JP2007186395A - Bismuth based glass composition and bismuth based sealing material - Google Patents

Bismuth based glass composition and bismuth based sealing material Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bismuth based glass composition which does not contain PbO substantially, does not occur any devitrification or crystal deposition even when being calcined at about 500°C, and can be used for an air-tight sealing at 450-480°C and to provide a bismuth based sealing material. <P>SOLUTION: The sealing material is prepared by mixing the bismuth base glass composition containing, by molar %, 35-50% Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 20-35% B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 12-25% ZnO, 3-15% BaO+SrO+MgO+CaO, 1-15% BaO, 1-11% CuO+Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and 0.1-5% Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>with refractory filler powder. In this case, the mixing ratio is defined, by volume %, as 40-90% bismuth base glass composition and 60-10% refractory filler powder. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品の接着、封着、封止、被覆等に好適なビスマス系ガラス組成物およびビスマス系封着材料に関するものである。   The present invention relates to a bismuth-based glass composition and a bismuth-based sealing material suitable for bonding, sealing, sealing, coating, and the like of electronic components.

従来から電子部品の接着材料や封着材料として、また、電子部品に形成された電極や抵抗体の保護や絶縁のための被覆材料としてガラスが用いられている。   Conventionally, glass has been used as an adhesive material and sealing material for electronic components, and as a coating material for protecting and insulating electrodes and resistors formed on electronic components.

これらのガラスは、その用途に応じて化学耐久性、機械的強度、流動性、電気絶縁性等様々な特性が要求されるが、何れの用途にも共通する特性として、低温で焼成可能であることが挙げられる。それゆえ何れの用途においても、ガラスの融点を下げる効果が極めて大きいPbOを多量に含有する低融点ガラス(例えば、特許文献1参照。)が広く用いられてきている。   These glasses are required to have various properties such as chemical durability, mechanical strength, fluidity, and electrical insulation depending on the application, but can be fired at low temperatures as a property common to all applications. Can be mentioned. Therefore, in any application, low-melting glass (for example, see Patent Document 1) containing a large amount of PbO that has an extremely large effect of lowering the melting point of glass has been widely used.

ところが最近、PbOを含有する低融点ガラスに対して環境上の問題が指摘されており、PbOを含まない低融点ガラスに置き換えることが望まれている。   Recently, however, environmental problems have been pointed out with respect to low-melting glass containing PbO, and it is desired to replace it with a low-melting glass containing no PbO.

そのため、PbOを含有する低融点ガラスの代替品として、様々な低融点ガラスが開発されている。その中でも、ビスマス系低融点ガラス(例えば、特許文献2参照。)は、化学耐久性、機械的強度においてPbOを含有する低融点ガラスと比較して同等の特性を有するため、PbOを含有するガラスの代替候補として期待されている。
特開昭63−315536号公報 特開2000−128574号公報
Therefore, various low melting glass has been developed as an alternative to low melting glass containing PbO. Among them, a bismuth-based low-melting glass (for example, see Patent Document 2) has the same characteristics as a low-melting glass containing PbO in chemical durability and mechanical strength, and thus a glass containing PbO. It is expected as an alternative candidate.
Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 63-315536 JP 2000-128574 A

ところで、例えばプラズマディスプレイパネル(以下、PDPと称す)の封着材料に用いられる場合、以下のような熱処理工程を経る。なお、封着材料には、低融点ガラス粉末と耐火フィラー粉末を有機溶媒や樹脂からなるビークルに均一に分散させたペーストが用いられる。   By the way, for example, when used as a sealing material of a plasma display panel (hereinafter referred to as PDP), the following heat treatment process is performed. As the sealing material, a paste in which a low-melting glass powder and a refractory filler powder are uniformly dispersed in a vehicle made of an organic solvent or a resin is used.

まず、PDPの背面板の周辺部に封着材料(ペースト)を塗布し、高温雰囲気でビークル成分を熱分解または焼却して、仮焼成する。   First, a sealing material (paste) is applied to the peripheral portion of the back plate of the PDP, and the vehicle components are pyrolyzed or incinerated in a high temperature atmosphere, and pre-baked.

次に、封着材料の本焼成が行なわれ、PDPの前面板と背面板を封着する。   Next, main baking of the sealing material is performed, and the front plate and the back plate of the PDP are sealed.

最後に、排気管を通してPDP内部の空気を排気し、希ガスを必要量注入して排気管を封止する。このようにしてPDPは作製される。   Finally, the air inside the PDP is exhausted through the exhaust pipe, and a required amount of rare gas is injected to seal the exhaust pipe. In this way, the PDP is manufactured.

