JP2011230973A - Bismuth-based non-lead glass and composite material - Google Patents

Bismuth-based non-lead glass and composite material Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide bismuth-based non-lead glass and a composite material using it, preventing the over-coat layer from eroding due to plating, allowing calcination at a temperature below 800°C, and achieving excellent cost performance.SOLUTION: The bismuth-based non-lead glass does not practically contain PbO, and in terms of mass percent it contains 20-48% of BiO, 6-27% of BO, 10-30% of SiO, 5-20% of AlO, 0-20% of MgO+CaO+SrO+BaO, 0-less than 7% of ZnO, and 0-10% of LiO+NaP+KO, where AlO/BiOis 0.33-0.73.

Description

本発明は、電子回路のオーバーコート等の用途に好適なビスマス系非鉛ガラス及びそれを用いた複合材料に関するものである。   The present invention relates to a bismuth-based lead-free glass suitable for uses such as an overcoat for electronic circuits and a composite material using the same.

従来より、電子回路の電極や抵抗体の保護、絶縁のためのオーバーコート材料としてガラスが用いられている。   Conventionally, glass has been used as an overcoat material for protecting and insulating electronic circuit electrodes and resistors.

電子回路へのオーバーコート層の形成にあたっては、電極や抵抗体との反応を防止し、電極や抵抗体の特性の劣化を抑えるために、800℃以下の温度で焼成する方法が採られている。それ故、電子回路のオーバーコート材料には、800℃以下の温度で焼成でき、しかも、電極や抵抗体と反応しないことが求められている。   In forming an overcoat layer in an electronic circuit, a method of firing at a temperature of 800 ° C. or lower is employed in order to prevent reaction with the electrode and the resistor and to suppress deterioration of the characteristics of the electrode and the resistor. . Therefore, an overcoat material for an electronic circuit is required to be able to be fired at a temperature of 800 ° C. or lower and not to react with an electrode or a resistor.

上記の要求特性を満たすものとして、特許文献1に示すようなPbO−B−SiO系の鉛ガラス粉末が使用されてきたが、近年、環境保護の高まりや環境負荷物質の使用削減の動きから、特許文献2及び3に示すようなBi−ZnO−B系非鉛ガラス粉末が提案されている。 PbO—B 2 O 3 —SiO 2 based lead glass powder as shown in Patent Document 1 has been used to satisfy the above required characteristics, but in recent years, environmental protection has been increased and the use of environmentally hazardous substances has been reduced. From this movement, Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 based lead-free glass powders as shown in Patent Documents 2 and 3 have been proposed.

特開昭58−64245号公報JP 58-64245 A 特開2002−308645号公報JP 2002-308645 A 特開2007−63105号公報JP 2007-63105 A

ところで、これらの電子回路は、用途に応じて防食性、光学特性、機械的特性、電気的特性等の様々な特性を付与するために、オーバーコートした電子回路をメッキ溶液に浸漬するメッキ処理が施される。通常、このメッキ溶液は酸性溶液であるため、オーバーコート材料に用いられるガラスには、優れた耐酸性を有することが要求される。   By the way, these electronic circuits are subjected to a plating process in which an overcoated electronic circuit is immersed in a plating solution in order to impart various characteristics such as anticorrosion, optical characteristics, mechanical characteristics, and electrical characteristics depending on applications. Applied. Usually, since this plating solution is an acidic solution, the glass used for the overcoat material is required to have excellent acid resistance.

しかしながら、特許文献2で開示されているガラスは耐酸性が低いため、メッキ溶液によってオーバーコート層が侵食され、電子回路の絶縁性等の特性が低下するという問題があった。   However, since the glass disclosed in Patent Document 2 has low acid resistance, there is a problem that the overcoat layer is eroded by the plating solution, and the characteristics such as the insulation of the electronic circuit are deteriorated.

また、特許文献3で開示されているガラスは、高価なBiを55質量%以上含有するため、製造コストが高くなるという問題があった。 Moreover, since the glass disclosed in Patent Document 3 contains 55% by mass or more of expensive Bi 2 O 3 , there is a problem that the manufacturing cost increases.

