(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子を２枚の基板間に封着材料により封着する場合において、仮焼成により形成される封着層の密封性の低下及び気泡の発生を抑制する封着材料及びその封着材料を用いた基板の封着方法、及び封着体の提供。【解決手段】ガラスフリット７と有機バインダ８とを含み、電磁波の照射による仮焼成を行うことで基板２と固着する封着材料層３の形成に用いられる封着材料３ａであって、熱重量分析において、ガラスフリット７のガラス転移温度となったときの有機バインダ８の残留量が５０％未満である封着材料。前記ガラスフリット７は、７０〜９０質量％のＢｉ２Ｏ３と、１〜２０質量％のＺｎＯと、および２〜１２質量％のＢ２Ｏ３と、を合わせて１００質量％以下となるように含む封着材料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスフリットと有機バインダとを含み、電磁波の照射による仮焼成を行うことで基板と固着する封着材料層の形成に用いられる封着材料であって、
熱重量分析において、前記ガラスフリットのガラス転移温度になったときの前記有機バインダの残留量が５０％未満である封着材料。
【請求項２】
前記ガラスフリットは、７０〜９０質量％のＢｉ２Ｏ３と、１〜２０質量％のＺｎＯと、および２〜１２質量％のＢ２Ｏ３と、を合わせて１００質量％以下となるように含む請求項１に記載の封着材料。
【請求項３】
前記封着材料は、低膨張充填材を含み、
前記低膨張充填材の含有量は、５〜４０体積％である請求項１または請求項２に記載の封着材料。
【請求項４】
前記低膨張充填材は、コージェライト、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、ユークリプタイト、スポジュメンおよびリン酸ジルコニウム系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の封着材料。
【請求項５】
前記封着材料は、無機顔料を有する電磁波吸収材を含む請求項４に記載の封着材料。
【請求項６】
基板と
前記基板上に塗布された請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の封着材料の塗布層に対して電磁波の照射による仮焼成を行うことで前記基板に固着された封着材料層と、を具備する封着材料層付き基板。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の封着材料を基板の封着領域上に枠状に塗布する第１の工程と、
前記封着材料の塗布層に対して局所的に電磁波を照射し、前記有機バインダを除去しつつ前記塗布層の仮焼成を行うことにより封着材料層を前記基板に固着させる第２の工程と、を具備する封着材料層付き基板の製造方法。
【請求項８】
第１の基板と、
前記第１の基板と対向する第２の基板と、
前記第１の基板上に塗布された請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の封着材料の塗布層に対して電磁波の照射による仮焼成を行った後に本焼成を行うことにより前記第１の基板および前記第２の基板と固着させ、前記第１の基板と前記第２の基板との間に封着領域が設けられるように形成された封着層と、
前記封着領域に設けられた電子素子部と、を具備する封着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、封着材料、封着材料層付き基板およびその製造方法、ならびに封着体に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＥＬＤ）、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の平板型ディスプレイ装置（ＦＰＤ）では、発光素子等の表示素子を形成した素子用基板と封止用基板とを対向配置し、これら２枚の基板間を封着したパッケージで表示素子を封止した構造が適用されている（特許文献１参照）。色素増感型太陽電池や有機薄膜太陽電池のような太陽電池においても、２枚の基板で太陽電池素子を封止したパッケージを適用することが検討されている（特許文献２参照）。
【０００３】
２枚の基板間を封着する封着材料として、例えば耐湿性等に優れるガラスフリットを用いた封着材料が知られている。上記封着材料は、ガラスフリットおよび低膨張充填材を有機バインダ等と混合することにより作製される。上記封着材料からなる封着層を２枚の基板間に形成し、熱処理により封着層を２枚の基板に固着させることにより２枚の基板間を封着することができる。
【０００４】
上記封着材料を用いて２枚の基板間を封着する場合、一方の基板上に封着材料を塗布した後、他方の基板を貼り合わせる前に、仮焼成が行われる。このときの仮焼成温度は４００〜６００℃程度であるため、加熱炉を用いて仮焼成を行った場合には有機ＥＬ（ＯＥＬ）素子や色素増感型太陽電池素子等の電子素子部の特性が劣化してしまう。また、基板サイズが大きくなると、大型の加熱炉が別途必要になり、イニシャルコストやランニングコストが増大してしまう。そこで、封着材料にレーザ吸収材を含有させ、該レーザ吸収材を含む封着材料に局所的にレーザ光を照射して仮焼成を行う方法（レーザ仮焼成ともいう）が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
