JP6575644B2 - Tablet-like sealing material and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ガラス及び無機フィラーを含む封着材及び該封着材の製造方法に関する。   The present invention relates to a sealing material containing glass and an inorganic filler, and a method for producing the sealing material.

従来、電子部品などを封着することを目的として、ガラス及び無機フィラーを含む封着材が広く用いられている。   Conventionally, sealing materials containing glass and inorganic fillers have been widely used for the purpose of sealing electronic components and the like.

例えば、下記特許文献1には、ガラスと、アルミナなどの無機フィラーとを含む気密端子用の封着材が記載されている。特許文献1では、上記封着材は、ガラス及び無機フィラーの含有比率が異なる複数の層を積層して形成することが記載されている。   For example, Patent Document 1 below describes a sealing material for an airtight terminal containing glass and an inorganic filler such as alumina. Patent Document 1 describes that the sealing material is formed by stacking a plurality of layers having different glass and inorganic filler content ratios.

特開平6−20732号公報JP-A-6-20732

本発明者は、特許文献1のように、ガラス及び無機フィラーの含有比率が異なる複数の層が積層されてなる封着材においては、被着体を封着する際の昇温により、ガラスの含有量が多い層の収縮が他の層の収縮より大きくなるという知見を得た。そして、この理由で被着体を封着する際の昇温により封着材に反りが生じ、被着体を十分に封着できないという課題があることを、本発明者は見出した。   As in Patent Document 1, in the sealing material in which a plurality of layers having different glass and inorganic filler content ratios are laminated, the inventor is able to increase the temperature of the adherend by increasing the temperature when sealing the adherend. It was found that the shrinkage of the layer with a high content is larger than the shrinkage of the other layers. For this reason, the present inventor has found that there is a problem that the sealing material warps due to the temperature rise when sealing the adherend, and the adherend cannot be sufficiently sealed.

本発明の目的は、被着体を封着する際に発生する反りを抑制することができ、被着体を確実に封着することを可能とする、封着材及び該封着材の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sealing material capable of suppressing warpage that occurs when sealing an adherend, and capable of reliably sealing the adherend, and manufacturing the sealing material. It is to provide a method.

本発明に係る封着材は、ガラス及び無機フィラーを含む複数の層が積層されてなる封着材であって、上記複数の層が、第1の層と、上記第1の層より上記ガラスの含有量が多い第2の層とを備え、上記第2の層の空隙率が、上記第1の層の空隙率より小さい。   The sealing material according to the present invention is a sealing material in which a plurality of layers containing glass and an inorganic filler are laminated, and the plurality of layers are formed of the first layer and the glass from the first layer. And the second layer has a porosity smaller than that of the first layer.

本発明に係る封着材は、上記第1の層が積層方向における一方側の最外層であり、上記第2の層が積層方向における他方側の最外層であってもよい。   In the sealing material according to the present invention, the first layer may be an outermost layer on one side in the stacking direction, and the second layer may be the outermost layer on the other side in the stacking direction.

本発明に係る封着材は、好ましくは、上記第2の層の熱膨張係数が、上記第1の層の熱膨張係数より大きい。   In the sealing material according to the present invention, preferably, the thermal expansion coefficient of the second layer is larger than the thermal expansion coefficient of the first layer.

本発明に係る封着材は、上記第1の層と上記第2の層との間に、第3の層を設けてもよい。   In the sealing material according to the present invention, a third layer may be provided between the first layer and the second layer.

本発明に係る封着材は、好ましくは、上記第3の層のガラス含有量が、上記第1の層のガラス含有量より多く、上記第2の層のガラス含有量より少ない。   In the sealing material according to the present invention, preferably, the glass content of the third layer is larger than the glass content of the first layer and is smaller than the glass content of the second layer.

本発明に係る封着材は、好ましくは、上記第3の層の空隙率が、上記第1の層の空隙率より小さく、上記第2の層の空隙率より大きい。   In the sealing material according to the present invention, the porosity of the third layer is preferably smaller than the porosity of the first layer and larger than the porosity of the second layer.

本発明に係る封着材は、好ましくは、上記第3の層の熱膨張係数が、上記第1の層の熱膨張係数より大きく、第2の層の熱膨張係数より小さい。   In the sealing material according to the present invention, the thermal expansion coefficient of the third layer is preferably larger than the thermal expansion coefficient of the first layer and smaller than the thermal expansion coefficient of the second layer.

本発明に係る封着材の製造方法は、上記第1の層を形成するための第1のグリーンシートと、上記第2の層を形成するための第2のグリーンシートとを用意する工程と、上記第2の層の空隙率を低下させるように、上記第2のグリーンシートに処理を施す工程と、上記第1,第2のグリーンシートを含む積層体を作製する工程とを備える。   The method for producing a sealing material according to the present invention includes a step of preparing a first green sheet for forming the first layer and a second green sheet for forming the second layer; And a step of treating the second green sheet so as to reduce the porosity of the second layer, and a step of producing a laminate including the first and second green sheets.