本発明の目的は、メッキ処理によってオーバーコート層が侵食され難く、800℃以下の温度で焼成でき、しかも、コストパフォーマンスに優れたビスマス系非鉛ガラス及びそれを用いた複合材料を提供することである。   An object of the present invention is to provide a bismuth-based lead-free glass and a composite material using the same that are resistant to erosion of the overcoat layer by plating and can be fired at a temperature of 800 ° C. or less, and are excellent in cost performance. is there.

本発明者は種々の実験を行った結果、ビスマス系非鉛ガラスにおいて、SiO及びAlを含有させる共に、Al/Biの値を質量比で0.33以上とすることで、ガラスの耐酸性を向上させることが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。 As a result of various experiments, the inventor of the present invention contains SiO 2 and Al 2 O 3 in a bismuth-based lead-free glass, and the value of Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 is 0.33 or more in terms of mass ratio. Thus, it is found that the acid resistance of the glass can be improved, and is proposed as the present invention.

即ち、本発明のビスマス系非鉛ガラスは、実質的にPbOを含まず、質量百分率で、Bi 20〜48%、B 6〜27%、SiO 10〜30%、Al 5〜20%、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜20%、ZnO 0〜7%未満、LiO+NaO+KO 0〜10%、Al/Bi 0.33〜0.73であることを特徴とする。 That is, the bismuth-based lead-free glass of the present invention does not substantially contain PbO, and is in mass percentage, Bi 2 O 3 20 to 48%, B 2 O 3 6 to 27%, SiO 2 10 to 30%, Al 2 O 3 5~20%, MgO + CaO + SrO + BaO 0~20%, ZnO less than 0~7%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0~10%, with Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 0.33~0.73 It is characterized by being.

また、本発明の複合材料は、上記のビスマス系非鉛ガラスからなるガラス粉末を含むことを特徴とする。   Moreover, the composite material of the present invention is characterized by containing glass powder made of the above-mentioned bismuth-based non-lead glass.

本発明のビスマス系非鉛ガラスは、軟化点が低く、焼成時に結晶が析出し難く緻密な焼成膜を得ることが可能な広いガラス化範囲と優れた耐酸性とを有している。そのため、800℃以下の温度で緻密なオーバーコート層を得ることができ、電子回路をメッキ処理しても、オーバーコート層が侵食され難く、電子回路の電極等の保護や絶縁を維持できる。また、高価なBiの含有量を抑えているため、安価に製造することができる。それ故、電子回路のオーバーコート用のビスマス系非鉛ガラス及びそれを用いた複合材料として好適である。 The bismuth-based lead-free glass of the present invention has a low softening point, a wide vitrification range capable of obtaining a dense fired film in which crystals do not easily precipitate during firing, and excellent acid resistance. Therefore, a dense overcoat layer can be obtained at a temperature of 800 ° C. or less, and even if the electronic circuit is plated, the overcoat layer is hardly eroded, and protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit can be maintained. Further, since the suppressed content of expensive Bi 2 O 3, it can be manufactured at low cost. Therefore, it is suitable as a bismuth-based lead-free glass for electronic circuit overcoat and a composite material using the same.

本発明のガラスは、PbOを含有しなくても、比較的容易に低融点化が可能であり、ガラス化範囲を広げやすいビスマス系非鉛ガラスを基本組成とする。   Even if the glass of the present invention does not contain PbO, the melting point can be lowered relatively easily, and the basic composition is a bismuth-based lead-free glass that easily expands the vitrification range.

