(57)【要約】【課題】水分浸透防止構造を有する電子素子封止体において、製造後に一定の条件で保管した後の状態を観察することで、水分浸透の程度を評価する方法を提供すること。【解決手段】基板、該基板の一主面である素子形成面上に形成された電子素子、および該電子素子を、該基板以外の周囲と隔離する封止構造を有する電子素子封止体において、該封止構造が、水分を固定化可能である固定化物質を含有する水分浸透防止接着剤であって、該固定化の前後でその性状が変化する接着剤による接着部を含み、該接着部の性状変化を観察して該接着部における性状変化有無変化点の該周囲からの距離との関係において該性状変化の観察結果を把握する観察結果把握小工程を含む、電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法である。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、該基板の一主面である素子形成面上に形成され、かつ、該素子形成面とは反対側の面である露出面を有する電子素子、および該電子素子を、該基板以外の周囲と隔離する封止構造を有する電子素子封止体において、
該封止構造が、水分を固定化可能である固定化物質を含有する水分浸透防止接着剤であって、該固定化の前後でその性状が変化する接着剤による接着部を含み、
該接着部の性状変化を観察して該接着部における性状変化有無変化点の該周囲からの距離との関係において該性状変化の観察結果を把握する観察結果把握小工程を含む、電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法。
【請求項２】
前記電子素子封止体の寿命を予測する工程を含む、請求項１に記載の電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法であって、
該寿命予測工程が、順に
前記観察結果把握小工程であって、前記距離を、前記性状変化に要した時間に対して、連続的、あるいは断続的に複数、測定する観察結果把握小工程、
該距離を該時間に対して累乗近似で近似する累乗近似小工程、
前記性状変化が前記接着部の水分浸透限界位置まで到達する時間を、該近似結果に基づき予測する到着時間予測小工程、及び
前記電子素子封止体の寿命を、該予測した到達時間に基づき、計算する寿命計算小工程を含む、
請求項１に記載の電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法。
【請求項３】
前記累乗近似が、０．５乗近似である、請求項２に記載の電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法。
【請求項４】
前記封止構造が、さらに、平面状の封止板を含み、
前記接着部が、該封止板、及び前記基板の間に挟持され、かつ、前記素子形成面から連続し、かつ、前記露出面の全面を覆う、請求項１〜３のいずれかに記載の電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法。
【請求項５】
前記封止構造が、平面視、前記電子素子を取り囲み連続する積層封止構造であって、順に、前記基板、前記接着部、及び前記封止板が、直接接して積層された積層封止構造を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分浸透防止構造を有する電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法、およびそれに基づく該電子素子封止体の寿命予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子などの電子素子は、一般に周囲に存在する水分により性能に影響を受けやすいため、水分浸透防止構造（封止構造）を有する封止体として使用される。
【０００３】
このような封止体において、封止構造により長期間にわたって完全に水分の浸透を防止することは一般に困難であり、実用上必要な一定期間の水分浸透を抑制するように設計されることが一般的である。例えば、凹部を有する封止部材により素子を封止し、その凹部に吸湿剤を設置する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、このような封止構造への水分浸透の有無を検知する方法も提案されている（特許文献２）。ところが、この方法によって検知されるのは水分浸透の有無であり、水分がどの程度浸透したかを評価するものではない。また、その電子素子の水分起因の劣化が始まる程度までには水分が浸透していない封止体において、当該素子劣化開始時点には封止構造の限界位置まで水分が浸透し、当該限界位置から電子素子への水分の移動により劣化が開始すると考えられるところ、そのような限界位置までの水分浸透に要する時間（すなわち電子素子封止体の寿命）を予測するものでもなく、また、この様な予測を可能とする測定等に寄与することができないものである。
【０００５】
一方、電子素子の設計開発や商品管理において、製造後に一定条件で保管した後の状態で、水分の浸透の有無を検知するだけでなく、水分浸透の程度を評価したり、残存寿命を予測したりすることは有用であり、これに関する方法を提供することは工業的に価値がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５６２８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１７０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような認識に基づき為された本発明の目的は、水分浸透防止構造を有する電子素子封止体において、製造後に一定の条件で保管した後の状態を観察することで、水分浸透の程度を評価する方法、およびこれに基づく電子素子封止体の寿命を予測する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題に対し、本発明者は電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法について鋭意検討の結果、水分を固定化可能である固定化物質を含有する水分浸透防止接着剤であって、該固定化の前後でその性状が変化する接着剤による接着部を含む封止体として、接着部の性状変化を観察して接着部における性状変化有無変化点の周囲からの距離との関係において観察結果を把握することで、封止体への水分浸透の程度を評価できることを見出し、また、この水分浸透が時間に対して累乗の関係で進行することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、
