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技術 基材組立体の製造装置

出願人 株式会社フジクラ
発明者 中圭介
出願日 2015年2月12日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-025870
公開日 2016年8月18日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2016-149468
状態 特許登録済
技術分野 エレクトロルミネッセンス光源
主要キーワード 距離調整部材 非接触層 気密保持部材 部形成体 紙系材料 断面端面図 ガス流通口 ガス排出機構
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができる基材組立体の製造装置を提供すること。

解決手段

第1基材10と第2基材20とを、第1基材10及び第2基材20の少なくとも一方に環状の封止部12,22を配置し、第1基材10と第2基材20との間に封止部12、22を挟み込み且つ第1基材10と第2基材20と封止部12,22との間に被封止物13を配置した状態で重ね合せた後、少なくとも第1基材10を支持する第1基材支持部11と、封止部12,22に対応する環状パターンを有する加圧面3aにおいて封止部12,22を第2基材20側から加熱する熱プレス部3とによって封止部12,22を加熱及び加圧して封止部12,22を介して第1基材10と第2基材20とを貼り合せて基材組立体を製造する基材組立体の製造装置100であって、第1基材支持部11の熱伝導率が、熱プレス部3の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする基材組立体の製造装置100。

概要

背景

相対向する基材同士が環状の封止部を介して組み立てられ、相対向する基材と封止部との間に被封止物を配置した基材組立体として、例えば色素増感太陽電池有機EL素子などが知られている。このような基材組立体を製造する製造装置としては、例えば下記特許文献1に記載のものが知られている。下記特許文献1には、増感色素担持された半導体を付着した第1の電極を有する第1の基板と、第2の電極を有する第2の基板とを対向配置させ、基板表面間に封止材を挟んで封止材を加熱し接着する際に、第1の電極が形成されている基板表面に対応する領域を冷却装置にて冷却すると共に、封止材に対応する領域を加熱装置にて加熱し接着する光電変換素子の製造装置が開示されている。

概要

優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができる基材組立体の製造装置を提供すること。第1基材10と第2基材20とを、第1基材10及び第2基材20の少なくとも一方に環状の封止部12,22を配置し、第1基材10と第2基材20との間に封止部12、22を挟み込み且つ第1基材10と第2基材20と封止部12,22との間に被封止物13を配置した状態で重ね合せた後、少なくとも第1基材10を支持する第1基材支持部11と、封止部12,22に対応する環状パターンを有する加圧面3aにおいて封止部12,22を第2基材20側から加熱する熱プレス部3とによって封止部12,22を加熱及び加圧して封止部12,22を介して第1基材10と第2基材20とを貼り合せて基材組立体を製造する基材組立体の製造装置100であって、第1基材支持部11の熱伝導率が、熱プレス部3の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする基材組立体の製造装置100。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができる基材組立体の製造装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1基材と第2基材とを、前記第1基材及び前記第2基材の少なくとも一方に環状の封止部を配置し、前記第1基材と前記第2基材との間に前記封止部を挟み込み且つ前記第1基材と前記第2基材と前記封止部との間に被封止物を配置した状態で重ね合せた後、少なくとも前記第1基材を支持する第1基材支持部と、前記封止部に対応する環状パターンを有する加圧面において前記封止部を第2基材側から加熱する熱プレス部とによって前記封止部を加熱及び加圧して前記封止部を介して前記第1基材と前記第2基材とを貼り合せて基材組立体を製造する基材組立体の製造装置であって、前記第1基材支持部の熱伝導率が、前記熱プレス部の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする基材組立体の製造装置。

請求項2

前記熱プレス部の熱伝導率が、前記第1基材支持部の熱伝導率の25倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の基材組立体の製造装置。

請求項3

前記熱プレス部においては、前記第1基材支持部と対向する面のうち前記加圧面以外の部分が、前記第1基材支持部から離れる方向に向かって凹んでいることを特徴とする請求項1又は2に記載の基材組立体の製造装置。

請求項4

前記基材組立体の製造装置は、前記熱プレス部及び前記第1基材支持部を収容するチャンバを更に備えることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基材組立体の製造装置。

請求項5

前記チャンバには、ガス流通させるガス流通口が形成されており、前記ガス流通口からガスを排出させるガス排出機構をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の基材組立体の製造装置。

請求項6

前記チャンバ内で前記第1基材支持部に対向する位置に設けられ、前記第1基材側で前記第2基材を支持する第2基材支持部と、前記第1基材支持部を前記熱プレス部に向かって相対的に移動させることが可能な移動機構と、前記第1基材支持部に設けられ、前記第2基材支持部を貫通し、前記第2基材支持部を前記第1基材支持部側ガイドさせることが可能なガイド部と、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間に設けられ、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間の距離を調整することが可能な距離調整部材と、を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の基材組立体の製造装置。

請求項7

前記チャンバ内で前記第1基材支持部に対向する位置に設けられ、前記第1基材側で前記第2基材を支持する第2基材支持部と、前記第1基材支持部を前記熱プレス部に向かって相対的に移動させることが可能な移動機構と、前記チャンバの内壁面に固定され、前記第2基材支持部を貫通し、前記第2基材支持部を前記第1基材支持部側にガイドさせることが可能なガイド部と、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間に設けられ、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間の距離を調整することが可能な距離調整部材と、を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の基材組立体の製造装置。

