(57)【要約】【課題】基板全体を加熱できない場合でも、良好な封着材料層を低コストで再現性よく形成できる封着材料層付き部材の製造方法を提供する。【解決手段】封着材料層付き部材の製造方法は、基板準備工程、塗布工程、焼成工程、および前処理工程を有する。基板準備工程は、枠状の封止領域を有する基板を準備する。塗布工程は、封着材料ペーストを基板の封止領域上に塗布して枠状塗布層を形成する。焼成工程は、枠状塗布層に沿って焼成用レーザ光を走査しながら照射して封着材料層を形成する。前処理工程は、焼成工程の照射開始前に行われ、焼成工程における焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］かつ走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う。【選択図】図６
2014177356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状の封止領域を有する基板を準備する基板準備工程と、
封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料と有機バインダを含むビヒクルとを混合して調製した封着材料ペーストを、前記基板の前記封止領域上に塗布して枠状塗布層を形成する塗布工程と、
前記枠状塗布層に沿って焼成用レーザ光を走査しながら照射して前記枠状塗布層全体を加熱することにより、前記枠状塗布層内の前記有機バインダを除去しつつ、前記封着材料を焼成して封着材料層を形成する焼成工程とを具備し、
前記焼成工程における前記焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］かつ走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記焼成工程の照射開始前に、照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う前処理工程を有する封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項２】
前記前処理工程と前記焼成工程とを連続して行う請求項１記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項３】
前記焼成工程における前記焼成用レーザ光の走査速度は３〜２０ｍｍ／ｓである請求項１または２記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項４】
前記焼成工程における前記焼成用レーザ光のビーム径は０．５〜３ｍｍである請求項１乃至３のいずれか１項記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項５】
前記焼成工程は、第１の走査速度で前記焼成用レーザ光を走査しながら照射を行う第１の焼成工程と、前記第１の焼成工程後、前記第１の走査速度よりも低速の第２の走査速度で前記焼成用レーザ光を走査しながら照射を行う第２の焼成工程とを有する請求項１乃至４のいずれか１項記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項６】
前記第１の走査速度が３〜２０ｍｍ／ｓ、前記第２の走査速度が２ｍｍ／ｓ以下である請求項５記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項７】
前記焼成用レーザ光の照射終了位置を基準とし、前記焼成用レーザ光のビーム径の１．２〜２０倍手前の位置に前記焼成用レーザ光のビーム中心が到達したとき、前記第２の焼成工程を開始する請求項５または６記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項８】
前記封着材料層は２０μｍ以下の厚さを有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項９】
前記封着材料は、０．１〜４０体積％の前記レーザ吸収材と０〜５０体積％の範囲の低膨張充填材とを、前記レーザ吸収材と前記低膨張充填材との合計量として０．１〜５０体積％の範囲で含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項１０】
前記基板がガラス基板である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の封着材料層付き部材の製造方法。
【請求項１１】
枠状の封止領域を有する基板と、前記基板の前記封止領域に設けられた封着材料層とを有する封着材料層付き部材であって、
請求項１乃至１０のいずれか１項記載の封着材料層付き部材の製造方法により製造された封着材料層付き部材。
【請求項１２】
枠状の第１の封止領域が設けられた第１の表面を有する第１の基板、および前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域が設けられた第２の表面を有する第２の基板を準備する基板準備工程と、
封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料と有機バインダを含むビヒクルとを混合して調製した封着材料ペーストを前記第２の基板の前記第２の封止領域上に塗布して枠状塗布層を形成する塗布工程と、
焼成用レーザ光を前記枠状塗布層に沿って走査しながら照射して前記枠状塗布層全体を加熱することにより、前記枠状塗布層内の前記有機バインダを除去しつつ、前記封着材料を焼成して封着材料層を形成する焼成工程と、
前記第１の表面と前記第２の表面とを対向させつつ、前記封着材料層を介して前記第１の基板と前記第２の基板とを積層する積層工程と、
前記第１の基板または前記第２の基板を通して前記封着材料層に封着用レーザ光を照射して、前記封着材料層を溶融させて前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた電子素子部を封止する封着層を形成する封着工程とを具備し、
前記焼成工程における前記焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］かつ走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記焼成工程の照射開始前に、照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う前処理工程を有する電子デバイスの製造方法。
【請求項１３】
枠状の第１の封止領域が設けられた第１の表面を有する第１の基板と、前記第１の封止領域に対応する第２の封止領域が設けられた第２の表面を有し、前記第１の表面と前記第２の表面とが対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に電子素子部を封止するように枠状に配置された封着層とを有する電子デバイスであって、
請求項１２記載の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイス。
【請求項１４】
封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料と有機バインダを含むビヒクルとを混合して調製した封着材料ペーストの枠状塗布層を有する基板が載置される試料台と、
焼成用レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記基板の前記枠状塗布層に照射する光学系を有するレーザ照射ヘッドと、
前記レーザ照射ヘッドから前記枠状塗布層に照射される焼成用レーザ光の出力を制御する出力制御部と、
前記試料台と前記レーザ照射ヘッドとの位置を相対的に移動させる移動機構と、
前記焼成用レーザ光を前記枠状塗布層に沿って走査しながら照射するとともに、前記焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］、前記焼成用レーザ光の走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記焼成用レーザ光の照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行うように前記移動機構を制御する走査制御部と