一般に、ビスマス系非鉛ガラスは、鉛系ガラスに比べて耐酸性が低くなる傾向にあるが、本発明では、ガラスの耐酸性を向上させる成分であるSiOを10質量%以上含有させている。また、SiOの添加によってガラスが不安定化するのを防止するために、ガラス化範囲を広げてガラスを安定化させる成分であるAlを5質量%以上含有させると共に、Al/Biの値が質量比で0.33以上となるように厳しく制限している。そのため、焼成時に結晶が析出し難く緻密な焼成膜を得ることが可能な広いガラス化範囲と優れた耐酸性とを有するガラスを得ることができ、本発明のビスマス系非鉛ガラスを電子回路のオーバーコート材料として用いても、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食され難く、電子回路の電極等の保護や絶縁を維持することができる。 In general, bismuth-based lead-free glass tends to have lower acid resistance than lead-based glass, but in the present invention, 10% by mass or more of SiO 2 which is a component that improves the acid resistance of glass is contained. . Further, in order to prevent the destabilization glass by the addition of SiO 2, with the inclusion of Al 2 O 3 is a component for stabilizing the glass to expand the vitrification range of 5 wt%, Al 2 O The value of 3 / Bi 2 O 3 is strictly limited so that the mass ratio is 0.33 or more. Therefore, it is possible to obtain a glass having a wide vitrification range and an excellent acid resistance capable of obtaining a dense fired film in which crystals do not easily precipitate during firing, and the bismuth-based lead-free glass of the present invention is used in an electronic circuit. Even when used as an overcoat material, the overcoat layer is hardly eroded in the plating process, and the protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit can be maintained.

本発明においてガラス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 glass composition as described above in the present invention is as follows.

Biはガラスの軟化点を下げる成分であり、その含有量は20〜48%である。Biの含有量が少なくなると、ガラスの軟化点が上昇して、800℃以下の温度で焼成し難くなる。一方、含有量が多くなると、材料コストの上昇を招く。Biの好ましい範囲は20〜47%であり、より好ましい範囲は20〜45%である。 Bi 2 O 3 is a component that lowers the softening point of glass, and its content is 20 to 48%. When the content of Bi 2 O 3 is reduced, the softening point of the glass is increased and it is difficult to fire at a temperature of 800 ° C. or lower. On the other hand, when the content increases, the material cost increases. A preferable range of Bi 2 O 3 is 20 to 47%, and a more preferable range is 20 to 45%.

はガラスの骨格を形成すると共に、ガラス化範囲を広げガラスを安定化させる成分であり、その含有量は6〜27%である。Bの含有量が少なくなると、焼成時に結晶が析出しやすく緻密なオーバーコート層が得難くなる傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。一方、含有量が多くなると、ガラスの軟化点が上昇して、800℃以下の温度で焼成し難くなる。Bの好ましい範囲は7〜26%であり、より好ましい範囲は7〜25%である。 B 2 O 3 is a component that forms a glass skeleton and widens the vitrification range and stabilizes the glass, and its content is 6 to 27%. When the content of B 2 O 3 decreases, crystals tend to precipitate during firing, and a dense overcoat layer tends to be difficult to obtain. In the plating process, the overcoat layer tends to be eroded and the electrodes of electronic circuits, etc. It becomes difficult to maintain protection and insulation. On the other hand, when the content increases, the softening point of the glass rises and it becomes difficult to fire at a temperature of 800 ° C. or lower. A preferable range of B 2 O 3 is 7 to 26%, and a more preferable range is 7 to 25%.

SiOはガラスの骨格を形成すると共に、ガラスの耐酸性を向上させる成分であり、その含有量は10〜30%である。SiOの含有量が少なくなると、ガラスの耐酸性が低下する傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。一方、含有量が多くなると、ガラスの軟化点が上昇して、800℃以下の温度で焼成し難くなる。また、ガラスが不安定となりやすく、焼成時に結晶が析出しやすく緻密なオーバーコート層が得難くなり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。SiOの好ましい範囲は13〜29%であり、より好ましい範囲は15〜27%である。 SiO 2 is a component that forms a glass skeleton and improves the acid resistance of the glass, and its content is 10 to 30%. When the content of SiO 2 decreases, the acid resistance of the glass tends to decrease, and the overcoat layer is easily eroded in the plating process, making it difficult to maintain protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit. On the other hand, when the content increases, the softening point of the glass rises and it becomes difficult to fire at a temperature of 800 ° C. or lower. In addition, glass tends to be unstable, crystals tend to precipitate during firing, and it becomes difficult to obtain a dense overcoat layer. In the plating process, the overcoat layer is easily eroded and maintains the protection and insulation of the electrodes of electronic circuits. It becomes difficult to do. A preferable range of SiO 2 is 13 to 29%, and a more preferable range is 15 to 27%.