しかしながら、従来の封着材料をレーザ仮焼成に使用した場合、レーザ仮焼成後の封着層の表面の平坦性が低下するといった問題や、封着層内部に気泡が発生するといった問題があった。これらの問題は、封着層による密封性の低下につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５２４４１９号公報
【特許文献２】特開２００８−１１５０５７号公報
【特許文献３】特開２０１１−５１８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、封着層による密封性の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の封着材料は、ガラスフリットと有機バインダとを含み、電磁波の照射による仮焼成を行うことで基板と固着する封着材料層の形成に用いられる封着材料である。熱重量分析において、ガラスフリットのガラス転移温度となったときの有機バインダの残留量は５０％未満である。
【０００９】
本発明の封着材料層付き基板は、基板と、基板上に塗布された本発明の封着材料の塗布層に対して電磁波の照射による仮焼成を行うことで基板に固着された封着材料層と、を具備する。
【００１０】
本発明の封着材料層付き基板の製造方法は、本発明の封着材料を基板の封着領域上に枠状に塗布する第１の工程と、封着材料の塗布層に対して局所的に電磁波を照射し、前記有機バインダを除去しつつ前記塗布層の仮焼成を行うことにより封着材料層を前記基板に固着させる第２の工程と、を具備する。
【００１１】
本発明の封着体は、第１の基板と、第１の基板と対向する第２の基板と、第１の基板上に塗布された本発明の封着材料の塗布層に対して電磁波の照射による仮焼成を行った後に本焼成を行うことにより第１の基板および第２の基板と固着させ、第１の基板と第２の基板との間に封着領域が設けられるように形成された封着層と、封着領域に設けられた電子素子部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】封着材料層付き基板の製造方法を説明するための図である。
【図２】封着材料層付き基板の構造例を示す図である。
【図３】発光装置の構造例を示す断面図である。
【図４】有機バインダのＴＧＡ結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態では、封着材料を用いた封着材料層付き基板について図面を参照して説明するとともに、封着材料層の形成に用いられる封着材料についても説明する。
【００１４】
図１は封着材料層付き基板の製造方法を説明するための断面図である。まず、図１（Ａ）に示すように、基板２およびペースト状の封着材料３ａを用意し、基板２上に封着材料３ａを塗布する。例えば、ディスペンサや、スクリーン印刷またはグラビア印刷等の印刷法を適用することにより封着材料３ａを塗布することができる。
【００１５】
なお、図１（Ａ）では、便宜のため封着材料３ａの断面を矩形としているが、これに限定されず、例えばテーパを有する形状や半円状等であってもよい。また、図１では、基板２上に塗布された封着材料３ａの一部のみを拡大して図示しているが、封着材料３ａは、例えば基板２上に枠状に形成される。
【００１６】
基板２は、製造時に照射される電磁波を透過する機能を有することが好ましい。基板２としては、例えばガラス基板を用いることができ、例えば各種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を用いることができる。
【００１７】
封着材料３ａは、少なくともガラスフリット７と有機バインダ８とを含む。例えば、ガラスフリット７と、有機バインダ８を溶剤に溶解させたビヒクルとを、撹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て混練することにより、ペースト状の封着材料３を作製することができる。
【００１８】
ペースト状の封着材料３の粘度は、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、例えば有機バインダ８の割合やガラスフリット７の成分とビヒクルの割合により調整することができる。ペースト状の封着材料３には、消泡剤や分散剤のようにガラスペーストで公知の添加物を加えてもよい。これらの添加物も通常焼成時に消失する成分である。
【００１９】
上記封着材料３ａを塗布した後、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。乾燥させることにより封着材料３ａ内の溶剤を除去することができる。封着材料３ａ内に溶剤が残留していると、その後の焼成工程で有機バインダ８等の消失すべき成分を十分に除去できないおそれがある。
【００２０】