を具備する封着材料層付き部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封着材料層付き部材の製造方法、封着材料層付き部材、および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の平板型ディスプレイ装置（ＦＰＤ）は、１対のガラス基板が封着されたガラスパッケージにより発光素子が封止された構造を有する。また、液晶表示装置（ＬＣＤ）についても、１対のガラス基板間に液晶が封止された構造を有する。さらに、有機薄膜太陽電池や色素増感型太陽電池等の太陽電池においても、１対のガラス基板間に太陽電池素子（光電変換素子）が封止された構造を有する。
【０００３】
封着には、封着ガラスが好適に用いられる。封着ガラスによる封着は、例えば、１対のガラス基板間に封着ガラスを含む封着材料層を枠状に配置してガラス組立体とし、この封着材料層を４００〜６００℃に加熱して行われる。この際、焼成炉を用いてガラス組立体全体を加熱すると、加熱により発光素子等が損傷しやすい。このため、レーザ光（封着用レーザ光）を用いて、封着材料層のみを加熱するレーザ封着の適用が検討されている。
【０００４】
レーザ封着は、具体的には以下のように行われる。まず、封着ガラスをビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製する。この封着材料ペーストを発光素子等が搭載されない一方のガラス基板の枠状の封止領域に塗布して枠状塗布層とし、この枠状塗布層を封着ガラスの焼成温度（封着ガラスの軟化温度以上の温度）まで加熱する。これにより、封着ガラスが溶融し、ガラス基板に焼き付けられて封着材料層が形成される。次いで、この封着材料層を有するガラス基板と、発光素子等が搭載された他方のガラス基板とを封着材料層を介して積層した後、ガラス基板を通して封着材料層に封着用レーザ光を照射して、封着材料層を加熱および溶融させる。これにより、１対のガラス基板が封着ガラスからなる封着層により接合される。
【０００５】
従来、封着材料層の形成、すなわち枠状塗布層の焼成は、加熱炉を用いて枠状塗布層を含めたガラス基板全体を加熱して行われている。しかし、ＦＰＤ用パッケージでは、発光素子等が搭載されないガラス基板にもカラーフィルタ等の有機樹脂膜が形成されることから、ガラス基板全体を加熱すると有機樹脂膜が損傷する。同様に、色素増感型太陽電池でも、封着材料層が形成されるガラス基板に素子膜等が形成されることから、ガラス基板全体を加熱すると素子膜等が損傷する。また、加熱炉を用いた場合、封着材料層の形成に時間を要するとともに、エネルギー消費量が多くなる。
【０００６】
このような観点から、封着材料層の形成にレーザ光（焼成用レーザ光）を用いることが検討されている。焼成用レーザ光を用いた場合、封着材料層のみを加熱することから有機樹脂膜等の損傷が抑制され、またエネルギー消費量が抑制される。なお、封着材料層を１周するように焼成用レーザ光を走査しながら照射した場合、照射開始位置または照射終了位置に封着材料層が不連続となる部分（ギャップ）が発生することがある。ギャップが過度に大きくなると、１対のガラス基板を封着したときに、気密性、接着強度等が低下する。
【０００７】
ギャップの大きさを低減する方法として、照射開始位置および照射終了位置の付近で焼成用レーザ光の出力密度を高める方法、１対の焼成用レーザ光を用いて、照射開始位置と照射終了位置とで１対の焼成用レーザ光を重ね合わせる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、照射終了位置の付近で焼成用レーザ光の走査速度を減速する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０１０４８９号
【特許文献２】国際公開第２０１２／０９３６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
出力密度を一部の領域で高める場合、出力制御を適切に行わないと焼成状態の異なる領域が発生しやすい。また、１対の焼成用レーザ光を用いる場合、レーザ照射ヘッド、出力制御部等が複数必要となり、また出力制御を適切に行わないと焼成状態の異なる領域が発生して、気密性、接着強度等が低下しやすい。
【００１０】
走査速度を途中から減速させる場合、出力制御を適切に行わないと焼成状態の異なる領域が発生しやすい。また、封着材料層の幅方向における中央部では再溶融によりギャップが小さくなるが、幅方向の両端部ではギャップが必ずしも小さくならない。この場合、封着材料層の幅が狭くなることから、気密性、接着強度等が必ずしも良好とならない。また、走査速度を途中から減速させると、焼成時間が増加しやすい。
【００１１】
本発明の目的は、基板全体を加熱できない場合でも、良好な封着材料層を低コストで再現性よく形成できる封着材料層付き部材の製造方法、封着材料層付き部材、および製造装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の封着材料層付き部材の製造方法は、基板準備工程、塗布工程、焼成工程、および前処理工程を有する。基板準備工程は、枠状の封止領域を有する基板を準備する。塗布工程は、封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料と有機バインダを含むビヒクルとを混合して調製した封着材料ペーストを、基板の封止領域上に塗布して枠状塗布層を形成する。焼成工程は、枠状塗布層に沿って焼成用レーザ光を走査しながら照射して枠状塗布層全体を加熱することにより、枠状塗布層内の有機バインダを除去しつつ、封着材料を焼成して封着材料層を形成する。前処理工程は、焼成工程の照射開始前に行われ、焼成工程における焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］かつ走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う。
【００１３】
本発明の封着材料層付き部材は、枠状の封止領域を有する基板と、この基板の封止領域に設けられた封着材料層とを有し、本発明の封着材料層付き部材の製造方法により製造される。
【００１４】
本発明の電子デバイスの製造方法は、基板準備工程、塗布工程、焼成工程、積層工程、封着工程、および前処理工程を有する。基板準備工程は、枠状の第１の封止領域が設けられた第１の表面を有する第１の基板、および第１の封止領域に対応する第２の封止領域が設けられた第２の表面を有する第２の基板を準備する。塗布工程は、封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料と有機バインダを含むビヒクルとを混合して調製した封着材料ペーストを第２の基板の第２の封止領域上に塗布して枠状塗布層を形成する。焼成工程は、焼成用レーザ光を枠状塗布層に沿って走査しながら照射して枠状塗布層全体を加熱することにより、枠状塗布層内の有機バインダを除去しつつ、封着材料を焼成して封着材料層を形成する。積層工程は、第１の表面と第２の表面とを対向させつつ、封着材料層を介して第１の基板と第２の基板とを積層する。封着工程は、第１の基板または第２の基板を通して封着材料層に封着用レーザ光を照射して、封着材料層を溶融させて第１の基板と第２の基板との間に設けられた電子素子部を封止する封着層を形成する。前処理工程は、焼成工程の照射開始前に行われ、焼成工程における焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］かつ走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う。
【００１５】
本発明の電子デバイスは、枠状の第１の封止領域が設けられた第１の表面を有する第１の基板と、第１の封止領域に対応する第２の封止領域が設けられた第２の表面を有し、第１の表面と第２の表面とが対向するように配置された第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に電子素子部を封止するように枠状に配置された封着層とを有する電子デバイスであって、本発明の電子デバイスの製造方法により製造される。
【００１６】
