1價有機分子或其離子。1價有機分子並未特別限定,但舉例為例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、二甲胺、二甲胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、乙基甲基胺、甲基丙基胺、丁基甲基胺、甲基戊基胺、己基甲基胺、乙基丙基胺、乙基丁基胺、咪唑、唑、吡咯、氮丙環、氮吮(Azirine)、吖丁啶、氮雜環丁烷(Azete)、唑、咪唑啉、咔唑等。且,作為1價有機分子之離子,舉例為甲銨(CH3 NH3 )、苯乙銨等。其中,較佳為甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺及該等之離子,以及苯乙銨,更佳為甲胺、乙胺、丙胺及該等之離子。
式(P)中,MP 表示2價金屬原子。MP 較佳包含鉛作為2價金屬原子。且MP 亦可與鉛組合而包含鉛以外之金屬原子。作為鉛以外之金屬原子舉例為例如錫、鋅、鈦、銻、鉍、鎳、鐵、鈷、銀、銅、鎵、鍺、鎂、鈣、銦、鋁、錳、鉻、鉬、銪等。該等金屬原子可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
式(P)中,XP 表示鹵原子或硫屬原子。鹵原子並未特別限定,舉例為例如氯、溴、碘、硫。又硫屬原子並未特別限定,舉例為硒。該等可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
作為前述銳鈦礦化合物之具體例舉例為例如國際公開第2014/045021號、日本國特開2014-49596號公報、日本國特開2016-82003號公報等記載之銳鈦礦化合物。
上述者中,作為銳鈦礦化合物,較佳為CH3 NH3 PbI3 等之含鉛原子之化合物。銳鈦礦化合物可單獨使用1種,亦可以任意比率組合使用2種以上。又銳鈦礦層420中亦可與銳鈦礦化合物組合而包含氧化物半導體等之任意成分。
密封部440係設為密封銳鈦礦層420。因此,於銳鈦礦層420表面之一部分或全部以密封部440被覆,銳鈦礦層420表面不露出。如圖4所示之例,顯示銳鈦礦層420表面中,不與第一電極410或第二電極430接觸之部分經密封層440被覆之例予以說明。如此銳鈦礦層於外氣與銳鈦礦層420之間由密封部440予以密封。因此,可抑制外氣中之水分朝銳鈦礦層420滲透。又,可抑制銳鈦礦層420所含之鉛朝太陽電池400之外部漏出。通常不僅銳鈦礦層420由密封部440密封,第一電極410及第二電極430亦由密封部440密封,而達成免受水影響之保護。
太陽電池400較佳進而具備第一基材450及第二基材460。通常第一基材450及第二基材460之一者可使用作為製造時及使用時用以支撐太陽電池400或製造中間體之支撐基材而使用。又,常第一基材450及第二基材460之另一者通常使用作為用以於廣泛範圍密封太陽電池400主面之密封基材。第一電極410、銳鈦礦層420及第二電極430一般設於第一基材450及第二基材460間之空間。因此,如圖4所示,由於密封部440係以填充於第一基材450及第二基材460間之空間之方式設置,故設於第一基材450及第二基材460間之第一電極410、銳鈦礦層420及第二電極430等之構件均可藉由密封部440密封。
一般,第一基材450及第二基材460由於係由水不易透過之材料形成,且具有較大厚度,故可抑制水分之滲透。因此,前述例之太陽電池400中,水分朝銳鈦礦層420之滲透路徑,被限定於通過密封部440之側部440S之面內方向之滲透路徑A4。上述之密封劑可特別有效地抑制此等滲透路徑A4中之水分滲透。因此,使用於第一基材450及第二基材460間設置之銳鈦礦層420之密封時,上述密封劑可特別顯著地發揮抑制水分滲透及抑制鉛漏出之效果。
