JP2015020914A - Manufacturing method of glass package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスパッケージの製造方法に関し、具体的には、レーザー光による封着処理(以下、レーザー封着)によるガラスパッケージの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a glass package, and specifically relates to a method for manufacturing a glass package by a sealing process using laser light (hereinafter referred to as laser sealing).
近年、色素増感型太陽電池、薄膜化合物太陽電池等の非シリコン型太陽電池が開発されており、一部では既に実用化されている。 In recent years, non-silicon type solar cells such as dye-sensitized solar cells and thin film compound solar cells have been developed, and some have already been put into practical use.
色素増感型太陽電池は、透明導電膜が形成されたガラス基板と、このガラス基板に形成された多孔質酸化物半導体層(主にTiO2層)からなる多孔質酸化物半導体電極と、その多孔質酸化物半導体電極に吸着されたRu色素等の色素と、ヨウ素を含むヨウ素電解液と、触媒膜と透明導電膜が形成されたガラス基板等により構成される。また、薄膜化合物太陽電池、例えばCIGS系太陽電池では、Cu、In、Ga、Seからなるカルコパイライト型化合物半導体、Cu(InGa)Se2が光電変換膜としてガラス基板上に形成される。 A dye-sensitized solar cell includes a glass substrate on which a transparent conductive film is formed, a porous oxide semiconductor electrode composed of a porous oxide semiconductor layer (mainly a TiO 2 layer) formed on the glass substrate, It is composed of a dye such as a Ru dye adsorbed on a porous oxide semiconductor electrode, an iodine electrolyte containing iodine, a glass substrate on which a catalyst film and a transparent conductive film are formed, and the like. In a thin film compound solar cell, for example, a CIGS solar cell, a chalcopyrite compound semiconductor made of Cu, In, Ga, and Se, Cu (InGa) Se 2 is formed on a glass substrate as a photoelectric conversion film.
これらの非シリコン型太陽電池は、一対のガラス基板に挟まれた構造を有しており、ガラス基板として、アルカリ金属酸化物を含むガラス基板、例えば高歪点ガラス基板、ソーダライムガラス基板が用いられる。 These non-silicon type solar cells have a structure sandwiched between a pair of glass substrates, and a glass substrate containing an alkali metal oxide such as a high strain point glass substrate or a soda lime glass substrate is used as the glass substrate. It is done.
更に、有機ELディスプレイ、有機EL照明等の有機ELデバイスでは、有機EL素子が一対のガラス基板に挟まれた構造を有している。これらの用途のガラス基板には、一般的に、無アルカリガラス基板が使用されるが、アルカリ金属酸化物を含むガラス基板、例えばソーダライムガラス基板が使用される場合もある。 Furthermore, organic EL devices such as organic EL displays and organic EL lighting have a structure in which an organic EL element is sandwiched between a pair of glass substrates. Generally, a non-alkali glass substrate is used as the glass substrate for these applications, but a glass substrate containing an alkali metal oxide, for example, a soda lime glass substrate may be used.
非シリコン型太陽電池の構成部材(素子等)は、水分等により特性が劣化する。このため、ガラス基板の外周端縁領域を気密封着することが好ましい。封着材料として、ガラス粉末と耐火性フィラーを含む複合粉末材料が有望である。しかし、従来のように、封着材料の軟化流動温度域で焼成して、ガラス基板同士を封着すると、非シリコン型太陽電池の素子等の特性が劣化する虞がある。 The constituent members (elements, etc.) of the non-silicon type solar cell are deteriorated in characteristics due to moisture or the like. For this reason, it is preferable to hermetically seal the outer peripheral edge region of the glass substrate. As a sealing material, a composite powder material containing glass powder and a refractory filler is promising. However, when the glass substrates are sealed together by baking in the softening flow temperature range of the sealing material as in the past, the characteristics of the non-silicon solar cell elements and the like may be deteriorated.
そこで、近年、封着方法として、レーザー封着が検討されている。レーザー封着によれば、封着すべき部分のみを局所加熱できるため、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。 Therefore, in recent years, laser sealing has been studied as a sealing method. According to laser sealing, since only the portion to be sealed can be locally heated, the glass substrates can be sealed together while preventing thermal degradation of the elements and the like.
また、上記の通り、非シリコン型太陽電池等に用いるガラス基板は、アルカリ金属酸化物を含むため、熱膨張係数が比較的高い。そして、レーザー封着の精度(成功率)は、ガラス基板の熱膨張係数と密接に関係しており、ガラス基板の熱膨張係数が高い程、レーザー封着の精度が低下して、非シリコン型太陽電池等の気密性を確保し難くなる。 In addition, as described above, a glass substrate used for a non-silicon type solar cell or the like includes an alkali metal oxide and thus has a relatively high thermal expansion coefficient. The accuracy (success rate) of laser sealing is closely related to the thermal expansion coefficient of the glass substrate. The higher the thermal expansion coefficient of the glass substrate, the lower the accuracy of laser sealing, and the non-silicon type It becomes difficult to ensure airtightness of solar cells and the like.
なお、従来のように、無アルカリガラス基板を用いて、レーザー封着する場合、無アルカリガラス基板の熱膨張係数が低いため、特別な手段を講じなくても、レーザー封着の精度を高めることができる。 In addition, when laser sealing using a non-alkali glass substrate as in the past, the thermal expansion coefficient of the non-alkali glass substrate is low, so that the accuracy of laser sealing can be improved without taking special measures. Can do.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであり、その技術的課題は、ガラス基板の熱膨張係数が高くても、レーザー封着の精度を高め得るガラスパッケージの製造方法を創案することにより、ガラスパッケージの信頼性を高めることである。 Therefore, the present invention was devised in view of the above circumstances, and its technical problem is to devise a glass package manufacturing method capable of improving the accuracy of laser sealing even when the glass substrate has a high thermal expansion coefficient. This is to increase the reliability of the glass package.
本発明者等は、鋭意検討の結果、レーザー封着時におけるガラス基板のレーザー光が照射される領域とその近傍領域との温度差(熱膨張係数差)が、レーザー封着の精度を低下させる原因であることを見出し、更にレーザー光のエネルギー分布を緩やかな勾配にすれば、レーザー封着時にガラス基板の急昇温と急降温が緩和されて、レーザー封着の精度が顕著に向上することを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラスパッケージの製造方法は、55×10−7〜100×10−7/℃の熱膨張係数を有する第一のガラス基板を用意する工程と、封着材料ペーストを第一のガラス基板上に塗布して、封着材料膜を形成する工程と、封着材料膜を焼成して、第一のガラス基板上に封着材料層を形成する工程と、第二のガラス基板を用意すると共に、第一のガラス基板と第二のガラス基板を封着材料層を介して重ね合わせる工程と、照射スポットが略楕円形となるレーザー光を封着材料層に照射して、第一のガラス基板と第二のガラス基板とを封着する工程と、を備えることを特徴とする。ここで、「ガラス基板の熱膨張係数」は、測定温度範囲を30〜380℃として、押棒式熱膨張係数測定(TMA)装置で測定した値を指す。「略楕円形」とは、従来の真円形を除く趣旨であり、長径/短径比が1.0超の場合を指す。「レーザー」として、種々のレーザーを使用することができる。特に、半導体レーザー、YAGレーザー、CO2レーザー、エキシマレーザー、赤外レーザー等は、取扱いが容易な点で好ましい。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the temperature difference (thermal expansion coefficient difference) between the region irradiated with the laser beam on the glass substrate and the vicinity thereof during laser sealing reduces the accuracy of laser sealing. If the cause is found and the energy distribution of the laser beam is made a gentle gradient, the rapid rise and fall of the glass substrate during laser sealing will be mitigated, and the accuracy of laser sealing will be significantly improved. Are proposed as the present invention. That is, the manufacturing method of the glass package of the present invention includes a step of preparing a first glass substrate having a thermal expansion coefficient of 55 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C., and a sealing material paste as the first material. A step of coating a glass substrate to form a sealing material film; a step of firing the sealing material film to form a sealing material layer on the first glass substrate; and a second glass substrate. Preparing the first glass substrate and the second glass substrate through the sealing material layer, and irradiating the sealing material layer with a laser beam having a substantially elliptical irradiation spot, And a step of sealing the glass substrate and the second glass substrate. Here, the “thermal expansion coefficient of the glass substrate” refers to a value measured with a push rod type thermal expansion coefficient measurement (TMA) apparatus with a measurement temperature range of 30 to 380 ° C. The “substantially elliptical shape” is intended to exclude a conventional perfect circle and refers to a case where the major axis / minor axis ratio exceeds 1.0. Various lasers can be used as the “laser”. 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.
本発明のガラスパッケージは、55×10−7〜100×10−7/℃の熱膨張係数を有する第一のガラス基板を用いる。このようにすれば、ガラス基板中のアルカリ金属酸化物の添加許容量が増加すると共に、非シリコン型太陽電池の構成部材(各種機能膜等)の熱膨張係数に整合し易くなる。なお、ガラス基板中のアルカリ金属酸化物の含有量が多いと、溶融性や成形性が向上して、ガラス基板の製造コストを低廉化し易くなる。 The glass package of the present invention uses a first glass substrate having a thermal expansion coefficient of 55 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C. This increases the allowable addition amount of the alkali metal oxide in the glass substrate and easily matches the thermal expansion coefficient of the constituent members (such as various functional films) of the non-silicon type solar cell. In addition, when there is much content of the alkali metal oxide in a glass substrate, a meltability and a moldability will improve and it will become easy to reduce the manufacturing cost of a glass substrate.
