JP2001180974A - コンポジットガラス及びその製造方法 - Google Patents
コンポジットガラス及びその製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
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- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/22—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions containing two or more distinct frits having different compositions
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軟化点を低く保持したまま、熱膨張係数を低
減することができるとともに、所定の熱膨張係数を得る
ために必要な分散ガラスの添加量を容易に算出すること
ができるコンポジットガラス及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が
高く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込まな
いように分散させた微構造を有するコンポジットガラス
である。母ガラスに、母ガラスよりも軟化点が高く、且
つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを混合した後、成形
し、母ガラスの軟化点よりも高い温度で焼成することに
より、母ガラス中に分散ガラスが溶け込むことなく、母
ガラス中に分散ガラスを均一に分散させる。
減することができるとともに、所定の熱膨張係数を得る
ために必要な分散ガラスの添加量を容易に算出すること
ができるコンポジットガラス及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が
高く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込まな
いように分散させた微構造を有するコンポジットガラス
である。母ガラスに、母ガラスよりも軟化点が高く、且
つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを混合した後、成形
し、母ガラスの軟化点よりも高い温度で焼成することに
より、母ガラス中に分散ガラスが溶け込むことなく、母
ガラス中に分散ガラスを均一に分散させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、主に、ガラス、
金属、セラミックス等を封着する封着材（シール材）と
して使用できるコンポジットガラス及びその製造方法に
関する。
金属、セラミックス等を封着する封着材（シール材）と
して使用できるコンポジットガラス及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】 通常、ガラス、金属、セラミックス等
の封着複合体を製造する場合、上記複合体を構成する部
品又は封着部近傍に位置する他の部品の耐熱性から、そ
の封着温度に制限を受けることが少なくない。
の封着複合体を製造する場合、上記複合体を構成する部
品又は封着部近傍に位置する他の部品の耐熱性から、そ
の封着温度に制限を受けることが少なくない。
【０００３】 このため、上記封着複合体を製造する場
合、封着材（シール材）として、被封着体とほぼ等しい
熱膨張係数をもつ低融点ガラス又は結晶化ガラスが主に
用いられてきた。
合、封着材（シール材）として、被封着体とほぼ等しい
熱膨張係数をもつ低融点ガラス又は結晶化ガラスが主に
用いられてきた。
【０００４】 しかしながら、低融点ガラスを用いた封
着材は、一般的に、熱膨張係数が大きいため、被封着材
との熱膨張係数の差が大きくなると、封着部が熱応力に
より破壊されてしまうという問題があった。また、結晶
化ガラスを用いた封着材は、結晶化に長時間を要するた
め、作業効率の低下及び被封着材の熱劣化が生じてしま
うという問題があった。また、結晶化ガラスとなるガラ
スには組成に制約があり、組成を自由に決められないと
いう問題もあった。
着材は、一般的に、熱膨張係数が大きいため、被封着材
との熱膨張係数の差が大きくなると、封着部が熱応力に
より破壊されてしまうという問題があった。また、結晶
化ガラスを用いた封着材は、結晶化に長時間を要するた
め、作業効率の低下及び被封着材の熱劣化が生じてしま
うという問題があった。また、結晶化ガラスとなるガラ
スには組成に制約があり、組成を自由に決められないと
いう問題もあった。
【０００５】 これらの問題を解決するために、例え
ば、低融点ガラス中に低融点ガラスよりも熱膨張係数の
低い石英ガラス（シリカガラス）からなる粒子を分散さ
せた封着材１（特開昭５５−８０７３８号公報参照、熱
膨張係数・焼成温度の記載無。ただし、アルミナ(8〜9
×10-6/K)、ベリリア(10×10-6/K)等のセラミックスか
ら成る半導体素子用容器の封着に用いるため７×１０-6