Alはガラス化範囲を広げガラスを安定化させると共に、ガラスの耐酸性を向上させる成分であり、その含有量は5〜20%である。Alの含有量が少なくなると、ガラスを安定化させる効果が得難くなり、焼成時に結晶が析出しやすく緻密なオーバーコート層が得難くなったり、ガラスの耐酸性が低下する傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。一方、含有量が多くなると、ガラスの軟化点が上昇して、800℃以下の温度で焼成し難くなる。Alの好ましい範囲は7〜19%であり、より好ましい範囲は8〜18%である。 Al 2 O 3 is a component that widens the vitrification range and stabilizes the glass and improves the acid resistance of the glass, and its content is 5 to 20%. When the content of Al 2 O 3 decreases, it becomes difficult to obtain the effect of stabilizing the glass, crystals tend to precipitate during firing, and it becomes difficult to obtain a dense overcoat layer, and the acid resistance of the glass tends to decrease. In the plating process, the overcoat layer is easily eroded and it is difficult to maintain protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit. On the other hand, when the content increases, the softening point of the glass rises and it becomes difficult to fire at a temperature of 800 ° C. or lower. A preferable range of Al 2 O 3 is 7 to 19%, and a more preferable range is 8 to 18%.

尚、軟化点の上昇を抑えながら、ガラスを安定化させて、焼成時における結晶の析出を抑えて緻密な焼成膜を得るには、Al/Biの値を質量比で0.33〜0.73の範囲となるようにすることが重要である。Al/Biの値が小さくなりすぎると、ガラスを安定化させる効果が得難くなり、焼成時に結晶が析出しやすく緻密なオーバーコート層が得難くなったり、ガラスの耐酸性が低下する傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。一方、Al/Biの値が大きくなりすぎると、ガラスの軟化点が上昇して、800℃以下の温度で焼成し難くなる。Al/Biの好ましい範囲は、0.33〜0.70%であり、より好ましい範囲は0.35〜0.68%である。 In order to stabilize the glass while suppressing an increase in the softening point and to suppress the precipitation of crystals during firing to obtain a dense fired film, the value of Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 is expressed by mass ratio. It is important that the range is 0.33 to 0.73. If the value of Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 becomes too small, it becomes difficult to obtain an effect of stabilizing the glass, crystals are likely to precipitate during firing, and it becomes difficult to obtain a dense overcoat layer. In the plating process, the overcoat layer is easily eroded and it is difficult to maintain protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit. On the other hand, when the value of Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 becomes too large, the softening point of the glass increases and it becomes difficult to fire at a temperature of 800 ° C. or lower. A preferable range of Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 is 0.33 to 0.70%, and a more preferable range is 0.35 to 0.68%.

MgO、CaO、SrO及びBaOのアルカリ土類金属酸化物は、ガラスの軟化点を低下させると共に、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は合量で0〜20%である。これら成分の合量が多くなると、焼成時に結晶が析出しやすく緻密なオーバーコート層が得難くなる傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。MgO+CaO+SrO+BaOの好ましい範囲は0〜15%であり、より好ましい範囲は0〜12%である。尚、これらアルカリ土類金属酸化物の各成分の含有量は、それぞれ0〜6%であることが望ましい。   The alkaline earth metal oxides of MgO, CaO, SrO and BaO are components that lower the softening point of the glass and adjust the thermal expansion coefficient, and the total content thereof is 0 to 20%. When the total amount of these components increases, crystals tend to precipitate during firing, and it tends to be difficult to obtain a dense overcoat layer.In the plating process, the overcoat layer is easily eroded, protecting the electrodes of electronic circuits and the like. It becomes difficult to maintain insulation. A preferable range of MgO + CaO + SrO + BaO is 0 to 15%, and a more preferable range is 0 to 12%. The content of each component of these alkaline earth metal oxides is preferably 0 to 6%.

ZnOはガラスの軟化点を下げる成分であるが、ガラスの耐酸性を著しく低下させる成分であるため、その含有量は0〜7%である。ZnOの含有量が多くなると、ガラスの耐酸性が著しく低下し、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食され、電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。ZnOの好ましい範囲は0〜6%であり、より好ましい範囲は0〜5%である。   ZnO is a component that lowers the softening point of the glass, but since it is a component that significantly reduces the acid resistance of the glass, its content is 0 to 7%. When the ZnO content is increased, the acid resistance of the glass is remarkably lowered, and the overcoat layer is eroded in the plating process, making it difficult to maintain protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit. The preferable range of ZnO is 0 to 6%, and the more preferable range is 0 to 5%.