塗布された封着材料３ａの塗布層において、電磁波の照射による仮焼成によりガラスフリット７の少なくとも一部が溶融されつつ、有機バインダ８等の有機成分が分解・気化し除去される。このとき、ガラスフリット７がガラス転移温度（ガラス転移点ともいう）に達した際、すなわち、ガラスフリット７の溶融が開始する際に、有機バインダ８が多量に残留していると、ガラスフリット７が溶融した後に、多量の有機バインダ８が分解することになる。このため、封着材料層内に有機成分が残存し、気泡が発生しやすくなり、また封着材料層の平坦性が低下する。
【００２１】
そこで、ガラスフリット７がガラス転移温度に達するまでに大部分が分解・気化する有機バインダ８を用いる。これにより、電磁波を照射した際に、ガラス転移温度に達する前までに、有機バインダ８を十分に分解・気化させつつ、ガラスフリット７を溶融することができる。よって、封着材料層における発泡が抑制され、封着材料層の平坦性を向上させることができる。なお、ガラスフリット７のガラス転移温度は、例えば示差熱分析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＤＴＡ）により求められる。一方、有機バインダ８の分解温度は、例えば熱重量分析（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＴＧＡ）により求められる。
【００２２】
例えば、ＴＧＡにおいて、ガラスフリット７のガラス転移温度における有機バインダ８の残留量が５０％未満となるガラスフリット７および有機バインダ８を用いることが好ましい。ＴＧＡにおいて、ガラスフリット７のガラス転移温度における残留量が５０％未満である有機バインダ８とガラスフリット７を混合して用いることにより、ガラスフリット７を溶融させる際に有機バインダ８を十分に分解・気化させることが可能であり、電磁波の照射による仮焼成において発泡が低減され、仮焼成により作製される封着材料層の平坦性を高めることができる。有機バインダ８の残留量は、好ましくは３０％未満であり、さらに好ましくは１０％未満であり、最も好ましくは０％である。
【００２３】
封着材料層の平坦性は、例えば封着材料層の表面における平均算術粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６３３：‘０１）により表すことができる。例えば上記封着材料層の表面における平均算術粗さＲａは、０．１０μｍ未満、さらに好ましくは０．０８μｍ未満とすることができる。平均算術粗さＲａは、例えば表面粗さ輪郭形状測定機等を用いて求めることができる。
【００２４】
ガラスフリット７としては、例えば低融点ガラス等を用いることができ、低融点ガラスとしては、例えばビスマス系ガラスを用いることが好ましい。ビスマス系ガラスのガラスフリットは、７０〜９０質量％のＢｉ２Ｏ３と、１〜２０質量％のＺｎＯと、２〜１２質量％のＢ２Ｏ３と、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことが好ましい。また、ビスマス系ガラスのガラスフリットは、７５〜９０質量％のＢｉ２Ｏ３と、５〜１５質量％のＺｎＯと、３〜１０質量％のＢ２Ｏ３と、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことがより好ましく、さらには８０〜９０質量％のＢｉ２Ｏ３と、６〜１０質量％のＺｎＯと、４〜８質量％のＢ２Ｏ３と、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことがより好ましい。上記組成を有するビスマス系ガラスのガラスフリットは、ガラス転移点が低いため低温用の封着材料に適している。
【００２５】
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共に、熱膨張係数が高くなりすぎる傾向がある。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、上記ビスマス系ガラスのガラスフリットは、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｉＯ２、Ａｇ２Ｏ、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＷＯ３、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＯｘ（ｘは１又は２である）等の任意成分を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たり、またガラス転移点や軟化点が上昇したりするおそれがあるため、任意成分の合計含有量は３０質量％以下とすることが好ましい。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。
【００２９】
また、ガラスフリット７に適用可能な低融点ガラスとしては、例えば錫−リン酸系ガラスが挙げられる。錫−リン酸系ガラスのガラスフリットは、２０〜６８質量％のＳｎＯと、０．５〜５質量％のＳｎＯ２と、２０〜４０質量％のＰ２Ｏ５と、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことが好ましい。また、錫−リン酸系ガラスのガラスフリットは、３０〜６５質量％のＳｎＯと、１〜３．５質量％のＳｎＯ２と、２５〜４０質量％のＰ２Ｏ５と、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことがより好ましい。上記組成を有する錫−リン酸系ガラスのガラスフリットは、ガラス転移点が低いため低温用の封着材料に適している。
