JP2013006720A - Sealing material paste, and sealing material layer-attached glass substrate using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、封着材料ペースト及びこれを用いた封着材料層付きガラス基板に関し、具体的にはレーザによる封着処理(以下、レーザ封着)に好適な封着材料ペースト及びこれを用いた封着材料層付きガラス基板に関する。 The present invention relates to a sealing material paste and a glass substrate with a sealing material layer using the same, and specifically, a sealing material paste suitable for laser sealing (hereinafter referred to as laser sealing) and the same. The present invention relates to a glass substrate with a sealing material layer.
近年、フラットディスプレイパネルとして、有機ELディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイは、直流電圧で駆動できるため駆動回路を簡略化できると共に、液晶ディスプレイのように視野角依存性がなく、また自己発光のため明るく、更には応答速度が速い等の利点がある。現在、有機ELディスプレイは、主に携帯電話等の小型携帯機器に利用されているが、今後は超薄型テレビへの応用が期待されている。なお、有機ELディスプレイは、液晶ディスプレイと同様にして、薄膜トランジスタ(TFT)等のアクティブ素子を各画素に配置して、駆動させる方式が主流である。 In recent years, organic EL displays have attracted attention as flat display panels. Since the organic EL display can be driven by a direct current voltage, the driving circuit can be simplified, and there are advantages such as a liquid crystal display that does not depend on the viewing angle, is bright because of self-emission, and has a high response speed. Currently, organic EL displays are mainly used in small portable devices such as mobile phones, but in the future, application to ultra-thin televisions is expected. Note that the organic EL display is mainly driven by disposing an active element such as a thin film transistor (TFT) in each pixel in the same manner as a liquid crystal display.
有機ELディスプレイは、2枚のガラス基板、金属等の陰電極、有機発光層、ITO等の陽電極、接着材料等で構成される。従来、接着材料として、低温硬化性を有するエポキシ樹脂、或いは紫外線硬化樹脂等の有機樹脂系接着材料が使用されてきた。しかし、有機樹脂系接着材料では、気体の侵入を完全に遮断できない。このため、有機樹脂系接着材料を用いると、有機ELディスプレイ内部の気密性を保持することができず、これに起因して、耐水性が低い有機発光層が劣化し易くなって、有機ELディスプレイの表示特性が経時的に劣化するという不具合が生じていた。また、有機樹脂系接着材料は、ガラス基板同士を低温で接着できる利点を有するものの、耐水性が低いため、有機ELディスプレイを長期に亘って使用した場合に、ディスプレイの信頼性が低下し易くなる。 The organic EL display is composed of two glass substrates, a negative electrode such as metal, an organic light emitting layer, a positive electrode such as ITO, and an adhesive material. Conventionally, an organic resin adhesive material such as an epoxy resin having a low temperature curability or an ultraviolet curable resin has been used as the adhesive material. However, organic resin adhesive materials cannot completely block gas intrusion. For this reason, when an organic resin adhesive material is used, the airtightness inside the organic EL display cannot be maintained, and as a result, the organic light emitting layer having low water resistance is easily deteriorated, and the organic EL display There is a problem that the display characteristics of the display deteriorate with time. In addition, the organic resin-based adhesive material has an advantage that the glass substrates can be bonded to each other at a low temperature. However, since the water resistance is low, when the organic EL display is used for a long time, the reliability of the display is likely to be lowered. .
一方、ガラス粉末を含む封着材料は、有機樹脂系接着材料に比べて、耐水性に優れると共に、有機ELディスプレイ内部の気密性の確保に適している。 On the other hand, the sealing material containing glass powder is excellent in water resistance as compared with the organic resin-based adhesive material, and is suitable for ensuring airtightness inside the organic EL display.
しかし、ガラス粉末は、一般的に、軟化温度が300℃以上であるため、有機ELディスプレイへの適用が困難であった。具体的に説明すると、ガラス粉末を含む封着材料でガラス基板同士を封着する場合、電気炉に有機ELディスプレイ全体を投入して、ガラス粉末の軟化温度以上の温度で焼成し、ガラス粉末を軟化流動させる必要があった。しかし、有機ELディスプレイに用いられるアクティブ素子は、120〜130℃程度の耐熱性しか有していないため、この方法でガラス基板同士を封着すると、アクティブ素子が熱により損傷して、有機ELディスプレイの表示特性が劣化してしまう。また、有機発光材料も耐熱性が乏しいため、この方法でガラス基板同士を封着すると、有機発光材料が熱により損傷して、有機ELディスプレイの表示特性が劣化してしまう。 However, since glass powder generally has a softening temperature of 300 ° C. or higher, it has been difficult to apply it to an organic EL display. More specifically, when sealing glass substrates with a sealing material containing glass powder, the entire organic EL display is put into an electric furnace and baked at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the glass powder. It was necessary to soften and flow. However, since the active element used in the organic EL display has only heat resistance of about 120 to 130 ° C., sealing the glass substrates by this method damages the active element due to heat, and the organic EL display. Display characteristics will deteriorate. In addition, since the organic light emitting material also has poor heat resistance, sealing the glass substrates by this method damages the organic light emitting material due to heat and degrades the display characteristics of the organic EL display.
このような事情に鑑み、近年、有機ELディスプレイを封着する方法として、レーザ封着が検討されている。レーザ封着によれば、封着すべき部分のみを局所加熱できるため、アクティブ素子等の熱劣化を防止した上で、ガラス基板同士を封着することができる。 In view of such circumstances, in recent years, laser sealing has been studied as a method for sealing an organic EL display. According to laser sealing, since only the portion to be sealed can be locally heated, it is possible to seal the glass substrates while preventing thermal degradation of the active element or the like.
特許文献1、2には、フィールドエミッションディスプレイのガラス基板同士をレーザ封着することが記載されている。しかし、特許文献1、2には具体的な材料構成、特に封着材料ペーストの材料構成について記載がなく、どのような材料構成がレーザ封着に好適であるのか不明であった。なお、レーザの出力を上げると、材料構成を適正化しなくても、レーザ封着が可能になるが、この場合、アクティブ素子等が加熱されて、有機ELディスプレイの表示特性が劣化する虞がある。 Patent Documents 1 and 2 describe laser sealing of glass substrates of a field emission display. However, Patent Documents 1 and 2 do not describe a specific material configuration, particularly a material configuration of the sealing material paste, and it is unclear what material configuration is suitable for laser sealing. If the output of the laser is increased, laser sealing can be performed without optimizing the material configuration. In this case, however, the active element or the like may be heated to deteriorate the display characteristics of the organic EL display. .
そこで、本発明は、低出力のレーザにより、適正にレーザ封着が可能な封着材料ペースト及び封着材料層付きガラス基板を創案することにより、有機EL素子パッケージを備える有機ELデバイス等の長期信頼性を高めることを技術的課題とする。 Therefore, the present invention creates a sealing material paste and a glass substrate with a sealing material layer that can be properly laser-sealed with a low-power laser, thereby enabling long-term use of an organic EL device including an organic EL element package. Increasing reliability is a technical issue.
