JP2002020139A - 無鉛フリットガラスのペースト組成物およびその焼成方法 - Google Patents

無鉛フリットガラスのペースト組成物およびその焼成方法

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斉 辻
Hiroshi Yamada
弘 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無鉛フリットガラスを用いた場合であって
も、蛍光表示管の真空度を維持できる。 【解決手段】 P25および金属酸化物を少なくとも含
む無鉛フリットガラスと、該無鉛フリットガラスが空気
中で溶融する温度領域において上記金属酸化物を還元す
る成分を生成させないビヒクルと、該ビヒクルを溶解す
る溶媒とを含有してなり、該ペースト組成物焼成工程が
二段階からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無鉛フリットガラス
のペースト組成物およびその焼成方法に関し、特に蛍光
表示管などを封止するのに適したペースト組成物および
その焼成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】蛍光表示管は、基板となるガラスプレー
ト上に、フィラメントを支持するアンカー、フィラメン
トサポートおよびグリッド電極を形成するグリッドメッ
シュなどの金属部品を固定したり、スペーサガラスやカ
バーガラスのガラス材を固定したりするためにフリット
ガラスが用いられている。従来、このフリットガラスは
PbO−B23系の低融点ガラスが用いられている。低
融点ガラスの粉末と、エチルセルローズなどのビヒクル
と、高沸点アルコール系有機溶媒とを混練してペースト
状として、このペーストを所定位置に塗布して焼成する
ことにより蛍光表示管等が製造されている。
【0003】従来の焼成工程における温度プロファイル
および封着部の模式図を図2に示す。ペーストが塗布ま
たは印刷された状態では、低融点フリットガラス粉末が
分散した状態でペースト組成物3が基板1とスペーサガ
ラス2との間に介在している。この状態で 400〜500℃
に昇温して、その温度を所定時間保持することにより、
ペースト組成物を構成する有機溶媒が蒸発するとともに
ビヒクルが分解揮散する。またフリットガラス粉末が溶
融して一体の封止ガラス4となり基板1とスペーサガラ
ス2とを封着する。
【0004】一方、地球環境への悪影響をできるだけ少
なくするために、例えば、種々のリン酸亜鉛系の低融点
ガラスを中心とする多くの無鉛フリットガラスが知られ
ている(特開平5−132339号公報、特開平8−2
39239号公報、特開2000−7375号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、P
25、SnO、ZnOなどを含むリン酸亜鉛系の無鉛フ
リットガラスをエチルセルローズなどのビヒクルを用い
て、従来のPbO−B23系のフリットガラスと同様な
温度プロファイルで蛍光表示管などを封止すると、封止
が十分に行なえず、蛍光表示管の真空度が保てないとい
う問題が生じた。
【0006】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、無鉛フリットガラスを用いた場合で
あっても、蛍光表示管の真空度を維持できる無鉛フリッ
トガラスのペースト組成物およびその焼成方法を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の無鉛フリットガ
ラスのペースト組成物は、P25および金属酸化物を少
なくとも含む無鉛フリットガラスと、該無鉛フリットガ
ラスが空気中で溶融する温度領域において上記金属酸化
物を還元する成分を生成または残留させないビヒクル
と、該ビヒクルを溶解する溶媒とを含有してなることを
特徴とする。本発明において、ビヒクルとは上記溶媒に
溶解して粘稠液を形成できる物質をいう。
【0008】また、上記ビヒクルがニトロセルローズで
あり、上記無鉛フリットガラス 100重量部に対して、上
記ニトロセルローズを 0.1〜5.0重量部配合してなるこ
とを特徴とする。
【0009】本発明の無鉛フリットガラスのペースト組
成物焼成方法は、上記ペースト組成物を介してガラスま
たはセラミックス材を相互に接着する工程と、上記ビヒ
クルを無鉛フリットガラス組成変化が発生する温度未満
の温度で分解揮散させる工程および無鉛フリットガラス
を溶融する焼成工程の二段階からなる該ペースト組成物
焼成工程とを備えてなることを特徴とする。
【0010】また、上記分解揮散させる工程が少なくと
も 200〜250℃の温度で 10 分以上行なうことを特徴と
する。
【0011】エチルセルローズなどのビヒクルを配合し
たP25、SnO、ZnOなどを含むリン酸亜鉛系の無
