JP2015160793A - ガラス又は結晶化ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】低い平均線膨張係数を有するガラス又は結晶化ガラスを提供すること。【解決手段】酸化物基準のモル%で、P2O5成分、WO3成分及びTiO2成分を含有し、−30〜70℃における平均線膨張係数が80?10−7/℃以下であるガラス又は結晶化ガラスを提供する。このガラス又は結晶化ガラスは、精密機器、封着用材料の平均線膨張係数を調整するためのフィラー、防火ガラスや電気レンジのトッププレートやガスレンジのトッププレートなど耐熱性が要求される製品、陽極接合用材料、電子材料用の封着用材料などに用いることができる。【選択図】図1
Description
本発明は、低い平均線膨張係数を有するガラス又は結晶化ガラスに関する。
平均線膨張係数(本明細書においては、膨張係数ともいう)の低いガラスは精密機器分野における基板材や、耐熱性ガラスや、金属及びセラミックスなど各種の基材に対して、装飾、絶縁、防錆等の各種の機能を付与するための被膜材料等の幅広い分野で使用されている。
膨張係数の低いガラスとして、主に、SiO2成分を多く含むケイ酸塩系のガラスが知られている。SiO2成分は、ガラスを低膨張にするために寄与する成分とされている。例えば、特許文献1に記載されたタングステン封着用ガラス、特許文献2に記載された耐熱性を有するディスプレイ用ガラス、特許文献3や4に開示された陽極接合用ガラスが挙げられる。これらのガラスは、30〜380℃又は室温から300℃における平均線膨張係数が40×10−7/℃以下であるが、ガラスの溶融温度を高くするSiO2成分を50wt%以上と多く含んでいる。そのため、製造工程における液相状態でのガラスの粘度が高くなり、ガラスを均質化させるために、溶融温度を1500℃以上と高くする必要がある。よって、これらのガラスの製造が難しく、製造コストも高くなる傾向がある。
また、これらのガラスは軟化点が高いため、被膜や封着等の低い作業温度が要求される用途等に適しにくいという問題もある。
また、これらのガラスは軟化点が高いため、被膜や封着等の低い作業温度が要求される用途等に適しにくいという問題もある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、比較的低温での溶融が可能で、しかも低い平均線膨張係数を有するガラス又は結晶化ガラスを提供することを目的とする。
本発明者は上記の課題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、既存のケイ酸塩系のガラス組成ではなく、リン酸塩系のガラス組成で特定成分の含有範囲を規定することによって、上記の課題を解決することを見いだし、この発明を完成したものであり、その具体的な構成は以下の通りである。
すなわち、本発明は以下の(1)〜(7)に存する。
(1)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、P2O5成分を16%以上50%以下、WO3成分を0.1%以上75%以下、TiO2成分を0.1%以上65%以下含有する、ガラス。
(2)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を合量で0%以上20%以下含有する(1)に記載のガラス。
(3)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、RO成分及びRn2O成分からなる群より選択される1種以上の成分を合量で0%以上20%以下含有する(1)または(2)に記載のガラス(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる1種以上とし、RnはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上とする)。
(4)(1)から(3)のいずれかに記載のガラスを、熱処理することにより作製される、結晶化ガラス。
(5)−30℃〜70℃における平均線膨張係数が80×10−7/℃以下である、(1)から(4)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラス。
(6)(1)から(5)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、フィラー。
(7)(1)から(5)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、封着用組成物。
すなわち、本発明は以下の(1)〜(7)に存する。
(1)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、P2O5成分を16%以上50%以下、WO3成分を0.1%以上75%以下、TiO2成分を0.1%以上65%以下含有する、ガラス。
(2)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を合量で0%以上20%以下含有する(1)に記載のガラス。
(3)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、RO成分及びRn2O成分からなる群より選択される1種以上の成分を合量で0%以上20%以下含有する(1)または(2)に記載のガラス(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる1種以上とし、RnはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上とする)。
(4)(1)から(3)のいずれかに記載のガラスを、熱処理することにより作製される、結晶化ガラス。
(5)−30℃〜70℃における平均線膨張係数が80×10−7/℃以下である、(1)から(4)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラス。
(6)(1)から(5)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、フィラー。
(7)(1)から(5)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、封着用組成物。
本発明によれば、−30℃〜70℃において80×10−7/℃以下である低い平均線膨張係数を有するリン酸塩系のガラス又は結晶化ガラスを得ることが可能である。また、本発明は、低膨張である既存のケイ酸塩系のガラスに比べて、溶融温度がはるかに低いため、低コストでの生産が可能である。
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、低い平均線膨張係数を有するため、例えば、精密機器、封着用材料の平均線膨張係数を調整するためのフィラー、防火ガラスや電気レンジのトッププレートやガスレンジのトッププレートなど耐熱性が要求される製品、陽極接合用材料、電子材料用の封着用材料に用いることができる。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスは、低膨張であることを必ずしも要求されない用途、例えば光学ガラスにも用いることができ、また光学ガラス用途以外でも幅広い用途、例えば光触媒材料にも用いることができる。