近年、作業の効率化のため蛍光体材料の焼成と封着材料の仮焼成は同時に行なわれる場合がある。一般に蛍光体材料の焼成温度と仮焼成温度を比較すると、蛍光体材料の焼成温度の方が高く500℃程度である。そのため、封着材料の熱安定性が低い場合、この時点で失透を起こし、その後の本焼成(450〜480℃)での流動性が損なわれ、気密封着できないことがあった。   In recent years, in order to improve work efficiency, the firing of the phosphor material and the temporary firing of the sealing material may be performed simultaneously. In general, when the firing temperature of the phosphor material is compared with the temporary firing temperature, the firing temperature of the phosphor material is higher and is about 500 ° C. Therefore, when the thermal stability of the sealing material is low, devitrification occurs at this point, and the fluidity in the subsequent main firing (450 to 480 ° C.) is impaired, and air-tight sealing may not be achieved.

本発明の目的は、PbOを実質的に含有せず、500℃程度で仮焼成しても失透したり結晶が析出したりすることがなく、450〜480℃で気密封着できるビスマス系ガラス組成物およびビスマス系封着材料を提供することである。   An object of the present invention is a bismuth-based glass that does not substantially contain PbO and can be hermetically sealed at 450 to 480 ° C. without devitrification or crystal precipitation even if pre-baked at about 500 ° C. It is to provide a composition and a bismuth-based sealing material.

本発明者等は、ビスマス系ガラス組成物に0.01〜5モル%のSb23を添加することによって、500℃程度で仮焼成しても失透や結晶の析出を抑制できるとともに、450〜480℃において良好に気密封着できることを見いだし、本発明として提案するものである。 The present inventors can suppress devitrification and crystal precipitation even if pre-baked at about 500 ° C. by adding 0.01 to 5 mol% of Sb 2 O 3 to the bismuth-based glass composition, It has been found that it can be satisfactorily hermetically sealed at 450 to 480 ° C., and is proposed as the present invention.

本発明のビスマス系ガラス組成物は、モル%表示で、Bi23 35〜50%、B23 20〜35%、ZnO 10〜25%、BaO+SrO+MgO+CaO 3〜15%、BaO 1〜15%、CuO+Fe23 1〜11%、Sb23 0.1〜5%を含有することを特徴とする。 The bismuth-based glass composition of the present invention is expressed in mol%, Bi 2 O 3 35-50%, B 2 O 3 20-35%, ZnO 10-25%, BaO + SrO + MgO + CaO 3-15%, BaO 1-15%. CuO + Fe 2 O 3 1 to 11%, Sb 2 O 3 0.1 to 5%.

また、本発明のビスマス系封着材料は、モル%表示で、Bi23 35〜50%、B23 20〜35%、ZnO 10〜25%、BaO+SrO+MgO+CaO 3〜15%、BaO 1〜15%、CuO+Fe23 1〜11%、Sb23 0.1〜5%を含有するビスマス系ガラス組成物からなる粉末と耐火性フィラー粉末とを混合した封着材料であって、混合割合は体積%表示で、ビスマス系ガラス組成物からなる粉末が40〜90%、耐火性フィラー粉末が60〜10%であることを特徴とする。 The bismuth-based sealing material of the present invention is expressed in terms of mol%, Bi 2 O 3 35-50%, B 2 O 3 20-35%, ZnO 10-25%, BaO + SrO + MgO + CaO 3-15%, BaO 1 A sealing material in which a powder made of a bismuth glass composition containing 15%, CuO + Fe 2 O 3 1-11%, Sb 2 O 3 0.1-5% and a refractory filler powder are mixed. The ratio is expressed by volume%, and the powder made of the bismuth glass composition is 40 to 90%, and the refractory filler powder is 60 to 10%.

本発明のビスマス系ガラス組成物は、Sb23を0.01〜5モル%添加することによって、500℃程度の温度で仮焼成しても失透や結晶の析出を抑制できるとともに、450〜480℃で良好に気密封着することができる。 The bismuth-based glass composition of the present invention can suppress devitrification and crystal precipitation even when pre-baked at a temperature of about 500 ° C. by adding 0.01 to 5 mol% of Sb 2 O 3. It can be hermetically sealed at ˜480 ° C.

本発明のビスマス系ガラス組成物の組成を上記のように限定した理由は次のとおりである。   The reason for limiting the composition of the bismuth-based glass composition of the present invention as described above is as follows.