銳鈦礦型太陽電池400亦可進而變更實施。例如銳鈦礦型太陽電池400亦可於第一電極410與銳鈦礦層420之間具備任意層。且,例如銳鈦礦型太陽電池400亦可於銳鈦礦層420與第二電極430之間具備任意層。作為任意層舉例為電子輸送層、電洞輸送層等。
電子元件之製造方法並未特別限制。例如若形成含鉛層,則藉由包含形成密封該含鉛層之密封部之方法而製造。密封部例如可藉由使用密封薄片之密封劑層之層壓,而作為被覆含鉛部之密封劑層而形成。若舉具體例,則藉由包含於第一基材450上形成第一電極410、銳鈦礦層420及第二電極430後,將該等第一電極410、銳鈦礦層420及第二電極430之一部分或全體被覆之方式層壓密封薄片(未圖示)之密封劑層之方法,可製造具備作為密封劑層之密封部440之銳鈦礦型太陽電池400。此時,亦可使用密封薄片之支撐體作為第二基材460。又,剝離密封薄片之支撐體後,亦可於密封部440上設置另一第二基材460。 [實施例]
以下舉實施例更具體說明本發明。但本發明並非受以下實施例之限制。以下說明中,表示量之「份」及「%」,只要未特別指明,則表示「質量份」及「質量%」。
[評價方法] [密封劑之鉛吸附能力之評價方法] 於水500mL中添加鉛標準溶液10μL,予以純化,調整水溫20℃~25℃之鉛離子濃度20 μg/L之含鉛離子水溶液。
將實施例及比較例製造之密封薄片切成長16cm及寬24cm,獲得第一試驗用薄片。對該第一試驗用薄片之密封劑層側,貼合絲網布(濾布(尼龍)絲網40 NB-40,AS ONE公司製)後,切碎為1cm見方,放入含鉛離子水溶液50ml中,以高速旋轉混合機(練太郎ARE-310,旋轉數2000rpm)攪拌15分鐘(鉛吸附能評價試驗)。此時,熱硬化型密封劑之實施例5~6及比較例4中,絲網布貼合後,以100℃60分鐘之條件使密封劑熱硬化後,將第一試驗用薄片切碎。測定攪拌後之含鉛離子水溶液之鉛離子濃度M1。
自第一試驗用薄片浸漬前之含鉛離子水溶液之鉛離子濃度20 μg/L減去第一試驗用薄片浸漬後之含鉛離子水溶液之鉛離子濃度M1,獲得鉛離子濃度變化量。對該變化量乘以含鉛離子水溶液之體積50mL,算出鉛吸附量。算出之鉛吸附量除以所使用之第一試驗用薄片所具備之密封劑層之面積384cm2 ,算出密封劑層每1m2 所吸附之鉛之質量X(μg/m2 )。該吸附之鉛的質量X相當於鉛吸附性參數。基於所吸附之鉛的質量X,藉由下述基準,評價密封劑之鉛吸附能力。
(鉛吸附能力之基準) 「良」:所吸附之鉛質量X為10 μg/m2 以上 「不良」:所吸附之鉛質量X未達10 μg/m2
含鉛離子水溶液之鉛離子濃度係藉下述方法測定。 將含鉛離子水溶液5ml放入鉛感測包(HACH公司製)中之試管中,溶解試藥片(前述鉛感測包所附屬之測定用試藥)。隨後,於含鉛離子水溶液中浸漬試驗電極,使用可攜式掃描型鉛測定器(型號名HAS-1000,HACH公司製),測定鉛離子濃度。
[密封劑之水蒸氣滲透障壁性之評價方法] 準備具備鋁箔及聚對苯二甲酸乙二酯膜之複合膜「附PET之AL1N30」(鋁箔厚30μm,聚對苯二甲酸乙二酯膜厚25μm,東海東洋鋁銷售公司製)作為支撐膜。除了將該支撐膜替代支撐體使用以外,與各實施例及比較例中之密封薄片之製造方法同樣,於支撐膜之鋁箔側之面,形成密封劑之層。藉此,獲得具備支撐膜及密封劑層之第二試驗用薄片。所得第二試驗用薄片為了去除密封劑層所含之吸附水而於氮環境下乾燥。乾燥於使用黏著型密封劑之實施例1~4及比較例1~3係於130℃進行60分鐘。又,乾燥於使用熱硬化型密封劑之實施例5~6及比較例4係於100℃進行5分鐘。
準備以無鹼玻璃形成之50mm5×0mm見方之玻璃板。該玻璃板以煮沸之異丙醇洗淨5分鐘,於150℃乾燥30分鐘以上。
於該玻璃板之單面,使用被覆該玻璃板之與端部距離0mm~2mm之周緣區域之遮罩,蒸鍍鈣。藉此於玻璃板之單面之與前述玻璃板之端部距離0mm~2mm之區域除外之中央部分形成厚200nm之鈣膜(純度99.8%)。
於氮氣環境內,使用熱層壓機(FUJIPLA公司製,LAMIPACKER DAiSY A4(LPD2325)),將上述第二試驗用薄片之密封劑層與上述玻璃板之鈣膜側之面貼合,獲得積層體。於使用黏著型密封劑之實施例1~4及比較例1~3,所得之積層體係作為評價樣品而獲得。且,於使用熱硬化型密封劑之實施例5~6及比較例4,所得積層體於溫度100℃加熱60分鐘,使密封劑層硬化,獲得評價樣品。
一般,鈣與水接觸成為氧化鈣時變透明。又,前述評價樣品由於玻璃板及鋁箔具有充分高的水蒸氣滲透障壁性,故水分通常通過密封劑層之端部向面內方向(與厚度方向垂直之方向)移動,到達鈣膜。因此,若水分滲透至評價樣品,則鈣膜自端部起逐漸被氧化而變透明,故觀察到鈣膜縮小。因此,水分朝評價樣品之滲透可藉由測定評價樣品之自端部至鈣膜之密封距離[mm]而評價。因此,包含鈣膜之評價樣品可使用作為包含鉛之電子元件之模型。
首先,藉由顯微鏡(Measuring Microscope MF-U,MITUTOYO公司製),測定評價樣品之自端部至鈣膜端部之密封距離X2[mm]。以下該密封距離X2有時稱為當初密封距離X2。
其次,於設定為溫度85℃濕度85%RH之恆溫恆濕槽中收納評價樣品。於收納於恆溫恆濕槽之評價樣品之端部至鈣膜之端部之間的密封距離X1(mm)比當初密封距離X2增加0.1mm之時點,自恆溫恆濕槽取出評價樣品。求出自評價樣品對恆溫恆濕槽收納之時點起至自恆溫恆濕槽取出評價樣品之時點之時間作為開始減少時間t[小時]。該開始減少時間t相當於自評價樣品收納於恆溫恆濕槽之時點TP1 起至收納於恆溫恆濕槽之評價樣品之端部與鈣膜之端部之間的密封距離X1[mm]成為[X2+0.1mm]之時點TP2 的時間。
前述密封距離X1及開始減少時間t套入式(1)之Fick擴散式,算出作為水蒸氣滲透障壁性參數之常數K。
[數3]
Figure 02_image013
使用所得常數K,以下述基準評價作為密封劑抑制水分滲透之能力的水蒸氣滲透障壁性。常數K之值越小,意指水蒸氣滲透障壁性越高。「h」意指「小時」。
(水蒸氣滲透障壁性之基準) 「良」:常數K未達0.025 cm/h0.5 。 「不良」:常數K為0.025 cm/h0.5 以上。
[合成例1:離子液體硬化劑之合成] 藉以下順序合成離子液體硬化劑的N-乙醯基甘胺酸四丁基鏻鹽。 對於41.4%氫氧化四丁基鏻水溶液(北興化學工業公司製)20.0g,於0℃添加N-乙醯基甘胺酸(東京化成工業公司製)3.54g,攪拌10分鐘。攪拌後,使用旋轉蒸發器以40 mmHg~50 mmHg之壓力,於60℃~80℃歷時2小時,於90℃歷時5小時,濃縮反應溶液。所得濃縮物於室溫溶解於乙酸乙酯(純正化學公司製) 14.2ml中調製溶液。所得溶液使用旋轉蒸發器以40 mmHg~50 mmHg之壓力,於70℃~90℃濃縮3小時,以油狀化合物獲得N-乙醯基甘胺酸四丁基鏻鹽11.7g(純度:96.9%)。
[I.黏著型密封劑之實施例及比較例] [實施例1] (清漆之製造) 以不揮發成分之量準備77.5份之作為黏著賦予劑之二環戊二烯系石油樹脂(T-REZ HA105,JXTG Energy公司製,軟化點105℃)之SWASOLVE溶液(不揮發成分60%)後,添加抗氧化劑(Irganox1010 BASF公司製)2.3份並溶解。於該溶液中,以3輥磨機分散馬來酸酐改質液狀聚丁烯(HV-300M,東邦化學工業公司製,酸酐基濃度:0.77 mmol/g,數平均分子量:2,100) 21份、聚丁烯(HV-1900,JX Energy公司製,數平均分子量:2,900)94份及作為無機填料之市售半燒成水滑石A(半燒成水滑石,BET比表面積:13m2 /g,平均粒徑:400nm)100份,獲得混合物。
