JPH059039A - 結晶化ガラス - Google Patents
結晶化ガラスInfo
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- JPH059039A JPH059039A JP15854491A JP15854491A JPH059039A JP H059039 A JPH059039 A JP H059039A JP 15854491 A JP15854491 A JP 15854491A JP 15854491 A JP15854491 A JP 15854491A JP H059039 A JPH059039 A JP H059039A
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- crystallized glass
- glass
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１の目的は、陽極接合によりシリコン基体
と接合でき、シリコン基体との熱膨張係数が近似し、破
壊強度も実用上十分に高い結晶化ガラスを提供すること
にある。第２の目的は、上記第１の目的を達成する結晶
化ガラスからなるシリコン基体用台座を提供することに
ある。第３の目的は、上記第２の目的を達成するシリコ
ン基体用台座を備えた半導体圧力センサを提供すること
にある。 【構成】 第１の目的を達成する結晶化ガラスは、重量
％表示で、５０〜６２％のＳｉＯ2 、 ２２〜３０％の
Ａｌ2 Ｏ3 、 ２〜４．５％のＬｉ2 Ｏ、 ２〜７％の
Ｐ2 Ｏ5 、 ０．５〜５％のＭｇＯ、 １〜６％のＮａ
2 Ｏ、 １〜５．５％のＴｉＯ2 、 ０〜２％のＺｎ
Ｏ、 ０〜３％のＺｒＯ2 を含有し、かつβ−石英固溶
体結晶を析出結晶として含有することを特徴とする。第
２の目的を達成するシリコン基体用台座は、上記結晶化
ガラスからなることを特徴とする。第３の目的を達成す
る半導体圧力センサは、上記シリコン基体用台座を備え
たことを特徴とする。
と接合でき、シリコン基体との熱膨張係数が近似し、破
壊強度も実用上十分に高い結晶化ガラスを提供すること
にある。第２の目的は、上記第１の目的を達成する結晶
化ガラスからなるシリコン基体用台座を提供することに
ある。第３の目的は、上記第２の目的を達成するシリコ
ン基体用台座を備えた半導体圧力センサを提供すること
にある。 【構成】 第１の目的を達成する結晶化ガラスは、重量
％表示で、５０〜６２％のＳｉＯ2 、 ２２〜３０％の
Ａｌ2 Ｏ3 、 ２〜４．５％のＬｉ2 Ｏ、 ２〜７％の
Ｐ2 Ｏ5 、 ０．５〜５％のＭｇＯ、 １〜６％のＮａ
2 Ｏ、 １〜５．５％のＴｉＯ2 、 ０〜２％のＺｎ
Ｏ、 ０〜３％のＺｒＯ2 を含有し、かつβ−石英固溶
体結晶を析出結晶として含有することを特徴とする。第
２の目的を達成するシリコン基体用台座は、上記結晶化
ガラスからなることを特徴とする。第３の目的を達成す
る半導体圧力センサは、上記シリコン基体用台座を備え
たことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基体と好適に
接合し得る結晶化ガラス、この結晶化ガラスからなるシ
リコン基体用台座、およびこの台座を備えた半導体圧力
センサに関する。
接合し得る結晶化ガラス、この結晶化ガラスからなるシ
リコン基体用台座、およびこの台座を備えた半導体圧力
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業やＦＡ機器産業では、気体や
液体の圧力や流量を測定して、燃料流量や油圧制御等を
行なう自動制御システムが広く採用されており、最近こ
のようなシステムのために半導体圧力センサが開発さ
れ、信頼性が高く、また小型化や低コスト化が可能なこ