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、低い平均線膨張係数を有するため、例えば、精密機器、封着用材料の平均線膨張係数を調整するためのフィラー、防火ガラスや電気レンジのトッププレートやガスレンジのトッププレートなど耐熱性が要求される製品、陽極接合用材料、電子材料用の封着用材料に用いることができる。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスは、低膨張であることを必ずしも要求されない用途、例えば光学ガラスにも用いることができ、また光学ガラス用途以外でも幅広い用途、例えば光触媒材料にも用いることができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[本発明のガラス又は結晶化ガラスに含有する成分について]
本明細書中において、ガラスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合、全て「酸化物換算組成の全物質量に対するモル%」で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス又は結晶化ガラスとなるガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100モル%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
[本発明のガラス又は結晶化ガラスに含有する成分について]
本明細書中において、ガラスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合、全て「酸化物換算組成の全物質量に対するモル%」で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス又は結晶化ガラスとなるガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100モル%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
P2O5成分は、ガラス形成成分であり、かつガラスの溶融温度を下げる必須成分である。特にP2O5成分の含有率を16%以上にすることで、耐失透性が向上し、安定性の高いガラスを得やすくすることができる。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは16%、より好ましくは18%、さらに好ましくは20%を下限とする。
他方で、P2O5の含有量が50%を超えると、膨張係数が大きくなり、所望の範囲を超えてしまう。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、より好ましくは40%、さらに好ましくは33%を上限とする。
P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、NaPO3、BPO4、H3PO4等を用いることができる。
他方で、P2O5の含有量が50%を超えると、膨張係数が大きくなり、所望の範囲を超えてしまう。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、より好ましくは40%、さらに好ましくは33%を上限とする。
P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、NaPO3、BPO4、H3PO4等を用いることができる。
WO3成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める、膨張係数を小さくする成分である。従って、従って、WO3成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、より好ましくは1.5%を下限とする。
他方で、WO3成分の含有量が75%を超えると、安定してガラス化することが難しくなる。従って、WO3成分の含有量は、好ましくは75%、より好ましくは73%、さらに好ましくは70%を上限とする。
WO3成分は、原料として例えばWO3等を用いることができる。
他方で、WO3成分の含有量が75%を超えると、安定してガラス化することが難しくなる。従って、WO3成分の含有量は、好ましくは75%、より好ましくは73%、さらに好ましくは70%を上限とする。
WO3成分は、原料として例えばWO3等を用いることができる。
TiO2成分は、ガラスの耐失透性と化学耐久性を高め、膨張係数を小さくする成分である。また、結晶化ガラスを作製する場合、P2O5成分と組み合わせて含有することで、より低い熱処理温度で結晶を析出させることが可能になる。従って、TiO2成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは3%、さらに好ましくは8%を下限とする。
他方で、TiO2成分の含有量が65%を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。従って、TiO2成分を含有する場合、TiO2成分の含有量は、好ましくは65%、より好ましくは60%、より好ましくは56%、さらに好ましくは52%を上限とする。
TiO2成分は、原料として例えばTiO2等を用いることができる。
他方で、TiO2成分の含有量が65%を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。従って、TiO2成分を含有する場合、TiO2成分の含有量は、好ましくは65%、より好ましくは60%、より好ましくは56%、さらに好ましくは52%を上限とする。
TiO2成分は、原料として例えばTiO2等を用いることができる。
SiO2成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高める成分であり、任意に含有できる成分である。SiO2成分を含有する場合、その含有量は、その成分の効果を発現するため、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限とする。
他方で、SiO2成分の含有量が20%を超えると、ガラスの溶融性が悪くなる。従って、SiO2成分を含有する場合、SiO2成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いることができる。
他方で、SiO2成分の含有量が20%を超えると、ガラスの溶融性が悪くなる。従って、SiO2成分を含有する場合、SiO2成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いることができる。
B2O3成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性を高める成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、その含有量が10%を超えると、ガラスが失透しやすくなり、また化学的耐久性を悪化させるおそれもある。従って、B2O3成分を含有する場合、B2O3成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは8%、さらに好ましくは5%を上限とする。B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いることができる。
