JP3494186B2 - フィラー粉末の製造方法 - Google Patents
フィラー粉末の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィラー粉末の製造方
法に関し、具体的にはＩＣパッケージや表示デバイス等
の電子部品を封着する封着材料に用いられるフィラー粉
末の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ＩＣパッケージや表示デバイ
ス等の電子部品を封着する封着材料には、低融点ガラス
粉末とともに、熱膨張係数の調整等のためにフィラー粉
末が使用される。 【０００３】フィラー粉末を製造する方法の一つとし
て、結晶化ガラス法と呼ばれる方法が一般に知られてい
る。この結晶化ガラス法は、まず所望の化学組成を有す
るように調合されたガラス原料を溶融し、成形、粉砕し
て結晶性ガラス粉末を作製した後、これらを焼成して結
晶化させる方法であり、ウイレマイト、β−クォーツ固
溶体、コーディエライト、β−ユークリプタイト、亜鉛
ペタライト、ガーナイト等のフィラー粉末を作製する際
に利用される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような方法では、結晶性ガラス粉末の焼成工程でこれら
が互いに熔着して強く焼き締まり、堅い結晶物の塊とな
ってしまうため、再粉砕する必要があり、製造コストが
高いという欠点がある。 【０００５】また再粉砕工程で、粒径が０．５μｍ以下
の結晶物の微粉が発生するが、この微粉を取り除くため
に分級すると、フィラー粉末の収率が低下してコストが
非常に高くなり好ましくない。それゆえ通常は微粉を含
んだ状態で低融点ガラス粉末と混合される。ところがこ
のような微粉が封着材料中に存在すると、フィラーの比
表面積が増える（即ち、ガラスとの反応面積が大きくな
り、低融点ガラスに溶け込み易くなる）ため、封着材料
の流動性を低下させてしまうという問題を有している。 【０００６】本発明の目的は、安価に製造することがで
き、しかも封着材料の流動性を損なわないフィラー粉末
の製造方法を提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の実験
を行った結果、結晶性ガラス粉末同士の接触を防止した
状態で焼成し、結晶化させることにより、上記目的が達
成できることを見いだし、本発明として提案するもので
ある。 【０００８】即ち、本発明のフィラー粉末の製造方法
は、結晶性ガラス粉末に耐火性物質粉末を添加混合して
混合粉末とする工程と、混合粉末が１０体積％以上の空
隙を有する焼結体となり且つ結晶性ガラス粉末が結晶化
するのに十分な温度で焼成する工程と、得られた焼結体
を解砕する工程とを含むことを特徴とする。 【０００９】 【作用】本発明のフィラー粉末の製造方法においては、
まず結晶性ガラス粉末に耐火性物質粉末を添加し、均一
に混合する。耐火性物質粉末の添加量は、結晶性ガラス
粉末１００重量部に対して０．１重量部以上、より好ま
しくは１〜７０重量部であることが望ましい。なお耐火
性物質粉末の添加量が０．１重量部より少ないと結晶性
ガラス粉末同士の接触を妨げる効果が殆どなくなってし
まう。 【００１０】使用する結晶性ガラス粉末は、所望の化学
組成を有するように調合されたガラス原料を溶融した
後、成形、粉砕して作製されるものであり、フィラー粉
末の作製に用いられるガラスであれば種々の組成を有す
るものを使用することが可能である。このようなものと
して例えばウイレマイト、β−クォーツ固溶体、コーデ
ィエライト、β−ユークリプタイト、亜鉛ペタライト、
ガーナイト等の結晶物となるものを使用することができ
る。なお結晶性ガラスの組成がこれらの結晶の理論組成
値から多少ずれていても差し支えない。また結晶性ガラ
ス粉末は、４５μｍ以下の粒径を有するものを使用する
ことが望ましい。 【００１１】また耐火性物質粉末は、結晶性ガラス粉末
同士の接触を妨げるために混合されるものであり、結晶
性ガラス粉末を焼成して得られる結晶物と同等以上の高
い融点を有するとともに結晶性ガラス粉末と反応し難い
性質のものを使用する。このようなものとしては、ウイ
レマイト系セラミックス、ジルコン系セラミックス、酸
化錫系セラミックス、ジルコニア、アルミナ、コーディ
エライト、酸化チタン、シリカ、β−クォーツ固溶体、