本発明者等は、鋭意検討の結果、封着材料として、SnO含有ガラス粉末を含む無機粉末を採用すると共に、無機粉末とビークルの含有比率を厳密に規制することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の封着材料ペーストは、無機粉末とビークルを含む封着材料ペーストにおいて、無機粉末がSnO含有ガラス粉末を含み、ビークルが樹脂バインダーと溶剤を含み、質量比で無機粉末/ビークルの値が0.45〜1.65であることを特徴とする。ここで、「SnO含有ガラス粉末」とは、ガラス組成として、SnOを20モル%以上含むガラス粉末を指す。 As a result of intensive studies, the present inventors have adopted the inorganic powder containing SnO-containing glass powder as the sealing material and solved the above technical problem by strictly regulating the content ratio of the inorganic powder and the vehicle. The present invention is found and proposed as the present invention. That is, the sealing material paste of the present invention is a sealing material paste including an inorganic powder and a vehicle. The inorganic powder includes a SnO-containing glass powder, the vehicle includes a resin binder and a solvent, and the inorganic powder / vehicle has a mass ratio. The value is 0.45 to 1.65. Here, the “SnO-containing glass powder” refers to a glass powder containing 20 mol% or more of SnO as a glass composition.
本発明に係る無機粉末は、少なくともSnO含有ガラス粉末を含む。SnO含有ガラス粉末は、軟化温度が低く、低温で軟化流動し得る。このため、レーザ封着の効率、信頼性を高めることができる。 The inorganic powder according to the present invention includes at least a SnO-containing glass powder. SnO-containing glass powder has a low softening temperature and can soften and flow at low temperatures. For this reason, the efficiency and reliability of laser sealing can be improved.
また、ガラス基板上に封着材料ペーストを塗布する場合、通常、スクリーン印刷法が用いられる。本発明者等は、封着材料ペーストを塗布した後に焼成してなる封着材料層とガラス基板等の被封着物を密着させると、低出力のレーザでレーザ封着し得ることを見出した。つまり、レーザ封着の効率と信頼性を高めるためには、封着材料層の表面平滑性を高めることが重要になる。そして、本発明者等は、鋭意検討の結果、封着材料ペーストの印刷性が封着材料層の表面状態に大きな影響を及ぼすことを見出した。 Moreover, when apply | coating sealing material paste on a glass substrate, a screen printing method is normally used. The inventors of the present invention have found that when a sealing material layer formed by applying a sealing material paste and then firing is adhered to an object to be sealed such as a glass substrate, laser sealing can be performed with a low-power laser. That is, in order to increase the efficiency and reliability of laser sealing, it is important to increase the surface smoothness of the sealing material layer. As a result of intensive studies, the present inventors have found that the printability of the sealing material paste has a great influence on the surface state of the sealing material layer.
そこで、質量比で無機粉末/ビークルの値を0.5〜1.5に調整すれば、封着材料層の表面平滑性が向上して、封着材料層とガラス基板の密着性が顕著に向上し、低出力のレーザでレーザ封着することが可能になる。その結果、有機EL素子の熱劣化を防止しつつ、有機ELデバイス内部の気密性を適正に確保することが可能になる。 Therefore, by adjusting the value of the inorganic powder / vehicle by mass ratio to 0.5 to 1.5, the surface smoothness of the sealing material layer is improved, and the adhesion between the sealing material layer and the glass substrate is remarkable. It is possible to improve the laser sealing with a low-power laser. As a result, it is possible to appropriately ensure the airtightness inside the organic EL device while preventing thermal deterioration of the organic EL element.
第二に、本発明の封着材料ペーストは、ビークルが、分子量が相違する複数の樹脂バインダーを含むことが好ましい。 Secondly, in the sealing material paste of the present invention, the vehicle preferably contains a plurality of resin binders having different molecular weights.
第三に、本発明の封着材料ペーストは、樹脂バインダーが脂肪族ポリオレフィン系カーボネートであり、且つその数平均分子量が50000〜500000であることが好ましい。 Thirdly, in the sealing material paste of the present invention, the resin binder is preferably an aliphatic polyolefin carbonate and the number average molecular weight thereof is preferably 50,000 to 500,000.
第四に、本発明の封着材料ペーストは、溶剤として、更に、N,N’−ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジメチルスルホキサイド、炭酸ジメチル、プロピレンカーボネート、ブチロラクトン、カプロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)から選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。 Fourthly, the sealing material paste of the present invention further comprises N, N′-dimethylformamide, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, dimethyl carbonate, propylene carbonate, butyrolactone, caprolactone, N-methyl-2- It is preferable to include one or more selected from pyrrolidone, phenyl diglycol (PhDG), dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG).
第五に、本発明の封着材料ペーストは、SnO含有ガラス粉末が、ガラス組成として、モル%で、SnO 35〜70%、P2O5 10〜30%を含有し、且つその最大粒径D99が10μm以下であることが好ましい。ここで、「最大粒径D99」は、レーザ回折式粒度分布計で測定した値を指し、レーザ回折式粒度分布計により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して99%である粒径を表す。 Fifth, in the sealing material paste of the present invention, the SnO-containing glass powder contains, as a glass composition, mol%, SnO 35 to 70%, P 2 O 5 10 to 30%, and its maximum particle size. It is preferable that D99 is 10 μm or less. Here, the “maximum particle size D 99 ” refers to a value measured by a laser diffraction particle size distribution meter, and in the volume-based cumulative particle size distribution curve measured by the laser diffraction particle size distribution meter, the accumulated amount is a particle size. The particle size is 99% cumulative from the smaller of the two.
第六に、本発明の封着材料ペーストは、無機粉末が、更に耐火性フィラーを含み、且つその最大粒径D99が5μm以下であることが好ましい。耐火性フィラーは、熱膨張係数が低いため、封着材料層の熱膨張係数を低下させることが可能である。 Sixth, the sealing material paste of the present invention, the inorganic powder further comprises a refractory filler, and it is preferable that the maximum particle diameter D 99 is 5μm or less. Since the refractory filler has a low thermal expansion coefficient, it is possible to reduce the thermal expansion coefficient of the sealing material layer.
第七に、本発明の封着材料ペーストは、無機粉末が、更に顔料を含むことが好ましい。顔料は、発色性に優れるため、レーザの吸収性が良好である。 Seventhly, in the sealing material paste of the present invention, the inorganic powder preferably further contains a pigment. Since the pigment is excellent in color developability, the laser absorbability is good.
第八に、本発明の封着材料ペーストは、顔料が非晶質カーボン又はグラファイトであり、その一次粒子の平均粒径D50が1〜100nmであることが好ましい。ここで、「平均粒径D50」は、レーザ回折式粒度分布計で測定した値を指し、レーザ回折式粒度分布計により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して50%である粒径を表す。 Eighth, in the sealing material paste of the present invention, the pigment is preferably amorphous carbon or graphite, and the average particle diameter D 50 of the primary particles is preferably 1 to 100 nm. Here, the “average particle diameter D 50 ” refers to a value measured with a laser diffraction particle size distribution meter, and in the cumulative particle size distribution curve based on volume when measured with a laser diffraction particle size distribution meter, the integrated amount is the particle size. The particle diameter is 50% cumulative from the smaller of the two.
第九に、本発明の封着材料ペーストは、有機ELデバイスの封着に用いることが好ましい。ここで、「有機ELデバイス」には、有機ELディスプレイ、有機EL照明等が含まれる。 Ninthly, the sealing material paste of the present invention is preferably used for sealing an organic EL device. Here, the “organic EL device” includes an organic EL display, organic EL lighting, and the like.