Al2O3成分は、ガラスの安定性及び化学的耐久性を高める成分であり、任意に含有できる成分である。Al2O3成分を含有する場合、その含有量は、その成分の効果を発現するため、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限とする。
他方で、その含有量が20%を超えると、溶融温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Al2O3成分を含有する場合、Al2O3成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
他方で、Al2O3成分は、原料として例えばAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いることができる。
他方で、その含有量が20%を超えると、溶融温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Al2O3成分を含有する場合、Al2O3成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
他方で、Al2O3成分は、原料として例えばAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いることができる。
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のいずれも任意に含有できる成分であるので、これらの1種以上の成分の合量は0%でもよいが、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を含有する場合、これらの成分を合量で、0.1%以上にすることで、ガラスが得られやすくなる。従って、合量(SiO2+B2O3+Al2O3)は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限とする。
他方で、本発明のガラスでは、この合量が20%を超えると、かえってガラスが得られにくくなる。従って、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(SiO2+B2O3+Al2O3)は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
他方で、本発明のガラスでは、この合量が20%を超えると、かえってガラスが得られにくくなる。従って、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(SiO2+B2O3+Al2O3)は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、RO成分(式中、RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)及びRn2O成分(式中、RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上)からなる群より選択される成分のいずれも任意に含有できる成分であるので、これらの1種以上の成分の合量は0%でもよいが、RO成分及びRn2O成分からなる群より選択される1種以上の成分を含有する場合、これらの成分を合量で、0.1%以上にすることで、ガラスの安定性が向上される。従って、合量(RO+Rn2O)は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限とする
他方で、この合量が30%以下であることが好ましい。これにより、ガラスの安定性が向上し、ガラス転移点が下がる。この合量が30%を超えると、ガラスの膨張係数が大きくなる。従って、RO成分及びRn2O成分からなる群より選択される1種以上の成分を含有する場合、合量(RO+Rn2O)は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
他方で、この合量が30%以下であることが好ましい。これにより、ガラスの安定性が向上し、ガラス転移点が下がる。この合量が30%を超えると、ガラスの膨張係数が大きくなる。従って、RO成分及びRn2O成分からなる群より選択される1種以上の成分を含有する場合、合量(RO+Rn2O)は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
RO(式中、RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であり、任意に含有できる成分である。RO成分を含有する場合、その効果を発現させるために、RO成分の合量は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限とする。
他方で、RO成分の合量を30%以下にすることで、ガラスの安定性を維持することができる。従って、RO成分を含有する場合、RO成分の合量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
他方で、RO成分の合量を30%以下にすることで、ガラスの安定性を維持することができる。従って、RO成分を含有する場合、RO成分の合量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
ZnO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、膨張係数を小さくする成分であり、任意に含有できる成分である。従って、ZnO成分を含有する場合、ZnO成分の含有量は、好ましくは1%、より好ましくは3%、さらに好ましくは5%を下限とする。
しかし、ZnO成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が損なわれ、ガラス化し難くなる。従って、ZnO成分を含有する場合、ZnO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
ZnO成分は、原料として例えばZnO、Zn(PO3)2、ZnF2等を用いることができる。
しかし、ZnO成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が損なわれ、ガラス化し難くなる。従って、ZnO成分を含有する場合、ZnO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
ZnO成分は、原料として例えばZnO、Zn(PO3)2、ZnF2等を用いることができる。
MgO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、膨張係数を小さくする成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、MgO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、MgO成分を含有する場合、MgO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。MgO成分は、原料として例えばMgO、Mg(PO3)2、MgCO3、MgF2等を用いることができる。
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を含有する場合、これらの合量を1%以上にすると、膨張係数が小さくなりやすい。従って、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(ZnO+MgO)は、好ましくは1%、より好ましくは3%、さらに好ましくは5%を下限とする。