β−ユークリプタイト、亜鉛ペタライト、ガーナイトが
好ましく、またこれ以外にもチタン酸鉛系セラミック
ス、ムライト系セラミックス、酸化ニオブ、クリストバ
ライト等の結晶物粉末を使用することができる。なお耐
火性物質粉末は、４５μｍ以下の粒径を有するものを使
用することが望ましい。 【００１２】続いて、これらの混合粉末が１０体積％以
上の空隙を有する焼結体となり且つ結晶性ガラス粉末が
結晶化するのに十分な温度で焼成する。このような条件
で混合粉末を焼成すると、耐火性物質粉末の存在によっ
て結晶性ガラス粉末同士の接触が妨げられ、結晶性ガラ
ス粉末が耐火性物質粉末と部分的に熔着した状態で結晶
化する。なお得られる焼結体の空隙率が１０体積％未満
になると、粉末同士が強固に熔着して堅く焼き締まり、
解砕不可能になるため好ましくない。 【００１３】その後、焼結体を解砕することにより、封
着材料用のフィラー粉末を得る。なお結晶性ガラス粉末
を用意する際の粉砕工程で発生するガラス微粉や、耐火
性物質粉末中に含まれる微粉が混合粉末中に混入してし
まう場合もあるが、このような微粉は混合粉末を焼成す
る過程で粒径の大きな結晶性ガラス粉末表面に熔着す
る。さらに解砕工程では微粉は殆ど発生しないため、得
られるフィラー粉末中には微粉は殆ど存在しない。 【００１４】なお本発明の方法において、得られたフィ
ラー粉末を結晶性ガラス粉末の結晶物と耐火性物質粉末
とに分離するのは事実上困難である。それゆえ単一の材
質からなるフィラー粉末を得たい場合には、結晶性ガラ
ス粉末と同一結晶相を有する耐火性物質粉末を用いる必
要がある。 【００１５】次に本発明の方法で得られるフィラー粉末
を用いた封着材料について説明する。 【００１６】このような封着材料は、低融点ガラス粉末
と上記のようにして作製したフィラー粉末とからなる。
両者の割合は、低融点ガラス粉末：フィラー粉末が体積
％で４５：５５〜９５：５の範囲であることが好まし
い。 【００１７】低融点ガラス粉末としては、ガラス転移点
が３５０℃以下のものを使用することが好ましく、この
ようなものとして、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系、ＰｂＯ−Ｂｉ
2 Ｏ3 −Ｆｅ2 Ｏ3 系、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3 −ＣｕＯ
系、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＺｎＯ系、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −
Ｂｉ2 Ｏ3 系、ＰｂＯ−Ｖ2 Ｏ5 系等の非晶質又は結晶
性のガラスを使用することが可能である。 【００１８】またこの封着材料には、上記のようにして
作製したフィラー粉末以外にも、必要に応じて通常の方
法で作製した同種又は異種のフィラー粉末を添加しても
よい。このようなフィラー粉末としては、例えばウイレ
マイト系セラミックス、ジルコン系セラミックス、酸化
錫系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、ジルコ
ニア、アルミナ、コーディエライト、ムライト系セラミ
ックス、酸化ニオブ、β−ユークリプタイト、酸化チタ
ン、シリカ、ガーナイト、石英ガラス、クリストバライ
ト等を使用することができる。 【００１９】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 【００２０】表１及び表２は本発明の実施例（試料Ａ〜
Ｈ）及び比較例（試料Ｉ、Ｊ）を示している。 【００２１】 【表１】 【００２２】 【表２】【００２３】まず表中の組成となるように、純珪粉、酸
化アルミニウム、亜鉛華、ジルコニア、酸化チタン、酸
化リチウム、酸化マグネシウム、燐酸アルミニウムを調
合、混合し、この混合物を白金坩堝に入れて１５００〜
１６５０℃で３時間溶融した。次いで溶融ガラスを板状
に成形し、粉砕した後、３５０メッシュのステンレス製
篩を通過させて４５μｍ以下の粒径を有する結晶性ガラ
ス粉末を得た。 【００２４】次いで表中に示す割合で、耐火性物質粉末
を添加し、混合した後、表に示す焼成条件で焼成した。
なお試料Ｉは耐火性物質粉末を添加せずに焼成した。 【００２５】さらに得られた焼結体を解砕器にて解砕し