基板、該基板の一主面である素子形成面上に形成され、かつ、該素子形成面とは反対側の面である露出面を有する電子素子、および該電子素子を、該基板以外の周囲と隔離する封止構造を有する電子素子封止体において、
該封止構造が、水分を固定化可能である固定化物質を含有する水分浸透防止接着剤であって、該固定化の前後でその性状が変化する接着剤による接着部を含み、
該接着部の性状変化を観察して該接着部における性状変化有無変化点の該周囲からの距離との関係において該性状変化の観察結果を把握する観察結果把握小工程を含む、電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法に関する。
【００１０】
このような本発明の評価方法は、水分浸透防止構造を有する電子素子封止体、即ち、電子素子含有製品において、特定の封止構造について特定の評価方法により評価するので、実際の製品により、正確に、水分浸透の程度を評価でき、また、その評価結果は、残存寿命の予測に使用でき、こうした電子製品の設計開発や商品管理に極めて有用である。
【００１１】
また、このような本発明の評価方法は、前記電子素子封止体の寿命を予測する工程を含むことが好ましく、該寿命予測工程は、順に
前記観察結果把握小工程であって、前記距離を、前記性状変化に要した時間に対して、連続的、あるいは断続的に複数、測定する観察結果把握小工程、
該距離を該時間に対して累乗近似で近似する累乗近似小工程、
前記性状変化が前記接着部の水分浸透限界位置まで到達する時間を、該近似結果に基づき予測する到着時間予測小工程、及び
前記電子素子封止体の寿命を、該予測した到達時間に基づき、計算する寿命計算小工程を含むことが、より好ましい。
【００１２】
また、前記累乗近似は、０．５乗近似であることが好ましく、本発明者らの検討によれば、本発明における当該近似は、０．５乗近似でよく近似されるので、少ない回数の測定、即ち、前記観察結果把握小工程における測定の繰り返し数でも予測が可能となる。
【００１３】
また、前記封止構造は、さらに、平面状の封止板を含むことが好ましく、正確な評価が可能、かつ、高封止性能の電子素子封止体であって、簡便な工程で製造可能な電子素子封止体となり、そのような観点から、
前記接着部は、該封止板、及び前記基板の間に挟持され、かつ、前記素子形成面から連続し、かつ、前記露出面の全面を覆うことが、より好ましい。
【００１４】
また、同様の観点から、前記封止構造は、平面視、前記電子素子を取り囲み連続する積層封止構造であって、順に、前記基板、前記接着部、及び前記封止板が、直接接して積層された積層封止構造を含むことが好ましく、例えば、電子素子封止体は、前記基板と、前記封止板とを前記接着剤で全面接着した構造であることが好ましく、この場合、電子素子封止体の製造が簡易であり、工業的に有利である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の評価方法は、水分浸透防止構造を有する電子素子封止体、即ち、電子素子含有製品において、特定の封止構造について特定の評価方法により評価するので、実際の製品について、製造後に水分を含む一定の条件で保管し観察することで、正確に、水分浸透の程度を評価でき、また、その評価結果は、電子素子封止体の寿命の予測に使用でき、こうした電子製品の設計開発や商品管理に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】封止構造としてのガラスキャップ構造あるいは金属缶封止構造の断面の模式的な図である。
【図２】封止構造として全面接着構造を採用した場合の本発明に係る電子素子封止体の一例の模式的断面図である。
【図３】封止構造としてのダムフィル構造の断面の模式的な図である。
【図４】図２の電子素子封止体についての、接着部２の性状変化の様子の代表的な例を示す断面模式的図である。
【図５】本発明に係る接着部の性状変化した部分の周囲からの距離を、当該性状変化に要した時間に対してプロットした一例のグラフである。
【図６】製造例１の接着剤を用いた性状変化の観察に用いたサンプルの断面模式的図である。
【図７】図６のサンプルを、６０℃、相対湿度９０％の条件で一定時間保管した後の平面視外観写真である。
【図８】測定例１で実施した、接着部の性状変化前後の部位における、酸化カルシウムおよび水酸化カルシウムの組成比を示すグラフである。
【図９】測定例２で実施したプロットのグラフである。
【図１０】測定例３で実施したプロットのグラフである。
【図１１】実施例１で作製した電子素子封止体の平面図である。
【図１２】実施例１で実施したプロットのグラフである。
【図１３】実施例２で実施したプロットのグラフである。
【図１４】実施例２で実施した有機ＥＬ素子端部における非発光領域の拡大の経時変化プロットのグラフである。
【図１５】実施例３で実施したプロットのグラフである。
【図１６】実施例３で実施した有機ＥＬ素子端部における非発光領域の拡大の経時変化プロットのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
（電子素子封止体）
本発明に係る電子素子封止体は、基板、及び電子素子を含み、さらに、この電子素子を当該基板以外の周囲から隔離する封止構造を含む。即ち、後述する封止構造によって、電子素子を周囲と隔離したものである。
【００１９】
電子素子封止体における接着部は接着部の周囲に近接した位置から水分浸透限界位置までの間、水分浸透方向の距離あたりの水分固定化量が一定であることが好ましい。一定でないと、本発明の寿命の予測が難しくなる。
【００２０】
接着部における水分浸透方向の距離あたりの水分固定化量を一定とするためには、接着部の周囲に近接した位置から水分浸透限界位置までの間で、体積あたり均質に固定化物質を含む接着剤が、水分浸透方向に垂直な面での断面積が各部で同一となるように設置することで達成できる。具体的な例としては、均質な接着剤を用いて水分浸透経路の間で同一の厚みとなるように接着することである。この場合の接着部の厚さは任意に設定できるが、例えば、接着剤の水分の固定化の前後での接着剤の性状変化が、透明性の変化、屈折率の変化、複屈折の変化などの場合に評価が容易となるという点においては、接着部の層の厚さは薄い方が好ましく、１ｍｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。
