JP2015120622A - Glass paste - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass paste which can adjust its viscosity to a moderate viscosity without using a binder resin, and can dispense with a binder resin causing sintering prevention and a defect.SOLUTION: There is provided a glass paste which contains glass powder having an average particle size of 10-1,000 nm and a volatile organic solvent, does not substantially contain a binder resin, and has viscosity of 20-600 Pa s that is measured with a rotational viscometer at 25°C and a rotational speed of 10 rpm.

Description

本発明は、ガラスペーストに関する。   The present invention relates to a glass paste.

金属基板等の各種基材に対する被覆や、表示素子、ICパッケージ等の各種電子部品の封着、被覆等の用途に、ガラス粉末およびフィラー粉末からなる粉末材料と、樹脂および溶媒等からなるビヒクルとを均一に混合しペースト状にしたものが広く使用されている。   For applications such as coating on various base materials such as metal substrates, sealing of various electronic parts such as display elements and IC packages, coating, and the like, a powder material composed of glass powder and filler powder, and a vehicle composed of resin and solvent, etc. Widely used are pastes that are uniformly mixed.

しかしながら、このような従来のガラスペーストにおいては、ビヒクルに含まれる成分、特にバインダ樹脂がペーストを焼成する際に十分に分解せず、焼結阻害を引き起こしたり、ガラス中に欠陥として残存することがあった。   However, in such a conventional glass paste, the components contained in the vehicle, in particular, the binder resin does not decompose sufficiently when the paste is fired, causing sintering inhibition or remaining as defects in the glass. there were.

上記問題の解決法として、ガラスの焼結阻害や欠陥の主な原因となる樹脂をビヒクルの成分として使用しないことが考えられる。そして、そのようなバインダ樹脂を含まないガラスペーストは、例えば特許文献1に開示されている。しかしながら、樹脂を使用しないガラスペーストは、適度な粘度に調節することが難しく、またガラス粉末の分離沈降が生じる等の問題があった。   As a solution to the above problem, it is conceivable not to use a resin, which is a main cause of glass sintering inhibition and defects, as a vehicle component. And the glass paste which does not contain such binder resin is disclosed by patent document 1, for example. However, glass pastes that do not use a resin are difficult to adjust to an appropriate viscosity and have problems such as separation and precipitation of glass powder.

特開2005−97086号公報JP-A-2005-97086

本発明は、バインダ樹脂を使用せずとも適度な粘度に調節でき、焼結阻害や欠陥の原因となるバインダ樹脂の使用を不要とすることができるガラスペーストを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a glass paste that can be adjusted to an appropriate viscosity without using a binder resin, and can eliminate the use of a binder resin that causes sintering inhibition and defects.

本発明の一態様に係るガラスペーストは、10〜1000nmの平均粒径を有するガラス粉末、および揮発性有機溶媒を含有し、バインダ樹脂を実質的に含有せず、かつ回転粘度計にて、25℃、回転速度10rpmで測定される粘度が20〜600Pa・sであることを特徴とする。   The glass paste according to one embodiment of the present invention contains glass powder having an average particle diameter of 10 to 1000 nm and a volatile organic solvent, does not substantially contain a binder resin, and is 25 in a rotational viscometer. The viscosity measured at a temperature of 10 ° C. and a rotation speed of 10 rpm is 20 to 600 Pa · s.

本発明によれば、バインダ樹脂を使用せずとも適度な粘度に調節でき、焼結阻害や欠陥の原因となるバインダ樹脂の使用を不要とできるガラスペーストが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass paste which can be adjusted to a moderate viscosity, without using binder resin and can make use of binder resin which causes a sintering inhibition and a defect unnecessary is provided.

本発明のガラスペーストに使用されるガラス粉末の製造に使用される装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly an example of the apparatus used for manufacture of the glass powder used for the glass paste of this invention.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。
本発明のガラスペーストは、10〜1000nmの平均粒径を有するガラス粉末および揮発性有機溶媒を含有し、バインダ樹脂を実質的に含有しないものであって、回転粘度計を用いて測定される25℃における粘度が20〜600Pa・sのものである。本明細書中、ガラスペーストの粘度について、単に「粘度」、あるいは「25℃における粘度」というときは、特に断らない限り、回転粘度計(回転速度10rpm)を用いて25℃において測定される粘度をいう。なお、本発明において、回転粘度計による測定には、スピンドル(SC4−14)およびサンプルホルダー(SC4−6R)を用いている。
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is limited to the following description and is not interpreted.
The glass paste of the present invention contains a glass powder having an average particle diameter of 10 to 1000 nm and a volatile organic solvent, does not substantially contain a binder resin, and is measured using a rotational viscometer. The viscosity at 20 ° C. is 20 to 600 Pa · s. In the present specification, when the viscosity of the glass paste is simply referred to as “viscosity” or “viscosity at 25 ° C.”, the viscosity measured at 25 ° C. using a rotational viscometer (rotation speed: 10 rpm) unless otherwise specified. Say. In the present invention, the spindle (SC4-14) and the sample holder (SC4-6R) are used for the measurement with the rotational viscometer.

[ガラス粉末]
本発明のガラスペーストに使用されるガラス粉末は、平均粒径が10〜1000nmであり、平均粒径がこの範囲であれば、25℃における粘度が20〜600Pa・sのガラスペーストを得ることができる。ガラス粉末は、製造の容易さや取り扱いの容易さ等の観点から、平均粒径が20〜800nmであることが好ましく、30〜500nmであることがより好ましい。
なお、ガラス粉末の平均粒径は、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡等の微細な構造を観測できる装置で得られた画像を解析することによって得ることができる。また、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて測定することも可能である。
[Glass powder]
The glass powder used in the glass paste of the present invention has an average particle diameter of 10 to 1000 nm, and if the average particle diameter is within this range, a glass paste having a viscosity at 25 ° C. of 20 to 600 Pa · s can be obtained. it can. The glass powder preferably has an average particle size of 20 to 800 nm, more preferably 30 to 500 nm, from the viewpoint of ease of production, ease of handling, and the like.
In addition, the average particle diameter of glass powder can be obtained by analyzing the image obtained with the apparatus which can observe fine structures, such as a transmission electron microscope and a scanning electron microscope. It is also possible to measure using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus.

本発明に使用されるガラス粉末は、例えば次のように製造することができる。
まず、ガラス原料化合物を溶媒に溶解または分散させて液体原料を調製する。ガラス原料化合物は、ガラスを構成する元素を含む化合物であり、例えば、ガラスを構成する各元素の塩化物、窒化物、水和物、有機酸塩(例えば、酢酸塩、蟻酸塩等)、有機化合物、オキソ酸塩、配位化合物、酸、硝酸塩、硫酸塩等が挙げられる。
The glass powder used for this invention can be manufactured as follows, for example.
First, a glass material compound is dissolved or dispersed in a solvent to prepare a liquid material. A glass raw material compound is a compound containing an element constituting glass, for example, chloride, nitride, hydrate, organic acid salt (for example, acetate, formate, etc.), organic of each element constituting glass. Compound, oxo acid salt, coordination compound, acid, nitrate, sulfate and the like.