Bi23は、ガラスの軟化点、ガラス転移点を低くするための主要成分であり、その含有量は30〜50%である。Bi23の含有量が30%より少ないと、ガラスの軟化点、ガラス転移点が高くなって450〜480℃において気密封着できない傾向があり、50%より多いと、仮焼成の段階で失透しやすい傾向がある。Bi23の含有量は33〜45%であると好ましく、35〜40%であるとより好ましい。 Bi 2 O 3 is a main component for lowering the glass softening point and glass transition point, and its content is 30 to 50%. When the content of Bi 2 O 3 is less than 30%, the softening point and glass transition point of the glass tend to be high, and there is a tendency that it cannot be hermetically sealed at 450 to 480 ° C. It tends to be devitrified. The content of Bi 2 O 3 is preferably 33 to 45%, and more preferably 35 to 40%.

23は、ガラス形成成分として必須であり、その含有量は20〜35%である。B23の含有量が20%よりも少ないと、ガラスネットワークが充分に形成されず、失透しやすい傾向があり、接着、封着、封止、被覆等の作業に必要な流動性が得られない場合がある。一方、35%より多いと、ガラスの粘性が高くなる傾向があり、450〜480℃の温度で気密封着が困難となる場合がある。B23の含有量は15〜30%であると好ましく、18〜28%であるとさらに好ましい。 B 2 O 3 is essential as a glass forming component, and its content is 20 to 35%. When the content of B 2 O 3 is less than 20%, the glass network is not sufficiently formed and tends to be devitrified, and the fluidity necessary for operations such as adhesion, sealing, sealing, and coating is provided. It may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 35%, the viscosity of the glass tends to increase, and it may be difficult to hermetically seal at a temperature of 450 to 480 ° C. The content of B 2 O 3 is preferably 15 to 30%, and more preferably 18 to 28%.

ZnOは、ガラス溶融時の失透を抑制する効果があり、その含有量は10〜25%である。その含有量が10%より小さい場合、また25%よりも大きい場合、500℃程度の温度における仮焼成の工程で結晶が析出しやすく、450〜480℃の焼成条件では流動性が悪く気密封着できない傾向がある。ZnOの含有量は13〜22%であると好ましい。   ZnO has the effect of suppressing devitrification during glass melting, and its content is 10 to 25%. When the content is less than 10% or more than 25%, crystals are likely to precipitate in the preliminary firing step at a temperature of about 500 ° C., and the fluidity is poor and the hermetically sealed under the firing conditions of 450 to 480 ° C. There is a tendency not to. The ZnO content is preferably 13 to 22%.

BaO、SrO、MgOおよびCaOは、ガラス溶融時の失透を抑制する効果があり、これらの含有量は合量で1〜15%、好ましくは3〜10%である。これらの成分の合量が1%より少ないと上記の効果が得られにくく、15%より多くなるとガラス転移点が高くなり、450〜480℃において気密封着できない場合がある。なお、BaOの含有量は1〜15%、特に2〜13%であることが好ましい。また、SrO、MgO、CaOのそれぞれの含有量については、0〜5%、特に0〜3%であることが好ましい。   BaO, SrO, MgO and CaO have an effect of suppressing devitrification at the time of glass melting, and the total content thereof is 1 to 15%, preferably 3 to 10%. If the total amount of these components is less than 1%, it is difficult to obtain the above effect, and if it exceeds 15%, the glass transition point becomes high, and it may be impossible to hermetically seal at 450 to 480 ° C. The BaO content is preferably 1 to 15%, particularly preferably 2 to 13%. Moreover, about each content of SrO, MgO, and CaO, it is 0 to 5%, It is preferable that it is 0 to 3% especially.

CuOとFe23の合量は1〜11%である。CuOとFe23の合量が11%よりも多いと500℃程度の温度で仮焼成した場合、失透が発生しやすい。そのため気密封着できない場合がある。一方、CuOとFe23の合量が1%よりも少ないとガラス溶融時の失透を抑制できない傾向がある。CuOとFe23の合量が3〜8%であるとより好ましい。 The total amount of CuO and Fe 2 O 3 is 1 to 11%. When the total amount of CuO and Fe 2 O 3 is more than 11%, devitrification is likely to occur when pre-baked at a temperature of about 500 ° C. For this reason, it may not be possible to seal hermetically. On the other hand, if the total amount of CuO and Fe 2 O 3 is less than 1%, devitrification at the time of glass melting tends to be inhibited. More preferably, the total amount of CuO and Fe 2 O 3 is 3 to 8%.