他方で、本発明のガラスでは、この合量が30%を超えると、かえってガラスが得られにくくなる。従って、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(ZnO+MgO)は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
他方で、本発明のガラスでは、この合量が30%を超えると、かえってガラスが得られにくくなる。従って、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(ZnO+MgO)は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
CaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、CaO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、CaO成分を含有する場合、CaO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。CaO成分は、原料として例えばCaCO3、Ca(PO3)2、CaF2等を用いることができる。
SrO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、SrO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、SrO成分を含有する場合、SrO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。SrO成分は、原料として例えばSr(NO3)2、SrF2等を用いることができる。
BaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、BaO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、BaO成分を含有する場合、BaO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO3、Ba(PO3)2、Ba(NO3)2、BaF2等を用いることができる。
Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上)は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。Rn2O成分を含有する場合、その効果を発揮させるために、Rn2O成分の合量は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限する。
他方で、Rn2Oの合量が30%を超えると、ガラスの安定性を損なうおそれがある。そのため、Rn2O成分を含有する場合、Rn2O成分の合量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
他方で、Rn2Oの合量が30%を超えると、ガラスの安定性を損なうおそれがある。そのため、Rn2O成分を含有する場合、Rn2O成分の合量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
Li2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。
他方で、Li2O成分の含有量が20%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Li2O成分を含有する場合、Li2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。Li2O成分は、原料として例えばLi2CO3、LiPO3、LiNO3、LiF等を用いることができる。
他方で、Li2O成分の含有量が20%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Li2O成分を含有する場合、Li2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。Li2O成分は、原料として例えばLi2CO3、LiPO3、LiNO3、LiF等を用いることができる。
Na2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、Na2O成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Na2O成分を含有する場合、Na2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。Na2O成分は、原料として例えばNa2O、Na2CO3、NaH2PO4、NaNO3、NaF、Na2S、Na2SiF6等を用いることができる。
K2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、K2O成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、K2O成分を含有する場合、K2O成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。K2O成分は、原料として例えばK2CO3、NaH2PO4、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等を用いることができる。
Rb2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Rb2O成分の含有量が20%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Rb2O成分を含有する場合、Rb2O成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。Rb2O成分は、原料として例えばRb2CO3、RbNO3等を用いることができる。
Cs2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、Cs2O成分の含有量が20%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Cs2O成分を含有する場合、Cs2O成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。Cs2O成分は、原料として例えばCs2CO3、CsNO3等を用いることができる。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスは、化学的耐久性や平均線膨張係数等の調整またはガラスの溶融性の改善のために、平均線膨張係数が低いという効果を損しない限り、上記以外の成分(例えば以下の成分等)を適宜含有してもよい。例えば、Nb2O5成分、GeO2成分、Ga2O3成分、In2O3成分、ZrO2成分、SnO2成分、Ta2O5成分、Bi2O3成分、TeO2成分、Ln2O3成分(式中、LnはSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群より選択される1種以上とする)、MxOy成分(式中、MはV、Cr、Mn、Fe、Co、Niからなる群より選択される1種以上とし、x及びyは、それぞれx:y=2:Mの価数、を満たす最小の自然数とする。ここで、Vの価数は5、Crの価数は3、Mnの価数は2、Feの価数は3、Coの価数は2、Niの価数は2とする)、As2O3成分、Sb2O3成分、CeO2成分、TeO2成分、非金属元素成分(F成分、Cl成分、Br成分、S成分、N成分、及びC成分からなる群より選ばれる少なくとも1種)、金属イオン又は粒子(Cu成分、Ag成分、Au成分、Pd成分、Re成分、及びPt成分から選ばれる少なくとも1種)等、である。