LiO、NaO及びKOのアルカリ金属酸化物は、ガラスの軟化点を低下させると共に、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は合量で0〜10%である。これら成分の合量が多くなると、焼成時にオーバーコート層と電極や抵抗体が反応しやすくなり、電子回路の特性が劣化する虞がある。また、焼成時に結晶が析出しやすく緻密なオーバーコート層が得難くなる傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなる。LiO+NaO+KOのより好ましい範囲は0〜8%である。より好ましい範囲は0〜6%である。尚、これらアルカリ金属酸化物の各成分の含有量は、それぞれ0〜4%であることが望ましい。 The alkali metal oxides of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O are components that lower the softening point of the glass and adjust the thermal expansion coefficient, and the content is 0 to 10% in total. . When the total amount of these components increases, the overcoat layer, the electrode and the resistor are likely to react during firing, and the characteristics of the electronic circuit may be deteriorated. In addition, crystals tend to precipitate during firing, and a dense overcoat layer tends to be difficult to obtain. In the plating process, the overcoat layer is easily eroded and it is difficult to maintain protection and insulation of the electrodes of the electronic circuit. A more preferable range of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is 0 to 8%. A more preferable range is 0 to 6%. In addition, as for content of each component of these alkali metal oxides, it is desirable that it is 0 to 4%, respectively.

また、本発明のビスマス系非鉛ガラスは、上記成分以外にも、要求される特性を損なわない範囲で種々の成分を添加することができる。例えば、ガラスの軟化点を低下させるために、CsO、RbO等を合量で5%まで、ガラスを安定化させたり、耐水性や耐酸性を向上させるために、ZrO、Y、La、Ta、SnO、TiO、Nb、P、CuO、CeO、V等を合量で10%まで添加することができる。 Moreover, the bismuth-type non-lead glass of this invention can add a various component in the range which does not impair the required characteristic besides the said component. For example, in order to lower the softening point of the glass, the total amount of Cs 2 O, Rb 2 O, etc. is up to 5%, and in order to stabilize the glass and improve water resistance and acid resistance, ZrO 2 , Y Add 2 O 3 , La 2 O 3 , Ta 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , P 2 O 5 , CuO, CeO 2 , V 2 O 5, etc. to a total amount of 10%. Can do.

また、PbOは、ガラスの融点を低下させる成分であるが、環境負荷物質でもあるため、実質的な導入は避けるべきである。   PbO is a component that lowers the melting point of glass, but it is also an environmentally hazardous substance, so substantial introduction should be avoided.

尚、本発明で言う「実質的に導入しない」とは、積極的に原料として用いず不純物として混入するレベルをいい、具体的には、含有量が0.1%以下であることを意味する。   In the present invention, “substantially not introduce” refers to a level that is not actively used as a raw material and mixed as an impurity, and specifically means that the content is 0.1% or less. .

以上の組成を有するガラスは、ガラスが安定で800℃以下の温度で結晶化し難い。また、耐酸性に優れ、しかも、800℃以下の軟化点を有する。   The glass having the above composition is stable and hardly crystallized at a temperature of 800 ° C. or lower. Moreover, it is excellent in acid resistance and has a softening point of 800 ° C. or lower.

上記のビスマス系非鉛ガラスを用いて本発明の複合材料とするには、上記のビスマス系非鉛ガラスを粉砕、分級して、粉末状に加工することで得ることができる。また、強度や耐酸性を向上させたり、熱膨張係数を調整するために、ガラス粉末にセラミック粉末を加えてもよい。   In order to obtain the composite material of the present invention using the above bismuth-based non-lead glass, the above-mentioned bismuth-based non-lead glass can be obtained by pulverizing, classifying, and processing into a powder form. Further, ceramic powder may be added to the glass powder in order to improve the strength and acid resistance or adjust the thermal expansion coefficient.