鉛フリットガラスを用いて、従来のPbO−B23系の
フリットガラスと同様な温度プロファイルで十分な封止
が行なえない原因を追及したところ、金属微粒子が封着
部分に生成して、均一な溶融ガラスとなっていなかっ
た。さらにその原因を追及したところ、以下の化1で示
すような反応が考えられ、エチルセルローズ(ECで示
す)などのビヒクルが約 300℃で分解する際に炭化物を
生成し、この炭化物が、例えばSnOを還元して金属錫
を生成することが分かった。
【化1】 本発明は、このような知見に基づきなされたもので、無
鉛フリットガラスが空気中で溶融する温度領域におい
て、フリットガラスに含まれる金属酸化物を還元する成
分、例えば炭化物を生成させないビヒクルを用いること
により、封着部分に金属微粒子が生成することを防ぐこ
とができる。また、焼成工程を二段階にすることによ
り、炭化物などを生成しない焼成条件が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に使用できる無鉛フリット
ガラスは、ガラス成分として鉛を含まない封着用のフリ
ットガラスである。P25に鉛を含まない金属酸化物類
を配合したものが好適である。金属酸化物はガラスを形
成できる金属酸化物であり、P25とともに、リン酸系
低融点ガラスを形成できる金属酸化物が好適である。好
適な金属酸化物としては、SnO、ZnO等の主成分、
SiO2、B23、Al23等の改質酸化物、ZrO2
Na2O、Li2O、K2O等の結晶化促進剤、MoO3
WO3等の安定剤などが挙げられる。特に炭素や炭化物
により還元されやすいSnOを含有する無鉛フリットガ
ラスが本発明に好適である。また、無鉛フリットガラス
は、蛍光表示管やカラーブラウン管用に用いられている
フリットガラスに配合される添加剤、例えば低膨張セラ
ミックフィラーなどを含むことができる。
【0013】上記無鉛フリットガラスはガラスまたはセ
ラミックス同士を封着するために、これらセラミックス
よりは低融点、例えば 400〜500℃の温度領域で溶融す
るように配合されている。本発明で使用できるビヒクル
は、この無鉛フリットガラス組成の変化が発生する温度
未満の温度で分解揮散するものであれば使用することが
できる。ここで、ガラス組成の変化が発生する温度とは
約 300℃をいう。また、少なくとも 400〜500℃の温度
領域で無鉛フリットガラス成分である金属酸化物を還元
する成分を生成または残留させないものであることが好
ましい。より好ましくは、空気雰囲気下において 300℃
以下の温度で分解揮散して、還元剤となる炭素や炭化物
を残さないビヒクルであることが好ましい。
【0014】一方、ビヒクルは、溶媒に溶解して粘稠液
を形成し、フリットガラスをディスペンサーなどにより
塗布や印刷をしやすくするために配合される高分子物質
である。このため、空気雰囲気下において少なくとも 4
00℃未満、好ましくは 300℃以下の温度でガス化する成
分に熱分解できる高分子物質であることが好ましい。好
適なビヒクルとしてはニトロセルローズが挙げられる。
ニトロセルローズはセルローズの水酸基を硝酸エステル
化した高分子物質である。化2に示す反応により、ニト
ロセルローズ(NCで示す)は約 200℃で熱分解して、
炭化物を生成しないので、SnOが還元されなくなる。
【化2】
【0015】ニトロセルローズの配合量は、無鉛フリッ
トガラス 100重量部に対して、 0.1〜5.0重量部、好ま
しくは 0.5〜2.0重量部である。 0.1 重量部未満である
と基板への塗布や印刷が困難となり、5.0重量部を越え
ると熱分解反応が十分でなくなり炭化物等が残りやすく
なる。
【0016】本発明に使用できる溶媒は、ビヒクルを溶
解するとともに無鉛フリットガラスをペースト状にで
き、少なくとも上記無鉛フリットガラスが溶融する温度
未満で蒸発揮散する溶媒であれば使用できる。好適に
は、沸点が 300℃未満の室温で液体の溶媒が挙げられ
る。このような溶媒としては、ブチルカルビトール、エ
チルカルビトール、テルピネオール、酢酸アミル、酢酸
エチル、水、等が挙げられる。これらは単独でもあるい
は混合溶媒としても用いることができる。
【0017】無鉛フリットガラスのペースト組成物は、
上記無鉛フリットガラスと、上記ビヒクルと、上記溶媒
とを少なくとも配合してなる。さらに、ペースト組成物
に用いられる添加剤、例えば低膨張セラミックフィラ
ー、界面活性剤、分散剤、着色剤などを配合することが
できる。また上記ペースト組成物全体の配合割合は、用
いられるディスペンサーなどの治具、塗布や印刷などの
使用態様によって任意に変えることができる。
【0018】次に無鉛フリットガラスのペースト組成物
を用いる焼成方法について図1により説明する。図1
は、本発明のペースト組成物を用いて、ガラス基板にス
ペーサガラスやカバーガラスのガラス材を接着した後に
