JP2002160937A - 低温溶融性ガラス - Google Patents

低温溶融性ガラス

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JP2002160937A JP2000357327A JP2000357327A JP2002160937A JP 2002160937 A JP2002160937 A JP 2002160937A JP 2000357327 A JP2000357327 A JP 2000357327A JP 2000357327 A JP2000357327 A JP 2000357327A JP 2002160937 A JP2002160937 A JP 2002160937A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】鉛化合物を含まない低温溶融性ガラスであっ
て、水に対する溶解度を小さくして、湿式粉砕により粒
径3μm以下の微粒子にまで粉砕できる封着用などの低
温溶融性ガラス。 【解決手段】少なくとも基礎的な必須成分であるP25
とSnOとから構成され、さらに、それに耐水性を向上
させる添加成分としてSb23、V25、Nb 25、T
25のうち、少なくとも1種を、その合計含有量(合
量)が10%を超えない範囲で含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、封着に用いられる
低温溶融性ガラスの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、ガラス、セラミックス、金属
などの電子部材を相互に封着するための材料として各種
の低温溶融性ガラスが開発されている。ある種の鉛―亜
鉛ホウ酸塩ガラスが430℃〜500℃の範囲の転移点
および70〜90×10-7/℃の熱膨張係数を持ち、こ
の目的に適している。しかし、鉛化合物はその有毒性の
ため、その低温溶融性ガラスの製造者あるいは使用者に
とって好ましくはなく、鉛化合物を含まない組成が望ま
れた。
【0003】この観点から、特開平6−183775号
公報に開示されているような、SnO−ZnO−P2O
5系ガラスが鉛化合物を含有しないものとして知られて
いる。ところが、この種のガラスを封着用に供するに
は、粉砕したうえ有機ベヒクルと混練し、流動性ペース
トにして適用するのであるが、近年、微細な電子部材な
どのを対象とする精密封着が必要となり、低温溶融性ガ
ラス自体を微粉砕、例えば粒径3μm程度に粉砕する必
要が生じてきた。この場合、媒体に水を用いた湿式粉砕
方式が最も容易で経済的な方法であるが、前記のSnO
−ZnO−P25系ガラスは、水に対する溶解度が大き
いため湿式粉砕が採用できないという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、鉛化合物を含
まない低温溶融性ガラスであって、水に対する溶解度を
小さくして、湿式粉砕により粒径3μm以下の微粒子に
まで粉砕できる封着用などの低温溶融性ガラスを提供す
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、酸化物と
してP25とSnOを必須成分とするガラスであって、
さらに耐水性成分としてSb23、V25、Nb25
Ta25のうち、少なくとも1種を含有することを特徴
とする本発明の低温溶融性ガラスによって、例えばその
ガラス転移点が500℃を超えない低温溶融性ガラスと
して、解決することができる。そして、本発明は、好ま
しくは、前記耐水性成分として含有されるSb23、V
25、Nb25、Ta25の各成分の合量が10%を超
えない値とする形態の低温溶融性ガラスとして、具体化
される。
【0006】また、上記の問題は、酸化物の重量%基準
で、25〜55%のP25、15〜55%のSnO、0
〜25%のZnO、0〜25%のB23、0〜10%の
Al 23、0〜10%のSiO2、0〜5%のZrO2
合量で0〜10%のMgO、CaO、SrOおよびBa
O、の各成分からなり、さらに耐水性成分として、Sb
23、V25、Nb25、Ta25の1種または2種以
上を合量で2〜10%含有し、その各成分個々の含有量
を5%を超えない値とすることを特徴とした本発明の低
温溶融性ガラスによって解決することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の低温溶融性ガラス
に係る実施の形態について、実施例を示す表1を参照し
ながら説明する。本発明の低温溶融性ガラスは、そのガ
ラスとしてのネットワーク構造が、少なくとも基礎的な
