JP6638794B2 - 封着材料、封着体 - Google Patents

Description

本発明は、封着材料、および、封着体に関する。

ソーダ石灰ガラスなどの被封着物を封着する封着材料（シール材）として、低融点ガラスが用いられている。たとえば、ビスマス系ガラス粉末に低膨張フィラーを混合したもの等が封着材料として使用されている。

封着材料には、非晶質タイプと結晶化タイプとがある。このうち、結晶化タイプの封着材料は、たとえば、結晶性のビスマス系ガラス粉末を含み、封着時に行われる熱処理によって、そのビスマス系ガラス粉末が結晶化する。このため、結晶化タイプの封着材料を用いて封着を行ったときには、封着後に再度行われる熱処理の際に流動しにくい。したがって、結晶化タイプの封着材料は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）排気管などのように、封着後に再度熱処理が行われる場合において、多く用いられている（たとえば、特許文献１から３を参照）。

特開２００６−３２１６６５号公報 特開２００８−２３０９４３号公報 国際公開２０１３／１５４１９３号

しかしながら、結晶性のビスマス系ガラス粉末は、耐水性が十分でなく、結晶化温度が変化する場合がある。たとえば、水が吸着して水和物が生成されて表面が変質するために、結晶化温度が変化する場合がある。結晶化温度が大きく変化した封着材料を用いて封着体を作製したときには、その作製した封着体の気密性が低下する場合がある。

したがって、本発明は、結晶性のビスマス系ガラス粉末を含む封着材料において、結晶化温度の変化を抑制することが可能な封着材料、および、その封着材料を用いた封着体を提供することを目的とする。

本発明の封着材料は、結晶性のビスマス系ガラス粉末を含む。そのビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、モル％表示で、Ｂｉ_２Ｏ_３を２５％以上４０．５％以下、Ｂ_２Ｏ_３を２０％以上４０％以下、ＺｎＯを２０％以上４５％以下、ＳｉＯ _２ を０．１％以上含み、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との合計が０．３％以上１０％以下であり、ＣｕＯは４％以下であり、ＺｎＯのモル量をＢｉ_２Ｏ_３のモル量で割った値が１．１４以上である。

本発明は、結晶性のビスマス系ガラス粉末を含む封着材料において、結晶化温度が変化することを抑制可能な封着材料、および、その封着材料を用いた封着体を提供できる。

図１は、本発明に係る実施形態において、複層ガラスを示す図である。 図２は、本発明に係る実施形態において、複層ガラスを示す図である。 図３は、本発明に係る実施形態の変形例において、複層ガラスを示す図である。 図４は、本発明に係る実施形態の変形例において、複層ガラスを示す図である。 図５は、本発明に係る実施形態の変形例において、複層ガラスを示す図である。 図６は、本発明に係る実施形態の変形例において、複層ガラスを示す図である。

以下より、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されない。

［Ａ］封着材料
本実施形態において、封着材料（シール材）は、結晶性のビスマス系ガラス粉末を含み、被封着物を封着して封着体を作製するときに用いられる。

また、本実施形態において、封着材料は、ビスマス系ガラス粉末の他に、セラミックスフィラー粉末を更に含んでもよい。

以下より、封着材料を構成する各材料の詳細について、順次、説明する。

［Ａ−１］ビスマス系ガラス粉末
本実施形態の封着材料において、ビスマス系ガラス粉末は、結晶性であって、被封着物を封着する時に行われる熱処理（一般に６００℃以下）によって結晶が析出し、熱膨張係数が低下する。結晶の析出は、たとえば、示差熱分析（ＤＴＡ）によって確認することができる。結晶性のビスマス系ガラス粉末は、例えば、Ｂｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３結晶が析出するものである。

本実施形態において、ビスマス系ガラス粉末は、ガラス成分として、Ｂｉ_２Ｏ_３とＢ_２Ｏ_３とＺｎＯとを含む。これと共に、上記のビスマス系ガラス粉末は、ガラス成分として、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との少なくとも一方を含む。

具体的には、本実施形態において、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、モル％表示（酸化物換算）で、Ｂｉ_２Ｏ_３が２５％以上４０．５％以下であり、Ｂ_２Ｏ_３が１５％以上４０％以下であり、ＺｎＯが、２０％以上４５％以下である。また、ガラス組成は、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との合計が０．３％以上１０％以下である。更に、上記のビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、ＺｎＯのモル量（［ＺｎＯ］）をＢｉ_２Ｏ_３のモル量（［Ｂｉ_２Ｏ_３］）で割った値が０．７６以上である（つまり、［ＺｎＯ］／［Ｂｉ_２Ｏ_３］≧０．７６）。

詳細については後述するが、本実施形態の封着材料は、耐水性が十分に高く、結晶化温度の変化が小さい。本実施形態では、水が吸着して水和物が生成されて表面が変質することを防止可能であるので、結晶化温度の変動を防止できる。

上記のビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、モル％表示で、Ｂｉ_２Ｏ_３が２９％以上３９％以下であって、Ｂ_２Ｏ_３が１５％以上２９％以下であることが好ましい。また、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、ＣａＯを更に含んでもよい。詳細については後述するが、ＣａＯは、モル％表示で、０％以上１０％以下が好ましい。更に、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、ＣｕＯを更に含んでもよい。詳細については後述するが、ＣｕＯは、モル％表示で、０％以上４％以下であることが好ましい。

