JP3417063B2 - 封着用材料 - Google Patents
封着用材料Info
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- sealing material
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-
- 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
- C03C8/245—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 containing more than 50% lead oxide, by weight
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- Geochemistry & Mineralogy (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】
【０００１】本発明は、焼成時の発泡がきわめて少な
い、ソーダ石灰ガラスを始めとする各種ディスプレー用
ガラスの封着に用いられる粉末ガラスに関する。 【従来の技術】 【０００２】従来からブラウン管を始めとする各種ディ
スプレー材料の封着や、ＩＣ用のアルミナパッケージ等
の封着に、低融点ガラスが用いられてきた。一般に低融
点ガラスは膨張係数が大きく、被封着材のそれとうまく
整合しない場合が多い。そこで、低融点ガラスに低膨張
性のフィラー（無機結晶の充填剤）を混ぜることによっ
て、低温での接着性などの特性を保ったまま膨張係数を
小さくすることに成功している。例えば、米国特許第３
２５０６３１、同第３２５８３５０、特開昭４９ー２４
２０８等はその代表的な例で、低融点ガラスにβーユー
クリプタイト、βースポジュメン、チタン酸鉛、石英、
ジルコン等を添加したものである。また、他にもそれぞ
れの目的にあわせて、ガラス組成、フィラーの種類、量
を変え、各種用途に対応させたものが多数発明されてい
る。例えば特開昭５２ー５６８６７は半導体装置のハー
メチックコーティングと表面安定化のため、コージェラ
イトやチタン酸鉛をフィラーとして含む低融点ガラスを
提案し、硫酸含有の電解錫メッキ浴に対して良好な化学
抵抗を有するようにしてある。特公昭５４ー２３９２８
では、低融点ガラスにチタン酸鉛とジルコンを含有させ
ることによって半導体素子の気密封着に適した、とくに
リード線のメッキ工程で酸に侵されないような材料を提
案している。特公昭６１ー４３２９８、特開昭５６ー６
９２４２にはＩＣ用のアルミナ質パッケージの封着に好
適な低融点ガラスとして、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｓ
ｉＯ2（−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯ−ＳｎＯ2ーＲ2０）系の低融
点ガラスにコージェライト等のフィラーを添加したもの
を提案している。特公昭６２ー４７８２４にはＰｂＯ−
Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の低融点ガラスにジルコ
ンを添加することによって、直流電圧の印加の下にも黒
化しない表示管の封着用材料を提案している。 【発明が解決しようとする課題】 【０００３】蛍光表示管に使われるガラスは、ソーダ石
灰ガラス或いはそれに類似の組成のガラスであり、膨張
係数は80〜100×10ー7/℃程度であることが多い。封着
は、十分な接着を短時間で行うために、例えば５５０
℃、５分の焼成条件などが用いられている。しかし、従
来使用されてきたＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系、あるいはＰｂＯ−
ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラスを用いたフリットでは、発泡が
多く、緻密な封着を行うには不十分なものであった。 【０００４】そこで、本発明の目的は、５５０℃までの
温度で焼成してガラスを封着するときに、発泡がきわめ
て少なく、短時間で緻密な封着が可能な低融点ガラスフ
リットを提供することにある。 【課題を解決するための手段】 【０００５】上記問題を解決すべく本発明は、低融点ガ
ラス粉末に結晶粉末を混合した混合粉末からなる封着用
材料において、前記ガラス粉末及び前記混合粉末は以下
の組成割合からなるものとした。 ガラス粉末 ＰｂＯ：７５〜８５重量％ Ｂ2Ｏ3：８〜１５重量％ ＳｉＯ2：０．１〜０．４重量％ ＺｎＯ：２〜６重量％ Ａｌ2Ｏ3：１〜８重量％ 混合粉末 ガラス粉末：６０〜９２重量％ ジルコン：０〜１５重量％ コージェライト：０〜１５重量％ チタン酸鉛：２５〜４０重量％ 【作用】 【０００６】以下に、本発明の封着用材料の組成限定理