本発明の製造装置は、試料台、レーザ光源、レーザ照射ヘッド、出力制御部、移動機構、および走査制御部を有する。試料台は、封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料と有機バインダを含むビヒクルとを混合して調製した封着材料ペーストの枠状塗布層を有する基板が載置される。レーザ光源は、焼成用レーザ光を出射する。レーザ照射ヘッドは、レーザ光源から出射されたレーザ光を基板の枠状塗布層に照射する光学系を有する。出力制御部は、レーザ照射ヘッドから枠状塗布層に照射される焼成用レーザ光の出力を制御する。移動機構は、試料台とレーザ照射ヘッドとの位置を相対的に移動させる。走査制御部は、焼成用レーザ光を枠状塗布層に沿って走査しながら照射するとともに、焼成用レーザ光のビーム径をＤ［ｍｍ］、焼成用レーザ光の走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、焼成用レーザ光の照射開始位置で０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行うように移動機構を制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の態様に係る封着材料層付き部材の製造方法によれば、基板全体を加熱できない場合でも、良好な封着材料層を低コストで再現性よく形成できる。従って、このような基板を用いる場合においても、信頼性や封止性等に優れる電子デバイスを安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電子デバイスの製造工程を示す断面図である。
【図２】電子素子部を有する第１の基板を示す平面図である。
【図３】図２に示す第１の基板のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】封着材料層を有する第２の基板を示す平面図である。
【図５】図４に示す第２の基板のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】封着材料層の形成工程を示す断面図である。
【図７】焼成用レーザ光の走査例を示す図である。
【図８】封着材料層の一例を示す平面図である。
【図９】焼成用レーザ光の照射開始位置と照射終了位置との位置関係を示す図である。
【図１０】第２の焼成工程の開始位置を示す図である。
【図１１】第２の焼成工程の走査速度を説明するための図である。
【図１２】製造装置の一実施形態を示す平面図である。
【図１３】図１１に示す製造装置の正面図である。
【図１４】レーザ照射ヘッドの一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図１〜６は、電子デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【００２０】
電子デバイスとしては、例えば、ＯＥＬＤ、ＦＥＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等のＦＰＤ、ＯＥＬ素子等の発光素子を使用した照明装置、色素増感型太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、化合物半導体系太陽電池等の封止型の太陽電池が挙げられる。
【００２１】
まず、図１（ａ）に示すように、第１の基板１と第２の基板２とを用意する（基板準備工程）。第１および第２の基板１、２には、例えば、公知の組成を有する無アルカリガラスやソーダライムガラス等からなるガラス基板が用いられる。また、第１および第２の基板１、２には、必要に応じて、ガラス中にセラミックス粉末が分散されたガラスセラミックスからなるガラスセラミックス基板が用いられる。
【００２２】
無アルカリガラスは３０〜５０×１０−７／Ｋ程度の熱膨張係数を有する。ソーダライムガラスは８０〜９０×１０−７／Ｋ程度の熱膨張係数を有する。無アルカリガラスの代表的なガラス組成としては、質量％表示で、ＳｉＯ２  ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  １〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１５、ＭｇＯ  ０〜３０％、ＣａＯ  ０〜３０％、ＳｒＯ  ０〜３０％、ＢａＯ  ０〜３０％を含有するものが挙げられる。ソーダライムガラスの代表的なガラス組成としては、質量％表示で、ＳｉＯ２  ５５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ０．５〜１０％、ＣａＯ  ２〜１０％、ＳｒＯ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  １〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％を含有するものが挙げられる。なお、ガラス組成は、これらに限定されない。また、第１および第２の基板１、２の少なくとも一方は化学強化ガラス等でもよい。
【００２３】
図２、３に示すように、第１の基板１は、素子領域３が設けられた表面１ａを有する。素子領域３には対象物である電子デバイスに応じた電子素子部４が設けられる。電子素子部４は、例えば、ＯＥＬＤやＯＥＬ照明であればＯＥＬ素子、ＦＥＤであれば電子放出素子、ＰＤＰであればプラズマ発光素子、ＬＣＤであれば液晶表示素子、太陽電池であれば太陽電池素子を備える。液晶表示素子、プラズマ発光素子、ＯＥＬ素子のような発光素子、液晶表示素子のような表示素子、色素増感型太陽電池素子のような太陽電池素子等を備える電子素子部４は各種公知の構造を有する。電子素子部４の素子構造は、特に限定されない。第１の基板１の表面１ａの周辺部には、素子領域３の外周に沿って枠状の第１の封止領域５が設けられる。
【００２４】
図４、５に示すように、第２の基板２は、第１の基板１の表面１ａと対向する表面２ａを有する。表面２ａの周辺部には、第１の封止領域５に対応する枠状の第２の封止領域６が設けられる。第１および第２の封止領域５、６は、封着層の形成領域となる。第２の封止領域６は、さらに封着材料層の形成領域となる。
【００２５】
電子素子部４は、第１の基板１の表面１ａと第２の基板２の表面２ａとの間に設けられる。図１に示す電子デバイスの製造工程では、第１の基板１は、その表面１ａにＯＥＬ素子やＰＤＰ素子等の素子構造体が電子素子部４として設けられる素子用ガラス基板に相当する。第２の基板２は、第１の基板１の表面１ａに形成された電子素子部４を封止する封止用ガラス基板に相当する。ただし、電子素子部４の構成はこれに限られるものではない。
【００２６】
例えば、電子素子部４が色素増感型太陽電池素子等の場合、第１および第２の基板１、２の各表面１ａ、２ａに素子構造体を構成する配線膜や電極膜等の素子膜が形成される。電子素子部４を構成する素子膜やそれらに基づく素子構造体は、第１および第２の基板１、２の表面１ａ、２ａの少なくとも一方に形成される。さらに、封止用ガラス基板を構成する第２の基板２の表面２ａには、前述したようにカラーフィルタ等の有機樹脂膜が形成される場合がある。
【００２７】
第２の基板２の封止領域６には、図１（ａ）、図４、および図５に示すように、第２の基板２の周辺部の全周、またはほぼ全周に封着材料層７が形成される。封着材料層７は、封着ガラスとレーザ吸収材とを含む封着材料の焼成層である。封着材料は、必要に応じて低膨張充填材等の無機充填材を含むことができ、さらにこれら以外の充填材や添加材を含むことができる。
【００２８】
封着ガラスには、例えば錫−リン酸系ガラス、ビスマス系ガラス、バナジウム系ガラス、鉛系ガラス等の低融点ガラスが用いられる。これらのうち、第１および第２の基板１、２に対する封着性（接着性）やその信頼性（接着信頼性や密閉性）、さらには環境や人体に対する影響性等を考慮して、錫−リン酸系ガラスやビスマス系ガラスからなる低融点の封着ガラスが好ましい。
【００２９】
錫−リン酸系ガラスは、５５〜６８モル％のＳｎＯ、０．５〜５モル％のＳｎＯ２、および２０〜４０モル％のＰ２Ｏ５（基本的には合計量を１００モル％とする）を含む組成が好ましい。
【００３０】
ＳｎＯはガラスを低融点化させるための成分である。ＳｎＯの含有量が５５モル％未満であるとガラスの粘性が高くなって封着温度が高くなりすぎ、６８モル％を超えるとガラス化しなくなる。
【００３１】
ＳｎＯ２はガラスを安定化するための成分である。ＳｎＯ２の含有量が０．５モル％未満であると封着作業時に軟化溶融したガラス中にＳｎＯ２が分離、析出し、流動性が損なわれて封着作業性が低下する。ＳｎＯ２の含有量が５モル％を超えると低融点ガラスの溶融中からＳｎＯ２が析出しやすくなる。
【００３２】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成するための成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量が２０モル％未満であるとガラス化せず、その含有量が４０モル％を超えるとリン酸塩ガラス特有の欠点である耐候性の悪化を引き起こすおそれがある。
【００３３】
ここで、ＳｎＯおよびＳｎＯ２の割合（モル％）は以下のようにして求められる。まず、ガラスフリット（低融点ガラス粉末）を酸分解した後、ＩＣＰ発光分光分析によりガラスフリット中に含有されているＳｎ原子の総量を測定する。次に、Ｓｎ２＋（ＳｎＯ）は酸分解したものをヨウ素滴定法により求められるので、そこで求められたＳｎ２＋の量をＳｎ原子の総量から減じてＳｎ４＋（ＳｎＯ２）を求める。
