(57)【要約】【課題】電子デバイスとその製造方法において、接合部のクラック発生と基板の撓みとを抑制する。【解決手段】電子デバイス１は、電子素子２が実装される第１の基板３と、電子素子２を挟み込むように第１の基板３に対して対向配置される第２の基板４と、第１の基板３と第２の基板４とを接合するフリット５と、を備えている。第２の基板４は、フリット５による接合部分の厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部４１を基板外周に沿って有している。薄肉部４１は、電子デバイス１の製造時におけるフリット５による封止の際にフリット５に接している基板部分に発生する熱応力の発生を抑制する。薄肉部４１によって、接合部のクラック発生を抑制できる。第２の基板４は、薄肉部４１を除いて、基板全体の厚さを厚くすることができるので、基板を厚くして、その撓みを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子が実装される第１の基板と、
前記電子素子を挟み込むように前記第１の基板に対して対向配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するフリットと、を備えた電子デバイスにおいて、
前記第２の基板は、前記フリットによる接合部分の厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記第２の基板に形成された凹溝で成ることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記薄肉部は、レンズとして機能する凸部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記電子素子が有機素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
電子素子が実装される第１の基板に第２の基板を接合して前記電子素子を封止した電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法において、
第１の基板に電子素子を実装する第１工程と、
前記第１の基板とこれに対向配置される前記第２の基板との間で前記電子素子を囲むように前記第１の基板または前記第２の基板の表面にフリットを設ける第２工程と、
前記第１工程と第２工程の後、前記第１の基板と前記第２の基板とを重ねた上に押さえ部材を重ねる第３工程と、
前記第３工程の後、前記押さえ部材を通して前記フリットにレーザ光を照射することにより前記第１の基板と前記第２の基板とを前記フリットによって封着する第４工程と、を備え、
前記第２の基板は、前記フリットによる接合部分の厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部を有し、この薄肉部に前記第４工程におけるレーザ光を照射することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記押さえ部材は、前記薄肉部を押さえるものであることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記押さえ部材は、前記レーザ光に対してレンズとして作用する凸部を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記薄肉部は、前記レーザ光に対してレンズとして作用する凸部を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリットで封止する電子デバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子素子を２枚の基板間に封止して電子デバイスを製造する際の封止材料としてフリットと呼ばれる接合材料が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、ガラス基板上に形成した電子素子である有機発光素子（ＯＬＥＤ、有機ＥＬ素子とも呼ばれる）をガラス基板とフリットとによって封止して、上面発光型有機発光ダイオードディスプレイを構成している。有機発光素子は、無機発光素子比べて温度耐性や湿気耐性が低いが、フリットをレーザ光で加熱する方法によって温度耐性の範囲で封止でき、また、封止後の湿気封止特性も樹脂封止に比べて優れている。従って、この封止方法によると、封止後の有機発光素子の長寿命化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したようなフリットとガラス基板とを用いて封止する電子デバイスにおいては、ガラス基板の撓みを防止するために厚いガラス基板とすることに起因する不具合が発生する。これを、図１９、図２０により説明する。