その一方で、第一のガラス基板の熱膨張係数が高いと、レーザー封着の精度が低下するが、本発明では、照射スポットが略楕円形となるレーザー光を用いるため、レーザー光のエネルギー分布が緩やかな勾配になり、レーザー封着時にガラス基板の急昇温と急降温が緩和されて、レーザー封着の精度が低下する事態が生じ難い。 On the other hand, if the thermal expansion coefficient of the first glass substrate is high, the accuracy of laser sealing is lowered, but in the present invention, the laser spot energy distribution is used because the irradiation spot is substantially elliptical. However, it is difficult to cause a situation in which the accuracy of laser sealing is lowered because the rapid rise and fall of the glass substrate is mitigated during laser sealing.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、照射スポットの長径/短径比が1.1以上であることが好ましい。 In the method for producing a glass package of the present invention, it is preferable that the major axis / minor axis ratio of the irradiation spot is 1.1 or more.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、封着材料層に沿って、レーザー光を0.3mm/秒以上の速度で走査することが好ましい。 In the method for producing a glass package of the present invention, it is preferable to scan the laser beam at a speed of 0.3 mm / second or more along the sealing material layer.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、照射スポットの長径側の方向、つまり長軸方向とレーザー光の走査方向を略整合させることが好ましい。ここで、照射スポットの長径側の方向とレーザー光の走査方向とは、完全に一致している場合のみならず、±20°、好ましくは±10°、より好ましくは±5°の範囲で相違している場合も含む。 In the method for producing a glass package of the present invention, it is preferable that the direction on the longer diameter side of the irradiation spot, that is, the major axis direction is substantially aligned with the scanning direction of the laser beam. Here, the direction of the longer diameter side of the irradiation spot and the scanning direction of the laser beam are different not only in the case of being completely coincident but also in the range of ± 20 °, preferably ± 10 °, more preferably ± 5 °. This includes cases where
本発明のガラスパッケージの製造方法は、封着材料層の平均厚みが10μm未満であることが好ましい。このようにすれば、レーザー封着後に封着部分やガラス基板に残留する応力を低減することができる。結果として、ガラス基板の熱膨張係数が高くても、封着部分やガラス基板にクラック等が発生する事態を防止し易くなる。ここで、「封着材料層の平均厚み」は、例えば非接触型レーザー膜厚計で測定することができる。 In the method for producing a glass package of the present invention, the average thickness of the sealing material layer is preferably less than 10 μm. If it does in this way, the stress which remain | survives in a sealing part or a glass substrate after laser sealing can be reduced. As a result, even if the thermal expansion coefficient of the glass substrate is high, it is easy to prevent the occurrence of cracks or the like in the sealed portion or the glass substrate. Here, the “average thickness of the sealing material layer” can be measured by, for example, a non-contact type laser film thickness meter.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、第二のガラス基板の熱膨張係数が55×10−7〜100×10−7/℃であることが好ましい。 In the method for producing a glass package of the present invention, the second glass substrate preferably has a thermal expansion coefficient of 55 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、第一のガラス基板側からレーザー光を照射することが好ましい。このようにすれば、封着強度を高めることができる。 It is preferable that the manufacturing method of the glass package of this invention irradiates a laser beam from the 1st glass substrate side. In this way, the sealing strength can be increased.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、第一のガラス基板の外周端縁領域に沿って、封着材料ペーストを額縁状に塗布することが好ましい。このようにすれば、デバイスとして機能する有効面積を広げることができる。 In the manufacturing method of the glass package of the present invention, it is preferable to apply the sealing material paste in a frame shape along the outer peripheral edge region of the first glass substrate. In this way, the effective area that functions as a device can be expanded.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、第一のガラス基板と封着材料層の熱膨張係数の差が30×10−7/℃未満であり、且つ第二のガラス基板と封着材料層の熱膨張係数の差が30×10−7/℃未満であることが好ましい。ここで、「封着材料層の熱膨張係数」は、測定温度範囲を30〜300℃として、押棒式熱膨張係数測定(TMA)装置で測定した値を指す。 In the method for producing a glass package of the present invention, the difference in thermal expansion coefficient between the first glass substrate and the sealing material layer is less than 30 × 10 −7 / ° C., and the second glass substrate and the sealing material layer The difference in thermal expansion coefficient is preferably less than 30 × 10 −7 / ° C. Here, the “thermal expansion coefficient of the sealing material layer” refers to a value measured with a push rod type thermal expansion coefficient measurement (TMA) apparatus with a measurement temperature range of 30 to 300 ° C.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、第一のガラス基板の板厚が0.5mm以上2.8mm未満であり、且つ第二のガラス基板の板厚が0.5mm以上2.8mm未満であることが好ましい。 In the method for producing a glass package of the present invention, the thickness of the first glass substrate is 0.5 mm or more and less than 2.8 mm, and the thickness of the second glass substrate is 0.5 mm or more and less than 2.8 mm. It is preferable.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、第一のガラス基板が、ガラス組成として、Na2Oを1質量%以上含み、且つ第二のガラス基板が、ガラス組成として、Na2Oを1質量%以上含むことが好ましい。 In the method for producing a glass package of the present invention, the first glass substrate contains 1% by mass or more of Na 2 O as a glass composition, and the second glass substrate contains 1% by mass of Na 2 O as a glass composition. It is preferable to include the above.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、封着材料ペーストが、封着材料とビークルを含有すると共に、封着材料が、55〜95体積%のビスマス系ガラスと5〜45体積%の耐火性フィラーを含有することが好ましい。ビスマス系ガラスは、一般的に、熱膨張係数が適正範囲(例えば、90〜120×10−7/℃)である。これにより、耐火性フィラーを過剰に添加しなくても、ガラス基板の熱膨張係数に整合させることができる。また、ビスマス系ガラスは、低融点であるが、熱的安定性(耐失透性)が高い。これにより、レーザー封着時に良好に軟化流動し、レーザー封着の精度を高めることができる。更に、ビスマス系ガラスは、レーザー封着時に、ガラス基板と良好に反応する。これにより、封着強度を高めることができる。なお、「ビスマス系ガラス」とは、Bi2O3を主成分とするガラスを指し、具体的にはガラス組成中にBi2O3を50質量%以上含むガラスを指す。 In the method for producing a glass package of the present invention, the sealing material paste contains a sealing material and a vehicle, and the sealing material is 55 to 95% by volume of bismuth-based glass and 5 to 45% by volume of a refractory filler. It is preferable to contain. Bismuth glass generally has a thermal expansion coefficient in an appropriate range (for example, 90 to 120 × 10 −7 / ° C.). Thereby, even if it does not add a fireproof filler excessively, it can be matched with the thermal expansion coefficient of a glass substrate. Bismuth glass has a low melting point but high thermal stability (devitrification resistance). Thereby, it can soften and flow well at the time of laser sealing, and the accuracy of laser sealing can be increased. Furthermore, bismuth-based glass reacts well with the glass substrate during laser sealing. Thereby, sealing strength can be raised. The “bismuth-based glass” refers to glass containing Bi 2 O 3 as a main component, and specifically refers to glass containing 50% by mass or more of Bi 2 O 3 in the glass composition.
耐火性フィラーを添加すれば、ガラス基板と封着材料層の熱膨張係数を整合させ易くなると共に、封着材料層の機械的強度を高めることができる。 If a refractory filler is added, the thermal expansion coefficients of the glass substrate and the sealing material layer can be easily matched, and the mechanical strength of the sealing material layer can be increased.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、ビスマス系ガラスが、ガラス組成として、遷移金属酸化物を0.5質量%以上含むことが好ましい。このようにすれば、封着材料層の光吸収特性が向上する。 In the method for producing a glass package of the present invention, the bismuth-based glass preferably contains 0.5% by mass or more of a transition metal oxide as a glass composition. In this way, the light absorption characteristics of the sealing material layer are improved.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、ビスマス系ガラスが、ガラス組成として、質量%で、Bi2O3 67〜87%、B2O3 2〜12%、ZnO 1〜20%、CuO+Fe2O3 0.5〜18%を含有することが好ましい。このようにすれば、ビスマス系ガラスの熱的安定性を確保した上で、低温でレーザー封着を行うことが可能になる。ここで、「CuO+Fe2O3」は、CuOとFe2O3の合量である。 In the method for producing a glass package of the present invention, the bismuth-based glass has a glass composition of mass%, Bi 2 O 3 67 to 87%, B 2 O 3 2 to 12%, ZnO 1 to 20%, CuO + Fe 2 O. 3 It is preferable to contain 0.5 to 18%. In this way, it is possible to perform laser sealing at a low temperature while ensuring the thermal stability of the bismuth-based glass. Here, “CuO + Fe 2 O 3 ” is the total amount of CuO and Fe 2 O 3 .
本発明のガラスパッケージの製造方法は、耐火性フィラーの最大粒径D99が5μm未満であることが好ましい。このようにすれば、封着材料層の表面平滑性が向上して、レーザー封着の精度を高めることができる。ここで、「最大粒径D99」は、レーザー回折法で測定した値を指し、レーザー回折法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。 Method for manufacturing a glass package of the present invention preferably has a maximum particle diameter D 99 of the refractory filler is less than 5 [mu] m. In this way, the surface smoothness of the sealing material layer is improved, and the accuracy of laser sealing can be increased. Here, the “maximum particle diameter D 99 ” indicates a value measured by the laser diffraction method. In the cumulative particle size distribution curve based on the volume when measured by the laser diffraction method, the accumulated amount is accumulated from the smaller particle. Represents a particle size of 99%.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、ガラスパッケージが、非シリコン型太陽電池、有機ELデバイス、リチウムイオン二次電池の何れかであることが好ましい。 In the method for producing a glass package of the present invention, the glass package is preferably any one of a non-silicon type solar cell, an organic EL device, and a lithium ion secondary battery.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参酌して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のガラスパッケージの製造方法を説明するための断面概念図である。図1(a)に示すように、第一のガラス基板1の外周端縁領域には、封着材料層2が形成されている。封着材料層2は、封着材料ペーストを第一のガラス基板1上に塗布して、封着材料膜を形成した後、この封着材料膜を焼成することにより形成されている。次に、図1(a)、(b)に示すように、第二のガラス基板3を用意すると共に、第一のガラス基板1と第二のガラス基板3を封着材料層2を介して重ね合わせる。続いて、図1(c)に示すように、第一のガラス基板1側から、照射スポットが略楕円形となるレーザー光4を封着材料層2に照射して、第一のガラス基板1と第二のガラス基板3とを封着する。最後に、図1(d)に示すように、封着材料層2に沿って、レーザー光4を走査すると、第一のガラス基板1と第二のガラス基板3が封着されて、ガラスパッケージを得ることができる。 FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view for explaining the glass package manufacturing method of the present invention. As shown in FIG. 1A, a sealing material layer 2 is formed in the outer peripheral edge region of the first glass substrate 1. The sealing material layer 2 is formed by applying a sealing material paste onto the first glass substrate 1 to form a sealing material film, and then baking the sealing material film. Next, as shown in FIGS. 1A and 1B, a second glass substrate 3 is prepared, and the first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 are interposed via the sealing material layer 2. Overlapping. Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), the sealing material layer 2 is irradiated with laser light 4 whose irradiation spot is substantially elliptical from the first glass substrate 1 side, and the first glass substrate 1. And the second glass substrate 3 are sealed. Finally, as shown in FIG. 1 (d), when the laser beam 4 is scanned along the sealing material layer 2, the first glass substrate 1 and the second glass substrate 3 are sealed to form a glass package. Can be obtained.
図2は、本発明のガラスパッケージの製造方法を説明するための平面概念図である。図2に示すように、第一のガラス基板5上には、封着材料層6が、外周端縁領域に沿って、額縁状に形成されている。なお、図2では、点線で示される封着材料層6は、第一のガラス基板5の下方に位置している。 FIG. 2 is a conceptual plan view for explaining the glass package manufacturing method of the present invention. As shown in FIG. 2, a sealing material layer 6 is formed in a frame shape on the first glass substrate 5 along the outer peripheral edge region. In FIG. 2, the sealing material layer 6 indicated by a dotted line is located below the first glass substrate 5.
図3は、本発明のガラスパッケージの製造方法におけるレーザー光7の走査例を示す説明図である。図3に示すように、レーザー光7の照射開始位置Sからレーザー光7を封着材料層8に沿って走査し、レーザー光7の照射終了位置Eでレーザー光7の照射、走査を終了する。レーザー光7の照射スポット9は、略楕円形になっている。そして、照射スポット9の長径側の方向とレーザー光7の走査方向は、略整合している。これにより、第一のガラス基板と第二のガラス基板の急昇温と急降温が緩和されて、レーザー封着の精度が顕著に向上する。 FIG. 3 is an explanatory view showing a scanning example of the laser light 7 in the method for manufacturing a glass package of the present invention. As shown in FIG. 3, the laser beam 7 is scanned from the irradiation start position S of the laser beam 7 along the sealing material layer 8, and the irradiation and scanning of the laser beam 7 are completed at the irradiation end position E of the laser beam 7. . The irradiation spot 9 of the laser beam 7 is substantially elliptical. The direction of the longer diameter side of the irradiation spot 9 and the scanning direction of the laser light 7 are substantially aligned. As a result, the rapid rise and fall of the first glass substrate and the second glass substrate are alleviated, and the accuracy of laser sealing is significantly improved.
以下、本発明のガラスパッケージの製造方法について、好適な実施態様を詳細に説明する。 Hereinafter, a suitable embodiment is described in detail about the manufacturing method of the glass package of the present invention.
本発明のガラスパッケージの製造方法では、55×10−7〜100×10−7/℃の熱膨張係数を有する第一のガラス基板を用いる。第一のガラス基板の熱膨張係数の好適な下限範囲は65×10−7/℃以上、70×10−7/℃以上、75×10−7/℃以上、特に80×10−7/℃以上であり、好適な上限範囲は95×10−7/℃以下、90×10−7/℃以下、特に88×10−7/℃以下である。このようにすれば、第一のガラス基板中のアルカリ金属酸化物の添加許容量が増加すると共に、非シリコン型太陽電池等の構成部材(各種機能膜等)の熱膨張係数に整合し易くなる。 In the method for producing a glass package of the present invention, a first glass substrate having a thermal expansion coefficient of 55 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C. is used. Suitable lower limit ranges of the thermal expansion coefficient of the first glass substrate are 65 × 10 −7 / ° C. or higher, 70 × 10 −7 / ° C. or higher, 75 × 10 −7 / ° C. or higher, particularly 80 × 10 −7 / ° C. Thus, the preferable upper limit range is 95 × 10 −7 / ° C. or lower, 90 × 10 −7 / ° C. or lower, particularly 88 × 10 −7 / ° C. or lower. In this way, the allowable addition amount of the alkali metal oxide in the first glass substrate increases, and it becomes easy to match the thermal expansion coefficient of components (such as various functional films) such as non-silicon type solar cells. .
本発明のガラスパッケージの製造方法では、第二のガラス基板を用い、第二のガラス基板の熱膨張係数も55×10−7〜100×10−7/℃が好ましい。第二のガラス基板の熱膨張係数の好適な下限範囲は65×10−7/℃以上、70×10−7/℃以上、75×10−7/℃以上、特に80×10−7/℃以上であり、好適な上限範囲は95×10−7/℃以下、90×10−7/℃以下、特に88×10−7/℃以下である。このようにすれば、第二のガラス基板のガラス基板中のアルカリ金属酸化物の添加許容量が増加すると共に、非シリコン型太陽電池等の構成部材(各種機能膜等)の熱膨張係数に整合し易くなる。 In the method for producing a glass package of the present invention, the second glass substrate is used, and the thermal expansion coefficient of the second glass substrate is preferably 55 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C. Suitable lower limit ranges of the thermal expansion coefficient of the second glass substrate are 65 × 10 −7 / ° C. or higher, 70 × 10 −7 / ° C. or higher, 75 × 10 −7 / ° C. or higher, particularly 80 × 10 −7 / ° C. Thus, the preferable upper limit range is 95 × 10 −7 / ° C. or lower, 90 × 10 −7 / ° C. or lower, particularly 88 × 10 −7 / ° C. or lower. This increases the allowable amount of alkali metal oxide added to the glass substrate of the second glass substrate and matches the thermal expansion coefficient of components (such as various functional films) such as non-silicon solar cells. It becomes easy to do.
ガラス基板(第一のガラス基板及び/又は第二のガラス基板)は、ガラス組成として、Na2Oを1質量%以上(好ましくは2〜15質量%、より好ましくは3.5〜13質量%、更に好ましくは4.3超〜10質量%)含むことが望ましい。このようにすれば、ガラス基板の熱膨張係数を55×10−7/℃以上に規制し易くなると共に、溶融性や成形性が向上して、ガラス基板の製造コストを低廉化し易くなる。なお、Na2Oは、CIGS系太陽電池を作製する際に、カルコパイライト結晶の成長に対して効果的な成分であり、光電変換効率を高めるために重要な成分である。 The glass substrate (first glass substrate and / or second glass substrate) has a glass composition of Na 2 O of 1% by mass or more (preferably 2 to 15% by mass, more preferably 3.5 to 13% by mass). More preferably, it is more than 4.3 to 10% by mass). In this way, the thermal expansion coefficient of the glass substrate can be easily regulated to 55 × 10 −7 / ° C. or more, and the meltability and formability are improved, so that the manufacturing cost of the glass substrate can be easily reduced. Na 2 O is an effective component for the growth of chalcopyrite crystals when producing a CIGS solar cell, and is an important component for increasing the photoelectric conversion efficiency.
ガラス基板(第一のガラス基板及び/又は第二のガラス基板)は、ガラス組成として、Na2Oを1質量%以上(好ましくは2〜15質量%、より好ましくは3.5〜13質量%、更に好ましくは4.3超〜10質量%)含むことが望ましい。このようにすれば、ガラス基板の熱膨張係数を55×10−7/℃以上に規制し易くなると共に、溶融性や成形性が向上して、ガラス基板の製造コストを低廉化し易くなる。なお、Na2Oは、CIGS系太陽電池を作製する際に、カルコパイライト結晶の成長に対して効果的な成分であり、光電変換効率を高めるために重要な成分である。 The glass substrate (first glass substrate and / or second glass substrate) has a glass composition of Na 2 O of 1% by mass or more (preferably 2 to 15% by mass, more preferably 3.5 to 13% by mass). More preferably, it is more than 4.3 to 10% by mass). In this way, the thermal expansion coefficient of the glass substrate can be easily regulated to 55 × 10 −7 / ° C. or more, and the meltability and formability are improved, so that the manufacturing cost of the glass substrate can be easily reduced. Na 2 O is an effective component for the growth of chalcopyrite crystals when producing a CIGS solar cell, and is an important component for increasing the photoelectric conversion efficiency.