【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２０質量％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質量％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質量％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質量％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。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質量％未満であるとガラス化せず、その含有量が４０質量％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。
【００３２】
ここで、ガラスフリット中のＳｎＯ及びＳｎＯ２の割合（質量％）は以下のようにして求めることができる。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。Ｓｎ２＋（ＳｎＯ）は、上記酸分解したガラスフリットからヨウ素滴定法により求めることができるため、そこで求められたＳｎ２＋の量をＳｎ原子の総量から減じることによりＳｎ４＋（ＳｎＯ２）を求めることができる。
【００３３】
上記錫−リン酸系ガラスのガラスフリットは、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たり、またガラス転移点や軟化点が上昇したりするおそれがあるため、任意成分の合計含有量は３０質量％以下とすることが好ましい。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。
【００３４】
これ以外にも低融点ガラスとして、例えばバナジウム−テルル系ガラス等を用いることができる。バナジウム−テルル系ガラスのガラスフリットは、１６〜８０質量％のＶ２Ｏ５と、１０〜６０質量％のＴｅＯ２と、７〜４０質量％のＺｎＯと、４〜５０質量％のＢａＯと、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことが好ましい。また、バナジウム−テルル系ガラスのガラスフリットは、３０〜６０質量％のＶ２Ｏ５と、１０〜４０質量％のＴｅＯ２と、７〜２０質量％のＺｎＯと、１５〜３５質量％のＢａＯと、を合わせて１００質量％以下（基本的には合計量を１００質量％とする）となるように含むことが好ましい。上記組成を有するバナジウム−テルル系ガラスのガラスフリットは、ガラス転移点が低いため低温用の封着材料に適している。
【００３５】
有機バインダ８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、イソ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、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート等の脂肪族ポリオレフィン系カーボネート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用いられ、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、脂肪族ポリオレフィン系カーボネートの場合は、炭酸プロピレン、トリアセチン、クエン酸アセチルトリエチル等の溶剤が用いられる。
【００３６】
なお、本実施形態において、焼成の際に揮発や焼失により組成物から消失する溶剤や有機バインダ８等の添加材は、封着材料の構成成分から除かれる。焼成の際に揮発や焼失により組成物から消失する成分は、通常、塗布等により基板表面に封着材料層を形成するために、必須の添加物である。しかし、この消失する成分は、封着材料層を構成する成分ではないので、封着材料の構成成分とはせず、前述した封着材料の構成成分の組成割合も消失する成分を除いた構成割合としている。
【００３７】
さらに、図１（Ａ）に示すように、封着材料３ａは、低膨張充填材５と電磁波吸収材６とを含むことが好ましい。なお、必ずしも低膨張充填材５および電磁波吸収材６を含まなくてもよい。
【００３８】
低膨張充填材５は、線膨張係数を低減させる機能を有する。低膨張充填材５の線膨張係数は、ガラスフリット７よりも小さい。低膨張充填材５の含有量は、５〜４０体積％であることが好ましい。低膨張充填材５の割合が５体積％未満であると、基板２と封着材料層との線膨張係数ミスマッチが大きくなりすぎ、クラックが発生しやすくなり、４０体積％を超えると、封着材料層中のガラス量が少なくなり、十分な封着ができなくなるおそれがある。
【００３９】
ここで、基板に生じる残留応力σは下記の式（１）から求められる。
【００４０】
σ＝Ｅ（｜α２−α３｜）ΔＴ／（１−ρ）  …（１）
【００４１】