本発明に係る封着材の製造方法は、上記第2のグリーンシートに処理を施す工程が、上記第2のグリーンシートを熱プレスにより加圧する工程であってもよい。   In the method for manufacturing the sealing material according to the present invention, the step of treating the second green sheet may be a step of pressing the second green sheet by hot pressing.

本発明に係る封着材の製造方法は、上記第1,第2のグリーンシートを含む積層体を作製する工程が、上記熱プレスの圧力よりも低い圧力で圧着することにより上記積層体を作製する工程であってもよい。   In the method for producing a sealing material according to the present invention, the step of producing a laminate including the first and second green sheets is produced by pressure bonding at a pressure lower than the pressure of the hot press. It may be a process to do.

本発明に係る封着材は、複数の層が積層されてなる封着材であって、複数の層が、第1の層と、第1の層よりガラスの含有量が多い第2の層とを備える。また、第2の層の空隙率は、第1の層の空隙率より小さい。そのため、第2の層は、第1の層よりガラスの含有量が多いにもかかわらず、収縮量を小さくすることができる。従って、被着体を封着する際に発生する反りが抑制され、被着体を確実に封着することができる。   The sealing material according to the present invention is a sealing material in which a plurality of layers are laminated, and the plurality of layers includes a first layer and a second layer having a glass content higher than that of the first layer. With. The porosity of the second layer is smaller than the porosity of the first layer. Therefore, the second layer can reduce the amount of shrinkage despite the glass content being higher than that of the first layer. Accordingly, warpage that occurs when the adherend is sealed is suppressed, and the adherend can be reliably sealed.

本発明の一実施形態に係る封着材を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the sealing material which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る封着材を用いて互いに熱膨張係数が異なる異種材料を封着した構造を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the structure which sealed the dissimilar material from which a thermal expansion coefficient mutually differs using the sealing material which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, in each drawing, the member which has the substantially the same function may be referred with the same code | symbol.

(封着材)
図1は、本発明の一実施形態に係る封着材を示す模式的斜視図である。図1に示すように、封着材1はタブレット状である。より詳細には、封着材1は円板状である。封着材1は、リング状や矩形板状であってもよい。
(Sealing material)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a sealing material according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the sealing material 1 has a tablet shape. More specifically, the sealing material 1 has a disk shape. The sealing material 1 may be a ring shape or a rectangular plate shape.

封着材1は、第1の層2、第2の層3及び第3の層4を備える。第2の層3上には、第3の層4が積層されている。第3の層4上には、第1の層2が積層されている。このように封着材1は、3層の積層構造を有している。なお、本発明においては、複数の層が積層される限り、積層数は特に限定されない。   The sealing material 1 includes a first layer 2, a second layer 3, and a third layer 4. A third layer 4 is stacked on the second layer 3. A first layer 2 is stacked on the third layer 4. Thus, the sealing material 1 has a three-layer laminated structure. In the present invention, the number of layers is not particularly limited as long as a plurality of layers are stacked.

第1の層2は、積層方向における一方側の最外層である。第2の層3は、積層方向における他方側の最外層である。第1の層2と第2の層3との間に、第3の層4が設けられている。   The first layer 2 is the outermost layer on one side in the stacking direction. The second layer 3 is the outermost layer on the other side in the stacking direction. A third layer 4 is provided between the first layer 2 and the second layer 3.

封着材1は、ガラスと、無機フィラーとを含む。より詳細には、第1〜第3の層2〜4の各層が、ガラスと無機フィラーとを含む。上記ガラスとしては、特に限定されないが、例えば、鉛やビスマスを多く含む低融点ガラスなどを用いることができる。   The sealing material 1 contains glass and an inorganic filler. More specifically, each of the first to third layers 2 to 4 includes glass and an inorganic filler. Although it does not specifically limit as said glass, For example, the low melting glass etc. which contain many lead and bismuth etc. can be used.

上記無機フィラーとしても、特に限定されず、例えば、コージェライト、ムライト、シリカ、チタン酸鉛、ウィレマイト、β−スポジュメン、ジルコン、リン酸ジルコニウム、アルミナなどが挙げられる。   The inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include cordierite, mullite, silica, lead titanate, willemite, β-spodumene, zircon, zirconium phosphate, and alumina.

第2の層3のガラスの含有量は、第1の層2のガラスの含有量より多い。また、第3の層4のガラスの含有量は、第1の層2のガラスの含有量より多く、第2の層3のガラスの含有量より少ない。   The glass content of the second layer 3 is greater than the glass content of the first layer 2. The glass content of the third layer 4 is greater than the glass content of the first layer 2 and is less than the glass content of the second layer 3.

本実施形態において、ガラスの熱膨張係数は、無機フィラーの熱膨張係数より大きい。そのため、ガラスの含有量がより多い第2の層3の熱膨張係数は、第1の層2の熱膨張係数より大きいこととなる。また、第3の層4の熱膨張係数は、第1の層2の熱膨張係数より大きく、第2の層3の熱膨張係数より小さいこととなる。もっとも、本発明においては、無機フィラーの熱膨張係数が、ガラスの熱膨張係数より大きくてもよい。   In this embodiment, the thermal expansion coefficient of glass is larger than the thermal expansion coefficient of an inorganic filler. Therefore, the thermal expansion coefficient of the second layer 3 having a higher glass content is larger than the thermal expansion coefficient of the first layer 2. Further, the thermal expansion coefficient of the third layer 4 is larger than the thermal expansion coefficient of the first layer 2 and smaller than the thermal expansion coefficient of the second layer 3. But in this invention, the thermal expansion coefficient of an inorganic filler may be larger than the thermal expansion coefficient of glass.