技術分野

0001

本発明は、相対向する基材同士が環状の封止部を介して組み立てられ、相対向する基材と封止部との間に被封止物を配置した基材組立体製造装置に関する。

背景技術

0002

相対向する基材同士が環状の封止部を介して組み立てられ、相対向する基材と封止部との間に被封止物を配置した基材組立体として、例えば色素増感太陽電池有機EL素子などが知られている。このような基材組立体を製造する製造装置としては、例えば下記特許文献1に記載のものが知られている。下記特許文献1には、増感色素担持された半導体を付着した第1の電極を有する第1の基板と、第2の電極を有する第2の基板とを対向配置させ、基板表面間に封止材を挟んで封止材を加熱し接着する際に、第1の電極が形成されている基板表面に対応する領域を冷却装置にて冷却すると共に、封止材に対応する領域を加熱装置にて加熱し接着する光電変換素子の製造装置が開示されている。

先行技術

0003

特開2008−10204号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、上記特許文献1に記載の加熱封止装置は、以下に示す課題を有していた。

0005

すなわち、上記特許文献1に記載の製造装置は、第1の電極が形成されている基板表面に対応する領域を冷却装置にて冷却すると共に、封止材に対応する領域を加熱装置にて加熱し接着するため、増感色素が担持された半導体に熱が加わることを抑制できるようにみえる。しかし、実際には、冷却装置で冷却が行われることにより、加熱装置で加熱する際の熱量が奪われるため、封止材において接着が不十分となったり、封止時間が長くなったりする。その結果、半導体に担持された光増感色素電解質に熱が伝わる可能性が生じるおそれがある。

0006

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができる基材組立体の製造装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するため、本発明は、第1基材と第2基材とを、第1基材及び第2基材の少なくとも一方に環状の封止部を配置し、第1基材と第2基材との間に封止部を挟み込み且つ第1基材と第2基材と封止部との間に被封止物を配置した状態で重ね合せた後、少なくとも第1基材を支持する第1基材支持部と、封止部に対応する環状パターンを有する加圧面において封止部を加熱する熱プレス部と、によって封止部を加熱及び加圧して封止部を介して第1基材と第2基材とを貼り合せて基材組立体を製造する基材組立体の製造装置であって、第1基材支持部の熱伝導率が、熱プレス部の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする基材組立体の製造装置である。

0008

この基材組立体の製造装置によれば、第1基材支持部の熱伝導率が、熱プレス部の熱伝導率よりも小さいため、封止部を加熱及び加圧する際に、第1基材支持部により、熱量が奪われることを抑制することができる。これにより、熱量を封止部に適切に与えることが可能となるため、封止時間を短くすることができる。また封止時間を短くでき、適切な熱量を封止部に与えられるため、封止部において第1基材と第2基材との接着を十分に行うことができるとともに、被封止物に熱が加わることを抑制することが可能となる。従って、本発明の基材組立体の製造装置によれば、優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができる。

0009

上記基材組立体の製造装置においては、熱プレス部の熱伝導率が、第1基材支持部の熱伝導率の25倍以上であることが好ましい。この場合、熱プレス部から封止部に熱量をより適切に与えると共に、第1基材支持部により、熱量が奪われることをより抑制することができる。

0010

上記基材組立体の製造装置においては、熱プレス部において、第1基材支持部と対向する面のうち加圧面以外の部分が、第1基材支持部から離れる方向に向かって凹んでいることが好ましい。この場合、凹部に空気層が形成され加圧面以外の不要な部位に熱が伝わりにくくなるため、封止部以外に熱が伝わることを抑制することができる。

0011

上記基材組立体の製造装置は、熱プレス部及び第1基材支持部を収容するチャンバを更に備えていてもよい。

0012

上記基材組立体の製造装置は、チャンバには、ガス流通させるガス流通口が形成されており、前記ガス流通口からガスを排出させるガス排出機構をさらに備えることが好ましい。この場合、ガス排出機構により、チャンバのガス流通口からガスを排出させることで、チャンバ内の雰囲気真空雰囲気とすることが可能となる。

0013

上記基材組立体の製造装置は、前記チャンバ内で前記第1基材支持部に対向する位置に設けられ、前記第1基材側で前記第2基材を支持する第2基材支持部と、前記第1基材支持部を前記熱プレス部に向かって相対的に移動させることが可能な移動機構と、前記第1基材支持部に設けられ、前記第2基材支持部を貫通し、前記第2基材支持部を前記第1基材支持部側ガイドさせることが可能なガイド部と、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間に設けられ、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間の距離を調整することが可能な距離調整部材と、を備えることが好ましい。