上記のビスマス系ガラス粉末は、さらに、ＳｉＯ_２のモル量（［ＳｉＯ_２］）とＡｌ_２Ｏ_３のモル量（［Ａｌ_２Ｏ_３］）とを合計したモル量を、ＺｎＯのモル量（［ＺｎＯ］）で割った値が、０．０１以上であることが好ましい（つまり、（［ＳｉＯ_２］＋［Ａｌ_２Ｏ_３］）／［ＺｎＯ］≧０．０１）。

また、上記のビスマス系ガラス粉末は、温度が１２０℃であり相対湿度が１００％であり圧力が０．１ＭＰａである条件で高温高湿試験（プレッシャクッカー試験）を２０時間行った後の結晶化温度（Ｔｃ_２）と、その高温高湿試験を行う前の結晶化温度（Ｔｃ_１）との差が、５℃以下であることが好ましい（つまり、｜Ｔｃ_２−Ｔｃ_１｜≦５℃）。

高温高湿試験によって結晶化温度が５℃を超えて上昇したときには（つまり、Ｔｃ_２−Ｔｃ_１＞５℃）、封着時にビスマス系ガラス粉末が流動しすぎて発泡が生じる場合があるため、封着材料が被封着物に十分に接着しない場合がある。高温高湿試験の前後においてビスマス系ガラス粉末の結晶化温度が上昇する値は、４．５℃以下が好ましく、４℃以下が更に好ましい（つまり、好ましくは、Ｔｃ_２−Ｔｃ_１≦４．５℃の関係を満たし、さらに好ましくはＴｃ_２−Ｔｃ_１≦４℃を満たす）。

また、高温高湿試験によって結晶化温度が５℃を超えて下降したときには（つまり、Ｔｃ_２−Ｔｃ_１＜−５℃）、封着時にビスマス系ガラス粉末が十分に流動しすぎてしまい軟化しない状態で結晶化が生ずる場合があるため、封着材料が被封着物（ソーダライムガラスなど）に十分に接着しない場合がある。高温高湿試験の前後においてビスマス系ガラス粉末の結晶化温度が下降する値は、４．５℃以下が好ましく、４℃以下が更に好ましい（つまり、好ましくは、Ｔｃ_２−Ｔｃ_１≧−４．５℃の関係を満たし、さらに好ましくは、Ｔｃ_２−Ｔｃ_１≧−４℃の関係を満たす）。

その他、高温高湿試験によって結晶化温度が５℃を超えて変動したときには（つまり、｜Ｔｃ_２−Ｔｃ_１｜＞５℃）、異なる結晶が一部析出する可能性がある。このため、封着材料の熱膨張係数が十分に下がらずに、封着材料が被封着物に十分に接着しない場合がある。その結果、封着体の気密性が低下する場合がある。

上記のビスマス系ガラス粉末のガラス組成に関して、各成分等を、順次、詳細に説明する。

［Ａ−１−１］Ｂｉ_２Ｏ_３
Ｂｉ_２Ｏ_３は、単独ではガラス化しない酸化物であるが、他の酸化物と組み合わせることによってガラス化する必須成分である。上述したように、Ｂｉ_２Ｏ_３は、本実施形態では、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成において、モル％表示で２５％以上４０．５％以下である。

Ｂｉ_２Ｏ_３の含有割合が、上記の下限値より小さい場合には、ガラスの軟化点が上昇するため、６００℃以下の低温下では封着ができない場合がある。このため、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有割合は、モル％表示で、２７％以上が好ましく、２９％以上が更に好ましい。

この一方で、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有割合が、上記の上限値より大きい場合には、ガラス化せずに、Ｂｉ_４Ｂ_２Ｏ_９結晶が析出する場合がある。Ｂｉ_４Ｂ_２Ｏ_９結晶は、熱膨張係数が高いので、封着時にこの結晶が多く析出すると封着材料の熱膨張係数が十分に下がらない。このため、封着材料が被封着物（ソーダ石灰ガラスなど）に十分に接着されない場合がある。したがって、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有割合は、モル％表示で、４０％以下が好ましく、３９％以下が更に好ましい。

［Ａ−１−２］Ｂ_２Ｏ_３
Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス骨格を形成する必須成分である。上述したように、本実施形態では、Ｂ_２Ｏ_３は、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成において、モル％表示で１５％以上４０％以下である。

Ｂ_２Ｏ_３の含有割合が、上記の下限値より小さい場合には、ガラス化しない場合がある。このため、Ｂ_２Ｏ_３の含有割合は、モル％表示で、１７％以上が好ましく、２０％以上が更に好ましく、２１％以上が特に好ましい。

この一方で、Ｂ_２Ｏ_３の含有割合が、上記の上限値より大きい場合には、ガラスが安定化しやすくなり、結晶化が起こりにくくなる。また、Ｂ_２Ｏ_３の含有割合が大きいと、耐水性が悪化するため、ビスマス系ガラス中からホウ素（Ｂ）が抜けてガラス組成が変化する場合がある。このため、Ｂ_２Ｏ_３の含有割合は、モル％表示で、３５％以下が好ましく、３０％以下が更に好ましく、２９％以下が特に好ましい。