／℃程度以上であると推測される）、ガラス中にセラミ
ックス（例えば、アルミナ）からなる粒子を分散させた
封着材２（実開昭４７−３７９４９号公報参照、熱膨張
係数：４．８〜５．４×１０-6／℃、焼成温度：９８０
℃）、封着温度より低い温度で速やかに結晶化し、且つ
高膨脹性の結晶化ガラスＡに、封着温度よりはるかに高
い温度で結晶化する低膨脹性の結晶化ガラスＢを添加し
た封着材３（特公昭４９−３５０４４号公報参照、熱膨
張係数：７．０〜１１．０×１０-6／℃、焼成温度：４
６０℃以下）がそれぞれ提案されている。これにより、
低融点ガラスの熱膨張係数の低減（ただし、４．８×１
０-6／℃まで）と低軟化点（低温焼成）とを同時に満た
すことができる封着材を得ることができるため、およそ
４．８×１０-6／℃以上の熱膨張係数を有する被封着物
への適用を可能とした。
ば、低融点ガラス中に低融点ガラスよりも熱膨張係数の
低い石英ガラス（シリカガラス）からなる粒子を分散さ
せた封着材１（特開昭５５−８０７３８号公報参照、熱
膨張係数・焼成温度の記載無。ただし、アルミナ(8〜9
×10-6/K)、ベリリア(10×10-6/K)等のセラミックスか
ら成る半導体素子用容器の封着に用いるため７×１０-6
／℃程度以上であると推測される）、ガラス中にセラミ
ックス（例えば、アルミナ）からなる粒子を分散させた
封着材２（実開昭４７−３７９４９号公報参照、熱膨張
係数：４．８〜５．４×１０-6／℃、焼成温度：９８０
℃）、封着温度より低い温度で速やかに結晶化し、且つ
高膨脹性の結晶化ガラスＡに、封着温度よりはるかに高
い温度で結晶化する低膨脹性の結晶化ガラスＢを添加し
た封着材３（特公昭４９−３５０４４号公報参照、熱膨
張係数：７．０〜１１．０×１０-6／℃、焼成温度：４
６０℃以下）がそれぞれ提案されている。これにより、
低融点ガラスの熱膨張係数の低減（ただし、４．８×１
０-6／℃まで）と低軟化点（低温焼成）とを同時に満た
すことができる封着材を得ることができるため、およそ
４．８×１０-6／℃以上の熱膨張係数を有する被封着物
への適用を可能とした。
【０００６】 尚、封着後における封着材の微構造は、
それぞれ異なり、上記封着材１の場合、低融点ガラス中
に分散された石英ガラス（シリカガラス）からなる粒子
が低融点ガラス中に溶け込んだ構造、上記封着材２の場
合、ガラス中にアルミナ微粉末を独立した相として分散
させた構造、更に上記封着材３の場合、結晶化ガラスＡ
と結晶化ガラスＢとの反応により生成された新たな結晶
構造である。
それぞれ異なり、上記封着材１の場合、低融点ガラス中
に分散された石英ガラス（シリカガラス）からなる粒子
が低融点ガラス中に溶け込んだ構造、上記封着材２の場
合、ガラス中にアルミナ微粉末を独立した相として分散
させた構造、更に上記封着材３の場合、結晶化ガラスＡ
と結晶化ガラスＢとの反応により生成された新たな結晶
構造である。
【０００７】 しかしながら、上記封着材１〜３では、
低温焼成を行うことは出来ても熱膨張係数が４．８×１
０-6／℃よりも低い被封着材を封着することは困難であ
った。一方、低熱膨張性と低軟化点を同時に満たす材料
としてホウケイ酸ガラスが封着材として検討されている
が、ホウケイ酸ガラスは、ガラス組成中のアルカリ成分
を少なくし、ＳｉＯ2を過剰にすることで、熱膨張係数
を低減することができるが、ＳｉＯ2を過剰にすると、
ガラスの粘性及び軟化点等が高くなり、封着温度（焼成
温度）が上昇してしまうため、低軟化点を維持しつつ、
熱膨張係数を更に低減することには限界があった。
低温焼成を行うことは出来ても熱膨張係数が４．８×１
０-6／℃よりも低い被封着材を封着することは困難であ
った。一方、低熱膨張性と低軟化点を同時に満たす材料
としてホウケイ酸ガラスが封着材として検討されている
が、ホウケイ酸ガラスは、ガラス組成中のアルカリ成分
を少なくし、ＳｉＯ2を過剰にすることで、熱膨張係数
を低減することができるが、ＳｉＯ2を過剰にすると、
ガラスの粘性及び軟化点等が高くなり、封着温度（焼成
温度）が上昇してしまうため、低軟化点を維持しつつ、
熱膨張係数を更に低減することには限界があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、このよう
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、結晶化ガラスではなくガラス
を用いることで、熱膨張をはじめとする各種要求特性に
応じた組成を自由に設計することが出来、母ガラス中に
分散ガラスが溶け込まないように分散させることによ
り、軟化点を低く保持したまま、熱膨張係数を低減する
ことができるとともに、母ガラスの有する耐蝕性など他
の特性を損なうことなく所定の熱膨張係数を得るために
必要な分散ガラスの添加量を容易に算出することができ
るコンポジットガラス及びその製造方法を提供するもの
である。
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、結晶化ガラスではなくガラス
を用いることで、熱膨張をはじめとする各種要求特性に
応じた組成を自由に設計することが出来、母ガラス中に
分散ガラスが溶け込まないように分散させることによ