また、上記ガラス原料化合物を溶解または分散させる溶媒としては、水、アルコール(例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール等)、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の高極性溶媒;ミネラルスピリット、ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリット、ミネラルターペン、灯油(ケロシン)、n−ヘキサン、ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、シクロヘキサン、イソヘプタン、トルエン、ベンゼン、キシレン等の低極性溶媒が挙げられる。   Examples of the solvent for dissolving or dispersing the glass raw material compound include water, alcohol (for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, n-pentyl alcohol), formic acid, acetic acid. , Highly polar solvents such as propionic acid; mineral spirit, mineral thinner, petroleum spirit, white spirit, mineral turpentine, kerosene, n-hexane, hexanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, cyclohexane, isoheptane, toluene, benzene And low polar solvents such as xylene.

ガラス原料化合物は混合する溶媒によって選択することが好ましく、例えば、溶媒に水を用いる場合には、水溶性の化合物、例えば、塩化物、有機酸塩、硝酸塩等が使用される。また、酸化物や炭酸塩等の水に不溶なものであっても、酸等に溶解させて用いることができる。   The glass raw material compound is preferably selected depending on the solvent to be mixed. For example, when water is used as the solvent, a water-soluble compound such as a chloride, an organic acid salt, or a nitrate is used. Moreover, even if it is insoluble in water, such as an oxide or carbonate, it can be dissolved in an acid or the like.

高極性溶媒に好適なガラス原料化合物の具体例としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ホウ酸、リン酸、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸リチウム、酢酸リチウム、塩化リチウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硝酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、硝酸ビスマス、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、酢酸バリウム、塩化バリウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸ジルコニア、硝酸ニオブ、硝酸セリウム、塩化セリウム、硝酸マンガン、酢酸マンガン、塩化マンガン、硝酸鉄、酢酸鉄、塩化鉄、酢酸コバルト、塩化コバルト、硝酸ニッケル、酢酸コバルト、塩化ニッケル、硝酸銅、塩化銅等が挙げられる。   Specific examples of the glass raw material compound suitable for the high polar solvent include, for example, sodium silicate, potassium silicate, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, boric acid, phosphoric acid, zinc nitrate, zinc acetate, Zinc chloride, lithium nitrate, lithium acetate, lithium chloride, sodium nitrate, sodium acetate, sodium chloride, potassium nitrate, potassium acetate, potassium chloride, bismuth nitrate, magnesium nitrate, magnesium acetate, magnesium chloride, calcium nitrate, calcium acetate, calcium chloride, Strontium nitrate, barium nitrate, barium acetate, barium chloride, aluminum nitrate, aluminum chloride, zirconia nitrate, niobium nitrate, cerium nitrate, cerium chloride, manganese nitrate, manganese acetate, manganese chloride, iron nitrate, acetic acid , Iron chloride, cobalt acetate, cobalt chloride, nickel nitrate, cobalt acetate, nickel chloride, copper nitrate, copper chloride and the like.

また、低極性希釈溶剤に好適なガラス原料化合物の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ホウ素化トリブチル、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンオキシド、2−エチルヘキサン酸亜鉛、2−エチルヘキサン酸リチウム、ナフテン酸リチウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸ビスマス、2−エチルヘキサン酸マグネシウム、2−エチルヘキサン酸カルシウム、2−エチルヘキサン酸ストロンチウム、2−エチルヘキサン酸バリウム、トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミニウム モノ−n−ブトキシジエチルアセト酢酸エステル、 エチルアセトアセテートアルミニウム ジノルマルブチレート、オクチル酸錫(II)、ジブチル錫ジラウレート、2−エチルヘキサン酸ジルコニア、2−エチルヘキサン酸ニオブ、ニオブエトキシド、ニオブブトキシド、2−エチルヘキサン酸ビスマス、タングステン(IV)エトキシド、タングステン(IV)イソプロポキシド、2−エチルヘキサン酸ランタン、2−エチルヘキサン酸イットリウム、2−エチルヘキサン酸ガドリニウム、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、2−エチルヘキサン酸セリウム、2−エチルヘキサン酸クロム、2−エチルヘキサン酸マンガン、2−エチルヘキサン酸鉄、ナフテン酸銅、2−エチルヘキサン酸コバルト、2−エチルヘキサン酸ニッケル等が挙げられる   Specific examples of the glass raw material compound suitable for the low-polar dilution solvent include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane, polydimethylsiloxane, tributyl boride, triphenylphosphine, and triphenylphosphine oxide. , Zinc 2-ethylhexanoate, lithium 2-ethylhexanoate, lithium naphthenate, sodium 2-ethylhexanoate, potassium 2-ethylhexanoate, bismuth 2-ethylhexanoate, magnesium 2-ethylhexanoate, 2-ethyl Calcium hexanoate, strontium 2-ethylhexanoate, barium 2-ethylhexanoate, tris (ethylacetoacetate) aluminum, aluminum-sec-butoxide, aluminum mono-n-butoxydiethyl Acetoacetic acid ester, ethyl acetoacetate aluminum dinormal butyrate, tin (II) octylate, dibutyltin dilaurate, zirconia 2-ethylhexanoate, niobium 2-ethylhexanoate, niobium ethoxide, niobium butoxide, 2-ethylhexanoic acid Bismuth, tungsten (IV) ethoxide, tungsten (IV) isopropoxide, lanthanum 2-ethylhexanoate, yttrium 2-ethylhexanoate, gadolinium 2-ethylhexanoate, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetra (2-ethylhexyl) titanate, cerium 2-ethylhexanoate, chromium 2-ethylhexanoate, manganese 2-ethylhexanoate, iron 2-ethylhexanoate, copper naphthenate, 2-ethylhexanoate co Belt, and a nickel 2-ethylhexanoate and the like

液体原料中のガラス原料化合物の濃度は、ガラス原料化合物の酸化物換算量の総量として1〜30質量%となる範囲が好ましく、2〜20質量%となる範囲がより好ましい。ガラス原料化合物の濃度が1質量%未満では、必要溶媒量が多くなり環境負荷が大きい。一方、30質量%を超えると、微細なガラス粒子を得にくくなる。また均一な濃度溶液の調製が困難になり、得られるガラス粉末の組成が不均一になるおそれがある。   The concentration of the glass raw material compound in the liquid raw material is preferably in the range of 1 to 30% by mass, more preferably in the range of 2 to 20% by mass as the total amount of the oxide equivalent of the glass raw material compound. When the concentration of the glass raw material compound is less than 1% by mass, the required amount of solvent increases and the environmental load is large. On the other hand, when it exceeds 30 mass%, it becomes difficult to obtain fine glass particles. Moreover, preparation of a uniform concentration solution becomes difficult and the composition of the obtained glass powder may be non-uniform.

次に、上記液体原料に対し熱処理を行う。液体原料の熱処理は、火炎または熱風とともに、上記液体原料を反応空間に噴出させることによって行われる。火炎または熱風と共に噴出された液体原料により、噴出と同時に多数の微細な液滴が形成され、これらの液滴はすべて、火炎または熱風の熱で瞬時に、かつ均一に加熱される。このため、液滴は凝集することなく微細な液滴のまま、溶媒が揮発し、この液滴に溶解または分散していたガラス原料化合物が均一に熱分解してガラス化し、微細で均質なガラス粒子が形成される。そして、これらの微細なガラス粒子は、その後の急冷によって、微細で均質な粒子のまま固化する。したがって、微細で真球度(球形度)が高いガラス粉末を安定して得ることができる。   Next, heat treatment is performed on the liquid raw material. The heat treatment of the liquid material is performed by jetting the liquid material into the reaction space together with a flame or hot air. The liquid raw material ejected together with the flame or hot air forms a large number of fine droplets simultaneously with the ejection, and these droplets are all heated instantaneously and uniformly by the heat of the flame or hot air. For this reason, the droplets remain as fine droplets without agglomerating, the solvent is volatilized, and the glass raw material compound dissolved or dispersed in the droplets is uniformly pyrolyzed and vitrified to form a fine and homogeneous glass. Particles are formed. Then, these fine glass particles are solidified as fine and homogeneous particles by the subsequent rapid cooling. Therefore, it is possible to stably obtain a glass powder that is fine and has a high sphericity (sphericity).