於所得混合物中,調配以不揮發成分計為20份之甲基丙烯酸縮水甘油酯改質丙烯-丁烯無規共聚物(T-YP341,星光PMC公司製,丙烯單位/丁烯單位:71%/ 29%,環氧基濃度:0.638 mmol/g,數平均分子量:155,000)之SWASOLVE溶液(不揮發成分20%)、胺系化合物(2,4,6-三(二胺基甲基)酚,以下有時簡稱為「TAP」。KAYAKU AKZO公司製) 0.1份及甲苯210份,以高速旋轉混合機均一分散,獲得包含密封劑之清漆。
(密封薄片之製造) 準備具有以矽氧系脫模劑處理之表面(脫模處理面)之聚對苯二甲酸乙二酯膜(PET厚50μm;SP3000,東洋布公司製)作為支撐體。於該支撐體之脫模處理面上,以模嘴塗佈器均一塗佈前述清漆,於140℃加熱30分鐘,獲得具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[實施例2] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為市售燒成水滑石C(燒成水滑石,BET比表面積:190m2 /g,平均粒徑:400nm)。除以上事項以外,以與實施例1同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[實施例3] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為市售氧化鈣(BET比表面積:5m2 /g,平均粒徑:4000nm)。除以上事項以外,以與實施例1同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[實施例4] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為奈米沸石(Zeoal 4A,中村超硬公司製,平均粒徑300nm,細孔徑4Å)。除以上事項以外,以與實施例1同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[比較例1] 不使用半燒成水滑石A作為無機填料。除以上事項以外,以與實施例1同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[比較例2] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為市售未燒成水滑石D (BET比表面積:10m2 /g,平均粒徑:400nm)。除以上事項以外,以與實施例1同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[比較例3] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為合成雲母(PDM-5B,TOPY工業公司製,平均粒徑:6.0μm)。除以上事項以外,以與實施例1同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[評價] 使用各實施例及比較例所得之清漆及密封薄片,藉由上述評價方法,進行密封劑之鉛吸附能力及水蒸氣滲透障壁性之評價。評價結果示於下述表1。
Figure 02_image015
[II.熱硬化型密封劑之實施例及比較例] [實施例5] (清漆之製造) 將雙酚A型環氧樹脂與雙酚F型環氧樹脂之混合品(日鐵化學材料公司製「ZX1059」)162份與作為無機填料之市售半燒成水滑石A(半燒成水滑石,BET比表面積:13m2 /g,平均粒徑:400nm)150份與矽烷偶合劑(信越化學工業公司製「KMB403」,3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷)7.5份混練後,以3輥磨機分散,獲得混合物。