とから急速にその応用範囲を拡げつつある。
液体の圧力や流量を測定して、燃料流量や油圧制御等を
行なう自動制御システムが広く採用されており、最近こ
のようなシステムのために半導体圧力センサが開発さ
れ、信頼性が高く、また小型化や低コスト化が可能なこ
とから急速にその応用範囲を拡げつつある。
【０００３】半導体圧力センサは、シリコン基体に応力
が加えられると歪を生じ、その比抵抗が変化するピエゾ
抵抗効果を利用して圧力変化を電圧変化又は電流変化に
置き代えて測定するものである。図１に半導体圧力セン
サの構造の１例を示す。感圧チップ１はシリコン基体か
らなり、中央部に肉薄のダイアフラム面（圧力検出部）
２を有している。感圧チップ１のシリコン基体の熱膨張
係数は３４×１０-7／℃である。ステム３には、通常、
熱膨脹係数が４６×１０-7／℃のコバールが使用され
る。そして感圧チップ１とステム３の間には、両者の熱
膨張の差を緩和するために、中央が穿孔された台座ガラ
ス４が接合されている。ステム３には、金ワイヤ７を介
して感圧チップ１に連結したリードピン６，６がガラス
によるハーメチックシールにて封止され、またステム３
とキャップ５との間の部分８は抵抗溶接にて封止されて
いるので、ステム３とキャップ５に囲まれた空間内の圧
力はその時の温度に対応した一定の圧力値を示す。
が加えられると歪を生じ、その比抵抗が変化するピエゾ
抵抗効果を利用して圧力変化を電圧変化又は電流変化に
置き代えて測定するものである。図１に半導体圧力セン
サの構造の１例を示す。感圧チップ１はシリコン基体か
らなり、中央部に肉薄のダイアフラム面（圧力検出部）
２を有している。感圧チップ１のシリコン基体の熱膨張
係数は３４×１０-7／℃である。ステム３には、通常、
熱膨脹係数が４６×１０-7／℃のコバールが使用され
る。そして感圧チップ１とステム３の間には、両者の熱
膨張の差を緩和するために、中央が穿孔された台座ガラ
ス４が接合されている。ステム３には、金ワイヤ７を介
して感圧チップ１に連結したリードピン６，６がガラス
によるハーメチックシールにて封止され、またステム３
とキャップ５との間の部分８は抵抗溶接にて封止されて
いるので、ステム３とキャップ５に囲まれた空間内の圧
力はその時の温度に対応した一定の圧力値を示す。
【０００４】このようにして作製された半導体圧力セン
サに矢印Ｐの方向から、被測定媒体の圧力が感圧チップ
１の肉薄ダイアフラム面２に加えられると、キャップ５
内の圧力との差に応じてダイアフラム面２が変形しゲー
ジ抵抗が変化する。この抵抗値の変化は起歪抵抗ゲージ
を含んで構成されるフルブリッジ回路等により検出さ
れ、微弱な圧力をも高感度に検出することができる。
サに矢印Ｐの方向から、被測定媒体の圧力が感圧チップ
１の肉薄ダイアフラム面２に加えられると、キャップ５
内の圧力との差に応じてダイアフラム面２が変形しゲー
ジ抵抗が変化する。この抵抗値の変化は起歪抵抗ゲージ
を含んで構成されるフルブリッジ回路等により検出さ
れ、微弱な圧力をも高感度に検出することができる。
【０００５】ところで感圧チップ１のシリコン基体と接
合される台座ガラス４は、シリコン基体と熱膨張係数が
近似するものが使用され、このような台座ガラスとし
て、例えば特公昭５７−２６４３１号公報には、重量％
表示で、５５〜６５％のＳｉＯ2 、１５〜２５％のＡｌ
2 Ｏ3 、２．５〜６．５％のＬｉ2 Ｏ、０〜４％のＺｒ
Ｏ2 、０〜５％のＦ、０〜７％のＴｉＯ2 を含有し、か
つβ−スポジュメンを析出結晶として含有する結晶化ガ
ラスが開示されている。また、結晶化ガラスではない
が、この種の台座ガラスとして重量％表示で、８０．５
％のＳｉＯ2 、２．２％のＡｌ2 Ｏ3 、３．８％のＮａ
2 Ｏ、１２．９％のＢ2 Ｏ3 、０．４％のＫ2 Ｏを含有