尚、ガラス粉末の粒度は、平均粒径D50が3.0μm以下、最大粒径Dmaxが20μm以下のものを使用することが望ましい。いずれか一方でもその上限を超えると、焼成膜中に大きな泡が残存しやすくなるためである。 Incidentally, the particle size of the glass powder has an average particle diameter D 50 of 3.0μm or less, the maximum particle diameter D max may be desirable to use those 20μm or less. This is because if either of these exceeds the upper limit, large bubbles are likely to remain in the fired film.

また、セラミック粉末を混合する場合、その混合量はガラス粉末50〜100質量%(より好ましくは55〜95質量%)、セラミック粉末0〜50質量%(より好ましくは5〜45質量%)であることが好ましい。これはセラミック粉末が多くなると、相対的にガラス粉末の割合が低くなりすぎて、緻密なオーバーコート層が得難くなる傾向にあり、メッキ処理工程において、オーバーコート層が侵食されやすくなり電子回路の電極等の保護や絶縁を維持し難くなるためである。   Moreover, when mixing ceramic powder, the mixing amount is glass powder 50-100 mass% (more preferably 55-95 mass%), ceramic powder 0-50 mass% (more preferably 5-45 mass%). It is preferable. This is because when the amount of ceramic powder increases, the proportion of the glass powder becomes relatively low and it tends to be difficult to obtain a dense overcoat layer. This is because it is difficult to maintain protection and insulation of the electrodes and the like.

セラミック粉末としては、種々の材料が使用でき、例えば、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、ムライト、シリカ、コーディエライト、チタニア、酸化スズ、各種無機顔料等1種又は2種以上組み合わせて使用することができる。   Various materials can be used as the ceramic powder. For example, alumina, zircon, zirconia, mullite, silica, cordierite, titania, tin oxide, various inorganic pigments, etc. can be used alone or in combination. .

次に、本発明の複合材料の使用方法を説明する。本発明の複合材料は、例えばペーストなどの形態で使用することができる。   Next, a method for using the composite material of the present invention will be described. The composite material of the present invention can be used in the form of a paste, for example.

ペーストの形態で使用する場合、上述した複合材料と共に、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を使用する。尚、ペースト全体に占める複合材料の割合としては、30〜90質量%程度が一般的である。   When used in the form of a paste, a thermoplastic resin, a plasticizer, a solvent and the like are used together with the composite material described above. In addition, as a ratio of the composite material which occupies for the whole paste, about 30-90 mass% is common.

熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は、0.1〜20質量%程度が一般的である。熱可塑性樹脂としてはポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。   The thermoplastic resin is a component that increases the film strength after drying and imparts flexibility, and the content is generally about 0.1 to 20% by mass. As the thermoplastic resin, polybutyl methacrylate, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, ethyl cellulose and the like can be used, and these are used alone or in combination.

可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は0〜10質量%程度が一般的である。可塑剤としてはブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。   The plasticizer is a component that controls the drying speed and imparts flexibility to the dry film, and the content thereof is generally about 0 to 10% by mass. As the plasticizer, butylbenzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, dibutyl phthalate and the like can be used, and these are used alone or in combination.

溶剤は材料をペースト化するための材料であり、その含有量は10〜30質量%程度が一般的である。溶剤としては、例えばターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独または混合して使用することができる。   The solvent is a material for pasting the material, and its content is generally about 10 to 30% by mass. As the solvent, for example, terpineol, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol monoisobutyrate or the like can be used alone or in combination.

ペーストの作製は、上記の複合材料、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を用意し、これを所定の割合で混練することにより行うことができる。   The paste can be prepared by preparing the above composite material, thermoplastic resin, plasticizer, solvent and the like and kneading them at a predetermined ratio.