上記した式（１）において、Ｅは封着材料層や基板のヤング率を表し、ρは、封着材料層や基板２のポアソン比を表し、α２は基板の線膨張係数を表し、α３は封着材料層の線膨張係数を表し、ΔＴは封着時の温度差（封着材料層の溶融温度（加工温度）から常温付近に冷却されるまでの温度差）を冷却時間で割った値を表す。
【００４２】
式（１）からもわかるとおり、基板に生じる応力は、封着材料層の線膨張係数に依存する。よって、封着材料層の線膨張係数が高くなると基板や封着材料層に付加される応力が増大し、該応力に基づく歪みにより、基板または封着材料層のクラックや割れ等が起こりやすくなる。これに対し、低膨張充填材を添加することにより、封着材料層の熱膨張係数を低くできるため、基板や封着材料層に付加される応力を低減することができる。
【００４３】
低膨張充填材５としては、例えばコージェライトを用いることが好ましい。この他にも例えばシリカ、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、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、及び硼珪酸ガラスからなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。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、及びこれらの複合化合物が挙げられる。
【００４４】
電磁波吸収材６は、レーザ光等の電磁波を吸収する機能を有する。電磁波吸収材６を用いることにより、ガラスフリット７を溶融させやすくすることができる。電磁波吸収材６としては、例えば無機顔料を含むことが好ましく、無機顔料は遷移金属酸化物を含むことが好ましい。電磁波吸収材６としては、例えばＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属、又は上記金属を含む酸化物等の化合物を用いることができる。なお、低膨張充填材５および電磁波吸収材６以外の無機充填材を封着材料３ａに含ませてもよい。
【００４５】
次に、図１（Ｂ）に示すように、封着材料３ａの塗布層の仮焼成を行う。塗布層の仮焼成では、塗布層に電磁波を照射することにより、有機バインダ８等が除去されつつ、ガラスフリット７の少なくとも一部が溶融する。前述したとおり、ガラスフリット７のガラス転移温度と有機バインダ８の分解温度との差が大きいガラスフリット７および有機バインダ８を用いてガラスフリット７のガラス転移温度と有機バインダ８の分解温度との差が一定以上の値にすることにより、電磁波の照射による仮焼成において発泡が低減され、仮焼成により作製される封着材料層の平坦性を高めることができる。ここでは、図１（Ｂ）に示すように、レーザ光９を照射する。なお、このときの加熱温度は、例えば放射温度計により測定することができる。
【００４６】
レーザ光９としては、例えば半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＨｅＮｅレーザ等によるレーザ光を用いることができる。
【００４７】
以上の工程により図１（Ｃ）に示すように、基板２に固着した封着材料層３を形成することができる。このとき、図１（Ｃ）に示すように、封着材料層３において、ガラスフリット７が溶融されてガラス領域４が形成されていてもよい。
【００４８】
上記製造方法により作製可能な封着材料層付き基板の例について説明する。図２（Ａ）は本実施形態の封着材料層付き基板１の構造例を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）における線分Ｘ−Ｙの断面図である。
【００４９】
封着材料層３は、図１（Ｃ）に示す封着材料層３に相当し、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、基板２上に枠状に設けられる。ここで、枠状とは、円状等のように曲線のみで形成される形状（ループ状ともいう）に限定されず、例えば四角形状等のように直線を含む多角形状や角丸四角形状等のように直線と曲線を含む形状も含む。また、封着材料層３以外の層を基板２に設けてもよい。例えば、基板２の封着材料層３に囲まれた領域にカラーフィルタ等の別の層を設けてもよい。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、ＤＴＡにおいて、ガラスフリットのガラス転移温度における残留量が一定量未満である有機バインダとガラスフリットを用いることにより電磁波の照射による封着材料層の発泡や平坦性の低下を抑制することができる。上記封着材料層が形成された基板を用いて作製された封着体では、封着層による密封性が高い。
【００５１】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態の封着材料層付き基板を用いて製造される封着体の一例について説明する。
【００５２】
本実施形態における封着体は、第１の基板と、第１の基板に対向する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に封着領域が設けられるように形成された封着層と、封着領域に設けられた電子素子部と、を具備する。
【００５３】