火炎の発生には、水素ガス、プロパンガス、都市ガス、アセチレンガス等の可燃性ガスと、酸素ガス等の支燃性ガスの混合ガスを使用することができる。混合ガスの流量は、使用するガスの種類により異なり、例えば、プロパンガスと酸素ガスの組み合わせでは、プロパンガスの流量は、0.7〜1.3NL(ノルマルリットル)/分の範囲が好ましく、0.8〜1.2NL/分の範囲がより好ましく、酸素ガスの流量は、3〜6NL/分の範囲が好ましく、4〜6NL/分の範囲がより好ましい。   For the generation of the flame, a mixed gas of a combustible gas such as hydrogen gas, propane gas, city gas, and acetylene gas and a combustion-supporting gas such as oxygen gas can be used. The flow rate of the mixed gas varies depending on the type of gas used. For example, in the case of a combination of propane gas and oxygen gas, the flow rate of propane gas is preferably in the range of 0.7 to 1.3 NL (normal liters) / min. The range of 0.8 to 1.2 NL / min is more preferable, and the flow rate of oxygen gas is preferably 3 to 6 NL / min, and more preferably 4 to 6 NL / min.

本発明においては、火炎を使用する場合、さらに、酸素ガス、空気等の酸化性ガスを反応空間に供給することが好ましい。酸化性ガスを供給することによって、可燃性ガスと支燃性ガスの反応場(反応空間)をより高温にでき、より瞬時に原料を熱分解し微細粒子の核生成させることが可能となり、より真球度の高い微細なガラス粒子を合成できる。酸化性ガスの流量は、6分〜18NL/分の範囲が好ましく、7〜15NL/分の範囲がより好ましい。
また、熱風は、例えば、空気、窒素ガス等を用いることができる。熱風の流量は10〜28NL/分の範囲が好ましく、12〜26NL/分の範囲がより好ましい。
In the present invention, when a flame is used, it is preferable to supply an oxidizing gas such as oxygen gas or air to the reaction space. By supplying an oxidizing gas, the reaction field (reaction space) of the combustible gas and the combustion-supporting gas can be raised to a higher temperature, and the raw material can be pyrolyzed more quickly to nucleate fine particles. Fine glass particles with high sphericity can be synthesized. The flow rate of the oxidizing gas is preferably in the range of 6 to 18 NL / min, and more preferably in the range of 7 to 15 NL / min.
Moreover, air, nitrogen gas, etc. can be used for a hot air, for example. The flow rate of hot air is preferably in the range of 10 to 28 NL / min, and more preferably in the range of 12 to 26 NL / min.

火炎および熱風の温度、すなわち液体原料の熱処理温度は、1500℃以上であることが好ましい。熱処理温度が1500℃未満では、ガラス原料化合物の熱分解反応が十分に行われず、ガラス化しないか、またはガラス化が不十分となるおそれがある。但し、温度があまり高過ぎると、原子量の小さな元素が揮散するおそれがある。したがって、熱処理温度は、より好ましくは1600℃以上であり、1700〜2500℃であるとより一層好ましい。   The temperature of the flame and hot air, that is, the heat treatment temperature of the liquid raw material is preferably 1500 ° C. or higher. If the heat treatment temperature is less than 1500 ° C., the thermal decomposition reaction of the glass raw material compound is not sufficiently performed, and there is a possibility that vitrification does not occur or the vitrification becomes insufficient. However, if the temperature is too high, an element having a small atomic weight may be volatilized. Therefore, the heat treatment temperature is more preferably 1600 ° C. or higher, and even more preferably 1700 to 2500 ° C.

この後、上記液体原料の熱処理によって生成されたガラス粒子を、バグフィルタ等の捕集装置を用いて捕集し回収する。   Thereafter, the glass particles generated by the heat treatment of the liquid raw material are collected and collected using a collection device such as a bag filter.

上記液体原料の熱処理工程およびガラス粉末の捕集・回収工程は、例えば、図1に示すような装置を用いて行うことができる。
この装置は、図1に示すように、反応空間を形成する反応筒1と、反応筒1の一端側の壁に着脱自在に装着されたバーナ2と、反応筒1の他端側に接続され、反応筒1で生成されたガラス粒子を捕集するバグフィルタ3を有する回収装置4を備える。反応筒1の周囲には、冷却手段として、内部に冷却水が流れる冷却管5が配設されている。また、バーナ2には、液体原料と、可燃性ガスと支燃性ガスの混合ガスと、酸化性ガスとが供給されるようになっている。さらに、回収装置4の下流側には、排気口(図示なし)が開口しており、この排気口にはエジェクタ等の排気装置6が接続されている。
The liquid raw material heat treatment step and the glass powder collection / recovery step can be performed using, for example, an apparatus as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, this apparatus is connected to a reaction cylinder 1 that forms a reaction space, a burner 2 that is detachably attached to a wall on one end side of the reaction cylinder 1, and the other end side of the reaction cylinder 1. A recovery device 4 having a bag filter 3 for collecting glass particles generated in the reaction cylinder 1 is provided. Around the reaction tube 1, a cooling pipe 5 through which cooling water flows is disposed as a cooling means. The burner 2 is supplied with a liquid raw material, a mixed gas of combustible gas and combustion-supporting gas, and an oxidizing gas. Further, an exhaust port (not shown) is opened on the downstream side of the recovery device 4, and an exhaust device 6 such as an ejector is connected to the exhaust port.

図1に示す装置において、バーナ2から、液体原料と、可燃性ガスと支燃性ガスの混合ガスと、酸化性ガスが反応筒1内に噴出される。その際、混合ガスを燃焼させて火炎を形成させる。これにより、液体原料と酸化性ガスは、混合ガスを燃焼させて形成された火炎とともに反応筒1内に噴出される。反応筒1内に噴出された液体原料は液滴となるが、火炎の熱で瞬時に加熱されて、熱分解反応が起こる。反応筒1の周囲には冷却管5が配置されており、熱分解物は火炎から出ると急速に冷却されてガラス化する。このように液滴が次々とガラス化することによって、ガラス粉末が生成される。生成されたガラス粉末は、バグフィルタ3を有する回収装置4により捕集回収される。   In the apparatus shown in FIG. 1, a liquid raw material, a mixed gas of combustible gas and combustion-supporting gas, and an oxidizing gas are ejected from the burner 2 into the reaction tube 1. At that time, the mixed gas is burned to form a flame. Thereby, the liquid raw material and the oxidizing gas are ejected into the reaction tube 1 together with the flame formed by burning the mixed gas. The liquid raw material ejected into the reaction cylinder 1 becomes droplets, but is instantaneously heated by the heat of the flame to cause a thermal decomposition reaction. A cooling pipe 5 is disposed around the reaction tube 1, and the pyrolyzate is rapidly cooled and vitrified when it comes out of the flame. Thus, glass powder is produced | generated when droplets vitrify one after another. The generated glass powder is collected and collected by a collection device 4 having a bag filter 3.

このようにして、反応筒1内に噴出された液体原料により、噴出と同時に多数の微細な液滴が形成され、これらの液滴はすべて、火炎の熱で瞬時に加熱され、火炎を出たところで急速に冷却される。このため、液滴は凝集することなく微細な液滴のまま均一に熱分解されてガラス化し、微細で均質なガラス粒子が形成される。また、バーナ2から、液体原料とともに、酸化性ガスが噴出されるため、反応場をより高温にでき、より瞬時に原料を分解し微細粒子の核を生成させることが可能となる。したがって、微細で真球度(球形度)が高いガラス粉末を安定して得ることができる。   In this way, a large number of fine droplets are formed simultaneously with the ejection from the liquid raw material ejected into the reaction cylinder 1, and all of these droplets are instantaneously heated by the heat of the flame and emitted the flame. By the way, it is cooled rapidly. For this reason, the droplets are thermally decomposed uniformly and vitrified as fine droplets without agglomeration, and fine and homogeneous glass particles are formed. Further, since the oxidizing gas is ejected from the burner 2 together with the liquid raw material, the reaction field can be raised to a higher temperature, and the raw material can be decomposed more instantly to generate nuclei of fine particles. Therefore, it is possible to stably obtain a glass powder that is fine and has a high sphericity (sphericity).

なお、図1に示す装置は、液体原料を火炎と共に反応空間内に噴出させるものであるが、バーナ2に代えて、反応空間(反応筒1)内に熱風および液体原料を噴出させる装置を装着するとともに、液滴となった液体原料が、熱風の熱で熱分解された後急速に冷却されるように構成することもできる。   In addition, although the apparatus shown in FIG. 1 spouts a liquid raw material in a reaction space with a flame, it replaces with the burner 2 and equips with the apparatus which injects a hot air and a liquid raw material in reaction space (reaction cylinder 1). In addition, the liquid raw material in the form of droplets can be rapidly cooled after being thermally decomposed by the heat of hot air.

この装置では、反応筒1内に噴出された液体原料により、噴出と同時に多数の微細な液滴が形成され、これらの液滴はすべて、熱風で瞬時に加熱され、その後、急冷される。このため、液滴は凝集することなく微細な液滴のまま均一に熱分解されてガラス化し、微細で均質なガラス粒子が形成される。したがって、微細で真球度(球形度)が高いガラス粉末を安定して得ることができる。   In this apparatus, the liquid raw material ejected into the reaction cylinder 1 forms a large number of fine droplets simultaneously with the ejection, and these droplets are all heated instantaneously with hot air and then rapidly cooled. For this reason, the droplets are thermally decomposed uniformly and vitrified as fine droplets without agglomeration, and fine and homogeneous glass particles are formed. Therefore, it is possible to stably obtain a glass powder that is fine and has a high sphericity (sphericity).

上記の製造方法によれば、平均粒径が10〜1000nmの微細なガラス粉末が得られる。   According to said manufacturing method, the fine glass powder whose average particle diameter is 10-1000 nm is obtained.

[揮発性有機溶媒]
本発明のガラスペーストに使用される揮発性有機溶媒は、室温(5〜35℃)で揮発性を有する有機溶媒であれば、特に制限されることなく使用することができる。これらのなかでも、常圧での沸点(以下、単に「沸点」と記す)が300℃以下である揮発性有機溶媒が、ガラスペーストの焼成に際して十分に揮発して除去されることから好ましい。また、沸点が170℃未満であると、絶縁パターンの形成や封着を行う被加工物に層状のガラスペースト層を形成する際に、有機溶媒が揮発して粘度が上昇し、均一な層形成が困難になるおそれがあることから、揮発性有機溶媒は沸点が170℃以上であることが好ましい。揮発性有機溶媒は、沸点が180〜280℃であることがより好ましい。
[Volatile organic solvent]
The volatile organic solvent used in the glass paste of the present invention can be used without particular limitation as long as it is an organic solvent having volatility at room temperature (5-35 ° C.). Among these, a volatile organic solvent having a boiling point at normal pressure (hereinafter simply referred to as “boiling point”) of 300 ° C. or less is preferable because it is sufficiently volatilized and removed when the glass paste is fired. In addition, when the boiling point is less than 170 ° C., when the layered glass paste layer is formed on the workpiece for forming or sealing the insulating pattern, the organic solvent volatilizes and the viscosity increases, thereby forming a uniform layer. Therefore, the boiling point of the volatile organic solvent is preferably 170 ° C. or higher. As for a volatile organic solvent, it is more preferable that the boiling point is 180-280 degreeC.