このようなペーストを用いて、電子回路にオーバーコート層を形成するには、まず、電極等が形成された電子回路上に、これらのペーストをスクリーン印刷法や一括コート法等を用いて塗布し、所定の膜厚の塗布層を形成した後、乾燥させる。その後、400〜800℃の温度で5〜20分間保持し焼成することで所定のオーバーコート層を得ることができる。尚、焼成温度が低すぎたり、保持時間が短くなると、十分に焼結が行えず、緻密な膜を形成することが難しくなる。一方、焼成温度が高すぎたり、保持時間が長くなると、焼成する際にオーバーコート層と電極や抵抗体が反応しやすくなり、電子回路の特性が劣化しやすくなる。   In order to form an overcoat layer on an electronic circuit using such a paste, first, these pastes are applied to the electronic circuit on which electrodes or the like are formed by using a screen printing method or a batch coating method. After forming a coating layer having a predetermined thickness, it is dried. Then, a predetermined overcoat layer can be obtained by holding and baking at a temperature of 400 to 800 ° C. for 5 to 20 minutes. If the firing temperature is too low or the holding time is shortened, sufficient sintering cannot be performed, and it becomes difficult to form a dense film. On the other hand, if the firing temperature is too high or the holding time is long, the overcoat layer, the electrode and the resistor tend to react during firing, and the characteristics of the electronic circuit are likely to deteriorate.

上記の説明においては、オーバーコート層の形成方法として、ペーストを用いた方法を例にして説明しているが、本発明の複合材料は、これらの方法に限定されるものではなく、グリーンシート法、感光性ペースト法、感光性グリーンシート法などその他の形成方法にも適用され得る材料である。   In the above description, a method using a paste is described as an example of a method for forming the overcoat layer, but the composite material of the present invention is not limited to these methods, and the green sheet method is used. It is a material that can be applied to other forming methods such as a photosensitive paste method and a photosensitive green sheet method.

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

表1及び2は、本発明の実施例(試料No.1〜7)及び比較例(試料No.8〜10)をそれぞれ示している。   Tables 1 and 2 show Examples (Sample Nos. 1 to 7) and Comparative Examples (Sample Nos. 8 to 10) of the present invention, respectively.

表の各試料は、次のようにして調製した。   Each sample in the table was prepared as follows.

まず、質量%で表に示すガラス組成となるように原料を調合し、均一に混合した。次いで、白金ルツボに入れて1400℃で2時間溶融した後、溶融ガラスを薄板状に成形した。続いて、これらをボールミルにて粉砕し、気流分級して平均粒径D50が3.0μm以下、最大粒径Dmaxが20μm以下のガラス粉末からなる試料を得た。このようにして得られた各ガラス粉末試料について軟化点を評価した。 First, the raw materials were prepared so as to have the glass composition shown in Table by mass%, and mixed uniformly. Subsequently, after putting in a platinum crucible and melting at 1400 ° C. for 2 hours, the molten glass was formed into a thin plate shape. Subsequently, they were pulverized in a ball mill, an air classifier to a mean particle diameter D 50 3.0μm or less, the maximum particle diameter D max to obtain a sample of the following glass powder 20 [mu] m. The softening point of each glass powder sample thus obtained was evaluated.

次に、上記のガラス粉末試料を、エチルセルロースを5%含有するターピネオール溶液に混合し、3本ロールミルにて混練してペースト化し、次いで、このペーストを、約20μmの焼成膜が得られるようにアルミナ基板上にスクリーン印刷法で塗布し、乾燥後、電気炉で軟化点の温度で10分間保持し焼成して、オーバーコート層を得た。このようにして得られた各試料を用いて、結晶の析出の有無及び耐酸性を評価した。   Next, the above glass powder sample was mixed with a terpineol solution containing 5% ethyl cellulose, kneaded with a three-roll mill to form a paste, and then the paste was made into alumina so that a fired film of about 20 μm was obtained. It was applied onto the substrate by a screen printing method, dried, held in an electric furnace at the temperature of the softening point for 10 minutes and baked to obtain an overcoat layer. Using each sample thus obtained, the presence or absence of crystal precipitation and the acid resistance were evaluated.

表から明らかなように、実施例である試料No.1〜7は、ガラスの軟化点が756℃以下であり、800℃以下の温度で十分に焼成できるものであった。また、焼成時に結晶は析出しておらず、緻密性の高い焼成膜を得ることができた。さらに、耐酸性評価における重量減も0.6%以下と小さく、優れた耐酸性を有するものであった。   As can be seen from the table, the sample No. In Nos. 1 to 7, the glass had a softening point of 756 ° C. or lower and could be sufficiently fired at a temperature of 800 ° C. or lower. Further, no crystals were precipitated during firing, and a highly dense fired film could be obtained. Furthermore, the weight loss in the acid resistance evaluation was as small as 0.6% or less, and the acid resistance was excellent.