於將硬化促進劑(SAN APRO公司製「U-CAT3512T」) 7.5份溶解於苯氧樹脂溶液(三菱化學公司製「YX7200B35」,溶劑:甲基乙基酮,不揮發成分:35%)163份(樹脂57份)之溶液中,調配含脂環骨架之環氧樹脂(日鐵化學材料公司製「TOPR-300」) 108份及先前調製之混合物及合成例1合成之離子液體硬化劑(N-乙醯基甘胺酸四丁基鏻鹽)9份,以高速旋轉混合機均一分散,獲得包含密封劑之清漆。
(密封薄片之製造) 準備具有以醇酸系脫模劑處理之表面(脫模處理面)之聚對苯二甲酸乙二酯膜(厚38μm,以下有時稱為「脫模PET膜」)作為支撐體。於該支撐體之脫模處理面上,以使乾燥後之密封劑層厚度成為20μm之方式,以模嘴塗佈器均一塗佈前述清漆,於80℃乾燥5分鐘,形成密封劑層。之後,於密封劑層表面,載置作為保護膜之脫模PET膜,獲得依序具備支撐體、密封劑層及脫模PET膜之密封薄片。
[實施例6] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為市售氧化鈣(BET比表面積:5m2 /g,平均粒徑:4000nm)。除以上事項以外,以與實施例5同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[比較例4] 將無機填料種類自半燒成水滑石A變更為市售燒未成水滑石D (BET比表面積:10m2 /g,平均粒徑:400nm)。除以上事項以外,以與實施例5同樣方法,製造包含密封劑之清漆及具備厚20μm之密封劑層之密封薄片。
[評價] 使用各實施例及比較例所得之清漆及密封薄片,藉由上述評價方法,進行密封劑之鉛吸附能力及水蒸氣滲透障壁性之評價。 但,於鉛吸附能力之評價方法中,切割密封膜後,剝離作為保護膜之脫模PET膜,獲得第一試驗用薄片。因此,鉛吸附能力之評價方法係使用具備一面露出之密封劑層之第一試驗用薄片而進行。 又,水蒸氣滲透障壁性評價方法係自第二試驗用薄片剝離作為保護膜之脫模PET膜後,將該第二試驗用薄片乾燥。 評價結果示於下述表2。
Figure 02_image017
[III. 利用水蒸氣透過率試驗法(WVTR測定法)之水蒸氣透過率之測定] [參考例1:實施例1之密封薄片之評價] 將實施例1製造之密封薄片之密封劑層與已判知水蒸氣透過率P2之基準膜(聚對苯二甲酸乙二酯膜「LUMIRROR-38 R80」,厚35μm,東麗銷售公司製),使用批式真空層壓機(V-160,NICHIGO-MORTON公司製)予以層壓。層壓條件係於溫度80℃,減壓時間30秒後,於壓力0.3MPa加壓30秒。隨後剝離支撐體,獲得具備密封劑層及基準膜之樹脂薄片。
所得樹脂薄片之水蒸氣透過率P0藉由依據JIS K7129B之紅外線感測法求出。水蒸氣透過率(g/m2 ・24小時)係使用水蒸氣透過率測定裝置(MOCON公司製,PERMATRAN-W 3/34),於溫度40℃、相對濕度90%之環境下測定。
將樹脂薄片之水蒸氣透過率P0與基準膜之水蒸氣透過率P2套入下述式(2),算出密封劑層之水蒸氣透過率P1。此處,基準膜之水蒸氣透過率P2為15 g/m2 ・24小時。
Figure 02_image019
[參考例2:比較例1之密封薄片之評價] 除了替代實施例1製造之密封薄片,而使用比較例1製造之密封薄片以外,與參考例1同樣測定密封劑層之水蒸氣透過率P1。
[參考例3:比較例3之密封薄片之評價] 除了替代實施例1製造之密封薄片,而使用比較例3製造之密封薄片以外,與參考例1同樣測定密封劑層之水蒸氣透過率P1。