たところ、本発明の方法を用いて作製した試料Ａ〜Ｈに
ついては空隙率が１３体積％以上であったため、１〜２
分間解砕することにより、粒径４５μｍ以下のフィラー
粉末が得られた。これに対して試料Ｉ及びＪは、焼成に
よって強く焼き締まり、空隙率がそれぞれ４体積％、７
体積％の堅い塊状の結晶物であったため、解砕器での解
砕は不可能であった。そこでボールミルにて粉砕したと
ころ、粒径４５μｍ以下の同一量のフィラー粉末を得る
ためには、試料Ｉは１２時間、試料Ｊは１５時間を要し
た。 【００２６】また試料Ａ〜Ｈについて、焼成前の結晶性
ガラス粉末と解砕後のフィラー粉末の比表面積を流体式
比表面積測定装置で測定し、平均粒径をマイクロトラッ
ク粒度分析計にて行ったところ、平均粒径（Ｄ50値）に
殆ど変化がなかったにも関わらず、解砕後の比表面積は
大きく減少していた。一方、試料Ｉ及びＪについては再
粉砕後に比表面積及び平均粒径の測定を行った。その結
果、平均粒径（Ｄ50値）は実施例と同等であったもの
の、比表面積は解砕後の各実施例の値に比べて大きかっ
た。これらの事実から、本発明の方法にて作製したフィ
ラー粉末は、焼成時に微粉が結晶性ガラス粉末表面に熔
着したために、比表面積が小さくなったものと推測でき
る。 【００２７】この微粉の熔着の有無を確認するために、
試料Ａ〜Ｈのフィラー粉末を、各々樹脂に混練して硬化
させた後、硬化物の断面を研磨し、電子顕微鏡で観察し
たところ、各試料ともフィラー粉末の表面に微粉が熔着
しているのが認められた。 【００２８】なお得られたフィラー粉末は、試料Ａがβ
ークォーツ固溶体粉末とジルコン系セラミックス粉末と
の混合物、試料Ｂがβ−クォーツ固溶体粉末とウイレマ
イト系セラミックス粉末との混合物、試料Ｃがコーディ
エライト粉末とジルコニア粉末との混合物、試料Ｄがβ
−ユークリプタイト粉末と酸化錫系セラミックス粉末と
の混合物、試料Ｅが亜鉛ペタライト粉末とコーディエラ
イト粉末との混合物、試料Ｆがガーナイト粉末、ジルコ
ニア粉末及び酸化チタン粉末からなる混合物、試料Ｇが
ウイレマイト系セラミックス粉末、アルミナ粉末及びシ
リカ粉末からなる混合物、試料Ｈ〜Ｊが何れもウイレマ
イト系セラミックス粉末であった。 【００２９】次に、得られた試料Ａ〜Ｊのフィラー粉末
を用いて封着材料を作製した。 【００３０】表３は使用する低融点ガラス粉末（試料ａ
〜ｃ）を示している。また表４及び表５は、上記フィラ
ー粉末を用いて作製した封着材料の実施例（試料Ｎｏ．
１〜８）及び比較例（試料Ｎｏ．９、１０）を示すもの
である。 【００３１】 【表３】 【００３２】 【表４】 【００３３】 【表５】【００３４】表３の低融点ガラスは次のようにして調製
した。 【００３５】まず表３に示す組成となるように光明丹、
酸化ビスマス、酸化鉄、硼酸、亜鉛華、純珪粉、酸化ア
ルミニウム、炭酸バリウムを調合、混合し、この混合物
を白金坩堝に入れて９００℃で１時間溶融した。次いで
溶融ガラスを板状に成形し、粉砕した後、３５０メッシ
ュのステンレス製篩を通過させて４５μｍ以下の粒径を
有する低融点ガラス粉末を得た。このようにして得られ
た試料ａ〜ｃは、ガラス転移点が２９０〜３００℃、３
０〜２５０℃における熱膨張係数が１０８〜１１５×１
０-7／℃であった。 【００３６】続いて表４及び表５に示す割合で、低融点
ガラス粉末とフィラー粉末とを混合して封着材料を作製
した。 【００３７】このようにして作製した封着材料につい
て、封着温度、熱膨張係数、抗折強度、絶縁抵抗及び流
動性を評価したところ、試料Ａ〜Ｈのフィラーを用いた
試料Ｎｏ．１〜８の封着材料は、封着温度が３９０〜４
００℃、３０〜２５０℃における熱膨張係数が５０〜７
５×１０-7／℃、抗折強度が５５０〜６６２ｋｇ／ｃｍ
2 、１５０℃での絶縁抵抗が１３．２〜１４．２Ω・ｃ
ｍであり、また流動性が良好であった。これに対して試
料Ｉ及びＪのフィラー粉末を用いた試料Ｎｏ．は、３０
〜２５０℃における熱膨張係数が６８×１０-7／℃、抗
折強度が６００ｋｇ／ｃｍ2 、１５０℃での絶縁抵抗が
１３．３Ω・ｃｍであり、実施例の各試料と同等の値を
示したものの、封着温度及び流動性については、同種の
フィラー粉末を同じ割合で用いた試料Ｎｏ．８に比べて
何れも悪かった。これは、試料Ｉ及びＪのフィラー粉末
中に含まれる微粉が流動性に悪影響を及ぼしたものと思
われる。 【００３８】なお焼結体の空隙率はアルキメデス法にて