0014

この場合、チャンバ内において、第1基材支持部に第1基材が支持される。一方、第2基材支持部に第2基材が支持される。そして、この状態で第2基材支持部をチャンバ内のガイド部に貫通させる。このとき、距離調整部材によって第1基材と第2基材とを離間した状態に保持させる。続いて、例えばチャンバ内のガス流通口からガスを排出してチャンバ内部を真空雰囲気とした後、移動機構により、第1基材支持部を熱プレス部に向かって相対的に移動させる。このとき、距離調整部材によって第1基材と第2基材とが離間した状態に保持されたままとなっている。やがて、第2基材支持部が熱プレス部に当接される。このとき、第2基材支持部の移動は停止されるが、ガイド部が第2基材支持部を貫通しているため、第1基材支持部の移動はまだ可能である。このため、さらに移動機構により第1基材支持部を熱プレス部に向かって移動させると、距離調整部材によって第1基材支持部と第2基材支持部との距離が縮められ、第1基材支持部が第2基材支持部に近づけられる。そして、第1基材と第2基材とが、それらの間に封止部を挟み込み且つ第1基材と第2基材と封止部との間に被封止物を配置した状態で重ね合わされる。このとき、ガイド部が第2基材支持部を貫通しているため、第2基材支持部を第1基材支持部に対する所望の位置に確実にガイドすることが可能となる。このため、第1基材と第2基材との位置合わせを高精度に行うことができる。また第1基材と第2基材とが重ね合わされた後、さらに移動機構により、第1基材支持部が熱プレス部によって移動されると、熱プレス部の加圧面によって封止部が加圧される。こうして、封止部を介して第1基材と第2基材との貼合せが行われ、基材組立体が得られる。また、この基材組立体の製造装置によれば、異なる形状や数の封止部を有する基材組立体を製造する場合でも、熱プレス部を、その加圧面の形状や数を封止部の形状や数に合わせて変更した新たな熱プレス部に交換するだけで済む。このため、本発明の基材組立体の製造装置は、異なる形状や数の封止部を有する基材組立体を簡便に製造することができる。

0015

上記基材組立体の製造装置は、前記チャンバ内で前記第1基材支持部に対向する位置に設けられ、前記第1基材側で前記第2基材を支持する第2基材支持部と、前記第1基材支持部を前記熱プレス部に向かって相対的に移動させることが可能な移動機構と、前記チャンバの内壁面に固定され、前記第2基材支持部を貫通し、前記第2基材支持部を前記第1基材支持部側にガイドさせることが可能なガイド部と、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間に設けられ、前記第1基材支持部と前記第2基材支持部との間の距離を調整することが可能な距離調整部材と、を備えることが好ましい。

0016

この基材組立体の製造装置によれば、熱プレス部をチャンバに対して固定した状態で移動機構により第1基材支持部を熱プレス部に向かって移動させる場合、以下の作用が得られる。すなわちまずチャンバ内において、第1基材支持部に第1基材が支持される。一方、第2基材支持部に第2基材が支持される。そして、この状態で第2基材支持部をチャンバ内のガイド部に貫通させる。このとき、距離調整部材によって第1基材と第2基材とを離間した状態に保持させる。続いて、例えばチャンバ内のガス流通口からガスを排出してチャンバ内部を真空雰囲気とした後、移動機構により、第1基材支持部を熱プレス部に向かって移動させる。このとき、ガイド部はチャンバの内壁面に固定されているため、距離調整部材によって第1基材と第2基材とが離間した状態に保持されたままとなっている。やがて、第1基材と第2基材とがそれらの間に封止部を挟み込み且つ第1基材と第2基材と封止部との間に被封止物を配置した状態で重ね合わされる。このとき、第2基材支持部を第1基材支持部に対する所望の位置に確実にガイドすることが可能となる。このため、第1基材と第2基材との位置合わせを高精度に行うことができる。そして、さらに移動機構によって第1基材支持部を熱プレス部に向かって移動させる。やがて、第2基材支持部が熱プレス部に当接される。このとき、第1基材と第2基材とは重ね合わされた状態のままとなっている。またこのとき、第2基材支持部の移動は停止されるが、ガイド部が第2基材支持部を貫通しているため、第1基材支持部の移動はまだ可能である。このため、さらに移動機構により第1基材支持部が熱プレス部に向かって移動されると、熱プレス部の加圧面によって封止部が加圧される。こうして、封止部を介して第1基材と第2基材との貼合せが行われ、基材組立体が得られる。また、この基材組立体の製造装置によれば、異なる形状や数の封止部を有する基材組立体を製造する場合でも、熱プレス部を、その加圧面の形状や数を封止部の形状や数に合わせて変更した新たな熱プレス部に交換するだけで済む。このため、本発明の基材組立体の製造装置は、異なる形状や数の封止部を有する基材組立体を簡便に製造することができる。