Sb23は、仮焼成の際に失透して封着時の流動性が損なわれることを防止するために添加される成分であり、必須成分である。また、Sb23を使用すれば再加熱して再封着してもガラスが失透しにくい傾向がある。その含有量は、0.01〜5%である。軟化点を低くするためには、Bi23を多量に含有する必要があるが、モル%表示で30%以上になると、500℃程度の温度で仮焼成した際に結晶が析出する傾向が顕著になる。この原因としては、仮焼成時にビスマス酸化物単独で形成されるBi23(ビスマイト)と、Bi23とB23とから形成される2Bi23・B23または12Bi23・B23が析出するためであると考えられる。これらの結晶物が多く析出してしまうと流動性が阻害されてしまうが、Sb23は、Bi23−B23のガラスネットワークを安定化させ、これらの結晶が多く析出することを抑制する働きがある。ただし、5%以上添加すると、逆にガラスに結晶が析出しやすくなる傾向があるため好ましくない。Sb23の含有量は0.3〜1.5%であると好ましい。 Sb 2 O 3 is a component that is added to prevent devitrification during pre-firing and impair the fluidity at the time of sealing, and is an essential component. Further, if Sb 2 O 3 is used, the glass tends not to be devitrified even if it is reheated and resealed. Its content is 0.01-5%. In order to lower the softening point, it is necessary to contain a large amount of Bi 2 O 3 , but when it is 30% or more in terms of mol%, there is a tendency for crystals to precipitate when calcined at a temperature of about 500 ° C. Become prominent. This is caused by Bi 2 O 3 (bismite) formed by bismuth oxide alone at the time of pre-firing and 2Bi 2 O 3 .B 2 O 3 or 12Bi formed from Bi 2 O 3 and B 2 O 3. 2 O 3 · B 2 O 3 is believed to be due to precipitation. If a large amount of these crystals are precipitated, the fluidity is hindered, but Sb 2 O 3 stabilizes the glass network of Bi 2 O 3 —B 2 O 3 , and a large amount of these crystals are precipitated. There is a function to suppress this. However, addition of 5% or more is not preferable because crystals tend to precipitate on the glass. The content of Sb 2 O 3 is preferably 0.3 to 1.5%.

本発明のビスマス系ガラス組成物は、上記した成分以外に以下の成分を含有しても良い。   The bismuth-based glass composition of the present invention may contain the following components in addition to the components described above.

CuOは、ガラスの溶融時に失透することを抑制する成分であり、その含有量は0.1〜10%であると好ましい。CuOの含有量が10%よりも多いと結晶の析出速度が極めて大きくなって流動性が悪くなる傾向がある。一方、CuOの含有量が0.1%よりも少ないとガラスの溶融時に失透を抑制する効果が得られにくい。CuOの含有量は1〜8%であるとより好ましい。   CuO is a component that suppresses devitrification when the glass is melted, and its content is preferably 0.1 to 10%. When the content of CuO is more than 10%, the precipitation rate of crystals tends to be extremely high and the fluidity tends to deteriorate. On the other hand, if the CuO content is less than 0.1%, it is difficult to obtain the effect of suppressing devitrification when the glass is melted. The CuO content is more preferably 1 to 8%.

Fe23は、ガラスの溶融時に失透することを抑制する成分であり、その含有量は0.1〜10%であると好ましい。Fe23が10%を越えると、ガラスが不安定になって500℃程度の温度で仮焼成した場合失透する傾向がある。一方、Fe23の含有量が0.1%よりも少ないとガラスの溶融時に失透を抑制する効果が得られにくい。Fe23の含有量は0.3〜5%であるとより好ましい。 Fe 2 O 3 is a component that suppresses devitrification when the glass is melted, and the content thereof is preferably 0.1 to 10%. When Fe 2 O 3 exceeds 10%, the glass becomes unstable and tends to devitrify when pre-baked at a temperature of about 500 ° C. On the other hand, when the content of Fe 2 O 3 is less than 0.1%, it is difficult to obtain the effect of suppressing devitrification when the glass is melted. The content of Fe 2 O 3 is more preferably 0.3 to 5%.

ガラス溶融時の失透を抑制する成分であるAl23を添加すると、より結晶の析出を抑制することができるため好ましい。その含有量は、0〜5%、特に0.1〜3%であることが好ましい。5%以上添加すると、ガラスの軟化点が高くなり、450〜480℃の温度で気密封着しにくくなる傾向がある。 It is preferable to add Al 2 O 3 , which is a component that suppresses devitrification during glass melting, because the precipitation of crystals can be further suppressed. The content is preferably 0 to 5%, particularly preferably 0.1 to 3%. Addition of 5% or more tends to increase the softening point of the glass and make it difficult to hermetically seal at a temperature of 450 to 480 ° C.