必須成分であるP25とSnOとから構成され、さら
に、それに耐水性を向上させるための添加成分としてS
23、V25、Nb25、Ta25のうち、少なくと
も1種を含有する点を特徴とする。
【0008】ここで、P25は、本発明のガラスネット
ワークフォーマとして、低温溶融性を実現する必須成分
である。また、化学的耐久性や熱的特性を制御するため
に必要な成分であり、安定なガラスを得るには、少なく
とも25%含有することが必要であるが、55%超える
場合は、化学的耐久性が低下し、ガラス転移点が高くな
って好ましくない。
【0009】また、SnOも、ガラスネットワークフォ
ーマとして、低温溶融性を実現する必須成分である。ま
た、含有量が15%未満ではガラス転移点が高くなり、
55%超える場合は、耐水性が低下し、原料を溶融して
ガラス化するのが困難になるという問題が生じるように
なる。
【0010】このような基礎的成分からなる低温溶融性
ガラスに、耐水性を向上させる添加成分として少なくと
もその1種を含有する前記Sb23、V25、Nb
25、Ta25は、その合計含有量(合量)が10%を
超えない値とすることが重要である。含有量を10%以
下に制御する理由は、それを超える場合には、溶融時お
よび焼成時に結晶化しやすくなり、封着用などの材料と
して必要な流動性が得られにくくなるからである。かく
して、そのガラス転移点が500℃を超えない低温溶融
性ガラスを得ることができる。
【0011】また、本発明では、以下の具体的な組成の
低温溶融性ガラスとして好ましく具体化することができ
る。すなわち、酸化物の重量%基準で、基礎的構成成分
としては、25〜55%のP25、15〜55%のSn
Oの他に、0〜25%のZnO、0〜25%のB23
0〜10%のAl23、0〜10%のSiO2、0〜5
%のZrO2、合量で0〜10%のMgO、CaO、S
rOおよびBaO、の各成分を含むものからなり、これ
に対して、耐水性向上成分として、Sb23、V25
Nb25、Ta25の1種または2種以上を合量で2〜
10%含有するのであるが、その各成分個々の含有量は
5%を超えない範囲に抑えられている成分組成のガラス
として具体化される。
【0012】この場合、ZnOは、必須成分ではない
が、熱膨張係数やガラス転移点を低下させる効果があ
る。しかし、25%を超えると,逆に熱膨張係数やガラ
ス転移点を上昇させるので好ましくない。B23 は、
ガラスを安定化させ、また熱膨張係数を低下させる効果
があるものの、25%超えではガラス転移点が高くなる
ので好ましくない。Al23 も、必須成分ではない
が、熱膨張係数を低下させる効果の他、ガラスの耐水性
を改善する効果があるものの、10%超えではガラス転
移点が高くなるので好ましくない。。
【0013】さらに、SiO2 は、必須成分ではない
が、熱膨張係数を調整するために必要に応じて配合す
る。なお、10%超えではガラス転移点が高くなるので
好ましくない。ZrO2 は、必須成分ではないが、ガラ
スの耐水性を向上させる効果がある。5%超えではガラ
ス転移点が上昇しガラス化が困難になるため適当でな
い。
【0014】また、MgO、CaO、SrOおよびBa
Oの各成分は必須成分ではないが、適量の含有はガラス
を安定化したり、熱膨張係数を調整するのに効果がある
ので、10%を超えない範囲で用いられる。10%超え
ではガラス転移点を高めるので好ましくない。
【0015】また、この実施形態では、得られる低温溶
融性ガラスに好ましい耐水性を付与するためには、耐水
性向上成分である、Sb23、V25、Nb25、Ta
25の1種または2種以上を、合量で2%以上、10%
までの範囲で含有するようにするのが適当である。ただ
し、ガラスの安定性を考慮すると、その各成分個々の含
有量は5%を超えないよう調整することが特に好ましい
といえる。
【0016】さらに、本発明の低温溶融性ガラスは、前
記成分組成の範囲内において、酸化物の重量%基準で、
10〜25%のZnO、5〜25%のB23、0.5〜
10%のAl23を必須成分として含有し、かつ、50
〜350℃における熱膨張係数が60〜95×10-7
℃であり、かつそのガラス転移点が500℃を超えない
ものである低温溶融性ガラスとして、好ましく具体化さ
れる。
【0017】このように、ZnOを10〜25%に、B
23を5〜25%に、Al23を0.5〜10%の範囲
に含有させることにより、前記したようなそれぞれの成
分を有効に機能させることができる。さらに、熱膨張係
数を60〜95×10-7/℃という特定に値に、かつガ
ラス転移点が500℃を超えないガラスとすることによ
り、封着用の他に、隔壁用、接着用、被覆用などの目的
に好適な低温溶融性ガラスが得られる。なお、本発明で