【００３４】
上記した３成分で形成されるガラスは、ガラス転移点が低く、低温用の封着材料に適したものであるが、ＳｉＯ２等のガラスの骨格を形成する成分やＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等のガラスを安定化させる成分等を任意成分として含有していてもよい。ただし、任意成分の含有量が多すぎると、ガラスが不安定となって失透が発生し、またガラス転移点や軟化点が上昇するおそれがあるため、任意成分の合計含有量は３０モル％以下が好ましい。この場合のガラス組成は、基本成分と任意成分との合計量が基本的には１００モル％となるように調整される。
【００３５】
ビスマス系ガラスは、７０〜９０質量％のＢｉ２Ｏ３、１〜２０質量％のＺｎＯ、および２〜１２質量％のＢ２Ｏ３（基本的には合計量を１００質量％とする）の組成を有することが好ましい。
【００３６】
Ｂｉ２Ｏ３はガラスの網目を形成する成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量が７０質量％未満であると低融点ガラスの軟化点が高くなり、低温での封着が困難になる。Ｂｉ２Ｏ３の含有量が９０質量％を超えるとガラス化しにくくなるとともに、熱膨張係数が高くなりすぎる傾向がある。
【００３７】
ＺｎＯは熱膨張係数等を下げる成分である。ＺｎＯの含有量が１質量％未満であるとガラス化が困難になる。ＺｎＯの含有量が２０質量％を超えると低融点ガラス成形時の安定性が低下し、失透が発生しやすくなる。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３はガラスの骨格を形成してガラス化が可能となる範囲を広げる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量が２質量％未満であるとガラス化が困難となり、１２質量％を超えると軟化点が高くなりすぎて、封着時に荷重をかけたとしても低温で封着することが困難となる。
【００３９】
上記した３成分で形成されるガラスはガラス転移点が低く、低温用の封着材料に適したものであるが、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｉＯ２、Ａｇ２Ｏ、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＷＯ３、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＯｘ（ｘは１または２である）等の任意成分を含有してもよい。ただし、任意成分の含有量が多すぎるとガラスが不安定となって失透が発生し、またガラス転移点や軟化点が上昇するおそれがあるため、任意成分の合計含有量は３０質量％以下が好ましい。この場合のガラス組成は、基本成分と任意成分との合計量が基本的には１００質量％となるように調整される。
【００４０】
封着材料はレーザ吸収材を含有する。レーザ吸収材として、例えば、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属、および／または上記金属を含む酸化物等の金属化合物の少なくとも１種が用いられる。また、これら以外の顔料、例えば、バナジウムの酸化物（具体的にはＶＯ、ＶＯ２およびＶ２Ｏ５）でもよい。
【００４１】
レーザ吸収材の含有量は、封着材料に対して０．１〜４０体積％の範囲が好ましい。レーザ吸収材の含有量が０．１体積％未満であると封着材料層７を十分に溶融させることができないおそれがある。レーザ吸収材の含有量が４０体積％を超えると第２の基板２との界面近傍で局所的に発熱するおそれがあり、また封着材料の溶融時の流動性が劣化して第１の基板１との接着性が低下するおそれがある。レーザ吸収材の含有量は、好ましくは３７体積％以下である。
【００４２】
封着ガラスまたはガラスフリット、レーザ吸収材、および低膨張充填材は、それぞれ粉末状、または粒子状である。以下、封着ガラス粉末を単に封着ガラスまたはガラスフリットと、レーザ吸収材粒子またはレーザ吸収材粉末を単にレーザ吸収材と、また低膨張充填材粒子または低膨張充填材粉末を単に低膨張充填材と記す場合がある。
【００４３】
封着材料は、必要に応じて、封着ガラスより低い熱膨張係数を有する低膨張充填材を含有する。低膨張充填材としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、コージェライト、ユークリプタイト、スポジュメン、リン酸ジルコニウム系化合物、石英固溶体、ソーダライムガラス、および硼珪酸ガラスから選ばれる少なくとも１種が好ましい。リン酸ジルコニウム系化合物としては、（ＺｒＯ）２Ｐ２Ｏ７、ＮａＺｒ２（ＰＯ４）３、ＫＺｒ２（ＰＯ４）３、Ｃａ０．５Ｚｒ２（ＰＯ４）３、ＮｂＺｒ（ＰＯ４）３、Ｚｒ２（ＷＯ３）（ＰＯ４）２、またはこれらの複合化合物が挙げられる。
【００４４】
低膨張充填材の含有量は、封着ガラスの熱膨張係数が第１および第２の基板１、２の熱膨張係数に近づくように設定することが好ましい。具体的には、封着ガラス、第１および第２の基板１、２の熱膨張係数にもよるが、封着材料に対して０．１〜５０体積％の範囲が好ましい。含有量は、封着材料層７の厚さ等によっても適宜変更できる。ただし、含有量が５０体積％を超えると、封着材料の溶融時の流動性が劣化して第１の基板１との接着性が低下するおそれがある。好ましくは４５体積％以下である。レーザ吸収材との合計含有量として封着材料の特性に影響するため、これらの合計含有量は０．１〜５０体積％の範囲が好ましい。
【００４５】
以下、封着材料層７の形成方法（封着材料層付き部材の製造方法）について説明する。
まず、封着ガラスにレーザ吸収材や低膨張充填材等を配合して封着材料を作製し、これをビヒクルと混合して封着材料ペーストを調製する。
【００４６】
ビヒクルは、有機バインダを溶剤に溶解して調製する。有機バインダとしては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、オキシエチルセルロース、ベンジルセルロース、プロピルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ブチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート等のアクリル系モノマーの１種以上を重合して得られるアクリル系樹脂等の有機樹脂が用いられる。溶剤としては、セルロース系樹脂の場合は、ターピネオール、ブチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート等の溶剤が、アクリル系樹脂の場合は、メチルエチルケトン、ターピネオール、ブチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート等の溶剤が用いられる。
【００４７】
封着材料ペーストの粘度は、第２の基板２に塗布する装置に対応した粘度に合わせればよく、有機バインダと溶剤との割合や、封着材料とビヒクルとの割合により調整できる。封着材料ペーストには、消泡剤や分散剤のように公知のガラスペーストにおける添加物を加えてもよい。封着材料ペーストの調製には、攪拌翼を備えた回転式の混合機やロールミル、ボールミル等を用いた公知の方法を適用できる。
【００４８】
その後、図６（ａ）に示すように、第２の基板２の周辺部に設けられた枠状の封止領域６の全周あるいはほぼ全周に渡って封着材料ペーストを塗布し、乾燥させて枠状塗布層８を形成する（塗布工程）。封着材料ペーストは、例えば、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法を適用して塗布し、またはディスペンサ等を用いて塗布する。枠状塗布層８は、例えば１２０℃以上の温度で１０分以上乾燥させることが好ましい。乾燥は、枠状塗布層８内の溶剤を除去するために実施される。枠状塗布層８内に溶剤が残留すると、その後の焼成工程で有機バインダを十分に除去できないおそれがある。
【００４９】
さらに、図６（ｂ）に示すように、枠状塗布層８に沿って焼成用レーザ光９を走査しながら照射する（焼成工程）。これにより、枠状塗布層８中の有機バインダを除去しつつ、封着材料を焼成して封着材料層７を形成する（図６（ｃ））。焼成用レーザ光９は、特に限定されるものではないが、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＨｅＮｅレーザ等から所望のレーザ光が使用される。後述する封着用レーザ光も同様である。
【００５０】