SiO2は、耐候性を高める目的で1%まで添加することができる。1%よりも多いと、ガラスの軟化点が高くなり、450〜480℃の温度で気密封着しにくくなる傾向がある。 SiO 2 can be added up to 1% for the purpose of enhancing the weather resistance. If it exceeds 1%, the softening point of the glass tends to be high, and it tends to be difficult to hermetically seal at a temperature of 450 to 480 ° C.

Li、Na、KおよびCsの酸化物は、ガラスの軟化点を低くする成分であるが、ガラスの失透を促進する作用を有するため合量で2%以下である事が好ましい。   The oxides of Li, Na, K, and Cs are components that lower the softening point of the glass, but since they have an action of promoting devitrification of the glass, the total amount is preferably 2% or less.

25は、失透を抑制する成分であるが、その含有量が1%よりも多いと分相する傾向があるため好ましくない。 P 2 O 5 is a component that suppresses devitrification, but if its content is more than 1%, it tends to cause phase separation, which is not preferable.

MoO3、La23、Y25およびCeO2は、ガラスを安定化する成分であるが、これらの合量が3%よりも多いとガラスの軟化点が高くなり、450〜480℃の温度で気密封着しにくくなる傾向がある。 MoO 3 , La 2 O 3 , Y 2 O 5 and CeO 2 are components that stabilize the glass. However, if the total amount of these is more than 3%, the softening point of the glass becomes high, and 450 to 480 ° C. It tends to be difficult to seal tightly at a temperature of.

PbOは、環境上の理由から実質的に含有しないことが好ましい。なお、実質的に含有しないとは意図的に含有しない意味であり、含有量が0.1%以下のことを指す。また、低融点ガラスにPbOを含有すると、絶縁体として使用したときガラス中にPb2+が拡散して電気絶縁性を低下させる場合がある。 PbO is preferably substantially not contained for environmental reasons. In addition, it means that it does not contain substantially, and it means that content is 0.1% or less. Further, when PbO is contained in the low melting point glass, when used as an insulator, Pb 2+ may diffuse into the glass and lower the electrical insulation.

以上の組成を有するビスマス系ガラス組成物は、500℃程度の温度で仮焼成しても失透や結晶の析出が発生せず、450〜480℃の温度で良好に気密封着できる非結晶性のガラスであり、30〜300℃における熱膨張係数が100〜120×10-7/℃程度である。そのため、ビスマス系ガラス組成物とほぼ同じ熱膨張係数を有する材料を接着、封着、被覆等する場合は、ビスマス系ガラス組成物からなる粉末で直接接着、封着または被覆することができる。 The bismuth-based glass composition having the above composition does not cause devitrification or crystal precipitation even when pre-baked at a temperature of about 500 ° C., and can be hermetically sealed at a temperature of 450 to 480 ° C. Glass having a thermal expansion coefficient of about 100 to 120 × 10 −7 / ° C. at 30 to 300 ° C. Therefore, when a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the bismuth-based glass composition is bonded, sealed, covered, etc., it can be directly bonded, sealed, or covered with the powder made of the bismuth-based glass composition.

一方、ビスマス系ガラス組成物と熱膨張係数の適合しない材料、例えばアルミナ(70×10-7/℃)、高歪点ガラス(85×10-7/℃)、ソーダ板ガラス(90×10-7/℃)等の接着、封着または被覆を行う場合、ビスマス系ガラス組成物と耐火性フィラー粉末とを混合して封着材料とすればよい。封着材料の熱膨張係数は、被封着物に対して10〜30×10-7/℃程度低く設計することが重要である。これは、封着後に封着材料にかかる歪をコンプレッション(圧縮)側にして封着材料の破壊を防ぐためである。なお、熱膨張係数の調整以外にも、例えば機械的強度の向上のために耐火性フィラー粉末を添加することができる。 On the other hand, a material whose thermal expansion coefficient is not compatible with the bismuth glass composition, such as alumina (70 × 10 −7 / ° C.), high strain point glass (85 × 10 −7 / ° C.), soda plate glass (90 × 10 −7). When adhering, sealing, or covering such as / ° C.), a bismuth glass composition and a refractory filler powder may be mixed to form a sealing material. It is important that the thermal expansion coefficient of the sealing material is designed to be lower by about 10 to 30 × 10 −7 / ° C. than the object to be sealed. This is for preventing distortion of the sealing material by setting the strain applied to the sealing material after compression to the compression (compression) side. In addition to adjusting the thermal expansion coefficient, for example, a refractory filler powder can be added to improve mechanical strength.