第十に、本発明の封着材料ペーストは、不活性雰囲気における脱バインダー処理に供されることが好ましい。ここで、「不活性雰囲気」には、N2ガス雰囲気、Arガス雰囲気等の中性ガス雰囲気、真空雰囲気等の減圧雰囲気が含まれる。 Tenth, the sealing material paste of the present invention is preferably subjected to a binder removal treatment in an inert atmosphere. Here, the “inert atmosphere” includes a neutral gas atmosphere such as an N 2 gas atmosphere and an Ar gas atmosphere, and a reduced pressure atmosphere such as a vacuum atmosphere.
第十一に、本発明の封着材料ペーストは、レーザ封着、特に不活性雰囲気におけるレーザ封着に供されることが好ましい。上記の通り、レーザ封着を行うと、封着すべき部分のみを局所加熱できるため、アクティブ素子等の熱劣化を防止した上で、ガラス基板同士を封着することができる。レーザ封着には、種々のレーザを使用することができる。特に、半導体レーザ、YAGレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ、赤外レーザ等は、取扱いが容易な点で好ましい。 Eleventh, the sealing material paste of the present invention is preferably used for laser sealing, particularly laser sealing in an inert atmosphere. As described above, when laser sealing is performed, only the portion to be sealed can be locally heated, so that the glass substrates can be sealed together while preventing thermal degradation of the active element or the like. Various lasers can be used for laser sealing. In particular, a semiconductor laser, a YAG laser, a CO 2 laser, an excimer laser, an infrared laser, and the like are preferable in terms of easy handling.
第十二に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料ペーストをガラス基板に塗布した後に焼成してなる封着材料層付きガラス基板において、封着材料ペーストが上記の封着材料ペーストであり、且つ封着材料層の平均厚みが8μm以下であることを特徴とする。ここで、「封着材料層の平均厚み」は、非接触型レーザ膜厚計で測定した値を指す。 Twelfth, the glass substrate with a sealing material layer of the present invention is a glass substrate with a sealing material layer formed by applying a sealing material paste to a glass substrate and then firing the glass substrate. It is a material paste, and the sealing material layer has an average thickness of 8 μm or less. Here, “average thickness of the sealing material layer” refers to a value measured by a non-contact type laser film thickness meter.
第十三に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の表面粗さ(Ra)が1.1μm以下であることが好ましい。ここで、「表面粗さ(Ra)」は、表面粗さ計で測定した値である。 Thirteenthly, the glass substrate with a sealing material layer of the present invention preferably has a surface roughness (Ra) of the sealing material layer of 1.1 μm or less. Here, “surface roughness (Ra)” is a value measured with a surface roughness meter.
第十四に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の表面粗さ(RMS)が1.7μm以下であることが好ましい。ここで、「表面粗さ(RMS)」は、表面粗さ計で測定した値である。 Fourteenth, the glass substrate with a sealing material layer of the present invention preferably has a surface roughness (RMS) of the sealing material layer of 1.7 μm or less. Here, “surface roughness (RMS)” is a value measured with a surface roughness meter.
第十五に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の平均厚みが2.2〜8μmであり、且つ封着材料層の表面粗さ(Ra)が1.1μm以下であることを特徴とする。 15thly, as for the glass substrate with a sealing material layer of this invention, the average thickness of a sealing material layer is 2.2-8 micrometers, and the surface roughness (Ra) of a sealing material layer is 1.1 micrometers or less. It is characterized by being.
第十六に、本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の平均厚みが2.2〜8μmであり、且つ封着材料層の表面粗さ(RMS)が1.7μm以下であることを特徴とする。 Sixteenth, in the glass substrate with a sealing material layer of the present invention, the average thickness of the sealing material layer is 2.2 to 8 μm, and the surface roughness (RMS) of the sealing material layer is 1.7 μm or less. It is characterized by being.
本発明の封着材料ペーストにおいて、質量比で無機粉末/ビークルの値は0.45〜1.65、特に0.5〜1.5が好ましい。無機粉末/ビークルの値が0.45未満の場合、封着材料ペーストの粘度が低くなり過ぎて、スクリーン印刷等の塗布作業の際に、滲みが発生して、塗布膜の膜厚が目標値よりも大きくなる。特に、額縁状に塗布膜を形成した場合、コーナー部でその傾向が顕著となる。また、無機粉末/ビークルの値が0.45未満の場合、封着材料ペーストをガラス基板に転写する際、版離れが悪化するため、封着材料層の表面粗さが大きくなる。一方、無機粉末/ビークルの値が1.5より大きい場合、封着材料ペーストの粘度が高くなり過ぎて、スクリーン印刷等の塗布作業の際に、塗布膜の膜厚バラつきが大きくなると共に、塗布膜のレベリング性も低下するため、封着材料層の表面粗さが大きくなる。よって、無機粉末/ビークルの値が上記範囲外の場合、レーザ封着の前に、封着材料層とガラス基板を均一に密着させることが困難になるため、低出力のレーザでレーザ封着することが困難になる。 In the sealing material paste of the present invention, the value of the inorganic powder / vehicle by mass ratio is preferably 0.45 to 1.65, particularly preferably 0.5 to 1.5. When the value of the inorganic powder / vehicle is less than 0.45, the viscosity of the sealing material paste becomes too low, and bleeding occurs during the coating operation such as screen printing, and the film thickness of the coating film is the target value. Bigger than. In particular, when the coating film is formed in a frame shape, the tendency becomes remarkable at the corner. Further, when the value of the inorganic powder / vehicle is less than 0.45, when the sealing material paste is transferred to the glass substrate, the separation of the plate is deteriorated, so that the surface roughness of the sealing material layer is increased. On the other hand, when the value of the inorganic powder / vehicle is larger than 1.5, the viscosity of the sealing material paste becomes too high, and the coating film thickness varies greatly during coating operations such as screen printing. Since the leveling property of the film is also lowered, the surface roughness of the sealing material layer is increased. Therefore, when the value of the inorganic powder / vehicle is out of the above range, it becomes difficult to uniformly adhere the sealing material layer and the glass substrate before laser sealing, so laser sealing is performed with a low-power laser. It becomes difficult.
本発明の封着材料ペーストにおいて、ビークルは、分子量が相違する複数の樹脂バインダーを含むことが好ましく、その樹脂バインダーは同種の樹脂バインダーであることがより好ましい。封着材料層の平均厚みを低下させる場合、封着材料ペースト中の無機粉末の含有量を少なくする必要がある。しかし、無機粉末の含有量を少なくすると、封着材料ペーストの粘度が低下して、印刷性が低下し易くなる。その結果、封着材料層の表面粗さが大きくなり、低出力でレーザ封着し難くなる。そこで、分子量が相違する複数の樹脂バインダーを用いると、特に高分子量の樹脂バインダーを併用すると、封着材料ペースト中の無機粉末の含有量を低減しても、封着材料ペーストの粘度を調整し易くなる。また、同種の樹脂バインダーを複数用いると、更に封着材料ペーストの粘度を調整し易くなる。 In the sealing material paste of the present invention, the vehicle preferably includes a plurality of resin binders having different molecular weights, and the resin binder is more preferably the same type of resin binder. When reducing the average thickness of the sealing material layer, it is necessary to reduce the content of the inorganic powder in the sealing material paste. However, when the content of the inorganic powder is reduced, the viscosity of the sealing material paste is lowered, and the printability is easily lowered. As a result, the surface roughness of the sealing material layer increases, and it becomes difficult to perform laser sealing at a low output. Therefore, when multiple resin binders with different molecular weights are used, especially when a high molecular weight resin binder is used in combination, the viscosity of the sealing material paste is adjusted even if the content of the inorganic powder in the sealing material paste is reduced. It becomes easy. Further, when a plurality of resin binders of the same kind are used, it becomes easier to adjust the viscosity of the sealing material paste.