枠状塗布層８の厚さは、焼成後の厚さが１μｍ以上となるもの、すなわち封着材料層７の厚さが１μｍ以上となるものが好ましい。このような場合、枠状塗布層８の形成条件や焼成用レーザ光９の照射条件等を調整することで、枠状塗布層８を良好に焼成できる。枠状塗布層８の厚さは、焼成後の厚さが１５０μｍ以下となるものがより好ましい。均一な焼成の観点から、枠状塗布層８の厚さは焼成後の厚さが２０μｍ以下となるものがさらに好ましい。枠状塗布層８の幅は、焼成後の幅が０．１〜５．０ｍｍとなるものが好ましく、０．２〜３．０ｍｍとなるものがより好ましく、０．５〜２．０ｍｍとなるものがさらに好ましい。
【００５１】
焼成は、図７に示すように、枠状塗布層８の照射開始位置Ｓから、この照射開始位置Ｓと少なくとも一部が重なる照射終了位置Ｆまで、焼成用レーザ光９を走査しながら照射する。これにより、枠状塗布層８の全体を加熱して、封着材料層７を形成する。
【００５２】
ここで、図７は、１つの焼成用レーザ光９を用いる焼成方法を示している。１つの焼成用レーザ光９を用いる場合、枠状塗布層８を１周するように走査しながら照射する。なお、焼成は、２つ以上の焼成用レーザ光９を用いてもよい。例えば、２つの焼成用レーザ光９を用いる場合、一方の焼成用レーザ光９の照射開始位置Ｓと、他方の焼成用レーザ光９の照射終了位置Ｆとが重なればよい。
【００５３】
枠状塗布層８の加熱温度は、封着ガラスの軟化温度をＴ［℃］としたとき、（Ｔ＋８０）〜（Ｔ＋５５０）［℃］の範囲内が好ましい。ここで、封着ガラスの軟化温度Ｔは、軟化流動するが結晶化しない温度を示す。また、焼成用レーザ光９を照射したときの枠状塗布層８の温度は、放射温度計で測定した値とする。
【００５４】
枠状塗布層８の温度が（Ｔ＋８０）〜（Ｔ＋５５０）［℃］の範囲内となるように焼成用レーザ光９を照射することで、封着材料中の封着ガラスが良好に溶融し、これにより封着材料が第２の基板２に焼き付けられて封着材料層７が形成される。枠状塗布層８の温度が（Ｔ＋８０）［℃］に達しない場合、枠状塗布層８の表面部分のみが溶融して、枠状塗布層８の全体が均一に溶融しないおそれがある。枠状塗布層８の温度が（Ｔ＋５５０）［℃］を超える場合、第２の基板２や封着材料層７にクラックや割れ等が生じやすくなる。また、上記温度範囲内とすることで、有機バインダが効果的に熱分解されて封着材料層７から除去される。
【００５５】
焼成用レーザ光９の走査速度は、３〜２０ｍｍ／ｓの範囲内が好ましい。走査速度が３ｍｍ／ｓ未満の場合、焼成速度が低下することから封着材料層７を効率的に形成できない。一方、走査速度が２０ｍｍ／ｓを超える場合、枠状塗布層８の表面部分のみが溶融してガラス化されて、有機バインダの熱分解により生じたガスの外部への放出性が低下する。これにより、封着材料層７の内部に気泡が生じたり、表面に気泡による変形が生じたりすることがあり、また残留カーボン量も増大しやすい。有機バインダの除去状態が悪い封着材料層７を用いて第１および第２の基板１、２間を封止すると、第１および第２の基板１、２と封着層との接合強度が低下し、また気密性が低下するおそれがある。
【００５６】
なお、焼成用レーザ光９の走査は、第２の基板２の位置を固定して焼成用レーザ光９を移動させてもよいし、焼成用レーザ光９の位置を固定して第２の基板２を移動させてもよいし、両者を互いに移動させてもよい。
【００５７】
焼成用レーザ光９の走査速度は、枠状塗布層８の厚さに応じて調整することが好ましい。例えば、焼成後の厚さが５μｍ未満となる枠状塗布層８の場合、走査速度を１５ｍｍ／ｓ以上に高速化できる。また、焼成後の厚さが２０μｍを超える枠状塗布層８の場合、走査速度は５ｍｍ／ｓ以下が好ましい。焼成後の厚さが５〜２０μｍの範囲となる枠状塗布層８の場合、走査速度は５〜１５ｍｍ／ｓの範囲内が好ましい。
【００５８】
焼成用レーザ光９の出力密度は、１００〜１１００Ｗ／ｃｍ２の範囲内が好ましい。出力密度が１００Ｗ／ｃｍ２未満であると、枠状塗布層８の全体を均一に加熱できないおそれがある。出力密度が１１００Ｗ／ｃｍ２を超えると、第２の基板２が過剰に加熱されてクラックや割れ等が生じやすくなる。
【００５９】
なお、図６では、焼成用レーザ光９を第２の基板２に形成された枠状塗布層８の上から照射する状態を示したが、焼成用レーザ光９は第２の基板２を通して、すなわち、第２の基板２の枠状塗布層８が形成された面と反対側から照射してもよい。
【００６０】
例えば、枠状塗布層８の焼成時間を短縮するためには、焼成用レーザ光９の高出力化や走査速度の高速化が有効である。例えば、高出力化した焼成用レーザ光９を枠状塗布層８上から照射すると、枠状塗布層８の表面部分のみがガラス化するおそれがある。枠状塗布層８の表面部分のみのガラス化は、上述したような種々の問題を引き起こす。
【００６１】
このような点に対して、焼成用レーザ光９を第２の基板２の枠状塗布層８と反対側から枠状塗布層８に照射すると、焼成用レーザ光９が照射された部分からガラス化したとしても、有機バインダの熱分解により生じたガスを枠状塗布層８の表面から逃すことができる。焼成用レーザ光９を枠状塗布層８の上下両面から、すなわち第２の基板２に形成された枠状塗布層８の側からと、第２の基板２の枠状塗布層８と反対側とから、照射することも有効である。
【００６２】
焼成用レーザ光９のビーム形状（すなわち、照射スポットの形状）は、特に限定されない。焼成用レーザ光９のビーム形状は一般的には円形であるが、円形に限られない。焼成用レーザ光９のビーム形状は、枠状塗布層８の幅方向が短径となる楕円形としてもよい。ビーム形状を楕円形に整形した焼成用レーザ光９によれば、枠状塗布層８に対する焼成用レーザ光９の照射面積を拡大でき、さらに焼成用レーザ光９の走査速度を速くできる。これらにより、枠状塗布層８の焼成時間を短縮できる。
【００６３】
焼成用レーザ光９のビーム径は、０．５〜３ｍｍが好ましい。なお、焼成用レーザ光９のビーム径は、ビーム強度がビーム最大強度の１３．５％となる領域で定義する。ビーム形状が円形状以外の場合、ビーム径は、走査方向においてビーム強度がビーム最大強度の１３．５％となる大きさとする。
【００６４】
焼成用レーザ光９による焼成は、枠状塗布層８を選択的に加熱することから、第２の基板２の表面２ａにカラーフィルタ等の有機樹脂膜、また素子膜等を有する場合においても、有機樹脂膜や素子膜等に熱ダメージを与えることなく、封着材料層７を良好に形成できる。さらに、有機バインダの除去性にも優れることから、封着性や信頼性等に優れる封着材料層７を得ることができる。
【００６５】
また当然ながら、焼成用レーザ光９による焼成は、第２の基板２の表面２ａに有機樹脂膜や素子膜等が形成されていない場合でも適用でき、このような場合にも封着性や信頼性等に優れる封着材料層７を得ることができる。さらに、焼成用レーザ光９による焼成は、従来の加熱炉による焼成工程に比べてエネルギー消費量が少なく、また製造工数や製造コストの削減に寄与する。従って、省エネやコスト削減等の観点からも、焼成用レーザ光９による焼成は有効である。
【００６６】
実施形態の製造方法では、焼成工程の照射開始前に前処理工程を行う。前処理工程は、焼成工程における焼成用レーザ光９のビーム径をＤ［ｍｍ］、走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、照射開始位置Ｓで０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う。焼成工程と前処理工程とは、前処理工程の終了後、直ちに焼成工程が開始される関係となっている。これは前処理工程終了後、レーザ照射を一旦中断して焼成工程を行った場合には、前処理工程で加熱軟化した部分が冷却され、焼成工程で再度加熱されると新たなギャップが形成されるおそれがあるためである。したがって、前処理工程と焼成工程とは、同一の照射源から照射される焼成用レーザ光９を用いて、連続的に行うことが好ましい。
【００６７】
焼成用レーザ光９により封着材料層７を形成する場合、枠状の封着材料層７が全体として連続するように照射開始位置Ｓと照射終了位置Ｆとが少なくとも一部で重なるように焼成用レーザ光９を走査しながら照射する。しかし、照射開始位置Ｓと照射終了位置Ｆとが重なるように焼成用レーザ光９を走査しながら照射しても、実際には封着材料層７の照射開始位置Ｓまたは照射終了位置Ｆの付近にギャップが生じることがある。
【００６８】
ギャップの発生原因については必ずしも明確ではないが、以下のように推測される。例えば、図７に示すように照射開始位置Ｓから照射終了位置Ｆまで枠状塗布層８に沿って焼成用レーザ光９を走査しながら照射した場合、照射開始時に有機バインダが十分に除去されないために照射開始位置Ｓに有機バインダが残留する。そして、照射終了位置Ｆまで焼成用レーザ光９を走査しながら照射したとき、照射開始位置Ｓに残留した有機バインダを覆うように封着ガラスからなる被覆が形成される。その後、この有機バインダが分解してガス化することで、封着ガラスからなる被覆が吹き飛ばされてギャップが発生する。