0017

またこの基材組立体の製造装置によれば、第1基材支持部をチャンバに対して固定した状態で移動機構により熱プレス部を第1基材支持部に向かって移動させる場合、以下の作用が得られる。すなわちまずチャンバ内において、第1基材支持部に第1基材が支持される。一方、第2基材支持部に第2基材が支持される。そして、この状態で第2基材支持部をチャンバ内のガイド部に貫通させる。このとき、距離調整部材によって第1基材と第2基材とを離間した状態に保持させる。続いて、例えばチャンバ内のガス流通口からガスを排出してチャンバ内部を真空雰囲気とした後、移動機構により、熱プレス部を第1基材支持部に向かって移動させる。このとき、ガイド部はチャンバの内壁面に固定されているため、距離調整部材によって第1基材と第2基材とが離間した状態に保持されたままとなっている。やがて、熱プレス部が第2基材支持部に当接される。そして、さらに移動機構によって熱プレス部を第1基材支持部に向かって移動させる。やがて、第1基材と第2基材とがそれらの間に封止部を挟み込み且つ第1基材と第2基材と封止部との間に被封止物を配置した状態で重ね合わされる。このとき、ガイド部により、第2基材支持部を第1基材支持部に対する所望の位置に確実にガイドすることが可能となる。このため、第1基材と第2基材との位置合わせを高精度に行うことができる。このため、さらに移動機構により熱プレス部が第1基材支持部に向かって移動されると、熱プレス部の加圧面によって封止部が加圧される。こうして、封止部を介して第1基材と第2基材との貼合せが行われ、基材組立体が得られる。また、この基材組立体の製造装置によれば、異なる形状や数の封止部を有する基材組立体を製造する場合でも、熱プレス部を、その加圧面の形状や数を封止部の形状や数に合わせて変更した新たな熱プレス部に交換するだけで済む。このため、本発明の基材組立体の製造装置は、異なる形状や数の封止部を有する基材組立体を簡便に製造することができる。

発明の効果

0018

本発明によれば、優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができる基材組立体の製造装置が提供される。

図面の簡単な説明

0019

本発明の基材組立体の製造装置の一実施形態を示す切断面端面図である。
図1における第2基材支持部を示す断面図である。
図1の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図1の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図1の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図1の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図1の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
本発明の基材組立体の製造装置の他の実施形態を示す切断面端面図である。
図8の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図8の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図8の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図8の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。
図8の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一工程を示す切断面端面図である。

0020

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

0021

<第1実施形態>
まず本発明の基材組立体の製造装置の第1実施形態について図1及び図2を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の基材組立体の製造装置の第1実施形態を示す切断面端面図、図2は、図1における第2基材支持部を示す断面図である。

0022

図1に示すように、基材組立体の製造装置100はチャンバ1を有し、チャンバ1は、開口を有する本体部1aと、本体部1aの開口を塞ぐように設けられる蓋部1bとを有している。チャンバ1には、ガスを流通させるガス流通口1cが形成され、ガス流通口1cには、ガス排出機構2が接続されている。ガス排出機構2は、例えばガス流通口1cに接続されるガス排出管2aと、ガス排出管2aに接続される真空ポンプ2bとで構成される。なお、チャンバ1を構成する材料としては、例えばアルミニウムアルミニウム合金、鋼、SUSなどが用いられる。

0023

チャンバ1の本体部1a内には、第1基材10を支持する第1基材支持部11が設けられており、第1基材支持部11に対向する位置には、第1基材10側で第2基材20を支持する第2基材支持部21が配置されるようになっている。またチャンバ1の蓋部1bには、2つの環状の加圧面3aを有する熱プレス部3が固定されている。熱プレス部3は加熱部を備えている。

0024

なお、第1基材支持部11を構成する材料は、熱プレス部3よりも熱伝導率の小さい材料であれば特に限定されないが、第1基材支持部11を構成する材料としては、例えばセラミック、SUS、テフロンベークライト等の耐熱性樹脂紙系材料などが用いられる。

0025

第1基材支持部11の熱伝導率は、20W/(m・K)未満であることが好ましく、10W/(m・K)以下であることがより好ましく、さらには、1W/(m・K)以下であることが特に好ましい。第1基材支持部11の熱伝導率は、0.1W/(m・K)以上であることが好ましい。

0026

熱プレス部3を構成する材料は、第1基材支持部11よりも熱伝導率の大きい材料であれば特に限定されないが、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鋼、銅、SUSなどが用いられる。

0027

熱プレス部3の熱伝導率は20W/(m・K)以上であることが好ましく、熱プレス部3の熱伝導率は100W/(m・K)以上であることがより好ましい。但し、熱プレス部3の熱伝導率は、500W/(m・K)以下であることが好ましい。

0028

また、熱プレス部3の熱伝導率は、第1基材支持部11の熱伝導率の25倍以上であることが好ましい。また熱プレス部3の熱伝導率は、第1基材支持部11の熱伝導率の400倍以上であることがより好ましい。但し、熱プレス部3の熱伝導率は、第1基材支持部11の熱伝導率の2000倍以下であってもよく、1600倍以下である方がよい。

0029

また基材組立体の製造装置100は、第1基材支持部11を熱プレス部3に向かって移動させる移動機構30を備えている。移動機構30は、第1基材支持部11の下面で第1基材支持部11を支持し、チャンバ1の本体部1aを貫通して図1の矢印A方向に沿って第1基材支持部11を昇降させる昇降シャフト31と、チャンバ1の外側に配置され、昇降シャフト31を昇降させる駆動部32とを有している。なお、基材組立体の製造装置100は、チャンバ1の本体部1aと駆動部32とを気密に接続する気密保持部材40によって接続されている。気密保持部材40としては、例えばベローズなどが用いられる。