【００２１】
（基板）
本発明に係る基板は、その一主面として、本発明に係る電子素子が形成される素子形成面を有し、水分バリア性を有するものであることが好ましく、より好ましくは、透明であり、電気絶縁性を有する。
【００２２】
このような基板としては、例えば、ガラス板、薄膜ガラスなどのガラス類、セラミック板、アルミ板、銅板、ステンレス版、スチール板などの金属板、アルミ箔、銅箔、ステンレス箔、スチール箔などの金属箔、各種プラスチックフィルムやラミネートシートなどが挙げられる。これらの基板は必要に応じ積層されていてもよく、例えば各種ハードコート、絶縁層、平坦化層、保護層、光取出し層、水分バリア層などが積層されていてもよく、より具体的には、水分バリア層を設けたプラスチックフィルム（バリアフィルム）を、好適な一例として例示することができる。
【００２３】
このような基板が、水分を透過しやすいものであると、基板からの水分浸透が優先するため、本発明の評価や寿命予測が困難となる場合があり、また、不透明であると、基板方向からの本発明に係る性状変化の観察が難しくなる場合がある。
【００２４】
前述のバリアフィルムとしては、４０℃、相対湿度９０％の条件で測定した水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）が１０-2ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることが好ましく、１０-3ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることがより好ましく、１０-4ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることがさらに好ましく、１０-5ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることが最も好ましい。
【００２５】
（電子素子）
本発明に係る電子素子は、前記素子形成面上に形成され、当該素子形成面とは反対側の面として、前記形成後に外部に露出する露出面を有する。
【００２６】
このような電子素子としては、対向する２つの電極間に活物質が挟持された電極サンドイッチ素子を例示することができるが特に限定されず、簡便に製造でき、かつ、水分が性能に影響することから本発明の効果が効果的に奏される、前記両電極が前記素子形成面に平行な層構造を有する電極層挟持活物質素子、具体的には、有機ＥＬ、有機太陽電池、有機ＴＦＴ、リチウムイオン電池、マグネシウム電池などの素子が挙げられる。
【００２７】
これらの内、特に水分による性能への影響が大きいという点で、電子素子が有機ＥＬである場合に本発明の有用性が高い。
【００２８】
有機ＥＬとしては、有機ＥＬ照明、有機ＥＬディスプレイなどが例示される。
【００２９】
（封止構造）
本発明に係る封止構造は、少なくとも後述する本発明に係る接着部を含み、好ましくは、さらに後述する平面状の封止板を含み、より好ましくは、さらに後述する積層封止構造を含み、前記電子素子を前記基板以外の周囲から隔離できる構造であればよく、従来知られている種々の構造とすることができる。
【００３０】
（ガラスキャップ構造あるいは金属缶封止構造）
このような封止構造としては、例えば、図１に示すようなガラスキャップ構造あるいは金属缶封止構造とすることができ、ガラスキャップ３あるいは金属缶３の形状に応じて、前記接着部２の形状を適宜設計することができるが、好ましくは、図１に示すように、ガラスキャップ３あるいは金属缶３の中央凹部を取り囲む脚部と、基板１との間に、本発明に係る接着部２を設けた構造とすることであり、さらには、このような脚部基板間だけでなく、電子素子５と前記中央凹部との間の全ての空間を本発明に係る接着部２とすることもできる。
【００３１】
例えば、この様なガラスキャップ構造あるいは金属缶封止構造の場合、接着部２の前述の水分浸透限界位置６は、電子素子５に求められる性能などにより任意に設定され得るが、好ましくは、接着部２の最も本発明に係る電子素子側、即ち、接着部２の内側の端部の位置を、水分浸透限界位置とすることであり、例えば、図１の例では、６の矢印の先端の位置を、水分浸透限界位置６とすることができ、このように設定することで、この場合中空である、前記中央凹部においては自由に水分が移動し電子素子５に到達し得ると考えられることから、その信頼性低下の始点までの寿命を正確に見積もることができる。
【００３２】
本発明に係る接着部３の性状変化の観察において、基板１を透明なガラスとした場合における素子形成面と反対側の主面からの観察だけでなく、ガラスキャップ構造では、ガラスキャップ３側からの観察も可能であり、金属缶封止構造に比べ、本発明に係る封止構造として好ましい。
【００３３】
（全面接着構造）
また、封止構造としては、図２に示すように、基板１と、平面状の封止板７とを、本発明に係る接着部２で全面接着した全面接着構造とすることも可能である。この場合、電子素子封止体の製造が簡易であり、工業的に有利である。また、この封止構造は、フレキシブルデバイスにも適用可能である。
【００３４】
全面接着構造の場合も、接着部２内の水分浸透限界位置６は電子素子５の設計や求められる性能などにより任意に設定され得る。例えば電子素子５の最も水分の影響を受けやすい部分としてもよい。また、電子素子５の最も外側（周囲と近い位置）としてもよい。好ましくは、前述の電極層挟持活物質素子において、一般に最も水分の影響を受けやすい部分となる活物質が露出し易い、電極層間の側面である電子素子５の側面であって、一般にバリア性が高い封止板７からの方向ではなく、接着部２の側面からの方向からの接着部２の最も本発明に係る電子素子５側の位置を、水分浸透限界位置とすることであり、例えば、図２の例では、６の矢印の先端の位置を、水分浸透限界位置６とすることができ、このように設定することが、前述同様、寿命を正確に見積もることができるという観点から好ましい。
【００３５】
全面接着構造の場合の封止板７としては、水蒸気の透過を抑制できるものであれば種々のものを広くしようできる。具体例は、上記の基板の例および好ましい例に記載したものと同じである。
【００３６】
（ダムフィル構造）
さらに、封止構造としては、図３に示すようなダムフィル構造とすることも可能である。この封止構造もフレキシブルデバイスに適用可能である。