本発明の封着材料ペーストにおいて、樹脂バインダーは、脂肪族ポリオレフィン系カーボネート、特に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が好ましい。これらの樹脂バインダーは、脱バインダー又はレーザ封着の際にSnO含有ガラス粉末を変質させ難い特徴を有する。また、それらの数平均分子量は50000〜500000、特に80000〜300000が好ましい。このようにすれば、封着材料ペーストの粘度を適正化し易くなる。 In the sealing material paste of the present invention, the resin binder is preferably an aliphatic polyolefin carbonate, particularly polyethylene carbonate or polypropylene carbonate. These resin binders have the characteristic that it is difficult to alter the SnO-containing glass powder during binder removal or laser sealing. Moreover, those number average molecular weights are 50000-500000, Especially 80000-300000 are preferable. If it does in this way, it will become easy to optimize the viscosity of sealing material paste.
本発明の封着材料ペーストにおいて、溶剤として、N,N’−ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジメチルスルホキサイド、炭酸ジメチル、プロピレンカーボネート、ブチロラクトン、カプロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)から選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。これらの溶剤は、脱バインダー又はレーザ封着の際にSnO含有ガラス粉末を変質させ難い特徴を有する。特に、これらの溶剤の内、プロピレンカーボネート、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)から選ばれる一種又は二種以上が好ましい。これらの溶剤の沸点は240℃以上である。このため、これらの溶剤を使用すると、スクリーン印刷等の塗布作業の際に、溶剤の揮発を抑制し易くなり、結果として、封着材料ペーストを長期的に安定して使用することが可能になる。更に、フェニルジグリコール(PhDG)、フタル酸ジブチル(DBP)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)、フェニルグリコール(PhG)は、顔料との親和性が高い。このため、これらの溶剤の添加量が少量でも、封着材料ペースト中で顔料が分離する事態を抑制することができる。 In the sealing material paste of the present invention, N, N′-dimethylformamide, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, dimethyl carbonate, propylene carbonate, butyrolactone, caprolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, phenyl diglycol ( It is preferable to include one or more selected from PhDG), dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG). These solvents have the characteristic that it is difficult to alter the SnO-containing glass powder during binder removal or laser sealing. In particular, among these solvents, one or two selected from propylene carbonate, phenyl diglycol (PhDG), dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG). The above is preferable. The boiling point of these solvents is 240 ° C. or higher. For this reason, when these solvents are used, it becomes easy to suppress the volatilization of the solvent during application work such as screen printing, and as a result, the sealing material paste can be used stably for a long period of time. . Furthermore, phenyl diglycol (PhDG), dibutyl phthalate (DBP), benzyl glycol (BzG), benzyl diglycol (BzDG), and phenyl glycol (PhG) have high affinity with pigments. For this reason, even if the addition amount of these solvents is small, the situation where a pigment separates in the sealing material paste can be suppressed.
SnO含有ガラス粉末は、ガラス組成として、モル%で、SnO 35〜70%、P2O5 10〜30%を含有することが好ましい。上記のようにガラス組成範囲を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、%表示は、特に断りがある場合を除き、モル%を指す。 SnO-containing glass powder, as a glass composition, in mol%, SnO 35 to 70%, preferably contains P 2 O 5 10~30%. The reason for limiting the glass composition range as described above will be described below. In addition, in description of the content range of each component,% display points out mol% except the case where there is particular notice.
SnOは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は35〜70%、40〜70%、特に50〜68%が好ましい。なお、SnOの含有量が50%以上であれば、レーザ封着の際に、ガラス粉末が軟化流動し易くなる。SnOの含有量が35%より少ないと、ガラスの粘性が高くなり過ぎて、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。一方、SnOの含有量が70%より多いと、ガラス化が困難になる。 SnO is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 35 to 70%, 40 to 70%, and particularly preferably 50 to 68%. If the SnO content is 50% or more, the glass powder is softened and flowed easily during laser sealing. When the content of SnO is less than 35%, the viscosity of the glass becomes too high, and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output. On the other hand, if the SnO content is more than 70%, vitrification becomes difficult.
P2O5は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの熱安定性を高める成分である。その含有量は10〜30%、15〜27%、特に15〜25%が好ましい。P2O5の含有量が10%より少ないと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。一方、P2O5の含有量が30%より多いと、ガラスの耐候性が低下し、有機ELデバイス等の長期信頼性を確保し難くなる。 P 2 O 5 is a glass-forming oxide and is a component that increases the thermal stability of glass. The content is preferably 10 to 30%, 15 to 27%, particularly preferably 15 to 25%. When the content of P 2 O 5 is less than 10%, the thermal stability of the glass tends to be lowered. On the other hand, when the content of P 2 O 5 is more than 30%, reduces the weather resistance of the glass, it becomes difficult to ensure long-term reliability of the organic EL device or the like.
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を添加してもよい。 In addition to the above components, for example, the following components may be added.
ZnOは、中間酸化物であり、ガラスを安定化させる成分である。その含有量は0〜30%、1〜20%、特に1〜15%が好ましい。ZnOの含有量が30%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。 ZnO is an intermediate oxide and a component that stabilizes the glass. The content is preferably 0 to 30%, 1 to 20%, particularly preferably 1 to 15%. When there is more content of ZnO than 30%, the thermal stability of glass will fall easily.
B2O3は、ガラス形成酸化物であり、ガラスを安定化させる成分であると共に、ガラスの耐候性を高める成分である。その含有量は0〜20%、1〜20%、特に2〜15%が好ましい。B2O3の含有量が20%より多いと、ガラスの粘性が高くなり過ぎて、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。 B 2 O 3 is a glass-forming oxide, a component that stabilizes the glass, and a component that enhances the weather resistance of the glass. The content is preferably 0 to 20%, 1 to 20%, particularly preferably 2 to 15%. If the content of B 2 O 3 is more than 20%, the viscosity of the glass becomes too high, and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output.
Al2O3は、中間酸化物であり、ガラスを安定化させる成分であると共に、ガラスの熱膨張係数を低下させる成分である。その含有量は0〜10%、0.1〜10%、特に0.5〜5%が好ましい。Al2O3の含有量が10%より多いと、ガラス粉末の軟化温度が不当に上昇して、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。 Al 2 O 3 is an intermediate oxide, a component that stabilizes the glass, and a component that lowers the thermal expansion coefficient of the glass. The content is preferably 0 to 10%, 0.1 to 10%, particularly preferably 0.5 to 5%. When the content of Al 2 O 3 is more than 10%, the softening temperature of the glass powder is unduly increased, and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output.
SiO2は、ガラス形成酸化物であり、ガラスを安定化させる成分である。その含有量は0〜15%、特に0〜5%が好ましい。SiO2の含有量が15%より多いと、ガラス粉末の軟化温度が不当に上昇して、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。 SiO 2 is a glass-forming oxide and is a component that stabilizes the glass. The content is preferably 0 to 15%, particularly preferably 0 to 5%. When the content of SiO 2 is more than 15%, the softening temperature of the glass powder rises unreasonably and it becomes difficult to perform laser sealing with a desired laser output.