さらに、本実施形態における封着体の一例として発光装置について説明する。
【００５４】
図３は本実施形態における発光装置の構造例を示す断面図である。図３に示す発光装置１０は、基板１１と、基板１１に設けられた素子形成層１２と、基板１１に対向する基板１３と、基板１３に設けられたカラーフィルタ層１４と、基板１１および基板１３間を封着する封着層１５と、を具備する。
【００５５】
基板１１としては、例えばソーダライムガラス基板や無アルカリガラス基板などのガラス基板等を用いることができる。なお、絶縁層が設けられた基板を基板１１として用いてもよい。
【００５６】
素子形成層１２は、電子素子部に設けられ、封着層１５付き基板１１および基板１３により封着された封着領域に設けられる。素子形成層１２には、例えば電子素子として発光素子が設けられる。発光素子としては、例えば白色光を照射する有機ＥＬ素子を用いることができる。なお、絶縁層を介してトランジスタと発光素子との積層を素子形成層１２に設けてもよい。このとき、トランジスタとしては、例えば電界効果トランジスタを用いることができる。トランジスタは、絶縁層に設けられた開口部により発光素子と電気的に接続される。このとき、トランジスタにより発光素子に供給する電流量を制御することにより発光素子の発光輝度を制御することができる。
【００５７】
基板１３としては、例えば第１の実施形態における基板２を適用することができる。
【００５８】
カラーフィルタ層１４は、少なくとも三原色を含む複数のカラーフィルタからなる層である。各カラーフィルタは、上記封着領域に設けられる。カラーフィルタ層１４は、基板１３にそれぞれ設けられた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを少なくとも具備する。カラーフィルタ層１４のカラーフィルタは、発光素子に重畳する。
【００５９】
封着層１５は、基板１１と基板１３との間に封着領域が設けられるように形成される。封着層１５は、例えば第１の実施形態に示す封着材料層３に対して本焼成を行い、封着材料層３の溶融および固化を行うことにより形成される。封着材料層３の本焼成を行い、封着層１５を形成することにより、素子形成層１２およびカラーフィルタ層１４を封着することができる。本焼成は、例えばレーザ光等の電磁波を照射することにより行われる。
【００６０】
封着層１５の厚さは、例えば６μｍ以上であることが好ましい。従来の塗り分け方式で形成された発光素子を有する発光装置の封着層の厚さが４〜５μｍ程度であるのに対し、本実施形態のように発光素子とカラーフィルタを組み合わせた方式では、封着層の厚さが６μｍ未満であると基板間の距離が必要以上に狭くなり、例えばニュートンリング等が発生する。よって、封着層１５の厚さを６μｍ以上にすることにより、基板間の距離を一定以上に保持することができるため、発光状態を良好にすることができる。
【００６１】
素子形成層１２に設けられた発光素子は、水等の不純物により劣化しやすく、劣化により発光特性が著しく低下する。よって、封着層１５により基板１１および基板１３間の領域を封着することにより、不純物の浸入を防止し、発光素子の劣化等を抑制することができる。
【００６２】
図３に示す発光装置では、発光素子から射出した白色光が三原色のカラーフィルタに照射され、カラーフィルタを介して得られた光の混合光によって、三原色の組み合わせからなる様々な色の光を実現することができる。本実施形態の発光装置は、照明装置、表示装置等にも適用することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、封着体として発光装置の場合について説明したが、これに限定されず、例えばＰＤＰ、ＬＣＤ等のＦＰＤ、色素増感型太陽電池のような太陽電池等も同様に第１の実施形態の封着材料層付き基板を用いて形成することができる。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、第１の実施形態の封着材料層付き基板を用いて発光装置等の封着体を構成することにより、封着層による密封性を高めることができるため、封着体の信頼性を向上させることができる。
【実施例】
【００６５】
本実施例では、実際に作製した封着材料層付き基板について説明する。
【００６６】
＜材料準備＞
ガラスフリットとして、ビスマス系ガラスフリットであり、異なるガラス転移温度であるＢｉ２Ｏ３−ＡおよびＢｉ２Ｏ３−Ｂの２種類を用意し、有機バインダとして、異なる分解挙動を示すエチルセルロース（ＥＣ）系バインダおよびポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）系バインダの２種類を用意した。ＤＴＡにより上記Ｂｉ２Ｏ３−ＡおよびＢｉ２Ｏ３−Ｂのガラス転移温度を求めたところ、Ｂｉ２Ｏ３−Ａは３５５℃であり、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂは３４５℃であった。
【００６７】
また、ＥＣ系バインダおよびＰＰＣ系バインダのＴＧＡを行い、各バインダの分解挙動について調べた。ＴＧＡは、ティーエーインスツルメンツ株式会社製Ｑ６００を用いて行なった。このとき、測定セルとしてアルミニウム製セルを用い、測定サンプルの質量を５．０ｍｇとした。また、測定温度範囲を５０℃〜６００℃とし、昇温レートを１０℃／分とした。さらに、測定装置内部に流量１００ｍｌ／分で窒素を供給し、測定装置内部を窒素雰囲気とした。ＤＴＡの結果について図４に示す。