【００３７】
ダムフィル構造の場合の封止板７については、上記の全面接着構造の場合と同じものが使用できる。
【００３８】
ダムフィル構造の場合も、接着部８の水分浸透限界位置６は求められる電子素子５の設計や求められる性能などにより、任意に設定され得るが、接着部（ダム）８の最も内側（電子素子と近い位置）としてもよい。
【００３９】
（積層封止構造）
このような本発明に係る封止構造は、その電子素子封止体を、より高い封止性能を有するものとし、かつ、本発明に係る評価や予測を、より高精度なものとする観点から、平面視、前記電子素子を取り囲み連続し、かつ、順に、基板、接着部、及び封止板が、直接接して積層された、積層封止構造を備えるものとすることが好ましく、このような積層封止構造は、前述のガラスキャップ構造あるいは金属缶封止構造、全面接着構造、ダムフィル構造のいずれの構造においても、これを有する封止構造とすることができる。
【００４０】
（接着部）
本発明に係る接着部は、後述する水分浸透防止接着剤により形成され、本発明に係る封止構造を構成する部分であり、水分浸透防止機能が確保されるのであれば、他の水分浸透防止機能を有する部材、例えば、本発明に係る平面状の封止板と共に、当該封止構造を構成していてもよく、好ましくは、前記水分浸透防止接着剤を主成分とし、より好ましくは、前記水分浸透防止接着剤のみからなる部分であるが、この水分浸透防止接着剤に比べて水分浸透性が小さい材料であれば、各種充填材等が含まれていてもよく、所謂、封止構造を構成するために、水分浸透性がより小さい部材と、本発明に係り水分浸透性がより小さい基板との間に充填され水分浸透防止機能を有するパテの役割を果たす部分である。
【００４１】
このような接着部は、好ましくは、前記封止板、及び基板の間に挟持されて存在し、より好ましくは、前記素子形成面から連続し、かつ、前記露出面の全面を覆うように存在することで、本発明に係る封止構造の封止性能の完全性をより高めることができる。
【００４２】
（水分浸透防止接着剤）
本発明に係る水分浸透防止接着剤（接着剤）は、水分を固定化可能である固定化物質を含有し、かつ、当該固定化の前後でその性状が変化するものであり、このような固定化物質を有することで、小さい水分浸透性を有する材料である。
【００４３】
このような接着剤の種類としては、特に限定されないが、例えば、液状硬化型、ホットメルト型、粘着材などが例示される。
【００４４】
これらの内、基板、ガラスキャップ、金属缶、封止板などの表面との密着性が高くなりやすいという点では、液状硬化型の接着剤が好ましい。
【００４５】
液状硬化型の接着剤のベース樹脂としては、液状で硬化可能な樹脂で、固定化物質を含有分散させることができ、固定化物質による水分の固定化を妨げないものであれば種々のものを用いることができる。具体的には、反応性シリコーン樹脂、反応性変性シリコーン樹脂、反応性液状アクリル樹脂、反応性液状炭化水素樹脂、反応性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。
【００４６】
液状硬化型の接着剤の硬化形式としては種々の形式を用いることができ、具体的には、紫外線硬化などの光硬化、熱硬化などの形式を挙げることができる。また電子素子の耐熱性が低い場合もあるので、この点においては紫外線硬化などの光硬化が好ましい。
【００４７】
また、このような接着剤の種類としては、固定化物質を含むホットメルト型の接着剤も好ましい一例である。ホットメルト型の接着剤は加熱により液状となり基板、ガラスキャップ、金属缶、封止板などと密着でき、冷却により硬化するため固定化物質の流動を抑制できる。
【００４８】
ホットメルト型の接着剤のベース樹脂としては、常温で実質的に流動性を有さず、加熱により流動性を有する樹脂であれば各種のものが用いられる。
【００４９】
具体的には、アクリル系、炭化水素系などの熱可塑性エラストマー類、エチレン酢酸ビニル樹脂、イオノマー類などを挙げることができる。
【００５０】
接着剤の性状としては、固定化物質を含む粘着材でもよい。粘着材は液状ではないが柔軟であるためにバリア基材と密着しやすく、液状ではないので固定化物質の流動も抑制できる。
【００５１】
このような粘着材の種類としては従来公知の各種のものが用いられ、具体的には、アクリル系、シリコーン系などの粘着材などが挙げられる。
【００５２】
上記したような接着剤には、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。
【００５３】
添加剤としては、接着性付与剤、粘着性付与剤、溶剤、粘度調整剤、反応性希釈剤、硬化触媒、チクソ性付与剤、増粘剤、フィラー、着色剤、分散剤などが挙げられる。
【００５４】
接着剤の作製は、上記したようなベース樹脂、固定化物質および添加剤などを単に混合するだけでもよいが、接着剤としては泡を含まない方が好ましいため、脱泡などの処理を加えてもよい。
【００５５】
接着剤の作製は、水分が少ない環境で実施することが好ましい。水分が多い環境では、接着剤の作製過程で水分が固定化物質に固定化されて、固定化物質の機能が失われることがある。
【００５６】
（固定化物質）
本発明における固定化とは、水分との接触により、反応、吸収、吸着などにより水分を捕捉し、水分がさらに移行することを妨げることを言う。
【００５７】
この場合の固定化物質としては、水分と反応したり、水分を吸収、吸着したりできる種々の材料を用いることができる。具体的には、ゼオライト、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの水分を吸収、吸着する無機材料類、酸化カルシウム、塩化カルシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチムなどの水分と反応する金属酸化物類、塩化コバルトなどの水分を結晶水として取り込む塩類、金属カルシウムなどの水分と反応する金属類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸およびその塩、ポリアクリルアミド、セルロースなどの水分を吸収する樹脂類の他、紙、不織布などの水分を吸着する材料も上げることができる。
【００５８】
中でも水分との反応性が高いという点ではゼオライトが好ましく、水分との反応性が過度に高くなくて取扱いが容易であり、かつ接着剤の性状の変化が明確になるという点では酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムが好ましく、酸化カルシウムが特に好ましい。