第2の層3の空隙率は、第1の層2の空隙率より小さい。第2の層3の空隙率が第1の層2の空隙率より小さい場合、空隙率が同じ場合に比べ、第2の層3の収縮の量を小さくすることができる。その結果、被着体を封着する際に発生する反りを抑制することができる。これを以下、より詳細に説明する。   The porosity of the second layer 3 is smaller than the porosity of the first layer 2. When the porosity of the second layer 3 is smaller than the porosity of the first layer 2, the amount of shrinkage of the second layer 3 can be made smaller than when the porosity is the same. As a result, it is possible to suppress warping that occurs when the adherend is sealed. This will be described in more detail below.

ガラスは、無機フィラーと比較して、封着過程における昇温により溶融しやすく、しかも溶融したガラスは、粒子間の隙間を埋めるように流動する。そのため、ガラスの含有量が多い層は、封着過程における昇温により収縮しやすく、これが封着材の反りの原因となる。   Compared with inorganic fillers, glass is easily melted by the temperature rise in the sealing process, and the molten glass flows so as to fill the gaps between the particles. For this reason, a layer having a high glass content tends to shrink due to an increase in temperature during the sealing process, which causes warping of the sealing material.

この収縮量を小さくするために、本実施形態においては、ガラスの含有量が多い第2の層3の空隙率を、ガラス含有量の少ない第1の層2の空隙率より小さくしている。空隙率が小さくなると、第2の層3の収縮量が小さくなり、封着過程における昇温により発生する反りを抑制することができる。従って、封着材1は、被着体を確実に封着することができる。第1の層2の空隙率と第2の層3の空隙率の差は、1体積%以上であることが好ましく、2体積%以上であることがさらに好ましく、4体積%以上であることが特に好ましい。これにより、さらに反りを抑制することができ、被着体をさらに確実に封着することができる。   In order to reduce the amount of shrinkage, in this embodiment, the porosity of the second layer 3 having a high glass content is set to be smaller than the porosity of the first layer 2 having a low glass content. When the porosity is reduced, the shrinkage amount of the second layer 3 is reduced, and the warpage caused by the temperature rise in the sealing process can be suppressed. Therefore, the sealing material 1 can reliably seal the adherend. The difference between the porosity of the first layer 2 and the porosity of the second layer 3 is preferably 1% by volume or more, more preferably 2% by volume or more, and 4% by volume or more. Particularly preferred. Thereby, a curvature can be suppressed further and a to-be-adhered body can be sealed more reliably.

また、第3の層4の空隙率は、第1の層2の空隙率より小さく、第2の層3の空隙率より大きい。本実施形態のように、第3の層4の空隙率が、第1の層2の空隙率よりも小さい場合、第1の層2と第3の層4の間で発生する反り及び第2の層3と第3の層4の間で発生する反りを抑制することができる。従って、より一層効果的に封着材1の反りを抑制することができ、より一層確実に被着体を封着することができる。   The porosity of the third layer 4 is smaller than the porosity of the first layer 2 and larger than the porosity of the second layer 3. When the porosity of the third layer 4 is smaller than the porosity of the first layer 2 as in this embodiment, the warp that occurs between the first layer 2 and the third layer 4 and the second Warpage that occurs between the layer 3 and the third layer 4 can be suppressed. Therefore, the warp of the sealing material 1 can be more effectively suppressed, and the adherend can be sealed more reliably.

本実施形態のように、第1の層2と第2の層3の間に第3の層4を設ける場合、第1の層2の空隙率と第3の層4の空隙率の差、及び第3の層4の空隙率と第2の層3の空隙率の差は、それぞれ1体積%以上であることが好ましく、2体積%以上であることがさらに好ましい。これにより、さらに反りを抑制することができ、被着体をさらに確実に封着することができる。   When providing the 3rd layer 4 between the 1st layer 2 and the 2nd layer 3 like this embodiment, the difference of the porosity of the 1st layer 2 and the porosity of the 3rd layer 4, The difference between the porosity of the third layer 4 and the porosity of the second layer 3 is preferably 1% by volume or more, and more preferably 2% by volume or more. Thereby, a curvature can be suppressed further and a to-be-adhered body can be sealed more reliably.

第1の層2、第2の層3及び第3の層4のそれぞれの空隙率は、25〜50体積%の範囲内であることが好ましく、27〜40体積%の範囲内であることがさらに好ましい。これらの範囲内で、上記のように各層間に空隙率の差を設けることにより、さらに反りを抑制することができ、被着体をさらに確実に封着することができる。   The porosity of each of the first layer 2, the second layer 3, and the third layer 4 is preferably in the range of 25 to 50% by volume, and preferably in the range of 27 to 40% by volume. Further preferred. Within these ranges, by providing a difference in porosity between the layers as described above, warpage can be further suppressed, and the adherend can be more reliably sealed.

封着材1の厚みとしては、特に限定されないが、好ましくは、200μm〜1mm以下である。封着材1の厚みが200μmより小さいと、被着体の熱膨張係数の差を吸収することが困難となり、いずれかの被着体との界面で剥離が生じ易くなる。封着材1の厚みが、1mmより大きいと、封着材内部で凝集破壊を生じ易くなり、異種材料間を封着することが困難となる場合がある。   Although it does not specifically limit as thickness of the sealing material 1, Preferably, it is 200 micrometers-1 mm or less. If the thickness of the sealing material 1 is smaller than 200 μm, it becomes difficult to absorb the difference in thermal expansion coefficient of the adherend, and peeling tends to occur at the interface with any of the adherends. If the thickness of the sealing material 1 is greater than 1 mm, cohesive failure tends to occur inside the sealing material, and it may be difficult to seal between different materials.

図2は、本発明の第1の実施形態に係る封着材を用いて互いに熱膨張係数の異なる異種材料を封着した構造を示す模式的斜視図である。   FIG. 2 is a schematic perspective view showing a structure in which different kinds of materials having different thermal expansion coefficients are sealed using the sealing material according to the first embodiment of the present invention.

図2に示すように、熱膨張係数の小さい材料10と、熱膨張係数の大きい材料20との間に封着材1が設けられている。すなわち、熱膨張係数の小さい材料10と熱膨張係数の大きい材料20は、封着材1により封着されている。より詳細には、熱膨張係数の小さい材料10は、封着材1の第1の層2側に設けられており、熱膨張係数の大きい材料20は、封着材1の第2の層3側に設けられている。   As shown in FIG. 2, the sealing material 1 is provided between a material 10 having a small thermal expansion coefficient and a material 20 having a large thermal expansion coefficient. That is, the material 10 having a small thermal expansion coefficient and the material 20 having a large thermal expansion coefficient are sealed by the sealing material 1. More specifically, the material 10 having a small coefficient of thermal expansion is provided on the first layer 2 side of the sealing material 1, and the material 20 having a large coefficient of thermal expansion is the second layer 3 of the sealing material 1. On the side.

ここで、例えば、シリコン(熱膨張係数が40×10−7/℃程度)、アルミナ(熱膨張係数が70〜80×10−7/℃)、SUS(熱膨張係数が110〜150×10−7/℃)のいずれか2種を封着する場合、各材料間で熱膨張係数が大きく異なる。そのため、ガラス及び無機フィラーが均一に分散されている封着材を用いて封着しようとすると、熱膨張係数の小さい材料10と熱膨張係数の大きい材料20のいずれかとの界面で剥離が生じることとなる。 Here, for example, silicon (thermal expansion coefficient of about 40 × 10 -7 / ℃), alumina (thermal expansion coefficient of 70~80 × 10 -7 / ℃), SUS ( thermal expansion coefficient of 110 to 150 × 10 - 7 / ° C.), the thermal expansion coefficient differs greatly between the materials. Therefore, when sealing is performed using a sealing material in which glass and inorganic filler are uniformly dispersed, peeling occurs at the interface between the material 10 having a small thermal expansion coefficient and the material 20 having a large thermal expansion coefficient. It becomes.

しかしながら、本実施形態では、熱膨張係数の小さい封着材1の第1の層2側が、熱膨張係数の小さい材料10に接している。また、熱膨張係数の大きい封着材1の第2の層3が、熱膨張係数の大きい材料20に接している。すなわち、封着材1は、熱膨張係数の異なる異種材料10及び20のいずれと接する側の面においても、これらの材料10及び20との熱膨張係数の差が小さくなっている。従って、封着材1は、熱膨張係数の異なる異種材料10及び20のいずれと接する側の界面においても、剥離が生じ難い。よって、封着材1を用いることにより、互いに熱膨張係数の異なる異種材料間を封着することができる。   However, in this embodiment, the first layer 2 side of the sealing material 1 having a small thermal expansion coefficient is in contact with the material 10 having a small thermal expansion coefficient. Further, the second layer 3 of the sealing material 1 having a large thermal expansion coefficient is in contact with the material 20 having a large thermal expansion coefficient. That is, the sealing material 1 has a small difference in thermal expansion coefficient between the sealing material 1 and these materials 10 and 20 on the surface in contact with any of the different materials 10 and 20 having different thermal expansion coefficients. Therefore, the sealing material 1 is unlikely to peel off at the interface on the side in contact with any of the different materials 10 and 20 having different thermal expansion coefficients. Therefore, by using the sealing material 1, different materials having different thermal expansion coefficients can be sealed.

本発明に係る封着材は、上記のように、互いに熱膨張係数の異なる異種材料を封着することができる。従って、本発明に係る封着材は、圧力センサー等の用途に好適に用いることができる。   As described above, the sealing material according to the present invention can seal different materials having different thermal expansion coefficients. Therefore, the sealing material which concerns on this invention can be used suitably for uses, such as a pressure sensor.