【００６８】
図４（Ａ）は、ＤＴＡによるバインダの分解挙動を示す図であり、横軸が温度であり、縦軸が樹脂の残留量である。図４（Ａ）に示すように、ＰＰＣ系バインダは２５０℃〜３００℃の範囲で分解が顕著であり、ＥＣ系バインダは３００℃〜４００℃の範囲で分解が顕著であった。
【００６９】
さらに、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における３００℃〜４００℃の範囲を拡大した図である。図４（Ｂ）に示す一点鎖線Ｔｇ（Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ）は、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂのガラス転移温度（３４５℃）を示し、一点鎖線Ｔｇ（Ｂｉ２Ｏ３−Ａ）は、Ｂｉ２Ｏ３−Ａのガラス転移温度（３５５℃）を示す。
【００７０】
図４（Ｂ）に示すように、Ｂｉ２Ｏ３−Ａのガラス転移温度である３５５℃では、ＥＣ系バインダの残留量が仕込み量（初期量）の５０％未満になるまでバインダが分解されている。一方、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂのガラス転移温度である３４５℃では、ＥＣ系バインダが仕込み量の５０％以上残存している。このことは、仮焼成によりガラスフリットを溶融する際にバインダ成分の半分以上が残存してしまうことを示唆している。一方ＰＰＣ系バインダでは、３４５℃および３５５℃ともにバインダが十分に除去されていることがわかる。
【００７１】
＜サンプル作製＞
上記ガラスフリットおよび有機バインダを用い、以下の手順でサンプル１、サンプル２、サンプル３、サンプル４の封着材料層付き基板を作製した。
【００７２】
ガラスフリットと、コージェライト粉末からなる低膨張充填材と、遷移金属酸化物からなる電磁波吸収材とを用意した。上記材料と有機バインダとをライカイ機で粗混練を行い、次に３本ロールミルで精密混練を行った。その後粘度が一定の範囲の値になるように希釈することによりペースト状の封着材料を作製した。各サンプルの構成材料およびＴＧＡにおけるガラスフリットの転移温度での有機バインダの残留量について表１に示す。表１からわかるとおり、ガラスフリットとしては、Ｂｉ２Ｏ３−ＡまたはＢｉ２Ｏ３−Ｂを用い、有機バインダとしては、ＥＣ系バインダまたはＰＰＣ系バインダを用いた。さらに、サンプル１ないしサンプル４において、用いるガラスフリットおよび有機バインダの組み合わせを異ならせた。なお、表１においてＣＳ−１２は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である。
【００７３】
【表１】
2015137186.tif 000003
【００７４】
次に、作製した封着材料を、ガラス基板上に塗布することにより封着材料層を形成し、その後１２０℃で１０分間乾燥させた。
【００７５】
次に、ガラス基板に形成した封着材料層の仮焼成を行った。ここでは、波長８０８ｎｍ、出力６．９Ｗ、スポット径１．５ｍｍのレーザ光（半導体レーザ）を５ｍｍ／ｓの走査速度で照射し、封着材料層の溶融および急冷固化を行った。このとき、放射温度計で測定した封着材料層の温度は６５０℃であった。
【００７６】
＜サンプル観察＞
封着材料層付き基板の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）により観察して発泡の有無を確認した。また、株式会社東京精密製ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄを用いて封着材料層の算術平均粗さＲａを求めた。観察結果を表２に示す。表２に示すように、サンプル１ないしサンプル３において、発泡が確認できなかったのに対し、サンプル４では、発泡が確認された。また、サンプル１ないしサンプル３の平均算術粗さＲａは、サンプル４よりも高かった。このことから、ＴＧＡによるガラスフリットのガラス転移温度での有機バインダの残留量を５０％未満にすることにより、発泡が抑制され、封着材料層の表面の平坦性を高めることができるため、該封着材料層を用いて封着層による密封性を高めることができることがわかる。
【００７７】
【表２】
2015137186.tif 000004
【００７８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…封着材料層付き基板、２…基板、３…封着材料層、３ａ…封着材料、４…ガラス領域、５…低膨張充填材、６…電磁波吸収材、７…ガラスフリット、８…有機バインダ、９…レーザ光、１０…発光装置、１１…基板、１２…素子形成層、１３…基板、１４…カラーフィルタ層、１５…封着層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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