【００５９】
これらの固定化物質の性状としては液状、固体状など限定はされないが、固体状であることが好ましい。液状の場合は流動性を有するために、接着剤の性状の変化が曖昧になりやすい。
【００６０】
固体状の場合、粉末状であることが好ましい。塊状など大きなものであると封止構造体の製造が困難となったり、接着剤の性状の変化が曖昧になったりしやすい。粉末状の場合、平均粒子径が大きいと同様の問題があるため、平均粒子径としては１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。逆に過度に小さいと、接着剤中での分散が困難であったり、水分の固定化が過度に速く接着剤の製造作業が困難であったりする場合がある。この点では平均粒子径としては１００ｎｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。
【００６１】
（性状変化）
接着剤の水分の固定化の前後での性状が変化については、検出可能な性状の変化であれば種々の性状を利用することができる。
【００６２】
性状の変化の例としては、外観の変化が挙げられ、具体的には、色の変化、透明性の変化、屈折率の変化、複屈折の変化、反射率の変化、ヘイズの変化などの光学的な性状の変化の他、ボイドの発生、結晶の析出などの外観の変化も挙げられる。
【００６３】
その他、性状の変化の例としては、電気抵抗、誘電率などの電気的な性状の変化、弾性率、線膨張率などの物理的な性状の変化などを挙げることができる。
【００６４】
これらの性状の内、目視や顕微鏡観察で容易に検出しやすいという点では、性状として色、透明性が好ましい。
【００６５】
接着剤が水分を固定化する量としては、特に限定されないが、過度に少ない場合には、接着剤の性状の変化が検知しにくくなる場合があり、この点においては固定化する量が多いほうが好ましく、固定化される水分の量が接着剤の１重量％以上であることが好ましい。
【００６６】
（電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法）
本発明の電子素子封止体への水分浸透程度の評価方法は、このような電子素子封止体についての水分浸透程度の評価方法であり、少なくともいずれも後述する、電子素子封止体製造工程、及び観察結果把握小工程を含み、好ましくは、この観察結果把握小工程を含む寿命予測工程を含む。
【００６７】
（電子素子封止体製造工程）
本発明に係る電子素子封止体製造工程では、電子素子封止体における接着部について、接着部の前記周囲に近接した位置から水分浸透限界位置までの間、水分浸透方向の距離あたりの水分固定化量が一定であるようにして、電子素子封止体を製造する。具体的な例としては、電子素子を形成した基板と、ガラスキャップあるいは金属缶あるいは封止板とを、接着部全体が均一な厚みとなるように接着して電子素子封止体を作製する。
【００６８】
（観察結果把握小工程）
本発明に係る観察結果把握小工程は、前記接着部の前記性状変化を観察して、当該性状変化の観察結果を把握する工程であり、この把握の仕方が、接着部における性状変化有無変化点の周囲からの距離との関係においての把握であることが、本発明の特徴の一つであり、しかも好ましくは、当該距離を、性状変化に要した時間に対して連続的、あるいは断続的に複数、測定する。
【００６９】
即ち、本発明においては、接着剤の性状の変化を観察する。観察の方法は性状の変化を判別できる方法であれば任意の方法を用いることができ、直接的な観察でもよいし、間接的な観察でもよい。
【００７０】
例えば、性状変化が外観上の変化である場合は、肉眼で観察することでもよいし、写真、ビデオなどの機器により観察してもよい。また直接観察してもよいし、顕微鏡などにより拡大して観察してもよい。拡大して観察することにより微小な変化を精度高く観察することができるため、この点においては拡大して観察することが好ましい。
【００７１】
この場合、観察した結果を種々の方法で処理できる。写真、ビデオなどで記録することのみでもよいし、得られた画像を任意の方法で加工して評価することもできる。例えば、画像処理により二値化処理して性状が変化した部分の面積を求めることも、可能な処理の一例である。
【００７２】
性状変化の観察は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよく、任意の時期に行うことができる。
【００７３】
また、本発明においては、このような性状変化の観察の結果を把握する。
【００７４】
当該性状変化は接着部への水分の浸透によって生じるため、図４のように、接着部２の前記周囲４に近接した位置から、水分の透過経路に従い、内部である電子素子５に向かって変化する。なお、図４において、１０は、接着部２の性状変化が生じた部分であり、１１は、接着部２の性状変化が生じた部分１０の周囲からの距離である。また、図４は、図２にその模式的断面図示す、封止構造として全面接着構造を採用した場合の本発明に係る電子素子封止体の一例についての、接着部２の性状変化の様子の代表的な例を示す模式的断面図である。
【００７５】
そこで、接着部２における性状変化が生じた部分１０の周囲からの距離１１を、このような距離の性状変化に要した時間に対して把握することで、本発明の電子素子封止体への水分浸透程度の評価が実施できることとなり、さらに、当該部分１０が、前述のように設定した水分浸透限界位置６に至るまでの時間との関係で把握することで、後述する様にして、電子素子封止体の残存寿命の予測が実施できることとなる。
【００７６】
（寿命予測工程）
本発明に係る寿命予測工程は、電子素子封止体の寿命を予測する工程であり、少なくとも、前記観察結果把握小工程、いずれも後述する、累乗近似小工程、到着時間予測小工程、及び寿命計算小工程を含む。
【００７７】
即ち、前記電子素子封止体製造工程に引き続き、このような寿命予測工程を実施することで、上記の観察結果に基づき、電子素子封止体の寿命を予測することができる。具体的な方法は、以下のように例示される。
【００７８】
まず、前記電子素子封止体製造工程で製造した電子素子封止体を、一定の条件に保管し、前記性状変化を連続的、あるいは断続的複数、観察等する観察結果把握小工程を実施し、図５に例示するように、接着部において性状が変化した部分の周囲からの距離を時間に対してプロットする。
【００７９】