(封着材の製造方法)
本発明に係る封着材の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、第1の層を形成するための第1のグリーンシートと、第2の層を形成するための第2のグリーンシートとを用意する工程(工程1)と、第2の層の空隙率を低下させるように、第2のグリーンシートに処理を施す工程(工程2)と、第1,第2のグリーンシートを含む積層体を作製する工程(工程3)とを備える製造方法により製造することができる。以下、工程1〜工程3について、より詳細に説明する。
(Method for producing sealing material)
Although it does not specifically limit as a manufacturing method of the sealing material which concerns on this invention, For example, the 1st green sheet for forming a 1st layer, and the 2nd green sheet for forming a 2nd layer Including a step (step 1), a step of processing the second green sheet so as to reduce the porosity of the second layer (step 2), and the first and second green sheets. It can manufacture with a manufacturing method provided with the process (process 3) which produces a laminated body. Hereinafter, Step 1 to Step 3 will be described in more detail.

(工程1)
まず、ガラス粉末及び無機フィラー粉末を、バインダー樹脂を含む溶剤に分散させスラリーを作製する。次に、得られたスラリーをシート形状となるように塗布し、乾燥させる。それによって、第1の層を形成するための第1のグリーンシートと、第2の層を形成するための第2のグリーンシートとを含む、複数枚のグリーンシートを用意する。
(Process 1)
First, a glass powder and an inorganic filler powder are dispersed in a solvent containing a binder resin to produce a slurry. Next, the obtained slurry is applied in a sheet shape and dried. Thereby, a plurality of green sheets including a first green sheet for forming the first layer and a second green sheet for forming the second layer are prepared.

上記スラリーを作製する際には、第2のグリーンシートのガラスの含有量が、第1のグリーンシートのガラスの含有量より多くなるように、第1,第2のグリーンシートで、それぞれ、ガラスと無機フィラーの配合比率(ガラス粉末/無機フィラー粉末)の異なるスラリーを作製する。それによって、第1の層及び第2の層を形成したときに、第2の層の熱膨張係数を第1の層の熱膨張係数より大きくすることができる。   When the slurry is prepared, the glass content of the first green sheet is larger than that of the first green sheet so that the glass content of the second green sheet is larger than the glass content of the first green sheet. And slurry having different blending ratios of glass and inorganic filler (glass powder / inorganic filler powder). Thereby, when the first layer and the second layer are formed, the thermal expansion coefficient of the second layer can be made larger than the thermal expansion coefficient of the first layer.

第1のグリーンシートを作製するためのガラス粉末と無機フィラー粉末の配合比率(ガラス粉末/無機フィラー粉末)としては、質量比で、45/55〜90/10の範囲にあることが好ましい。   The mixing ratio (glass powder / inorganic filler powder) of the glass powder and the inorganic filler powder for producing the first green sheet is preferably in the range of 45/55 to 90/10 by mass ratio.

他方、第2のグリーンシートを作製するためのガラス粉末と無機フィラー粉末の配合比率(ガラス粉末/無機フィラー粉末)としては、質量比で、47/53〜95/5の範囲にあることが好ましい。   On the other hand, the mixing ratio (glass powder / inorganic filler powder) of the glass powder and the inorganic filler powder for producing the second green sheet is preferably in the range of 47/53 to 95/5 in mass ratio. .

第1のグリーンシートの配合比率(ガラス粉末/無機フィラー粉末)と、第2のグリーンシートの配合比率(ガラス粉末/無機フィラー粉末)が、それぞれ上記範囲内にある場合、第1,第2の層の熱膨張係数の差をより適切な範囲とすることができることから、互いに熱膨張係数の異なる異種材料間をより一層確実に封着することができる。   When the blending ratio of the first green sheet (glass powder / inorganic filler powder) and the blending ratio of the second green sheet (glass powder / inorganic filler powder) are within the above ranges, the first and second Since the difference in the coefficient of thermal expansion of the layers can be set in a more appropriate range, different types of materials having different coefficients of thermal expansion can be more reliably sealed.

また、用意するグリーンシートの枚数は、特に限定されない。例えば、上述した封着材1を作成する場合には、第3の層4を作製するための第3のグリーンシートを用意する。その場合においては、スラリーを作製する際に、第3のグリーンシートのガラスの含有量が、第1のグリーンシートのガラスの含有量より多く、第2のグリーンシートの含有量より少なくなるように、第3のグリーンシートの配合比率を調整することが好ましい。   Further, the number of prepared green sheets is not particularly limited. For example, when producing the sealing material 1 mentioned above, the 3rd green sheet for producing the 3rd layer 4 is prepared. In that case, when producing the slurry, the glass content of the third green sheet is greater than the glass content of the first green sheet and less than the content of the second green sheet. It is preferable to adjust the blending ratio of the third green sheet.

(工程2)
次に、第2のグリーンシートを仮焼成することにより形成される第2の層の空隙率を低下させるように、用意した第2のグリーンシートに処理を施す。第2のグリーンシートに処理を施す方法としては、特に限定されないが、例えば、第2のグリーンシートを熱プレスにより加圧することにより、第2のグリーンシートの空隙率を低下させることができる。
(Process 2)
Next, the prepared second green sheet is treated so as to reduce the porosity of the second layer formed by pre-baking the second green sheet. A method for performing the treatment on the second green sheet is not particularly limited. For example, the porosity of the second green sheet can be reduced by pressurizing the second green sheet by hot pressing.

上記熱プレスは、温度80〜100℃、圧力10〜300MPaで、60〜300秒間行うことが望ましい。上記の条件下で熱プレスを行う場合、より一層空隙率を低下させることができる。   The hot pressing is desirably performed at a temperature of 80 to 100 ° C. and a pressure of 10 to 300 MPa for 60 to 300 seconds. When hot pressing is performed under the above conditions, the porosity can be further reduced.

上記第2のグリーンシートに施す処理は、ガラスの含有量が最も少ないグリーンシートである第2のグリーンシート以外の他のグリーンシートに施してもよい。例えば、上述した第3のグリーンシートを仮焼成することにより形成される第3の層の空隙率を低下させるように、第3のグリーンシートに処理を施してもよい。   The treatment applied to the second green sheet may be applied to other green sheets other than the second green sheet which is the green sheet having the smallest glass content. For example, you may process a 3rd green sheet so that the porosity of the 3rd layer formed by pre-baking the 3rd green sheet mentioned above may be reduced.

(工程3)
次に、第1,第2のグリーンシートを含む複数枚のグリーンシートの積層体を作製する。より詳細には、上記処理を施していない第1のグリーンシートと、上記処理を施した第2のグリーンシートとを含む複数枚のグリーンシートの積層体を作製する。
(Process 3)
Next, a laminate of a plurality of green sheets including the first and second green sheets is produced. More specifically, a laminate of a plurality of green sheets including a first green sheet that has not been subjected to the treatment and a second green sheet that has been subjected to the treatment is produced.

しかる後、得られた積層体に熱プレスを施す。この際、上記第2の層の空隙率を低下させるために、第2のグリーンシートに施す熱プレスの圧力よりも低い圧力で圧着することが好ましい。具体的には、温度80〜100℃、圧力5〜200MPaで、60〜300秒間行うことが望ましい。   Thereafter, the obtained laminate is hot pressed. At this time, in order to reduce the porosity of the second layer, it is preferable to perform pressure bonding at a pressure lower than the pressure of the hot press applied to the second green sheet. Specifically, it is desirable to carry out at a temperature of 80 to 100 ° C. and a pressure of 5 to 200 MPa for 60 to 300 seconds.

次に、圧着した積層体を金型で打ち抜き、所望の形状とする。最後に、打ち抜いた積層体をガラス粉末の軟化点より低い温度で仮焼成し、封着材を得る。   Next, the pressure-bonded laminate is punched out with a mold to obtain a desired shape. Finally, the punched laminate is temporarily fired at a temperature lower than the softening point of the glass powder to obtain a sealing material.

本発明に係る製造方法においては、上記のように、第1の層と比較してガラスの含有量の多い第2の層を形成するための第2のグリーンシートに、空隙率を低下させる処理が施される。従って、第2の層の空隙率が、上記第1の層の空隙率より小さい封着材を得ることができる。そのため、得られた封着材では、第2の層の収縮量が小さくなり、被着体を封着する際に発生する反りを抑制することができる。従って、本発明に係る製造方法によれば、被着体を確実に封着することが可能な封着材を得ることができる。   In the manufacturing method according to the present invention, as described above, the treatment for reducing the porosity of the second green sheet for forming the second layer having a higher glass content than the first layer. Is given. Therefore, it is possible to obtain a sealing material in which the porosity of the second layer is smaller than the porosity of the first layer. Therefore, in the obtained sealing material, the shrinkage amount of the second layer is reduced, and the warpage that occurs when the adherend is sealed can be suppressed. Therefore, according to the manufacturing method according to the present invention, it is possible to obtain a sealing material that can reliably seal the adherend.

以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be clarified by giving specific examples of the present invention. In addition, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
ガラス粉末としてBi−B−ZnO系ガラス70質量%及び無機フィラー粉末としてコーディエライト30質量%を含む第1のグリーンシートと、ガラス粉末としてBi−B−ZnO系ガラス80質量%及び無機フィラー粉末としてコーディエライト20質量%を含む第2のグリーンシートとを用意した。
Example 1
A first green sheet containing 70% by mass of Bi 2 O 3 —B 2 O 3 —ZnO-based glass as glass powder and 30% by mass of cordierite as inorganic filler powder, and Bi 2 O 3 —B 2 O as glass powder A second green sheet containing 80% by mass of 3- ZnO-based glass and 20% by mass of cordierite as an inorganic filler powder was prepared.

次に、用意した第2のグリーンシートに温度90℃、圧力200MPaで、120秒間、第1の熱プレスを施した。しかる後、第1,第2のグリーンシートを積層させて積層体を作製し、得られた積層体に、温度90℃、圧力70MPaで、60秒間、第2の熱プレスを施した。圧着した積層体を、金型で打ち抜いて円板状とし、温度470℃で仮焼成することにより、直径10mmの円板状の封着材を得た。   Next, a first hot press was applied to the prepared second green sheet at a temperature of 90 ° C. and a pressure of 200 MPa for 120 seconds. Thereafter, the first and second green sheets were laminated to produce a laminate, and the obtained laminate was subjected to a second hot press at a temperature of 90 ° C. and a pressure of 70 MPa for 60 seconds. The pressure-bonded laminate was punched out with a mold to form a disk, and pre-baked at a temperature of 470 ° C. to obtain a disk-shaped sealing material having a diameter of 10 mm.

(実施例2)
第1,第2のグリーンシートのガラス粉末及び無機フィラー粉末の含有量を下記の表1に示すように設定したこと以外は、実施例1と同様にして、直径10mmの円板状の封着材を得た。
(Example 2)
Disc-shaped sealing with a diameter of 10 mm in the same manner as in Example 1 except that the contents of the glass powder and inorganic filler powder in the first and second green sheets were set as shown in Table 1 below. The material was obtained.

(実施例3)
ガラス粉末としてPbO−SiO−B系ガラス85質量%及び無機フィラー粉末として非晶質シリカ15質量%を含む第1のグリーンシートと、ガラス粉末としてPbO−SiO−B系ガラス93質量%及び無機フィラー粉末として非晶質シリカ7質量%を含む第2のグリーンシートと、ガラス粉末としてPbO−SiO−B系ガラス89質量%及び無機フィラー粉末として非晶質シリカ11質量%を含む第3のグリーンシートとを用意した。
(Example 3)
A first green sheet containing 15 wt% amorphous silica as PbO-SiO 2 -B 2 O 3 based glass 85% by weight and an inorganic filler powder as a glass powder, PbO-SiO 2 -B 2 O 3 as a glass powder A second green sheet containing 93% by mass of a glass and 7% by mass of amorphous silica as an inorganic filler powder, 89% by mass of a PbO—SiO 2 —B 2 O 3 glass as a glass powder and amorphous as an inorganic filler powder A third green sheet containing 11% by mass of porous silica was prepared.

次に、用意した第2のグリーンシートに温度100℃、圧力120Mpaで、180秒間、また、第3のグリーンシートに温度100℃、圧力90MPaで、180秒間第1の熱プレスを施した。しかる後、第2のグリーンシート上に第3のグリーンシート及び第1のグリーンシートをこの順に積層させて積層体を作製し、得られた積層体に、温度85℃、圧力50MPaで、90秒間、第2の熱プレスを施した。圧着した積層体を、金型で打ち抜いて円板状とし、温度420℃で仮焼成することにより、直径10mmの円板状の封着材を得た。   Next, a first hot press was applied to the prepared second green sheet at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 120 MPa for 180 seconds, and a third green sheet was applied at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 90 MPa for 180 seconds. Thereafter, the third green sheet and the first green sheet are laminated in this order on the second green sheet to produce a laminate, and the resulting laminate is heated at 85 ° C. and a pressure of 50 MPa for 90 seconds. A second hot press was applied. The pressure-bonded laminate was punched out with a mold to form a disk, and was calcined at a temperature of 420 ° C. to obtain a disk-shaped sealing material having a diameter of 10 mm.

(実施例4)
第1〜第3のグリーンシートのガラス粉末及び無機フィラー粉末の含有量を下記の表1に示すように設定したこと以外は、実施例3と同様にして、直径10mmの円板状の封着材を得た。
Example 4
Disc-shaped sealing with a diameter of 10 mm, as in Example 3, except that the glass powder and inorganic filler powder contents of the first to third green sheets were set as shown in Table 1 below. The material was obtained.

(比較例1)
第2のグリーンシートに、第1の熱プレスを施さなかったこと以外は、実施例1と同様にして、直径10mmの円板状の封着材を得た。
(Comparative Example 1)
A disc-shaped sealing material having a diameter of 10 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first green sheet was not subjected to the first hot press.

(比較例2)
第2,第3のグリーンシートに、第1の熱プレスを施さなかったこと以外は、実施例3と同様にして、直径10mmの円板状の封着材を得た。
(Comparative Example 2)
A disc-shaped sealing material having a diameter of 10 mm was obtained in the same manner as in Example 3 except that the first and second green sheets were not subjected to the first hot press.

(評価)
空隙率及び熱膨張係数;
まず、第2の熱プレスを行う前の第1,第2,第3の各グリーンシートを準備し、それぞれ50cmに切断する。切断した各グリーンシートを仮焼成することにより、上記の仮焼成温度で仮焼成体(第1,第2,第3の層)を作製する。作製した各仮焼成体の厚みおよび質量を測定し、体積Vおよび質量Mを求める。次に、ガラスと無機フィラーの配合比率に合わせた混合粉末の合成密度ρを計算により求め、ε=1−M/(V・ρ)より空隙率εを求めた。同様にして、第1,第2,第3の各グリーンシートの仮焼成体(第1,第2,第3の層)を作製し、熱膨張係数を測定した。
(Evaluation)
Porosity and coefficient of thermal expansion;
First, the first, second and third green sheets before the second hot press are prepared and cut into 50 cm 2 , respectively. By pre-baking each cut green sheet, a pre-fired body (first, second, and third layers) is produced at the pre-baking temperature. The thickness and mass of each prepared calcined body are measured to determine the volume V and mass M. Next, the composite density ρ of the mixed powder matched to the mixing ratio of the glass and the inorganic filler was determined by calculation, and the porosity ε was determined from ε = 1−M / (V · ρ). Similarly, pre-fired bodies (first, second, and third layers) of the first, second, and third green sheets were prepared, and the thermal expansion coefficients were measured.