[結果] 參考例1~3之結果示於下述表3。又,表3中亦一併顯示與參考例1~3對應之實施例1及比較例1及3之水蒸氣滲透障壁性之評價。
Figure 02_image021
以參考例1~3採用之WVTR測定法,測定於厚度方向透過密封劑層之水蒸氣的透過率。如由參考例1~3之結果所知,關於抑制於厚度方向之水分滲透之能力,參考例1優於參考例2,但參考例3又更優。然而,如由實施例1及比較例1及3之水蒸氣滲透障壁性之結果所知,關於抑制於與厚度方向垂直之面內方向之水分滲透之能力,對應於參考例1之實施例1優於與參考例2及3對應之比較例1及3。因此,可知密封劑抑制水分滲透之能力係根據該水蒸氣之滲透方向而異。且可知實施例之密封劑於面內方向發揮高的水蒸氣滲透障壁性。
[IV.水滑石之物性評價] [參考例4~6] (水滑石之吸水率測定) 將上述實施例及比較例所用之各水滑石以天平秤取1.5g,測定初期質量。將所秤取之各水滑石,於大氣壓下,於設定為60℃、90%RH(相對濕度)之小型環境試驗器(ESPECT公司製SH-222)靜置200小時吸濕後,測定吸濕後之質量。由所測定之質量藉由下述式(i),計算飽和吸水率。 飽和吸水率[質量%]=100×(吸濕後之質量-初期質量)/初期質量 (i)
(水滑石之熱重量減少率之測定) 使用熱分析裝置(TG/DTA EXSTAR6300,日立高科技科學公司製),進行上述實施例及比較例所用之各水滑石之熱重量分析。於鋁製樣品盤上秤量水滑石10mg,以未蓋上蓋而打開之狀態,於氮氣流量200mL/分鐘之環境下,以升溫速度10℃/分鐘自30℃升溫至550℃。使用下述式(ii),求出280℃及380℃之熱重量減少率。 熱重量減少率(質量%)=100×(加熱前之質量-到達特定溫度時之質量)/加熱前之質量 (ii)
(水滑石之粉末X射線繞射之測定) 進行上述實施例及比較例所用之各水滑石之粉末X射線繞射之測定。粉末X射線繞射之測定係藉由粉末X射線繞射裝置(Empyrean,PANalytical公司製),以對陰極CuKα(1.5405Å),電壓:45V,電流:40mA,取樣寬度:0.0260˚,掃描速度:0.0657˚/s,測定繞射角範圍(2θ):5.0131~79.9711˚之條件進行。波峰搜尋係利用繞射裝置附屬之軟體的波峰搜尋機能,以「最小有意義度:0.50,最小波峰尖:0.01˚,最大波峰尖:1.00˚,波峰底寬度:2.00˚,方法:2次微分之最小值」的條件進行。檢測出於2θ為8~18˚之範圍內出現之開裂為兩個之波峰或由兩個波峰合成之具有肩部之波峰,測定出現於低角側之波峰或肩部之繞射強度(=低角側繞射強度)與出現於高角側之波峰或肩部之繞射強度(=高角側繞射強度),算出相對強度比(=低角側繞射強度/高角側繞射強度)。
(結果) 各水滑石之評價結果示於下述表4。
Figure 02_image023
由前述飽和吸水率、熱重量減少率及粉末X射線繞射之結果,水滑石A為「半燒成水滑石」,水滑石C為「燒成水滑石」,水滑石D為「未燒成水滑石」。
10:評價樣品 100:玻璃板 200:鈣膜 300:第二試驗用薄片 310:密封劑層 320:支撐膜 321:鋁箔 322:聚對苯二甲酸乙二酯 400:銳鈦礦型太陽電池 410:第一電極 420:銳鈦礦層 430:第二電極 440:密封部 450:第一基材 460:第二基材
[圖1]係模式性顯示水蒸氣障壁性評價試驗所製造之評價樣品之剖面圖。 [圖2]係模式性顯示收納於恆溫恆濕槽之前的評價樣品自玻璃板側觀察之狀態的俯視圖。 [圖3]係模式性顯示收納於恆溫恆濕槽之後的評價樣品自玻璃板側觀察之狀態的俯視圖。 [圖4]係模式性顯示本發明一實施態樣之鈣鈦礦型太陽電池之一例的剖面圖。
400:銳鈦礦型太陽電池
410:第一電極
420:銳鈦礦層