Li2Oは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。Li2Oの含有量が5%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。Na2Oは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜10%、特に0〜5%が好ましい。Na2Oの含有量が10%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。K2Oは、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。K2Oの含有量が5%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。 Li 2 O is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 0 to 5%. The content of Li 2 O is more than 5%, the thermal stability of the glass tends to decrease. Na 2 O is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. When the content of Na 2 O is greater than 10%, thermal stability of the glass tends to decrease. K 2 O is a component that lowers the melting point of glass, and its content is preferably 0 to 5%. When the content of K 2 O is more than 5%, the thermal stability of the glass tends to decrease.
MgO+Ta2O5+MoO3+WO3は、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、その含有量は0〜10%、特に0〜5%が好ましい。MgO+Ta2O5+MoO3+WO3の含有量が10%より多いと、ガラス粉末の軟化温度が不当に上昇して、所望のレーザ出力でレーザ封着し難くなる。MgO、Ta2O5、MoO3、WO3の含有量は、各々0〜5%が好ましい。ここで、「MgO+Ta2O5+MoO3+WO3」は、MgO、Ta2O5、MoO3、及びWO3の合量を指す。 MgO + Ta 2 O 5 + MoO 3 + WO 3 is a component that increases the thermal stability of the glass, and its content is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. If the content of MgO + Ta 2 O 5 + MoO 3 + WO 3 is more than 10%, the softening temperature of the glass powder rises unreasonably, making it difficult to perform laser sealing with a desired laser output. The contents of MgO, Ta 2 O 5 , MoO 3 , and WO 3 are each preferably 0 to 5%. Here, “MgO + Ta 2 O 5 + MoO 3 + WO 3 ” refers to the total amount of MgO, Ta 2 O 5 , MoO 3 , and WO 3 .
BaOは、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、その含有量は0〜10%が好ましい。BaOの含有量が10%より多いと、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆にガラスが失透し易くなる。 BaO is a component that enhances the thermal stability of the glass, and its content is preferably 0 to 10%. When there is more content of BaO than 10%, the component balance of a glass composition will be impaired and it will become easy to devitrify glass conversely.
La2O3は、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、またガラスの耐候性を高める成分である。その含有量は0〜15%、0〜10%、特に0〜5%が好ましい。La2O3の含有量が15%より多いと、バッチコストが高騰する。 La 2 O 3 is a component that enhances the thermal stability of the glass and is a component that enhances the weather resistance of the glass. The content is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. When the content of La 2 O 3 is more than 15%, batch cost soars.
In2O3は、ガラスの熱的安定性を高める成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。In2O3の含有量が5%より多いと、バッチコストが高騰する。 In 2 O 3 is a component that enhances the thermal stability of the glass, and its content is preferably 0 to 5%. When the content of In 2 O 3 is more than 5%, the batch cost increases.
F2は、ガラスを低融点化する成分であり、その含有量は0〜5%が好ましい。F2の含有量が5%より多いと、ガラスの熱的安定性が低下し易くなる。 F 2 is a component to lower the melting point of the glass, the content thereof is preferably 0 to 5%. When the content of F 2 is greater than 5%, the thermal stability of the glass tends to decrease.
上記成分以外にも他の成分(CaO、SrO等)を例えば10%まで添加することができる。 In addition to the above components, other components (CaO, SrO, etc.) can be added, for example, up to 10%.
SnO含有ガラス粉末は、環境的観点から、実質的にPbOを含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にPbOを含有しない」とは、ガラス組成中のPbOの含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 It is preferable that SnO containing glass powder does not contain PbO substantially from an environmental viewpoint. Here, “substantially no PbO” refers to the case where the content of PbO in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less.
SnO含有ガラス粉末は、実質的に遷移金属酸化物を含まないことが好ましい。このようにすれば、ガラスの熱的安定性が低下し難くなる。ここで、「実質的に遷移金属酸化物を含有しない」とは、ガラス組成中の遷移金属酸化物の含有量が3000ppm(質量)以下、好ましくは1000ppm(質量)以下の場合を指す。 It is preferable that SnO containing glass powder does not contain a transition metal oxide substantially. If it does in this way, it will become difficult to reduce the thermal stability of glass. Here, “substantially no transition metal oxide” refers to the case where the content of the transition metal oxide in the glass composition is 3000 ppm (mass) or less, preferably 1000 ppm (mass) or less.
本発明の封着材料ペーストにおいて、SnO含有ガラス粉末の最大粒径D99は10μm以下、特に7μm以下が好ましい。このようにすれば、塗布層の最表面の軟化温度が低下して、塗布層の軟化流動性を高めることができる。その結果、封着材料層の表面平滑性が向上し、レーザ封着に要する時間が短縮されると共に、封着材料層とガラス基板間の熱膨張係数差が大きくても、封着部分やガラス基板にクラック等が発生し難くなる。 In the sealing material paste of the present invention, the maximum particle diameter D 99 of the SnO-containing glass powder is preferably 10 μm or less, particularly preferably 7 μm or less. If it does in this way, the softening temperature of the outermost surface of an application layer can fall, and the softening fluidity | liquidity of an application layer can be improved. As a result, the surface smoothness of the sealing material layer is improved, the time required for laser sealing is shortened, and even if the difference in thermal expansion coefficient between the sealing material layer and the glass substrate is large, the sealing portion or glass Cracks are less likely to occur on the substrate.
本発明に係る無機粉末は、更に耐火性フィラーを含むことが好ましい。このようにすれば、封着材料層の熱膨張係数、機械的強度を高めることができる。耐火性フィラーとして、ジルコン、ジルコニア、酸化錫、石英、β−スポジュメン、コーディエライト、ムライト、石英ガラス、β−ユークリプタイト、β−石英、リン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、NbZr(PO4)3等の[AB2(MO4)3]の基本構造をもつ化合物、
A:Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Ni、Mn等
B:Zr、Ti、Sn、Nb、Al、Sc、Y等
M:P、Si、W、Mo等
若しくはこれらの固溶体が使用可能であるが、特に熱膨張係数の低下効果が大きいリン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、NbZr(PO4)3が好ましい。
The inorganic powder according to the present invention preferably further contains a refractory filler. In this way, the thermal expansion coefficient and mechanical strength of the sealing material layer can be increased. Zircon, zirconia, tin oxide, quartz, β-spodumene, cordierite, mullite, quartz glass, β-eucryptite, β-quartz, zirconium phosphate, zirconium phosphate tungstate, zirconium tungstate as refractory filler NbZr (PO 4 ) 3 and other compounds having a basic structure of [AB 2 (MO 4 ) 3 ],
A: Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Mn etc. B: Zr, Ti, Sn, Nb, Al, Sc, Y etc. M: P, Si, W, Mo etc. Alternatively, these solid solutions can be used, but zirconium phosphate, zirconium tungstate phosphate, and NbZr (PO 4 ) 3 are particularly preferable because they have a large effect of reducing the thermal expansion coefficient.
耐火性フィラーの最大粒径D99は5μm以下、特に3μm以下が好ましい。このようにすれば、封着材料層の表面平滑性を高めることができる。特に、封着材料層の平均厚みが8μm以下の場合、その効果が顕著になる。 Maximum particle diameter D 99 of the refractory filler is 5μm or less, in particular 3μm or less. If it does in this way, the surface smoothness of a sealing material layer can be improved. In particular, when the average thickness of the sealing material layer is 8 μm or less, the effect becomes remarkable.