由及びガラス粉末と結晶粉末の混合割合限定理由につい
て説明する。ＳｉＯ2は上限量より高いと、フリットと
しての流動性が悪くなり、同時に封着物の耐圧強度が低
い。下限量より低いと、焼成時に結晶化しやすくなり、
流動性が悪くなる。また、耐水、耐湿性も悪くなる。Ａ
ｌ2Ｏ3は上限量より高いと、ガラスが失透し易くなる。
下限量より低いと、焼成時に結晶化しやすくなり、流動
性が悪くなる。また、耐水、耐湿性も悪くなる。ＰｂＯ
はガラスを低融点化する最も重要な成分である。上限量
より高いと、ガラスが失透しやすくなり、また、耐水、
耐湿性も悪くなる。下限量より低いと、４５０℃以下で
の封着が困難になる。Ｂ2Ｏ3は上限量より高いと、４５
０℃以下での封着が困難になる。下限量より低いと、ガ
ラスが失透し易くなる。ＺｎＯは上限量より高いと、フ
リット焼成時に結晶化して、流動性が悪くなる。下限量
より低いと、耐水、耐湿性が悪くなり、強度も低くな
る。結晶粉末は、ガラスの膨張係数を調整（小さくす
る）するために必要なものである。コージェライトは、
上限量より高いと、膨張係数が小さくなり過ぎ、また流
動性も悪くなる。ジルコンは焼成体の強度を向上させる
が、上限量より高いと流動性が悪くなる。チタン酸鉛
は、フィラーとして本発明における必須成分である。発
泡が抑えられるメカニズムについては良く分かっていな
いが、本発明のガラス組成のガラス粉末とチタン酸鉛を
組み合わして用いた場合、発泡がきわめて少なくなる。
原因としては、本発明でのガラス組成とチタン酸鉛との
焼成時の反応が少ないためではないかと考えられる。チ
タン酸鉛は、上限量より多いと流動性が悪くなり、下限
量より低いと、膨張係数が大きくなり過ぎる。 【実施例】 【０００７】以下に本発明を表を参照して詳細に説明す
る。表１〜３に本発明に関わる実施例および比較例を示
す。表に示した製品組成になるように調合した原料を、
白金坩堝に入れ、１０００〜１２００℃で１〜２時間溶
融する。溶融ガラスは水砕した後、ボールミルで１００
μ以下に粉砕する。この粉末ガラスに１００μ以下に粉
砕したフィラー（無機結晶の充填剤）を加えて均質に混
合し、本発明の封着用材料とする。通常の封着には、封
着用材料にビークル（ニトロセルロースを酢酸イソアミ
ル溶液で溶かした物）を適量混合し、ペースト状にした
ものを接着面に塗布して使用される。表１〜３に示した
各特性は以下のようにして評価した。 〔ボタンフロー径〕封着用材料粉末８ｇを秤取り、これ
を直径１２．５ｍｍの円柱状にプレス成形する（プレス
圧力約１００Ｋｇ／ｃｍ2）。これをソーダ石灰ガラス
板の上において、５５０℃で５分間焼成する。通常サン
プルは軟化流動し、ほぼ円盤状に広がる。この円盤の直
径をもってフロー径とし、流動性の尺度とする。 〔熱膨張係数〕熱膨張計を用いて測定し、３０℃〜ガラ
ス転移点までの平均の値で表した。 〔発泡性〕ボタンフローを行った試料を切断し、その断
面における発泡の状態を目視で観察した。 【表１】 【表２】 【表３】【０００８】表１〜２の実施例１〜１２に示したよう
に、本発明の範囲のガラス組成、フィラー割合の封着物
は、５５０℃の焼成においても発泡が少なく、特に実質
的にチタン酸鉛のみをフィラーとして含む場合は、ほと
んど発泡が認められない。表３の比較例１、２はガラス
組成は本発明の限定範囲内であるが、チタン酸鉛の含有
量が下限より少ないものである。この場合、５５０℃で
の焼成における発泡が多くなる。また比較例３は、ガラ
ス組成が本発明の限定範囲外のものであり、フィラーと
してチタン酸鉛のみを本発明の限定範囲内の量だけ含む
が、発泡が多くなっている。 【発明の効果】本発明の封着用材料を用いると、５５０
℃以下の焼成において、発泡がきわめて少ない状態で、
ソーダ石灰ガラス或いはそれに類似の組成のガラスの封
着を行うことができる。
い、ソーダ石灰ガラスを始めとする各種ディスプレー用
ガラスの封着に用いられる粉末ガラスに関する。 【従来の技術】 【０００２】従来からブラウン管を始めとする各種ディ
スプレー材料の封着や、ＩＣ用のアルミナパッケージ等
の封着に、低融点ガラスが用いられてきた。一般に低融
点ガラスは膨張係数が大きく、被封着材のそれとうまく
整合しない場合が多い。そこで、低融点ガラスに低膨張
性のフィラー（無機結晶の充填剤）を混ぜることによっ
て、低温での接着性などの特性を保ったまま膨張係数を
小さくすることに成功している。例えば、米国特許第３
２５０６３１、同第３２５８３５０、特開昭４９ー２４
２０８等はその代表的な例で、低融点ガラスにβーユー
クリプタイト、βースポジュメン、チタン酸鉛、石英、
ジルコン等を添加したものである。また、他にもそれぞ