430:第二電極
440:密封部
440S:側部
450:第一基材
460:第二基材
A4:滲透路徑

Claims (10)

  1. 一種密封劑,其係具備含鉛部之電子元件用之密封劑, 前述密封劑包含無機填料及樹脂, 前述密封劑之鉛吸附性參數為10 μg/m2 以上, 前述密封劑之水蒸氣滲透障壁性參數未達0.025 cm/h0.5 , 前述鉛吸附性參數表示於進行鉛吸附能評價試驗時密封劑之層每1m2 吸附之鉛質量, 前述鉛吸附能評價試驗係準備聚對苯二甲酸乙二酯膜與形成於前述聚對苯二甲酸乙二酯膜上之厚20μm之前述密封劑之層的長16cm、寬24cm之第一試驗用薄片;對前述第一試驗用薄片之前述密封劑之層側,貼合尼龍製之絲網布;將貼合有絲網布之前述第一試驗用薄片切斷為1cm見方;將切斷之前述第一試驗用薄片浸漬於經調整為20℃~25℃之鉛離子濃度20 μg/L之含鉛離子水溶液50ml中攪拌15分鐘而進行, 前述水蒸氣滲透障壁性參數表示於進行水蒸氣障壁性評價試驗時由下述式(1)求出之常數K, 前述水蒸氣障壁性評價試驗係將具備具有厚30μm之鋁箔及厚25μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜的支撐膜與形成於前述支撐膜之前述鋁箔上之前述密封劑之層的第二試驗用薄片乾燥;將以無鹼玻璃形成之50mm見方之玻璃板以煮沸之異丙醇洗淨5分鐘並乾燥;於前述玻璃板之單面之與前述玻璃板之端部距離0mm~2mm之區域除外之部分蒸鍍鈣,形成厚200nm之鈣膜;於氮氣環境內,將前述第二試驗用薄片之前述密封劑之層與前述玻璃板之前述鈣膜側之面貼合,獲得評價樣品;測定前述評價樣品之端部與前述鈣膜之端部之間的距離X2[mm];將前述評價樣品收納於溫度85℃、濕度85%RH之恆溫恆濕槽;測定自前述評價樣品收納於前述恆溫恆濕槽之時點起至收納於前述恆溫恆濕槽之前述評價樣品之端部與前述鈣膜之端部之間的距離X1[mm]成為[X2+0.1mm]之時點的時間t[小時];及基於下述式(1),計算常數K而進行, [數1]
    Figure 03_image001
  2. 如請求項1之密封劑,其中前述水蒸氣障壁性評價試驗中之第二試驗用薄片之乾燥係以130℃60分鐘之條件及100℃5分鐘之條件之至少一條件下進行。
  3. 如請求項1之密封劑,其中前述無機填料包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石、氧化鈣及沸石所成之群中1種以上。
  4. 一種密封劑,其係具備含鉛部之電子元件用之密封劑, 且包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群中1種以上之無機填料及樹脂。
  5. 如請求項3或4之密封劑,其中前述無機填料包含選自由半燒成水滑石、燒成水滑石及氧化鈣所成之群中1種以上, 前述樹脂包含聚烯烴系樹脂。
  6. 如請求項3或4之密封劑,其中前述無機填料包含選自由半燒成水滑石及氧化鈣所成之群中1種以上, 前述樹脂包含環氧樹脂。
  7. 如請求項1或4之密封劑,其中前述無機填料之量相對於前述密封劑之不揮發成分100質量%為5質量%以上且80質量%以下。
  8. 一種密封薄片,其具備 支撐體,及 形成於前述支撐體上之如請求項1至7中任一項之密封劑之層。
  9. 一種電子元件,其具備含鉛部與密封前述含鉛部之密封部, 前述密封部包含如請求項1至7中任一項之密封劑。
  10. 一種鈣鈦礦型太陽電池,其具備 第一電極、包含鉛原子之鈣鈦礦層、第二電極及密封前述鈣鈦礦層之密封部, 前述密封部包含如請求項1至7中任一項之密封劑。
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