JP2663577B2 - 封着用組成物 - Google Patents
封着用組成物Info
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- JP2663577B2 JP2663577B2 JP28252188A JP28252188A JP2663577B2 JP 2663577 B2 JP2663577 B2 JP 2663577B2 JP 28252188 A JP28252188 A JP 28252188A JP 28252188 A JP28252188 A JP 28252188A JP 2663577 B2 JP2663577 B2 JP 2663577B2
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- glass
- kovar
- composition
- sealing
- oxide
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は特にコバール金属の気密封止用ガラス組成物
に関する。
に関する。
［従来の技術］ 一般にコバール（Kovar）と呼ばれるFe−Ni−Co合金
は通常Ni27〜28％,Co18〜19％,Fe残部の組成を有し、ガ
ラス封入線材料として用いられる。従来コバールの封着
用には非晶質ガラスおよび結晶化ガラスの両者が知られ
ているが、前者は機械的，熱的強度が低く不充分である
という課題があった。また後者としてはSiO2 9〜21mol
％,B2O3 14〜36％,Al2O3 0〜16％,CaO＋SrO＋BaO＋MgO
9〜56％,ZnO＋CdO 9〜51％からなるガラスがあるが、か
かるガラスは化学的耐久性，コバールとの濡れ性が悪
く、歩留が低いという課題があった。
は通常Ni27〜28％,Co18〜19％,Fe残部の組成を有し、ガ
ラス封入線材料として用いられる。従来コバールの封着
用には非晶質ガラスおよび結晶化ガラスの両者が知られ
ているが、前者は機械的，熱的強度が低く不充分である
という課題があった。また後者としてはSiO2 9〜21mol
％,B2O3 14〜36％,Al2O3 0〜16％,CaO＋SrO＋BaO＋MgO
9〜56％,ZnO＋CdO 9〜51％からなるガラスがあるが、か
かるガラスは化学的耐久性，コバールとの濡れ性が悪
く、歩留が低いという課題があった。
［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は前記結晶化ガラスについて、化学的耐久性特
に耐水性，耐酸性を向上させると共に且つガラスとコバ
ールとの濡れ性の向上をガラス組成面より改善しようと
するものである。
に耐水性，耐酸性を向上させると共に且つガラスとコバ
ールとの濡れ性の向上をガラス組成面より改善しようと
するものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は重量％表示で本質的に SiO2 ８〜15 Al2O3 0.5〜 5 B2O3 20〜27 MgO＋CaO＋SrO＋BaO ３〜10 ZnO 55〜62 SnO2＋TiO2＋ZrO2 0.5〜 3 Ni2O3に換算したニッケルの酸化物＋ Co2O3に換算したコバルトの酸化物＋ Fe2O3に換算した鉄の酸化物 0.01〜 1 からなる結晶性封着用ガラス組成物及び該ガラス組成物
70〜99重量％と残部耐火物フィラーとからなる封着用組
成物を提供するものである。
70〜99重量％と残部耐火物フィラーとからなる封着用組
成物を提供するものである。
本発明によるガラスは約750〜950℃の温度で焼成する
ことにより一部が結晶化し気密封着を行うことができ
る。かかる焼成により析出する結晶としてはウィレマイ
トがある。
ことにより一部が結晶化し気密封着を行うことができ
る。かかる焼成により析出する結晶としてはウィレマイ
トがある。
本発明のガラス組成物において、SiO2はガラスのネッ
トワークフォーマーであると共に結晶の主要成分であ
る。８％より少ないとガラス溶解中に失透する恐れがあ
るため好ましくない。一方15％より多いとガラスの軟化
点が高くなり過ぎると共に結晶化を抑制し十分結晶化せ
ず熱膨張係数が45〜55×10-7/℃とならない為好ましく
ない。望ましくは９〜14％の範囲である。
トワークフォーマーであると共に結晶の主要成分であ
る。８％より少ないとガラス溶解中に失透する恐れがあ
るため好ましくない。一方15％より多いとガラスの軟化
点が高くなり過ぎると共に結晶化を抑制し十分結晶化せ
ず熱膨張係数が45〜55×10-7/℃とならない為好ましく
ない。望ましくは９〜14％の範囲である。
Al2O3は結晶化調整剤およびガラスの化学的耐久性向
上剤として含有される。0.5％より少ないと前記効果が