【００６９】
焼成工程の照射開始前に前処理工程を行うことで、照射開始位置Ｓにおける有機バインダの残留を抑制して、ギャップの大きさを低減できる。特に、０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行うことで、照射開始位置Ｓにおける有機バインダの残留を有効に抑制してギャップの大きさを低減できる。照射時間が０．２Ｄ／Ｖ未満の場合、照射時間が十分でないために有機バインダが十分に除去されないおそれがある。照射時間が０．５Ｄ／Ｖを超えると、照射時間の増加により生産性が低下するとともに、第２の基板２が過剰に加熱されてクラックや割れ等が生じやすくなる。
【００７０】
前処理工程は、具体的には、焼成工程と同一の焼成用レーザ光９を用いて、焼成工程の走査前に一時的に走査を停止させて、照射開始位置Ｓに照射することで行われる。このような方法によれば、従来の走査速度を減速する方法等における複雑な出力制御が必要ないことから、焼成状態の異なる領域の発生が抑制され、また装置の複雑化も抑制される。また、従来の走査速度を減速する方法に比べて、焼成時間を短縮化できる。さらに、封着材料層の幅方向の位置によらず、具体的には幅方向の中央部だけでなく両端部についてもギャップが小さくなることから、封着材料層７の幅を確保でき、気密性、接着強度等が良好となる。
【００７１】
図８に、前処理工程および焼成工程を経て形成された封着材料層７の一例を示す。図示した封着材料層７は、図中の左右方向の中央部が照射開始位置Ｓおよび照射終了位置Ｆであり、まず照射開始位置Ｓから図中の右方向に走査が行われた後、図中の左方向から照射終了位置Ｆへと走査が行われて形成される。
【００７２】
封着材料層７の照射開始位置Ｓまたは照射終了位置Ｆの付近には、封着材料層７の不連続部分であるギャップ７１が形成される。従来の走査速度を調整する方法等の場合、封着材料層７の幅方向における中央部７２の付近ではギャップ７１が小さくなるが、側面部７３の付近ではギャップ７１が小さくならない。前処理工程を有する方法によれば、中央部７２および側面部７３のいずれの付近でもギャップ７１が小さくなる。
【００７３】
前処理工程を有する方法では、以下に規定するギャップ幅Ｇを５５μｍ以下にできる。ここで、ギャップ幅Ｇは、凸部を有する封着材料層７（図中、右側の封着材料層７）を幅方向に８等分する分割線を引いたとき、封着材料層７の側面に最も近い分割線７４と凸部との交点における接線と側面延長線との交点である第１の測定位置７５と、封着材料層７の側面終了端である第２の測定位置７６との距離を両側面について測定し、これらのうちの大きい方を採用する。ギャップ幅Ｇは、好ましくは５０μｍ以下である。
【００７４】
焼成工程は、照射開始位置Ｓから照射終了位置Ｆまで一定の走査速度で行ってもよいし、例えば、第１の走査速度でレーザ光を走査しながら照射する第１の焼成工程の後、第１の走査速度よりも低速の第２の走査速度でレーザ光を走査しながら照射する第２の焼成工程を行うものでもよい。照射終了位置Ｆに接近したときに走査速度を低速にすることで、照射終了位置Ｆの付近での封着ガラスの流動性を高めて、さらにギャップ７１の大きさを低減できる。なお、第１の焼成工程と第２の焼成工程とを行う場合、第１の焼成工程の走査速度を走査速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］として、前処理工程の０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］を求める。
【００７５】
図９に、照射開始位置Ｓと照射終了位置Ｆとの位置関係を示す。
照射終了位置Ｆは、図９（ａ）に示すように、少なくとも枠状塗布層８の既に焼成された部分、すなわち基本的には照射開始位置Ｓと一部が重なる位置に設定される。これにより、封着材料層７を基本的に連続とすることができる。焼成用レーザ光９の照射終了位置Ｆは、図９（ｂ）に示すように、照射開始位置Ｓとの重なり量（面積比）が５０％以上となる位置が好ましい。焼成用レーザ光９の照射終了位置Ｆは、図９（ｃ）に示すように照射開始位置Ｓと完全に重なる位置、あるいは図９（ｄ）に示すように照射開始位置Ｓを超えた位置に設定されることがより好ましい。これらにより、さらにギャップ７１の大きさを低減できる。
【００７６】
図９（ｄ）に示すように、焼成用レーザ光９の照射終了位置Ｆを、照射開始位置Ｓを超えた位置にする場合、焼成用レーザ光９を重複して照射する領域の長さは特に限定されない。ただし、重複領域を過度に長くしても、ギャップ７１の大きさはそれ以上に低減せず、また封着材料層７の形成時間がその分だけ延びて形成効率が低下する。このため、重複領域は、焼成用レーザ光９のビーム中心を基準として、照射開始位置Ｓの中心から焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの２０倍以下の距離が好ましく、焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの５倍以下の距離が特に好ましい。
【００７７】
第２の焼成工程の開始位置は、図１０（ａ）に示すように、焼成用レーザ光９のビーム中心を基準として、枠状塗布層８の既焼成部分の焼成端Ａから焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの少なくとも１．２倍の手前の位置が好ましい。焼成用レーザ光９をビーム径Ｄの１．２倍未満の位置から減速させた場合には、ギャップ７１の大きさを効果的に低減できないおそれがある。第２の焼成工程の開始位置は、枠状塗布層８の焼成端Ａから焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２倍以上の手前の位置であればよく、ビーム径Ｄの１．２倍の位置よりさらに手前の位置（すなわち、焼成端Ａからより離れた位置）から減速させてもよい。
【００７８】
ただし、焼成端Ａから過度に離れた位置から減速すると、その分だけ走査時間が増加し、封着材料層７の形成時間が増加して形成効率が低下する。このため、第２の焼成工程の開始位置は、図１０（ｂ）に示すように、焼成用レーザ光９のビーム中心を基準として、焼成端Ａから手前に焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの２０倍以下の位置が好ましい。このように、第２の焼成工程の開始位置は、枠状塗布層８の焼成端Ａから手前に焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２〜２０倍の範囲内が好ましく、ビーム径Ｄの１．２〜５倍の範囲内が特に好ましい。
【００７９】
第１の焼成工程の走査速度は、３〜２０ｍｍ／ｓの範囲が好ましい。一方、第２の焼成工程の走査速度は、２ｍｍ／ｓ以下が好ましい。これらの走査速度により、さらにギャップ７１の大きさを低減できる。第２の焼成工程の走査速度は、０．５ｍｍ／ｓ以下がより好ましい。第２の焼成工程の走査速度の下限値は、特に限定されないが、第２の基板２の過剰加熱や封着材料層７の形成効率の低下等を考慮して、０．１ｍｍ／ｓ以上（例えば、ビーム径Ｄの１．２倍手前の位置基準）が好ましい。
【００８０】
第２の焼成工程における焼成用レーザ光９の走査速度は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、焼成用レーザ光９のビーム中心を基準として、焼成端Ａから焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２倍の手前の位置で２ｍｍ／ｓ以下が好ましい。第２の焼成工程の開始位置は、上述したように焼成端Ａから焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２倍以上の手前の位置であればよいため、図１１（ｃ）に示すように、焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２倍手前の位置よりさらに手前の位置である焼成端Ａからより離れた位置、すなわち焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２〜２０倍の範囲内の位置から焼成用レーザ光９を２ｍｍ／ｓ以下の速度で走査してもよい。
【００８１】