焼成して蛍光表示管を製造する際の焼成温度プロファイ
ルである。ペースト組成物を介して接着されたガラス基
材同士は、第一昇温過程(A)、ビヒクル分解過程
(B)、第二昇温過程(C)、無鉛フリットガラス溶融
過程(D)、冷却過程(E)を経て封着される。ここ
で、ビヒクル分解過程(B)および第二昇温過程(C)
が無鉛フリットガラス組成変化が発生する温度未満の温
度でビヒクルを分解揮散させる工程を構成し、無鉛フリ
ットガラス溶融過程(D)が無鉛フリットガラスを溶融
する焼成工程を構成する。この焼成、封着工程は空気雰
囲気下に行なわれる。
【0019】第一昇温過程(A)においては、5〜15℃
/分で一様に 200〜250℃の温度に到達するまで昇温す
る。5〜15℃/分で昇温することにより、液だれなどが
生じないでガラス基材同士を均一に接着できる。
【0020】ビヒクル分解過程(B)において、 200〜
250℃の温度範囲で 10 分以上、好ましくは 15 分以上
保持することにより、ビヒクルであるニトロセルローズ
が完全に分解する。 10 分未満であると炭化物などが残
りやすくなる。ビヒクル分解過程(B)においては、強
制的に空気を循環させることが好ましい。空気を循環さ
せることにより、酸素量が増加してニトロセルローズが
酸化分解しやすくなる。なお、 200〜250℃の温度範囲
での保持時間は、ニトロセルローズの分解が完了するま
での時間であり、好ましくは 10 分以上 30 分以下であ
る。本発明方法は、後述する無鉛フリットガラス溶融過
程(D)の前過程としてビヒクル分解過程(B)を設け
ることにより、無鉛フリットガラスに含まれる金属分、
特にSnOを還元する成分の生成を防ぐことができる。
【0021】第二昇温過程(C)においては、10〜20℃
/分で一様に 400〜500℃の温度に到達するまで昇温す
る。その後、無鉛フリットガラス溶融過程(D)におい
て、 400〜500℃の温度範囲で 5分以上保持することに
より、フリットガラスが溶融されてガラス基材同士が封
着される。最後に冷却過程(E)を経て、無鉛フリット
ガラスを焼成する焼成工程が完了する。冷却過程(E)
はガラス基材等に残留歪みが残らない、公知の方法を採
用できる。ガラスまたはセラミックス材は残留歪みが生
じやすく、また局部的な温度差により破損事故などが生
じやすいため、上記昇温過程(A、C)および冷却過程
(E)は、蛍光表示管などの種類、大きさなどにより、
最適な条件で行なう。
【0022】本発明の無鉛フリットガラスのペースト組
成物および焼成方法は、金属錫の生成を抑え、気密な封
着ができるので、蛍光表示管やプラズマディスプレイパ
ネルにおけるガラス基材同士、ブラウン管のパネルとフ
ァンネルとの封着等に好適である。
【0023】
【実施例】実施例1〜実施例4 全面発光型蛍光表示管の基板と外囲器との封着を、表1
に示す無鉛フリットガラスのペースト組成物を用いて封
着した。無鉛フリットガラスはP25−ZnO−SnO
−Al23系を用いた。溶媒はブチルカルビトールを 1
8 重量部配合した。ペースト組成物の配合割合は重量部
である。第一昇温過程(A)での昇温速度は 10℃/
分、第二昇温過程(C)での昇温速度は 20℃/分、無
鉛フリットガラス溶融過程(D)での温度×時間は 450
℃× 5 分、冷却過程(E)での降温速度は 20℃/分で
ある。なお、ビヒクル分解過程(B)は表1に示した。
無鉛フリットガラスのペースト組成物の特性を印刷性
で、得られた蛍光表示管の封着性を発光特性で評価し
た。評価は最も優れている場合を◎で、ついで順に○、
△で、最も劣っている場合を×で表した。結果を表1に
示す。
【表1】
【0024】比較例1 実施例3で用いた無鉛フリットガラスのペースト組成物
を用いて、図2に示す温度プロファイル(昇温速度 20
℃/分、無鉛フリットガラス溶融過程での温度×時間 4
50℃× 5 分、降温速度 20℃/分)で全面発光型蛍光表
示管を封着した。得られた蛍光表示管を実施例1と同様
に評価した。結果を表1に示す。
【0025】比較例2 ニトロセルローズをエチルセルローズに代える以外は実
施例4と同一の配合で無鉛フリットガラスのペースト組
成物を得た。この無鉛フリットガラスのペースト組成物
を用いて、実施例4と同一の温度プロファイルで全面発
光型蛍光表示管を封着した。得られた蛍光表示管を実施
例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0026】比較例3および比較例4 ニトロセルローズの配合量を表1に示す値とする以外
は、実施例1と同一の方法で無鉛フリットガラスのペー
スト組成物を得た。比較例3は実施例3と、比較例4は
実施例4と、それぞれ同一の温度プロファイルで全面発
光型蛍光表示管を封着した。得られた蛍光表示管を実施