0030

第1基材支持部11は、第1基材10を支持する第1基材支持面11aと、第1基材支持面11aの両側に形成されるガイド部設置面11bとを有している。ガイド部設置面11bからは4本の棒状のガイド部50が図1の矢印A方向に沿って延びている。

0031

図2に示すように、第2基材支持部21は、環状の第2基材支持フレーム21aと、第2基材支持フレーム21aの内側開口を覆うように設けられ、第2基材20を固定するための第2基材固定部21bとを有している。第2基材支持フレーム21aには、ガイド部50を挿入させるための貫通孔21cが形成されている。なお、第2基材支持フレーム21aを構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鋼、SUSなどが用いられ、第2基材固定部21bを構成する材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリイミド樹脂などが用いられる。

0032

図1に示すように、ガイド部50には、第1基材支持部11と第2基材支持部21との間に設けられ、第1基材支持部11と第2基材支持部21との間の距離を調整することが可能な距離調整部材60が設けられている。距離調整部材60として、本実施形態では、バネ部材が設けられている。

0033

次に、上述した基材組立体の製造装置100の作用について、図1図7を参照しながら、基材組立体として色素増感光電変換素子を製造する場合を例にして説明する。図3図7は、図1の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一連の工程を示す切断面端面図である。

0034

まず第1基材10を用意する。第1基材10としては、例えば作用極を用いる。ここで、作用極としては、1枚の導電性基板10a上に2つの環状の封止部12が互いに離間して配置され、各封止部12の内側に、光増感色素が担持された多孔質酸化物半導体層10bが配置されたものを用いる。導電性基板10aとしては、例えば透明基板上に透明導電層を形成したものを用いる。

0035

そして、図3に示すように、チャンバ1の蓋部1bを取り外し、チャンバ1の本体部1a内において、第1基材支持部11の第1基材支持面11a上に第1基材10を配置して第1基材10を支持させる。その後、第1基材10の多孔質酸化物半導体層10b上に被封止物13としての電解質を配置する。なお、被封止物13には、電解質に加え、多孔質酸化物半導体層10bに担持された光増感色素も含まれる。

0036

一方、2つの第2基材20の各々に環状の封止部22を固定したものを用意する。また図2に示すように、第2基材支持部21を用意する。そして、2つの封止部22を設けた第2基材20を、第2基材支持部21の第2基材固定部21bに固定する。第2基材固定部21bとしては、例えば粘着シートなどを用いることができる。

0037

そして、図4に示すように、この状態で第2基材支持部21をチャンバ1の本体部1a内に入れ、ガイド部50に貫通させる。具体的には、第2基材支持部21の第2基材支持フレーム21aの貫通孔21cにガイド部50を貫通させる。このとき、ガイド部50には、距離調整部材60としてバネ部材が設けられているため、距離調整部材60が少し縮んだ後、第1基材支持部11と第2基材支持部21とが離間した状態に保持される。このとき、第1基材10と第2基材20とが離間した状態に保持される。

0038

次に、図5に示すように、チャンバ1の本体部1aに蓋部1bを取り付ける。このとき、蓋部1bには、熱プレス部3を固定する。ここで、熱プレス部3の加圧面3aの形状は、封止部12、封止部22と同様の環状パターンとする。また加圧面3aの個数は、第1基材10又は第2基材20の数に合わせる。さらに、熱プレス部3においては、第1基材支持部11と対向する面のうち加圧面3a以外の部分が、第1基材支持部11から離れる方向に向かって凹んでいる。これにより、凹部に空気層が形成され加圧面3a以外の不要な部位に熱が伝わりにくくなるため、封止部22以外に熱が伝わることを抑制することができる。そして、チャンバ1内のガス流通口1cからガス排出機構2によってガスを排出する。具体的には、真空ポンプ2bを作動させ、ガス排出管2aを通してチャンバ1内のガスを排出する。こうしてチャンバ1の内部を真空雰囲気とする。

0039

その後、移動機構30により、第1基材支持部11を熱プレス部3に向かって移動させる。具体的には、駆動部32を駆動することにより、昇降シャフト31を図5の矢印A方向に沿って移動させる。このとき、距離調整部材60によって第1基材10と第2基材20とが離間した状態に保持されたままとなっている。やがて、第2基材支持部21が熱プレス部3に当接される(図6参照)。このとき、第2基材支持部21の移動は停止されるが、ガイド部50が第2基材支持部21を貫通しているため、第1基材支持部11の移動はまだ可能である。このため、さらに移動機構30により第1基材支持部11を熱プレス部3に向かって移動させると、距離調整部材60によって第1基材支持部11と第2基材支持部21との距離が縮められ、第1基材支持部11が第2基材支持部21に近づけられる。やがて、第1基材10と第2基材20とが、それらの間に封止部12、22を挟み込み且つ第1基材10と第2基材20と封止部12、22との間に被封止物13を配置した状態で重ね合わされる(図7参照)。このとき、ガイド部50が第2基材支持部21を貫通しているため、第2基材支持部21を第1基材支持部11に対する所望の位置に確実にガイドすることが可能となる。このため、第1基材10と第2基材20との位置合わせを高精度に行うことができる。また第1基材10と第2基材20とが重ね合わされた後、さらに移動機構30により、第1基材支持部11が熱プレス部3に向かって移動されると、熱プレス部3の加圧面3aによって封止部12、22が加圧される。また本実施形態では熱プレス部3は加熱部を兼ねているため、加圧面3aによって封止部12,22を加熱溶融させることも可能となる。こうして、封止部12を介して第1基材10と第2基材20との貼合せが行われ、基材組立体としての色素増感光電変換素子が得られる。

