JPH03232738A - 低融点封着用組成物 - Google Patents

低融点封着用組成物

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JPH03232738A
JPH03232738A JP2030225A JP3022590A JPH03232738A JP H03232738 A JPH03232738 A JP H03232738A JP 2030225 A JP2030225 A JP 2030225A JP 3022590 A JP3022590 A JP 3022590A JP H03232738 A JPH03232738 A JP H03232738A
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JP
Japan
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sealing
low
glass powder
composition
melting point
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JP2030225A
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English (en)
Inventor
Ichiro Matsuura
一郎 松浦
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/122Silica-free oxide glass compositions containing oxides of As, Sb, Bi, Mo, W, V, Te as glass formers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は低融点封着用組成物に関し、特にセラミックパ
ッケージや表示デバイス等の気密封着に好適な低融点封
着用組成物に関するものである。
[従来技術とその問題点コ 従来よりセラミックパッケージや表示デバイス等の気密
封着材としては、低融点ガラス粉末からなる封着材や、
これに低膨張耐火フィラーを混合して低膨張化及び高強
度化した封着材が各種存在する。この種の封着材として
はPbO−B2O3系ガラス粉末や、これに低膨張耐火
フィラーを混合してなるものが現在広く使われている。
しかしながらこれら封着材においては封着温度を400
°C以下にすることは困難であり、集積度の高いICや
特殊な水晶振動子など熱に敏感な素子を搭載し、400
°C以下で封着することが要求されるセラミックパッケ
ージには使用できない。
近年上記事情から、ガラスの低融点化が要望され、封着
温度が40θ℃以下の封着材としてPbO−8203−
Tl□o系またはPbO−B203−F2系ガラス粉末
からなる封着材や、これらに低膨張耐火フィラーを混合
してなる封着材が開発されている。これらの封着材の封
着温度はいずれも約380℃程度であるが、PbO−8
203−TI20系ガラス粉末、あるいはこれに低膨張
耐火フィラーを混合した封着材は、Tl2Oが有毒物質
であることから、製造時や封着作業時に、粉塵の飛散を
防ぐための設備を必要とする。PbO−B203−F2
系ガラス粉末、あるいはこれに低膨張耐火フィラーを混
合した封着材は、電気抵抗の劣化を生じるため信頼性が
低く、また蛍光体を備えた表示デバイスの封着に用いる
と、封着時に放出されるF2ガスがカソード物質を劣化
させてしまうという問題がある。さらにこれらの封着材
よりも封着温度の低いものとして、即ち370°C以下
での封着が可能なものとして、PbO−V2O5−Bl
。03系ガラス粉末からなる封着材や、これに低膨張耐
火フィラーを混合してなる封着材が米国特許第4743
302号に開示されている。これらは封着温度が極めて
低い封着材であるが、一方結晶化傾向が強く、加熱する
と結晶が析出して流動性が悪くなるため、封着時に相当
の荷重を加えないと好ましい封着体が得られないという
欠点を有する。
[発明の目的コ 本発明は上記事情に鑑みなされたもので、極めて低融点
で非晶質のガラス粉末からなる封着用組成物を提供し、
またセラミックパッケージや表示デバイス等を370℃
以下の温度で荷重をかけることなく封着することのでき
る封着用組成物を提供することを目的とする。
[発明の構成コ 本発明者は上記目的を達成するために鋭意研究を行った
結果、PbO−V2O,−TeO3系ガラス粉末が非常
に封着温度が低く、且つ結晶化傾向がないこと、またこ
のガラス粉末に低膨張耐火フィラーを適当な割合で含有
することにより、熱膨張係数をセラミックパッケージや
表示デバイスのそれに合うよう調整できることを見い出
し、本発明として提案するものである。