この場合の一定の条件での保管については、水分浸透速度が周囲の湿度と温度に依存するため、恒温恒湿条件を用いることができる。具体的には、例えば、大気雰囲気で、２３℃、相対湿度５０％の条件、あるいは、４０℃、相対湿度９０％の条件、６０℃、相対湿度９０％の条件、８５℃、相対湿度８５％の条件などを挙げることができる。また、純水などの水を含む液体に任意の温度で浸漬してもよい。
【００８０】
また、例えば、１０日以上などの十分に長期間の試験の場合には自然放置条件も一定の条件とみなすこともできる。
【００８１】
（累乗近似小工程）
次に、前記距離を前記時間に対して累乗近似で近似する累乗近似小工程を実施する。
【００８２】
即ち、このプロットを時間に対して累乗近似で近似して外挿線を求める。
【００８３】
この累乗近似については、累乗値を決めずに、最小二乗法等の方法で、プロット自体から累乗値を算出しても良いが、本発明者らの実験結果によれば、この累乗値は、通常０．５近傍の値となることから、好ましくは、０．５乗近似とすることが好ましく、前記プロット数、即ち、前記観察結果把握小工程の繰り返す数が少なくても、本発明に係る寿命予測を比較的正確に実施できる。
【００８４】
即ち、水分浸透距離は理想的には時間の０．５乗に概ね比例するようであるため、観察点数が少ない場合などにおいては、累乗近似の代わりに０．５乗近似を用いてもよい。ただし、接着剤と封止板との界面での水分浸透などが存在する場合には、水分透過距離は必ずしも時間の０．５乗に比例しないため、観察点数を少なくとも３点以上とし、累乗近似を用いることが好ましい。
【００８５】
（到着時間予測小工程）
次に、前記近似結果に基づき、性状変化が接着部の水分浸透限界位置まで到達する時間を、予測する到着時間予測小工程を実施する。
【００８６】
即ち、この外挿線と、周囲から水分浸透限界位置までの距離との交点にあたる時間を求めて予測到着時間とすることができる。
【００８７】
（寿命計算小工程）
最後に、この予測到達時間に基づき、電子素子封止体の寿命を、計算する寿命計算小工程を実施する。
【００８８】
前記一定条件が、好ましい条件である前記自然放置条件や、より好ましい条件である２３℃、相対湿度５０％の条件で有る場合であって、前記保管の始期が本発明に係る電子素子封止体の製造・出荷・使用開始時期と同じと見なせる場合には、前記予測到達時間を寿命とすることができ、好ましい。
【００８９】
しかし、前記保管の始期が、前記製造・出荷・使用開始時期と同じと見なせず、個別の状況により調整が必要な場合には、予測到達時間に加減を加えたものを寿命として算出することとなる。
【００９０】
また、前記一定条件が、加速試験となり短時間で寿命予測できることになる観点からさらに好ましい条件である、４０℃以上、相対湿度５０％超えの条件である場合には、適宜、１０度２倍則や強度比例則、活性エネルギー算出によるアレーニウス則に則り、また、前記加減を考慮して、寿命を算出することが好ましい。
【実施例】
【００９１】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９２】
（製造例１の接着剤の製造）
アクリロイル基を末端に有する数平均分子量１００００のポリイソブチレン１００重量部、炭化水素樹脂（荒川化学工業製、アルコンＰ―１００）６６．７重両部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１
−オン（ＢＡＳＦ製  ＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３）０．２重量部、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（ＢＡＳＦ製  ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９）０．１重量部、および酸化カルシウム粉末（宇部マテリアルズ製、ＵＰＣ−Ｂ０１）５０．０重量部を、１２０℃に加熱しながら混合し、水分を固定化可能な固定化物質として酸化カルシウムを含有する光硬化型の製造例１の接着剤を得た。
【００９３】
（製造例１の接着剤を用いた性状変化の観察）
この製造例１の接着剤を２枚のガラス板１４に挟み、６０００ｍＪ／ｃｍ2の条件で高圧水銀ランプから発生する紫外線を照射することで、図６のような２枚のガラス板１４の間に、平面視、中央、円形の製造例１の接着剤の硬化物である接着部２が挟持された製造例１のサンプルを作製した。即ち、図６は、製造例１の接着剤を用いた性状変化の観察に用いた製造例１のサンプルの断面模式的図である。
【００９４】
この製造例１のサンプルを、６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管すると、時間とともに図７のように接着部２剤の周囲に接した位置から徐々に白色から半透明に外観が変化し、前記円形内にその外周を含む内側の徐々にその面積が増大するドーナッツ形の接着部２の性状変化が生じた部分１０、及び、当該ドーナッツ形のさらに内側に徐々にその面積が縮小する小さな円形の接着剤の性状変化が生じていない部位１５が残存した状態が観察された。即ち、図７は、図６のサンプルを、６０℃、相対湿度９０％の条件で一定時間保管した後の平面視外観写真である。
【００９５】
この平面視外観写真の撮影は、水分の固定化により性状、即ち、外観が変化する様子を観察した結果の把握に相等する。
【００９６】
（製造例２の接着剤の製造）
アクリロイル基を末端に有する数平均分子量１００００のポリイソブチレン１００重量部、イソステアリルアクリレート５０重量部、炭化水素樹脂（荒川化学工業製、アルコンＰ―１００）１００重両部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（ＢＡＳＦ製  ＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３）０．２重量部、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（ＢＡＳＦ製  ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９）０．１重量部、および酸化カルシウム粉末（宇部マテリアルズ製、ＵＰＣ−Ｂ０１）７５．０重量部を、１２０℃に加熱しながら混合し、水分を固定化可能な固定化物質として酸化カルシウムを含有する光硬化型の製造例２の接着剤を得た。
【００９７】
（製造例２の接着剤を用いた性状変化の観察）