り、軟化点を低く保持したまま、熱膨張係数を低減する
ことができるとともに、母ガラスの有する耐蝕性など他
の特性を損なうことなく所定の熱膨張係数を得るために
必要な分散ガラスの添加量を容易に算出することができ
るコンポジットガラス及びその製造方法を提供するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、母ガラス中に、当該母ガラスよりも軟化点が高
く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込まない
ように分散させた微構造を有することを特徴とするコン
ポジットガラスが提供される。このとき、本発明のコン
ポジットガラスは、母ガラスの熱膨張係数、分散ガラス
の熱膨張係数及び分散ガラスの体積分率から複合則によ
り算出された熱膨張係数βと、コンポジットガラスの熱
膨張係数αとが、０．９β≦α≦１．１βを満足するこ
とが好ましい。また、本発明のコンポジットガラスは、
母ガラスの熱膨張係数α1と、分散ガラスの熱膨張係数
α2とが、α2−α1≧２．０×１０-6／Ｋを満足するこ
とが好ましい。
れば、母ガラス中に、当該母ガラスよりも軟化点が高
く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込まない
ように分散させた微構造を有することを特徴とするコン
ポジットガラスが提供される。このとき、本発明のコン
ポジットガラスは、母ガラスの熱膨張係数、分散ガラス
の熱膨張係数及び分散ガラスの体積分率から複合則によ
り算出された熱膨張係数βと、コンポジットガラスの熱
膨張係数αとが、０．９β≦α≦１．１βを満足するこ
とが好ましい。また、本発明のコンポジットガラスは、
母ガラスの熱膨張係数α1と、分散ガラスの熱膨張係数
α2とが、α2−α1≧２．０×１０-6／Ｋを満足するこ
とが好ましい。
【００１０】 また、本発明によれば、母ガラスに、当
該母ガラスよりも軟化点が高く、且つ熱膨張係数の小さ
い分散ガラスを混合した後、成形し、当該母ガラスの軟
化点よりも高い温度で焼成することにより、当該母ガラ
ス中に分散ガラスが溶け込むことなく、母ガラス中に分
散ガラスを均一に分散させたことを特徴とするコンポジ
ットガラスの製造方法が提供される。このとき、上記焼
成温度は、１１００℃以下（より好ましくは、９００℃
以下）であることが好ましい。
該母ガラスよりも軟化点が高く、且つ熱膨張係数の小さ
い分散ガラスを混合した後、成形し、当該母ガラスの軟
化点よりも高い温度で焼成することにより、当該母ガラ
ス中に分散ガラスが溶け込むことなく、母ガラス中に分
散ガラスを均一に分散させたことを特徴とするコンポジ
ットガラスの製造方法が提供される。このとき、上記焼
成温度は、１１００℃以下（より好ましくは、９００℃
以下）であることが好ましい。
【００１１】 尚、本発明では、母ガラスがホウケイ酸
ガラスであり、且つその主組成が、ＳｉＯ2が４０〜８
０重量％、Ａｌ2Ｏ3が０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3が１５〜
２５重量％、アルカリ又はアルカリ土類の酸化物が２０
重量％以下であることが好ましい。このとき、母ガラス
の平均粒径は、２０μｍ以下であることが好ましい。
ガラスであり、且つその主組成が、ＳｉＯ2が４０〜８
０重量％、Ａｌ2Ｏ3が０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3が１５〜
２５重量％、アルカリ又はアルカリ土類の酸化物が２０
重量％以下であることが好ましい。このとき、母ガラス
の平均粒径は、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】 また、本発明では、分散ガラスがシリカ
ガラスであることが好ましい。このとき、分散ガラスの
最小粒径は、２μｍ以上であることが好ましく、分散ガ
ラスの形状は、アスペクト比で３以下である（より好ま
しくは、１に近似している）ことが好ましい。
ガラスであることが好ましい。このとき、分散ガラスの
最小粒径は、２μｍ以上であることが好ましく、分散ガ
ラスの形状は、アスペクト比で３以下である（より好ま
しくは、１に近似している）ことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】 本発明のコンポジットガラス
は、母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が高く、且つ
熱膨張係数の小さい分散ガラスが溶け込まないように分
散させた微構造を有するものである。これにより、軟化
点を低く保持したまま、熱膨張係数を低減することがで
きるとともに、所定の熱膨張係数を得るために必要な分
散ガラスの添加量を容易に算出することができる。
は、母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が高く、且つ
熱膨張係数の小さい分散ガラスが溶け込まないように分
散させた微構造を有するものである。これにより、軟化
点を低く保持したまま、熱膨張係数を低減することがで