測定した。ガラス転移点及び熱膨張係数は、押棒式熱膨
張測定装置を用いて測定した。抗折強度は、各試料を１
０×１０×５０ｍｍの角柱に成形した後、焼成し、次い
で三点荷重測定法にて測定した。絶縁抵抗はメガオーム
メーターを用いて測定した。また流動性は、各試料から
作製した外径２０ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱を４００℃で
１０分間加熱流動させた後、その流動径が２１ｍｍ未満
のものを不可、２１〜２２ｍｍのものを可、２２ｍｍを
超えるものを良とした。 【００３９】また耐火性物質粉末及びその他のフィラー
粉末として使用した結晶物については次のようにして用
意した。 【００４０】ウイレマイト系セラミックスｉは、亜鉛
華、光学石粉、酸化アルミニウムを重量比でＺｎＯ７０
％、ＳｉＯ2 ２５％、Ａｌ2 Ｏ3 ５％の組成となるよう
に調合し、混合後、１４４０℃で１５時間焼成し、粉砕
して、３５０メッシュのステンレス製篩を通過させた粒
径４５μｍ以下の粉末を使用した。 【００４１】ウイレマイト系セラミックスｉｉは、試料
Ｈに使用する結晶性ガラス粉末を予め１２００℃で１０
時間焼成した後、粉砕し、３５０メッシュのステンレス
製篩を通過させたものを使用した。 【００４２】ジルコン系セラミックスは、まず天然ジル
コンサンドを一旦ソーダ分解し、塩酸に溶解した後、濃
縮結晶化を繰り返すことによって、α線放出物質である
Ｕ、Ｔｈの極めて少ないオキシ塩化ジルコニウムにし、
次いでアルカリ中和後、加熱して精製ＺｒＯ2 を得た。
続いてこれに高純度珪石粉、酸化第二鉄を重量比でＺｒ
Ｏ2 ６６％、ＳｉＯ2 ３２％、Ｆｅ2 Ｏ3 ２％の組成に
なるように調合し、混合後、１４００℃で１６時間焼成
し、さらに粉砕して、３５０メッシュのステンレス製篩
を通過させたものを使用した。 【００４３】酸化錫系セラミックスは、重量比でＳｎＯ
2 ９３％、ＴｉＯ2 ２％、ＭｎＯ2５％の組成になるよ
うに酸化錫、酸化チタン、二酸化マンガンを調合し、混
合後、１４００℃で１６時間焼成し、次いで粉砕し、３
５０メッシュのステンレス製篩を通過させたものを使用
した。 【００４４】チタン酸鉛系セラミックスは、リサージ、
酸化チタン、炭酸カルシウムを重量比でＰｂＯ７０％、
ＴｉＯ ２０％、ＣａＯ１０％の組成になるように調合
し、混合後、１１００℃で５時間焼成し、次いでこの焼
成物を粉砕し、３５０メッシュのステンレス製篩を通過
させたものを使用した。 【００４５】ジルコニア、アルミナ、コーディエライ
ト、酸化チタン及びシリカは、３５０メッシュパスの市
販品を使用した。 【００４６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、焼成後に簡単な解砕を行うだけでフィラー粉末が
得られるために、従来の方法に比べて低コストで製造す
ることが可能である。また本発明の方法で作製したフィ
ラー粉末は、比表面積が小さいために、封着材料の流動
性を損なうことがなく、封着材料用のフィラー粉末の製
造方法として好適である。
法に関し、具体的にはＩＣパッケージや表示デバイス等
の電子部品を封着する封着材料に用いられるフィラー粉
末の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ＩＣパッケージや表示デバイ
ス等の電子部品を封着する封着材料には、低融点ガラス
粉末とともに、熱膨張係数の調整等のためにフィラー粉
末が使用される。 【０００３】フィラー粉末を製造する方法の一つとし
て、結晶化ガラス法と呼ばれる方法が一般に知られてい
る。この結晶化ガラス法は、まず所望の化学組成を有す
るように調合されたガラス原料を溶融し、成形、粉砕し
て結晶性ガラス粉末を作製した後、これらを焼成して結
晶化させる方法であり、ウイレマイト、β−クォーツ固
溶体、コーディエライト、β−ユークリプタイト、亜鉛
ペタライト、ガーナイト等のフィラー粉末を作製する際
に利用される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような方法では、結晶性ガラス粉末の焼成工程でこれら
が互いに熔着して強く焼き締まり、堅い結晶物の塊とな
ってしまうため、再粉砕する必要があり、製造コストが
高いという欠点がある。 【０００５】また再粉砕工程で、粒径が０．５μｍ以下