揮発性有機溶媒として好適な具体例としては、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール(沸点:約264℃)、1,2−プロパンジオール(沸点:187.3℃)、2−メチル−2,4−ペンタンジオール(沸点:197.1℃)、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(沸点:約178℃)、エチレングリコール(沸点:197.85℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(沸点:241〜249℃)、ジエチレングリコール(沸点:244.8℃)、トリエチレングリコール(沸点:約288℃)、ベンジルアルコール(沸点:約205℃)、3−メトキシ−3−メチルブタノール(沸点:173〜175℃)、グリセリン(沸点:約290℃)、ペンタエリスリトール(沸点:約276℃)、α−テルピネオール(沸点:217〜218℃)等のアルコール系溶媒;クエン酸アセチルトリエチル(沸点:228〜229℃)、ベンジルアセテート(沸点:約212℃)、4−t−ブチルシクロヘキシルアセテート(沸点:228〜230℃)、プロピレングリコールジアセテート(沸点:約190℃)、コハク酸ジエチル(沸点:約218℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(沸点:約253℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート(沸点:約280℃)、フタル酸ジメチル(沸点:283〜284℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点:217.4℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点:246.8℃)、ジエチレングリコールモノアセテート(沸点:188℃)、トリアセチン(沸点:258〜260℃)、安息香酸エチル(沸点:211〜213℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノ(2−メチルプロパノアート)(沸点:255〜260℃)等のエステル系溶媒;ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点:194.1℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(沸点:約202℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:230.4℃)、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル(沸点:約272℃)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(沸点:188.4℃)、ジエチレングリコールジブチルエーテル(沸点:254.6℃)、プロピレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:約243℃)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:約216℃)、ヘキシルエーテル(沸点228〜229℃)、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル(沸点:228.6℃)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:約216℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点:222〜232℃)、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点:242.4℃)等のエーテル系溶媒、その他、γ−ブチルラクトン(沸点:約204℃)、テトラリン(沸点:206〜208℃)、プロピレンカーボネート(沸点:約240℃)、ジメチルスルホキシド(沸点:約189℃)、N−メチル−2−ピロロドン(沸点:約202℃)等が挙げられる。これらの有機溶剤は、いずれも沸点が170〜300℃の範囲にある。   Specific examples of suitable volatile organic solvents include 2,4-diethyl-1,5-pentanediol (boiling point: about 264 ° C.), 1,2-propanediol (boiling point: 187.3 ° C.), 2-methyl -2,4-pentanediol (boiling point: 197.1 ° C), 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol (boiling point: about 178 ° C), ethylene glycol (boiling point: 197.85 ° C), 2 -Ethyl-1,3-hexanediol (boiling point: 241 to 249 ° C), diethylene glycol (boiling point: 244.8 ° C), triethylene glycol (boiling point: about 288 ° C), benzyl alcohol (boiling point: about 205 ° C), 3 -Methoxy-3-methylbutanol (boiling point: 173 to 175 ° C), glycerin (boiling point: about 290 ° C), pentaerythritol (boiling point: about 276 ° C), α-terpi Alcohol solvents such as all (boiling point: 217-218 ° C); acetyltriethyl citrate (boiling point: 228-229 ° C), benzyl acetate (boiling point: about 212 ° C), 4-t-butylcyclohexyl acetate (boiling point: 228- 230 ° C.), propylene glycol diacetate (boiling point: about 190 ° C.), diethyl succinate (boiling point: about 218 ° C.), 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (boiling point: about 253) ° C.), 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate (boiling point: about 280 ° C.), dimethyl phthalate (boiling point: 283-284 ° C.), diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point: 217.degree. 4 ° C), diethylene glycol monobutyl ether acetate (boiling point: 246.8 ° C) Diethylene glycol monoacetate (boiling point: 188 ° C), triacetin (boiling point: 258-260 ° C), ethyl benzoate (boiling point: 211-213 ° C), 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol mono (2 -Ethyl solvent such as methyl propanoate (boiling point: 255-260 ° C); diethylene glycol monomethyl ether (boiling point: 194.1 ° C), diethylene glycol monoethyl ether (boiling point: about 202 ° C), diethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 230.4 ° C), diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (boiling point: about 272 ° C), diethylene glycol diethyl ether (boiling point: 188.4 ° C), diethylene glycol dibutyl ether (boiling point: 254.6 ° C), propylene glycol mono Phenyl ether (boiling point: about 243 ° C.), triethylene glycol dimethyl ether (boiling point: about 216 ° C.), hexyl ether (boiling point: 228-229 ° C.), ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (boiling point: 228.6 ° C.), tri Ether solvents such as ethylene glycol dimethyl ether (boiling point: about 216 ° C.), dipropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 222 to 232 ° C.), tripropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 242.4 ° C.), and others, γ-butyl lactone (Boiling point: about 204 ° C), tetralin (boiling point: 206-208 ° C), propylene carbonate (boiling point: about 240 ° C), dimethyl sulfoxide (boiling point: about 189 ° C), N-methyl-2-pyrrolodon (boiling point: about 202) ° C) and the like. All of these organic solvents have a boiling point in the range of 170 to 300 ° C.

本発明のガラスペーストに使用される揮発性有機溶媒としては、さらに、上記の有機溶媒の中でも、分子中の酸素原子の数が2〜3個であるものが、分子中の酸素原子がガラス微粒子や有機溶媒分子通しと相互作用を起こし、粘度が適切な範囲なる点から、より好ましい。このような分子中に2〜3個の酸素原子を有する揮発性有機溶媒が好ましい。特に、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、ジエチレングリコール、グリセリン、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテルおよび2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
粘度および後述するチキソ比の観点から、1,2−プロパンジオールおよび/または2,4−ジエチル1,5−ペンタンジオールが特に好ましい。
なお、揮発性有機溶媒は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
As the volatile organic solvent used in the glass paste of the present invention, among the above organic solvents, those having 2 to 3 oxygen atoms in the molecule are used, and the oxygen atom in the molecule is a glass fine particle. It is more preferable from the viewpoint of causing an interaction with organic solvent molecules and allowing the viscosity to fall within an appropriate range. A volatile organic solvent having 2 to 3 oxygen atoms in the molecule is preferred. In particular, selected from ethylene glycol, 1,2-propanediol, diethylene glycol, glycerin, 2-ethyl-1,3-hexanediol, ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether and 2,4-diethyl-1,5-pentanediol. At least one selected from the above is preferred.
From the viewpoint of the viscosity and the thixo ratio described later, 1,2-propanediol and / or 2,4-diethyl 1,5-pentanediol are particularly preferable.
In addition, a volatile organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明のガラスペーストにおける上記揮発性有機溶媒の含有量は、20〜70質量%が好ましく、30〜60質量%がより好ましい。   20-70 mass% is preferable and, as for content of the said volatile organic solvent in the glass paste of this invention, 30-60 mass% is more preferable.

[任意成分]
本発明のガラスペーストには、必要に応じて上記成分以外の成分を、本発明の効果を阻害しない範囲で配合することができる。このような任意成分としては、無機フィラー、着色顔料、消泡剤、分散剤、チキソトロピー付与剤等が挙げられる。また、上記揮発性有機溶媒以外の溶媒、例えば常圧で沸点を有さない不揮発性の有機溶媒も、本発明の効果を阻害しない範囲で配合することができる。
[Optional ingredients]
In the glass paste of the present invention, if necessary, components other than the above components can be blended within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of such optional components include inorganic fillers, color pigments, antifoaming agents, dispersants, thixotropy imparting agents, and the like. In addition, a solvent other than the volatile organic solvent, for example, a non-volatile organic solvent having no boiling point at normal pressure, can be blended within a range that does not impair the effects of the present invention.

無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、ムライト、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、コージェライト、ユークリプタイト、スポジュメン、リン酸ジルコニウム系化合物、酸化錫系化合物、石英固溶体等が挙げられる。リン酸ジルコニウム系化合物としては、(ZrO)、NaZr(PO、KZr(PO、Ca0.5Zr(PO、NbZr(PO、Zr(WO)(PO、これらの複合化合物が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of inorganic fillers include silica, alumina, mullite, zirconia, zirconium silicate, aluminum titanate, mullite, cordierite, eucryptite, spodumene, zirconium phosphate compounds, tin oxide compounds, and quartz solid solutions. Examples of the zirconium phosphate-based compound include (ZrO) 2 P 2 O 7 , NaZr 2 (PO 4 ) 3 , KZr 2 (PO 4 ) 3 , Ca 0.5 Zr 2 (PO 4 ) 3 , and NbZr (PO 4 ). 3 , Zr 2 (WO 3 ) (PO 4 ) 2 , and composite compounds thereof. These may be used alone or in combination of two or more.

着色顔料としては、例えば、チタニア等の白色顔料、Fe−Mn複酸化物系、Fe−Co−Cr複酸化物系、Fe−Mn−Al複酸化物系等の黒色顔料が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the color pigment include white pigments such as titania, black pigments such as Fe—Mn complex oxide, Fe—Co—Cr complex oxide, and Fe—Mn—Al complex oxide. These may be used alone or in combination of two or more.

無機フィラーおよび着色顔料は、通常、粉末の形態で用いられる。粉末粒子の形状は特に限定されず、球状、板状、破砕状、ウィスカー状等であってもよいが、その粒度は、50%粒径(D50)で0.01〜100μmの範囲であることが好ましい。無機フィラーおよび着色顔料の50%粒径(D50)は、ガラス粉末と同様、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて測定することが可能である。   Inorganic fillers and colored pigments are usually used in the form of powder. The shape of the powder particles is not particularly limited and may be spherical, plate-like, crushed, whisker-like, etc., but the particle size is in the range of 0.01 to 100 μm at 50% particle size (D50). Is preferred. The 50% particle diameter (D50) of the inorganic filler and the color pigment can be measured using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus, as with the glass powder.

本発明のガラスペーストは、ガラス粉末と、揮発性有機溶媒と、任意成分である無機フィラー等とを、攪拌機を備えた回転式混合機やロールミル、ボールミル等を用いた公知の方法により十分に攪拌混合することにより調製することができる。   The glass paste of the present invention sufficiently stirs a glass powder, a volatile organic solvent, and an inorganic filler, which is an optional component, by a known method using a rotary mixer equipped with a stirrer, a roll mill, a ball mill, or the like. It can be prepared by mixing.

本発明のガラスペーストの粘度は、回転粘度計を用いて25℃、回転数10rpmにて測定される粘度が、20〜600Pa・sである。粘度が20Pa・s未満では、基材上をガラスペーストが流れやすくなり、基材にガラスペーストを塗布しにくくなる。ガラスペーストの25℃における粘度は、50Pa・s以上が好ましく、80Pa・s以上がより好ましい。また、粘度が600Pa・sを超えると、粘度が高すぎて扱いにくくなる。ガラスペーストの25℃における粘度は、400Pa・s以下が好ましく、300Pa・s以下がより好ましい。本発明のガラスペーストは、長期保存において、前記範囲の粘度の維持が可能である。   The viscosity of the glass paste of the present invention is 20 to 600 Pa · s as measured at 25 ° C. and a rotation speed of 10 rpm using a rotational viscometer. When the viscosity is less than 20 Pa · s, the glass paste tends to flow on the substrate, and it becomes difficult to apply the glass paste to the substrate. The viscosity of the glass paste at 25 ° C. is preferably 50 Pa · s or more, and more preferably 80 Pa · s or more. On the other hand, when the viscosity exceeds 600 Pa · s, the viscosity is too high to be handled. The viscosity of the glass paste at 25 ° C. is preferably 400 Pa · s or less, and more preferably 300 Pa · s or less. The glass paste of the present invention can maintain the viscosity in the above range during long-term storage.

本発明のガラスペーストは、また、下記(1)式より求められるチキソトロピー指数(以下、チキソ比ともいう)TIが0.8〜3.8であることが好ましい。
TI=η10/η50 …(1)
式(1)において、η10は、回転粘度計を用いて25℃、回転数10rpmにて測定される粘度(単位:Pa・s)、η50は、回転粘度計を用いて25℃、回転数50rpmにて測定される粘度(単位:Pa・s)である。
このチキソトロピー指数TIは、基材上にガラスペーストを塗布する際のガラスペーストのダレやすさ、塗布後の層表面の平滑性(凹凸の有無)を示す指標となるもので、この値が小さいほどダレやすくなり、逆に、この値が大きいほどダレにくくなるが表面に凹凸が生じやすくなる。上記チキソトロピー指数TIが0.8〜3.8であれば、塗布する際のガラスペーストのダレやすさと、塗布後の層表面の平滑性をバランスさせることができ、表面凹凸の少ない所望の厚さのガラスペースト層を形成することができる。本発明のガラスペーストは、上記チキソトロピー指数TIが1.3〜3.2であることがより好ましい。
The glass paste of the present invention preferably has a thixotropy index (hereinafter also referred to as a thixo ratio) TI obtained from the following formula (1) of 0.8 to 3.8.
TI = η10 / η50 (1)
In Formula (1), η10 is a viscosity (unit: Pa · s) measured at 25 ° C. and a rotational speed of 10 rpm using a rotational viscometer, and η50 is 25 ° C. and a rotational speed of 50 rpm using a rotational viscometer. Viscosity (unit: Pa · s) measured at
The thixotropy index TI is an index indicating the ease of sag of the glass paste when the glass paste is applied onto the substrate and the smoothness of the layer surface after coating (presence of unevenness). On the contrary, the larger the value, the more difficult it is to sag, but unevenness is likely to occur on the surface. If the thixotropy index TI is 0.8 to 3.8, it is possible to balance the sag of the glass paste at the time of application and the smoothness of the layer surface after application, and a desired thickness with less surface irregularities. The glass paste layer can be formed. As for the glass paste of this invention, it is more preferable that the said thixotropy index TI is 1.3-3.2.

本発明のガラスペーストを用いて、例えば、基板上に絶縁パターンを形成する際の基板や、各種部材を封着する際の被封着部材の材質としては、ガラス、金属、セラミックス等が挙げられる。ガラスの具体例としては、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が挙げられる。金属の具体例としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等が挙げられる。セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素等が挙げられる。   Examples of the material of the substrate for forming the insulating pattern on the substrate using the glass paste of the present invention and the sealing member for sealing various members include glass, metal, ceramics, and the like. . Specific examples of the glass include soda lime glass, borosilicate glass, alkali-free glass, and quartz glass. Specific examples of the metal include copper, aluminum, and stainless steel. Examples of the ceramic include alumina, zirconia, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride and the like.

本発明のガラスペーストを用いて、例えば、絶縁パターンや封着層等のガラス質層を形成するには、まず、ガラスペーストを基材上に所要の形状、厚さに塗布してガラスペースト層を形成する。次いで、得られたガラスペースト層付き基材をそのまま、または封着に用いる場合には別の基材を積層して、封着用ペースト中のガラス質材料の焼結温度領域で加熱処理してガラス層とする。   For example, in order to form a glassy layer such as an insulating pattern or a sealing layer using the glass paste of the present invention, first, the glass paste is applied onto a substrate in a required shape and thickness, and then the glass paste layer Form. Next, when the obtained base material with a glass paste layer is used as it is or for sealing, another base material is laminated and subjected to heat treatment in the sintering temperature region of the vitreous material in the sealing paste. Layer.

ガラスペーストを用いて基材上にガラスペースト層を形成するには、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、メタルマスク印刷等の印刷法を適用して基材上に塗布する、あるいはディスペンサ等を用いて塗布する等の方法が用いられる。封着用ペースト層の厚さ、形状は、最終的に得られるガラス質層において、所定の厚さ、形状となるように調整される。   To form a glass paste layer on a substrate using glass paste, for example, it is applied on the substrate by applying a printing method such as screen printing, gravure printing or metal mask printing, or is applied using a dispenser or the like. Or the like is used. The thickness and shape of the sealing paste layer are adjusted such that the glass layer finally obtained has a predetermined thickness and shape.

次いで、ガラスペースト中のガラス粉末、無機フィラー等のガラス質材料の焼結温度領域での加熱処理が行われるが、その前に、ガラスペースト層を乾燥させる工程を設けてもよい。この乾燥工程は、ガラスペースト層内の揮発性有機溶剤を除去するために行われる。予め揮発性有機溶剤を除去しておくことで、加熱工程において、消失すべき成分を確実、かつ十分に除去できる。   Next, heat treatment is performed in the sintering temperature region of a glassy material such as glass powder and inorganic filler in the glass paste, but before that, a step of drying the glass paste layer may be provided. This drying step is performed to remove the volatile organic solvent in the glass paste layer. By removing the volatile organic solvent in advance, the component to be eliminated can be surely and sufficiently removed in the heating step.

次いで、ガラスペースト中のガラス質材料の焼結温度領域での加熱処理が行われる。ガラス質材料の焼結は、このガラス質材料を構成するガラス粉末のガラス軟化点(Ts)以上の温度で行うことが必要である。焼結温度は、ガラス軟化点(Ts)+5℃〜ガラス軟化点(Ts)+120℃の温度領域が好ましく、ガラス軟化点(Ts)+10℃〜ガラス軟化点(Ts)+100℃の温度領域がより好ましい。   Next, heat treatment is performed in the sintering temperature region of the glassy material in the glass paste. It is necessary to sinter the vitreous material at a temperature equal to or higher than the glass softening point (Ts) of the glass powder constituting the vitreous material. The sintering temperature is preferably a glass softening point (Ts) + 5 ° C. to a glass softening point (Ts) + 120 ° C., and a glass softening point (Ts) + 10 ° C. to a glass softening point (Ts) + 100 ° C. is more preferable. preferable.

上記加熱処理の方法としては、少なくともガラスペースト層の温度が上記温度となる方法であればよく、特に制限されない。具体的には、熱放射加熱、赤外線加熱、レーザ光照射、誘導加熱等が挙げられる。温度安定性、製造コスト等の観点から、熱放射加熱、レーザ光照射が好ましい。   The method for the heat treatment is not particularly limited as long as at least the temperature of the glass paste layer becomes the above temperature. Specifically, heat radiation heating, infrared heating, laser light irradiation, induction heating and the like can be mentioned. From the viewpoint of temperature stability, manufacturing cost, etc., heat radiation heating and laser beam irradiation are preferred.

上記加熱処理を電気炉等による熱放射加熱を行う場合、従来のようにガラスペースト層中にバインダ樹脂が含まれていると、その消失、除去を行うための脱バインダ加熱(仮焼成)と、ガラス質材料を焼結させるための本焼成の2段階で行うことが好ましいが、本発明ではバインダ樹脂が使用されていないため、本焼成のみの加熱でよく、処理時間を短縮することができる。   When performing heat radiation heating with an electric furnace or the like for the above heat treatment, if the binder resin is contained in the glass paste layer as in the past, debinding and heating to remove it (temporary firing), Although it is preferable to carry out in two stages of the main firing for sintering the vitreous material, since the binder resin is not used in the present invention, only the main firing is required and the processing time can be shortened.

本発明のガラスペーストは、プリント基板上に印刷後、焼き付けて、これが含有するガラス質材料の焼結体からなる絶縁パターンを形成したり、被封着部材の封止領域をそのようなガラス質材料の焼結体からなるガラス質層で封止した封止製品を製造する用途等に有用である。そのような封止製品としては、プラズマディスプレイパネル(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)等の平面表示装置、レンズキャップ、LDキャップ等の光部品、半導体パッケージ、水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電振動子等の電子部品等が挙げられる。   The glass paste of the present invention is printed on a printed circuit board and then baked to form an insulating pattern made of a sintered body of a vitreous material contained therein, or a sealing region of a sealing member is made of such a vitreous material This is useful for applications such as manufacturing a sealed product sealed with a vitreous layer made of a sintered material. Such sealed products include plasma display panels (PDP), field emission displays (FED), flat display devices such as fluorescent display tubes (VFD), optical components such as lens caps and LD caps, semiconductor packages, and crystal vibrations. Examples thereof include electronic parts such as a piezoelectric vibrator such as a child or a surface acoustic wave element.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.

[例1〜7]
(ガラス粉末の製造)
酸化物基準の質量%表記で、B 21.8%、ZnO 49.2%、SiO 9.9%、Al 1.9%、Na2O 3.3%、K2O 4.1%、CaO 3.3、BaO 5.8およびCuO 0.7%のガラス組成となるように、ホウ酸化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛、ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム ミネラルスピリッツ溶液(ナトリウム含量:2.8質量%)、2−エチルヘキサン酸カリウム イソプロピルアルコール溶液(カリウム含量:8.4質量%)、2−エチルヘキサン酸カルシウム ミネラルスピリッツ溶液(カルシウム含量:4.1質量%)、2−エチルヘキサン酸バリウム ミネラルスピリッツ溶液(バリウム含量:15.0質量%)、ナフテン酸銅 ミネラルスピリッツ溶液(銅含量:8.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリット186mlを加え、15時間攪拌して完全に溶解させ、液体原料を調製した。
[Examples 1 to 7]
(Manufacture of glass powder)
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 21.8%, ZnO 49.2%, SiO 2 9.9%, Al 2 O 3 1.9%, Na2O 3.3%, K2O 4.1 %, CaO 3.3, BaO 5.8 and CuO 0.7% so that the glass composition is tributyl borate, zinc 2-ethylhexanoate, mineral spirits solution (zinc content: 15.0% by mass), Octamethylcyclotetrasiloxane, tris (ethylacetoacetate) aluminum, sodium 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (sodium content: 2.8% by mass), potassium 2-ethylhexanoate isopropyl alcohol solution (potassium content: 8. 4 mass%), calcium 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (calcium content: 4.1 mass%), 2-ethyl After barium hexanoate mineral spirits solution (barium content: 15.0% by mass) and copper naphthenate mineral spirits solution (copper content: 8.0% by mass) were weighed out and added, 186 ml of mineral spirit was added as a solvent for 15 hours. The liquid raw material was prepared by stirring and completely dissolving.

次いで、得られた液体原料を、図1に示す装置に供給し、バーナから火炎と共に反応筒に噴出させ、熱分解反応を起こさせた後、急冷して、ガラス粉末を生成した。すなわち、バーナに、支燃性ガスとして酸素ガスを5NL/分、可燃性ガスとしてプロパンガスを1NL/分で供給し、バーナ先端で着火し、火炎(約1800℃)を発生させた。このバーナを反応筒内に挿入した後、液体原料を2.5g/分、酸化性ガスとして酸素ガスを9NL/分で、火炎が噴出しているバーナの中心部から噴出させた。なお、反応中、少なくとも反応筒の出口が低温に保たれるように、反応筒を囲繞するように配置された冷却用配管に、常時、冷却水を流した。その後、生成されたガラス粉末を捕集装置より回収した。   Next, the obtained liquid raw material was supplied to the apparatus shown in FIG. 1, and was jetted from a burner to a reaction tube together with a flame to cause a thermal decomposition reaction, and then rapidly cooled to produce glass powder. That is, oxygen gas was supplied to the burner as a combustion-supporting gas at 5 NL / min and propane gas as a flammable gas was supplied at 1 NL / min, and the tip of the burner was ignited to generate a flame (about 1800 ° C.). After this burner was inserted into the reaction cylinder, the liquid raw material was injected at 2.5 g / min, and oxygen gas as an oxidizing gas was injected at 9 NL / min from the center of the burner where the flame was jetted. During the reaction, cooling water was always flowed through a cooling pipe disposed so as to surround the reaction cylinder so that at least the outlet of the reaction cylinder was kept at a low temperature. Then, the produced | generated glass powder was collect | recovered from the collection apparatus.

得られたガラス粉末を、透過型電子顕微鏡(TEM、日本電子(株)製、JEM−1230)で撮像し、その撮像写真から平均粒径を求めたところ、110nmであった。またガラス転移点Tgおよびガラス軟化点Ts(℃)を測定したところ、それぞれ484℃および558℃であった。測定方法を以下に示す。   When the obtained glass powder was imaged with the transmission electron microscope (TEM, the JEOL Co., Ltd. product, JEM-1230) and the average particle diameter was calculated | required from the captured photograph, it was 110 nm. Moreover, when the glass transition point Tg and the glass softening point Ts (degreeC) were measured, they were 484 degreeC and 558 degreeC, respectively. The measuring method is shown below.