する市販の理化学機器用硬質ガラスが用いられる。
合される台座ガラス４は、シリコン基体と熱膨張係数が
近似するものが使用され、このような台座ガラスとし
て、例えば特公昭５７−２６４３１号公報には、重量％
表示で、５５〜６５％のＳｉＯ2 、１５〜２５％のＡｌ
2 Ｏ3 、２．５〜６．５％のＬｉ2 Ｏ、０〜４％のＺｒ
Ｏ2 、０〜５％のＦ、０〜７％のＴｉＯ2 を含有し、か
つβ−スポジュメンを析出結晶として含有する結晶化ガ
ラスが開示されている。また、結晶化ガラスではない
が、この種の台座ガラスとして重量％表示で、８０．５
％のＳｉＯ2 、２．２％のＡｌ2 Ｏ3 、３．８％のＮａ
2 Ｏ、１２．９％のＢ2 Ｏ3 、０．４％のＫ2 Ｏを含有
する市販の理化学機器用硬質ガラスが用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最近感圧チップを構成
するシリコン基体に台座ガラスを接合するために、シリ
コン基体を陽極、台座ガラスを陰極として、両者間に圧
力をかけながら数百度の温度で数百ボルトの直流電圧を
印加することにより、接着剤を使用することなく、両者
を機密性よく接合する、いわゆる陽極接合が行なわれる
ようになってきているが、前記特公昭５７−２６４３１
号公報に記載の台座ガラスは、ナトリウムイオンなどの
可動性陽イオン（キャリアイオン）を含有していないの
で陽極接合を行なうことができない。そこで低融点ガラ
ス等の接着剤を用いた接合が行なわれるが、これら接着
剤には、熱膨張係数がシリコン基体と近似のものがな
く、通常シリコン基体よりも高い膨脹係数を有するの
で、シリコン基体の歪みを除去するのが困難であるとい
う欠点がある。すなわち、半導体圧力センサは、シリコ
ン基体に生じた歪みによって微弱な圧力変化を高感度に
検出するものであり、このようにシリコン基体と接着剤
の膨脹係数の差が大きい場合には、温度変化によって出
力電圧が大きく変動するという問題が生じ、複雑な温度
補償回路が必要とされるばかりでなく、高精度な測定に
対して大きな妨げとなる。
するシリコン基体に台座ガラスを接合するために、シリ
コン基体を陽極、台座ガラスを陰極として、両者間に圧
力をかけながら数百度の温度で数百ボルトの直流電圧を
印加することにより、接着剤を使用することなく、両者
を機密性よく接合する、いわゆる陽極接合が行なわれる
ようになってきているが、前記特公昭５７−２６４３１
号公報に記載の台座ガラスは、ナトリウムイオンなどの
可動性陽イオン（キャリアイオン）を含有していないの
で陽極接合を行なうことができない。そこで低融点ガラ
ス等の接着剤を用いた接合が行なわれるが、これら接着
剤には、熱膨張係数がシリコン基体と近似のものがな
く、通常シリコン基体よりも高い膨脹係数を有するの
で、シリコン基体の歪みを除去するのが困難であるとい
う欠点がある。すなわち、半導体圧力センサは、シリコ
ン基体に生じた歪みによって微弱な圧力変化を高感度に
検出するものであり、このようにシリコン基体と接着剤
の膨脹係数の差が大きい場合には、温度変化によって出
力電圧が大きく変動するという問題が生じ、複雑な温度
補償回路が必要とされるばかりでなく、高精度な測定に
対して大きな妨げとなる。
【０００７】また、前記市販の理化学機器用硬質ガラス
では、陽極接合は行なえるが、例えば曲げ強度で表され
る破壊強度はそれほど高いものではない。従って、自動
車の燃料制御用等の、振動の激しい状態で使用される半
導体圧力センサには使用することが困難である。
では、陽極接合は行なえるが、例えば曲げ強度で表され
る破壊強度はそれほど高いものではない。従って、自動
車の燃料制御用等の、振動の激しい状態で使用される半
導体圧力センサには使用することが困難である。
【０００８】従って本発明の第１の目的は、陽極接合に