即ち、本発明の低融点封着用組成物は重量百分率でPb
O20〜55%、■20520〜55%、TeO25〜
40%、Al2O30〜8%の組成を有し、より好まし
くはPbO25〜50%、V2O,25〜50%、Te
a210〜35%、Al2030.5〜7%の組成を有
するガラス粉末からなることを特徴とする。
また本発明の低融点封着用組成物は重量百分率でPbO
20〜55%、V2O520〜55%、TeO25〜4
0%、A1゜030〜8%の組成を有するガラス粉末5
0〜80体積%と低膨張耐火フィラー20〜50体積%
からなり、より好ましくは重量百分率でPbO25〜5
0%、V2O525〜50%、TeO21O〜35%、
Al2030.5〜7%の組成を有するガラス粉末50
〜80体積%と低膨張耐火フィラー20〜50体積%か
らなることを特徴とする。
本発明の低融点封着用組成物において、ガラス粉末の組
成を上記のように限定した理由を以下に述べる。
pboの含有量は20〜55%、好ましくは25〜50
%である。PbOが20%より少ないと370℃以下の
温度でガラスが充分流動せず、55%より多いと封着時
に結晶化を起こし、流動しなくなる。
v201Sの含有量は20〜55%、好ましくは25〜
50%である。V2O5が20%より少ないとガラス化
が困難となり、55%より多いと封着時に結晶化を起こ
し、流動しなくなる。
TeO2の含有量は5〜40%、好ましくは10〜35
%である。TeO3が5%より少ないと封着時に結晶化
して流動しなくなり、40%より多いと溶融ガラスの成
形時に失透する。
Al2O3は失透防止の効果があり、その含有量は0〜
8%、好ましくは0.5〜7%である。Al2O3が8
%より多いとガラスの粘度が高くなり、370℃以下の
温度で十分に流動しなくなる。
なお上記成分以外にも、例えば10%以下のZnO1B
i。03 、P2O5や5%以下のCu2O、WO2、
B2O3,5102、Mo2O3、Nb2O5、Fe2
O3、zrO3,5rO1BaOを他成分とじて含有さ
せることが可能である。
以上の組成を有するガラス粉末は非晶質であり、封着時
に結晶を析出する傾向がないため流動性がよく、また転
移点、軟化点がそれぞれ250〜285”C1290〜
325℃と極めて低いために低温の封着に特に適した封
着用組成物であるが、熱膨張係数が100〜120 X
l0−’/”Cとアルミナのそれ(70×10−’/”
C)や窓板ガラスのそれ(85X 10−7/ ’C)
に比べて高いため、これらの材料を用いたもの、即ちセ
ラミックパッケージや表示デバイス等の封着を行うには
熱膨張係数を調整する必要がある。
本発明の低融点封着用組成物は、先記した範囲で一種以
上の低膨張耐火フィラーを含有することでセラミックパ
ッケージや表示デバイス等の封着に適した熱膨張係数を
得ることができる。低膨張耐火フィラーとしてはPbT
103.Pbo、75・Cao、254103、 Pb
−T +。、 、 ’)”eo4’wo、 、 −03
,5iZrO4、Pb−T io、5・Fe。
、25・Nbo、2.・03.0.99SnO2・0.
012nOなどが適しているが、これら低膨張耐火フィ
ラーの割合が20体積%より少ないとその効果がなく、
50体積%より多いと流動性が悪くなり、370℃以下
の温度で封着することができなくなる。
次に本発明の低融点封着用組成物の製造方法を述べる。
まず所望の組成になるように各原料を調合し、800〜
1000℃で0.5〜2時間溶融した後、板状に成形す
る。次にこの板状物をボールミル等により粉砕した後、
所定粒度に分級してガラス粉末を得る。また必要に応じ
て、このようにして得られたガラス粉末と低膨張耐火フ
ィラーを所定の割合で混合する。
[実施例コ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
表1は本発明におけるガラス粉末からなる低融点封着用
組成物の実施例(試料A−M)を示すものである。
以  下  余  白 表1の組成になるように、光明丹、五酸化バナジウム、
二酸化テルル、アルミナ、亜鉛華、三酸化ビスマス、酸
化第一銅、三酸化モリブデンを調合、混合し、白金ルツ
ボに入れて電気炉で300°C11時間溶融し、薄板状
に成形した後、これをアルミナボールで粉砕し、150
メツシユのステンレス製篩を通過させて各試料を得た。
表1から、試料A−Mの実施例の各ガラス粉末は転移点
が211i0〜281℃、軟化点が295〜325℃と
低く、また流動性の評価がすべて良であることから、結
晶の析出がまったくなく、良好な封着特性を有すること
がわかる。なお各試料の熱膨張係数は102〜117 
Xl0−’/”Cであった。
表2は表1のA及びDの各試料に低膨張耐火フィラーを
混合した低融点封着用組成物の実施例を示すものである
以下余白 表2から各試料の封着温度は340〜360°Cと低い