少ない。一方５％より多いとガラスの結晶化が起こりに
くくなり好ましくない。望ましくは１〜４％の範囲であ
る。
上剤として含有される。0.5％より少ないと前記効果が
少ない。一方５％より多いとガラスの結晶化が起こりに
くくなり好ましくない。望ましくは１〜４％の範囲であ
る。
B2O3はガラスのフラックス剤として用いる。20％より
少ないとガラスの軟化点が高くなり過ぎ好ましくない。
一方27％より多いとガラスの化学的耐久性が著しく低下
する。望ましくは21〜26％の範囲である。
少ないとガラスの軟化点が高くなり過ぎ好ましくない。
一方27％より多いとガラスの化学的耐久性が著しく低下
する。望ましくは21〜26％の範囲である。
MgO＋CaO＋SrO＋BaOはいずれも結晶化調整剤として一
者又は併用で用いる。３％より少ないとその効果は期待
できない。一方10％を越えると熱膨張係数が大きくなり
過ぎ好ましくない。望ましくは４〜８％の範囲である。
者又は併用で用いる。３％より少ないとその効果は期待
できない。一方10％を越えると熱膨張係数が大きくなり
過ぎ好ましくない。望ましくは４〜８％の範囲である。
ZnOは結晶化物の主結晶であり必須である。その含有
量が55％より少ないと熱膨張係数が大きくなり過ぎ好ま
しくない。62％より多いとガラス溶解中に失透する恐れ
があるため好ましくない。望ましくは57〜60％の範囲で
ある。
量が55％より少ないと熱膨張係数が大きくなり過ぎ好ま
しくない。62％より多いとガラス溶解中に失透する恐れ
があるため好ましくない。望ましくは57〜60％の範囲で
ある。
SnO2,TiO2,ZrO2はガラスの化学的耐久性を向上させる
目的で含有される。0.5％より少ないとその効果は少な
い。３％より多く含有するとガラスの結晶化が遅くなり
過ぎ十分な結晶化が起こりにくくなるため熱膨張係数が
大きくなり好ましくない。望ましくは１〜２％の範囲で
ある。
目的で含有される。0.5％より少ないとその効果は少な
い。３％より多く含有するとガラスの結晶化が遅くなり
過ぎ十分な結晶化が起こりにくくなるため熱膨張係数が
大きくなり好ましくない。望ましくは１〜２％の範囲で
ある。
Ni2O3に換算したニッケル酸化物、Co2O3に換算したコ
バルト酸化物、Fe2O3に換算した鉄酸化物はガラスのコ
バール金属への濡れ性向上の目的でその少なくとも一種
含有される。これらの内一者又は併用で0.01％〜１％で
その効果が期待できる。0.01％より少ないと濡れ性を向
上する効果が少なく好ましくない。一方１％より多く含
有すると結晶の析出量が少なくなる熱膨張係数が大きく
なるので好ましくない。望ましくは0.05〜0.5％の範囲
である。この濡れ性はガラスとコバールの接合部の機械
的強度および熱的強度を支配し、従来の知られているガ
ラスにはなく、上記効果が大なる成分である。
バルト酸化物、Fe2O3に換算した鉄酸化物はガラスのコ
バール金属への濡れ性向上の目的でその少なくとも一種
含有される。これらの内一者又は併用で0.01％〜１％で
その効果が期待できる。0.01％より少ないと濡れ性を向
上する効果が少なく好ましくない。一方１％より多く含
有すると結晶の析出量が少なくなる熱膨張係数が大きく
なるので好ましくない。望ましくは0.05〜0.5％の範囲
である。この濡れ性はガラスとコバールの接合部の機械
的強度および熱的強度を支配し、従来の知られているガ
ラスにはなく、上記効果が大なる成分である。
本発明によるガラス組成物は以上の成分の総量が少な
くとも98％を占め、残部２％未満についてはBi2O3,Ce
O2,MnO2を含有することができる。
くとも98％を占め、残部２％未満についてはBi2O3,Ce
O2,MnO2を含有することができる。
かかるガラス組成物の粉末に対し耐火物フィラーとし
てα−アルミナ，α−石英，ジルコン，コージェライ
ト，安定化ジルコニアから選ばれた少なくとも１種を１
〜30重量％含有することにより、封着部の機械的強度を
向上させることができる。かかる耐火物フィラーの含有
量が１％より少ないと強度向上は期待できない。一方30
％より多いとポーラスとなるため緻密な焼結体から得ら
れず気密不良となるため好ましくない。望ましくは２％
〜25％の範囲である。
てα−アルミナ，α−石英，ジルコン，コージェライ
ト，安定化ジルコニアから選ばれた少なくとも１種を１
〜30重量％含有することにより、封着部の機械的強度を
向上させることができる。かかる耐火物フィラーの含有
量が１％より少ないと強度向上は期待できない。一方30
％より多いとポーラスとなるため緻密な焼結体から得ら
れず気密不良となるため好ましくない。望ましくは２％
〜25％の範囲である。
［作用］ 本発明において、ガラス組成としてSnO2,TiO2あるい
はZrO2成分は前記のとおり化学的耐久性を向上させる目
的で必須であり且つ必然的に長期寿命信頼性に優れる。