図１９に示す電子デバイス９は、電子素子９２（有機発光素子）を形成した基板９３に、透明なガラス性の封止カバー９４を重ねて、電子素子９２の周りに設けたフリット９５によって基板９３と封止カバー９４とを接合して電子素子９２を封止している。フリット９５は、レーザ光によって溶融され、固化して封止カバー９４と基板９３とを接合する。この電子デバイス９は、電子素子９２が発光して封止カバー９４を透過する光による照明や平面表示装置（ＦＰＤ）として用いられる。電子素子９２の面積が大きくなると、撓み防止のために、封止カバー９４の厚さｄを大きくする必要がある。これは、封止カバー９４が外圧によって撓んで電子素子９２に接触すると、電子素子９２に絶縁破壊が発生したり、照明ムラが発生したりするという電子デバイス９の性能劣化の虞があることによる。ところが、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、フリット９５による接合部Ａにおける封止カバー９４が厚いことにより、フリット９５の両側の封止カバー９４と基板９３にクラックが発生することがある。このようなクラックは、例えば、フリット９５を溶融固化した際の熱応力によって引き起こされると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、接合部のクラック発生と基板の撓みを抑制することができる電子デバイスとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の電子デバイスは、電子素子が実装される第１の基板と、電子素子を挟み込むように第１の基板に対して対向配置される第２の基板と、第１の基板と第２の基板とを接合するフリットと、を備えた電子デバイスにおいて、第２の基板は、フリットによる接合部分の厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部を有することを特徴とする。
【０００７】
この電子デバイスにおいて、薄肉部は、第２の基板に形成された凹溝で成るものとしてもよい。
【０００８】
この電子デバイスにおいて、薄肉部は、レンズとして機能する凸部を有してもよい。
【０００９】
この電子デバイスにおいて、電子素子が有機素子であってもよい。
【００１０】
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、電子素子が実装される第１の基板に第２の基板を接合して電子素子を封止した電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法において、第１の基板に電子素子を実装する第１工程と、第１の基板とこれに対向配置される第２の基板との間で電子素子を囲むように第１の基板または第２の基板の表面にフリットを設ける第２工程と、第１工程と第２工程の後、第１の基板と第２の基板とを重ねた上に押さえ部材を重ねる第３工程と、第３工程の後、押さえ部材を通してフリットにレーザ光を照射することにより第１の基板と第２の基板とをフリットによって封着する第４工程と、を備え、第２の基板は、フリットによる接合部分の厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部を有し、この薄肉部に第４工程におけるレーザ光を照射することを特徴とする。
【００１１】
この電子デバイスの製造方法において、押さえ部材は、薄肉部を押さえるものとすることができる。
【００１２】
この電子デバイスの製造方法において、押さえ部材は、レーザ光に対してレンズとして作用する凸部を有してもよい。
【００１３】
この電子デバイスの製造方法において、薄肉部は、レーザ光に対してレンズとして作用する凸部を有してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子デバイスとその製造方法によれば、薄肉部の構成によって第２の基板の接合部分における熱応力の発生を抑えることができるので、接合部のクラック発生を抑制でき、また、薄肉部以外を厚くできるので、基板の撓みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの断面図、（ｂ）は同電子デバイスの一部透視平面図。
【図２】（ａ）は同電子デバイスの分解斜視図、（ｂ）は同電子デバイスの斜視図。
【図３】同電子デバイスの製造方法を示す断面図。
【図４】同電子デバイスの製造方法を示すフローチャート。
【図５】同電子デバイスの変形例を示す断面図。
【図６】同電子デバイスの他の変形例の断面図。
【図７】同変形例の製造方法を示す断面図。
【図８】同電子デバイスのさらに他の変形例の断面図。
【図９】図３に示した電子デバイスの製造方法の変形例を示す断面図。
【図１０】図７に示した電子デバイスの製造方法の変形例を示す断面図。
【図１１】同電子デバイスのさらに他の変形例の製造方法を示す断面図。
【図１２】図１１の部分拡大図。
【図１３】同変形例の断面図。
【図１４】同変形例の変形例を示す断面図。
【図１５】図３に示した製造方法の他の変形例を示す部分拡大断面図。