ことが明らかであり、また熱膨張係数は試料Nα1〜5
及び7が68〜70X 10−’/ ”C1試料Nα6
が75XIO−’/”Cであり、各々アルミナのそれ(
70X10−7/ ”C)及び窓板ガラスのそれ(85
X 10−’/ °C)に近似した値を示すことがわか
る。
これらの事実は本発明が、転移点及び軟化点が低く、ま
た流動性が良いために封着特性がよいこと、及び低膨張
耐火フィラーを20〜50体積%含有することにより所
望の熱膨張係数が得られ、しかも370°C以下で封着
できることを示している。
なお表中の転移点及び熱膨張係数はデイラドメーター(
DI latometer)により測定された熱膨張曲
線から求め、軟化点はDTA法によって測定した。
また流動性は、試料から外径20mm1高さ5mmのボ
タンを作成した後、350°C110分の条件で加熱し
、このときのボタンの外径が23mm以上のものを良、
23mm未満のもの及び結晶が少しでも認められたもの
を不可とした。封着温度は前記と同様のボタンを作成し
て加熱し、その外径が22mmとなった温度とした。
また表2に示した低膨張耐火フィラーは次のようにして
作製した。
Pbo、7゜・Cao、25・T103:   リサー
ジ、炭酸カルシウム、酸化チタンを重量百分率でPbO
64%、CaO3%、T10゜31%になるように調合
、乾式混合し、1170°Cで5時間焼成後、粉砕し3
50メツシユのステンレス製篩を通過させた。
Pb−TIo、7・Feo、2・Wo、1・03:  
リサージ、酸化チタン、酸化第二鉄、三酸化タングステ
ンを重量百分率でPbO70%、TiO218%、Fe
2O35%、WO37%になるように調合、乾式混合し
、1100°Cで5時間焼成後、粉砕し350メツシユ
のステンレス製篩を通過させた。
Pb−Tlo、5・Feo、2I5・Nbo、25・0
3:  リサージ、酸化チタン、酸化第二鉄、五酸化ニ
オブを重量百分率でPbO72%、Ti0211%、F
e2036%、Nb20511%になるように調合、乾
式混合し、1200℃で5時間焼成後、粉砕し350メ
ツシユのステンレス製篩を通過させた。
0.99SnO2J、01ZnO:酸化第二錫、亜鉛華
を重量百分率で5n0299%、7001%になるよう
に調合、乾式混合し、1480℃で16時間焼成後、粉
砕し350メツシユのステンレス製篩を通過させた。
5iZrO4:天然の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 1Thの極めて少ないオ
キシ塩化ジルコニウムにし、アルカリ中和後、加熱して
精製ZrO□を得た。次にこの精製したZrO2に高純
度珪石粉、酸化第二鉄を重量比でZr0266%、Si
n。32%、Fe2032%の組成になるように調合し
、混合した後、1400℃で16時間焼成し、次いでこ
の焼成物を粉砕し、250メツシユのステンレス製篩を
通過させた。
[発明の効果コ 以上のように本発明の低融点封着用組成物は極めて低融
点で、しかも封着特性に優れた非晶質のガラス粉末から
なり、さらに低膨張耐火フィラーを混合することにより
熱膨張係数を所望の値に調整することができるため、3
70°C以下の温度で荷重をかけることなくセラミック
パッケージや表示デバイス等の封着をすることが可能で
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量百分率でPbO20〜55%、V_2O_5
    20〜55%、TeO_25〜40%、Al_2O_3
    0〜8%の組成を有するガラス粉末からなることを特徴
    とする低融点封着用組成物。
  2. (2)重量百分率でPbO25〜50%、V_2O_5
    25〜50%、TeO_210〜35%、Al_2O_
    30.5〜7%の組成を有するガラス粉末からなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の低融点封着用
    組成物。
  3. (3)重量百分率でPbO20〜55%、V_2O_5
    20〜55%、TeO_25〜40%、Al_2O_3
    0〜8%の組成を有するガラス粉末50〜80体積%と
    、低膨張耐火フィラー20〜50体積%からなることを
    特徴とする低融点封着用組成物。
  4. (4)重量百分率でPbO25〜50%、V_2O_5
    25〜50%、TeO_210〜35%、Al_2O_
    30.5〜7%の組成を有するガラス粉末50〜80体
    積%と、低膨張耐火フィラー20〜50体積%からなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の低融点封
    着用組成物。
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