JPH02133336A - 封着用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は特にコバール金属の気密封土用ガラス組成物に
関する。

［従来の技術］ 一般にコバール（にｏｖｏｒ　）と呼ばれるＦｅ−Ｎ１
−Ｇｏ金合金通常Ｎｉ２７〜２８％、　Ｇｏ　１８〜１
９％、　Ｆｅ残部の組成を有し、ガラス封入線材料とし
て用いられる。従来コバールの封着用には非晶質ガラス
および結晶化ガラスの両者が知られているが、前者はｍ
械的、熱的強度が低（不充分であるという課題があった
。また後者としては５ｉＯｚ９〜２１　ｍｏ１％、　［
３，０，１４〜３６％、ＡｌｚＱｚ　Ｏ〜１６％、　Ｃ
ａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｍｇ０９〜５６％、　ＺｎＯ＋
ｃｄ０９〜５１％からなるガラスがあるが、かかるガラ
スは化学的耐久性、コバールとの濡れ性が悪く、歩留が
低いという課題があった。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は前記結晶化ガラスについて、化学的耐久性特に
耐水性、耐酸性を向上させると共に且つガラスとコバー
ルとの濡れ性の向上をガラス組成面より改善しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は重量％表示で本質的に ５ｉＯｚ　　　　　　　　　　　　８〜１５Ａ１．０３
　　　　　　　　　　０．５〜５８ｘＯｉ　　　　　　
　　　　　　２０〜２７Ｍｇ０＋ＣａＯ＋ＳｒＯ÷Ｂａ
０　　　　　　３〜１０Ｚｎ０　　　　　　　　　　　
５５〜６２ＳｎＯｚ＋Ｔｉ０ｚ＋Ｚｒ０ｚ　　　　　　
０．５〜３ニッケルの酸化物子 コバルトの酸化物子 鉄の酸化物　　０．０１−１ からなる結晶性封着用ガラス組成物及び該ガラス組成物
７０〜９９重量％と残部耐火物フィラーとからなる封着
用組成物を提供するものである。

本発明によるガラスは約７５０〜９５０℃の温度で焼成
することにより一部が結晶化し気富封着を行うことがで
きる。かかる焼成により析出する結晶としてはウィレマ
イトがある。

本発明のガラス組成物において、ＳｉＯ□はガラスのネ
ットワークフォーマ−であると共に結晶の主要成分であ
る。８％より少ないとガラス溶解中に失透する恐れがあ
るため好ましくない。

一方１５％より多いとガラスの軟化点が高（なり過ぎる
と共に結晶化を抑制し十分結晶化せず熱膨張係数が４５
〜５５ｘ　１０−’／”Ｃとならない為好ましくない。

望ましくは９〜１４％の範囲である。

Ａ１１ａｓは結晶化調整剤およびガラスの化学的耐久性
として含有される。０．５％より少ないと前記効果が少
ない、一方５％より多いとガラスの結晶化が起こりに（
くなり好ましくない。望ましくは　１〜４％の範囲であ
る。

Ｂ２０．はガラスのフラックス剤として用いる。

２０％より少ないとガラスの軟化点が高（なり過ぎ好ま
しくない、一方２７％より多いとガラスの化学的耐久性
が著しく低下する。望ましくは２１〜２６％の範囲であ
る。

ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯはいずれも結晶化調整
剤として一者又は併用で用いる。３％より少ないとその
効果は期待できない。一方ｌＯ％を越えると熱膨張係数
が大きくなり過ぎ好ましくない。望ましくは４〜８％の
範囲である。

ＺｎＯは結晶化物の主結晶であり必須である。

その含有量が５５％より少ないと熱膨張係数が大きくな
り過ぎ好ましくない、６２％より多いとガラス溶解中に
失透する恐れがあるため好ましくない。望ましくは５７
〜６０％の範囲である。

ＳｎＯ□、Ｔｉ１ｔ　、ＺｒＯ□はガラスの化学的耐久
性を向上させる目的で含有される。０．５％より少ない
とその効果は少ない。３％より多く含有するとガラスの
結晶化が遅（なり過ぎ十分な結晶化が起こりにくくなる
ため熱膨張係数が大きくなり好ましくない、望ましくは
１〜２％の範囲である。

ニッケル酸化物、コバルト酸化物、鉄酸化物はガラスの
コバール金属への濡れ性向上の目的でその少なくとも一
種含有される。これらの内−者又は併用で０．０１％〜
１％でその効果が期待できる。　０．０１％より少ない
と濡れ性を向上する効果が少なく好ましくない、一方１
％より多（含有すると結晶の析出量が少なくなり熱膨張
係数が太き（なるので好ましくない、望ましくは０．０
５〜０．５％の範囲である。この濡れ性はガラスとコバ
ールの接合部の機械的強度および熱的強度を支配し、従
来の知られているガラスにはなく、上記効果が大なる成
分である。

本発明によるガラス組成物は以上の成分の総量が少な（
とも９８％を占め、残部２％未満についてはＢｉａｓｓ
　、ＣｅＯ，、Ｍｎ０ａを含有することができる。

かかるガラス組成物の粉末に対し耐火物フィラーとして
α−アルミナ、α−石英、ジルコン、コージェライト、
安定化ジルコニアから選ばれた少なくとも１種を１〜３
０重量％含有すること（こより、封着部の機械的強度を
向上させることができる。かかる耐火物フィラーの含有
量が１％より少ないと強度向上は期待できない。

一方３０％より多いとポーラスとなるため緻密な焼結体
が得られず気密不良となるため好ましくない。望ましく
は２％〜２５％の範囲である。

［作用Ｊ 本発明において、ガラス組成として５ｎＯｔ　１ＴＬＯ
ｚあるいはＺｒＯ２成分は前記のとおり化学的耐久性を
向上させる目的で必須であり且つ必然的に長期寿命信頼
性に優れる。また、ＮｉＯ、ＣａＯ。

ＦｅｒＯｓはガラスとコバール金属との界面における反
応層の膜厚を制御すると考えられ、その界面の密着強度
に対し最適な反応層膜厚を生成する。実施例にも述べる
ようにこれらの成分が無い従前の結晶化タイプに比し、
本発明による組成物はその引張り強度が向上することが
明らかである。さらに高強度化あるいは焼結体中の泡の
成長を抑制する目的でフィラーを導入することにより、
高強度、緻密化を実現できることを確認した。

［実施例］ ガラスの製造に当たっては、所定の組成になるように各
成分原料を秤量・混合し、白金坩堝中にて約１４００℃
で２時間撹拌溶解し均質な溶融ガラスを得た０次いでこ
の溶融ガラスをフレーク状に形成しボールミル等で平均
粒径２〜１２μＩ程度になるよう粉砕した。次いでこの
ガラス粉末と耐火物フィラーとを混合し、表に示す封着
用組成物を得た。フィラーは前記ボールミル粉砕時にガ
ラスフレークと一緒に混合しても差しつかえない、この
封着用組成物について次の特性を評価したのでその結果
も同表へ示した。なお同表については比較例も併記した
。この特性の評価方法は次のとおりである。

結晶化温度； 示差熱分析装置により結晶ピーク点をその温度として表
わした。

熱膨張係数； ８５０℃　、３０分の熱処理した焼結体を加工し、３０
℃〜４００℃の平均線膨張率を測定した。

ベンディングによるクラック； 厚さ　１ｍｍのコバール板に１．４ｍｍφの貫通孔を設
け、この貫通孔に外径０．５ｍｍφ長さ５０ｍｍのコバ
ール製ビンを挿通し、コバール板とビンとを封着用組成
物により固定した。次いでビンを９０度屈曲し封着部に
おけるクラックの有無を　１００倍の実体顕微鏡により
観察した。

熱衝撃性； 一６０℃、５分−１５０℃、５分のサイクルを２０回実
施後の到着部に入るクラックを観察した。

引張り（破壊）強度（Ｋｇ）； 上図のＫｏｖａｒ　　ビンを引張りその破壊強度を測定
した。

緻密性； 走査型電子顕微鏡により１０００倍にして焼結体断面の
緻密性を観察した。

気密性； Ｈｅリークテスターによりそのリーク量の存無を測定し
た。

［発明の効果］ 本発明によれば従前より広く知られていたものに比較し
ガラスとコバール界面の密着強度の向上およびフィラー
導入による強度の増大および焼結構造の緻密化を実現し
高信頼性を有するコバール気密封止が行える。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％表示で本質的に ＳｉＯ＿２８〜１５ Ａｌ３Ｏ＿３０．５〜５ Ｂ＿２Ｏ＿３２Ｏ〜２７ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ３〜１０ ＺｎＯ５５〜６２ ＳｎＯ＿２＋ＴｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２０．５〜３ ニッケルの酸化物＋コバルトの酸化物＋鉄の酸化物０．
   ０１〜１ からなる結晶性封着用ガラス組成物。
2. （２）請求項１記載のガラス組成物７０〜９９重量％と
   残部耐火物フィラーとからなる封着用組成物。