耐火性フィラー粉末を混合する場合、その混合割合は、ビスマス系ガラス組成物からなる粉末40〜90体積%、耐火性フィラー粉末60〜10体積%であることが好ましい。両者の割合をこのように規定した理由は、耐火性フィラー粉末が10体積%よりも少ないと上記した効果が得られにくい傾向があり、60体積%より多くなると流動性が悪くなり気密封着等できない傾向がある。   When mixing the refractory filler powder, the mixing ratio is preferably 40 to 90% by volume of the powder made of the bismuth-based glass composition and 60 to 10% by volume of the refractory filler powder. The reason why the ratio of the two is defined in this way is that when the refractory filler powder is less than 10% by volume, the above-mentioned effect tends to be difficult to obtain. There is a tendency not to.

耐火性フィラー粉末としては、ウイレマイト、コーディエライト、β−ユークリプタイト、ジルコン、酸化スズ、ムライト、石英ガラス、アルミナ等の粉末を単独で、または、複数種組み合わせて使用することができる。   As the refractory filler powder, powders of willemite, cordierite, β-eucryptite, zircon, tin oxide, mullite, quartz glass, alumina and the like can be used alone or in combination.

特に、ウイレマイトやコーディエライトは、熱膨張係数が小さく、ビスマス系ガラスと反応しにくいため好ましい。   In particular, willemite and cordierite are preferable because they have a small coefficient of thermal expansion and are difficult to react with bismuth glass.

また、耐火性フィラー粉末は、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコン、チタニア、ジルコニア等によって被覆されているとガラスと耐火性フィラー粉末との間での反応を抑制できるため好ましい。特に、アルミナは融点が高く、ガラスと反応しにくいため好ましい。   Further, it is preferable that the refractory filler powder is coated with alumina, zinc oxide, zircon, titania, zirconia or the like because the reaction between the glass and the refractory filler powder can be suppressed. In particular, alumina is preferable because it has a high melting point and hardly reacts with glass.

なお、本発明のビスマス系ガラス封着材料の具体的な用途としては、(I)プラズマディスプレイパネル(PDP)の気密封着材料、絶縁層や誘電体層の形成材料、バリアリブの形成材料、(II)蛍光表示管(VFD)の気密封着材料、絶縁層の形成材料、(III)磁気ヘッド−コア同士またはコアとスライダーの封着材料等が挙げられる。   The specific uses of the bismuth-based glass sealing material of the present invention include (I) a hermetic sealing material for a plasma display panel (PDP), a forming material for an insulating layer and a dielectric layer, a forming material for a barrier rib, II) A hermetic sealing material for a fluorescent display tube (VFD), a material for forming an insulating layer, and (III) a sealing material for magnetic head-cores or cores and sliders.

ビスマス系ガラス組成物と耐火性フィラー粉末とを混合した封着材料は、粉末のまま封着材料として使用しても良いが、封着材料とビークルとを均一に混練してペーストとして使用すると取り扱いやすい。   A sealing material in which a bismuth-based glass composition and a refractory filler powder are mixed may be used as a sealing material in the form of a powder, but it is handled when the sealing material and vehicle are uniformly kneaded and used as a paste. Cheap.

ビークルは、主に溶媒と樹脂とからなり、樹脂はペーストの粘性を調整する目的で添加される。   The vehicle mainly includes a solvent and a resin, and the resin is added for the purpose of adjusting the viscosity of the paste.

溶媒としては、N、N’−ジメチルホルムアミド(DMF)、α−ターピネオール、高級アルコール、γ−ブチルラクトン(γ−BL)、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、3−メトキシ−3−メチルブタノール、水、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチル−2−ピロリドン等が使用可能である。   As the solvent, N, N′-dimethylformamide (DMF), α-terpineol, higher alcohol, γ-butyllactone (γ-BL), tetralin, butyl carbitol acetate, ethyl acetate, isoamyl acetate, diethylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monoethyl ether acetate, benzyl alcohol, toluene, 3-methoxy-3-methylbutanol, water, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether , Tripropylene glycol monobutyl ether, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide (DMSO), N Methyl-2-pyrrolidone and the like can be used.

樹脂としては、アクリル樹脂、エチルセルロ−ス、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、ポリエチレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用可能である。   As the resin, acrylic resin, ethyl cellulose, polyethylene glycol derivative, nitrocellulose, polymethylstyrene, polyethylene carbonate, methacrylic acid ester and the like can be used.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.

表1は、ビスマス系ガラス組成物の実施例(試料a〜e)および比較例(試料f〜g)を示し、表2はビスマス系封着材料の実施例(試料1〜4)を、表3は比較例(試料5、6)をそれぞれ示すものである。なお、比較例fおよびgは、それぞれ特開2000−128574号の実施例2および9に相当するものである。   Table 1 shows examples (samples a to e) and comparative examples (samples f to g) of bismuth-based glass compositions, and Table 2 shows examples (samples 1 to 4) of bismuth-based sealing materials. 3 shows comparative examples (samples 5 and 6), respectively. Comparative examples f and g correspond to Examples 2 and 9 of JP-A-2000-128574, respectively.