［Ａ−１−３］ＺｎＯ
ＺｎＯは、ガラスを安定化させ、封着温度および溶解温度を低下させる必須成分である。ＺｎＯは、熱膨張係数を下げる、Ｂｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３結晶の主要成分である。上述したように、ＺｎＯは、本実施形態では、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成において、モル％表示で２０％以上４５％以下である。

ＺｎＯの含有割合が、上記の下限値より小さい場合には、Ｂｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３結晶が析出しにくくなる。このため、ＺｎＯの含有割合は、モル％表示で、２５％以上が好ましく、２７％以上が更に好ましく、３０％以上が特に好ましい。

この一方で、ＺｎＯの含有割合が、上記の上限値より大きい場合には、ガラス化が容易でなく、ガラスの耐水性が低下する場合がある。このため、ＺｎＯの含有割合は、４４％以下が好ましく、４３％以下が更に好ましい。

［Ａ−１−４］Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２
上述したように、本実施形態では、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との合計は、モル％表示で、０．３％以上１０％以下である。具体的には、ＳｉＯ_２のモル含有割合（［ＳｉＯ_２］）は、０％以上１０％以下であり、Ａｌ_２Ｏ_３のモル含有割合（［Ａｌ_２Ｏ_３］）は、０％以上１０％以下であり、両者の合計が０．３％以上１０％以下である（つまり、０％≦［ＳｉＯ_２］≦１０％，０％≦［Ａｌ_２Ｏ_３］≦１０％，０．３％≦（［ＳｉＯ_２］＋［Ａｌ_２Ｏ_３］）≦１０％）。ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との合計は、モル％表示で、０．４％以上８％以下が好ましく、０．５％以上５％以下が更に好ましい。

ＳｉＯ_２は、ビスマス系ガラスの耐水性を向上させる成分である。ＳｉＯ_２の含有割合の下限値は、モル％表示で、好ましくは０．１％以上であり、さらに好ましくは０．５％以上であり、特に好ましくは１．０％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有割合の上限値は、モル％表示で、好ましくは９％以下であり、さらに好ましくは８％以下である。ＳｉＯ_２の含有割合が上記の上限値よりも大きい場合は、ビスマス系ガラスの軟化点が上昇して低温で封着することが困難になる場合がある。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ＳｉＯ_２と同様に、ビスマス系ガラスの耐水性を向上させる成分である。Ａｌ_２Ｏ_３を含有させることによって、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＢｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３固溶体が形成されるため、ビスマス系ガラスの耐水性が向上する。Ａｌ_２Ｏ_３の含有割合の下限値は、モル％表示で、好ましくは０．１％以上であり、さらに好ましくは０．２％以上であり、特に好ましくは０．３％以上である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の含有割合の上限値は、モル％表示で、好ましくは５％以下であり、さらに好ましくは３％以下であり、特に好ましくは２％以下である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有割合が上記の上限値よりも大きい場合は、ビスマス系ガラスの軟化点が上昇して低温で封着することが困難になる場合がある。

［Ａ−１−５］ＣａＯ
ＣａＯは、溶融時の失透を抑制するために添加される成分である。ＣａＯの含有割合は、モル％表示で、必要に応じて、０％以上１０％以下にすることが好ましい。

ＣａＯの含有割合が上記の上限値より大きい場合には、熱処理後にＣａを含む結晶相が析出する場合があるため、封着材料の熱膨張係数が被封着物に合わずに、封着材料が被封着物（ガラス基板など）と接着しない場合がある。

［Ａ−１−６］ＣｕＯ
ＣｕＯは、溶融時の失透を抑制するために添加される成分である。上述したように、ＣｕＯは、本実施形態では、モル％表示で、０％以上４％以下が好ましい。

ＣｕＯの含有割合が、上記の上限値より大きい場合には、Ｃｕを含む結晶相が析出し、封着材料の熱膨張係数が被封着物に合わずに、被封着物（ガラス基板など）と接着しない場合がある。
［Ａ−１−７］その他成分
また、本実施形態において、ビスマス系ガラス粉末は、ＳｒＯとＴａ_２Ｏ_５とＷＯ_３とを実質含まない。これらの成分を含むと、ガラスの熱物性が不安定になり、結晶化温度が大幅に変化してしまう可能性がある。また、これらの成分を含むと、Ｂｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３結晶が析出しづらくなり、熱膨張係数が十分に下がらない可能性がある。ここで、「ＳｒＯとＴａ_２Ｏ_５とＷＯ_３とを実質含まない」とは、１０００ｐｐｍ以下であることを意味する。

［Ａ−１−７］［ＺｎＯ］／［Ｂｉ_２Ｏ_３］について
本実施形態においてビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、上述したように、ＺｎＯのモル量（［ＺｎＯ］）を、Ｂｉ_２Ｏ_３のモル量（［Ｂｉ_２Ｏ_３］）で割った値が、０．７６以上である（つまり、［ＺｎＯ］／［Ｂｉ_２Ｏ_３］≧０．７６）。