本発明に係る顔料は、無機顔料が好ましく、カーボン、Co3O4、CuO、Cr2O3、Fe2O3、MnO2、SnO、TinO2n−1(nは整数)から選ばれる一種又は二種以上がより好ましく、特にカーボンが好ましい。これらの顔料は、発色性に優れており、レーザの吸収性が良好である。カーボンとして、非晶質カーボン又はグライファイトが好ましい。これらのカーボンは、一次粒子の平均粒径D50を1〜100nmに加工し易い性質を有している。 The pigment according to the present invention is preferably an inorganic pigment and is a kind selected from carbon, Co 3 O 4 , CuO, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , MnO 2 , SnO, TinO 2n-1 (n is an integer) or Two or more types are more preferable, and carbon is particularly preferable. These pigments have excellent color developability and good laser absorptivity. As carbon, amorphous carbon or griffite is preferable. These carbon has a property of easily processing the average particle diameter D 50 of the primary particles in the 1 to 100 nm.
顔料の含有量は0.05〜1質量%、特に0.1〜0.8質量%が好ましい。顔料の含有量が少な過ぎると、レーザの光を熱エネルギーに変換し難くなる。一方、顔料の含有量が多過ぎると、レーザ封着の際に封着材料層が軟化流動し難くなり、また封着強度を高めることが困難になる。 The pigment content is preferably 0.05 to 1% by mass, particularly preferably 0.1 to 0.8% by mass. When there is too little content of a pigment, it will become difficult to convert the light of a laser into heat energy. On the other hand, if the pigment content is too large, the sealing material layer becomes difficult to soften and flow during laser sealing, and it becomes difficult to increase the sealing strength.
顔料の一次粒子の平均粒径D50は1〜100nm、3〜70nm、5〜60nm、特に10〜50nmが好ましい。顔料の一次粒子の平均粒径D50が小さ過ぎると、顔料同士が凝集し易くなるため、顔料が均一に分散し難くなって、レーザ封着の際に封着材料層が局所的に軟化流動しない虞がある。一方、顔料の一次粒子の平均粒径D50が大き過ぎても、顔料が均一に分散し難くなり、レーザ封着の際に封着材料層が局所的に軟化流動しない虞がある。 The average particle diameter D50 of the primary particles of the pigment is preferably 1 to 100 nm, 3 to 70 nm, 5 to 60 nm, and particularly preferably 10 to 50 nm. If the average particle diameter D 50 of the primary particles of the pigment is too small, the pigments tend to aggregate together, making it difficult to disperse the pigment uniformly, and the sealing material layer is locally softened and fluidized during laser sealing. There is a risk of not. On the other hand, too large an average particle diameter D 50 of the primary particles of the pigment, the pigment is difficult to uniformly disperse, sealing material layer during the laser sealing there is a possibility not to locally soften flow.
顔料は、環境的観点から、実質的にCr系酸化物を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にCr系酸化物を含有しない」とは、顔料中のCr系酸化物の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 The pigment preferably contains substantially no Cr-based oxide from the environmental viewpoint. Here, “substantially free of Cr-based oxide” refers to a case where the content of Cr-based oxide in the pigment is 1000 ppm (mass) or less.
本発明に係る無機粉末において、軟化温度は450℃以下、420℃以下、特に400℃以下が好ましい。軟化温度が450℃より高いと、レーザ封着の効率が低下し易くなる。軟化温度の下限は特に限定されないが、SnO含有ガラス粉末の熱的安定性を考慮すれば、軟化温度を300℃以上に規制することが好ましい。ここで、「軟化温度」とは、窒素雰囲気下において、マクロ型示差熱分析(DTA)装置で測定した値を指し、DTAは室温から測定を開始し、昇温速度は10℃/分とする。なお、マクロ型DTA装置で測定した軟化温度は、図1に示す第四屈曲点の温度Tsを指す。 In the inorganic powder according to the present invention, the softening temperature is preferably 450 ° C. or lower, 420 ° C. or lower, and particularly preferably 400 ° C. or lower. When the softening temperature is higher than 450 ° C., the efficiency of laser sealing tends to decrease. The lower limit of the softening temperature is not particularly limited, but it is preferable to limit the softening temperature to 300 ° C. or higher in consideration of the thermal stability of the SnO-containing glass powder. Here, the “softening temperature” refers to a value measured with a macro-type differential thermal analysis (DTA) apparatus in a nitrogen atmosphere, DTA starts measurement from room temperature, and the rate of temperature rise is 10 ° C./min. . In addition, the softening temperature measured with the macro type | mold DTA apparatus points out temperature Ts of the 4th bending point shown in FIG.
本発明の封着材料ペーストは、不活性雰囲気における脱バインダー処理に供されることが好ましく、特にN2雰囲気における脱バインダー処理に供されることが好ましい。このようにすれば、脱バインダーの際にSnO含有ガラス粉末が変質する事態を防止し易くなる。 The sealing material paste of the present invention is preferably subjected to a binder removal treatment in an inert atmosphere, and particularly preferably subjected to a binder removal treatment in an N 2 atmosphere. If it does in this way, it will become easy to prevent the situation which SnO containing glass powder changes in the case of binder removal.
本発明の封着材料ペーストは、不活性雰囲気におけるレーザ封着に供されることが好ましく、特にN2雰囲気におけるレーザ封着に供されることが好ましい。このようにすれば、レーザ封着の際にSnO含有ガラス粉末が変質する事態を防止し易くなる。 The sealing material paste of the present invention is preferably used for laser sealing in an inert atmosphere, and particularly preferably used for laser sealing in an N 2 atmosphere. If it does in this way, it will become easy to prevent the situation which SnO containing glass powder changes in the case of laser sealing.
本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料ペーストをガラス基板に塗布した後に焼成してなる封着材料層付きガラス基板において、封着材料ペーストが上記の封着材料ペーストであり、且つ封着材料層の平均厚みが5μm以下であることを特徴とする。このようにすれば、封着材料層とガラス基板の熱膨張係数差が大きくても、封着部分やガラス基板にクラック等が発生し難くなる。よって、無機粉末中の耐火性フィラーの含有量を低減することが可能になり、封着材料層の軟化流動性を高めることができる。結果として、封着材料層の表面粗さが小さくなるため、照射したレーザの光を熱エネルギーに効率的に変換することができ、低出力、高速度のレーザ照射でガラス基板同士を封着することが可能になる。 The glass substrate with a sealing material layer of the present invention is a glass substrate with a sealing material layer formed by applying a sealing material paste to a glass substrate and then firing, and the sealing material paste is the above-mentioned sealing material paste, The average thickness of the sealing material layer is 5 μm or less. In this way, even if the difference in thermal expansion coefficient between the sealing material layer and the glass substrate is large, cracks and the like are hardly generated in the sealing portion and the glass substrate. Therefore, the content of the refractory filler in the inorganic powder can be reduced, and the softening fluidity of the sealing material layer can be increased. As a result, the surface roughness of the sealing material layer is reduced, so that the irradiated laser light can be efficiently converted into thermal energy, and the glass substrates are sealed together by low-power, high-speed laser irradiation. It becomes possible.
本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の表面粗さ(Ra)が1.1μm以下、0.8μm以下、0.6μm以下、特に0.5μm以下が好ましい。このようにすれば、封着材料層とガラス基板の密着性を高めることができる。 In the glass substrate with a sealing material layer of the present invention, the surface roughness (Ra) of the sealing material layer is preferably 1.1 μm or less, 0.8 μm or less, 0.6 μm or less, and particularly preferably 0.5 μm or less. If it does in this way, the adhesiveness of a sealing material layer and a glass substrate can be improved.
本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の表面粗さ(RMS)が1.7μm以下、1.3μm以下、1.0μm以下、特に0.8μm以下が好ましい。このようにすれば、封着材料層とガラス基板の密着性を高めることができる。 In the glass substrate with a sealing material layer of the present invention, the surface roughness (RMS) of the sealing material layer is preferably 1.7 μm or less, 1.3 μm or less, 1.0 μm or less, and particularly preferably 0.8 μm or less. If it does in this way, the adhesiveness of a sealing material layer and a glass substrate can be improved.
本発明の封着材料層付きガラス基板は、封着材料層の平均厚みが8μm以下、2.2〜8μm、特に2.5〜5μmが好ましい。このようにすれば、レーザ封着の効率を高めることができる。なお、封着材料層の平均厚みを2.2μm以上にすれば、塗布膜の膜厚バラつきが低減されるため、レーザ封着の信頼性を高めることができる。 As for the glass substrate with a sealing material layer of this invention, the average thickness of a sealing material layer is 8 micrometers or less, 2.2-8 micrometers, Especially 2.5-5 micrometers is preferable. In this way, the efficiency of laser sealing can be increased. If the average thickness of the sealing material layer is set to 2.2 μm or more, the variation in the thickness of the coating film is reduced, so that the reliability of laser sealing can be improved.
また、有機ELデバイス用ガラス基板には、通常、無アルカリガラス基板(例えば、日本電気硝子株式会社製OA−10G)が用いられる。無アルカリガラス基板の熱膨張係数は、通常、40×10−7/℃以下である。無アルカリガラス基板同士を封着する場合、封着材料層の熱膨張係数を無アルカリガラス基板に整合させる必要がある。そのためには、無機粉末中の耐火性フィラーの含有量を多くする必要があるが、封着材料ペーストの軟化流動性が低下してしまう。そこで、封着材料層の平均厚みを8μm以下に規制すれば、レーザ封着時のガラス基板中の熱歪み量を低減できるため、封着材料層とガラス基板間の熱膨張係数差が大きくても、封着部分やガラス基板にクラック等が発生し難くなる。 Moreover, a non-alkali glass substrate (for example, OA-10G manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is usually used for the glass substrate for organic EL devices. The coefficient of thermal expansion of the alkali-free glass substrate is usually 40 × 10 −7 / ° C. or less. When sealing alkali-free glass substrates together, it is necessary to match the thermal expansion coefficient of the sealing material layer with the alkali-free glass substrate. For this purpose, it is necessary to increase the content of the refractory filler in the inorganic powder, but the softening fluidity of the sealing material paste is lowered. Therefore, if the average thickness of the sealing material layer is regulated to 8 μm or less, the amount of thermal strain in the glass substrate at the time of laser sealing can be reduced, so the difference in thermal expansion coefficient between the sealing material layer and the glass substrate is large. However, cracks and the like hardly occur in the sealed portion and the glass substrate.
実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。 The present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are merely illustrative. The present invention is not limited to the following examples.
次のようにしてSnO含有ガラス粉末を調製した。まず所定のガラス組成(モル%で、SnO 59%、P2O5 20%、ZnO 5%、B2O3 15%、Al2O3 1%)になるように、原料を調合した後、この調合原料をアルミナ坩堝に入れて、窒素雰囲気下において、900℃で1〜2時間溶融した。次に、得られた溶融ガラスを水冷ローラーによりフィルム状に成形した。続いて、ボールミルによりガラスフィルムを粉砕した後、分級し、SnO含有ガラス粉末を得た。得られたSnO含有ガラス粉末の密度は3.88g/cm3であり、その粒度は、平均粒径D50:1.5μm、90%粒径D90:3.5μm、最大粒径D99:5.7μmであった。 SnO-containing glass powder was prepared as follows. First, after preparing the raw materials so as to have a predetermined glass composition (mol%, SnO 59%, P 2 O 5 20%, ZnO 5%, B 2 O 3 15%, Al 2 O 3 1%), This prepared raw material was put in an alumina crucible and melted at 900 ° C. for 1 to 2 hours under a nitrogen atmosphere. Next, the obtained molten glass was formed into a film shape with a water-cooled roller. Subsequently, the glass film was pulverized by a ball mill and classified to obtain SnO-containing glass powder. The density of the obtained SnO-containing glass powder is 3.88 g / cm 3 , and the particle size thereof is as follows: average particle size D 50 : 1.5 μm, 90% particle size D 90 : 3.5 μm, maximum particle size D 99 : It was 5.7 μm.
耐火性フィラーとして、リン酸ジルコニウム粉末を用いた。リン酸ジルコニウムの粉砕、分級条件を調整することにより、粒度が異なるリン酸ジルコニウムa、bを得た。リン酸ジルコニウム粉末の密度は3.80g/cm3であり、その粒度は、aが平均粒径D50:1.6μm、90%粒径D90:3.3μm、D99:5.1μmであり、bが平均粒径D50:1.1μm、90%粒径D90:1.8μm、最大粒径D99:2.4μmであった。 Zirconium phosphate powder was used as a refractory filler. By adjusting the pulverization and classification conditions of zirconium phosphate, zirconium phosphates a and b having different particle sizes were obtained. The density of the zirconium phosphate powder is 3.80 g / cm 3 , and the particle size of a is an average particle diameter D 50 : 1.6 μm, 90% particle diameter D 90 : 3.3 μm, D 99 : 5.1 μm. And b was an average particle diameter D 50 : 1.1 μm, a 90% particle diameter D 90 : 1.8 μm, and a maximum particle diameter D 99 : 2.4 μm.
顔料として、ケッチェンブラック(グラファイト)を用いた。顔料の一次粒子の平均粒径D50は20nmであった。 Ketjen black (graphite) was used as the pigment. The average particle diameter D 50 of the primary particles of the pigment was 20 nm.
SnO含有ガラス粉末、耐火性フィラー、顔料の粒度は、レーザ回折式粒度分布計により体積基準で測定した値である。 The particle sizes of the SnO-containing glass powder, the refractory filler, and the pigment are values measured on a volume basis by a laser diffraction particle size distribution meter.
上記により調製した無機粉末(SnO含有ガラス粉末 60〜90体積%、耐火性フィラー 10〜40体積%)99.6質量%と顔料0.4質量%とを混合して、封着材料A〜Dを作製した。得られた封着材料A〜Dに対して、軟化温度と熱膨張係数を測定した。その結果を表1に示す。 99.6% by mass of inorganic powder (SnO-containing glass powder 60 to 90% by volume, refractory filler 10 to 40% by volume) prepared in the above and 0.4% by mass of pigment are mixed to obtain sealing materials AD. Was made. The softening temperature and the thermal expansion coefficient were measured for the obtained sealing materials A to D. The results are shown in Table 1.
軟化温度は、マクロ型DTA装置で測定した値である。測定は、窒素雰囲気下において、昇温速度10℃/分で行い、室温から測定を開始した。 The softening temperature is a value measured with a macro DTA apparatus. The measurement was performed at a heating rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere, and the measurement was started from room temperature.
熱膨張係数は、押棒式TMA装置を用いて、測定温度範囲30〜300℃で測定した値である。測定試料として、緻密に焼結させた焼結体を所定形状に加工したものを用いた。 A thermal expansion coefficient is the value measured in the measurement temperature range 30-300 degreeC using the push rod type | mold TMA apparatus. As a measurement sample, a sintered body that was densely sintered was processed into a predetermined shape.