但し、PbO等の鉛化合物、Th、Cd、Tl、Os、Se、Hgの各成分は、近年有害な化学物質として使用を控える傾向にあり、ガラス又は結晶化ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。
本発明のガラスは、その組成が「酸化物換算組成の全物質量に対するモル%」単位で表されているため直接的に質量%単位で表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量%単位の組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
P2O5成分 10〜50質量%、
WO3成分 0.1〜85質量%、
TiO2成分 0.1〜60質量%、
SiO2成分 0〜20質量%、
Al2O3成分 0〜20質量%、
B2O3成分 0〜15質量%、
RO+Rn2O成分 0〜40質量%、
(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる1種以上とし、RnはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上とする)
P2O5成分 10〜50質量%、
WO3成分 0.1〜85質量%、
TiO2成分 0.1〜60質量%、
SiO2成分 0〜20質量%、
Al2O3成分 0〜20質量%、
B2O3成分 0〜15質量%、
RO+Rn2O成分 0〜40質量%、
(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる1種以上とし、RnはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上とする)
[本発明のガラスの製造方法について]
本発明のガラスは、下記溶融工程と冷却工程により、作製される。
本発明のガラスは、下記溶融工程と冷却工程により、作製される。
(溶融工程について)
溶融工程は、上記組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合して作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して電気炉で1200℃〜1450℃以下の温度範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して融液を作製する。なお、原料の溶融の条件は上記温度範囲に限定されず、原料組成物の組成及び配合量等に応じて、適宜設定することができる。
ガラス原料の溶融温度は、ガラス製造のコストを低くし、ガラスの清澄を容易とするために、1450℃以下であることが好ましく、1350℃以下がより好ましく、1300℃以下が最も好ましい。また、本発明のガラスの前記溶融温度は1200℃程度まで低い値を示すことが可能である。
溶融工程は、上記組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合して作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して電気炉で1200℃〜1450℃以下の温度範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して融液を作製する。なお、原料の溶融の条件は上記温度範囲に限定されず、原料組成物の組成及び配合量等に応じて、適宜設定することができる。
ガラス原料の溶融温度は、ガラス製造のコストを低くし、ガラスの清澄を容易とするために、1450℃以下であることが好ましく、1350℃以下がより好ましく、1300℃以下が最も好ましい。また、本発明のガラスの前記溶融温度は1200℃程度まで低い値を示すことが可能である。
(冷却工程について)
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、本発明のガラスを作製する工程である。具体的には、融液を流出させて適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよい。
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、本発明のガラスを作製する工程である。具体的には、融液を流出させて適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよい。
[本発明の結晶化ガラスについて]
本発明の結晶化ガラスは、上記本発明のガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料であり、ガラスセラミックスとも呼ばれる。結晶化ガラスは、ガラス相及び結晶相からなる材料のみならず、ガラス相が全て結晶相に変化した材料、すなわち、材料中の結晶量(結晶化度)が100質量%のものも含んでよい。一般的に、ガラスの粉体を添加するエンジニアリングセラミックスやセラミックス焼結体についても「ガラスセラミックス」と表現することがあるが、それらはポアフリーの完全焼結体を形成することが難しい。従って、本発明の結晶化ガラスは、このようなポア(例えば、気孔)の存在の有無により、それらのガラスセラミックスと区別され得る。他方で、本発明の結晶化ガラスは、ガラスの組成及び結晶化工程を制御することで、結晶の粒径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできる。
本発明の結晶化ガラスは、上記本発明のガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料であり、ガラスセラミックスとも呼ばれる。結晶化ガラスは、ガラス相及び結晶相からなる材料のみならず、ガラス相が全て結晶相に変化した材料、すなわち、材料中の結晶量(結晶化度)が100質量%のものも含んでよい。一般的に、ガラスの粉体を添加するエンジニアリングセラミックスやセラミックス焼結体についても「ガラスセラミックス」と表現することがあるが、それらはポアフリーの完全焼結体を形成することが難しい。従って、本発明の結晶化ガラスは、このようなポア(例えば、気孔)の存在の有無により、それらのガラスセラミックスと区別され得る。他方で、本発明の結晶化ガラスは、ガラスの組成及び結晶化工程を制御することで、結晶の粒径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできる。
[本発明の結晶化ガラスの製造方法について]
次に、本発明の結晶化ガラスの製造方法について、具体的工程を例示して説明する。ただし、本発明の結晶化ガラスの製造方法は、以下に示す方法に限定されるものではない。
次に、本発明の結晶化ガラスの製造方法について、具体的工程を例示して説明する。ただし、本発明の結晶化ガラスの製造方法は、以下に示す方法に限定されるものではない。