よりシリコン基体と接合でき、シリコン基体との熱膨張
係数が近似し、破壊強度も実用上十分に高い結晶化ガラ
スを提供することにある。また本発明の第２の目的は、
上記第１の目的を達成する結晶化ガラスからなるシリコ
ン基体用台座を提供することにある。さらに本発明の第
３の目的は、上記第２の目的を達成するシリコン基体用
台座を備えた半導体圧力センサを提供することにある。
よりシリコン基体と接合でき、シリコン基体との熱膨張
係数が近似し、破壊強度も実用上十分に高い結晶化ガラ
スを提供することにある。また本発明の第２の目的は、
上記第１の目的を達成する結晶化ガラスからなるシリコ
ン基体用台座を提供することにある。さらに本発明の第
３の目的は、上記第２の目的を達成するシリコン基体用
台座を備えた半導体圧力センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために種々研究を重ねた結果、必須成分とし
て、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｌｉ2 Ｏ、Ｐ2 Ｏ5 、Ｍｇ
Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＴｉＯ2 を、任意成分としてＺｎＯ
およびＺｒＯ2 を所定の割合で含有するガラスを熱処理
して得られた、β−石英固溶体結晶を析出結晶として含
有する結晶化ガラスが、(i) ナトリウムイオンを多く含
むので、シリコン基体と陽極接合が可能であり、(ii)熱
膨張係数を高くする成分であるＮａ2 Ｏを含むにも拘ら
ず、熱膨張係数を低くするβ−石英固溶体結晶を含むの
で、シリコン基体と熱膨張係数が近似し、(iii) 結晶化
ガラスであることから破壊強度も実用上十分に高いこと
を見い出し、これらの知見に基づき本発明を完成した。
達成するために種々研究を重ねた結果、必須成分とし
て、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｌｉ2 Ｏ、Ｐ2 Ｏ5 、Ｍｇ
Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＴｉＯ2 を、任意成分としてＺｎＯ
およびＺｒＯ2 を所定の割合で含有するガラスを熱処理
して得られた、β−石英固溶体結晶を析出結晶として含
有する結晶化ガラスが、(i) ナトリウムイオンを多く含
むので、シリコン基体と陽極接合が可能であり、(ii)熱
膨張係数を高くする成分であるＮａ2 Ｏを含むにも拘ら
ず、熱膨張係数を低くするβ−石英固溶体結晶を含むの
で、シリコン基体と熱膨張係数が近似し、(iii) 結晶化
ガラスであることから破壊強度も実用上十分に高いこと
を見い出し、これらの知見に基づき本発明を完成した。
【００１０】本発明の第１の目的を達成する結晶化ガラ
スは、重量％表示で、５０〜６２％のＳｉＯ2 、 ２２
〜３０％のＡｌ2 Ｏ3、 ２〜４．５％のＬｉ2 Ｏ、
２〜７％のＰ2 Ｏ5 、 ０．５〜５％のＭｇＯ、 １〜
６％のＮａ2 Ｏ、 １〜５．５％のＴｉＯ2 、 ０〜２
％のＺｎＯ、 ０〜３％のＺｒＯ2 を含有し、かつβ−
石英固溶体結晶を析出結晶として含有することを特徴と
する。また本発明の第２の目的を達成するシリコン基体
用台座は、上記結晶化ガラスからなることを特徴とす
る。さらに本発明の第３の目的を達成する半導体圧力セ
ンサは、上記シリコン基体用台座を備えたことを特徴と
する。
スは、重量％表示で、５０〜６２％のＳｉＯ2 、 ２２
〜３０％のＡｌ2 Ｏ3、 ２〜４．５％のＬｉ2 Ｏ、
２〜７％のＰ2 Ｏ5 、 ０．５〜５％のＭｇＯ、 １〜
６％のＮａ2 Ｏ、 １〜５．５％のＴｉＯ2 、 ０〜２
％のＺｎＯ、 ０〜３％のＺｒＯ2 を含有し、かつβ−
石英固溶体結晶を析出結晶として含有することを特徴と