これに対し、比較例である試料No.8は、耐酸性評価における重量減が3.7%と大きく、耐酸性が低いものであった。また、試料No.9は、焼成時に、結晶が析出し、緻密な焼成膜が得られず、耐酸性評価における重量減も2.2%と大きく、耐酸性が低いものであった。さらに、試料No.10は、軟化点が842℃と高く、焼成時に、電極や抵抗体が反応しやすくなり、電子回路の特性が劣化することが予想される。   On the other hand, sample No. which is a comparative example. No. 8 had a large weight loss of 3.7% in the acid resistance evaluation and low acid resistance. Sample No. In No. 9, crystals precipitated during firing, a dense fired film could not be obtained, the weight loss in the acid resistance evaluation was as large as 2.2%, and the acid resistance was low. Furthermore, sample no. No. 10 has a high softening point of 842 ° C., and it is expected that the electrodes and the resistor easily react during firing, and the characteristics of the electronic circuit deteriorate.

尚、ガラスの軟化点については、マクロ型示差熱分析計を用いて測定し、第四の変曲点の値を軟化点とした。   In addition, about the softening point of glass, it measured using the macro-type differential thermal analyzer, and made the softening point the value of the 4th inflection point.

結晶の析出の有無については、上記のようにして得たオーバーコート層について、光学顕微鏡を用いて結晶の析出の有無を評価した。尚、結晶の析出が認められなかったものを「○」、結晶の析出が認められたものを「×」として表中に示した。   Regarding the presence or absence of crystal precipitation, the presence or absence of crystal precipitation was evaluated using an optical microscope for the overcoat layer obtained as described above. In the table, “◯” indicates that no crystal precipitation was observed, and “X” indicates that crystal precipitation was observed.

耐酸性については、上記のようにして得たオーバーコート層を25℃の硫酸原液に1分間浸漬し、水洗後、乾燥させてから重量減少を測定し、その割合を求めることで評価した。尚、この値が大きいほど、耐酸性が低いことを意味する。   The acid resistance was evaluated by immersing the overcoat layer obtained as described above in a sulfuric acid stock solution at 25 ° C. for 1 minute, washing with water, drying, measuring the weight loss, and determining the ratio. In addition, it means that acid resistance is so low that this value is large.

本発明のビスマス系非鉛ガラス及び複合材料は、電子回路のオーバーコート用途に限られるものではなく、例えば、電子部品材料用バインダ、封着用材料等の用途のガラス及び複合材料として用いることも可能である。   The bismuth-based lead-free glass and composite material of the present invention are not limited to electronic circuit overcoat applications, and can be used, for example, as glass and composite materials for applications such as binders for electronic component materials and sealing materials. It is.

Claims (4)

実質的にPbOを含まず、質量百分率で、Bi 20〜48%、B 6〜27%、SiO 10〜30%、Al 5〜20%、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜20%、ZnO 0〜7%未満、LiO+NaO+KO 0〜10%、Al/Bi 0.33〜0.73であることを特徴とするビスマス系非鉛ガラス。 Substantially free of PbO, by mass percentage, Bi 2 O 3 20-48%, B 2 O 3 6-27%, SiO 2 10-30%, Al 2 O 3 5-20%, MgO + CaO + SrO + BaO 0-20 %, ZnO 0 to less than 7%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 10%, Al 2 O 3 / Bi 2 O 3 0.33 to 0.73. 請求項1に記載のビスマス系非鉛ガラスからなるガラス粉末を含むことを特徴とする複合材料。   A composite material comprising the glass powder comprising the bismuth-based lead-free glass according to claim 1. さらにセラミック粉末を含有することを特徴とする請求項2に記載の複合材料。   The composite material according to claim 2, further comprising ceramic powder. ビスマス系非鉛ガラス50〜100質量%とセラミック粉末0〜50質量%からなることを特徴とする請求項2または3に記載の複合材料。   The composite material according to claim 2 or 3, comprising 50 to 100% by mass of bismuth-based non-lead glass and 0 to 50% by mass of ceramic powder.
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