の結晶物の微粉が発生するが、この微粉を取り除くため
に分級すると、フィラー粉末の収率が低下してコストが
非常に高くなり好ましくない。それゆえ通常は微粉を含
んだ状態で低融点ガラス粉末と混合される。ところがこ
のような微粉が封着材料中に存在すると、フィラーの比
表面積が増える（即ち、ガラスとの反応面積が大きくな
り、低融点ガラスに溶け込み易くなる）ため、封着材料
の流動性を低下させてしまうという問題を有している。 【０００６】本発明の目的は、安価に製造することがで
き、しかも封着材料の流動性を損なわないフィラー粉末
の製造方法を提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の実験
を行った結果、結晶性ガラス粉末同士の接触を防止した
状態で焼成し、結晶化させることにより、上記目的が達
成できることを見いだし、本発明として提案するもので
ある。 【０００８】即ち、本発明のフィラー粉末の製造方法
は、結晶性ガラス粉末に耐火性物質粉末を添加混合して
混合粉末とする工程と、混合粉末が１０体積％以上の空
隙を有する焼結体となり且つ結晶性ガラス粉末が結晶化
するのに十分な温度で焼成する工程と、得られた焼結体
を解砕する工程とを含むことを特徴とする。 【０００９】 【作用】本発明のフィラー粉末の製造方法においては、
まず結晶性ガラス粉末に耐火性物質粉末を添加し、均一
に混合する。耐火性物質粉末の添加量は、結晶性ガラス
粉末１００重量部に対して０．１重量部以上、より好ま
しくは１〜７０重量部であることが望ましい。なお耐火
性物質粉末の添加量が０．１重量部より少ないと結晶性
ガラス粉末同士の接触を妨げる効果が殆どなくなってし
まう。 【００１０】使用する結晶性ガラス粉末は、所望の化学
組成を有するように調合されたガラス原料を溶融した
後、成形、粉砕して作製されるものであり、フィラー粉
末の作製に用いられるガラスであれば種々の組成を有す
るものを使用することが可能である。このようなものと
して例えばウイレマイト、β−クォーツ固溶体、コーデ
ィエライト、β−ユークリプタイト、亜鉛ペタライト、
ガーナイト等の結晶物となるものを使用することができ
る。なお結晶性ガラスの組成がこれらの結晶の理論組成
値から多少ずれていても差し支えない。また結晶性ガラ
ス粉末は、４５μｍ以下の粒径を有するものを使用する
ことが望ましい。 【００１１】また耐火性物質粉末は、結晶性ガラス粉末
同士の接触を妨げるために混合されるものであり、結晶
性ガラス粉末を焼成して得られる結晶物と同等以上の高
い融点を有するとともに結晶性ガラス粉末と反応し難い
性質のものを使用する。このようなものとしては、ウイ
レマイト系セラミックス、ジルコン系セラミックス、酸
化錫系セラミックス、ジルコニア、アルミナ、コーディ
エライト、酸化チタン、シリカ、β−クォーツ固溶体、
β−ユークリプタイト、亜鉛ペタライト、ガーナイトが
好ましく、またこれ以外にもチタン酸鉛系セラミック
ス、ムライト系セラミックス、酸化ニオブ、クリストバ
ライト等の結晶物粉末を使用することができる。なお耐
火性物質粉末は、４５μｍ以下の粒径を有するものを使
用することが望ましい。 【００１２】続いて、これらの混合粉末が１０体積％以
上の空隙を有する焼結体となり且つ結晶性ガラス粉末が
結晶化するのに十分な温度で焼成する。このような条件
で混合粉末を焼成すると、耐火性物質粉末の存在によっ
て結晶性ガラス粉末同士の接触が妨げられ、結晶性ガラ
ス粉末が耐火性物質粉末と部分的に熔着した状態で結晶
化する。なお得られる焼結体の空隙率が１０体積％未満
になると、粉末同士が強固に熔着して堅く焼き締まり、
解砕不可能になるため好ましくない。 【００１３】その後、焼結体を解砕することにより、封
着材料用のフィラー粉末を得る。なお結晶性ガラス粉末
を用意する際の粉砕工程で発生するガラス微粉や、耐火
性物質粉末中に含まれる微粉が混合粉末中に混入してし
まう場合もあるが、このような微粉は混合粉末を焼成す
る過程で粒径の大きな結晶性ガラス粉末表面に熔着す
る。さらに解砕工程では微粉は殆ど発生しないため、得
られるフィラー粉末中には微粉は殆ど存在しない。 【００１４】なお本発明の方法において、得られたフィ
ラー粉末を結晶性ガラス粉末の結晶物と耐火性物質粉末
とに分離するのは事実上困難である。それゆえ単一の材
質からなるフィラー粉末を得たい場合には、結晶性ガラ
ス粉末と同一結晶相を有する耐火性物質粉末を用いる必