れの目的にあわせて、ガラス組成、フィラーの種類、量
を変え、各種用途に対応させたものが多数発明されてい
る。例えば特開昭５２ー５６８６７は半導体装置のハー
メチックコーティングと表面安定化のため、コージェラ
イトやチタン酸鉛をフィラーとして含む低融点ガラスを
提案し、硫酸含有の電解錫メッキ浴に対して良好な化学
抵抗を有するようにしてある。特公昭５４ー２３９２８
では、低融点ガラスにチタン酸鉛とジルコンを含有させ
ることによって半導体素子の気密封着に適した、とくに
リード線のメッキ工程で酸に侵されないような材料を提
案している。特公昭６１ー４３２９８、特開昭５６ー６
９２４２にはＩＣ用のアルミナ質パッケージの封着に好
適な低融点ガラスとして、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｓ
ｉＯ2（−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯ−ＳｎＯ2ーＲ2０）系の低融
点ガラスにコージェライト等のフィラーを添加したもの
を提案している。特公昭６２ー４７８２４にはＰｂＯ−
Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の低融点ガラスにジルコ
ンを添加することによって、直流電圧の印加の下にも黒
化しない表示管の封着用材料を提案している。 【発明が解決しようとする課題】 【０００３】蛍光表示管に使われるガラスは、ソーダ石
灰ガラス或いはそれに類似の組成のガラスであり、膨張
係数は80〜100×10ー7/℃程度であることが多い。封着
は、十分な接着を短時間で行うために、例えば５５０
℃、５分の焼成条件などが用いられている。しかし、従
来使用されてきたＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系、あるいはＰｂＯ−
ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラスを用いたフリットでは、発泡が
多く、緻密な封着を行うには不十分なものであった。 【０００４】そこで、本発明の目的は、５５０℃までの
温度で焼成してガラスを封着するときに、発泡がきわめ
て少なく、短時間で緻密な封着が可能な低融点ガラスフ
リットを提供することにある。 【課題を解決するための手段】 【０００５】上記問題を解決すべく本発明は、低融点ガ
ラス粉末に結晶粉末を混合した混合粉末からなる封着用
材料において、前記ガラス粉末及び前記混合粉末は以下
の組成割合からなるものとした。 ガラス粉末 ＰｂＯ：７５〜８５重量％ Ｂ2Ｏ3：８〜１５重量％ ＳｉＯ2：０．１〜０．４重量％ ＺｎＯ：２〜６重量％ Ａｌ2Ｏ3：１〜８重量％ 混合粉末 ガラス粉末：６０〜９２重量％ ジルコン：０〜１５重量％ コージェライト：０〜１５重量％ チタン酸鉛：２５〜４０重量％ 【作用】 【０００６】以下に、本発明の封着用材料の組成限定理
由及びガラス粉末と結晶粉末の混合割合限定理由につい
て説明する。ＳｉＯ2は上限量より高いと、フリットと
しての流動性が悪くなり、同時に封着物の耐圧強度が低
い。下限量より低いと、焼成時に結晶化しやすくなり、
流動性が悪くなる。また、耐水、耐湿性も悪くなる。Ａ
ｌ2Ｏ3は上限量より高いと、ガラスが失透し易くなる。
下限量より低いと、焼成時に結晶化しやすくなり、流動
性が悪くなる。また、耐水、耐湿性も悪くなる。ＰｂＯ
はガラスを低融点化する最も重要な成分である。上限量
より高いと、ガラスが失透しやすくなり、また、耐水、
耐湿性も悪くなる。下限量より低いと、４５０℃以下で
の封着が困難になる。Ｂ2Ｏ3は上限量より高いと、４５
０℃以下での封着が困難になる。下限量より低いと、ガ
ラスが失透し易くなる。ＺｎＯは上限量より高いと、フ
リット焼成時に結晶化して、流動性が悪くなる。下限量
より低いと、耐水、耐湿性が悪くなり、強度も低くな
る。結晶粉末は、ガラスの膨張係数を調整（小さくす
る）するために必要なものである。コージェライトは、
上限量より高いと、膨張係数が小さくなり過ぎ、また流
動性も悪くなる。ジルコンは焼成体の強度を向上させる
が、上限量より高いと流動性が悪くなる。チタン酸鉛
は、フィラーとして本発明における必須成分である。発
泡が抑えられるメカニズムについては良く分かっていな
いが、本発明のガラス組成のガラス粉末とチタン酸鉛を
組み合わして用いた場合、発泡がきわめて少なくなる。
原因としては、本発明でのガラス組成とチタン酸鉛との
焼成時の反応が少ないためではないかと考えられる。チ
タン酸鉛は、上限量より多いと流動性が悪くなり、下限
量より低いと、膨張係数が大きくなり過ぎる。 【実施例】 【０００７】以下に本発明を表を参照して詳細に説明す
る。表１〜３に本発明に関わる実施例および比較例を示