上記の値が、上述した下限値よりも大きい場合には、熱膨張係数が小さい、Ｂｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３結晶が、析出しやすくなる。この値は、０．７８以上がより好ましく、０．８以上が特に好ましい。ＺｎＯとＢｉ_２Ｏ_３との含有割合を上記のように規定していることから分かるように、ＺｎＯのモル量（［ＺｎＯ］）を、Ｂｉ_２Ｏ_３のモル量（［Ｂｉ_２Ｏ_３］）で割った値は、１．４以下が好ましく、１．３５以下がさらに好ましく、１．３以下が特に好ましい。この値が大きくなるとガラスが不安定になる場合がある。

［Ａ−１−８］（［ＳｉＯ_２］＋［Ａｌ_２Ｏ_３］）／［ＺｎＯ］について
本実施形態では、上述したように、ＳｉＯ_２のモル量（［ＳｉＯ_２］）とＡｌ_２Ｏ_３のモル量（［Ａｌ_２Ｏ_３］）とを合計したモル量を、ＺｎＯのモル量（［ＺｎＯ］）で割った値が、０．０１以上であることが好ましい（つまり、（［ＳｉＯ_２］＋［Ａｌ_２Ｏ_３］）／［ＺｎＯ］≧０．０１）。

上記の値が、上述した下限値よりも大きい場合には、ガラスが水分を吸収することを抑制可能であって、ガラスの耐水性を向上することができる。この値は、０．０２以上がより好ましく、０．０３以上が特に好ましい。

［Ａ−１−９］その他の特性など
本実施形態の封着材料において、結晶性のビスマス系ガラス粉末は、メディアン径（Ｄ_５０）が、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。メディアン径（Ｄ_５０）は、粒度分布において累積した割合（体積割合）が５０％になる粒径を示す。

［Ａ−２］セラミックスフィラー粉末
上述したように、本実施形態において、封着材料は、セラミックスフィラー粉末を更に含んでもよい。

セラミックスフィラー粉末を含む場合には、封着材料は、ビスマス系ガラス粉末が６０体積％以上１００体積％未満であり、セラミックスフィラー粉末が０体積％を超え４０体積％以下であることが好ましい。これにより、被封着物と、封着材料を用いてその被封着物を封着した部分とにおいて、互いの熱膨張係数を容易に整合させることができる。

具体的には、セラミックスフィラー粉末は、アルミナ、ムライト、ジルコン、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、β−スポデュメン、α−石英、およびβ−ユークリプタイトから選ばれる１種以上の粉末であることが好ましい。

特に、セラミックスフィラー粉末は、たとえば、コージェライトのように、ＺｎＯを含まないものが好ましい。本実施形態の封着材料においては、上述したように、ビスマス系ガラス粉末には、ＺｎＯが相対的に多く含まれている。このため、耐水性を維持するために、セラミックスフィラー粉末としては、ＺｎＯを含まないものを使用することが好ましい。

セラミックスフィラー粉末は、メディアン径（Ｄ_５０）が、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。

セラミックスフィラー粉末のメディアン径（Ｄ_５０）が上記の下限値未満であるときには、封着材料をペースト化する際にセラミックスフィラー粉末を均一に分散することが難しくなる場合がある。セラミックスフィラー粉末のメディアン径（Ｄ_５０）の下限値は、好ましくは０．６μｍ以上であり、さらに好ましくは０．７μｍである。

セラミックスフィラー粉末のメディアン径（Ｄ_５０）が上記の上限値を超えるときには、封着材料を焼成して形成した焼成層の表面から、セラミックスフィラー粉末が突出して、表面の粗度が大きくなって悪化する場合がある。

［Ｂ］複層ガラス（封着体）
以下より、上述した封着材料を用いて封着された封着体の一例として、封着体の内部を真空状態とした複層ガラスについて説明する。複層ガラスとしては、内部が真空であるものの他に、内部が空気（Ａｉｒ）であるものや、空気をアルゴンやクリプトンなどの希ガスで置換したものがある。

図１，図２は、本発明に係る実施形態において、複層ガラスを示す図である。図１では、複層ガラスの一部を切り欠いた斜視図を示している。図２では、複層ガラスの側部断面図を示している。

図１，図２に示すように、複層ガラス１０は、第１のガラス板１１と、第２のガラス板１２と、封着層１３とを有する。複層ガラス１０を構成する各部について、順次、説明する。

［Ｂ−１］第１のガラス板１１，第２のガラス板１２
複層ガラス１０において、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との両者は、真空状態の間隙Ｇを介して対面している。

第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とのそれぞれは、たとえば、ソーダ石灰ガラスで形成されている。

第１のガラス板１１および第２のガラス板１２の種類は、用途に応じて、任意に選択できる。たとえば、強化ガラス、熱線吸収ガラス、高透過ガラス、型板ガラス、低反射ガラス、すりガラス、熱線反射ガラス、Ｌｏｗ−Ｅガラス、網入りガラス、線入りガラスなどの種々のガラスを適宜使用できる。具体的には、強化ガラスは、加熱処理、化学変性等によって表面に圧縮応力層が形成されたもの等である。熱線吸収ガラスは、コバルト、鉄、セレン、ニッケル等の微量金属がソーダ石灰ガラス成分に加えられたもの等である。高透過ガラスは、可視光域において均一な分光特性を有するように、不純物の量が低減されたもの等である。型板ガラスは、遮蔽性および意匠性を付与するために、ロールアウト法によって成形されて表面に独特な型模様が形成されたもの等である。低反射ガラスは、細かな凹凸が表面に設けられたもの等である。すりガラスは、遮蔽性および意匠性を付与するために、フロート法によって成形され、表面がスリ加工されたもの等である。熱線反射ガラスは、ＴｉＯ_２膜やＴｉＮ膜等の膜が表面に形成されたもの等である。Ｌｏｗ−Ｅガラスは低放射ガラスであり、フッ素がドープされた酸化スズなどの透明導電性酸化物膜が面に設けられたもの、酸化物と銀と酸化物とが積層された多層膜が面に設けられたもの等である。網入りガラスは、金網が内部に封入されたものであり、線入りガラスは、金属線が内部に封入されたものである。その他、ソーダ石灰ガラス以外のガラス種としては、ホウケイ酸ガラス、アルカリバリウムガラス、シリカガラス、リチウムアルミナケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラスでもよい。