本発明の結晶化ガラスの製造方法は、上記本発明のガラスを得る工程と、このガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて結晶化ガラスを得る再冷却工程と、を有することができる。
(再加熱工程について)
再加熱工程は、冷却工程で得られた本発明のガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる工程である。この工程では、昇温速度及び温度が結晶の形成や結晶サイズに大きな影響を及ぼすので、これらを精密に制御することが重要である。
再加熱工程は、冷却工程で得られた本発明のガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる工程である。この工程では、昇温速度及び温度が結晶の形成や結晶サイズに大きな影響を及ぼすので、これらを精密に制御することが重要である。
(結晶化工程について)
結晶化工程は、結晶化温度領域で所定の時間保持することにより結晶を生成させる工程である。好ましい結晶化温度領域の下限は500℃であり、より好ましくは550℃であり、さらに好ましくは600℃である。他方、結晶化温度が高くなり過ぎると、目的以外の結晶相が析出する傾向が強くなるので、結晶化温度領域の上限は1100℃が好ましく、1000℃がより好ましく、900℃がさらに好ましい。結晶化過程は、1段階の熱処理過程を経ても良く、2段階以上の熱処理過程を経ても良い。ここでの2段階以上の熱処理過程は、所定の温度にて熱処理を経た後更に別の温度にて熱処理をn回(nは1以上)行う過程だけでなく、例えば、所定の温度にて1段階の熱処理過程を行って降温した後更に所定の温度にて熱処理をn回(nは1以上)行う過程も含む。
結晶化工程は、結晶化温度領域で所定の時間保持することにより結晶を生成させる工程である。好ましい結晶化温度領域の下限は500℃であり、より好ましくは550℃であり、さらに好ましくは600℃である。他方、結晶化温度が高くなり過ぎると、目的以外の結晶相が析出する傾向が強くなるので、結晶化温度領域の上限は1100℃が好ましく、1000℃がより好ましく、900℃がさらに好ましい。結晶化過程は、1段階の熱処理過程を経ても良く、2段階以上の熱処理過程を経ても良い。ここでの2段階以上の熱処理過程は、所定の温度にて熱処理を経た後更に別の温度にて熱処理をn回(nは1以上)行う過程だけでなく、例えば、所定の温度にて1段階の熱処理過程を行って降温した後更に所定の温度にて熱処理をn回(nは1以上)行う過程も含む。
(再冷却工程について)
再冷却工程は、結晶化が完了した後、温度を結晶化温度領域外まで低下させて結晶化ガラスを得る工程である。
再冷却工程は、結晶化が完了した後、温度を結晶化温度領域外まで低下させて結晶化ガラスを得る工程である。
[本発明のガラス又は結晶化ガラスの物性について]
(平均線膨張係数について)
本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数は、様々な用途に適用可能となるために、−30〜70℃において80×10−7/℃以下が好ましく、60×10−7/℃以下がより好ましく、45×10−7/℃以下が最も好ましい。
また、本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数は、様々な用途に適用可能となるために、−30〜70℃において80×10−7/℃以下が好ましく、70×10−7/℃以下がより好ましく、60×10−7/℃以下が最も好ましい。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数(10−7/℃)は、日本光学硝子工業会規格JOGIS16−2003「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に従い測定した、−30℃〜70℃における平均線膨張係数である。
(平均線膨張係数について)
本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数は、様々な用途に適用可能となるために、−30〜70℃において80×10−7/℃以下が好ましく、60×10−7/℃以下がより好ましく、45×10−7/℃以下が最も好ましい。
また、本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数は、様々な用途に適用可能となるために、−30〜70℃において80×10−7/℃以下が好ましく、70×10−7/℃以下がより好ましく、60×10−7/℃以下が最も好ましい。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数(10−7/℃)は、日本光学硝子工業会規格JOGIS16−2003「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に従い測定した、−30℃〜70℃における平均線膨張係数である。
(化学的耐久性について)
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、長期信頼性が要求される用途、例えば精密機器等に搭載される電子部品の封着用組成物、に適用する場合は、化学的耐久性を有することが好ましい。例えば、高湿度で温度差が発生して結露が生じやすい環境下や酸性雨に長時間さらされる環境下においてでも、本発明のガラス又は結晶化ガラスが、長期間封着用組成物として、機能を維持できることが好ましい。ここでの「化学的耐久性」とは、水によるガラスの侵食に対する耐久性(耐水性)あるいは酸によるガラスの侵食に対する耐久性(耐酸性)をいう。
本発明のガラス又は結晶化ガラスの耐水性は、様々な用途に適用可能となるために、好ましくはクラス3〜1であり、より好ましくはクラス2〜1であり、更に好ましくはクラス1である。「耐水性がクラス3〜1である」とは、JOGIS06−1999に準じて測定する耐水性が、測定前後の試料の質量の減量率で、0.25wt%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.05wt%未満であり、クラス2は、0.05wt%以上0.10wt%未満、クラス3は、0.10wt%以上0.25wt%未満である。
本発明のガラス又は結晶化ガラスの耐水性は、様々な用途に適用可能となるために、好ましくはクラス4〜1であり、より好ましくはクラス3〜1であり、より好ましくはクラス2〜1であり、更に好ましくはクラス1である。「耐酸性がクラス4〜1である」とは、JOGIS06−1999に準じて測定する耐酸性が、測定前後の試料の質量の減量率で、1.20wt%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.20wt%未満であり、クラス2は、0.20wt%以上0.35wt%未満、クラス3は、0.35wt%以上0.65wt%未満、クラス4は、0.65wt%以上1.20wt%未満である。
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、長期信頼性が要求される用途、例えば精密機器等に搭載される電子部品の封着用組成物、に適用する場合は、化学的耐久性を有することが好ましい。例えば、高湿度で温度差が発生して結露が生じやすい環境下や酸性雨に長時間さらされる環境下においてでも、本発明のガラス又は結晶化ガラスが、長期間封着用組成物として、機能を維持できることが好ましい。ここでの「化学的耐久性」とは、水によるガラスの侵食に対する耐久性(耐水性)あるいは酸によるガラスの侵食に対する耐久性(耐酸性)をいう。