0040

また、この基材組立体の製造装置100によれば、異なる形状や数の封止部12、22を有する基材組立体を製造する場合でも、熱プレス部3を、その加圧面3aの形状や数を封止部12、22の形状や数に合わせて変更した新たな熱プレス部に交換するだけで済む。このため、基材組立体の製造装置100は、異なる形状や数の封止部12、22を有する基材組立体を簡便に製造することができる。

0041

この基材組立体の製造装置100によれば、第1基材支持部11の熱伝導率が、熱プレス部3の熱伝導率よりも小さいため、封止部22を加熱及び加圧する際に、第1基材支持部11により、熱量が奪われることを抑制することができる。これにより、熱量を封止部22に適切に与えることが可能となるため、封止時間を短くすることができる。また封止時間を短くでき、適切な熱量を封止部22に与えられるため、封止部12,22において第1基材10と第2基材20との接着を十分に行うことができるとともに、被封止物13に熱が加わることを抑制することが可能となる。従って、基材組立体の製造装置100によれば、優れた性能を有する基材組立体としての色素増感光電変換素子を効率よく製造することができる。また熱プレス部3の熱伝導率が第1基材支持部11の熱伝導率の25倍以上であると、熱プレス部3から封止部12に熱量をより適切に与えると共に、第1基材支持部11によって熱量が奪われることをより抑制することができる。

0042

<第2実施形態>
次に、本発明の基材組立体の製造装置の第2実施形態について図8を参照しながら詳細に説明する。図8は、本発明の基材組立体の製造装置の第2実施形態を示す切断面端面図である。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

0043

図8に示すように、本実施形態の基材組立体の製造装置200は、ガイド部250がチャンバ1の本体部1aの底面211bに固定され、第1基材支持部11がガイド部設置面11bを有しない点で、ガイド部50が第1基材支持部11のガイド部設置面11bに固定されている第1実施形態の基材組立体の製造装置100と相違する。なお、ガイド部250としては、その先端が、チャンバ1の本体部1aの底面211bから熱プレス部3の加圧面3aの位置よりも高い位置に配置することが可能なものを用いる。

0044

以下、本実施形態の基材組立体の製造装置200の作用について図9図13を参照しながら、基材組立体として色素増感光電変換素子を製造する場合を例にして説明する。図9図13は、図8の基材組立体の製造装置を用いた基材組立体の製造方法の一連の工程を示す切断面端面図である。

0045

まず第1基材10を用意する。

0046

そして、図9に示すように、チャンバ1の蓋部1bを取り外し、チャンバ1の本体部1a内において、第1基材支持部11の第1基材支持面11a上に第1基材10を配置して第1基材10を支持させる。その後、被封止物13としての光増感色素が担持されている第1基材10の多孔質酸化物半導体層10b上に被封止物13としての電解質を配置する。

0047

一方、2つの第2基材20の各々に環状の封止部22を固定したものを用意する。また図2に示すように、第2基材支持部21を用意する。そして、2つの封止部22を設けた第2基材20を、第2基材支持部21の第2基材固定部21bに固定する。

0048

そして、図10に示すように、この状態で第2基材支持部21をチャンバ1の本体部1a内に入れ、ガイド部250に貫通させる。具体的には、第2基材支持部21の第2基材支持フレーム21aの貫通孔21cにガイド部250を貫通させる。このとき、ガイド部250には、距離調整部材60としてバネ部材が設けられているため、距離調整部材60が少し縮んだ後、第2基材支持部21とチャンバ1の本体部1aの底面211bとが離間した状態に保持される。このとき、第1基材10と第2基材20とが離間した状態に保持される。

0049

次に、図11に示すように、チャンバ1の本体部1aに蓋部1bを取り付ける。このとき、蓋部1bには、熱プレス部3を固定する。そして、チャンバ1内のガス流通口1cからガス排出機構2によってガスを排出する。こうしてチャンバ1の内部を真空雰囲気とする。

0050

その後、移動機構30により、第1基材支持部11を熱プレス部3に向かって移動させる。具体的には、駆動部32を駆動することにより、昇降シャフト31を図11の矢印A方向に沿って移動させる。このとき、第2基材支持部21は静止しているので、第1基材支持部11は、第2基材支持部12に近づいていく。第1基材10と第2基材20とが、それらの間に封止部12、22を挟み込み且つ第1基材10と第2基材20と封止部12、22との間に被封止物13を配置した状態で重ね合わされる(図12参照)。このとき、ガイド部250が第2基材支持部21を貫通しているため、第2基材支持部21を第1基材支持部11に対する所望の位置に確実にガイドすることが可能となる。このため、第1基材10と第2基材20との位置合わせを高精度に行うことができる。