反り量の評価;
実施例1〜4及び比較例1,2で得られた封着材を、仮焼成温度+20℃で、10分間焼成した。焼成後、封着材を2枚の平板で挟み込み、封着材が挟み込まれた2枚の平板間の距離を測定した。測定した2枚の平板間の距離と、封着材そのものの厚みの差を、反り量とした。
Evaluation of warpage amount;
The sealing materials obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were baked for 10 minutes at a temporary baking temperature + 20 ° C. After firing, the sealing material was sandwiched between two flat plates, and the distance between the two flat plates sandwiched with the sealing material was measured. The difference between the measured distance between the two flat plates and the thickness of the sealing material itself was defined as the amount of warpage.

Figure 0006575644
Figure 0006575644

表1より、ガラス粉末の含有量の多いグリーンシートに、第1の熱プレスを施した(ガラス粉末の含有量が多いグリーンシートの空隙率が小さい)実施例1〜4で得られた封着材の反り量は、比較例1,2の封着材の反り量より、小さいことが確認できた。   From Table 1, the sealing obtained in Examples 1 to 4 in which the first hot press was performed on the green sheet having a large glass powder content (the porosity of the green sheet having a large glass powder content is small). It was confirmed that the warpage amount of the material was smaller than the warpage amount of the sealing materials of Comparative Examples 1 and 2.

1…封着材
2…第1の層
3…第2の層
4…第3の層
10…熱膨張係数の小さい材料
20…熱膨張係数の大きい材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealing material 2 ... 1st layer 3 ... 2nd layer 4 ... 3rd layer 10 ... Material with a small thermal expansion coefficient 20 ... Material with a large thermal expansion coefficient

Claims (5)

ガラス及び無機フィラーを含む複数の層が積層されてなり、熱膨張係数の異なる材料の封着に用いられるタブレット状封着材であって、
前記複数の層が、第1の層と、前記第1の層より空隙率が小さい第2の層とを備え、
前記第1の層及び前記第2の層がそれぞれ熱膨張係数の異なる材料と接合される、タブレット状封着材。
A plurality of layers containing glass and an inorganic filler are laminated, and are tablet-like sealing materials used for sealing materials having different coefficients of thermal expansion,
The plurality of layers include a first layer and a second layer having a lower porosity than the first layer,
A tablet-like sealing material in which the first layer and the second layer are bonded to materials having different thermal expansion coefficients.
前記第2の層の熱膨張係数が、前記第1の層の熱膨張係数より大きい、請求項1に記載のタブレット状封着材。   The tablet-like sealing material according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of the second layer is larger than a thermal expansion coefficient of the first layer. 前記第2の層のガラス含有量が、前記第1の層のガラス含有量より多い、請求項1又は2に記載のタブレット状封着材。   The tablet-like sealing material according to claim 1 or 2, wherein the glass content of the second layer is larger than the glass content of the first layer. ガラス及び無機フィラーを含む複数の層が積層されてなり、熱膨張係数の異なる材料の封着に用いられるタブレット状封着材であって、前記複数の層が、第1の層と、前記第1の層より空隙率が小さい第2の層とを備える、タブレット状封着材の製造方法であって、
前記第1の層を形成するための第1のグリーンシートと、前記第2の層を形成するための第2のグリーンシートとを用意する工程と、
前記第2の層の空隙率を低下させるように、前記第2のグリーンシートに処理を施す工程と、
前記第1,第2のグリーンシートを含む積層体を作製する工程と、
前記積層体を金型で打ち抜いてタブレット状とする工程と、
を備える、タブレット状封着材の製造方法。
A plurality of layers containing glass and an inorganic filler are laminated, and are tablet-like sealing materials used for sealing materials having different thermal expansion coefficients, wherein the plurality of layers include the first layer and the first layer. A method for producing a tablet-like sealing material, comprising a second layer having a porosity smaller than that of the first layer,
Preparing a first green sheet for forming the first layer and a second green sheet for forming the second layer;
Treating the second green sheet so as to reduce the porosity of the second layer;
Producing a laminate including the first and second green sheets;
Punching the laminate with a mold to form a tablet;
A method for producing a tablet-like sealing material.
前記積層体を前記タブレット状とする工程の後、前記タブレット状の前記積層体を仮焼成する工程をさらに備える、請求項4に記載のタブレット状封着材の製造方法。   The manufacturing method of the tablet-shaped sealing material of Claim 4 further equipped with the process of pre-baking the said tablet-shaped laminated body after the process which makes the said laminated body the said tablet shape.
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