[平均粒径]
画像解析ソフトウエア(三谷商事(株)製 WinRoof)を用いて、TEMで撮像した写真の任意の50個の粒子について、2値化処理した後、2値化面積と同じ面積の等価円の直径を粒子径(Li)として求め、下記の式より平均粒径(L)を算出した。

Figure 2015120622
[Average particle size]
Using an image analysis software (WinRoof, Mitani Shoji Co., Ltd.), any 50 particles of a photograph taken with a TEM are binarized and then the diameter of an equivalent circle having the same area as the binarized area Was determined as the particle diameter (Li), and the average particle diameter (L) was calculated from the following formula.
Figure 2015120622

[ガラス転移点Tg]
示差熱分析装置((株)リガク製TG8110)を用いて、約20mgのガラス粉末を5℃/分の昇温速度で、室温から800℃まで昇温して測定した。
[ガラス軟化点Ts]
ガラス粉末約20mgを白金パンに入れ、熱重量測定・示唆熱分析装置((株)リガク製 TG8110)によって昇温速度を10℃/分として測定し、ガラス転移点Tgよりも高温側に現れる軟化流動に伴うDTA曲線の屈曲点における温度をガラス軟化点Tsとした。
[Glass transition point Tg]
Using a differential thermal analyzer (TG8110 manufactured by Rigaku Corporation), about 20 mg of glass powder was heated from room temperature to 800 ° C. at a rate of 5 ° C./min.
[Glass softening point Ts]
About 20 mg of glass powder is put in a platinum pan, measured at a heating rate of 10 ° C./min with a thermogravimetric / suggested thermal analyzer (TG8110 manufactured by Rigaku Corporation), and softening appears on the higher temperature side than the glass transition point Tg. The temperature at the inflection point of the DTA curve accompanying the flow was defined as the glass softening point Ts.

(ガラスペーストの調製)
上記ガラス粉末と各種有機溶媒とを表1に示すような割合で混合し、3本ロールにて混錬してガラスペーストを調製した。
得られたガラスペーストについて、ブルックフィールド社製デジタル回転粘度計(HBDV−II)に使用して、スピンドル(SC4−14)およびサンプルホルダー(SC4−6R)を用い、25℃にて、回転速度10rpmにおける粘度(η10)および50rpmにおける粘度(η50)を測定するとともに、その測定値からチキソ比を算出した。
結果を、表1に併せ示す。
(Preparation of glass paste)
The glass powder and various organic solvents were mixed at a ratio as shown in Table 1, and kneaded with three rolls to prepare a glass paste.
The obtained glass paste was used in a digital rotational viscometer (HBDV-II) manufactured by Brookfield, using a spindle (SC4-14) and a sample holder (SC4-6R), and a rotational speed of 10 rpm at 25 ° C. The viscosity (η10) at 50 and the viscosity (η50) at 50 rpm were measured, and the thixo ratio was calculated from the measured values.
The results are also shown in Table 1.

Figure 2015120622
Figure 2015120622

表1から明らかなように、本発明のガラスペーストは、バインダ樹脂を使用していないにもかかわらず、スクリーン印刷等による塗布が可能な適度な粘度、チキソ性を有している。したがって、本発明のガラスペーストを用いて、欠陥のないガラス被覆層、ガラス封止層を形成することができる。   As is apparent from Table 1, the glass paste of the present invention has an appropriate viscosity and thixotropy that can be applied by screen printing or the like, even though no binder resin is used. Therefore, a glass coating layer and a glass sealing layer having no defect can be formed using the glass paste of the present invention.

本発明のガラスペーストによれば、焼結阻害や欠陥の原因となるバインダ樹脂の使用を不要とすることができ、これを用いて特性のよいガラス層を形成することができる。したがって、プリンド基板上に絶縁パターンを形成する材料として、また、プラズマディスプレイパネル(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)等の平面表示装置の封着、レンズキャップ、LDキャップ等の光部品の封着、半導体パッケージ、水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電振動子等の電子部品の封着に用いる材料等として好適に用いることができる。   According to the glass paste of the present invention, the use of a binder resin that causes sintering inhibition and defects can be eliminated, and a glass layer having good characteristics can be formed using this. Therefore, as a material for forming an insulating pattern on a printed substrate, sealing of flat display devices such as a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), a fluorescent display tube (VFD), a lens cap, an LD cap It can be suitably used as a material used for sealing optical parts such as semiconductor packages, and electronic parts such as semiconductor vibrators, piezoelectric vibrators such as crystal vibrators and surface acoustic wave elements.

1…反応筒、2…バーナ、4…回収装置、5…冷却管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction cylinder, 2 ... Burner, 4 ... Recovery apparatus, 5 ... Cooling pipe.

Claims (7)

10〜1000nmの平均粒径を有するガラス粉末、および揮発性有機溶媒を含有し、バインダ樹脂を実質的に含有せず、かつ回転粘度計にて、25℃、回転速度10rpmで測定される粘度が20〜600Pa・sであることを特徴とするガラスペースト。   A glass powder having an average particle diameter of 10 to 1000 nm, a volatile organic solvent, a binder resin substantially not contained, and a viscosity measured with a rotational viscometer at 25 ° C. and a rotational speed of 10 rpm. A glass paste characterized by being 20 to 600 Pa · s. 前記揮発性有機溶媒が、沸点が300℃以下の有機溶媒である請求項1に記載のガラスペースト。   The glass paste according to claim 1, wherein the volatile organic solvent is an organic solvent having a boiling point of 300 ° C. or lower. 前記揮発性有機溶媒が、エステル系有機溶媒、エーテル系有機溶媒およびアルコール系有機溶媒から選ばれる少なくとも1種である請求項1または2に記載のガラスペースト。   The glass paste according to claim 1 or 2, wherein the volatile organic solvent is at least one selected from an ester organic solvent, an ether organic solvent, and an alcohol organic solvent. 前記揮発性有機溶媒が、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、ジエチレングリコール、グリセリン、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテルおよび2,4−ジエチル1,5−ペンタンジオールから選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラスペースト。   The volatile organic solvent is ethylene glycol, 1,2-propanediol, diethylene glycol, glycerin, 2-ethyl-1,3-hexanediol, ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether and 2,4-diethyl 1,5- The glass paste according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one selected from pentanediol. 前記揮発性有機溶媒が、1,2−プロパンジオールおよび/または2,4−ジエチル1,5−ペンタンジオールを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラスペースト。   The glass paste according to any one of claims 1 to 4, wherein the volatile organic solvent contains 1,2-propanediol and / or 2,4-diethyl 1,5-pentanediol. 前記ガラス粉末の平均粒径が20〜800nmである請求項1〜5のいずれか1項に記載のガラスペースト。   The glass paste according to any one of claims 1 to 5, wherein the glass powder has an average particle size of 20 to 800 nm. 回転粘度計にて、25℃、回転速度10rpmで測定される粘度が50〜400Pa・sである請求項1〜6のいずれか1項に記載のガラスペースト。   The glass paste according to any one of claims 1 to 6, which has a viscosity of 50 to 400 Pa · s measured at 25 ° C and a rotation speed of 10 rpm with a rotational viscometer.
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