要がある。 【００１５】次に本発明の方法で得られるフィラー粉末
を用いた封着材料について説明する。 【００１６】このような封着材料は、低融点ガラス粉末
と上記のようにして作製したフィラー粉末とからなる。
両者の割合は、低融点ガラス粉末：フィラー粉末が体積
％で４５：５５〜９５：５の範囲であることが好まし
い。 【００１７】低融点ガラス粉末としては、ガラス転移点
が３５０℃以下のものを使用することが好ましく、この
ようなものとして、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系、ＰｂＯ−Ｂｉ
2 Ｏ3 −Ｆｅ2 Ｏ3 系、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3 −ＣｕＯ
系、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＺｎＯ系、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −
Ｂｉ2 Ｏ3 系、ＰｂＯ−Ｖ2 Ｏ5 系等の非晶質又は結晶
性のガラスを使用することが可能である。 【００１８】またこの封着材料には、上記のようにして
作製したフィラー粉末以外にも、必要に応じて通常の方
法で作製した同種又は異種のフィラー粉末を添加しても
よい。このようなフィラー粉末としては、例えばウイレ
マイト系セラミックス、ジルコン系セラミックス、酸化
錫系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、ジルコ
ニア、アルミナ、コーディエライト、ムライト系セラミ
ックス、酸化ニオブ、β−ユークリプタイト、酸化チタ
ン、シリカ、ガーナイト、石英ガラス、クリストバライ
ト等を使用することができる。 【００１９】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 【００２０】表１及び表２は本発明の実施例（試料Ａ〜
Ｈ）及び比較例（試料Ｉ、Ｊ）を示している。 【００２１】 【表１】 【００２２】 【表２】【００２３】まず表中の組成となるように、純珪粉、酸
化アルミニウム、亜鉛華、ジルコニア、酸化チタン、酸
化リチウム、酸化マグネシウム、燐酸アルミニウムを調
合、混合し、この混合物を白金坩堝に入れて１５００〜
１６５０℃で３時間溶融した。次いで溶融ガラスを板状
に成形し、粉砕した後、３５０メッシュのステンレス製
篩を通過させて４５μｍ以下の粒径を有する結晶性ガラ
ス粉末を得た。 【００２４】次いで表中に示す割合で、耐火性物質粉末
を添加し、混合した後、表に示す焼成条件で焼成した。
なお試料Ｉは耐火性物質粉末を添加せずに焼成した。 【００２５】さらに得られた焼結体を解砕器にて解砕し
たところ、本発明の方法を用いて作製した試料Ａ〜Ｈに
ついては空隙率が１３体積％以上であったため、１〜２
分間解砕することにより、粒径４５μｍ以下のフィラー
粉末が得られた。これに対して試料Ｉ及びＪは、焼成に
よって強く焼き締まり、空隙率がそれぞれ４体積％、７
体積％の堅い塊状の結晶物であったため、解砕器での解
砕は不可能であった。そこでボールミルにて粉砕したと
ころ、粒径４５μｍ以下の同一量のフィラー粉末を得る
ためには、試料Ｉは１２時間、試料Ｊは１５時間を要し
た。 【００２６】また試料Ａ〜Ｈについて、焼成前の結晶性
ガラス粉末と解砕後のフィラー粉末の比表面積を流体式
比表面積測定装置で測定し、平均粒径をマイクロトラッ
ク粒度分析計にて行ったところ、平均粒径（Ｄ50値）に
殆ど変化がなかったにも関わらず、解砕後の比表面積は
大きく減少していた。一方、試料Ｉ及びＪについては再
粉砕後に比表面積及び平均粒径の測定を行った。その結
果、平均粒径（Ｄ50値）は実施例と同等であったもの
の、比表面積は解砕後の各実施例の値に比べて大きかっ
た。これらの事実から、本発明の方法にて作製したフィ
ラー粉末は、焼成時に微粉が結晶性ガラス粉末表面に熔
着したために、比表面積が小さくなったものと推測でき
る。 【００２７】この微粉の熔着の有無を確認するために、
試料Ａ〜Ｈのフィラー粉末を、各々樹脂に混練して硬化
させた後、硬化物の断面を研磨し、電子顕微鏡で観察し
たところ、各試料ともフィラー粉末の表面に微粉が熔着
しているのが認められた。 【００２８】なお得られたフィラー粉末は、試料Ａがβ