図１１（ｂ）、（ｃ）には、第２の焼成工程の走査速度を第１の焼成工程の走査速度よりも低速の一定速度とする場合を示したが、第２の焼成工程の走査速度は一定速度に限られない。図１１（ｄ）に示すように、第２の焼成工程の開始位置（ビーム径Ｄの１．２〜２０倍の範囲内）から照射終了位置Ｆまで、一定割合で走査速度を減速させてもよい。この場合にも、焼成用レーザ光９のビーム中心が枠状塗布層８の焼成端Ａから焼成用レーザ光９のビーム径Ｄの１．２倍手前の位置に到達した時点における走査速度が２ｍｍ／ｓ以下であることが好ましい。いずれの場合にも、ビーム径Ｄの１．２倍の手前の位置における走査速度は２ｍｍ／ｓ以下が好ましく、これによりギャップ７１の大きさを再現性よく低減できる。
【００８２】
上述したように、第２の焼成工程の走査速度を、第１の焼成工程の走査速度よりも低速とした場合、第１の焼成工程における焼成用レーザ光９と同一の出力密度では枠状塗布層８の加熱温度が高くなりすぎる場合がある。このような場合には、第２の焼成工程における焼成用レーザ光９の出力密度を第１の焼成工程の出力密度よりも低下させることが好ましい。これにより、枠状塗布層８の過剰加熱、それによる基板２や封着材料層７のクラックや割れ等を抑制できる。ただし、第２の焼成工程における枠状塗布層８の加熱温度が上記範囲内であれば、第１の焼成工程と同一条件で焼成用レーザ光９を照射してもよい。
【００８３】
次に、封着材料層付き部材の製造装置としてのレーザ焼成装置について説明する。
図１２、１３にレーザ焼成装置の一実施形態を示す。
【００８４】
レーザ焼成装置２１は、例えば、枠状塗布層８を有する第２の基板２が載置される試料台２２と、レーザ光源２３と、レーザ光源２３から出射されたレーザ光を枠状塗布層８に照射するレーザ照射ヘッド２４とを具備する。
【００８５】
図示を省略したが、レーザ照射ヘッド２４はレーザ光源２３から出射されたレーザ光を集光し、所定のビーム形状に整形して枠状塗布層８に照射する光学系を有する。光学系については後述する。レーザ光源２３から出射されたレーザ光は、レーザ照射ヘッド２４に送られる。レーザ光の出力は、出力制御部２５により制御される。出力制御部２５は、例えばレーザ光源２３に入力される電流を制御することによりレーザ光の出力を制御する。また、出力制御部２５はレーザ光源２３から出射されたレーザ光の出力を制御する出力変調器を有していてもよい。
【００８６】
レーザ照射ヘッド２４から照射される焼成用レーザ光９は、枠状塗布層８の照射開始位置Ｓから照射終了位置Ｆまで走査しながら照射される。すなわち、レーザ照射ヘッド２４は、Ｘステージ２６によりＸ方向（すなわち、図１３の紙面において水平方向）に移動する。Ｘステージ２６は２個のＹステージ２７Ａ、２７ＢによりＹ方向に移動する。Ｘステージ２６は固定された試料台２２の上方をＹ方向（すなわち、図１３の紙面に対し垂直方向）に移動する。レーザ照射ヘッド２４と試料台２２との位置関係は、Ｘステージ２６とＹステージ２７Ａ、２７Ｂとにより調整される。Ｘステージ２６とＹステージ２７Ａ、２７Ｂとにより移動機構が構成される。なお、移動機構は、例えば、レーザ照射ヘッド２４をＸ方向に移動させるＸステージ２６と、試料台２２をＹ方向に移動させるＹステージとで構成してもよい。
【００８７】
Ｘステージ２６とＹステージ２７Ａ、２７Ｂは走査制御部２８により制御される。走査制御部２８は、上記したように照射開始位置Ｓで０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射（前処理工程）を行うために焼成用レーザ光９を照射開始位置Ｓに一時的に停止させた後、照射開始位置Ｓから照射終了位置Ｆまで枠状塗布層８に沿って走査しながら照射（焼成工程）を行うために、Ｘステージ２６およびＹステージ２７Ａ、２７Ｂ（移動機構）を制御する。レーザ焼成装置２１は、出力制御部２５や走査制御部２８を総合的に制御する主制御系２９を具備する。さらに、レーザ焼成装置２１は枠状塗布層８の焼成温度（加熱温度）を測定する図示しない放射温度計を備える。レーザ焼成装置２１は、枠状塗布層８から除去された有機バインダが光学系や第２の基板２に付着することを防止する吸引ノズルや送風ノズル等を備えることが好ましい。
【００８８】
レーザ照射ヘッド２４は、例えば図１４に示すように、レーザ光源２３から出射されたレーザ光を伝送する光ファイバ３１と、レーザ光を集光して所望のビーム形状に整形する集光レンズ３２と、焼成用レーザ光９の照射部分を観察するための撮像レンズ３３およびＣＣＤ撮像素子３４と、焼成用レーザ光９の照射部分からのレーザ光以外の光を反射（レーザ光は透過）してＣＣＤ撮像素子３４へ導くダイクロイックミラー３５および反射ミラー３６とで構成される。また、焼成用レーザ光９の照射部分の温度を測定する放射温度計３７が設置される。
【００８９】
レーザ焼成装置２１による焼成用レーザ光９の走査例を、図７を参照して説明する。
まず、焼成用レーザ光９を枠状塗布層８の照射開始位置Ｓに照射する。このとき、焼成用レーザ光９の照射位置を照射開始位置Ｓに固定した状態で、０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う（前処理工程）。その後、焼成用レーザ光９を照射開始位置Ｓから照射終了位置Ｆまで枠状塗布層８に沿って走査する（焼成工程）。
【００９０】
焼成工程は、一定の走査速度で行ってもよいし、第１の走査速度の後、第１の走査速度よりも低速の第２の走査速度で行ってもよい。第１の走査速度の後、第１の走査速度よりも低速の第２の走査速度で行うことで、さらにギャップ７１の大きさを低減できる。
【００９１】
焼成用レーザ光９は１つに限らず複数であってもよい。すなわち、独立に走査可能なレーザ照射ヘッド２４を複数用意し、これら複数のレーザ照射ヘッド２４から複数の焼成用レーザ光９を枠状塗布層８にそれぞれ照射することによって、枠状塗布層８の焼成時間を短縮できる。複数の焼成用レーザ光９を用いる場合には、それぞれの照射開始位置Ｓが重ならないように設定し、走査方向が枠状塗布層８に沿って同一回転方向となるように走査する。また、それぞれのレーザ光９の照射終了位置Ｆは、その進行方向に最初に現れる他の焼成用レーザ光９による照射開始位置Ｓと重なるように設定する。さらに、それぞれの走査開始前に０．２Ｄ／Ｖ〜０．５Ｄ／Ｖ［ｓ］の時間内の照射を行う。
【００９２】
次に、電子デバイスの製造方法について説明する。
図１（ｂ）に示すように、第１の基板１と、封着材料層７がその周辺部に形成された第２の基板２とを、表面１ａ、２ａ同士が対向するように封着材料層７を介して積層する。その後、図１（ｃ）に示すように、積層されたガラス組立体の第２の基板２の上方から、第２の基板２を通して封着材料層７に封着用レーザ光１０を照射する。
【００９３】
封着用レーザ光１０は、積層されたガラス組立体の第２の基板２と反対側の第１の基板１の下方から、第１の基板１を通して封着材料層７に照射してもよい。また、積層されたガラス組立体の第２の基板２の上方からと、積層されたガラス組立体の第２の基板２と反対側の第１の基板１の下方からとの両側から封着用レーザ光１０を照射してもよい。
【００９４】
封着用レーザ光１０は封着材料層７に沿って走査しながら照射される。封着材料層７はレーザ光１０が照射された部分から順に溶融し、封着用レーザ光１０の照射終了とともに急冷固化されて第１の基板１に固着する。そして、封着材料層７の全周にわたって封着用レーザ光１０を照射することによって、図１（ｄ）に示すように第１の基板１と第２の基板２との間を封止する封着層１１を形成する。このようにして、第１の基板１と第２の基板２との間に電子素子部４が気密封止された電子デバイス１２が作製される。
【００９５】
実施形態の電子デバイス１２の製造工程によれば、第２の基板２の表面２ａに有機樹脂膜や素子膜等が形成されている場合においても、これらに熱ダメージを与えることなく、封着材料層７ならびに封着層１１を良好に形成できる。従って、電子デバイス１２の機能やその信頼性を低下させることなく、気密封止性や信頼性に優れる電子デバイス１２を再現性よく作製することが可能となる。
【実施例】
【００９６】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
なお、以下の説明は本発明を限定するものではく、本発明の趣旨に沿った形での改変が可能である。
【００９７】
（実施例１）
Ｂｉ２Ｏ３  ８３質量％、Ｂ２Ｏ３  ５質量％、ＺｎＯ  １１質量％、Ａｌ２Ｏ３  １質量％の組成を有し、平均粒径が１μｍのビスマス系ガラスフリット（軟化温度：４１０℃）と、低膨張充填材として平均粒径が０．９μｍ、比表面積が１２．４ｍ２／ｇのコージェライト粉末と、Ｆｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭｎＯ−ＣｕＯ組成を有し、平均粒径が１．９μｍ、比表面積が８．３ｍ２／ｇのレーザ吸収材とを用意した。
【００９８】