【図１６】図９に示した製造方法の変形例を示す部分拡大断面図。
【図１７】図１５に示した製造方法の変形例を示す部分拡大断面図。
【図１８】図１６に示した製造方法の変形例を示す部分拡大断面図。
【図１９】従来の電子デバイスの断面図。
【図２０】（ａ）は図１９に示した従来の電子デバイスのフリットによる接合部Ａの断面画像、（ｂ）は同画像の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとその製造方法について、図面を参照して説明する。図１、図２に示すように、電子デバイス１は、電子素子２が実装される第１の基板３と、電子素子２を挟み込むように第１の基板３に対して対向配置される第２の基板４と、第１の基板３と第２の基板４とを接合するフリット５と、を備えている。電子素子２は、例えば、有機素子であり、例えば、有機ＥＬ素子と呼ばれる有機発光ダイオード素子（ＯＬＥＤ）であり、この場合、電子デバイス１は、電子素子２を発光源とする照明装置となる。また、有機素子が色素増感型光電変換部を有する素子の場合、電子デバイス１は、太陽電池となる。このような電子素子２は、２つの電極２１，２２の間に有機膜を備えて構成される。電極２１，２２は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）などからなる陰極、ＩＴＯ膜などの透明導電膜などからなる陽極である。第１の基板３と第２の基板４とは、少なくとも光を取り出す側が光透過性のガラス基板である。ガラス基板は、フリットと同様に、耐湿性を有する。透明ガラス基板として、例えば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。また、第１の基板３と第２の基板４の両基板を光透過性とし、電極２１，２２を共に光透過性とすることにより、両面発光型の電子デバイス１とすることができる。
【００１７】
第１の基板３は矩形平板であり、第２の基板４は外周部に薄肉部４１を有する矩形平板である。これらの基板３，４の互いの対向面は平面である。第１の基板３は、電極２１，２２の導出のため、第２の基板４よりも大きい外形を有する。第２の基板４の薄肉部４１は、フリット５による接合部分を含んでいる。言い換えると、第２の基板４は、フリット５による接合部分の厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部４１を基板外周に沿って有している。この薄肉部４１は、電子デバイス１の製造時におけるフリット５による封止の際にフリット５に接している基板部分に発生する熱応力を抑制するために設けられたものである。フリット５は、従来の低温硬化型のエポキシ樹脂やＵＶ硬化性の樹脂などに変わる耐湿性の封止剤であり、第１の基板３と第２の基板４との間に、電子素子２の要部である有機膜を囲むように備えられている。なお、フリットは、添加剤が含まれた粉体状のガラス材料のこととされるが、物体間で溶融固化されてガラスとなることにより物体間を接合できるものであり、ガラス材料の状態と溶融固化後のガラスの状態のいずれもフリットまたはフリットガラスと呼ばれる。電子デバイス１の大きさは、例えば、数１０ｍｍ〜１０００ｍｍの外形寸法を有することができる。また、第１の基板３（ベースガラス）の厚みは、例えば、数１００μｍ〜数ｍｍとすることができる。また、フリット５は、数１００μｍ〜数ｍｍの線幅、および数μｍ〜数１０μｍの高さ（厚さ）とすることができる。そこで、例えば、電子デバイス１が、一辺１００ｍｍ外形の場合、ベースガラス厚０．７ｍｍ、フリット５の線幅１ｍｍ、高さ２０μｍとすることができる。
【００１８】
次に、図３、図４により、電子デバイス１の製造方法（第１工程乃至第４工程）を説明する。まず、第１工程では、第１の基板３に電子素子２を実装する（Ｓ１）。電子素子２の実装は、例えば、第１の基板３に一方の電極層を形成し、電極層の上に有機膜層を形成し、有機膜層の上に他方の電極層を形成し、適宜各層のパターニングを施すことにより行われる。次に、第２工程では、第１の基板３とこれに対向配置される第２の基板４との間で電子素子２を囲むように第１の基板３または第２の基板４の表面にフリット５を設ける（Ｓ２）。第２の基板４は、厚さが他の部分よりも薄く形成されている薄肉部４１を有しており、その薄肉部４１に対応する第１の基板３または第２の基板４の互いに対向する表面であって接合面となる面にフリットが設けられる。薄肉部４１は、ブラスト法やエッチング法などにより形成することができる。フリット５は、例えば、電子素子２を実装した第１の基板３に、電子素子２の周辺における少なくともその有機膜を取り囲むように、設けられる。また、フリット５は、第２の基板４の表面に設けることもでき、さらに、第１の基板３と第２の基板４の両方に設けることもできる。フリット５は、例えば、低融点のガラス粉末を、種々の添加剤と共に溶剤に混ぜた状態としたものを所定の表面に塗布することにより設けられる。これらのフリット５は、その塗布後に必要に応じて、溶媒を揮発除去させる処理等の前処理が行われる。第１の基板３および第２の基板４は、それぞれ、単一の電子デバイス１の大きさよりも大きな材料基板を用いて、多数個取りの方式で第１工程と第２工程とを実施することができ、その場合、次の第３工程の前に、それぞれ個片化すればよい。