ークォーツ固溶体粉末とジルコン系セラミックス粉末と
の混合物、試料Ｂがβ−クォーツ固溶体粉末とウイレマ
イト系セラミックス粉末との混合物、試料Ｃがコーディ
エライト粉末とジルコニア粉末との混合物、試料Ｄがβ
−ユークリプタイト粉末と酸化錫系セラミックス粉末と
の混合物、試料Ｅが亜鉛ペタライト粉末とコーディエラ
イト粉末との混合物、試料Ｆがガーナイト粉末、ジルコ
ニア粉末及び酸化チタン粉末からなる混合物、試料Ｇが
ウイレマイト系セラミックス粉末、アルミナ粉末及びシ
リカ粉末からなる混合物、試料Ｈ〜Ｊが何れもウイレマ
イト系セラミックス粉末であった。 【００２９】次に、得られた試料Ａ〜Ｊのフィラー粉末
を用いて封着材料を作製した。 【００３０】表３は使用する低融点ガラス粉末（試料ａ
〜ｃ）を示している。また表４及び表５は、上記フィラ
ー粉末を用いて作製した封着材料の実施例（試料Ｎｏ．
１〜８）及び比較例（試料Ｎｏ．９、１０）を示すもの
である。 【００３１】 【表３】 【００３２】 【表４】 【００３３】 【表５】【００３４】表３の低融点ガラスは次のようにして調製
した。 【００３５】まず表３に示す組成となるように光明丹、
酸化ビスマス、酸化鉄、硼酸、亜鉛華、純珪粉、酸化ア
ルミニウム、炭酸バリウムを調合、混合し、この混合物
を白金坩堝に入れて９００℃で１時間溶融した。次いで
溶融ガラスを板状に成形し、粉砕した後、３５０メッシ
ュのステンレス製篩を通過させて４５μｍ以下の粒径を
有する低融点ガラス粉末を得た。このようにして得られ
た試料ａ〜ｃは、ガラス転移点が２９０〜３００℃、３
０〜２５０℃における熱膨張係数が１０８〜１１５×１
０-7／℃であった。 【００３６】続いて表４及び表５に示す割合で、低融点
ガラス粉末とフィラー粉末とを混合して封着材料を作製
した。 【００３７】このようにして作製した封着材料につい
て、封着温度、熱膨張係数、抗折強度、絶縁抵抗及び流
動性を評価したところ、試料Ａ〜Ｈのフィラーを用いた
試料Ｎｏ．１〜８の封着材料は、封着温度が３９０〜４
００℃、３０〜２５０℃における熱膨張係数が５０〜７
５×１０-7／℃、抗折強度が５５０〜６６２ｋｇ／ｃｍ
2 、１５０℃での絶縁抵抗が１３．２〜１４．２Ω・ｃ
ｍであり、また流動性が良好であった。これに対して試
料Ｉ及びＪのフィラー粉末を用いた試料Ｎｏ．は、３０
〜２５０℃における熱膨張係数が６８×１０-7／℃、抗
折強度が６００ｋｇ／ｃｍ2 、１５０℃での絶縁抵抗が
１３．３Ω・ｃｍであり、実施例の各試料と同等の値を
示したものの、封着温度及び流動性については、同種の
フィラー粉末を同じ割合で用いた試料Ｎｏ．８に比べて
何れも悪かった。これは、試料Ｉ及びＪのフィラー粉末
中に含まれる微粉が流動性に悪影響を及ぼしたものと思
われる。 【００３８】なお焼結体の空隙率はアルキメデス法にて
測定した。ガラス転移点及び熱膨張係数は、押棒式熱膨
張測定装置を用いて測定した。抗折強度は、各試料を１
０×１０×５０ｍｍの角柱に成形した後、焼成し、次い
で三点荷重測定法にて測定した。絶縁抵抗はメガオーム
メーターを用いて測定した。また流動性は、各試料から
作製した外径２０ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱を４００℃で
１０分間加熱流動させた後、その流動径が２１ｍｍ未満
のものを不可、２１〜２２ｍｍのものを可、２２ｍｍを
超えるものを良とした。 【００３９】また耐火性物質粉末及びその他のフィラー
粉末として使用した結晶物については次のようにして用
意した。 【００４０】ウイレマイト系セラミックスｉは、亜鉛
華、光学石粉、酸化アルミニウムを重量比でＺｎＯ７０
％、ＳｉＯ2 ２５％、Ａｌ2 Ｏ3 ５％の組成となるよう
に調合し、混合後、１４４０℃で１５時間焼成し、粉砕
して、３５０メッシュのステンレス製篩を通過させた粒
径４５μｍ以下の粉末を使用した。 【００４１】ウイレマイト系セラミックスｉｉは、試料
Ｈに使用する結晶性ガラス粉末を予め１２００℃で１０
時間焼成した後、粉砕し、３５０メッシュのステンレス
製篩を通過させたものを使用した。 【００４２】ジルコン系セラミックスは、まず天然ジル
コンサンドを一旦ソーダ分解し、塩酸に溶解した後、濃
縮結晶化を繰り返すことによって、α線放出物質である
Ｕ、Ｔｈの極めて少ないオキシ塩化ジルコニウムにし、
次いでアルカリ中和後、加熱して精製ＺｒＯ2 を得た。
