JP2006143490A

JP2006143490A - 低融点ガラス接着剤

Info

Publication number: JP2006143490A
Application number: JP2004332336A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Nojima; 隆信野島
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】鉛、カドミウム等の有害物質を含まず、しかも融点の十分に低く耐候性の高い低融点ガラス接着剤を開発する。
【解決手段】Ａｇ_２Ｏを０．１〜１１mol％、Ｒ_２Ｏを０．１〜２０mol％ (但し、RはＬｉ又はＮａから選択される1種又は2種)、ＴｅＯ_２を６０〜８０mol％、Ｒ’Ｏを０〜２２mol％ (但し、Ｒ’はＺｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ又はＢａから選択される1種又は2種以上) を含有させることで、有害物質を含まず、しかも融点の十分に低く耐候性の高い低融点ガラス接着剤を得ることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子材料、セラミックス、合金などの接着・封止に用いて好適な低融点ガラス接着剤に関する。

低融点ガラス接着剤としては、一般に鉛やカドミウムを含むものが知られている（特許文献１、２等）。また、無鉛の低融点ガラスとして、りん酸塩系ガラス組成物が特許文献３に開示されている。さらにテルル酸化物をガラス構造の骨格とした低融点の無アルカリガラス組成物が特許文献４に開示されている。
特開平７−１２６０３７号公報特開平１−１６０８４５号公報特開平７−６９６７２号公報特開平１０−２９８３４号公報

鉛、カドミウム等の有害物質を含む組成は安全性、環境保全の観点から問題があり、リサイクルの処理も難しく、好ましくない。無鉛の低融点ガラスにおいては、接着温度の指標となるガラス転移温度は３００℃以下になるが耐候性（耐水性）が非常に悪い。また、従来のテルル酸化物を主成分とする低融点ガラスは、転移温度（Ｔｇ）が３５７〜３７６℃程度であり、融点の低さが不十分である。

本発明は、鉛、カドミウム等の有害物質を含まず、しかも融点が十分に低く、耐候性、耐水性にも優れた低融点ガラス接着剤を開発することを課題としてなされたものである。

（構成１）本発明は、Ａｇ_２Ｏを０．１〜１１mol％、Ｒ_２Ｏを０．１〜２０mol％ (但し、RはＬｉ又はＮａから選択される1種又は2種)、ＴｅＯ_２
を６０〜８０mol％、Ｒ’Ｏを０〜２２mol％ (但し、Ｒ’はＺｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ又はＢａから選択される1種又は2種以上) を含有することを特徴とする低融点ガラス接着剤である。

（構成２）また本発明は、前記構成１のガラス接着剤であって、ガラス転移温度が２５０℃以下のであることを特徴とする低融点ガラス接着剤である。

（構成３）また本発明は、前記構成１又は２のガラス接着剤において、低膨張の無機充填材を混合したことを特徴とする低融点ガラス接着剤である。

本発明の低融点ガラス接着剤は、鉛、カドミウム等の有害物質を含まないので安全で、環境に悪影響を与えるおそれがない。また、十分な低融点性能を有するので被接着物に熱負担をかけることがなく、広い用途を有する。さらに、耐候性、耐水性にも優れたものである。

Ａｇ_２Ｏを添加することで耐水性を大きく悪化させずにガラス転移温度を下げることができる。添加量が０．１mol％未満ではガラス転移温度を下げる効果が十分でなく、１１mol％を超えると耐候性、耐水性が悪化する。Ａｇ_２Ｏの更に好ましい範囲は５〜１１mol％である。
Ｒ_２Ｏもガラス転移温度を下げる効果があるが、０．１mol％未満だとガラス転移温度を下げる効果不十分で、２０mol％より多くなると、化学耐久性、耐水性が劣化する。Ｒ_２Ｏの更に好ましい範囲は１０〜２０mol％である。
ＴｅＯ_２はガラス構造の骨格を成す網目形成酸化物であり、６０mol％未満だとガラスの形成が困難となる。８０mol％より多いと、化学耐久性、耐水性が低下する。ＴｅＯ_２の更に好ましい範囲は６０〜６５mol％である。
Ｒ’Ｏは化学耐久性、耐水性を上げる効果があるが、２２mol％以上になると融点が高くなる。望ましくは１０mol％〜２２mol％の範囲である。

上記組成の低融点ガラス接着剤は、ガラス転移温度（Ｔｇ）がほぼ全て２５０℃以下となるが、設計した組成のものの転移温度（Ｔｇ）が万一２５０℃を超えた場合でも、Ａｇ_２Ｏ、Ｒ_２Ｏを増量するなどの調整を行うことで、容易にガラス転移温度を２５０℃以下とすることができる。転移温度(Ｔｇ)が２５０℃以下であれば、接着温度を３５０℃以下にすることができ、きわめて有用である。

本発明の低膨張の無機充填材とは、ガラス接着剤に添加することでガラス接着剤の熱膨張率を下げ、ガラス接着剤と接着する材料との熱膨張率を一致させる無機粉末材料であり、例えば、β-ユークリプトタイトや溶融石英、β-スポジュメン、コージエライトなどから一種および二種以上選ばれる。これら充填材は接着剤に１０〜７０体積％含有させることができる。

表１に示す組成の実施例１〜９を製造し、転移温度（Ｔｇ）、軟化点（Ｔｆ）及び耐水性を調べた。また、表２に示すＡｇ_２Ｏを含まないテルル系低融点ガラス組成の比較例１〜９、及び表３に示す無鉛のりん酸塩系低融点ガラス組成の比較例１０〜１８を製造し、同様に転移温度（Ｔｇ）、軟化点（Ｔｆ）及び耐水性を調べた。

転移温度（Ｔｇ）は示差熱分析法（ＤＴＡ）で測定した。すなわち、ガラス粉末を試験容器に入れ、装置を一定速度で昇温する。ＤＴＡ曲線におけるベースラインの接線及びガラス転移による吸熱領域の急峻な下降位置の接線との交点を調べ、Ｔｇとした。軟化点（Ｔｆ）は２番目の吸熱領域の温度である。
耐水性は、粒度１０６〜３００μｍｍのガラス粉末を９０℃の湯に１時間浸漬し、減少した重量を％で表示した。

実施例１〜９は、いずれも転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以下であり、優れた低融点性能を示し、更に、耐水テストの減量率は５％以下で、優れた耐水性（耐候性）を示している。比較例１〜９は、転移温度（Ｔｇ）が全て２５０℃以上であり、実施例よりもかなり劣っており、耐水性も劣っている。比較例１０〜１８は、転移温度（Ｔｇ）については比較例１〜９よりも低いが、実施例に比べれば高く、低融点性能は実施例の方が優位である。また、比較例１０〜１８の耐水テストの減量率は非常に大きく、耐水性（耐候性）が非常に悪い。

Claims

Ａｇ_２Ｏを０．１〜１１mol％、Ｒ_２Ｏを０．１〜２０mol％ (但し、RはＬｉ又はＮａから選択される1種又は2種)、ＴｅＯ_２
を６０〜８０mol％、Ｒ’Ｏを０〜２２mol％ (但し、Ｒ’はＺｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ又はＢａから選択される1種又は2種以上) を含有することを特徴とする低融点ガラス接着剤。
請求項1のガラス接着剤であって、ガラス転移温度が250℃以下のであることを特徴とする低融点ガラス接着剤。
請求項1又は2のガラス接着剤において、低膨張の無機充填材を混合したことを特徴とする低融点ガラス接着剤。