この製造例２の接着剤を用いて、製造例１のサンプル作製と同様にして、製造例２のサンプルを作製し、製造例１の保管・観察と同様にして、保管等を実施した結果、製造例１と同様の観察結果が得られた。
【００９８】
（製造例３の接着剤の製造）
エポキシ樹脂（共栄社化学製、エポライト４０００）１００重量部、アミン系硬化剤（富士化成工業製、ＦＸＵ−８７０）１８．５重量部、および酸化カルシウム粉（宇部マテリアルズ製、ＵＰＣ−Ｂ０１）３５．８重量部を混合し、水分を固定化可能な固定化物質として酸化カルシウムを含有する熱硬化型の製造例３の接着剤を得た。
【００９９】
（製造例３の接着剤を用いた性状変化の観察）
この製造例３の接着剤を２枚のガラス板に挟み、８０℃で１ｈ加熱して、製造例３のサンプルとして、図６のようなサンプルを作製し、６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管すると、時間とともに製造例１の場合と同様に接着剤の周囲に接した位置から徐々に白色から半透明に外観が変化し、水分の固定化により外観が変化することがわかった。
【０１００】
（製造例４の接着剤の製造）
エポキシ樹脂（共栄社化学製、エポライト４０００）１００重量部、カチオン重合触媒（サンアプロ製、ＣＰＩ−１０１Ａ）５．０重量部、および酸化カルシウム粉末（宇部マテリアルズ製、ＵＰＣ−Ｂ０１）３１．５重量部を混合し、水分を固定化可能な固定化物質として酸化カルシウムを含有する熱硬化型の製造例４の接着剤を得た。
【０１０１】
（製造例４の接着剤を用いた性状変化の観察）
この製造例４の接着剤を２枚のガラス板に挟み、２０００ｍＪ／ｃｍ2の条件で高圧水銀ランプから発生する紫外線を照射することで、製造例３のサンプルとして、図６のようなサンプルを作製し、６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管すると、時間とともに製造例１の場合と同様に接着剤の周囲に接した位置から徐々に白色から半透明に外観が変化し、水分の固定化により外観が変化することがわかった。
【０１０２】
（製造例５の接着剤の製造）
光硬化型シリコーン樹脂Ａ剤（信越化学製、Ｘ−３４−４１８４―Ａ）１００重量部、光硬化型シリコーン樹脂Ｂ剤（信越化学製、Ｘ−３４−４１８４―Ｂ）１００重量部、およびゼオライト粉末（東ソー製、ＳＭＡ−３０Ｐ）６０．０重両部を混合し、水分を固定化可能な固定化物質としてゼオライトを含有する光硬化型の製造例５の接着剤を得た。
【０１０３】
（製造例５の接着剤を用いた性状変化の観察）
この製造例５の接着剤を２枚のガラス板に挟み、２０００ｍＪ／ｃｍ2の条件で高圧水銀ランプから発生する紫外線を照射することで、製造例５のサンプルとして、図６のようなサンプルを作製し、６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管すると、時間とともに製造例１の場合と同様に接着剤の周囲に接した位置から徐々に白色から半透明に外観が変化し、水分の固定化により外観が変化することがわかった。
【０１０４】
（製造例６の接着剤の製造）
アクリロイル基を末端に有する数平均分子量１００００のポリイソブチレン１００重量部、炭化水素樹脂（荒川化学工業製、アルコンＰ―１００）６６．７重両部、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１
−オン（ＢＡＳＦ製  ＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３）０．２重量部、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（ＢＡＳＦ製  ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９）０．１重量部、およびゼオライト粉末（東ソー製、ＳＭＡ−３０Ｐ）５０．０重量部を、１２０℃に加熱しながら混合し、水分を固定化可能な固定化物質として酸化カルシウムを含有する光硬化型の製造例６の接着剤を得た。
【０１０５】
（製造例６の接着剤を用いた性状変化の観察）
この製造例６の接着剤を２枚のガラス板に挟み、２０００ｍＪ／ｃｍ2の条件で高圧水銀ランプから発生する紫外線を照射することで、製造例６のサンプルとして、図６のようなサンプルを作製し、６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管すると、時間とともに製造例１の場合と同様に接着剤の周囲に接した位置から徐々に白色から半透明に外観が変化し、水分の固定化により外観が変化することがわかった。
【０１０６】
（水分の固定化前後での接着剤の性状変化）
（測定例１）
製造例１の接着剤は、水分の固定化物質として酸化カルシウムを含有している。酸化カルシウムは水分と反応して水分を固定化することで水酸化カルシウムに変化する。
【０１０７】
製造例１の接着剤で形成された接着部について、その性状が変化する前の状態である白色の部位１５と、性状が変化した後の状態である半透明の部位１０について、それぞれ固定化物質の成分を分析したところ、図８のように接着剤の性状が変化した部位１０では全ての酸化カルシウムが水酸化カルシウムに変化しており、性状が変化していない部位１５ではほぼ酸化カルシウムの状態で残留していることがわかった。このことから白色から半透明への外観変化は水分の固定によるものであることがわかる。
【０１０８】
（測定例２）
ガラス板に、製造例１の接着剤を３０μｍの厚みとなるように均一に塗布した。その上にもう１枚のガラス板を、前記塗布した領域面全体を覆うように載せ、真空ラミネーターで張り合わせ、６０００ｍＪ／ｃｍ2の条件で高圧水銀ランプから発生する紫外線を照射することで、測定例２の封止体として、擬似的な封止体を作製した。
【０１０９】
この測定例２の擬似的な封止体を６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管して接着剤の性状を観察し、接着剤の性状変化が生じた部分、即ち、性状変化有無変化点の周囲からの距離を時間に対してプロットしたところ図９のとおりであり、このプロットの累乗近似式（下記数式１）における、Ａは４４．５５、Ｂは０．４９９となり、累乗値Ｂは０．５に極めて近い値となった。なお、この数式１において、距離（μｍ）は、水分浸透についての、本発明に係る接着部における性状変化有無変化点の周囲からの距離で、時間（ｈ）は、当該性状変化に要した時間である。
【０１１０】