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表1に記載の各試料(a〜g)は次のようにして調製した。   Each sample (ag) described in Table 1 was prepared as follows.

まず、表に示したガラス組成となるように各種酸化物、炭酸塩等の原料を調合したガラスバッチを準備し、これを白金坩堝に入れて900〜1000℃で1〜2時間溶融した。   First, a glass batch in which raw materials such as various oxides and carbonates were prepared so as to have the glass composition shown in the table was prepared, and this was put in a platinum crucible and melted at 900 to 1000 ° C. for 1 to 2 hours.

次に、溶融ガラスの一部を熱膨張係数測定用サンプルとしてステンレス製の金型に流し出し、その他の溶融ガラスは、水冷ローラーにより、薄片状に成形した。   Next, a part of the molten glass was poured out into a stainless steel mold as a sample for measuring the coefficient of thermal expansion, and the other molten glass was formed into a thin piece with a water-cooled roller.

最後に、薄片状のガラスをボールミルあるいはらいかい器にて粉砕後、目開き75μmの篩いを通過させて、平均粒径約10μmの各試料を得た。   Finally, the flaky glass was pulverized with a ball mill or a sieve, and passed through a sieve having an opening of 75 μm to obtain each sample having an average particle size of about 10 μm.

以上の試料を用いて密度、ガラス転移点、軟化点および熱膨張係数を評価した。その結果を表1に示す。   Using the above samples, the density, glass transition point, softening point, and thermal expansion coefficient were evaluated. The results are shown in Table 1.

密度は、公知のアルキメデス法を用いて測定した。   The density was measured using a known Archimedes method.

ガラス転移点、軟化点は、示差熱分析装置(DTA)により求めた。   The glass transition point and softening point were determined by a differential thermal analyzer (DTA).

熱膨張係数は、押棒式熱膨張測定装置により求めた。   The thermal expansion coefficient was determined by a push rod type thermal expansion measuring device.

失透状態は、試料を500℃において30分間保持した後、光学顕微鏡(倍率100倍)を用いて試料中の失透を目視で評価した。なお、全く失透が見られなかったものを「○」、かすかに失透が見られたものを「△」、明らかに失透していたものを「×」とした。   In the devitrification state, after holding the sample at 500 ° C. for 30 minutes, the devitrification in the sample was visually evaluated using an optical microscope (magnification 100 times). In addition, “◯” indicates that no devitrification was observed, “Δ” indicates that it was faintly devitrified, and “×” indicates that it was clearly devitrified.

表1から明らかなように、本発明の実施例である試料a〜eは、密度が6.79〜6.98g/cm3、ガラス転移点が358〜373℃、軟化点が431〜449℃、30〜300℃における熱膨張係数が105〜112×10-7/℃であり、失透は見られなかった。 As apparent from Table 1, samples a to e which are examples of the present invention have a density of 6.79 to 6.98 g / cm 3 , a glass transition point of 358 to 373 ° C., and a softening point of 431 to 449 ° C. The coefficient of thermal expansion at 30 to 300 ° C. was 105 to 112 × 10 −7 / ° C., and no devitrification was observed.

一方、比較例である試料fは、かすかに失透が確認され、試料gは、明らかに失透が確認された。   On the other hand, the sample f as a comparative example was slightly devitrified, and the sample g was clearly devitrified.

表2、3は、封着材料を示すものである。   Tables 2 and 3 show the sealing materials.

まず、表2、3に示す割合で試料b〜gと耐火性フィラー粉末とを混合し、封着材料粉末(試料1〜6)を作製した。   First, samples b to g and refractory filler powder were mixed at the ratios shown in Tables 2 and 3 to prepare sealing material powders (samples 1 to 6).

耐火性フィラー粉末には、ウイレマイトまたはコーディエライトを用いた。   Willemite or cordierite was used as the refractory filler powder.

以上の試料を用いて密度、軟化点、熱膨張係数、流動径および失透状態を評価した。   Using the above samples, the density, softening point, thermal expansion coefficient, flow diameter and devitrification state were evaluated.

密度、軟化点、熱膨張係数および失透状態は上記の方法に倣って測定した。   The density, softening point, thermal expansion coefficient, and devitrification state were measured according to the above methods.