また、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、鉄酸化物はガ
ラスとコバール金属との界面における反応層の膜厚を制
御すると考えられ、その界面の密着強度に対し最適な反
応層膜厚を生成する。実施例にも述べるようにこれらの
成分が無い従前の結晶化タイプに比し、本発明による組
成物はその引張り強度が向上することが明らかである。
さらに高強度化あるいは焼結体中の泡の成長を抑制する
目的でフィラーを導入することにより、高強度，緻密化
を実現できることを確認した。
はZrO2成分は前記のとおり化学的耐久性を向上させる目
的で必須であり且つ必然的に長期寿命信頼性に優れる。
また、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、鉄酸化物はガ
ラスとコバール金属との界面における反応層の膜厚を制
御すると考えられ、その界面の密着強度に対し最適な反
応層膜厚を生成する。実施例にも述べるようにこれらの
成分が無い従前の結晶化タイプに比し、本発明による組
成物はその引張り強度が向上することが明らかである。
さらに高強度化あるいは焼結体中の泡の成長を抑制する
目的でフィラーを導入することにより、高強度，緻密化
を実現できることを確認した。
［実施例］ ガラスの製造に当たっては、所定の組成になるように
各成分原料を秤量・混合し、白金坩堝中にて約1400℃で
２時間撹拌溶解し均質な溶融ガラスを得た。次いでこの
溶融ガラスをフレーク状に形成しボールミル等で平均粒
径２〜12μｍ程度になるように粉砕した。次いでこのガ
ラス粉末と表に示す組成の耐火物フィラー（単位：重量
部）とを混合し、表に示す封着用組成物を得た。フィラ
ーは前記ボールミル粉砕時にガラスフレークと一緒に混
合しても差しつかえない。この封着用組成物について次
の特性を評価したものでその結果も同表へ示した。なお
同表には比較例も併記した。この特性の評価方法は次の
とおりである。
各成分原料を秤量・混合し、白金坩堝中にて約1400℃で
２時間撹拌溶解し均質な溶融ガラスを得た。次いでこの
溶融ガラスをフレーク状に形成しボールミル等で平均粒
径２〜12μｍ程度になるように粉砕した。次いでこのガ
ラス粉末と表に示す組成の耐火物フィラー（単位：重量
部）とを混合し、表に示す封着用組成物を得た。フィラ
ーは前記ボールミル粉砕時にガラスフレークと一緒に混
合しても差しつかえない。この封着用組成物について次
の特性を評価したものでその結果も同表へ示した。なお
同表には比較例も併記した。この特性の評価方法は次の
とおりである。
結晶化温度； 示差分析装置により結晶ピーク点をその温度として表
わした。
わした。
熱膨張係数； 850℃,30分の熱処理した焼結体を加工し、30℃〜400
℃の平均線膨張率を測定した。
℃の平均線膨張率を測定した。
ベンディングによるクラック 厚さ1mmのコバール板に1.4mmφの貫通孔を設け、この
貫通孔に外径0.5mmφ長さ50mmのコバール製ピンを挿通
し、コバール板とピンとを封着用組成物により固定し
た。次いでピンを90度屈曲し封着部におけるクラックの
有無を100倍の実体顕微鏡により観察した。
貫通孔に外径0.5mmφ長さ50mmのコバール製ピンを挿通
し、コバール板とピンとを封着用組成物により固定し
た。次いでピンを90度屈曲し封着部におけるクラックの
有無を100倍の実体顕微鏡により観察した。
熱衝撃性； −60℃,5分150℃,5分のサイクルを20回実施後の封
着部に入るクラックを観察した。
着部に入るクラックを観察した。
引張り（破壊）強度（Kg）； 上述のKovarピンを引張りその破壊強度を測定した。
緻密性； 走査型電子顕微鏡により1000倍にして焼結体断面の緻
密性を観察した。
密性を観察した。
気密性； Heリークテスターによりそのリーク量の有無を測定し
た。
た。
［発明の効果］ 本発明によれば従前より広く知られていたものに比較
しガラスとコバール界面の密着強度の向上およびフィラ
ー導入による強度の増大および焼結構造の緻密化を実現
し高信頼性を有するコバール気密封止が行える。
しガラスとコバール界面の密着強度の向上およびフィラ
ー導入による強度の増大および焼結構造の緻密化を実現
し高信頼性を有するコバール気密封止が行える。
Claims (2)
- 【請求項１】重量％表示で本質的に SiO2 ８〜15 Al2O3 0.5〜 5 B2O3 20〜27 MgO＋CaO＋SrO＋BaO ３〜10 ZnO 55〜62 SnO2＋TiO2＋ZrO2 0.5〜 3 Ni2O3に換算したニッケルの酸化物＋ Co2O3に換算したコバルトの酸化物＋ Fe2O3に換算した鉄の酸化物 0.01〜 1 からなる結晶性封着用ガラス組成物。
- 【請求項２】請求項１記載のガラス組成物70〜99重量％