きるとともに、所定の熱膨張係数を得るために必要な分
散ガラスの添加量を容易に算出することができる。
【００１４】 以上のことから、本発明のコンポジット
ガラスは、主に、ガラス、金属、セラミックス等を封着
する封着材（シール材）として好適に用いることができ
る。尚、上記封着材（シール材）は、鋳込み、押し出
し、プレス等で所定の形状に成形した成形体を被封着材
と同時に焼成する方法により、用いることができる。ま
た、上記封着材（シール材）は、スラリー状のコンポジ
ットガラス原料を被封着材上に刷毛塗り、スプレー、デ
ィップコーティングした後、焼成する方法により用いる
こともできる。
ガラスは、主に、ガラス、金属、セラミックス等を封着
する封着材（シール材）として好適に用いることができ
る。尚、上記封着材（シール材）は、鋳込み、押し出
し、プレス等で所定の形状に成形した成形体を被封着材
と同時に焼成する方法により、用いることができる。ま
た、上記封着材（シール材）は、スラリー状のコンポジ
ットガラス原料を被封着材上に刷毛塗り、スプレー、デ
ィップコーティングした後、焼成する方法により用いる
こともできる。
【００１５】 ここで、本発明のコンポジットガラスの
主な特徴は、母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が高
く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込まない
ように分散させた微構造を有することにある（図２参
照）。これにより、上記コンポジットガラスの軟化点
は、母ガラスの軟化点（Ｔｓ）と同程度にできるため、
上記コンポジットガラスと同程度の熱膨張率を有する均
一組成のガラスよりも低温で焼成することができる。
主な特徴は、母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が高
く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込まない
ように分散させた微構造を有することにある（図２参
照）。これにより、上記コンポジットガラスの軟化点
は、母ガラスの軟化点（Ｔｓ）と同程度にできるため、
上記コンポジットガラスと同程度の熱膨張率を有する均
一組成のガラスよりも低温で焼成することができる。
【００１６】 また、本発明のコンポジットガラスは、
その熱膨張係数が複合則に従っており、分散ガラスの体
積分率から熱膨張係数を制御することができることを見
い出した。なお、母ガラスの熱膨張係数、分散ガラスの
熱膨張係数及び分散ガラスの体積分率から複合則により
算出された熱膨張係数βと、コンポジットガラスの熱膨
張係数αとが、０．９β≦α≦１．１βの範囲内（図１
参照）となることが好ましい。
その熱膨張係数が複合則に従っており、分散ガラスの体
積分率から熱膨張係数を制御することができることを見
い出した。なお、母ガラスの熱膨張係数、分散ガラスの
熱膨張係数及び分散ガラスの体積分率から複合則により
算出された熱膨張係数βと、コンポジットガラスの熱膨
張係数αとが、０．９β≦α≦１．１βの範囲内（図１
参照）となることが好ましい。
【００１７】 ここで、上記熱膨張係数βは、複合則に
基づいて、以下に示す式により算出した。 β＝α1Ｘ1＋α2（１−Ｘ1） ここで、β ：コンポジットガラスの熱膨張係数、 α1：分散ガラスの熱膨張係数、 α2：母ガラスの熱膨張係数、 Ｘ1：分散ガラスの体積分率（Ｘ1＋Ｘ2＝１）、 Ｘ2：母ガラスの体積分率、 を表したものである。
基づいて、以下に示す式により算出した。 β＝α1Ｘ1＋α2（１−Ｘ1） ここで、β ：コンポジットガラスの熱膨張係数、 α1：分散ガラスの熱膨張係数、 α2：母ガラスの熱膨張係数、 Ｘ1：分散ガラスの体積分率（Ｘ1＋Ｘ2＝１）、 Ｘ2：母ガラスの体積分率、 を表したものである。
【００１８】 尚、複合則とは、複合材料の物性が、構
成材料の物性、構成比率、複合材の組織の関数になると
いう法則で理想的な場合を示したものである。
成材料の物性、構成比率、複合材の組織の関数になると
いう法則で理想的な場合を示したものである。
【００１９】 更に、本発明のコンポジットガラスは、
母ガラスの熱膨張係数α 1と、分散ガラスの熱膨張係数
α2とが、α2−α1≧２．０×１０-6／Ｋを満足するこ
とが好ましい（図１参照）。これは、母ガラスと分散ガ
ラスとの熱膨張係数の差が大きいほど、コンポジットガ
ラスの熱膨張係数を効率的に制御することができるから
である。
母ガラスの熱膨張係数α 1と、分散ガラスの熱膨張係数
α2とが、α2−α1≧２．０×１０-6／Ｋを満足するこ
とが好ましい（図１参照）。これは、母ガラスと分散ガ
ラスとの熱膨張係数の差が大きいほど、コンポジットガ
ラスの熱膨張係数を効率的に制御することができるから
である。
【００２０】 尚、本発明のコンポジットガラスは、母
ガラス中に分散させる分散ガラスの添加量が５〜４５体
積％であることが好ましい。これは、分散ガラスの添加
量が５体積％未満である場合、母ガラスの熱膨張係数を
十分に低減することができず、一方、分散ガラスの添加
量が４５体積％を超過する場合、分散ガラスが母ガラス
の変形（軟化）の抵抗となり、軟化点が増加してしまう
からである。
ガラス中に分散させる分散ガラスの添加量が５〜４５体
積％であることが好ましい。これは、分散ガラスの添加
量が５体積％未満である場合、母ガラスの熱膨張係数を
十分に低減することができず、一方、分散ガラスの添加
量が４５体積％を超過する場合、分散ガラスが母ガラス
の変形（軟化）の抵抗となり、軟化点が増加してしまう
からである。
【００２１】 次に、本発明のコンポジットガラスの製
造方法は、母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が高
く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを分散させた原
料を、母ガラス単独の焼成温度（Ｔｆ）と同程度（例え
ば、９００℃以下）で焼成することにより、母ガラス中
に分散ガラスが溶け込むことなく、母ガラス中に分散ガ
ラスを均一に分散させることができるため好ましい。
尚、母ガラスと分散ガラスとの軟化点の差が大きい場
合、あるいは分散ガラスの粒径が大きい場合は、更に高
温（例えば、１１００℃）で焼成しても、母ガラス中に
分散ガラスを溶け込まないように分散させた微構造を保
持することができる。
造方法は、母ガラス中に、母ガラスよりも軟化点が高
く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを分散させた原
料を、母ガラス単独の焼成温度（Ｔｆ）と同程度（例え
ば、９００℃以下）で焼成することにより、母ガラス中
に分散ガラスが溶け込むことなく、母ガラス中に分散ガ
ラスを均一に分散させることができるため好ましい。
尚、母ガラスと分散ガラスとの軟化点の差が大きい場
合、あるいは分散ガラスの粒径が大きい場合は、更に高
温（例えば、１１００℃）で焼成しても、母ガラス中に
分散ガラスを溶け込まないように分散させた微構造を保
持することができる。
【００２２】 尚、本発明で用いる母ガラスは、ホウケ
イ酸ガラスであり、且つその主組成が、ＳｉＯ2が４０
〜８０重量％、Ａｌ2Ｏ3が０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ 3が１
５〜２５重量％、アルカリ又はアルカリ土類の酸化物が
２０重量％以下であることが好ましい。尚、本発明で用
いるアルカリ又はアルカリ土類の酸化物は、特に限定さ
れないが、例えば、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯで
あることが好ましい。
イ酸ガラスであり、且つその主組成が、ＳｉＯ2が４０
〜８０重量％、Ａｌ2Ｏ3が０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ 3が１
５〜２５重量％、アルカリ又はアルカリ土類の酸化物が
２０重量％以下であることが好ましい。尚、本発明で用
いるアルカリ又はアルカリ土類の酸化物は、特に限定さ
れないが、例えば、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯで
あることが好ましい。
【００２３】 ここで、母ガラスの平均粒径は、２０μ
ｍ以下であることが好ましい。これは、母ガラスの平均
粒径が２０μｍを超過すると、分散ガラスを均一に分散
することが困難となるからである。
ｍ以下であることが好ましい。これは、母ガラスの平均
粒径が２０μｍを超過すると、分散ガラスを均一に分散
することが困難となるからである。
【００２４】 また、本発明で用いる分散ガラスは、母
ガラスよりも軟化点が高く、且つ熱膨張係数の小さいガ
ラスであることが好ましく、例えば、シリカガラス（石
英ガラス）を好適に用いることができる。
ガラスよりも軟化点が高く、且つ熱膨張係数の小さいガ
ラスであることが好ましく、例えば、シリカガラス（石
英ガラス）を好適に用いることができる。
【００２５】 ここで、分散ガラスの最小粒径は、２μ
ｍ以上にすることが好ましい。これにより、分散ガラス
は、焼成後も周囲の母ガラスと溶け込むことなく、その
形状を維持することができるからである。
ｍ以上にすることが好ましい。これにより、分散ガラス
は、焼成後も周囲の母ガラスと溶け込むことなく、その
形状を維持することができるからである。
【００２６】 また、分散ガラスの形状は、アスペクト
比で３以下である（より好ましくは、１に近似している
［アスペクト比＝１：真球］）ことが好ましい。これに
より、分散ガラスの表面エネルギーを低くすることがで
き、母ガラスと分散ガラスとの反応性を低減することが
できる。尚、アスペクト比とは、通常、異方性粒子の物
性、即ち板状粒子の平面の径と厚さの比で表されるもの
であり、本発明では、粒子の長径と短径の比（アスペク
ト比＝長径／短径）で表したものである。
比で３以下である（より好ましくは、１に近似している
［アスペクト比＝１：真球］）ことが好ましい。これに
より、分散ガラスの表面エネルギーを低くすることがで
き、母ガラスと分散ガラスとの反応性を低減することが
できる。尚、アスペクト比とは、通常、異方性粒子の物
性、即ち板状粒子の平面の径と厚さの比で表されるもの
であり、本発明では、粒子の長径と短径の比（アスペク
ト比＝長径／短径）で表したものである。
【００２７】
【実施例】 以下、本発明の実施例を示すが、本発明は
これに限定されるものではない。尚、各例によって得ら
れたコンポジットガラスは、以下に示す方法により特性
を評価した。
これに限定されるものではない。尚、各例によって得ら
れたコンポジットガラスは、以下に示す方法により特性
を評価した。
【００２８】（熱膨張係数の測定方法）ＪＩＳ１６１８
に従い示差膨張計を用いて測定した。
に従い示差膨張計を用いて測定した。
【００２９】（軟化点の測定方法）温度に対する熱膨張
率をプロットし、屈伏しはじめる温度を軟化点とした。
率をプロットし、屈伏しはじめる温度を軟化点とした。
【００３０】（微構造の観測方法）鏡面研磨後、ＳＥＭ
（２次電子像ＳＥＩ、反射電子像ＢＥＩ）観察を行っ
た。
（２次電子像ＳＥＩ、反射電子像ＢＥＩ）観察を行っ
た。
【００３１】（実施例１〜７）表１に示すホウケイ酸ガ
ラスＡ〜Ｃを母ガラスとして、表２に示す母ガラスとシ
リカガラス（分散ガラス）とを混合後、鋳込み成形し、
表２に示す焼成温度で焼成することにより、コンポジッ
トガラスをそれぞれ作製した。それぞれ得られたコンポ
ジットガラスの熱膨張係数、軟化点及びコンポジットガ
ラスの微構造の観察結果を表３及び図２に示す。
ラスＡ〜Ｃを母ガラスとして、表２に示す母ガラスとシ
リカガラス（分散ガラス）とを混合後、鋳込み成形し、
表２に示す焼成温度で焼成することにより、コンポジッ
トガラスをそれぞれ作製した。それぞれ得られたコンポ
ジットガラスの熱膨張係数、軟化点及びコンポジットガ
ラスの微構造の観察結果を表３及び図２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】（比較例１〜３）現在、封着材（シール
材）として用いられているホウケイ酸ガラス１（コーニ
ング社製［パイレックス］）及びホウケイ酸ガラス２
（日本フリット製）と、シリカガラスの熱膨張係数及び
軟化点を表４に示す。
材）として用いられているホウケイ酸ガラス１（コーニ
ング社製［パイレックス］）及びホウケイ酸ガラス２
（日本フリット製）と、シリカガラスの熱膨張係数及び
軟化点を表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】（考察：実施例１〜７，比較例１〜３）表
３〜４の結果から、本発明のコンポジットガラス（実施
例１〜７）は、従来のガラス（比較例１〜３）と比較し
て、軟化点を低く保持したまま、熱膨張係数を更に低減
できることが判明した。
３〜４の結果から、本発明のコンポジットガラス（実施
例１〜７）は、従来のガラス（比較例１〜３）と比較し
て、軟化点を低く保持したまま、熱膨張係数を更に低減
できることが判明した。
【００３８】 また、本発明のコンポジットガラス（実
施例１〜７）は、クラックフリーで且つ気密であるた
め、シール材として好適に用いることができた。
施例１〜７）は、クラックフリーで且つ気密であるた
め、シール材として好適に用いることができた。
【００３９】 更に、本発明のコンポジットガラス（実
施例１〜７）は、母ガラス（ホウケイ酸ガラスＡ〜Ｃ）
中に分散ガラス（シリカガラス）が溶け込むことなく、
母ガラス（ホウケイ酸ガラスＡ〜Ｃ）中に分散ガラス
（シリカガラス）が均一に分散されていることを確認し
た（図２参照）。このとき、９００℃焼成後も溶けずに
残存しうるシリカガラスの粒径の下限値は、約２μｍで
あると考えられる。尚、分散ガラス（シリカガラス）の
粒径が大きい場合、１１００℃で焼成しても、コンポジ
ットガラスの微構造を保持することができた（実施例
３）。
施例１〜７）は、母ガラス（ホウケイ酸ガラスＡ〜Ｃ）
中に分散ガラス（シリカガラス）が溶け込むことなく、
母ガラス（ホウケイ酸ガラスＡ〜Ｃ）中に分散ガラス
（シリカガラス）が均一に分散されていることを確認し
た（図２参照）。このとき、９００℃焼成後も溶けずに
残存しうるシリカガラスの粒径の下限値は、約２μｍで
あると考えられる。尚、分散ガラス（シリカガラス）の
粒径が大きい場合、１１００℃で焼成しても、コンポジ
ットガラスの微構造を保持することができた（実施例
３）。
【００４０】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、母ガラス中に分散ガラスが溶け込まないように分散
させることにより、軟化点を低く保持したまま、熱膨張
係数を低減することができるとともに、所定の熱膨張係
数を得るために必要な分散ガラスの添加量を容易に算出
することができるコンポジットガラス及びその製造方法
を提供することができる。尚、本発明のコンポジットガ
ラスは、主に、ガラス、金属、セラミックス等を封着す
る封着材（シール材）として好適に用いることができ
る。
ば、母ガラス中に分散ガラスが溶け込まないように分散
させることにより、軟化点を低く保持したまま、熱膨張
係数を低減することができるとともに、所定の熱膨張係
数を得るために必要な分散ガラスの添加量を容易に算出
することができるコンポジットガラス及びその製造方法
を提供することができる。尚、本発明のコンポジットガ
ラスは、主に、ガラス、金属、セラミックス等を封着す
る封着材（シール材）として好適に用いることができ
る。
【図１】 本発明のコンポジットガラスにおける分散ガ
ラスの体積分率と熱膨張係数との関係を示すグラフであ
る。
ラスの体積分率と熱膨張係数との関係を示すグラフであ
る。
【図２】 本発明のコンポジットガラス（実施例５）の
微構造を示す反射電子像写真である。
微構造を示す反射電子像写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 真司 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G026 BF02 BG02 BG06 4G062 AA09 BB02 BB05 CC04 CC08 DA05 DA06 DA07 DB01 DB02 DB03 DC04 DD01 DE01 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 ED04 EE01 EE02 EE03 EE04 EF01 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM08 NN29 NN32
Claims (18)
- 【請求項１】 母ガラス中に、当該母ガラスよりも軟化
点が高く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを溶け込
まないように分散させた微構造を有することを特徴とす
るコンポジットガラス。 - 【請求項２】 母ガラスの熱膨張係数、分散ガラスの熱
膨張係数及び分散ガラスの体積分率から複合則により算
出された熱膨張係数βと、当該コンポジットガラスの熱
膨張係数αとが、 ０．９β≦α≦１．１β を満足するようにした請求項１に記載のコンポジットガ
ラス。 - 【請求項３】 母ガラスの熱膨張係数α1と、分散ガラ
スの熱膨張係数α2とが、α2−α1≧２．０×１０-6／
Ｋを満足する請求項１又は２に記載のコンポジットガラ
ス。 - 【請求項４】 母ガラスが、ホウケイ酸ガラスであり、
且つその主組成が、ＳｉＯ2が４０〜８０重量％、Ａｌ2
Ｏ3が０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3が１５〜２５重量％、ア
ルカリ又はアルカリ土類の酸化物が２０重量％以下であ
る請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンポジットガ
ラス。 - 【請求項５】 母ガラスの平均粒径が、２０μｍ以下で
ある請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンポジット
ガラス。 - 【請求項６】 分散ガラスが、シリカガラスである請求
項１〜５のいずれか１項に記載のコンポジットガラス。 - 【請求項７】 分散ガラスの最小粒径が、２μｍ以上で
ある請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンポジット
ガラス。 - 【請求項８】 分散ガラスの形状が、アスペクト比で３
以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンポ
ジットガラス。 - 【請求項９】 分散ガラスの形状が、アスペクト比で１
に近似している請求項１〜７のいずれか１項に記載のコ
ンポジットガラス。 - 【請求項１０】 母ガラスに、当該母ガラスよりも軟化
点が高く、且つ熱膨張係数の小さい分散ガラスを混合し
た後、成形し、当該母ガラスの軟化点よりも高い温度で
焼成することにより、当該母ガラス中に分散ガラスが溶
け込むことなく、母ガラス中に分散ガラスを均一に分散
させたことを特徴とするコンポジットガラスの製造方
法。 - 【請求項１１】 焼成温度が、９００℃以下である請求
項１０に記載のコンポジットガラスの製造方法。 - 【請求項１２】 焼成温度が、１１００℃以下である請
求項１０に記載のコンポジットガラスの製造方法。 - 【請求項１３】 母ガラスが、ホウケイ酸ガラスであ
り、且つその主組成が、ＳｉＯ2が４０〜８０重量％、
Ａｌ2Ｏ3が０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3が１５〜２５重量
％、アルカリ又はアルカリ土類の酸化物が２０重量％以
下である請求項１０〜１２に記載のコンポジットガラス
の製造方法。 - 【請求項１４】 母ガラスの平均粒径が、２０μｍ以下
である請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のコンポ
ジットガラスの製造方法。 - 【請求項１５】 分散ガラスが、シリカガラスである請
求項１０〜１４のいずれか１項に記載のコンポジットガ
ラスの製造方法。 - 【請求項１６】 分散ガラスの最小粒径が、２μｍ以上
である請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のコンポ
ジットガラスの製造方法。 - 【請求項１７】 分散ガラスの形状が、アスペクト比で
３以下である請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の