【数１】
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【０１１１】
（測定例３）
測定３の封止体として、測定例２の封止体と同様にして作製した擬似的な封止体を、８５℃、相対湿度８５％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管して、測定例２の封止体に対して実施したのと同様にして、プロットしたところ図１０のとおりであり、このプロットの累乗近似式（前記数式１）における、Ａは９６．１１、Ｂは０．５１８となり、測定例２におけるのと同様に、累乗値Ｂは０．５に極めて近い値となった。
【０１１２】
以上の結果より、性状変化の距離は概ね時間の０．５乗に比例することがわかる。
【０１１３】
（実施例１）
以下の方法で、図１１にその平面図を示す、実施例１の電子素子封止体を作製した。
【０１１４】
まず、３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズのガラス基板１上の図１１に示す位置に、有機ＥＬ素子１６を作製した。
【０１１５】
一方、上記の有機ＥＬ素子作製とは別途、２０ｍｍ×２６ｍｍのガラス板を封止板７として、この封止板上に製造例１の接着剤を３０μｍの厚みとなるように均一に塗布した。
【０１１６】
次に、この製造例１の接着剤を塗布した封止板７を、製造例１の接着剤が前記有機ＥＬ素子１６の露出面を覆うようにして、前記ガラス基板１上に載置した後、真空ラミネーターで貼り合わせ、その後に、前記封止板７側から１０００ｍＪ／ｃｍ2の条件で高圧水銀ランプから発生する紫外線を照射することで、実施例１の有機ＥＬ素子封止体を作製した。
【０１１７】
この実施例１の有機ＥＬ素子封止体を、前記作製の直後から、６０℃、相対湿度９０％の条件に設定した恒温恒湿器の中で保管し、接着部の性状を観察し、接着剤の性状変化が生じた部分、即ち、性状変化有無変化点の周囲からの距離を、当該性状変化に要した時間に対してプロットしたところ図１２のとおりであり、このプロットの累乗近似式（前記数式１）における、Ａは３４．６３、Ｂは０．５３０となり、測定例２、及び３におけるのと同様に、累乗値Ｂは０．５に極めて近い値となった。
【０１１８】
実施例１の有機ＥＬ素子封止体における有機ＥＬ素子１６は、本発明に係る接着部を経て、周囲から５７００μｍの位置にある。このため、この封止体における水分浸透限界位置を周囲から５７００μｍの位置とすると、Ａを３４．６３、Ｂを０．５３０とした上記数式１より、６０℃、相対湿度９０％の条件において水分が水分浸透限界位置まで浸透する時間、すなわち６０℃、相対湿度９０％の条件での実施例１の有機ＥＬ素子封止体の寿命は、封止体製造直後を始期として、約１５０００ｈと予測された。
【０１１９】
（実施例２）
実施例１において、２０ｍｍ×２６ｍｍのガラス板封止板に代えて、同じサイズの市販バリアフィルム（水分透過率（条件：４０℃、相対湿度９０％）＝５×１０-3ｇ／ｍ2・ｄａｙ）を用いたこと以外は同様の手順で、実施例２の有機ＥＬ素子封止体を作製し、また、実施例１と同様にして、この実施例２の有機ＥＬ素子封止体について観察を行い、プロットしたところ図１３のとおりであり、このプロットの累乗近似式（前記数式１）における、Ａは１７．０２、Ｂは０．８２５となった。
【０１２０】
この実施例２の有機ＥＬ素子封止体の場合は、累乗値Ｂは時間の０．５乗に比例しないことが判った。実施例１と同様、本発明に係る封止部が、製造例１の接着剤により形成されていることには、実施例２でも変わりは無い。従って、実施例２の前記バリアフィルム封止板では、実施例１におけるガラス板封止板の場合とは異なり、製造例１の接着剤で形成された接着部のバルクでの水分浸透だけでなく、当該バリアフィルム封止板と封止部との界面での水分浸透が発生しており、その影響により、累乗値Ｂが大きくなったものと考えられる。しかし、このように界面水分浸透が発生している場合であっても、水分の浸透について、前記数式１の累乗近似式を用い、寿命予測が可能であることが、図１３において、各プロットが前記近似式線上にほぼ載っていることから判る。
【０１２１】
実施例１と同様にして、実施例２の有機ＥＬ素子封止体の寿命を予測したところ、６０℃、相対湿度９０％の条件で約１１５０ｈであった。
【０１２２】
一方で、実施例２の有機ＥＬ素子封止体の有機ＥＬ素子について、本発明に係る接着部性状変化観察の繰り返しの都度、実際に通電し発光状態を観察した結果、その有機ＥＬ素子の端部からその素子内側に向かう方向への非発光領域の拡大の経時変化は、図１４のとおりであり、保管開始後約１３２０ｈで、急激に拡大しており、前記約１１５０ｈとの寿命予測の結果と概ね一致した。
【０１２３】
（実施例３）
実施例２において、製造例１の接着剤の代えて、製造例２の接着剤を用いたこと以外は同様にして、実施例３の有機ＥＬ素子封止体を作製し、また、実施例１と同様にして、この実施例３の有機ＥＬ素子封止体について観察を行い、プロットしたところ図１５のとおりであり、このプロットの累乗近似式（前記数式１）における、Ａは２３．９７、Ｂは０．８３５となった。
【０１２４】
実施例１と同様にして、実施例３の有機ＥＬ素子封止体の寿命を予測したところ、６０℃、相対湿度９０％の条件で約７００ｈであった。
【０１２５】
一方で、実施例３の有機ＥＬ素子封止体について、実施例３と同様にして、発光状態を観察した結果、非発光領域の拡大の経時変化は、図１６のとおりであり、保管開始後約８５０ｈで、急激に拡大しており、前記約７００ｈとの寿命予測の結果と概ね一致した。
【０１２６】
なお、この実施例３の有機ＥＬ素子封止体においても、実施例２の封止体同様に、使用したバリアフィルム封止板と封止部との界面で水分浸透が発生しているものと考えられる。
【符号の説明】
【０１２７】
１：基板
２：接着部
３：ガラスキャップあるいは金属缶
４：周囲
５：電子素子
６：水分浸透限界位置の例
７：封止板
８：接着部（ダム）
９：フィル材
１０：接着部の性状変化が生じた部分
１１：接着部の性状変化が生じた部分の周囲からの距離
１２：周囲から水分浸透限界位置までの距離の例
１３：予測寿命の例
１４：ガラス板
１５：接着剤の性状変化が生じていない部位
１６：有機ＥＬ素子
【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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