コージェライト粉末およびレーザ吸収材の比表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置（マウンテック社製、装置名：Ｍａｃｓｏｒｂ  ＨＭ  ｍｏｄｅｌ−１２０１）を用いて測定した。測定条件は、吸着質：窒素、キャリアガス：ヘリウム、測定方法：流動法（ＢＥＴ１点式）、脱気温度：２００℃、脱気時間：２０分、脱気圧力：Ｎ２ガスフロー／大気圧、サンプル質量：１ｇとした。
【００９９】
上記したビスマス系ガラスフリット  ８５．０質量％とコージェライト粉末  ６．６質量％とレーザ吸収材  ８．４質量％とを混合して封着材料を作製した。この封着材料９０質量％をビヒクル１０質量％と混合して封着材料ペーストを調製した。ビヒクルは有機バインダとしてのエチルセルロース（５質量％）を２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレートからなる溶剤（９５質量％）に溶解したものである。
【０１００】
次に、無アルカリガラス（熱膨張係数：３８×１０−７／Ｋ）からなる第２の基板（寸法：９０×９０×０．７ｍｍｔ）を用意し、その封止領域に封着材料ペーストをディスペンス法で枠状に塗布した後、１２０℃×１０分の条件で乾燥させて枠状塗布層を形成した。封着材料ペーストは乾燥後の膜厚が８μｍとなるように塗布した。
【０１０１】
次いで、枠状塗布層が形成された第２の基板をレーザ照射装置の試料台上に配置した。その後、まず枠状塗布層の照射開始位置に焼成用レーザ光の位置を固定して、０．０６秒間照射した（前処理工程）。その後、焼成用レーザ光を枠状塗布層（開始領域〜終了領域）に沿って１周するように５ｍｍ／ｓの走査速度で走査しながら照射終了位置まで照射した（焼成工程）。このときの枠状塗布層の加熱温度は６６０℃である。このようにして、焼成用レーザ光で枠状塗布層全体を焼成して、膜厚が４．５μｍ、幅が０．５ｍｍの封着材料層を有する封着材料層付き部材を製造した。
【０１０２】
ここで、照射終了位置は、焼成用レーザ光のビーム中心が枠状塗布層の焼成端を走査方向に２ｍｍ超えた位置とした。開始領域は、焼成用レーザ光が照射開始位置から１．８ｍｍ移動するまでの領域とした。終了領域は、焼成端の手前の領域であって、焼成端からビーム中心までの距離が１．８ｍｍとなる領域とした。また、開始領域と終了領域との間の領域を走査領域とした。なお、焼成工程が第１の焼成工程と第２の焼成工程とからなる場合、開始領域と走査領域とが第１の焼成工程が行われる領域であり、終了領域が第２の焼成工程が行われる領域となる。
【０１０３】
焼成用レーザ光は、波長８０８ｎｍ、出力密度３８５Ｗ／ｃｍ２、ビーム形状が直径１．５ｍｍの円形状とした。ビーム形状は、レーザビームプロファイラ（オフィール社製、装置名：ＢＳ−ＵＳＢ−ＳＰ６２０）を用いて測定し、ビーム強度がビーム最大強度の１３．５％となる径をビーム径とした。レーザ出力は、パワーメータ（コヒーレント社製、装置名：ＦｉｅｌｄＭａｘｌｌ−ＴＯ）およびヘッド（コヒーレント社製、装置名：ＰＭ１００−１９Ｃ）を用いて測定した。
【０１０４】
封着材料層の状態をＳＥＭで観察したところ、全体が良好にガラス化していることが確認された。封着材料層には有機バインダに起因する気泡や表面変形の発生も認められなかった。さらに、照射終了位置におけるギャップ幅Ｇ（図８）を測定したところ、４５μｍであった。また、封着材料層の凸部部分（図８）の膜厚を封着材料層の幅方向における中央部で測定したところ、最大５．４μｍであった。さらに、封着材料層の残留カーボン量を測定したところ、同一の枠状塗布層を電気炉で焼成（３００℃×４０分）した際の残留カーボン量と同等であることが確認された。
【０１０５】
次に、上述した封着材料層付き部材（封着材料層を有する第２の基板）と素子領域を有する第１の基板（第２の基板と同組成、同形状の無アルカリガラスからなる基板）とを積層した。次いで、第２の基板を通して、ギャップのある辺に対向する辺を照射開始点とし、封着用レーザ光を封着材料層に沿って走査しながら照射し、封着材料層を溶融ならびに急冷固化することによって、第１の基板と第２の基板とを封着して気密容器を作製した。得られた気密容器は外観や接合強度等に優れ、また気密性にも優れることが確認された。
【０１０６】
同様にして、１００枚の封着材料層付き部材を作製し、基板にワレが発生した枚数を確認して発生率を算出した。さらに、この１００枚の封着材料層付き部材と第１の基板とを封着して気密容器を作製し、気密容器の封着部にワレが生じている個数を確認して発生率を算出した。これらの結果を併せて表１に示す。
【０１０７】
（実施例２〜６）
レーザ光のビーム径、照射開始位置での照射時間（前処理工程の時間）、走査速度（開始領域〜終了領域）、出力密度、枠状塗布層の加熱温度等を表１に示す条件に変更する以外は、実施例１と同様にして封着材料層付き部材を製造した。
【０１０８】
封着材料層の状態をＳＥＭで観察したところ、封着材料層全体が良好にガラス化していることが確認された。また、実施例１と同様にして、諸特性の評価を行った。その結果、表１に示すように、気密容器の接合強度および気密性が良好であり、ワレの発生（封着材料層付き部材、気密容器）も抑制されることが確認された。
【０１０９】
（実施例７）
枠状塗布層（終了領域）におけるレーザ光の走査速度を１ｍｍ／ｓかつ出力密度を２９４Ｗ／ｃｍ２に変更する以外は、実施例１と同様にして封着材料層を形成した。このときの枠状塗布層の加熱温度は６６０℃である。このようにして、レーザ光で枠状塗布層の全体を焼成して、膜厚が４．５μｍの封着材料層付き部材を製造した。
【０１１０】
封着材料層の状態をＳＥＭで観察したところ、封着材料層全体が良好にガラス化していることが確認された。また、実施例１と同様にして、諸特性の評価を行った。その結果、表１に示すように、気密容器の接合強度および気密性が良好であり、ワレの発生（封着材料層付き部材、気密容器）も抑制されることが確認された。
【０１１１】
（比較例１）
前処理工程を行わないこと以外は実施例１と同様にして封着材料層付き部材を製造した。その後、実施例１と同様にして、諸特性の評価を行った。その結果、表１に示すように、ギャップ幅Ｇが大きくなり、気密容器の接合強度および気密性が低下し、ワレの発生（気密容器）も多くなることが確認された。
【０１１２】
（比較例２）
前処理工程の時間を表１に示す条件に変更する以外は、実施例１と同様にして封着材料層付き部材を製造した。その後、実施例１と同様にして、諸特性の評価を行った。その結果、ギャップ幅Ｇは、実施例１〜７に比べて小さくなることが確認された。しかし、気密容器の接合強度および気密性が低下し、ワレの発生（封着材料層付き部材、気密容器）も多くなることが確認された。
【０１１３】
（比較例３）
前処理工程を行わず、かつ枠状塗布層（終了領域）での走査速度を１ｍｍ／ｓに変更したこと以外は、実施例１と同様にして封着材料層付き部材を製造した。その後、実施例１と同様にして、諸特性の評価を行った。その結果、接着強度および気密性が良好なものを得られるものの、ギャップ幅Ｇが実施例１〜７に比べて大きいことから、ワレの発生（封着材料層付き部材、気密容器）が多くなり、全体としての歩留まりは低いことが確認された。
【０１１４】
（比較例４）
前処理工程を行わず、かつ枠状塗布層（開始領域および終了領域）での走査速度を１ｍｍ／ｓに変更したこと以外は、実施例１と同様にして封着材料層付き部材を製造した。その後、実施例１と同様にして、諸特性の評価を行った。その結果、接着強度および気密性が良好なものを得られるものの、ギャップ幅Ｇが実施例１〜７に比べて大きいことから、ワレの発生（封着材料層付き部材、気密容器）が多くなり、全体としての歩留まりは低いことが確認された。
【０１１５】
【表１】
2014177356.tif 000003
【符号の説明】
【０１１６】
１…第１の基板、１ａ…表面、２…第２の基板、２ａ…表面、３…素子領域、４…電子素子部、５…第１の封止領域、６…第２の封止領域、７…封着材料層、８…枠状塗布層、９…焼成用レーザ光、２１…レーザ焼成装置、２２…試料台、２３…レーザ光源、２４…レーザ照射ヘッド、２５…出力制御部、２６…Ｘステージ、２７Ａ，２７Ｂ…Ｙステージ、３１…光ファイバ、３２…集光レンズ、３３…撮像レンズ、３４…ＣＣＤ撮像素子、３５…ダイクロイックミラー、３６…反射ミラー、３７…放射温度計、７１…ギャップ、７２…封着材料層の幅方向における中央部、７３…封着材料層の幅方向における側面部、７４…分割線、７５…第１の測定位置、７６…第２の測定位置、Ｆ…照射終了位置、Ｇ…ギャップ幅、Ｓ…照射開始位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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