続いてこれに高純度珪石粉、酸化第二鉄を重量比でＺｒ
Ｏ2 ６６％、ＳｉＯ2 ３２％、Ｆｅ2 Ｏ3 ２％の組成に
なるように調合し、混合後、１４００℃で１６時間焼成
し、さらに粉砕して、３５０メッシュのステンレス製篩
を通過させたものを使用した。 【００４３】酸化錫系セラミックスは、重量比でＳｎＯ
2 ９３％、ＴｉＯ2 ２％、ＭｎＯ2５％の組成になるよ
うに酸化錫、酸化チタン、二酸化マンガンを調合し、混
合後、１４００℃で１６時間焼成し、次いで粉砕し、３
５０メッシュのステンレス製篩を通過させたものを使用
した。 【００４４】チタン酸鉛系セラミックスは、リサージ、
酸化チタン、炭酸カルシウムを重量比でＰｂＯ７０％、
ＴｉＯ ２０％、ＣａＯ１０％の組成になるように調合
し、混合後、１１００℃で５時間焼成し、次いでこの焼
成物を粉砕し、３５０メッシュのステンレス製篩を通過
させたものを使用した。 【００４５】ジルコニア、アルミナ、コーディエライ
ト、酸化チタン及びシリカは、３５０メッシュパスの市
販品を使用した。 【００４６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、焼成後に簡単な解砕を行うだけでフィラー粉末が
得られるために、従来の方法に比べて低コストで製造す
ることが可能である。また本発明の方法で作製したフィ
ラー粉末は、比表面積が小さいために、封着材料の流動
性を損なうことがなく、封着材料用のフィラー粉末の製
造方法として好適である。
─────────────────────────────────────────────────────
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
C04B 35/00 - 35/22
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 結晶性ガラス粉末に耐火性物質粉末を添
加混合して混合粉末とする工程と、混合粉末が１０体積
％以上の空隙を有する焼結体となり且つ結晶性ガラス粉
末が結晶化するのに十分な温度で焼成する工程と、得ら
れた焼結体を解砕する工程とを含むことを特徴とするフ
ィラー粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35364693A JP3494186B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | フィラー粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35364693A JP3494186B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | フィラー粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07196339A JPH07196339A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3494186B2 true JP3494186B2 (ja) | 2004-02-03 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35364693A Expired - Fee Related JP3494186B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | フィラー粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5552743B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2014-07-16 | 旭硝子株式会社 | フリット |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35364693A patent/JP3494186B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07196339A (ja) | 1995-08-01 |
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