第１のガラス板１１および第２のガラス板１２の厚みは、ガラスの種類、および、必要とされる機械的強度等の特性に応じて、任意であり、たとえば、０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度である。

［Ｂ−２］封着層１３
封着層１３は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間を封着している。

封着層１３は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間において周縁部分に設けられており、間隙Ｇを密閉することによって真空状態を保持させている。本実施形態では、封着層１３は、上述した本実施形態の封着材料を用いて形成されている。

［Ｂ−３］製造方法
複層ガラス１０の製造方法の一例について説明する。

上記の複層ガラス１０を製造する際には、最初に、たとえば、バインダ樹脂と溶媒とを含むビヒクルに、上述した封着材料を混合させることによって、ペーストを準備する。

つぎに、たとえば、第１のガラス板１１の面において周縁に位置する部分に、そのペーストを塗布し乾燥することによって、塗布層を形成する。そして、熱処理を行って、その塗布層を焼成することによって、その塗布層に含まれるバインダを分解して除去し、焼成層を形成する。

つぎに、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とを組み合わせた後に、上記焼成層を再度熱処理して結晶化させることによって、封着層１３を形成する。

上記において、熱処理温度は、たとえば、４５０℃以上、６００℃以下の範囲であり、熱処理時間は、たとえば、１０分以上、６０分以下の範囲である。このように、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間を封着することによって、複層ガラス１０を完成させる。

なお、レーザー光を用いて塗布層を局所的に加熱することによって、上記の熱処理を行ってもよい。

上述したように、本実施形態の封着材料は、耐水性が十分に高く、結晶化温度の変化が小さい。このため、本実施形態では、複層ガラス１０において、高い気密性を実現することができる。

なお、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間の間隙Ｇは、たとえば、予め設けられた開口を介して減圧された後に、その開口が封止されることによって、真空状態に保持される。その他、真空雰囲気下で複層ガラス１０の組み立てを行うことによって、間隙Ｇが真空状態に保持される。

［Ｂ−４］変形例
複層ガラス１０は、上記の構成に限らず、他の形態であってもよい。

［Ｂ−４−１］変形例１
複層ガラス１０は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に、スペーサ（図示省略）を備えていてもよい。

スペーサは、たとえば、円柱状の圧力保持部材であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間の厚みを一定に保持し、両者に加わる大気圧荷重を支持する。スペーサは、たとえば、空隙Ｇに複数が間を隔てて設置される。スペーサは、たとえば、金属材料（鉄、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、および、チタン等）、合金材料（炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン鋼、クロムマンガン鋼、クロムモリブデン鋼、ケイ素鋼、真鍮、ハンダ、および、ジュラルミン等）、セラミックス材料、および、ガラス材料等の材料を用いて形成される。

［Ｂ−４−２］変形例２
図３から図６のそれぞれは、本発明に係る実施形態の変形例において、複層ガラスを示す図である。図３から図６のそれぞれにおいては、複層ガラスのうち側部の断面を拡大して示している。

図３から図６のそれぞれに示すように、複層ガラス１０ｂ〜１０ｅは、上述した封着材料で形成した封着層１３ｂ〜１３ｅの他に、シール部材２１ｂ〜２１ｅを用いて、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間を封着されていてもよい。

各例について順次説明する。

［Ｂ−４−２−１］変形例２−１
図３に示すように、本変形例では、複層ガラス１０ｂは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に、封着層１３ｂが設けられている。ここでは、封着層１３ｂとして、第１封着層１３１ｂと第２封着層１３２ｂとが形成されている。

第１封着層１３１ｂは、第１のガラス板１１の上面に設けられている。第２封着層１３２ｂは、第２のガラス板１２の下面に設けられている。つまり、第１封着層１３１ｂおよび第２封着層１３２ｂのそれぞれは、第１のガラス板１１および第２封着層１３２ｂにおいて互いに対面する面のそれぞれに接着している。ここでは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向において、第２封着層１３２ｂが第１封着層１３１ｂよりも周縁側に位置するように設けられている。そして、第１封着層１３１ｂと第２封着層１３２ｂとの間は、シール部材２１ｂで連結されている。

シール部材２１ｂは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に設けられている。シール部材２１ｂは、第１接着部２１１ｂと第２接着部２１２ｂと連結部２１３ｂとを含む。シール部材２１ｂは、たとえば、アルミニウムなどの金属材料で形成されており、第１のガラス板１１および第２のガラス板１２に加えられる応力を緩和するように構成されている。