ガラス基板(第一のガラス基板及び/又は第二のガラス基板)は、ガラス組成として、質量%で、SiO2 40〜70%、Al2O3 3〜20%、B2O3 0〜15%、Li2O 0〜10%、Na2O 1〜20%、K2O 0〜15%、MgO+CaO+SrO+BaO 5〜35%、ZrO2 0〜10%を含有することが好ましい。このようにすれば、溶融性、成形性及び熱的安定性を高めつつ、高歪点化を達成し易くなる。なお、ガラス基板を高歪点化すれば、非シリコン型太陽電池等を製造する際の熱処理工程で、ガラス基板が熱収縮や熱変形し難くなると共に、各種機能膜(光電変換膜等)の品位を高めることができる。 A glass substrate (first glass substrate and / or the second glass substrate) is a glass composition including, in mass%, SiO 2 40~70%, Al 2 O 3 3~20%, B 2 O 3 0~15 %, Li 2 O 0-10%, Na 2 O 1-20%, K 2 O 0-15%, MgO + CaO + SrO + BaO 5-35%, ZrO 2 0-10%. If it does in this way, it will become easy to achieve a high strain point, improving meltability, moldability, and thermal stability. If the glass substrate is made to have a high strain point, the glass substrate is less likely to undergo thermal contraction or thermal deformation in the heat treatment process when manufacturing a non-silicon type solar cell or the like, and various functional films (photoelectric conversion films, etc.) The quality can be improved.
ガラス基板(第一のガラス基板及び/又は第二のガラス基板)の板厚は、好ましくは0.5mm以上2.8mm未満、0.7mm以上2.8mm未満、1.0mm以上2.5mm未満、特に1.5mm以上2.0mm未満である。ガラス基板の板厚が0.5mm未満であると、ガラス基板の製造効率が低下し易くなる。一方、ガラス基板の板厚が2.8mm以上であると、ガラスパッケージの軽量化が困難になる。 The plate thickness of the glass substrate (first glass substrate and / or second glass substrate) is preferably 0.5 mm or more and less than 2.8 mm, 0.7 mm or more and less than 2.8 mm, 1.0 mm or more and less than 2.5 mm. In particular, it is 1.5 mm or more and less than 2.0 mm. When the plate thickness of the glass substrate is less than 0.5 mm, the production efficiency of the glass substrate tends to be lowered. On the other hand, when the plate thickness of the glass substrate is 2.8 mm or more, it is difficult to reduce the weight of the glass package.
ガラス基板(第一のガラス基板及び/又は第二のガラス基板)の表面上には、SiO2、SiN等の保護膜が形成されていてもよく、透明導電膜等の電極膜が形成されていてもよい。 On the surface of the glass substrate (the first glass substrate and / or the second glass substrate), a protective film such as SiO 2 or SiN may be formed, and an electrode film such as a transparent conductive film is formed. May be.
本発明のガラスパッケージの製造方法では、封着材料ペーストを第一のガラス基板上に塗布して、封着材料膜を形成する工程を有する。封着材料ペーストの塗布方法として、公知の方法が使用可能である。特に、スクリーン印刷機を用いて、封着材料ペーストを第一のガラス基板上に塗布する方法は、塗布精度の観点から好ましい。次に、封着材料膜を乾燥させて、溶剤を揮発させる。続いて、封着材料の軟化点より高い温度で焼成して、封着材料ペースト中の樹脂成分の焼却(脱バインダー処理)及び封着材料の焼結(固着)を行い、第一のガラス基板上に封着材料層を形成する。 The method for producing a glass package of the present invention includes a step of applying a sealing material paste onto a first glass substrate to form a sealing material film. As a method for applying the sealing material paste, a known method can be used. In particular, a method of applying the sealing material paste onto the first glass substrate using a screen printer is preferable from the viewpoint of application accuracy. Next, the sealing material film is dried to volatilize the solvent. Subsequently, firing is performed at a temperature higher than the softening point of the sealing material, the resin component in the sealing material paste is incinerated (binder removal treatment), and the sealing material is sintered (fixed), and the first glass substrate A sealing material layer is formed thereon.
封着材料ペーストは、封着材料とビークルを含むものが一般的である。封着材料として、種々の材料が使用可能であるが、ガラスと耐火性フィラーを含む複合粉末が好ましい。このようにすれば、低融点特性と機械的強度を両立しつつ、封着材料の熱膨張係数をガラス基板の熱膨張係数に整合させ易くなる。 The sealing material paste generally includes a sealing material and a vehicle. Although various materials can be used as the sealing material, a composite powder containing glass and a refractory filler is preferable. If it does in this way, it will become easy to match the thermal expansion coefficient of a sealing material with the thermal expansion coefficient of a glass substrate, making low melting point characteristics and mechanical strength compatible.
封着材料は、55〜95体積%のガラス(特にビスマス系ガラス)と5〜45体積%の耐火性フィラーを含有することが好ましく、60〜90体積%のガラスと10〜40体積%の耐火性フィラーを含有することが更に好ましく、60〜85体積%のガラスと15〜40体積%の耐火性フィラーを含有することが特に好ましい。ガラスに耐火性フィラーを所定量添加すれば、封着材料の熱膨張係数が、ガラス基板の熱膨張係数に整合し易くなる。その結果、レーザー封着後に封着部分やガラス基板に不当な応力が残留する事態を防止し易くなる。一方、耐火性フィラーの含有量が多過ぎると、ガラスの含有量が相対的に少なくなるため、封着材料層の表面平滑性が低下して、レーザー封着の精度が低下し易くなる。 The sealing material preferably contains 55 to 95 volume% glass (especially bismuth glass) and 5 to 45 volume% refractory filler, 60 to 90 volume% glass and 10 to 40 volume% refractory. It is more preferable to contain a flammable filler, and it is particularly preferable to contain 60 to 85% by volume of glass and 15 to 40% by volume of a refractory filler. If a predetermined amount of refractory filler is added to the glass, the thermal expansion coefficient of the sealing material can easily match the thermal expansion coefficient of the glass substrate. As a result, it becomes easy to prevent a situation in which undue stress remains on the sealed portion or the glass substrate after laser sealing. On the other hand, when the content of the refractory filler is too large, the glass content is relatively decreased, so that the surface smoothness of the sealing material layer is lowered, and the accuracy of laser sealing is easily lowered.
ガラスとして、種々のガラスが使用可能であり、その中でもリン酸錫系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスが、耐水性と熱的安定性の観点から好適であり、特にビスマス系ガラスが好適である。ここで、「リン酸錫系ガラス」とは、SnOとP2O5を主成分とするガラスを指し、具体的にはガラス組成中にSnOとP2O5を合量で40質量%以上含むガラスを指す。「バナジウム系ガラス」とは、V2O5を主成分とするガラスを指し、具体的にはガラス組成中にV2O5を合量で25質量%以上含むガラスを指す。 Various glasses can be used as the glass. Among them, tin phosphate glass, vanadium glass, and bismuth glass are preferable from the viewpoint of water resistance and thermal stability, and bismuth glass is particularly preferable. is there. Here, the “tin phosphate glass” refers to a glass mainly composed of SnO and P 2 O 5 , specifically, SnO and P 2 O 5 in a total amount of 40% by mass or more in the glass composition. Refers to glass containing. “Vanadium-based glass” refers to glass mainly composed of V 2 O 5 , and specifically refers to glass containing 25% by mass or more of V 2 O 5 in the total amount in the glass composition.
ビスマス系ガラスは、ガラス組成として、遷移金属酸化物を0.5質量%以上(好ましくは2〜18質量%、より好ましくは3〜15質量%、更に好ましくは4〜12質量%、特に好ましくは5〜10質量%)含むことが望ましい。このようにすれば、熱的安定性の低下を抑制しつつ、光吸収特性を高めることができる。 The bismuth-based glass has a transition metal oxide content of 0.5% by mass or more (preferably 2 to 18% by mass, more preferably 3 to 15% by mass, still more preferably 4 to 12% by mass, particularly preferably glass composition). 5-10% by mass) is desirable. If it does in this way, light absorption characteristics can be improved, suppressing a fall of thermal stability.
ビスマス系ガラスは、ガラス組成として、質量%で、Bi2O3 67〜90%、B2O3 2〜12%、ZnO 1〜20%、CuO+Fe2O3 0.5〜18%を含有することが好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に説明する。 Bismuth glass contains, as a glass composition, mass%, Bi 2 O 3 67 to 90%, B 2 O 3 2 to 12%, ZnO 1 to 20%, CuO + Fe 2 O 3 0.5 to 18%. It is preferable. The reason for limiting the content of each component as described above will be described below.
Bi2O3は、軟化点を下げるための主要成分であり、その含有量は67〜87%、好ましくは70〜85%、より好ましくは72〜83%である。Bi2O3の含有量が67%より少ないと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。一方、Bi2O3の含有量が90%より多いと、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時にガラスが失透し易くなる。 Bi 2 O 3 is a main component for lowering the softening point, and its content is 67 to 87%, preferably 70 to 85%, more preferably 72 to 83%. If the content of Bi 2 O 3 is less than 67%, the softening point becomes too high, and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light. On the other hand, when the content of Bi 2 O 3 is more than 90%, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to devitrify when melted, sintered (fixed), or sealed with laser.
B2O3は、ビスマス系ガラスのガラスネットワークを形成する成分であり、その含有量は2〜12%、好ましくは3〜10%、より好ましくは4〜10%、更に好ましくは5〜9%である。B2O3の含有量が2%より少ないと、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時にガラスが失透し易くなる。一方、B2O3の含有量が12%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 B 2 O 3 is a component that forms a glass network of bismuth-based glass, and its content is 2 to 12%, preferably 3 to 10%, more preferably 4 to 10%, still more preferably 5 to 9%. It is. When the content of B 2 O 3 is less than 2%, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified during melting, sintering (adhering), or laser sealing. On the other hand, if the content of B 2 O 3 is more than 12%, the softening point becomes too high and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light.
ZnOは、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制すると共に、熱膨張係数を低下させる成分であり、その含有量は1〜20%、好ましくは2〜15%、より好ましくは3〜11%、更に好ましくは3〜9%である。ZnOの含有量が1%より少ないと、上記効果を得難くなる。一方、ZnOの含有量が20%より多いと、ガラス組成内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。 ZnO is a component that suppresses devitrification at the time of melting, sintering (adhering), or laser sealing, and lowers the thermal expansion coefficient, and its content is 1 to 20%, preferably 2 to 15 %, More preferably 3 to 11%, still more preferably 3 to 9%. If the ZnO content is less than 1%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, if the ZnO content is more than 20%, the component balance in the glass composition is impaired, and conversely, the glass tends to devitrify.
CuO+Fe2O3は、光吸収特性を有する成分であり、所定の発光中心波長を有するレーザー光を照射すると、レーザー光を吸収して、ガラスを軟化させ易くする成分である。また、CuO+Fe2O3は、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。CuO+Fe2O3の含有量は0.5〜18%、好ましくは3〜15%、より好ましくは3.5〜15%、更に好ましくは4〜12%、特に好ましくは5〜10%である。CuO+Fe2O3の含有量が0.5%より少ないと、光吸収特性が乏しくなり、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。一方、CuO+Fe2O3の含有量が18%より多いと、ガラス組成内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。 CuO + Fe 2 O 3 is a component having light absorption characteristics, and when irradiated with laser light having a predetermined emission center wavelength, CuO + Fe 2 O 3 is a component that easily absorbs the laser light and softens the glass. CuO + Fe 2 O 3 is a component that suppresses devitrification at the time of melting, sintering (adhering), or laser sealing. The content of CuO + Fe 2 O 3 is 0.5 to 18%, preferably 3 to 15%, more preferably 3.5 to 15%, still more preferably 4 to 12%, and particularly preferably 5 to 10%. If the content of CuO + Fe 2 O 3 is less than 0.5%, the light absorption characteristics are poor, and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light. On the other hand, when the content of CuO + Fe 2 O 3 is more than 18 percent, is impaired balance of components in the glass composition, the glass is liable to devitrify reversed.
CuOは、光吸収特性を有する成分であり、所定の発光中心波長を有するレーザー光を照射すると、レーザー光を吸収して、ガラスを軟化させ易くする成分であると共に、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。CuOの含有量は、好ましくは0〜15%、1〜15%、2〜12%、3〜10%、特に4.5〜10%である。CuOの含有量が15%より多いと、ガラス組成内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。なお、CuOの含有量を1%以上に規制すれば、光吸収特性が向上して、レーザー封着時にガラスが軟化し易くなる。 CuO is a component having light absorption characteristics. When irradiated with a laser beam having a predetermined emission center wavelength, CuO is a component that absorbs the laser beam and softens the glass. ) Or a component that suppresses devitrification at the time of laser sealing. The content of CuO is preferably 0 to 15%, 1 to 15%, 2 to 12%, 3 to 10%, particularly 4.5 to 10%. When there is more content of CuO than 15%, the component balance in a glass composition will be impaired and it will become easy to devitrify glass conversely. If the CuO content is restricted to 1% or more, the light absorption characteristics are improved, and the glass is easily softened during laser sealing.
Fe2O3も、光吸収特性を有する成分であり、所定の発光中心波長を有するレーザー光を照射すると、レーザー光を吸収して、ガラスを軟化させ易くする成分であると共に、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。Fe2O3の含有量は、好ましくは0〜7%、0.05〜7%、0.1〜4%、特に0.2〜3%である。Fe2O3の含有量が7%より多いと、ガラス組成内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。なお、Fe2O3の含有量を0.05%以上に規制すれば、光吸収特性が向上して、レーザー封着時にガラスが軟化し易くなる。 Fe 2 O 3 is also a component having light absorption characteristics. When irradiated with laser light having a predetermined emission center wavelength, it is a component that absorbs laser light and softens the glass easily. It is a component that suppresses devitrification at the time of bonding (fixing) or laser sealing. The content of Fe 2 O 3 is preferably 0 to 7%, 0.05 to 7%, 0.1 to 4%, particularly 0.2 to 3%. When the content of Fe 2 O 3 is more than 7%, is impaired balance of components in the glass composition, the glass is liable to devitrify reversed. If the content of Fe 2 O 3 is regulated to 0.05% or more, the light absorption characteristics are improved, and the glass is easily softened during laser sealing.
酸化鉄中のFeイオンは、Fe2+又はFe3+の状態で存在する。本発明において、酸化鉄中のFeイオンは、Fe2+又はFe3+の何れかに限定されるものではなく、何れであっても構わない。よって、本発明では、Fe2+の場合でも、Fe2O3に換算した上で取り扱うこととする。特に、照射光として赤外レーザーを使用する場合、Fe2+が赤外域に吸収ピークを有するため、Fe2+の割合は大きい方が好ましく、例えば、酸化鉄中のFe2+/Fe3+の割合を0.03以上(望ましくは0.08以上)に規制することが好ましい。 Fe ions in iron oxide exist in the state of Fe 2+ or Fe 3+ . In the present invention, Fe ions in iron oxide are not limited to either Fe 2+ or Fe 3+ , and may be any. Therefore, in the present invention, even Fe 2+ is handled after being converted to Fe 2 O 3 . In particular, when an infrared laser is used as the irradiation light, since Fe 2+ has an absorption peak in the infrared region, the ratio of Fe 2+ is preferably large. For example, the ratio of Fe 2+ / Fe 3+ in iron oxide is 0. It is preferable to regulate to 0.03 or more (preferably 0.08 or more).
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.
SiO2は、耐水性を高める成分である。SiO2の含有量は、好ましくは0〜10%、0〜3%、特に0〜1%未満である。SiO2の含有量が10%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 SiO 2 is a component that improves water resistance. The content of SiO 2 is preferably 0 to 10%, 0 to 3%, especially 0 to less than 1%. If the content of SiO 2 is more than 10%, the softening point becomes too high, and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light.
Al2O3は、耐水性を高める成分である。Al2O3の含有量は、好ましくは0〜5%、0〜2%、特に0〜0.5%未満である。Al2O3の含有量が5%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 Al 2 O 3 is a component that improves water resistance. The content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 5%, 0 to 2%, particularly 0 to less than 0.5%. When the content of Al 2 O 3 is more than 5%, the softening point becomes too high and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light.
MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO及びBaOの合量)は、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分であり、MgO+CaO+SrO+BaOの含有量は、好ましくは0〜15%、特に0〜10%である。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が15%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 MgO + CaO + SrO + BaO (total amount of MgO, CaO, SrO and BaO) is a component that suppresses devitrification at the time of melting, sintering (adhering), or laser sealing, and the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 0 to 15%, in particular 0-10%. If the content of MgO + CaO + SrO + BaO is more than 15%, the softening point becomes too high, and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light.
MgO、CaO及びSrOは、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。各成分の含有量は、好ましくは0〜5%、特に0〜2%である。各成分の含有量が5%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 MgO, CaO, and SrO are components that suppress devitrification during melting, sintering (adhering), or laser sealing. The content of each component is preferably 0 to 5%, particularly 0 to 2%. When the content of each component is more than 5%, the softening point becomes too high, and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light.
BaOは、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。BaOの含有量は、好ましくは0〜10%、特に0〜8%である。BaOの含有量が10%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 BaO is a component that suppresses devitrification during melting, sintering (adhering), or laser sealing. The content of BaO is preferably 0 to 10%, in particular 0 to 8%. When the content of BaO is more than 10%, the softening point becomes too high and the glass is difficult to soften even when irradiated with laser light.
CeO2及びSb2O3は、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。各成分の含有量は、好ましくは0〜5%、0〜2%、特に0〜1%である。各成分の含有量が5%より多いと、ガラス組成内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。なお、熱的安定性を高める観点から、Sb2O3の微量添加が好ましく、具体的にはSb2O3を0.05%以上添加することが好ましい。 CeO 2 and Sb 2 O 3 are components that suppress devitrification during melting, sintering (adhering), or laser sealing. The content of each component is preferably 0 to 5%, 0 to 2%, particularly 0 to 1%. When there is more content of each component than 5%, the component balance in a glass composition will be impaired, and conversely, it will become easy to devitrify glass. From the viewpoint of enhancing the thermal stability, it is preferable to add a small amount of Sb 2 O 3 , and specifically, it is preferable to add 0.05% or more of Sb 2 O 3 .
WO3は、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。WO3の含有量は、好ましくは0〜10%、特に0〜2%である。WO3の含有量が10%より多いと、ガラス組成内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。 WO 3 is a component that suppresses devitrification at the time of melting, sintering (adhering), or laser sealing. The content of WO 3 is preferably 0 to 10%, in particular 0 to 2%. When the content of WO 3 is more than 10%, the component balance in the glass composition is impaired, and conversely, the glass is easily devitrified.
In2O3+Ga2O3(In2O3とGa2O3の合量)は、溶融時、焼結(固着)時、又はレーザー封着時の失透を抑制する成分である。In2O3+Ga2O3の含有量は、好ましくは0〜5%、特に0〜3%である。In2O3+Ga2O3の含有量が5%より多いと、バッチコストが高騰する。なお、In2O3の含有量は0〜1%がより好ましく、Ga2O3の含有量は0〜0.5%がより好ましい。 In 2 O 3 + Ga 2 O 3 (total amount of In 2 O 3 and Ga 2 O 3 ) is a component that suppresses devitrification at the time of melting, sintering (adhering), or laser sealing. The content of In 2 O 3 + Ga 2 O 3 is preferably 0 to 5%, particularly 0 to 3%. If the content of In 2 O 3 + Ga 2 O 3 is more than 5%, the batch cost increases. In addition, the content of In 2 O 3 is more preferably 0 to 1%, and the content of Ga 2 O 3 is more preferably 0 to 0.5%.
Li、Na、K及びCsの酸化物は、軟化点を低下させる成分であるが、溶融時に失透を助長する作用を有するため、合量で1%未満に規制することが好ましい。 The oxides of Li, Na, K, and Cs are components that lower the softening point. However, since they have an action of promoting devitrification at the time of melting, the total amount is preferably regulated to less than 1%.
P2O5は、溶融時の失透を抑制する成分である。しかし、P2O5の含有量が1%より多いと、溶融時にガラスが分相し易くなる。 P 2 O 5 is a component that suppresses devitrification at the time of melting. However, if the content of P 2 O 5 is more than 1%, the glass tends to undergo phase separation during melting.
La2O3、Y2O3及びGd2O3は、溶融時の分相を抑制する成分であるが、これらの合量が3%より多いと、軟化点が高くなり過ぎて、レーザー光を照射しても、ガラスが軟化し難くなる。 La 2 O 3, Y 2 O 3 and Gd 2 O 3 is a component to suppress phase separation during melting, when these total amount is more than 3%, the softening point becomes too high, the laser beam Even when irradiated, the glass becomes difficult to soften.
NiO、V2O5、CoO、MoO3、TiO2及びMnO2は、光吸収特性を有する成分であり、所定の発光中心波長を有するレーザー光を照射すると、レーザー光を吸収して、ガラスを軟化させ易くする成分である。各成分の含有量は、好ましくは0〜7%、特に0〜3%である。各成分の含有量が7%より多いと、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。 NiO, V 2 O 5 , CoO, MoO 3 , TiO 2, and MnO 2 are components having light absorption characteristics. When irradiated with laser light having a predetermined emission center wavelength, the laser light is absorbed and glass is absorbed. It is a component that facilitates softening. The content of each component is preferably 0 to 7%, particularly 0 to 3%. If the content of each component is more than 7%, the glass tends to be devitrified during laser sealing.
PbOは、軟化点を低下させる成分であるが、環境的影響が懸念される成分である。よって、PbOの含有量は、好ましくは0.1%未満である。 PbO is a component that lowers the softening point, but it is a component that is concerned about environmental effects. Therefore, the content of PbO is preferably less than 0.1%.
上記以外の成分であっても、ガラス特性を損なわない範囲で、例えば5%まで添加してもよい。 Even if it is a component other than the above, you may add to 5%, for example in the range which does not impair a glass characteristic.
耐火性フィラーとして、コーディエライト、ジルコン、酸化錫、酸化ニオブ、リン酸ジルコニウム系セラミック、ウイレマイトから選ばれる一種又は二種以上を用いることが好ましい。これらの耐火性フィラーは、熱膨張係数が低いことに加えて、機械的強度が高く、しかもビスマス系ガラスとの適合性が良好である。上記の耐火性フィラーの内、コーディエライトが最も好ましい。コーディエライトは、粒径が小さくても、レーザー封着時にビスマス系ガラスを失透させ難い性質を有している。なお、上記の耐火性フィラー以外にも、β−ユークリプタイト、石英ガラス等を添加してもよい。 As the refractory filler, it is preferable to use one or more selected from cordierite, zircon, tin oxide, niobium oxide, zirconium phosphate ceramic, and willemite. These refractory fillers have a low thermal expansion coefficient, a high mechanical strength, and a good compatibility with bismuth glass. Of the above refractory fillers, cordierite is most preferred. Cordierite has a property that it is difficult to devitrify the bismuth glass even when the particle size is small, even when laser sealing. In addition to the above refractory filler, β-eucryptite, quartz glass and the like may be added.
耐火性フィラーの平均粒径D50は、好ましくは2μm未満、特に1.8μm未満である。耐火性フィラーの平均粒径D50が2μm未満であると、封着材料層の表面平滑性が向上すると共に、封着材料層の平均厚みを10μm未満に規制し易くなり、結果として、レーザー封着の精度を高めることができる。 The average particle size D 50 of the refractory filler is preferably less than 2 μm, in particular less than 1.8 μm. When the average particle diameter D 50 of the refractory filler is less than 2 μm, the surface smoothness of the sealing material layer is improved and the average thickness of the sealing material layer is easily regulated to less than 10 μm. The accuracy of wearing can be increased.
耐火性フィラーの最大粒径D99は、好ましくは5μm未満、4μm以下、特に3μm以下である。耐火性フィラーの最大粒径D99を5μm未満であると、封着材料層の表面平滑性が向上すると共に、封着材料層の平均厚みを10μm未満に規制し易くなり、結果として、レーザー封着の精度を高めることができる。 Maximum particle diameter D 99 of the refractory filler is preferably less than 5 [mu] m, 4 [mu] m or less, particularly 3μm or less. When the maximum particle diameter D 99 of the refractory filler is less than 5 [mu] m, together with the surface smoothness of the sealing material layer is improved, easily regulate the average thickness of the sealing material layer less than 10 [mu] m, as a result, the laser sealing The accuracy of wearing can be increased.
封着材料の熱膨張係数は、好ましくは60×10−7〜95×10−7/℃、66×10−7〜90×10−7/℃、特に72×10−7〜88×10−7/℃である。このようにすれば、封着材料層の熱膨張係数をガラス基板の熱膨張係数に整合させ易くなると共に、耐火性フィラーの含有量を低減できるため、レーザー封着時に封着材料層が軟化流動し易くなる。 The thermal expansion coefficient of the sealing material is preferably 60 × 10 −7 to 95 × 10 −7 / ° C., 66 × 10 −7 to 90 × 10 −7 / ° C., particularly 72 × 10 −7 to 88 × 10 − 7 / ° C. In this way, the thermal expansion coefficient of the sealing material layer can be easily matched to the thermal expansion coefficient of the glass substrate, and the content of the refractory filler can be reduced, so that the sealing material layer softens and flows during laser sealing. It becomes easy to do.
封着材料の軟化点は、好ましくは460℃以下、450℃以下、特に430℃以下である。軟化点が460℃より高いと、レーザー封着時に封着材料が軟化流動し難くなる。軟化点の下限は特に設定されないが、ガラスの熱的安定性を考慮すれば、軟化点は350℃以上が好ましい。ここで、「軟化点」とは、大気雰囲気下において、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点は、図1に示す第四屈曲点の温度(Ts)を指す。 The softening point of the sealing material is preferably 460 ° C. or lower, 450 ° C. or lower, particularly 430 ° C. or lower. When the softening point is higher than 460 ° C., the sealing material is softened and hardly flows during laser sealing. The lower limit of the softening point is not particularly set, but considering the thermal stability of the glass, the softening point is preferably 350 ° C. or higher. Here, the “softening point” refers to a value measured with a macro-type differential thermal analysis (DTA) apparatus in an air atmosphere, DTA starts measurement from room temperature, and the rate of temperature rise is 10 ° C./min. . In addition, the softening point measured with the macro type | mold DTA apparatus points out the temperature (Ts) of the 4th bending point shown in FIG.
封着材料は、光吸収特性を高めるために、更にレーザー吸収材を含んでもよいが、レーザー吸収材は、ビスマス系ガラスの失透を助長する作用を有する。よって、レーザー吸収材の含有量は、好ましくは0〜10体積%、0〜5体積%、特に0〜3体積%である。レーザー吸収材の含有量が10体積%より多いと、レーザー封着時にガラスが失透し易くなる。レーザー吸収材として、Cu系酸化物、Fe系酸化物、Cr系酸化物、Mn系酸化物及びこれらのスピネル型複合酸化物等が使用可能であり、特に、ビスマス系ガラスとの適合性の観点から、Mn系酸化物(例えば、東罐マテリアル株式会社製42−343B)が好ましい。なお、レーザー吸収材を添加する場合、その含有量は0.1体積%以上、0.5体積%以上、1体積%以上、特に2体積%以上が好ましい。 The sealing material may further contain a laser absorbing material in order to enhance the light absorption property, but the laser absorbing material has an action of promoting devitrification of the bismuth-based glass. Therefore, the content of the laser absorber is preferably 0 to 10% by volume, 0 to 5% by volume, particularly 0 to 3% by volume. When the content of the laser absorbing material is more than 10% by volume, the glass tends to be devitrified at the time of laser sealing. Cu-based oxides, Fe-based oxides, Cr-based oxides, Mn-based oxides and spinel complex oxides thereof can be used as the laser absorber, and in particular, from the viewpoint of compatibility with bismuth-based glass. Therefore, a Mn-based oxide (for example, 42-343B manufactured by Toago Material Co., Ltd.) is preferable. In addition, when adding a laser absorber, the content is 0.1 volume% or more, 0.5 volume% or more, 1 volume% or more, and especially 2 volume% or more is preferable.
ビークルは、通常、樹脂と溶剤を含む。ビークルに用いる樹脂としては、アクリル酸エステル(アクリル樹脂)、エチルセルロース、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、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、メタクリル酸エステル等が使用可能である。 A vehicle usually includes a resin and a solvent. As the resin used for the vehicle, acrylic ester (acrylic resin), ethyl cellulose, polyethylene glycol derivative, nitrocellulose, polymethylstyrene, polyethylene carbonate, polypropylene carbonate, methacrylic ester and the like can be used.
ビークルに用いる溶剤としては、N、N’−ジメチルホルムアミド(DMF)、α−ターピネオール、高級アルコール、γ−ブチルラクトン(γ−BL)、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、3−メトキシ−3−メチルブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチル−2−ピロリドン等が使用可能である。特に、α−ターピネオールは、高粘性であり、樹脂等の溶解性も良好であるため、好ましい。 Solvents used in the vehicle include N, N′-dimethylformamide (DMF), α-terpineol, higher alcohol, γ-butyllactone (γ-BL), tetralin, butyl carbitol acetate, ethyl acetate, isoamyl acetate, diethylene glycol mono Ethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, benzyl alcohol, toluene, 3-methoxy-3-methylbutanol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl Ether, tripropylene glycol monobutyl ether, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide (D SO), N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be used. In particular, α-terpineol is preferable because it is highly viscous and has good solubility in resins and the like.
第一のガラス基板上に封着材料層を形成した後の封着材料層の厚みバラツキは2μm以下、特に1μm以下が好ましい。このようにすれば、第一のガラス基板と第二のガラス基板の密着性が向上する。「封着材料層の厚みバラツキ」は、例えば非接触型レーザー膜厚計で測定することができる。 The thickness variation of the sealing material layer after forming the sealing material layer on the first glass substrate is preferably 2 μm or less, particularly preferably 1 μm or less. If it does in this way, the adhesiveness of a 1st glass substrate and a 2nd glass substrate will improve. The “thickness variation of the sealing material layer” can be measured by, for example, a non-contact type laser film thickness meter.
第一のガラス基板上に封着材料層を形成した後に、封着材料層の表面を研磨して、封着材料層の表面平滑性を高めてもよいが、封着材料層の表面を未研磨とすることが好ましい。このようにすれば、研磨工程が不要になるため、製造コストを低廉化し易くなる。 After the sealing material layer is formed on the first glass substrate, the surface of the sealing material layer may be polished to improve the surface smoothness of the sealing material layer. Polishing is preferred. In this way, the polishing process becomes unnecessary, and the manufacturing cost can be easily reduced.
第一のガラス基板と封着材料層の熱膨張係数の差を30×10−7/℃未満、25×10−7/℃未満、20×10−7/℃未満、15×10−7/℃未満、12×10−7/℃未満、特に10×10−7/℃未満に規制することが好ましい。このようにすれば、レーザー封着後に封着部分や第一のガラス基板に残留する応力を低減することができる。結果として、レーザー封着後に封着部分や第一のガラス基板のクラック等を防止し易くなる。 The difference in thermal expansion coefficient between the first glass substrate and the sealing material layer is less than 30 × 10 −7 / ° C., less than 25 × 10 −7 / ° C., less than 20 × 10 −7 / ° C., and 15 × 10 −7 / It is preferable to regulate to less than 10 ° C., less than 12 × 10 −7 / ° C., particularly less than 10 × 10 −7 / ° C. If it does in this way, the stress which remains in a sealing part or a 1st glass substrate after laser sealing can be reduced. As a result, it becomes easy to prevent the sealing part and the crack of the first glass substrate after laser sealing.
また、第二のガラス基板と封着材料層の熱膨張係数の差を30×10−7/℃未満、25×10−7/℃未満、20×10−7/℃未満、15×10−7/℃未満、12×10−7/℃未満、特に10×10−7/℃未満に規制することが好ましい。このようにすれば、レーザー封着後に封着部分や第二のガラス基板に残留する応力を低減することができる。結果として、レーザー封着後に封着部分や第二のガラス基板のクラック等を防止し易くなる。 Further, the difference in thermal expansion coefficient between the second glass substrate and the sealing material layer is less than 30 × 10 −7 / ° C., less than 25 × 10 −7 / ° C., less than 20 × 10 −7 / ° C., and 15 × 10 − It is preferable to regulate to less than 7 / ° C., less than 12 × 10 −7 / ° C., particularly less than 10 × 10 −7 / ° C. If it does in this way, the stress which remains in a sealing part or a 2nd glass substrate after laser sealing can be reduced. As a result, it becomes easy to prevent the sealing part and the crack of the second glass substrate after laser sealing.
封着材料層の熱膨張係数は、第一のガラス基板及び/又は第二のガラス基板の熱膨張係数よりも低いことが好ましい。このようにすれば、レーザー封着後に封着部分に圧縮応力が生じて、封着部分の信頼性が向上する。 The thermal expansion coefficient of the sealing material layer is preferably lower than the thermal expansion coefficient of the first glass substrate and / or the second glass substrate. In this way, compressive stress is generated in the sealed portion after laser sealing, and the reliability of the sealed portion is improved.
第一のガラス基板上に封着材料層を形成した後の封着材料層の平均厚みを10μm未満、7μm未満、6μm未満、特に5μm未満に規制することが好ましい。封着材料層の平均厚みが小さい程、レーザー封着後に封着部分やガラス基板に残留する応力が低減される。結果として、ガラス基板の熱膨張係数が高くても、レーザー封着の精度を高めることができる。 It is preferable to regulate the average thickness of the sealing material layer after forming the sealing material layer on the first glass substrate to be less than 10 μm, less than 7 μm, less than 6 μm, and particularly less than 5 μm. The smaller the average thickness of the sealing material layer, the lower the stress remaining on the sealed portion and the glass substrate after laser sealing. As a result, even if the thermal expansion coefficient of the glass substrate is high, the accuracy of laser sealing can be increased.
第一のガラス基板上に封着材料層を形成した後の封着材料層の表面粗さRaを0.5μm未満、0.3μm以下、0.2μm以下、特に0.01〜0.15μmに規制することが好ましい。このようにすれば、第一のガラス基板と第二のガラス基板の密着性が向上し、レーザー封着の精度が向上する。「表面粗さRa」は、例えば非接触型レーザー膜厚計、表面粗さ計で測定することができる。 The surface roughness Ra of the sealing material layer after forming the sealing material layer on the first glass substrate is less than 0.5 μm, 0.3 μm or less, 0.2 μm or less, particularly 0.01 to 0.15 μm. It is preferable to regulate. If it does in this way, the adhesiveness of a 1st glass substrate and a 2nd glass substrate will improve, and the precision of laser sealing will improve. “Surface roughness Ra” can be measured by, for example, a non-contact type laser film thickness meter or a surface roughness meter.
第一のガラス基板上に封着材料層を形成した後の封着材料層の表面粗さRMSを1.0μm未満、0.7μm以下、0.5μm以下、特に0.05〜0.3μmに規制することが好ましい。このようにすれば、第一のガラス基板と第二のガラス基板の密着性が向上し、レーザー封着の精度が向上する。ここで、「表面粗さRMS」は、例えば非接触型レーザー膜厚計、表面粗さ計で測定することができる。 The surface roughness RMS of the sealing material layer after forming the sealing material layer on the first glass substrate is less than 1.0 μm, 0.7 μm or less, 0.5 μm or less, particularly 0.05 to 0.3 μm. It is preferable to regulate. If it does in this way, the adhesiveness of a 1st glass substrate and a 2nd glass substrate will improve, and the precision of laser sealing will improve. Here, the “surface roughness RMS” can be measured by, for example, a non-contact type laser film thickness meter or a surface roughness meter.
本発明のガラスパッケージの製造方法では、照射スポットが略楕円形となるレーザー光を封着材料層に照射する。照射スポットの長径/短径比は、好ましくは1.1以上、1.1以上、1.2以上、1.3以上、1.4以上、1.5以上、1.6以上、特に1.7〜4.5である。照射スポットの長径/短径比が小さ過ぎると、レーザー封着の際に、ガラス基板のレーザー光が照射される領域とその近傍領域の温度差(熱膨張係数差)が過大になり、レーザー封着の精度が低下し易くなる。なお、照射スポットの長径/短径比は、集光レンズの変更により調整可能である。 In the method for producing a glass package of the present invention, the sealing material layer is irradiated with laser light whose irradiation spot is substantially elliptical. The major axis / minor axis ratio of the irradiation spot is preferably 1.1 or more, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, 1.6 or more, particularly 1. 7 to 4.5. If the major axis / minor axis ratio of the irradiation spot is too small, the temperature difference (thermal expansion coefficient difference) between the region irradiated with the laser beam on the glass substrate and its neighboring region becomes excessive during laser sealing, and the laser sealing is performed. The accuracy of wearing tends to decrease. The major axis / minor axis ratio of the irradiation spot can be adjusted by changing the condenser lens.
レーザー光の走査速度は、好ましくは0.3mm/秒以上、0.4mm/秒以上、0.5mm/秒以上、0.6mm/秒以上、0.7mm/秒以上、0.8mm/秒以上、特に0.9mm/秒以上である。レーザー光の照射速度が低過ぎると、レーザー光の効率が低下し易くなる。 The scanning speed of the laser beam is preferably 0.3 mm / second or more, 0.4 mm / second or more, 0.5 mm / second or more, 0.6 mm / second or more, 0.7 mm / second or more, 0.8 mm / second or more. In particular, it is 0.9 mm / second or more. When the irradiation speed of the laser beam is too low, the efficiency of the laser beam is likely to decrease.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. The following examples are merely illustrative. The present invention is not limited to the following examples.
表1は、ビスマス系ガラスのガラス組成を示している。 Table 1 shows the glass composition of the bismuth glass.
次のようにして、表1に記載の各試料を調製した。まず表1に示すガラス組成になるように各種酸化物、炭酸塩等の原料を調合したガラスバッチを準備し、これを白金坩堝に入れて1100℃で1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薄片状に成形した。最後に、得られたガラスフィルムをボールミルにて粉砕後、空気分級し、表2に示す粒度のビスマス系ガラスを得た。 Each sample shown in Table 1 was prepared as follows. First, a glass batch in which raw materials such as various oxides and carbonates were prepared so as to have the glass composition shown in Table 1 was prepared, and this was put in a platinum crucible and melted at 1100 ° C. for 1 hour. Next, the obtained molten glass was formed into a thin piece with a water-cooled roller. Finally, the obtained glass film was pulverized with a ball mill and then air-classified to obtain a bismuth-based glass having a particle size shown in Table 2.
ガラス転移点は、押棒式TMA装置で測定した値である。 The glass transition point is a value measured with a push rod TMA apparatus.
熱膨張係数は、押棒式TMA装置で測定した値である。測定温度範囲は30〜300℃とした。 The thermal expansion coefficient is a value measured by a push rod type TMA apparatus. The measurement temperature range was 30 to 300 ° C.
上記で作製したビスマス系ガラス粉末と耐火性フィラーとを混合して、封着材料を作製した。耐火物フィラーとして、表2に示す粒度を有するコーディエライトを用いた。この封着材料につき、ガラス転移点、軟化点、熱膨張係数を測定した。その結果を表2に示す。 The sealing material was produced by mixing the bismuth-based glass powder produced above and a refractory filler. Cordierite having the particle size shown in Table 2 was used as the refractory filler. About this sealing material, the glass transition point, the softening point, and the thermal expansion coefficient were measured. The results are shown in Table 2.
ガラス転移点は、押棒式TMA装置で測定した値である。 The glass transition point is a value measured with a push rod TMA apparatus.
軟化点は、マクロ型DTA装置で測定した値である。測定は、大気雰囲気下において、昇温速度10℃/分で行い、室温から600℃まで測定を行った。 The softening point is a value measured with a macro DTA apparatus. The measurement was performed in an air atmosphere at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and the measurement was performed from room temperature to 600 ° C.
熱膨張係数は、押棒式TMA装置で測定した値である。測定温度範囲は30〜300℃とした。 The thermal expansion coefficient is a value measured by a push rod type TMA apparatus. The measurement temperature range was 30 to 300 ° C.
次のようにして、封着材料層付きガラス基板を作製した。まず粘度が約70Pa・s(25℃、Shear rate:4)になるように、封着材料とビークルを混練した後、更に三本ロールミルで均一になるまで混錬し、ペースト化した。ビークル中の樹脂成分として、ポリエチレンカーボネート(MW:129000)を用い、溶剤成分として、プロピレンカーボネートを用いた。なお、プロピレンカーボネート中にポリエチレンカーボネートを25質量%溶解させたビークルを使用した。次に、縦50mm×横50mm×厚み1.0mmのガラス基板(第一のガラス基板)の外周端縁領域に沿って、上記の封着材料ペーストを厚み:約5μm、幅:約0.6mmになるように、スクリーン印刷機で額縁状に印刷した上で、大気雰囲気下にて、85℃で15分間乾燥した後、大気雰囲気下にて、485℃で10分間焼成して、封着材料ペースト中の樹脂成分の焼却(脱バインダー処理)及び封着材料の焼結(固着)を行い、表中に示す平均厚みを有する封着材料層付きガラス基板を得た。 A glass substrate with a sealing material layer was produced as follows. First, the sealing material and the vehicle were kneaded so as to have a viscosity of about 70 Pa · s (25 ° C., Shear rate: 4), and then kneaded with a three-roll mill until uniform, thereby forming a paste. Polyethylene carbonate (MW: 129000) was used as the resin component in the vehicle, and propylene carbonate was used as the solvent component. A vehicle in which 25% by mass of polyethylene carbonate was dissolved in propylene carbonate was used. Next, along the outer peripheral edge region of the glass substrate (first glass substrate) having a length of 50 mm × width of 50 mm × thickness of 1.0 mm, the above-mentioned sealing material paste has a thickness of about 5 μm and a width of about 0.6 mm. After being printed in a frame shape with a screen printer, dried at 85 ° C. for 15 minutes in an air atmosphere, and then baked at 485 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere to obtain a sealing material The resin component in the paste was incinerated (debinding treatment) and the sealing material was sintered (fixed) to obtain a glass substrate with a sealing material layer having an average thickness shown in the table.
封着材料層の平均厚みは、非接触型レーザー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.
続いて、封着材料層上に、縦50mm×横50mm×厚み1.0mmのガラス基板(第二のガラス基板)を大気雰囲気下で配置した後、封着材料層を有するガラス基板(第一のガラス基板)側から封着材料層に沿って、表3に記載の出力、走査速度にて、波長808nmのレーザー光を照射することにより、封着材料層を軟化流動させて、ガラス基板同士を封着し、試料No.1〜5のガラスパッケージを得た。 Subsequently, a glass substrate (second glass substrate) having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 1.0 mm is disposed on the sealing material layer in an air atmosphere, and then a glass substrate having a sealing material layer (first The glass substrate is softened and fluidized by irradiating a laser beam having a wavelength of 808 nm along the sealing material layer from the glass substrate side at the output and scanning speed shown in Table 3, and the glass substrates are bonded to each other. The sample No. 1 to 5 glass packages were obtained.
試料No.1〜4に係るガラスパッケージの作製に際して、使用したレーザー光のスポット形状は、略楕円形であり、長径/短径比は、表3に記載の通りである。なお、レーザー光の楕円形状は、集光レンズの変更により調整した。また、試料No.5の作製に際して、使用したレーザー光のスポット形状は、真円形である。 Sample No. When producing the glass packages according to 1 to 4, the spot shape of the laser beam used was substantially elliptical, and the major axis / minor axis ratio is as shown in Table 3. The elliptical shape of the laser beam was adjusted by changing the condenser lens. Sample No. In the production of 5, the spot shape of the laser beam used is a true circle.
図4は、試料No.1に係るガラスパッケージの作製に際して、使用したレーザー光のスポット形状を示している。また、図5は、従来のレーザー光のスポット形状を示しており、試料No.5に係るガラスパッケージの作製に際して、使用したレーザー光のスポット形状を示している。 FIG. 1 shows the spot shape of the laser beam used when the glass package according to 1 is manufactured. FIG. 5 shows the spot shape of a conventional laser beam. 5 shows the spot shape of the laser beam used when the glass package according to 5 is manufactured.
表3に記載の「ソーダライム」はソーダライムガラス基板を指し、30〜380℃における熱膨張係数は79×10−7/℃である。また、「高歪点ガラス」は、日本電気硝子株式会社製PP−8Cを指し、30〜380℃における熱膨張係数は83×10−7/℃である。 “Soda lime” described in Table 3 refers to a soda lime glass substrate, and the thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. is 79 × 10 −7 / ° C. “High strain point glass” refers to PP-8C manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., and its thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. is 83 × 10 −7 / ° C.
気密性は、ガラスパッケージの封着状態を観察することで評価した。ガラス基板同士が良好に気密封着されており、クラック、剥離が認められなかったものを「○」、クラック、剥離が認められたものを「×」として評価した。 The airtightness was evaluated by observing the sealing state of the glass package. The glass substrates were hermetically sealed and evaluated as “◯” when no crack or peeling was observed, and “X” when crack or peeling was observed.
本発明のガラスパッケージの製造方法は、例えば、色素増感型太陽電池、薄膜化合物太陽電池等の非シリコン系太陽電池、リチウムイオン二次電池、有機ELディスプレイ、有機EL照明等の有機ELデバイスの製造方法として好適である。 The method for producing a glass package of the present invention includes, for example, non-silicon solar cells such as dye-sensitized solar cells and thin film compound solar cells, lithium ion secondary batteries, organic EL displays, and organic EL devices such as organic EL lighting. It is suitable as a manufacturing method.
1、5 第一のガラス基板
2、6、8 封着材料層
3 第二のガラス基板
4、7 レーザー光
9 照射スポット
1, 5 First glass substrate 2, 6, 8 Sealing material layer 3 Second glass substrate 4, 7 Laser beam 9 Irradiation spot
Claims (16)
封着材料ペーストを第一のガラス基板上に塗布して、封着材料膜を形成する工程と、
封着材料膜を焼成して、第一のガラス基板上に封着材料層を形成する工程と、
第二のガラス基板を用意すると共に、第一のガラス基板と第二のガラス基板を封着材料層を介して重ね合わせる工程と、
照射スポットが略楕円形となるレーザー光を封着材料層に照射して、第一のガラス基板と第二のガラス基板とを封着する工程と、を備えることを特徴とするガラスパッケージの製造方法。 Preparing a first glass substrate having a thermal expansion coefficient of 55 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C .;
Applying a sealing material paste on the first glass substrate to form a sealing material film;
Baking the sealing material film to form a sealing material layer on the first glass substrate;
Preparing a second glass substrate and superimposing the first glass substrate and the second glass substrate via a sealing material layer;
Irradiating the sealing material layer with laser light having an irradiation spot having a substantially elliptical shape, and sealing the first glass substrate and the second glass substrate. Method.
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