コンポジットガラスの製造方法。 - 【請求項１８】 分散ガラスの形状が、アスペクト比で
１に近似している請求項１０〜１６のいずれか１項に記
載のコンポジットガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37449999A JP4531900B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | コンポジットガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37449999A JP4531900B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | コンポジットガラス及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001180974A true JP2001180974A (ja) | 2001-07-03 |
| JP4531900B2 JP4531900B2 (ja) | 2010-08-25 |
Family
ID=18503956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37449999A Expired - Lifetime JP4531900B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | コンポジットガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4531900B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151774A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 封着材料 |
| CN112624616A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-09 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种耐高温真空热敏电阻器封装用玻璃陶瓷材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151345A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-08 | Asahi Glass Co Ltd | 低誘電率ガラス組成物 |
| JPH01226751A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-09-11 | E I Du Pont De Nemours & Co | 誘電性組成物 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37449999A patent/JP4531900B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151345A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-08 | Asahi Glass Co Ltd | 低誘電率ガラス組成物 |
| JPH01226751A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-09-11 | E I Du Pont De Nemours & Co | 誘電性組成物 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151774A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 封着材料 |
| JP4692918B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2011-06-01 | 日本電気硝子株式会社 | 封着材料 |
| CN112624616A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-09 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种耐高温真空热敏电阻器封装用玻璃陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112624616B (zh) * | 2021-01-06 | 2022-02-11 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种耐高温真空热敏电阻器封装用玻璃陶瓷材料及其制备方法 |
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|---|---|
| JP4531900B2 (ja) | 2010-08-25 |
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