JP2015163587A - 封着用無鉛ガラス、封着材料、封着材料ペースト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】10〜55質量%のV2O5と、1〜10質量%のP2O5と、32.5〜54.5質量%のTeO2と、0〜13質量%のZnOと、0〜13質量%のBaOと、1〜6質量%のCuOと、を含有し、ZnOとBaOとはその合量ZnO+BaOが0〜13質量%の範囲であり、実質的にPbO及びFe2O3を含有せずに、低融点での使用が可能で、かつ、耐水性を向上させた封着用無鉛ガラス、この封着用無鉛ガラスを用いた封着材料及び封着材料ペースト。
【選択図】なし
Description
また、封着用無鉛ガラスの所望とする平均熱膨張係数は、140×10−7/℃以下である。140×10−7/℃超では、無機充填材を添加しても封着材料としての平均熱膨張係数を充分に低下させることが困難となる。また、封着材料の封着時の流動性の低下も招くおそれがある。好ましくは、125×10−7/℃以下であり、さらに好ましくは115×10−7/℃以下である。平均熱膨張係数の下限値は特に限定する必要はないが、敢えて限定するならば、80×10−7/℃以上が好ましく、90×10−7/℃以上がさらに好ましい。
(実施例1)
まず、質量割合でV2O5を39.0%、P2O5を3.0%、TeO2を51.0%、ZnOを4.0%、BaOを2.0%、CuOを1.0%となるように原料粉末を混合し、封着用無鉛ガラスを得た。得られた封着用無鉛ガラスの転移点(Tg)、軟化点(Ts)、30〜250℃における熱膨張係数(平均熱膨張係数(α))を測定し、さらに耐水性について評価した。その結果を表1に示した。
封着用無鉛ガラスの組成を表1及び表2に示す条件に変更した以外は、実施例1と同様にして封着用無鉛ガラスを調製した。そのとき得られた封着用無鉛ガラスの転移点、軟化点、熱膨張係数、耐水性評価について、表1及び表2に示した。
示差熱分析装置(リガク社製TG−8110)により、リファレンス(標準サンプル)としてα−アルミナを用い、加熱速度10℃/分、温度範囲25℃(室温)〜500℃の測定条件でサンプルのガラス転移点〔Tg〕、軟化点〔Ts〕を測定した。
熱機械分析装置(リガク社製TMA8310)により、平均熱膨張係数(α)を測定した。この測定は、封着用無鉛ガラス(30g)を型内で溶融・硬化させて5mmΦ×20mm(試料径×高さ)の円柱に成形し、上底面が平行に成形されたものを測定試料として用い、25℃(室温)〜250℃まで10℃/分で昇温させ、平均熱膨張係数(α)を求めた。また、標準サンプルには石英ガラスを用いた。上記表1および2に記載に記載した封着用無鉛ガラスのものであるが、無機充填材を配合した封着材料の平均熱膨張係数(α)としては70〜100×10−7/℃が好ましい。
結晶化は示差熱分析装置(リガク社製TG−8110)で25℃(室温)〜500℃の範囲で測定を行った際に結晶化ピークが現れるか否かで判定した。
各封着用無鉛ガラス(30g)を型内で溶融・硬化させて5mmΦ×20mm(試料径×高さ)の円柱に成形し、この円柱状試料をそれぞれ20mLのイオン交換水が入った容器内の水中に浸漬し、この容器を45℃に設定した恒温槽に収容し、72時間経過後に試料を取り出し、60℃にて2時間乾燥し、自然冷却後の試料の質量を測定し、初期質量に対する質量減少率を算出した。なお、耐水性の評価は質量減少率が、◎…0〜0.3%以下、○…0.3%超〜1.0%、×…1.0%超を基準とし評価した。
封着用無鉛ガラスの組成を表3、表4に示す条件に変更した以外は、実施例1と同様にして封着用無鉛ガラスを調製した。そのとき得られた封着用無鉛ガラスの転移点(Tg)、軟化点(Ts)、平均熱膨張係数(α)、耐水性評価について、表3及び表4に示した。
(実施例14)
実施例1で得られた封着用無鉛ガラスと、低膨張充填材としてコージェライト粉末とを用意した。さらに、バインダ成分としてのエチルセルロース10質量%を、ブチルカルビトールアセテートからなる溶剤90質量%に溶解してビヒクルを作製した。
使用する封着用無鉛ガラスの種類と、コージェライトとの配合割合を表5に示す条件に変更した以外は、実施例14と同様にして封着材料ペーストを調製した。さらに、これらの封着材料ペーストを用いた以外は実施例14と同様にして、封止用基板に対する封着材料層の形成工程、および封止用基板と同材質のガラス基板との封着工程(加熱工程)を実施した。次に、このようにして作製したガラス基板の封着性を評価し、その結果を表5に示した。
実施例14〜19のガラス基板積層物について、封止用基板と同材質のガラス基板が封着できているものを○、封着できていないものを×とした。
Claims (8)
- 10〜55質量%のV2O5と、1〜10質量%のP2O5と、32.5〜54.5質量%のTeO2 と、0〜13質量%のZnOと、0〜13質量%のBaOと、1〜6質量%のCuOと、を含有し、ZnOとBaOとはその合量ZnO+BaOが0〜13質量%の範囲であり、実質的にPbO及びFe2O3を含有しないことを特徴とする封着用無鉛ガラス。
- 前記V2O5の配合量が15〜50質量%であり、前記TeO2の配合量が32.5〜54.5質量%である請求項1記載の封着用無鉛ガラス。
- 500℃以下の温度において結晶化しない請求項1又は2記載の封着用無鉛ガラス。
- 軟化点が375℃以下である請求項1乃至3のいずれか1項記載の封着用無鉛ガラス。
- 45℃のイオン交換水に72時間浸漬した時の質量減少率が、0.3%以下である請求項1乃至4のいずれか1項記載の封着用無鉛ガラス。
- 請求項1乃至5のいずれか1項記載の封着用無鉛ガラスと、0〜40体積%の範囲の無機充填剤とを含有することを特徴とする封着材料。
- 前記無機充填剤が、シリカ、アルミナ、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、および石英固溶体から選ばれる少なくとも1種からなる低膨張充填剤である請求項6記載の封着材料。
- 請求項6又は7記載の封着材料とビヒクルとの混合物からなることを特徴とする封着材料ペースト。
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