本発明のガラス又は結晶化ガラスの耐水性は、様々な用途に適用可能となるために、好ましくはクラス3〜1であり、より好ましくはクラス2〜1であり、更に好ましくはクラス1である。「耐水性がクラス3〜1である」とは、JOGIS06−1999に準じて測定する耐水性が、測定前後の試料の質量の減量率で、0.25wt%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.05wt%未満であり、クラス2は、0.05wt%以上0.10wt%未満、クラス3は、0.10wt%以上0.25wt%未満である。
本発明のガラス又は結晶化ガラスの耐水性は、様々な用途に適用可能となるために、好ましくはクラス4〜1であり、より好ましくはクラス3〜1であり、より好ましくはクラス2〜1であり、更に好ましくはクラス1である。「耐酸性がクラス4〜1である」とは、JOGIS06−1999に準じて測定する耐酸性が、測定前後の試料の質量の減量率で、1.20wt%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.20wt%未満であり、クラス2は、0.20wt%以上0.35wt%未満、クラス3は、0.35wt%以上0.65wt%未満、クラス4は、0.65wt%以上1.20wt%未満である。
[その他]
上記本発明のガラス又は結晶化ガラスの製造方法では、必要に応じて、研磨、研削などの成形工程を設けてガラス又は結晶化ガラスを任意の形状に加工することができる。
上記本発明のガラス又は結晶化ガラスの製造方法では、必要に応じて、研磨、研削などの成形工程を設けてガラス又は結晶化ガラスを任意の形状に加工することができる。
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、例えば、蛍光表示管−パッケージの封着、絶縁層の形成、プラズマディスプレイ−パネルの気密封着、絶縁層や誘電体層の形成、バリアリブの形成、磁気ヘッド−コア同士またはコアとスライダーの封着等として利用することができる。また使用時の形態は特に制限はなく、粉末状、板状、棒状等、その用途に応じて種々の形態に成形して使用すればよい。
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に制約されるものではない。
実施例1〜6:
表1に、本発明の実施例1〜6のガラスの組成と物性を示した。実施例1〜6のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表1に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1250℃〜1350℃の範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。各実施例においては、1350℃以下の温度にて、完全に溶融できて、ガラスの融液を作製できた。
その後、ガラスの融液を金型に鋳込み、徐冷して、ガラスを作製した。
表1に、本発明の実施例1〜6のガラスの組成と物性を示した。実施例1〜6のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表1に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1250℃〜1350℃の範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。各実施例においては、1350℃以下の温度にて、完全に溶融できて、ガラスの融液を作製できた。
その後、ガラスの融液を金型に鋳込み、徐冷して、ガラスを作製した。
表1に見られるとおり、本発明の実施例1〜6のガラスは、平均線膨張係数が40×10−7/℃以下であった。
実施例7〜9:
表2に、本発明の実施例7〜9の結晶化ガラスの組成と物性を示した。実施例5〜7の結晶化ガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表2に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1250℃〜1350℃の温度範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。なお、各実施例においては、1350℃以下の温度にて、完全に溶融でき、ガラスの融液を作製できた。
その後、ガラスの融液を金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。得られたガラスを研磨して、表2の各実施例に記載された熱処理条件にて、ガラスの結晶化を行った。より詳細には、得られたガラスを表2の各実施例に記載された温度(℃)に加熱し、表2の各実施例に記載された時間(hr)にわたりこの温度(℃)で保持することにより、ガラスの結晶化を行った。その後、この温度(℃)から冷却して結晶化ガラスを得た。
表2に、本発明の実施例7〜9の結晶化ガラスの組成と物性を示した。実施例5〜7の結晶化ガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表2に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1250℃〜1350℃の温度範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。なお、各実施例においては、1350℃以下の温度にて、完全に溶融でき、ガラスの融液を作製できた。
その後、ガラスの融液を金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。得られたガラスを研磨して、表2の各実施例に記載された熱処理条件にて、ガラスの結晶化を行った。より詳細には、得られたガラスを表2の各実施例に記載された温度(℃)に加熱し、表2の各実施例に記載された時間(hr)にわたりこの温度(℃)で保持することにより、ガラスの結晶化を行った。その後、この温度(℃)から冷却して結晶化ガラスを得た。
表2に見られるとおり、本発明の実施例7〜9の結晶化ガラスは、平均線膨張係数が60×10−7/℃以下であった。
なお、表1や表2に記載の以下の標記は、次のような含有量(モル%)を表す。
P2O5:P2O5成分の含有量
WO3:WO3成分の含有量
TiO2:TiO2成分の含有量
SiO2:SiO2成分の含有量
Al2O3:Al2O3成分の含有量
Si+B+Al:SiO2成分とB2O3成分とAl2O3成分の合計含有量
P+Si+B+Al:P2O5成分とSiO2とB2O3成分とAl2O3の合計含有量
RO+Rn2O:RO成分とRn2O成分の合計含有量
ZnO+MgO:ZnO成分とMgO成分の合計含有量
また、表1や表2に記載の以下の標記は、実施例のガラス又は結晶化ガラスにおける次のような物性を示す。
α(×10−7/℃):−30℃〜70℃における平均線膨張係数(×10−7/℃)
P2O5:P2O5成分の含有量
WO3:WO3成分の含有量
TiO2:TiO2成分の含有量
SiO2:SiO2成分の含有量
Al2O3:Al2O3成分の含有量
Si+B+Al:SiO2成分とB2O3成分とAl2O3成分の合計含有量
P+Si+B+Al:P2O5成分とSiO2とB2O3成分とAl2O3の合計含有量
RO+Rn2O:RO成分とRn2O成分の合計含有量
ZnO+MgO:ZnO成分とMgO成分の合計含有量
また、表1や表2に記載の以下の標記は、実施例のガラス又は結晶化ガラスにおける次のような物性を示す。
α(×10−7/℃):−30℃〜70℃における平均線膨張係数(×10−7/℃)
(化学的耐久性)
本発明の実施例1〜9のガラス又は結晶化ガラスについて、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999により耐水性及び耐酸性を測定したが、耐水性もクラス1であり、耐酸性もクラス1であった。よって、この測定により、本発明の実施例1〜9のガラス又は結晶化ガラスが優れた耐水性を有することが示された。
本発明の実施例1〜9のガラス又は結晶化ガラスについて、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999により耐水性及び耐酸性を測定したが、耐水性もクラス1であり、耐酸性もクラス1であった。よって、この測定により、本発明の実施例1〜9のガラス又は結晶化ガラスが優れた耐水性を有することが示された。
(封着用組成物(成形体)の作製)
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、タングステンやコバールなどの金属と近い膨張係数を有するため、これらの金属の封着に使うことができる。また、シリコン結晶と同程度の膨張係数を得ることが可能であるため、シリコン結晶板と陽極接合ガラスとして有用である。
また、本発明のガラス又は結晶化ガラスをフィラーとして既存の低融点封着用ガラスに配合することにより、膨張係数の調整及び化学的耐久性の改善が顕著になる。膨張係数が高い既存の低融点封着用ガラスに、膨張係数が小さい本発明のガラス又は結晶化ガラスをフィラーとして配合することにより、この低融点封着用ガラスの膨張係数を小さくすることができるからである。以下に、本発明のガラス又は結晶化ガラスが、フィラーとして機能することを示す。
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、タングステンやコバールなどの金属と近い膨張係数を有するため、これらの金属の封着に使うことができる。また、シリコン結晶と同程度の膨張係数を得ることが可能であるため、シリコン結晶板と陽極接合ガラスとして有用である。
また、本発明のガラス又は結晶化ガラスをフィラーとして既存の低融点封着用ガラスに配合することにより、膨張係数の調整及び化学的耐久性の改善が顕著になる。膨張係数が高い既存の低融点封着用ガラスに、膨張係数が小さい本発明のガラス又は結晶化ガラスをフィラーとして配合することにより、この低融点封着用ガラスの膨張係数を小さくすることができるからである。以下に、本発明のガラス又は結晶化ガラスが、フィラーとして機能することを示す。
低融点封着用ガラスとして、よく知られているリン酸系(P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系)のガラス粉末、フィラーとして本発明の実施例4の組成を持つガラス粉末(実施例4のガラス粉末)を用いた。このP2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラスは、モル%で、P2O5成分が44%、ZnO成分が45%、BaO成分が5%、CaOが5%及びAl2O3成分が1%含有し、Tgが450℃、−30℃〜70℃における平均線膨張係数が92×10−7/℃である、ガラスである。
P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を所定量配合し、よく混合した後、プレス成形により、3つのφ10mmの円柱状の成形体(サンプル1、サンプル2、サンプル3)を作製した。サンプル1〜3の内訳は、以下の通りである。
サンプル1:実施例4のガラス粉末を配合していない、成形体
サンプル2:P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を15wt%配合した、成形体
サンプル3:P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を30wt%配合した、成形体
P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を所定量配合し、よく混合した後、プレス成形により、3つのφ10mmの円柱状の成形体(サンプル1、サンプル2、サンプル3)を作製した。サンプル1〜3の内訳は、以下の通りである。
サンプル1:実施例4のガラス粉末を配合していない、成形体
サンプル2:P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を15wt%配合した、成形体
サンプル3:P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を30wt%配合した、成形体
得られた成形体について、大気中で500℃〜550℃の範囲で10分間焼成を行った。焼成後の各サンプルについて−30℃〜70℃における平均線膨張係数(×10−7/℃)を測定した結果を図1に示す。サンプル1の−30℃〜70℃における平均線膨張係数が92×10−7/℃に対し、サンプル2の−30℃〜70℃における平均線膨張係数が84×10−7/℃であり、サンプル3の−30℃〜70℃における平均線膨張係数が73×10−7/℃であった。これにより、本発明のガラス又は結晶化ガラスがフィラーとして機能し、既存の低融点封着用ガラスの膨張係数の制御に効果的であることが明らかになった。
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。
Claims (7)
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、P2O5成分を16%以上50%以下、WO3成分を0.1%以上75%以下、TiO2成分を0.1%以上65%以下含有する、ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を合量で0%以上20%以下含有する請求項1に記載のガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、RO成分及びRn2O成分からなる群より選択される1種以上の成分を合量で0%以上30%以下含有する請求項1または2に記載のガラス(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる1種以上とし、RnはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上とする)。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のガラスを、熱処理することにより作製される、結晶化ガラス。
- −30℃〜70℃における平均線膨張係数が80×10−7/℃以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載のガラス又は結晶化ガラス。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、フィラー。
- 請求項1から5のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、封着用組成物。
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