【００１９】
第３工程では、第１工程（Ｓ１）と第２工程（Ｓ２）の後、第１の基板３の上に第２の基板４を重ねて、それらを固定治具６によって固定する（Ｓ３）。固定治具６は、第１の基板３を載置する支持台６１と、第１の基板３と第２の基板４とを重ねた上に配置される押さえ部材６２と、押さえ部材６２を押さえ付ける固定機構６３と、を備えている。押さえ部材６２は、第２の基板４よりも大きな外形を有する平板であり、レーザ光を透過するように、例えば、ガラス板で構成されている。固定機構６３は、押さえ部材６２の外周に沿って連続的に、または不連続的に押さえ部材６２に接触して押圧力をかけることにより押さえ部材６２を支持台６１に向けて押さえ付けるように構成されている。この第３工程（Ｓ３）では、電子素子２を上向きにして第１の基板３を支持台６１に載置し、電子素子２とフリット５と挟むように第２の基板４を第１の基板３の上に重ね、第２の基板４の上に押さえ部材６２を配置し、固定機構６３によって全体が支持固定される。
【００２０】
第４工程では、第３工程（Ｓ３）の後、押さえ部材６２を通してフリット５にレーザ光ＬＢを照射することにより第１の基板３と第２の基板４とをフリット５によって封着する（Ｓ４）。フリット５は、押さえ部材６２と薄肉部４１とを透過したレーザ光ＬＢの照射により加熱されて溶融し、その後、固化することにより、第１の基板３と第２の基板４とを薄肉部４１において接合して電子素子２を封止する。電極２１，２２は、フリット５と第１の基板３との間を通って外部に導出されている。レーザ光ＬＢは、例えば、半導体レーザからのレーザ光を用いることができ、他に、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＨｅＮｅレーザ等からのレーザ光を用いることができる。レーザ光ＬＢは、フリット５の配設方向に沿ってスキャンして照射される。そのスキャン時に、フリット５の線幅方向にスキャンする動作を加えることもできる。レーザ光ＬＢの出力やスキャン速度はフリット５の厚さ等に応じて適宜に設定される。
【００２１】
有機素子は有機物質であるため高温には弱く、材料にもよるが一般的に１２０〜１３０℃程度の温度にしか耐えられない。また、フリット５の融点は、例えば、４００℃程度である。また、熱伝導率の低いガラス等を局所的に加熱すると、通常、熱応力の発生によって、クラック等が発生する。これに対し、本製造方法では、フリット５を、レーザ光ＬＢによって局所的かつ選択的に加熱することにより、有機素子が熱により破損することを回避することができる。また、本製造方法においては、レーザ光ＬＢによって過熱される部分に薄肉部４１を備えており、その薄肉部４１には温度勾配の発生が押さえられるので、熱応力によるクラック発生が抑制され、フリット５による良好な封止を実現することができる。薄肉部４１の厚さは、フリット５を溶融するために加えられる熱量、第１の基板３の熱特性などによって、適宜決められる。また、第２の基板４に薄肉部４１を備えて第２の基板４側のクラック発生が解消されることにより、第１の基板３側のクラックも自動的に解消される。なお、第１の基板３側のクラックが解消されない場合には、第１の基板３の厚さを薄くすることによって解消することができる。
【００２２】
また、レーザ光ＬＢを用いたフリット５による封止において、典型的なフリットの高さは、例えば、５０〜１００μｍ（数μｍ〜数１０μｍ）程度である。従って、第１の基板３と第２の基板４の対向面が平面の場合、その２枚の基板間のギャップも５０〜１００μｍ程度となり、対向基板の接触によって電子素子２に不具合が発生しないように、基板の撓みをこのギャップ程度以下に抑える必要がある。本製造方法は、フリット５による接合部分となる周辺の第２の基板４の薄肉部４１を除いて、基板全体の厚さを厚くすることができるので、基板の面積を大きくして、例えば□９０ｍｍ以上とする場合、撓み回避に十分となる厚さのものとすることができる。また、フリット５による封止領域内であって、薄肉部４１の位置よりも内部側に、フリット５と同等の厚さの支持部材を連続的にまたは点在させて配置して備えるようにしてもよい。これにより、薄肉部４１の強度に依存せずに、第２の基板４の厚肉部（薄肉部４１以外の内部部分）を第１の基板３側から支えるようにすることができる。なお、電子デバイス１自身の強度を保証することはできないが、電子デバイス１の外部の片面または両面に、第１の基板３と第２の基板４とを保護する、例えば、透明な保護板を補助的に配置してもよい。また、第２の基板４は、薄肉部４１を除いて、基板全体の厚さを厚くすることができるので、図５に示すように、第２の基板４の内面側に、掘り込み部４２（ザグリ部）を形成することができる。掘り込み部４２は、薄肉部４１と同様に、例えば、ブラスト法やエッチング法などによって形成することができる。このような掘り込み部４２を有する電子デバイス１は、その掘り込み部４２による空間の存在によって、電子素子２と第２の基板４との距離をより大きくすることができる。従って、その分、電子素子２の高さを高くしても外力が加わったときの第２の基板４と電子素子２との接触を防止することができる。
【００２３】
図６、図７、図８は、電子デバイス１の変形例を示す。図６に示すように、この電子デバイス１は、第２の基板４に形成された凹溝４３によって薄肉部４１を構成するものである。言い換えると、この変形例の電子デバイス１は、図１に示した電子デバイス１における第２の基板４の薄肉部４１の外周部に周縁部４３ａを備えたものとみなすことができる。この電子デバイス１は、図７に示すように、周縁部４３ａを含めて押さえ部材６２によって押さえられ、凹溝４３の底部すなわち薄肉部４１にレーザ光ＬＢを照射して製造される。また、この電子デバイス１は、図８に示すように、第２の基板４の内面側に、掘り込み部４２（ザグリ部）を形成することができる。これらの凹溝４３を備えた電子デバイス１は、周縁部４３ａを備えることにより、第２の基板４の外周が機械的に保護されるので、製造時等における取り扱いが容易である。
【００２４】
図９、図１０はそれぞれ、上述の図３、図７に示した電子デバイスの製造方法の変形例を示す。押さえ部材６２は、第２の基板４における上面を押さえるのではなく、上面から一段下がった薄肉部４１を押さえる構成とされており、下方に向かう突出部６２ａ（図９）、突出部６２ｂ（図１０）を備えている。このような押さえ部材６２を用いることにより、第２の基板４の薄肉部４１を直接かつ確実にフリット５に対して加圧して押さえることができ、また、位置決め（アライメント）を確実に行うことができるので、レーザ光ＬＢ照射による良好な封着を実現できる。
【００２５】
図１１、図１２は、上述の図３に示した電子デバイスの製造方法の他の変形例を示す。この変形例においては、第２の基板４の薄肉部４１がレンズとして機能する凸部４４を有し、レーザ光ＬＢが凸部４４によってフリット５に集光され、フリット５に照射される。従って、この製造方法によって製造された電子デバイス１は、図１３に示すように、薄肉部４１に凸部４４を有するものとなる。また、この電子デバイス１の変形例として、図１４に示すように、第２の基板４の内面側に、掘り込み部４２（ザグリ部）を形成することができる。凸部４４は、薄肉部４１と同様に、第２の基板４の外周を一周するように形成されている。第２の基板４が、このようなレンズとして機能する凸部４４を有することにより、スポット径の大きなレーザ光ＬＢを用いてフリット５に有効に集光でき、良好な封着を実現できる。
【００２６】
図１５は、上述の図３に示した電子デバイスの製造方法のさらに他の変形例を示す。これは、押さえ部材６２が、レーザ光ＬＢに対してレンズとして作用する凸部６４を有するものである。また、図１６は、上述の図９に示した電子デバイスの製造方法のさらに他の変形例を示す。これは、押さえ部材６２が、レーザ光ＬＢに対してレンズとして作用する凸部６５を有するものである。このような製造方法によると、スポット径の大きなレーザ光ＬＢを用いてフリット５に有効に集光でき、良好な封着を実現できる。また、押さえ部材６２にレンズ機能を持たせるので、これを再利用して共通に用いることができ、上述の図１１に示したような第２の基板４に凸部を設ける必要がなく、より安価に電子デバイス１を製造することができる。なお、凸部６４，６５は、図１７、図１８に示すように、押さえ部材６２の平面部に彫り込むことによって形成することができ、この形成方法の方が、平面部から突出させて形成する方法よりも、より容易に形成することができる。
【００２７】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。例えば、凹溝４３の内部にレンズとなる凸部を備えることができる。また、第１の基板３と第２の基板４とは、フリット５による封着ができる耐湿性の基板であれば、これを用いることができる。電子デバイス１は、照明装置や太陽電池の他に、電子素子２としてセンサ素子を組み込んだ物理センサなどとすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    電子デバイス
２    電子素子（有機素子）
３    第１の基板
４    第２の基板
４１    薄肉部
４３    凹溝
４４    凸部
５    フリット
６２    押さえ部材
６４，６５    凸部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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