と残部耐火物フィラーとからなる封着用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252188A JP2663577B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 封着用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252188A JP2663577B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 封着用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133336A JPH02133336A (ja) | 1990-05-22 |
| JP2663577B2 true JP2663577B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17653535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28252188A Expired - Fee Related JP2663577B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 封着用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663577B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153150A (en) * | 1990-09-07 | 1992-10-06 | Ferro Corporation | Partially crystallizing enamel containing Zn2 SiO4 to be used for automobile side and rear lights |
| US5208191A (en) * | 1990-09-07 | 1993-05-04 | Ferro Corporation | Crystallizing enamel composition and method of making and using the same |
| US5286270A (en) * | 1990-09-07 | 1994-02-15 | Ferro Corporation | Method of forming glass having a Znz SiO4 enamel layer thereon |
| CN100355684C (zh) * | 2001-11-30 | 2007-12-19 | 旭硝子株式会社 | 密封用组合物以及密封材料 |
| JPWO2008117797A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2010-07-15 | 日本山村硝子株式会社 | 無鉛ガラス組成物 |
| US8871664B2 (en) | 2010-05-10 | 2014-10-28 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Refractory filler, sealing material using same, and manufacturing method for refractory filler |
| JP5779922B2 (ja) * | 2011-03-16 | 2015-09-16 | 日本電気硝子株式会社 | 耐火性フィラー及びこれを用いた封着材料 |
| JP5773128B2 (ja) * | 2010-05-10 | 2015-09-02 | 日本電気硝子株式会社 | 耐火性フィラーの製造方法 |
| WO2011142215A1 (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-17 | 日本電気硝子株式会社 | 耐火性フィラー及びこれを用いた封着材料、並びに耐火性フィラーの製造方法 |
| JP2012158484A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Toray Ind Inc | ガラスペースト、それを用いたプラズマディスプレイパネルの製造方法 |
-
1988
- 1988-11-10 JP JP28252188A patent/JP2663577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02133336A (ja) | 1990-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |