JP4452025B2

JP4452025B2 - Glass for communication package windows

Info

Publication number: JP4452025B2
Application number: JP2003032413A
Authority: JP
Inventors: 英明高久; 忍永濱; 成人沢登
Original assignee: Sumita Optical Glass Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sumita Optical Glass Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP2004244226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に使用される金属製通信パッケージに近い熱膨張係数を有し、機械的、化学的強度に優れ、実用上十分な安定性を持つ通信パッケージウィンドウ用ガラスに関するものである。ここで、通信パッケージとは、本体が金属からなる光通信用の半導体素子を収容するためのパッケージで、例えばＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）や４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等の金属からなる粋体と、Ｃｕ−ＷやＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕ等の金属からなる底体とをろう付け接合して、内部に光通信用の半導体素子を搭載するためのキャビティ部を有するようなものをいう。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用光ファイバの光を透過する透光性材料は、高い絶縁特性、優れた光透過性、良好なメタライズ性、優れた機械的強度、耐磨耗性を有し、電子部品材料として用いられる以外に光学材料、機械部品材料等の幅広い応用分野を持っている。この代表的なものはサファイアである。パッケージウィンドウでは、ウィンドウガラスとパッケージとなる金属性固定材料をろう付けするため、ガラスのろう付け部分に金属薄膜を形成させることが必要であるが、この金属薄膜形成性をここではメタライズ性という。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サファイアはα−アルミナ（α−Ａｌ₂Ｏ₃）の単結晶体であるため、屈折率や光透過性、機械的化学的強度等において優れた特性を有している反面、軸方向によって熱膨張に違いがある上、材料コストが高く、また抗折強度等の機械的強度が必要以上に高いので加工コストが高いため、低コストが要求される電子部品材料への適用には不向きである。
本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するため、電子部品材料、光学材料及び機械部品材料に適した物理的特性、熱的特性及び光学的特性を有し、特に機械的強度、化学的強度に優れ、ガラス作製時の結晶化のし難さ、優れた対環境性と言った、実用上十分な安定性を持つ通信パッケージウィンドウ用ガラスを、安価にかつ経済的に提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記のような従来技術の課題は、下記のような物性をもつ安価な通信パッケージウィンドウ用ガラスが提供されることによって解決される。その必要な物性は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６５０℃以上であり、屈折率（ｎｄ）がサファイアの屈折率（ｎｄ）の±１０％以内で、さらに、ウィンドウ用ガラスに形成したメタライズ層を介して接合する金属製固定部材との熱膨張係数（α₃₀ _℃〜₄₀₀ _℃）の差が±１０％以内で、ヤング率（Ｅ）が７０ＧＰａ以上で、ビッカース硬度（Ｈｖ）が５５０ｋｇｆ／ｍｍ²以上である。ここで、ウィンドウ用ガラスには金属薄膜スパッタ処理等がなされるため、ガラス転移温度はできるだけ高い方がよく６５０℃以上が好ましい。また、サファイアの屈折率は１．７６であるが、ウィンドウガラスとサファイアの屈折率差がサファイアの屈折率の±１０％を超えると、光の進行方向が大きくずれその修正が容易でなくなる。したがって、ウィンドウガラスの屈折率は１．５８４〜１．９３６の範囲内が好ましい。さらに、ウィンドウ用ガラスに形成したメタライズ層を介して封着接合する金属製固定部材である、ＫＯＶＡＲの熱膨張係数は約５０×１０^-7／℃であるが、封着後の応力を緩和させるためには、ウィンドウ用ガラスの熱膨張係数はＫＯＶＡＲの±１０％であることが好ましい。したがってその範囲は、４５〜５５×１０^-7／℃である。そして、地球環境を想定した極端に過酷な信頼性試験においてガラスに亀裂等が発生する危険性を考慮すれば、ヤング率やビッカース硬度はなるべく大きいほうがよく、少なくともヤング率が７０ＧＰａ以上、ビッカース硬度は５５０ｋｇｆ／ｍｍ²以上が好ましい。
本発明は、I.ガラス転移温度（Ｔｇ）が６５０℃以上であり、II.屈折率（ｎｄ）が１．５８５以上で、III.熱膨張係数（α₃₀ _℃〜₄₀₀ _℃）が４５〜５５×１０^-7／℃であり、IV.ヤング率（Ｅ）が７０ＧＰａ以上で、V.さらにビッカース硬度（Ｈｖ）が５５０ｋｇｆ／ｍｍ²以上であるような通信パッケージウィンドウ用ガラスを提供するものである。本発明者らはこれら５つの特性I〜Vを同時に満足するガラスを未だ知らない。
【０００５】
本発明者らは鋭意研究の結果、本発明が目的とする光通信に使用される通信パッケージウィンドウ用ガラスを得るためにはＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃系ガラスをベースに、Ｔａ₂Ｏ₅を必須とし、アルカリ土類酸化物や希土類酸化物を多量に含有させたガラス組成系が最も適切であることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち本発明の通信用パッケージウインドウ用ガラスは、
Ｉ．ガラス転移温度（Ｔｇ）が６５０℃以上であり、ＩＩ．屈折率（ｎｄ）が１．５８５〜１．９３６で、ＩＩＩ．熱膨張係数（α_{３０℃〜４００℃}）が４５〜５５×１０^−７／℃で、ＩＶ．ヤング率（Ｅ）が７０ＧＰａ以上であり、さらにＶ．ビッカース硬度（Ｈｖ）が５５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であり、
ｍｏｌ％表示で、ＳｉＯ _２が１０〜６０％、Ｂ _２Ｏ _３が５〜３０％、Ａｌ _２Ｏ _３が５〜３０％、Ｔａ _２Ｏ _５が０．５〜７％、ＭｇＯが０〜５５％、ＣａＯが０〜２０％、ＳｒＯが０〜２０％、ＢａＯが０〜２０％、ＺｎＯが０〜２５％、Ｙ _２Ｏ _３が０〜３０％、Ｌａ _２Ｏ _３が０〜３０％、Ｇｄ _２Ｏ _３が０〜３０％、Ｙｂ _２Ｏ _３が０〜３０％、Ｌｉ _２Ｏが０〜８％、Ｎａ _２Ｏが０〜８％、Ｋ _２Ｏが０〜８％、及びＺｒＯ _２が０〜８％（ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＝０〜５５％であり、Ｙ _２Ｏ _３＋Ｌａ _２Ｏ _３＋Ｇｄ _２Ｏ _３＋Ｙｂ _２Ｏ _３＝０〜３０％であり、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｙ _２Ｏ _３＋Ｌａ _２Ｏ _３＋Ｇｄ _２Ｏ _３＋Ｙｂ _２Ｏ _３＝６〜５５％である）、
なる組成を有することを特徴とする通信パッケージウィンドウ用ガラス。
【０００７】
本発明の通信パッケージウィンドウ用ガラスの特に好ましい組成範囲は、ｍｏｌ％表示で、ＳｉＯ _２が１５〜５５％、Ｂ _２Ｏ _３が７〜２５％、Ａｌ _２Ｏ _３が８〜２５％、Ｔａ _２Ｏ _５が０．５〜５％、ＭｇＯが０〜５０％、ＣａＯが０〜１５％、ＳｒＯが０〜１５％、ＢａＯが０〜１５％、ＺｎＯが０〜２０％、Ｙ _２Ｏ _３が０〜２５％、Ｌａ _２Ｏ _３が０〜２５％、Ｇｄ _２Ｏ _３が０〜２５％、Ｙｂ _２Ｏ _３が０〜２５％、Ｌｉ _２Ｏが０〜６％、Ｎａ _２Ｏが０〜６％、Ｋ _２Ｏが０〜６％、及びＺｒＯ _２が０〜５％、（ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＝０〜５０％であり、Ｙ _２Ｏ _３＋Ｌａ _２Ｏ _３＋Ｇｄ _２Ｏ _３＋Ｙｂ _２Ｏ _３＝０〜２５％であり、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｙ _２Ｏ _３＋Ｌａ _２Ｏ _３＋Ｇｄ _２Ｏ _３＋Ｙｂ _２Ｏ _３＝８〜５０％である）である。
【０００８】
ここでＳｉＯ₂は１０％よりも少ないとガラス化が困難で、６０％を超えると溶融温度が高くなり作業が困難になる。好ましくは１５〜５５％の範囲である。Ｂ₂Ｏ₃は５％よりも少ないとガラス化が困難になり、３０％を超えるとガラスとしての安定性が低下する。好ましい範囲は７〜２５％である。Ａｌ₂Ｏ₃は５％よりも少ないとガラスの安定性が低下し、３０％を超えると溶融温度が高くなる。好ましくは８〜２５％の範囲である。Ｔａ₂Ｏ₅は０．５％よりも少ないと十分なヤング率が得られず、７％を超えるとガラス化が困難になる。好ましい範囲は０．５〜５％である。
【０００９】
アルカリ土類金属酸化物はガラスの溶融温度を低下させ、よりガラス化し易くさせる成分であるが、ＭｇＯは５５％を超えるとガラス化が困難になり、必要な範囲の膨張係数を得られない。好ましい範囲は５０％以下である。ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはそれぞれ２０％を超えると必要な範囲の膨張係数を得られない。好ましい範囲は１５％以下である。アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）は、一種または二種以上の合量が５５％を超えるとガラス化が困難になり、必要な範囲の膨張係数を得られない。好ましい範囲は５０％以下である。ＺｎＯは２５％を超えるとガラス化が困難になり、かつ必要な範囲の膨張係数を得られない。好ましい範囲は０〜２０％である。
【００１０】
Ｙ₂Ｏ₃やＬａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃などの希土類酸化物Ｒ₂Ｏ₃は、屈折率やガラス転移温度、ヤング率、ビッカース硬度を高める成分であるが、一種または二種以上の合量が３０％を超えると溶融温度が高くなり、結果的にガラス化が困難となる。好ましくは２５％以下である。ＺｒＯ₂はガラスの耐環境性に寄与する。しかし８％を超えると溶融温度が高くなり、同時にガラスの安定性を損ねるためガラス化が困難になる。好ましくは０〜５％の範囲である。Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂ＯやＫ₂Ｏなどのアルカリ金属酸化物Ｒ'₂Ｏは、溶融温度を低下させガラス溶融が容易になる成分であるが、一種または二種以上の合量が８％を超えると必要な範囲の膨張係数を得られない上、ガラス転移温度も低下させる。好ましくは６％以下である。
【００１１】
本発明は、金属製通信パッケージに使用される金属製固定部材（ＫＯＶＡＲ）に近い熱膨張係数を有し、機械的強度や化学的強度に優れたガラスに関するもので、フッ素化合物などの低溶融化合物の添加は特性に大きな影響を与えない範囲で使用可能である。
【００１２】
本発明の重要な特徴はＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃系ガラスを基本としてＴａ₂Ｏ₅を必須とし、アルカリ土類酸化物や希土類酸化物を高濃度で含むことである。
【００１３】
本発明の通信パッケージウィンドウ用ガラスは、各成分の原料としてそれぞれ相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を、所定の割合で秤量し充分混合したものをガラス調合原料としている。このガラス調合原料を白金製坩堝に投入して、１３００〜１５００℃に加熱したガラス溶融炉で溶融する。高温で溶融されたガラス融液は白金製攪拌棒で攪拌して清澄・均質化した後、適切な温度に予熱した金型に流し込んで成形される。この後、適切な温度スケジュールで徐冷を行いガラスブロックを得る。なお、ガラスの着色を防ぎ脱泡のため還元効果をもつ添加物、例えばＳｂ₂Ｏ₃等の添加物を少量添加するのは好ましく、本発明の効果に影響を与えない。
なお、本発明のパッケージウィンドウ用ガラスには上記成分の他に、溶融性の改善及びガラスの安定性拡大のため、本発明の目的をはずれない限り通常のガラスで使用されて本明細書に記載されていない他の成分も、数ｍｏｌ％の範囲内で含有させることができる。
【００１４】
【実施例】
以下実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本明細書において、ガラス転移温度（Ｔｇ）および膨張係数（α₃₀ _℃〜₄₀₀ _℃）については、日本光学硝子工業会規格中の「光学ガラスの熱膨張の測定方法」（石英ガラス製標準試料支持具を持つ示差熱膨張計（ＴＭＡ）使用）を用いた。ヤング率（Ｅ）は、ＪＩＳ規格「ファインセラミックスの弾性率試験方法」中の超音波パルス法（パルスエコーオーバーラップ法）を用い、ビッカース硬度（Ｈｖ）はＪＩＳ規格「ファインセラミックスのビッカース硬さ試験方法」中のビッカース硬さ試験方法を用い、屈折率（ｎｄ）は日本光学硝子工業会規格中の光学ガラスの屈折率測定法を用いてそれぞれ測定した。
【００１５】
（実施例１）
表１に示した実施例１の組成物を通常の方法でガラス化した。すなわち、それぞれの原料化合物として、ＳｉＯ₂、Ｈ₃ＢＯ₃、Ａｌ（ＯＨ）₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｙ₂Ｏ₃、Ｎａ₂ＣＯ₃を所定の割合で秤量し、混合後白金製坩堝を用い１４５０℃のガラス溶融炉中で約２時間溶融した。溶融中適時攪拌を行い融液を均質化した。その後金型に流し込んで成形し、さらにガラス転移温度より１０℃程度低い温度に設定した電気炉中で徐冷しガラスを得た。ここでＳｂ₂Ｏ₃を脱泡剤として０．３重量％添加した。得られたガラスの機械的強度、熱的性質、光学的性質を確認するためガラス転移温度（Ｔｇ）、熱膨張係数（α₃₀ _℃〜₄₀₀ _℃）、ヤング率（Ｅ）、ビッカース硬度（Ｈｖ）、屈折率（ｎｄ）の測定を行った。その結果も表１に示した。それぞれの単位は、・Ｔｇ（ガラス転移温度）：℃、・α（熱膨張係数）：×１０^-7／℃、・Ｅ（ヤング率）：ＧＰａ、・Ｈｖ（ビッカース硬度）：ｋｇｆ／ｍｍ²である。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【表２】

【００１８】
【表３】

【００１９】
【表４】

【００２０】
（実施例２〜２７）
表１〜４に示した実施例２〜２７までのガラスを実施例１と同様の方法にて作製した。得られたガラスはガラス転移温度（Ｔｇ）、熱膨張係数（α₃₀ _℃〜₄₀₀ _℃）、ヤング率（Ｅ）、ビッカース硬度（Ｈｖ）及び屈折率（ｎｄ）を測定した。その結果も表１〜４に示した。
【００２１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃系ガラスをベースにＴａ₂Ｏ₅を必須とし、高濃度のアルカリ土類酸化物や希土類酸化物を含有させることで、コバールとの接着に適した熱膨張係数と高いヤング率及び硬度を持つガラスが作製できる。このガラスは実用上十分な安定性、対環境性を持ち、通信パッケージウィンドウに好ましく用いることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glass for communication package windows having a thermal expansion coefficient close to that of a metal communication package used for optical communication, excellent mechanical and chemical strength, and practically sufficient stability. Here, the communication package is a package for housing a semiconductor element for optical communication whose main body is made of metal, such as KV (Fe—Ni—Co alloy) or 42 alloy (Fe—Ni alloy). A metal body and a bottom body made of a metal such as Cu-W or Cu-Mo-Cu are brazed and joined to have a cavity for mounting a semiconductor element for optical communication inside. Say things.
[0002]
[Prior art]
Translucent material that transmits light of optical fiber for optical communication has high insulation characteristics, excellent light transmission, good metallization, excellent mechanical strength, and wear resistance, and is used as an electronic component material It has a wide range of application fields such as optical materials and machine part materials. A typical example is sapphire. In the package window, it is necessary to form a metal thin film on the brazed portion of the glass in order to braze the window glass and the metallic fixing material to be the package. This form of metal thin film is called metallization.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since sapphire is a single crystal of α-alumina (α-Al ₂ O ₃ ), it has excellent properties in terms of refractive index, light transmission, mechanical chemical strength, etc., but depending on the axial direction. In addition to the difference in thermal expansion, the material cost is high, and the mechanical strength such as bending strength is higher than necessary, so the processing cost is high, so it is not suitable for application to electronic component materials that require low cost. is there.
In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention has physical characteristics, thermal characteristics and optical characteristics suitable for electronic component materials, optical materials and mechanical component materials, in particular, mechanical strength, To provide inexpensive and economical glass for communication package windows with excellent chemical strength, difficulty in crystallization during glass production, and excellent environmental friendliness. With the goal.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The problems of the prior art as described above are solved by providing an inexpensive communication package window glass having the following physical properties. The necessary physical properties are that the glass transition temperature (Tg) is 650 ° C. or higher, the refractive index (nd) is within ± 10% of the refractive index (nd) of sapphire, and further, a metallized layer formed on the window glass is used. The difference in thermal expansion coefficient (α ₃₀ _{° C.} to ₄₀₀ _{° C.} ) with the metal fixing member to be joined via the contact is within ± 10%, the Young's modulus (E) is 70 GPa or more, and the Vickers hardness (Hv) is 550 kgf / mm ^2. That's it. Here, since the glass for window is subjected to a metal thin film sputtering process or the like, the glass transition temperature should be as high as possible, preferably 650 ° C. or higher. Moreover, although the refractive index of sapphire is 1.76, if the difference in refractive index between the window glass and sapphire exceeds ± 10% of the refractive index of sapphire, the traveling direction of light is greatly shifted and it is difficult to correct it. Therefore, the refractive index of the window glass is preferably in the range of 1.584 to 1.936. Furthermore, although the coefficient of thermal expansion of KOVAR, which is a metal fixing member that is sealed and bonded through a metallized layer formed on the window glass, is about 50 × 10 ⁻⁷ / ° C., it relieves stress after sealing. Therefore, the thermal expansion coefficient of the window glass is preferably ± 10% of KOVAR. Accordingly, the range is 45 to 55 × 10 ⁻⁷ / ° C. In consideration of the danger of cracks in the glass in extremely severe reliability tests assuming the global environment, the Young's modulus and Vickers hardness should be as large as possible. At least the Young's modulus is 70 GPa and the Vickers hardness is 550 kgf / mm ² or more is preferable.
In the present invention, I. Glass transition temperature (Tg) is 650 ° C. or higher, II. Refractive index (nd) is 1.585 or higher, and III. Thermal expansion coefficient (α ₃₀ _{° C.} to ₄₀₀ _{° C.} ) is 45 to 55. Provided is a glass for a communication package window that is × 10 ⁻⁷ / ° C., IV. Young's modulus (E) is 70 GPa or more, and V. Vickers hardness (Hv) is 550 kgf / mm ² or more. . The present inventors have not yet known a glass that simultaneously satisfies these five characteristics I to V.
[0005]
As a result of diligent research, the present inventors obtained SiO ₂ —B ₂ O ₃ —Al ₂ O ₃ based glass to obtain a glass for a communication package window used for optical communication intended by the present invention, The inventors have found that a glass composition system containing Ta ₂ O ₅ as an essential component and containing a large amount of alkaline earth oxide or rare earth oxide is most suitable, and the present invention has been achieved.
[0006]
That is, the communication package window glass of the present invention ,
I. A glass transition temperature (Tg) of 650 ° C. or higher; II. Refractive index (nd) is 1.585 to 1.936 , III. The coefficient of thermal expansion (α _{30 ° C. to 400 ° C.} ) is 45 to 55 × 10 ⁻⁷ / ° C., IV. Young's modulus (E) is 70 GPa or more, and Vickers hardness (Hv) is Ri Der 550kgf / mm ² or more,
In mol% display, SiO ₂ is _10~60%, B 2 _{O 3} is 5~30%, _Al 2 _{O 3} is 5~30%, _Ta 2 _{O 5} is 0.5 to 7%, MgO is 0 to 55 %, CaO 0-20%, SrO 0-20%, BaO 0-20%, ZnO 0-25%, Y ₂ O ₃ 0-30%, La ₂ O ₃ 0-30%, gd ₂ O ₃ is 0 to 30% _Yb 2 _{O 3} is 0 to 30% Li ₂ O 0 to 8% Na ₂ O 0 to 8% _{K 2} O 0 to 8%, and ZrO ₂ Is 0 to 8% (provided that MgO + CaO + SrO + BaO = 0-55%, Y ₂ O ₃ + La ₂ O ₃ + Gd ₂ O ₃ + Yb ₂ O ₃ = 0 to 30%, MgO + CaO + SrO + BaO + Y ₂ O ₃ + La ₂ O ₃ + Gd) ₂ O ₃ + Yb ₂ O ₃ = 6-55%)
Glass communications package window, characterized in that that have a composition consisting.
[0007]
A particularly preferred composition range of the glass for communications package window of the present invention is a m ol% display, SiO ₂ is _15~55%, B 2 _{O 3} is 7~25%, _Al 2 _{O 3} is 8 to 25%, Ta ₂ O ₅ is 0.5 to 5%, MgO is 0 to 50%, CaO is 0 to 15%, SrO is 0 to 15%, BaO is 0 to 15%, ZnO is 0 to 20%, Y ₂ O ₃ There 0~25%, _La 2 _{O 3} is 0~25%, _Gd 2 _{O 3} is 0~25%, _Yb 2 _{O 3} is 0~25%, Li ₂ O is 0~6%, Na ₂ O is 0 ˜6%, K ₂ O 0-6%, and ZrO ₂ 0-5% (where MgO + CaO + SrO + BaO = 0-50%, Y ₂ O ₃ + La ₂ O ₃ + Gd ₂ O ₃ + Yb ₂ O ₃ = a 0~25%, MgO + CaO + SrO + BaO + Y 2 O 3 + La 2 O 3 Is a _{_{_{_{Gd 2 O 3 + Yb 2 O}}}} 3 = is 8 to 50%).
[0008]
If the SiO ₂ content is less than 10%, vitrification is difficult, and if it exceeds 60%, the melting temperature becomes high and the operation becomes difficult. Preferably it is 15 to 55% of range. If B ₂ O ₃ is less than 5%, vitrification becomes difficult, and if it exceeds 30%, the stability as glass decreases. A preferred range is 7-25%. If the Al ₂ O ₃ content is less than 5%, the stability of the glass is lowered, and if it exceeds 30%, the melting temperature is increased. Preferably it is 8 to 25% of range. If Ta ₂ O ₅ is less than 0.5%, a sufficient Young's modulus cannot be obtained, and if it exceeds 7%, vitrification becomes difficult. A preferable range is 0.5 to 5%.
[0009]
Alkaline earth metal oxides are components that lower the melting temperature of glass and make it easier to vitrify. However, if MgO exceeds 55%, vitrification becomes difficult, and an expansion coefficient in the required range cannot be obtained. A preferred range is 50% or less. When CaO, SrO, and BaO each exceed 20%, an expansion coefficient in a necessary range cannot be obtained. A preferred range is 15% or less. Alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO) are difficult to vitrify when the total content of one or more than 55% exceeds 55%, and an expansion coefficient in a necessary range cannot be obtained. A preferred range is 50% or less. If ZnO exceeds 25%, vitrification becomes difficult, and a necessary range of expansion coefficient cannot be obtained. A preferable range is 0 to 20%.
[0010]
Rare earth oxides R ₂ O ₃ such as Y ₂ O ₃ , La ₂ O ₃ , Gd ₂ O ₃ , and Yb ₂ O ₃ are components that increase the refractive index, glass transition temperature, Young's modulus, and Vickers hardness. Alternatively, when the total amount of two or more types exceeds 30%, the melting temperature becomes high, and as a result, vitrification becomes difficult. Preferably it is 25% or less. ZrO ₂ contributes to the environmental resistance of the glass. However, if it exceeds 8%, the melting temperature becomes high, and at the same time, the stability of the glass is impaired, and vitrification becomes difficult. Preferably it is 0 to 5% of range. Li ₂ O, alkali metal oxides R _'2 O, such as Na ₂ O and K ₂ O is a component which facilitates glass melting lowering the melting temperature, one or two or more of total amount of 8% If it exceeds 1, the necessary expansion coefficient cannot be obtained, and the glass transition temperature is lowered. Preferably it is 6% or less.
[0011]
The present invention relates to a glass having a thermal expansion coefficient close to that of a metal fixing member (KOVAR) used in a metal communication package and excellent in mechanical strength and chemical strength, and is a low melting compound such as a fluorine compound. The addition of can be used within a range that does not significantly affect the properties.
[0012]
An important feature of the present invention is that, based on SiO ₂ —B ₂ O ₃ —Al ₂ O ₃ glass, Ta ₂ O ₅ is essential, and an alkaline earth oxide or rare earth oxide is contained at a high concentration.
[0013]
The glass for communication package windows of the present invention is prepared by weighing and mixing oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, and the like corresponding to the raw materials of each component at a predetermined ratio as glass raw materials. This glass preparation raw material is put into a platinum crucible and melted in a glass melting furnace heated to 1300 to 1500 ° C. The glass melt melted at a high temperature is clarified and homogenized by stirring with a platinum stirring rod, and then poured into a mold preheated to an appropriate temperature to be molded. Thereafter, the glass block is obtained by performing slow cooling with an appropriate temperature schedule. Incidentally, it is preferable to add a small amount of an additive having a reducing effect for preventing decoloration of the glass, for example, an additive such as Sb ₂ O ₃ , which does not affect the effect of the present invention.
In addition to the above components, the package window glass of the present invention is used in ordinary glass as long as it does not deviate from the purpose of the present invention in order to improve the meltability and expand the stability of the glass, and is described in this specification. Other components that are not used can also be contained within a range of several mol%.
[0014]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In this specification, the glass transition temperature (Tg) and the expansion coefficient (α ₃₀ _{° C.} to ₄₀₀ _{° C.} ) are described in the “Measurement Method of Thermal Expansion of Optical Glass” in the Japan Optical Glass Industry Association Standard (Quartz Glass Standard). A differential thermal dilatometer (TMA) with a sample support was used. The Young's modulus (E) is measured using the ultrasonic pulse method (pulse echo overlap method) in JIS standard "Elastic modulus test method for fine ceramics". Using the Vickers hardness test method in “Method”, the refractive index (nd) was measured using the optical glass refractive index measurement method in the Japan Optical Glass Industry Association standard.
[0015]
Example 1
The composition of Example 1 shown in Table 1 was vitrified by a conventional method. That is, SiO ₂ , H ₃ BO ₃ , Al (OH) ₃ , Ta ₂ O ₅ , Y ₂ O ₃ , Na ₂ CO ₃ are weighed at a predetermined ratio as each raw material compound, and after mixing, a platinum crucible is used. Used and melted in a glass melting furnace at 1450 ° C. for about 2 hours. The melt was homogenized by stirring timely during melting. Thereafter, it was poured into a mold and molded, and further slowly cooled in an electric furnace set at a temperature about 10 ° C. lower than the glass transition temperature to obtain glass. Here, 0.3% by weight of Sb ₂ O ₃ was added as a defoaming agent. In order to confirm the mechanical strength, thermal properties, and optical properties of the obtained glass, glass transition temperature (Tg), thermal expansion coefficient (α ₃₀ _{° C.} to ₄₀₀ _{° C.} ), Young's modulus (E), Vickers hardness (Hv) The refractive index (nd) was measured. The results are also shown in Table 1. Each unit is: Tg (glass transition temperature): ° C, α (thermal expansion coefficient): × 10 ^-7 / ° C, E (Young's modulus): GPa, Hv (Vickers hardness): kgf / mm ² It is.
[0016]
[Table 1]

[0017]
[Table 2]

[0018]
[Table 3]

[0019]
[Table 4]

[0020]
(Examples 2 to 27)
Glasses of Examples 2 to 27 shown in Tables 1 to 4 were produced in the same manner as in Example 1. The obtained glass was measured for glass transition temperature (Tg), thermal expansion coefficient (α ₃₀ _{° C.} to ₄₀₀ _{° C.} ), Young's modulus (E), Vickers hardness (Hv) and refractive index (nd). The results are also shown in Tables 1 to 4.
[0021]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, Ta ₂ O ₅ is essential based on SiO ₂ —B ₂ O ₃ —Al ₂ O ₃ glass, and high-concentration alkaline earth oxide or rare earth oxide is contained. Thus, a glass having a thermal expansion coefficient suitable for adhesion to Kovar, a high Young's modulus and hardness can be produced. This glass has practically sufficient stability and environmental resistance, and can be preferably used for a communication package window.

Claims

I. A glass transition temperature (Tg) of 650 ° C. or higher; II. Refractive index (nd) is 1.585 to 1.936 , III. The coefficient of thermal expansion (α _{30 ° C. to 400 ° C.} ) is 45 to 55 × 10 ⁻⁷ / ° C., IV. Young's modulus (E) is 70 GPa or more, and Vickers hardness (Hv) is Ri Der 550kgf / mm ² or more,
In mol% display, SiO ₂ is _10~60%, B 2 _{O 3} is 5~30%, _Al 2 _{O 3} is 5~30%, _Ta 2 _{O 5} is 0.5 to 7%, MgO is 0 to 55 %, CaO 0-20%, SrO 0-20%, BaO 0-20%, ZnO 0-25%, Y ₂ O ₃ 0-30%, La ₂ O ₃ 0-30%, gd ₂ O ₃ is 0 to 30% _Yb 2 _{O 3} is 0 to 30% Li ₂ O 0 to 8% Na ₂ O 0 to 8% _{K 2} O 0 to 8%, and ZrO ₂ Is 0 to 8% (provided that MgO + CaO + SrO + BaO = 0-55%, Y ₂ O ₃ + La ₂ O ₃ + Gd ₂ O ₃ + Yb ₂ O ₃ = 0 to 30%, MgO + CaO + SrO + BaO + Y ₂ O ₃ + La ₂ O ₃ + Gd) ₂ O ₃ + Yb ₂ O ₃ = 6-55%)
Glass communications package window, characterized in that that have a composition consisting.