する。また本発明の第２の目的を達成するシリコン基体
用台座は、上記結晶化ガラスからなることを特徴とす
る。さらに本発明の第３の目的を達成する半導体圧力セ
ンサは、上記シリコン基体用台座を備えたことを特徴と
する。
【００１１】以下本発明を詳説する。本発明の結晶化ガ
ラスにおいて、各成分の組成の限定理由は以下の通りで
ある。ＳｉＯ2 は熱処理によりβ−石英固溶体結晶を析
出させるための必須成分であり、またガラス骨格ともな
るものであるが、５０％未満ではβ−石英固溶体結晶の
析出量が少なく膨脹係数が大きくなり過ぎるばかりでな
く化学的耐久性が劣化し、６２％を超えると粘性が高く
なり過ぎて溶融が困難となる。従ってＳｉＯ2 の割合
は、５０〜６２％に限定される。
ラスにおいて、各成分の組成の限定理由は以下の通りで
ある。ＳｉＯ2 は熱処理によりβ−石英固溶体結晶を析
出させるための必須成分であり、またガラス骨格ともな
るものであるが、５０％未満ではβ−石英固溶体結晶の
析出量が少なく膨脹係数が大きくなり過ぎるばかりでな
く化学的耐久性が劣化し、６２％を超えると粘性が高く
なり過ぎて溶融が困難となる。従ってＳｉＯ2 の割合
は、５０〜６２％に限定される。
【００１２】Ａｌ2 Ｏ3 は、熱膨脹係数の調節のための
必須成分であるが、２２％未満では分相傾向が増大する
ので均質なβ−石英固溶体結晶を析出させることができ
ず、３０％を超えると耐失透性が悪化する。従ってＡｌ
2 Ｏ3 の割合は、２２〜３０％に限定される。
必須成分であるが、２２％未満では分相傾向が増大する
ので均質なβ−石英固溶体結晶を析出させることができ
ず、３０％を超えると耐失透性が悪化する。従ってＡｌ
2 Ｏ3 の割合は、２２〜３０％に限定される。
【００１３】Ｌｉ2 Ｏは、熱処理により生じたβ−石英
固溶体結晶に固溶される成分であるが、２％未満ではβ
−石英固溶体結晶の析出量が少なく熱膨脹係数が大きく
なり過ぎ、４．５％を超えると逆に熱膨脹係数が小さく
なり過ぎる。従ってＬｉ2 Ｏの割合は、２〜４．５％に
限定される。
固溶体結晶に固溶される成分であるが、２％未満ではβ
−石英固溶体結晶の析出量が少なく熱膨脹係数が大きく
なり過ぎ、４．５％を超えると逆に熱膨脹係数が小さく
なり過ぎる。従ってＬｉ2 Ｏの割合は、２〜４．５％に
限定される。
【００１４】Ｐ2 Ｏ5 は、β−石英固溶体結晶に固溶さ
れる成分であり、ガラスの溶融性を向上させる効果があ
るため、２％以上含有することが好ましく、逆に７％超
えると、β−石英固溶体結晶の析出量が多くなり、熱膨
脹係数が小さくなり過ぎる。従ってＰ2 Ｏ5 の割合は、
２〜７％に限定される。
れる成分であり、ガラスの溶融性を向上させる効果があ
るため、２％以上含有することが好ましく、逆に７％超
えると、β−石英固溶体結晶の析出量が多くなり、熱膨
脹係数が小さくなり過ぎる。従ってＰ2 Ｏ5 の割合は、
２〜７％に限定される。
【００１５】ＭｇＯは、β−石英固溶体結晶に固溶され
る成分であるとともに、安定なガラスを得るため有効で
あるが、０．５％未満では溶融性が低下し、５％を超え
ると膨脹係数が大きくなり過ぎる。従ってＭｇＯの割合
は、０．５〜５％に限定される。
る成分であるとともに、安定なガラスを得るため有効で
あるが、０．５％未満では溶融性が低下し、５％を超え
ると膨脹係数が大きくなり過ぎる。従ってＭｇＯの割合
は、０．５〜５％に限定される。
【００１６】Ｎａ2 Ｏは陽極接合するのに必須な成分
で、添加量が大きいほど電気伝導度が大きくなり低温で
の陽極接合が可能になるが、６％を超えると熱膨張係数
が大きくなり過ぎる。また、１％未満では電気伝導度が
小さくなって陽極接合が困難になり、その上熱膨脹係数
が小さくなり過ぎるとともに溶融性が低下する。従っ
て、Ｎａ2 Ｏの割合は、１〜６％に限定される。