0051

そして、さらに移動機構30によって第1基材支持部11を熱プレス部3に向かって移動させる。やがて、第2基材支持部21が熱プレス部3に当接される(図13参照)。このとき、第1基材10と第2基材20とは重ね合わされた状態のままとなっている。またこのとき、第2基材支持部21の移動は停止されるが、ガイド部250が第2基材支持部21を貫通しているため、第1基材支持部11の移動はまだ可能である。このため、さらに移動機構30により第1基材支持部11が熱プレス部3に向かって移動されると、熱プレス部3の加圧面3aによって封止部12,22が加圧される。また本実施形態では熱プレス部3は加熱部を兼ねているため、加圧面3aによって封止部12,22を加熱溶融させることも可能となる。こうして、封止部12,22を介して第1基材10と第2基材20との貼合せが行われ、基材組立体としての色素増感光電変換素子が得られる。

0052

また、この基材組立体の製造装置200によれば、異なる形状や数の封止部12、22を有する基材組立体を製造する場合でも、熱プレス部3を、その加圧面3aの形状や数を封止部12、22の形状や数に合わせて変更した新たな熱プレス部に交換するだけで済む。このため、基材組立体の製造装置200は、異なる形状や数の封止部12、22を有する基材組立体を簡便に製造することができる。

0053

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ガス流通口1cにガス排出機構が接続されているが、ガス排出機構に代えて、窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給機構が接続されてもよいし、ガス流通口1cが設けられていなくてもよい。

0054

また上記実施形態では、第1基材10及び第2基材20の各々に封止部12,22が固定された基材組立体を製造する場合を例にして基材組立体の製造装置の作用について説明したが、本発明の基材組立体の製造装置は、第1基材10及び第2基材20のいずれか一方に封止部が固定された基材組立体を製造する場合であれば適用可能である。

0055

さらにまた上記第1実施形態では、熱プレス部3が蓋部1bに固定され、第1基材支持部11が移動機構30により熱プレス部3に向かって移動されるようになっているが、第1基材支持部11がチャンバ1に対して固定され、熱プレス部3が第1基材支持部11に向かって移動機構により移動されるようになっていてもよい。

0056

また上記第2実施形態でも、熱プレス部3が蓋部1bに固定され、第1基材支持部11が移動機構30により熱プレス部3に向かって移動されるようになっているが、第1基材支持部11がチャンバ1に対して固定され、熱プレス部3が第1基材支持部11に向かって移動機構により移動されるようになっていてもよい。

0057

また、上記実施形態では、第2基材支持部21、移動機構30、ガイド部50、250及び距離調整部材60が設けられているが、これらを設けず、第1基材支持部11で、第1基材10及び第2基材20を支持してもよい。具体的には、第1基材10と第2基材20とが、それらの間に封止部12、22を挟み込み且つ第1基材10と第2基材20と封止部12、22との間に被封止物13を配置した状態で重ね合わされたものをあらかじめ用意し、第1基材支持部11上に配置して支持してもよい。

0058

さらに上記実施形態では、基材組立体の製造装置100,200がチャンバ1を備えているが、必ずしもチャンバ1を備えていなくてもよい。

0059

また上記実施形態では、第1基材支持部11を構成する材料が熱プレス部3よりも熱伝導率の小さい材料であると述べたが、ここで言う「第1基材支持部11」は、「第1基材支持部11のうち少なくとも第1基材10と接触する部分」を意味する。このため、第1基材支持部11のうち第1基材10との接触部分のみが、熱プレス部3よりも熱伝導率の小さい材料で構成され、第1基材10と接触しない部分については必ずしも熱プレス部3よりも熱伝導率の小さい材料で構成されていなくてもよいことを意味する。従って、例えば、熱プレス部3が、第1基材10と接触する第1基材接触層と、第1基材10と接触しない第1基材非接触層とを有する場合、第1基材接触層の熱伝導率が熱プレス部3の熱伝導率より小さければよく、第1基材非接触層の熱伝導率は熱プレス部3の熱伝導率より大きくてもよい。

0060

また上記実施形態では、第1基材支持部11を構成する材料が熱プレス部3よりも熱伝導率の小さい材料であると述べたが、ここで言う「熱プレス部3」は、「熱プレス部3のうち少なくとも加圧面3aを有する部分」を意味する。このため、熱プレス部3のうち少なくとも加圧面3aを有する部分のみが第1基材支持部11を構成する材料の熱伝導率よりも大きければよく、加圧面3aを有しない他の部分については、必ずしも第1基材支持部11を構成する材料の熱伝導率よりも大きくなくてもよいことを意味する。

0061

以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

0062

(実施例1)
まずガラスからなる厚さ1mmの透明基板の上に、厚さ1μmのFTOからなる透明導電層を形成してなる透明導電性基板を準備した。

0063

次に、透明導電層の上に酸化物半導体層を形成した。酸化物半導体層は、酸化物半導体粒子を含む酸化物半導体層形成用ペーストスクリーン印刷した後、焼成して形成した。焼成は500℃で1時間行った。