シール部材２１ｂのうち、第１接着部２１１ｂは、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面の方向（ｘｙ面に沿った方向）に沿っている。第１接着部２１１ｂは、下面が、第１封着層１３１ｂの上面に接着されている。そして、第１接着部２１１ｂの上面と、第２のガラス板１２の下面との間には、間隙が介在している。

シール部材２１ｂのうち、第２接着部２１２ｂは、第１接着部２１１ｂと同様に、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向に沿っている。第２接着部２１２ｂは、上面が、第２封着層１３２ｂの下面に接着されている。そして、第２接着部２１２ｂの下面と、第１のガラス板１１の上面との間には、間隙が介在している。

シール部材２１ｂのうち、連結部２１３ｂは、第１接着部２１１ｂと第２接着部２１２ｂとの間に形成されており、第１接着部２１１ｂと第２接着部２１２ｂとを連結している。ここでは、連結部２１３ｂは、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面の方向（ｘｙ面に沿った方向）に対して傾斜している。

［Ｂ−４−２−２］変形例２−２
図４に示すように、本変形例では、複層ガラス１０ｃは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に、封着層１３ｃが設けられている。ここでは、封着層１３ｃとして、第１封着層１３１ｃと第２封着層１３２ｃとが形成されている。

第１封着層１３１ｃは、第１のガラス板１１の上面に接着している。第２封着層１３２ｃは、第２のガラス板１２の下面に接着している。第１封着層１３１ｃと第２封着層１３２ｃとの両者は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向において、同じ位置に設けられている。そして、第１封着層１３１ｃと第２封着層１３２ｃとの間は、シール部材２１ｃで連結されている。

シール部材２１ｃは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に設けられている。シール部材２１ｃは、第１接着部２１１ｃと第２接着部２１２ｃと連結部２１３ｃとを含む。シール部材２１ｃは、たとえば、アルミニウムなどの金属材料で形成されており、第１のガラス板１１および第２のガラス板１２に加えられる応力を緩和するように構成されている。

シール部材２１ｃのうち、第１接着部２１１ｃは、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面の方向（ｘｙ面に沿った方向）に沿っている。第１接着部２１１ｃは、下面が、第１封着層１３１ｃの上面に接着されている。

シール部材２１ｃのうち、第２接着部２１２ｃは、第１接着部２１１ｃと同様に、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向に沿っている。第２接着部２１２ｃは、上面が、第２封着層１３２ｃの下面に接着されている。

シール部材２１ｃでは、第１接着部２１１ｃの上面と第２接着部２１２ｃの下面との両者が、間隙を介して対面している。

シール部材２１ｃのうち、連結部２１３ｃは、第１接着部２１１ｃと第２接着部２１２ｃとの間に形成されており、第１接着部２１１ｃと第２接着部２１２ｃとを連結している。ここでは、連結部２１３ｃは、断面が半円状であって、第１接着部２１１ｃおよび第２接着部２１２ｃのうち周縁側に位置する端部において、両者を連結している。

［Ｂ−４−２−３］変形例２−３
図５に示すように、本変形例では、複層ガラス１０ｄには、封着層１３ｄとして、第１封着層１３１ｄと第２封着層１３２ｄとが形成されている。

第１封着層１３１ｄは、第１のガラス板１１の上面に設けられている。第２封着層１３２ｄは、第２のガラス板１２の上面に設けられている。第１封着層１３１ｄと第２封着層１３２ｄとの両者は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向において、同じ位置に設けられている。そして、第１封着層１３１ｄと第２封着層１３２ｄとの間は、シール部材２１ｄで連結されている。

シール部材２１ｄは、第１接着部２１１ｄと第２接着部２１２ｄと連結部２１３ｄとを含む。シール部材２１ｄは、たとえば、アルミニウムなどの金属材料で形成されており、第１のガラス板１１および第２のガラス板１２に加えられる応力を緩和するように構成されている。

シール部材２１ｄのうち、第１接着部２１１ｄは、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面の方向（ｘｙ面に沿った方向）に沿っている。第１接着部２１１ｄは、下面が、第１封着層１３１ｄの上面に接着されている。第１接着部２１１ｄの上面は、第２のガラス板１２の下面との間に間隙が介在している。

シール部材２１ｄのうち、第２接着部２１２ｄは、第１接着部２１１ｄと同様に、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向に沿っている。第２接着部２１２ｄは、下面が、第２封着層１３２ｄの上面に接着されている。

シール部材２１ｄのうち、連結部２１３ｄは、第１接着部２１１ｄと第２接着部２１２ｄとの間に形成されており、第１接着部２１１ｄと第２接着部２１２ｄとを連結している。ここでは、連結部２１３ｄは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とが互いが対面する方向ｚに直線状に沿った平面部分を含み、この平面部分の面が、第２のガラス板１２の側面に対面している。また、連結部２１３ｄは、上記の平面部分の上方と下方とのそれぞれに断面が円弧状に形成された円弧部分を含み、円弧部分のそれぞれが、第１接着部２１１ｄと第２接着部２１２ｄとに連結している。

［Ｂ−４−２−４］変形例２−４
図６に示すように、本変形例では、複層ガラス１０ｅには、封着層１３ｄとして、第１封着層１３１ｅと第２封着層１３２ｅとが形成されている。

第１封着層１３１ｅは、第１のガラス板１１の下面に設けられている。第２封着層１３２ｅは、第２のガラス板１２の上面に設けられている。つまり、第１封着層１３１ｅと第２封着層１３２ｅとの両者は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面とは反対側の面に設けられている。ここでは、第１封着層１３１ｅと第２封着層１３２ｅとの両者は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向において、同じ位置に設けられている。そして、第１封着層１３１ｅと第２封着層１３２ｅとの間は、シール部材２１ｅで連結されている。

シール部材２１ｅは、第１接着部２１１ｅと第２接着部２１２ｅと連結部２１３ｅとを含む。シール部材２１ｅは、たとえば、アルミニウムなどの金属材料で形成されており、第１のガラス板１１および第２のガラス板１２に加えられる応力を緩和するように構成されている。

シール部材２１ｅのうち、第１接着部２１１ｅは、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面の方向（ｘｙ面に沿った方向）に沿っている。第１接着部２１１ｅは、上面が、第１封着層１３１ｅの下面に接着されている。

シール部材２１ｅのうち、第２接着部２１２ｅは、第１接着部２１１ｅと同様に、板状であって、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とにおいて互いが対面する面（ｘｙ面）の方向に沿っている。第２接着部２１２ｅは、下面が、第２封着層１３２ｅの上面に接着されている。

シール部材２１ｅのうち、連結部２１３ｅは、第１接着部２１１ｅと第２接着部２１２ｅとの間に形成されており、第１接着部２１１ｅと第２接着部２１２ｅとを連結している。ここでは、連結部２１３ｅは、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とが互いが対面する方向ｚに直線状に沿った平面部分を含み、この平面部分の面が、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２の側面とに対面している。また、連結部２１３ｅは、上記の平面部分の上方と下方とのそれぞれに断面が円弧状に形成された円弧部分を含み、円弧部分のそれぞれが、第１接着部２１１ｅと第２接着部２１２ｅとに連結している。

［Ｂ−４−３］変形例３
本実施形態では、上述した封着材料を用いて第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間を封着することによって、複層ガラス１０を形成する場合に関して説明しているが、これに限らない。上述した封着材料を用いてガラス板以外の被封着物を封着することによって、複層ガラス１０以外の封着体を形成してもよい。

以下より、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって限定されない。

表１では、例１から例１０のそれぞれについて示しており、例１、例３、例６、例７は、実施例であり、例９および例１０は、比較例である。例２、例４、例５、例８は、参考例である。ここで、例９では、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２との両者がガラス成分として含有していない場合を示している。また、例１０では、Ａｌ_２Ｏ_３を含有しているが、ＺｎＯが多い場合を示している。

［サンプルの作製］
各例においては、ビスマス系ガラス粉末のガラス組成が、表１に示す組成になるように、サンプルの作製を行った。

具体的には、表１に示すように、各酸化物を原材料として調合して白金坩堝に入れ、９００〜１２００℃，１時間の条件で原材料を溶融させた。そして、ロールアウトマシンを用いて、その溶融物を急冷することによって、ガラスカレットを作製した。その後、遊星ボールミルを用いて、そのガラスカレットを２時間粉砕することによって、ガラスフリットを作製し、サンプルを完成させた。

［高温高湿試験（プレッシャクッカー試験：ＰＣＴ）］
各例について上記のように作製したガラスフリットを、サンプルとして１〜５ｇ程度、ビーカーに入れて、高温高湿試験を行った。ここでは、下記の条件で、高温高湿試験を行った。

・温度：１２０℃
・相対湿度：１００％
・圧力：０．１ＭＰａ
・試験時間：２０時間

［ガラス転移温度Ｔｇ，結晶化温度Ｔｃの測定］
各例に関して、上記の高温高湿試験を行った後（ＰＣＴ後）と、高温高湿試験を行う前（ＰＣＴ前）とのそれぞれについて、ガラス転移温度Ｔｇ（℃）、および、結晶化温度Ｔｃ（℃）を測定した。

ここでは、ブルカー（ＢＲＵＫＥＲ）社製のＴＧ-ＤＴＡ２０００ＳＡを用いて、ガラス転移温度Ｔｇ、および、結晶化温度Ｔｃの測定を行った。そして、各例について、高温高湿試験を行った後（ＰＣＴ後）の結晶化温度（Ｔｃ_２）と、その高温高湿試験を行う前（ＰＣＴ前）の結晶化温度（Ｔｃ_１）との間の差分値（Ｔｃ_２−Ｔｃ_１）を算出した。

表１に示すように、例１から例８は、高温高湿試験を行った後（ＰＣＴ後）の結晶化温度（Ｔｃ_２）と、その高温高湿試験を行う前（ＰＣＴ前）の結晶化温度（Ｔｃ_１）との差が、５℃以下である（つまり、｜Ｔｃ_２−Ｔｃ_１｜≦５℃）。これに対して、例９および例１０は、試験前後の結晶化温度の差が、５℃を超えている（つまり、｜Ｔｃ_２−Ｔｃ_１｜＞５℃）。このため、例１から例８においては、被封着物（ソーダライムガラスなど）に十分に接着し、封着体の気密性を向上できる。