す。表に示した製品組成になるように調合した原料を、
白金坩堝に入れ、１０００〜１２００℃で１〜２時間溶
融する。溶融ガラスは水砕した後、ボールミルで１００
μ以下に粉砕する。この粉末ガラスに１００μ以下に粉
砕したフィラー（無機結晶の充填剤）を加えて均質に混
合し、本発明の封着用材料とする。通常の封着には、封
着用材料にビークル（ニトロセルロースを酢酸イソアミ
ル溶液で溶かした物）を適量混合し、ペースト状にした
ものを接着面に塗布して使用される。表１〜３に示した
各特性は以下のようにして評価した。 〔ボタンフロー径〕封着用材料粉末８ｇを秤取り、これ
を直径１２．５ｍｍの円柱状にプレス成形する（プレス
圧力約１００Ｋｇ／ｃｍ2）。これをソーダ石灰ガラス
板の上において、５５０℃で５分間焼成する。通常サン
プルは軟化流動し、ほぼ円盤状に広がる。この円盤の直
径をもってフロー径とし、流動性の尺度とする。 〔熱膨張係数〕熱膨張計を用いて測定し、３０℃〜ガラ
ス転移点までの平均の値で表した。 〔発泡性〕ボタンフローを行った試料を切断し、その断
面における発泡の状態を目視で観察した。 【表１】 【表２】 【表３】【０００８】表１〜２の実施例１〜１２に示したよう
に、本発明の範囲のガラス組成、フィラー割合の封着物
は、５５０℃の焼成においても発泡が少なく、特に実質
的にチタン酸鉛のみをフィラーとして含む場合は、ほと
んど発泡が認められない。表３の比較例１、２はガラス
組成は本発明の限定範囲内であるが、チタン酸鉛の含有
量が下限より少ないものである。この場合、５５０℃で
の焼成における発泡が多くなる。また比較例３は、ガラ
ス組成が本発明の限定範囲外のものであり、フィラーと
してチタン酸鉛のみを本発明の限定範囲内の量だけ含む
が、発泡が多くなっている。 【発明の効果】本発明の封着用材料を用いると、５５０
℃以下の焼成において、発泡がきわめて少ない状態で、
ソーダ石灰ガラス或いはそれに類似の組成のガラスの封
着を行うことができる。
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03C 1/00 - 14/00
ＷＰＩ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】低融点ガラス粉末に結晶粉末を混合した混
合粉末からなる封着用材料において、前記ガラス粉末及
び前記混合粉末は以下の組成割合からなることを特徴と
する封着用材料。 ガラス粉末 ＰｂＯ：７５〜８５重量％ Ｂ2Ｏ3：８〜１５重量％ ＳｉＯ2：０．１〜０．４重量％ ＺｎＯ：２〜６重量％ Ａｌ2Ｏ3：１〜８重量％ 混合粉末 ガラス粉末：５０〜９２重量％ ジルコン：０〜１５重量％ コージェライト：０〜１５重量％ チタン酸鉛：２５〜５０重量％
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14274594A JP3417063B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 封着用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14274594A JP3417063B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 封着用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0812371A JPH0812371A (ja) | 1996-01-16 |
| JP3417063B2 true JP3417063B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=15322595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14274594A Expired - Fee Related JP3417063B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 封着用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417063B2 (ja) |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP14274594A patent/JP3417063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0812371A (ja) | 1996-01-16 |
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