例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0027】表1の結果より、実施例1〜実施例4は印
刷性および封着性にともに優れていた。比較例1、比較
例2および比較例4は印刷性に優れていたが、封着性に
劣っていた。また比較例3は印刷性に劣っていた。
【0028】
【発明の効果】本発明の無鉛フリットガラスのペースト
組成物は、P25および金属酸化物を少なくとも含む無
鉛フリットガラスと、該無鉛フリットガラスが空気中で
溶融する温度領域において上記金属酸化物を還元する成
分を生成または残留させないビヒクルと、該ビヒクルを
溶解する溶媒とを含有してなるので、金属酸化物が金属
に還元されることがない。その結果、蛍光表示管などの
封止が十分にできる。特に、上記ビヒクルがニトロセル
ローズであり、上記無鉛フリットガラス 100重量部に対
して、上記ビヒクルが 0.1〜5.0重量部配合してなるの
で、無鉛フリットガラスのペースト組成物としての使い
やすさを維持して、蛍光表示管などの封止が十分にでき
る。
【0029】本発明の無鉛フリットガラスのペースト組
成物焼成方法は、上記ペースト組成物を介してガラスま
たはセラミックス材を相互に接着する工程と、上記ビヒ
クルを無鉛フリットガラス組成変化が発生する温度未満
の温度で分解揮散させる工程および無鉛フリットガラス
を溶融する焼成工程の二段階からなる該ペースト組成物
焼成工程とを備えてなるので、炭化物成分を残存させる
ことなくビヒクルを分解揮散できる。その結果、金属酸
化物が金属に還元されることがなく、封止が十分に行な
える。また、上記分解揮散させる工程が少なくとも 200
〜250℃の温度で 10 分以上行なうので、封止がより十
分に行なえ、蛍光表示管としての特性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼成温度プロファイルを示す図である。
【図2】従来の温度プロファイルおよび封着部の模式図
を示す図である。
【符号の説明】
1 基板 2 スペーサガラス 3 ペースト組成物 4 封止ガラス
フロントページの続き Fターム(参考) 4G026 BA01 BB01 BF02 BF44 BG02 BH06 4G062 AA08 AA09 AA15 BB09 DA02 DB02 DC02 DD02 DE02 DF01 EA02 EB02 EC02 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FB01 FC02 FD01 FE02 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM05 MM08 NN32 PP13 PP16

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P25および金属酸化物を少なくとも含
    む無鉛フリットガラスと、該無鉛フリットガラスが空気
    中で溶融する温度領域において前記金属酸化物を還元す
    る成分を生成または残留させないビヒクルと、該ビヒク
    ルを溶解する溶媒とを含有してなることを特徴とする無
    鉛フリットガラスのペースト組成物。
  2. 【請求項2】 前記ビヒクルがニトロセルローズであ
    り、前記無鉛フリットガラス 100重量部に対して前記ニ
    トロセルローズを 0.1〜5.0重量部配合してなることを
    特徴とする請求項1記載の無鉛フリットガラスのペース
    ト組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の無鉛フリ
    ットガラスのペースト組成物を介してガラスまたはセラ
    ミックス材を相互に接着する工程と、該ペースト組成物
    を焼成する工程とを備えてなるガラスまたはセラミック
    ス材を封着するための無鉛フリットガラスのペースト組
    成物焼成方法であって、 前記焼成する工程は、前記ビヒクルを無鉛フリットガラ
    ス組成変化が発生する温度未満の温度で分解揮散させる
    工程と、前記無鉛フリットガラスを溶融する焼成工程と
    からなることを特徴とする無鉛フリットガラスのペース
    ト組成物焼成方法。
  4. 【請求項4】 前記分解揮散させる工程が少なくとも 2
    00〜250℃の温度で10 分以上の条件で行なうことを特徴
    とする請求項3記載の無鉛フリットガラスのペースト組
    成物焼成方法。
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CN102558911A (zh) * 2011-12-15 2012-07-11 安徽省润普纳米科技股份有限公司 一种表面改性SnO纳米添加剂的制备方法
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