なお、例２の封着材料において、ビスマス系ガラス粉末のガラス成分は、Ｂ_２Ｏ_３が２５モル％以下である。これと共に、例２では、Ａｌ_２Ｏ_３が１モル％以上である。このため、例２では、耐水性が更に向上している。その結果、例２においては、高温高湿試験を行った後（ＰＣＴ後）の結晶化温度（Ｔｃ_２）と、その高温高湿試験を行う前（ＰＣＴ前）の結晶化温度（Ｔｃ_１）との差が特に小さく、被封着物に十分に接着し、封着体の気密性を更に向上することができる。

例１と例２との結果から判るように、ＳｉＯ_２よりもＡｌ_２Ｏ_３の方が、耐水性を向上させる効果が高い。これは、Ａｌ_２Ｏ_３を添加すると、Ｂｉ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３結晶の固溶体を作成しやすいためであると考えられる。

例３の封着材料において、ビスマス系ガラス粉末のガラス成分は、Ｂ_２Ｏ_３が２４モル％以下である。これと共に、例３において、ビスマス系ガラス粉末のガラス成分は、ＳｉＯ_２のモル量とＡｌ_２Ｏ_３のモル量とを合計したモル量をＺｎＯのモル量で割った値が、０．１以上である（つまり、（［ＳｉＯ_２］＋［Ａｌ_２Ｏ_３］）／［ＺｎＯ］≧０．１）。また、例３では、Ｂ_２Ｏ_３の含有割合が小さい。このため、例３では、他よりも、耐水性が特に向上している。その結果、例３においては、高温高湿試験を行った後（ＰＣＴ後）の結晶化温度（Ｔｃ_２）と、その高温高湿試験を行う前（ＰＣＴ前）の結晶化温度（Ｔｃ_１）との差が特に小さく、被封着物に十分に接着し、封着体の気密性を更に向上することができる。

例４の封着材料において、ビスマス系ガラス粉末のガラス成分は、Ｂ_２Ｏ_３が２４モル％以下である。これと共に、例４において、ビスマス系ガラス粉末のガラス成分は、ＺｎＯのモル量をＢｉ_２Ｏ_３のモル量で割った値が、１．２以上である（つまり、［ＺｎＯ］／［Ｂｉ_２Ｏ_３］≧１．２）。このため、例４では、例１０よりもガラスが安定化している。その結果、例４では、高温高湿試験を行った後（ＰＣＴ後）の結晶化温度（Ｔｃ_２）と、その高温高湿試験を行う前（ＰＣＴ前）の結晶化温度（Ｔｃ_１）との差が特に小さく、被封着物に十分に接着し、封着体の気密性を更に向上することができる。

１０，１０ｂ〜１０ｅ…複層ガラス（封着体）、１１…第１のガラス板、１２…第２のガラス板、１３，１３ｂ〜１３ｅ…封着層１３

Claims (8)

1. 結晶性のビスマス系ガラス粉末を含む封着材料であって、
   前記ビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、モル％表示で、
   Ｂｉ_２Ｏ_３を２５％以上４０．５％以下、
   Ｂ_２Ｏ_３を２０％以上４０％以下、
   ＺｎＯを２０％以上４５％以下、
   ＳｉＯ _２ を０．１％以上
   含み、
   ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との合計が０．３％以上１０％以下であり、
   ＣｕＯは４％以下であり、
   ＺｎＯのモル量をＢｉ_２Ｏ_３のモル量で割った値が１．１４以上であることを特徴とする、
   封着材料。
2. セラミックスフィラー粉末
   を更に含み、
   前記ビスマス系ガラス粉末が６０体積％以上１００体積％未満であり、
   前記セラミックスフィラー粉末が０体積％を超え４０体積％以下である、
   請求項１に記載の封着材料。
3. 前記ビスマス系ガラス粉末のガラス組成は、モル％表示で、
   Ｂｉ_２Ｏ_３を２９％以上３９％以下、
   Ｂ_２Ｏ_３を２０％以上２９％以下、
   ＣａＯを０％以上１０％以下
   含む、
   請求項１または２のいずれかに記載の封着材料。
4. 前記ビスマス系ガラス粉末は、
   ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３とを合計したモル量をＺｎＯのモル量で割った値が０．０１以上である、
   請求項１から３のいずれかに記載の封着材料。
5. 前記ビスマス系ガラス粉末は、
   温度が１２０℃であり相対湿度が１００％であり圧力が０．１ＭＰａである条件で高温高湿試験を２０時間行った後の結晶化温度と、前記高温高湿試験を行う前の結晶化温度との差が、５℃以下である、
   請求項１から４のいずれかに記載の封着材料。
6. 前記セラミックスフィラー粉末は、アルミナ、ムライト、ジルコン、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、β−スポデュメン、α−石英、およびβ−ユークリプタイトから選ばれる１種以上の粉末である、
   請求項２に記載の封着材料。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の封着材料を用いて封着されていることを特徴とする、
   封着体。
8. 第１のガラス板と、
   間隙を介して前記第１のガラス板に対面して配置されている第２のガラス板と、
   前記第１のガラス板と前記第２のガラス板との間を封着している封着層と
   を有する複層ガラスであって、
   前記封着層が前記封着材料を用いて形成されていることを特徴とする、
   請求項７に記載の封着体。

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