流動径は、封着材料粉末の真比重に相当する重量の粉末を金型により外径20mmのボタン状にプレスし、空気中で10℃/分の速度で昇温して500℃で10分間保持した時のボタンの直径を測定し、評価した。なお、流動径が、22mm以上であると流動性が優れることを意味する。   As for the flow diameter, a powder having a weight corresponding to the true specific gravity of the sealing material powder is pressed into a button shape having an outer diameter of 20 mm with a mold, heated in air at a rate of 10 ° C./min, and heated at 500 ° C. for 10 minutes. The diameter of the button when held was measured and evaluated. In addition, it means that fluidity | liquidity is excellent in a flow diameter being 22 mm or more.

表2、3から明らかなように、試料1〜4は、密度が5.71〜6.03g/cm3、軟化点が447〜460℃、30〜300℃における熱膨張係数が70〜74×10-7/℃であった。また、流動径は24.0〜26.2mmと、良好な流動性を有しており、失透が見られなかった。 As apparent from Tables 2 and 3, Samples 1 to 4 have a density of 5.71 to 6.03 g / cm 3 , a softening point of 447 to 460 ° C., and a thermal expansion coefficient of 30 to 300 ° C. of 70 to 74 ×. 10 −7 / ° C. Further, the fluid diameter was 24.0 to 26.2 mm and had good fluidity, and no devitrification was observed.

一方、試料6、7は、明らかに失透がみられた。   On the other hand, samples 6 and 7 were clearly devitrified.

本発明のビスマス系ガラス組成物は、電子部品の接着、封着、被覆等、具体的にはPDP、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、蛍光表示管(VFD)、陰極線管(CRT)等の表示管の封着用途、PDPの絶縁誘電体層用途、PDPのバリアリブ用途、磁気ヘッド−コア同士またはコアとスライダーの封着材料用途等に好適である。   The bismuth-based glass composition of the present invention is used for bonding, sealing, coating, etc. of electronic parts, specifically, display tubes such as PDP, field emission display (FED), fluorescent display tube (VFD), and cathode ray tube (CRT). And PDP barrier rib applications, PDP barrier rib applications, magnetic head-core-to-core or core-slider sealing material applications, and the like.

Claims (6)

モル%表示で、Bi23 35〜50%、B23 20〜35%、ZnO 10〜25%、BaO+SrO+MgO+CaO 3〜15%、BaO 1〜15%、CuO+Fe23 1〜11%、Sb23 0.1〜5%を含有することを特徴とするビスマス系ガラス組成物。 In terms of mol%, Bi 2 O 3 35-50%, B 2 O 3 20-35%, ZnO 10-25%, BaO + SrO + MgO + CaO 3-15%, BaO 1-15%, CuO + Fe 2 O 3 1-11%, A bismuth-based glass composition containing 0.1 to 5% of Sb 2 O 3 . さらにCuO 0.1〜10%、Fe23 0.1〜10%を含有することを特徴とする請求項1に記載のビスマス系ガラス組成物。 Further 0.1 to 10% CuO, bismuth glass composition according to claim 1, characterized in that it contains Fe 2 O 3 0.1~10%. 実質的にPbOを含有しないことを特徴とする請求項1または2に記載のビスマス系ガラス組成物。   The bismuth-based glass composition according to claim 1 or 2, which does not substantially contain PbO. 接着、封着、封止または被覆用途に使用することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のビスマス系ガラス組成物。   The bismuth-based glass composition according to any one of claims 1 to 3, which is used for adhesion, sealing, sealing or coating. 請求項1〜3のいずれかに記載のビスマス系ガラス組成物からなる粉末と耐火性フィラー粉末とを混合した封着材料であって、混合割合は体積%表示で、ビスマス系ガラス組成物からなる粉末が40〜90%、耐火性フィラー粉末が60〜10%であることを特徴とするビスマス系封着材料。   It is the sealing material which mixed the powder which consists of the bismuth type glass composition in any one of Claims 1-3, and a refractory filler powder, Comprising: A mixing ratio is a volume% display and consists of a bismuth type glass composition. A bismuth sealing material characterized in that the powder is 40 to 90% and the refractory filler powder is 60 to 10%. 耐火性フィラー粉末が、ウイレマイト、コーディエライト、β−ユークリプタイト、ジルコン、酸化スズ、ムライト、石英ガラスおよびアルミナからなる群より選ばれた一種または二種以上のフィラー粉末であることを特徴とする請求項5に記載のビスマス系封着材料。   The refractory filler powder is one or more filler powders selected from the group consisting of willemite, cordierite, β-eucryptite, zircon, tin oxide, mullite, quartz glass and alumina. The bismuth-based sealing material according to claim 5.
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