は、得られるガラスの低温溶融性を特徴とするのである
が、この性能をガラス転移点で規定した点にもその特徴
がある。一般に、ガラスの溶融性の尺度は、転移点、屈
伏点、軟化点が用いられるが、本発明では、封着用、隔
壁用、接着用、被覆用などの目的に好適な尺度として、
ガラス内のミクロな構造が熱によって緩み始める温度を
意味する転移点を採用している。
【0018】次に、本発明の実施例について、熱膨張係
数、ガラス転移点,耐水性を試験した結果を下記の表1
に示す。ここで、熱膨張係数は、α(×10-7/℃)で
表し、TMA(熱機械分析装置)により測定されたもの
で、50〜350℃の平均熱膨張係数である。ガラス転
移点は、前記熱膨張測定時に得られる温度−膨張率曲線
において温度上昇過程で見られる勾配が顕著に変化する
屈曲点の温度で表される。また、耐水性については、1
0×10×5mmサイズに成形したガラス試料を95℃
に加熱した蒸留水に2時間浸漬したときの溶出量で評価
するもので、試料の重量減少率(%)で表示した。
【0019】
【表1】
【0020】以上詳細に説明した本発明の低温溶融性ガ
ラスは、表1の結果が示すように、鉛化合物を一切含ま
ない低温溶融性ガラスであって、適度な熱膨張特性と熱
溶融特性を示し、特に、水に対する溶解度が小さくなる
のが顕著であって、このように耐水性が大幅に改善され
るので、湿式粉砕により粒径3μm以下の微粒子にまで
粉砕できる封着用などに好適な低温溶融性ガラスを得る
ことができる。
【0021】
【発明の効果】本発明の低温溶融性ガラスは、以上説明
したように構成されているので、鉛化合物を配合しない
ことから、鉛成分による毒性の問題を解消したものであ
って、特に、水に対する溶解度を最小限にすることがで
きた。このように耐水性を向上できたので、湿式粉砕に
より粒径3μm以下の微粒子にまで粉砕できるなど、そ
の利用範囲が大幅に広がるという優れた効果がある。よ
って本発明は、従来の問題点を解消した低温溶融性ガラ
スとして、工業的価値はきわめて大なるものがある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C03C 3/21 C03C 3/21 Fターム(参考) 4G062 AA08 AA09 BB09 DA01 DA02 DA03 DB01 DB02 DB03 DC01 DC02 DC03 DC04 DD04 DD05 DD06 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FA10 FB01 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FE04 FE05 FE06 FF01 FF02 FF03 FG01 FG02 FG03 FH01 FH02 FH03 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM08 NN29 NN34

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】P25とSnOを必須成分とするガラスで
    あって、耐水性成分としてSb23、V25、Nb
    25、Ta25のうち、少なくとも1種を含有すること
    を特徴とする低温溶融性ガラス。
  2. 【請求項2】前記耐水性成分であるSb23、V25
    Nb25、Ta25の各成分の合量が10%を超えない
    値とする請求項1に記載の低温溶融性ガラス
  3. 【請求項3】 酸化物の重量%基準で、25〜55%の
    25、15〜55%のSnO、0〜25%のZnO、
    0〜25%のB23、0〜10%のAl23、0〜10
    %のSiO2、0〜5%のZrO2、合量で0〜10%の
    MgO、CaO、SrOおよびBaO、の各成分からな
    り、さらに、耐水性成分としてSb23、V25、Nb
    25、Ta25の1種または2種以上を合量で2〜10
    %含有し、その各成分個々の含有量を5%を超えない値
    とすることを特徴とした低温溶融性ガラス。
  4. 【請求項4】 酸化物の重量%基準で、25〜55%の
    25、15〜55%のSnO、10〜25%のZn
    O、5〜25%のB23、0.5〜10%のAl 23
    含有し、50〜350℃における熱膨張係数が60〜9
    5×10-7/℃であり、かつそのガラス転移点が500
    ℃を超えないものである請求項3に記載の低温溶融性ガ
    ラス。
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