0064

次に、作用極を、光増感色素溶液中に一昼夜浸漬させた後、取り出して乾燥させ、酸化物半導体層に被封止物である光増感色素を吸着させた。光増感色素溶液は、アセトニトリルとt−ブタノールとを体積比1:1で混合した混合溶媒中に、Z907からなる光増感色素をその濃度が0.2mMとなるように溶解させることで作製した。

0065

次に、封止部を形成するための封止部形成体を透明導電性基板上に設けた。封止部形成体は、5cm×5cm×50μmのバイネル14164(商品名、デュポン社製)からなる1枚の封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに、四角形状の開口を形成することによって得た。このとき、開口は、4.8cm×4.8cm×100μmの大きさとなるようにした。こうして、封止部12を有し、光増感色素を酸化物半導体層に担持させた作用極からなる第1基材10を作製した。

0066

そして、図1に示す基材組立体の製造装置において、チャンバ1の蓋部1bを取り外し、上記第1基材10をチャンバ1内に入れ、チャンバ1の本体部1a内において、上記第1基材10を第1基材支持部11の第1基材支持面11a上に配置して支持させた。この状態で、酸化物半導体層の上に被封止物である電解質を塗布した。電解質としては、ヨウ素0.002M、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイドDMPImI)0.6Mを含む3−メトキシプロピオニトリル(MPN)溶液を用意した。

0067

一方、第2基材20としての対極を用意した。第2基材20は、5cm×5cm×40μmのチタン箔の上にスパッタリング法によって厚さ5nmの白金からなる触媒層を形成することによって用意した。

0068

そして、この第2基材20を、第2基材支持部22に固定することなく、そのまま第1基材10の封止部12の上に配置し、第1基材10と第2基材20とが、それらの間に封止部12を挟み込み且つ第1基材10と第2基材20と封止部12との間に被封止物13である電解質及び光増感色素を配置した状態で重ね合わせて積層体とした。

0069

次に、図5に示すように、チャンバ1の本体部1aに蓋部1bを取り付けた。このとき、蓋部1bには、熱プレス部3を固定した。ここで、熱プレス部3の加圧面3aの形状は、封止部12と同様の環状パターンとした。すなわち、熱プレス部3の加圧面3aの形状は、外径が5.2cm×5.2cmであり内径が4.6cm×4.6cmの封止部に対応する環状パターンとした。また熱プレス部3においては、第1基材支持部11と対向する面のうち加圧面3a以外の部分が第1基材支持部11から離れる方向に向かって凹むようにした。

0070

次に、チャンバ1内のガス流通口1cから真空ポンプ2bによってガスを排出させ、チャンバ1の内部空間を減圧した。その後、熱プレス部3を加熱した。そして、駆動部32を駆動することにより、昇降シャフト31を図11の矢印A方向に沿って移動させた。こうして加熱した熱プレス部3を第2基材20に接触させ、封止部12を5MPaで30秒間加圧しながら加熱溶融させた。こうして、色素増感光電変換素子である基材組立体を得た。

0071

この際、熱プレス部3の材料、及び、第1基材支持部11の材料は表1の通りとした。また、熱プレス部3の温度は200℃とし、第1基材支持部11の温度を30℃とした。

0072

(実施例2〜4及び比較例1〜2)
熱プレス部3の材料、及び、第1基材支持部11の材料を表1の通りとしたこと以外は、実施例1と同様にして色素増感光電変換素子である基材組立体を得た。

0073

<特性の評価>
(耐久性)
耐久性は、色素増感光電変換素子の光電変換効率保持率によって評価できる。光電変換効率の保持率は具体的には以下のようにして算出した。即ちまず実施例1〜4及び比較例1〜2で得られた色素増感光電変換素子について、初期光電変換効率(η0)を測定した。その製造直後から85℃の高温環境下で24時間静置して光電変換効率(η)を測定した。そして、こうして測定された光電変換効率(η)と、上記のようにして測定された初期光電変換効率(η0)とに基づいて、光電変換効率の保持率を下記式に基づいて算出した。結果を表1に示す。

光電変換効率の保持率=100×η/η0

なお、表1において、光電変換効率の保持率が80%以上であった色素増感光電変換素子については「◎」とし、光電変換効率の保持率が50%以上80%未満であった色素増感光電変換素子については「○」とし、封止部12が完全に溶融せず作製後すぐに電解質が漏れ封止部12が形成できなかった色素増感光電変換素子については「×」と表示した。

0074

実施例

0075

上より、本発明の基材組立体の製造装置によれば、優れた耐久性を有する基材組立体を効率よく製造することができることが確認された。

0076

1…チャンバ
1c…ガス流通口
3…熱プレス部
3a…加圧面
10…第1基材
11…第1基材支持部
12、22…封止部
13…被封止物
20…第2基材
21…第2基材支持部
30…移動機構
31…昇降シャフト(移動機構)
32…駆動部(移動機構)
50,250…ガイド部
60…距離調整部材
100,200…基材組立体の製造装置

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