表2は、本発明の実施例(試料No.1〜4)と比較例(試料No.5、6)を示している。 Table 2 shows examples (samples No. 1 to 4) and comparative examples (samples No. 5 and 6) of the present invention.
まず表中の質量比で無機粉末とビークルを三本ロールミルで均一になるまで混練して、封着材料ペーストを作製した。樹脂バインダーとして、2種のポリエチレンカーボネート(以下、PEC)を用いた。一方のPECの数平均分子量は130000であり、他方のPECの数平均分子量は230000であった。溶剤として、プロピレンカーボネート(以下、PC)とフェニルジグリコール(以下、PhDG)を用いた。なお、PC/PhDGを質量比で90/10に調製した。また、PEC/(PC+PhDG)を質量比で25/75に調整した。 First, an inorganic powder and a vehicle were kneaded with a three-roll mill at a mass ratio in the table until uniform, to prepare a sealing material paste. Two types of polyethylene carbonate (hereinafter referred to as PEC) were used as the resin binder. The number average molecular weight of one PEC was 130,000, and the number average molecular weight of the other PEC was 230,000. As the solvent, propylene carbonate (hereinafter referred to as PC) and phenyl diglycol (hereinafter referred to as PhDG) were used. Note that PC / PhDG was prepared at a mass ratio of 90/10. Moreover, PEC / (PC + PhDG) was adjusted to 25/75 by mass ratio.
次に、縦40mm×横50mm×厚み0.5mmのガラス基板(日本電気硝子株式会社製OA−10G)の周縁部に、上記の封着材料ペーストをスクリーン印刷機で額縁状に塗布した。スクリーン印刷を行った後、大気雰囲気下にて、85℃で10分間乾燥した。続いて、窒素雰囲気下にて、軟化温度+50℃の温度で10分間焼成して、封着材料ペースト中の樹脂バインダーを焼却(脱バインダー処理)すると共に、封着材料ペーストをガラス基板に固着させて、封着材料層付きガラス基板を得た。 Next, the above-mentioned sealing material paste was applied in a frame shape to a peripheral portion of a glass substrate having a length of 40 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm (OA-10G manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) with a screen printer. After screen printing, it was dried at 85 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere. Subsequently, it is baked for 10 minutes at a softening temperature + 50 ° C. in a nitrogen atmosphere to incinerate the resin binder in the sealing material paste (debinding treatment) and to fix the sealing material paste to the glass substrate. Thus, a glass substrate with a sealing material layer was obtained.
得られた封着材料層(焼成膜)に対して、平均厚み、表面粗さ(Ra、RMS)を測定した。 The average thickness and surface roughness (Ra, RMS) were measured for the obtained sealing material layer (fired film).
封着材料層の平均厚みは、非接触型レーザ膜厚計で測定した値である。 The average thickness of the sealing material layer is a value measured with a non-contact type laser film thickness meter.
封着材料層の表面粗さ(Ra、RMS)は、表面粗さ計で測定した値である。 The surface roughness (Ra, RMS) of the sealing material layer is a value measured with a surface roughness meter.
続いて、窒素雰囲気下で封着材料層の上に縦50mm×横50mm×厚み0.5mmのガラス基板(日本電気硝子株式会社製OA−10G)を重ねるように配置した後、封着材料層が形成されたガラス基板側から封着材料層に沿って、波長808nmのレーザを照射することにより、封着材料層を軟化流動させて、ガラス基板同士を気密封着した。レーザの照射速度は20mm/sであり、レーザ出力は表中に記載の通りである。最後に、気密封着後のガラス基板に対して、高温高湿高圧試験:HAST試験(Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress test)を行い、封着部分における剥離の有無を観察し、剥離がなかったものを「○」、剥離が認められたものを「×」として、レーザ封着性を評価した。なお、HAST試験の条件は、121℃、湿度100%、2atmの、24時間である。 Subsequently, a glass substrate (OA-10G manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm is disposed on the sealing material layer in a nitrogen atmosphere, and then the sealing material layer. By irradiating a laser having a wavelength of 808 nm along the sealing material layer from the side of the glass substrate on which the glass substrate was formed, the sealing material layer was softened and flowed, and the glass substrates were hermetically sealed. The laser irradiation speed is 20 mm / s, and the laser output is as described in the table. Finally, a high-temperature, high-humidity, high-pressure test: HAST test (Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress test) was performed on the glass substrate after hermetic sealing, and the presence or absence of peeling at the sealed portion was observed. The laser sealing property was evaluated by setting “○” as “◯” and “×” as the case where peeling was observed. The conditions of the HAST test are 121 ° C., humidity 100%, 2 atm, 24 hours.
表2から明らかなように、試料No.1〜4は、すべてのレーザ照射条件にて、レーザ封着性が良好であった。一方、試料No.5、6は、レーザ出力が15W以下の場合、HAST試験後、封着部分に剥離が認められた。試料No.5は、封着材料層の表面平滑性に乏しいため、十分なレーザ封着性を発現できなかったと考えられる。試料No.6は、表面粗さRaが小さかったものの、ペースト粘度が低過ぎて、滲み等により塗布膜の膜厚バラつきが大きくなり、結果として15W以下の低出力条件では、十分な封着性を発現できなかったと考えられる。 As apparent from Table 2, the sample No. Nos. 1 to 4 had good laser sealing properties under all laser irradiation conditions. On the other hand, Sample No. In cases 5 and 6, when the laser output was 15 W or less, peeling was observed at the sealed portion after the HAST test. Sample No. No. 5 is considered to have failed to exhibit sufficient laser sealing properties because the surface smoothness of the sealing material layer was poor. Sample No. No. 6, although the surface roughness Ra was small, the paste viscosity was too low, and the coating film thickness variation increased due to bleeding, etc., and as a result, sufficient sealing performance could be exhibited under low output conditions of 15 W or less. Probably not.
本発明の封着材料は、有機ELディスプレイ、有機EL照明等の有機ELデバイス以外にも、色素増感型太陽電池等の太陽電池のレーザ封着、リチウムイオン二次電池のレーザ封着、MEMSパッケージのレーザ封着等にも好適である。
In addition to organic EL devices such as organic EL displays and organic EL lighting, the sealing material of the present invention can be used for laser sealing of solar cells such as dye-sensitized solar cells, laser sealing of lithium ion secondary batteries, and MEMS. It is also suitable for laser sealing of packages.
Claims (16)
無機粉末がSnO含有ガラス粉末を含み、
ビークルが樹脂バインダーと溶剤を含み、
質量比で無機粉末/ビークルの値が0.45〜1.65であることを特徴とする封着材料ペースト。 In sealing material paste containing inorganic powder and vehicle,
The inorganic powder comprises SnO-containing glass powder;
The vehicle contains a resin binder and a solvent,
A sealing material paste, wherein the value of inorganic powder / vehicle in a mass ratio is 0.45 to 1.65.
前記封着材料ペーストが請求項1〜10の何れか一項に記載の封着材料ペーストであり、且つ前記封着材料層の平均厚みが8μm以下であることを特徴とする封着材料層付きガラス基板。 In a glass substrate with a sealing material layer formed by applying a sealing material paste to a glass substrate and firing it,
The sealing material paste is the sealing material paste according to any one of claims 1 to 10, and an average thickness of the sealing material layer is 8 µm or less. Glass substrate.
An average thickness of a sealing material layer is 2.2 to 8 μm, and a surface roughness (RMS) of the sealing material layer is 1.7 μm or less.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140902 |