で、添加量が大きいほど電気伝導度が大きくなり低温で
の陽極接合が可能になるが、６％を超えると熱膨張係数
が大きくなり過ぎる。また、１％未満では電気伝導度が
小さくなって陽極接合が困難になり、その上熱膨脹係数
が小さくなり過ぎるとともに溶融性が低下する。従っ
て、Ｎａ2 Ｏの割合は、１〜６％に限定される。
【００１７】ＴｉＯ2 は、β−石英固溶体結晶の生成剤
としての作用を有するが、１％未満ではこの作用が小さ
く、均質な結晶化ガラスが得にくく、５．５％を超える
とガラスの耐失透性が悪化する。従ってＴｉＯ2 の割合
は、１〜５．５％に限定される。
としての作用を有するが、１％未満ではこの作用が小さ
く、均質な結晶化ガラスが得にくく、５．５％を超える
とガラスの耐失透性が悪化する。従ってＴｉＯ2 の割合
は、１〜５．５％に限定される。
【００１８】ＺｎＯは、必須成分ではないが、ＭｇＯと
同様に、β−石英固溶体結晶に固溶される成分であると
ともに安定なガラスを得るのに有効な成分である。その
上、熱膨脹係数を大きくするため、その値の調整のため
に有効であり、また、化学的耐久性を良化させる効果も
ある。しかしながら、２％を超えると表面結晶化を起こ
し易くなる。従ってＺｎＯの割合は、０〜２％に限定さ
れる。
同様に、β−石英固溶体結晶に固溶される成分であると
ともに安定なガラスを得るのに有効な成分である。その
上、熱膨脹係数を大きくするため、その値の調整のため
に有効であり、また、化学的耐久性を良化させる効果も
ある。しかしながら、２％を超えると表面結晶化を起こ
し易くなる。従ってＺｎＯの割合は、０〜２％に限定さ
れる。
【００１９】ＺｒＯ2 は、必須成分ではないが、ＴｉＯ
2 とともに用いることにより、β−石英固溶体結晶を生
成させる作用を大きくする。しかしながら、３％を超え
ると溶融が困難となり、未溶解物として残る。従ってＺ
ｒＯ2 の割合は、０〜３％に限定される。
2 とともに用いることにより、β−石英固溶体結晶を生
成させる作用を大きくする。しかしながら、３％を超え
ると溶融が困難となり、未溶解物として残る。従ってＺ
ｒＯ2 の割合は、０〜３％に限定される。
【００２０】さらに、これらの他に、熱膨脹係数の微調
節のためにＢ2 Ｏ3 やＢａＯ等を、また清澄のために、
Ａｓ2 Ｏ3やＳｂ2 Ｏ3 等を、結晶化ガラスの特性を悪
化させない程度含有できる。
節のためにＢ2 Ｏ3 やＢａＯ等を、また清澄のために、
Ａｓ2 Ｏ3やＳｂ2 Ｏ3 等を、結晶化ガラスの特性を悪
化させない程度含有できる。
【００２１】本発明の結晶化ガラスの製造例を示すと以
下の通りである。ガラス原料を調合し、白金製るつぼを
使用して１５５０〜１６５０℃で溶融した後、溶融ガラ
スをダクタイル鋳型に流し出し成形し、ガラス転移温度
付近に保持した電気炉内に入れて徐冷しガラスを得る。
次に、常温から５〜３０℃／hrの昇温速度で７００〜９
００℃まで加熱しその温度で１〜１０時間保持し熱処理
を行ない、β−石英固溶体結晶を成長させた後、電気炉
を断電し自然冷却する。
下の通りである。ガラス原料を調合し、白金製るつぼを
使用して１５５０〜１６５０℃で溶融した後、溶融ガラ
スをダクタイル鋳型に流し出し成形し、ガラス転移温度
付近に保持した電気炉内に入れて徐冷しガラスを得る。
次に、常温から５〜３０℃／hrの昇温速度で７００〜９
００℃まで加熱しその温度で１〜１０時間保持し熱処理
を行ない、β−石英固溶体結晶を成長させた後、電気炉
を断電し自然冷却する。
【００２２】このようにして得られた本発明の結晶化ガ
ラスは、ナトリウムイオンを多く含むので、シリコン基
体と陽極接合により接合できる。またこの結晶化ガラス
は、ナトリウムイオンを含むにも拘らず、β−石英固溶
体結晶を含むため、３０〜４００℃の温度域において熱
膨張係数が例えば２０〜４０×１０-7／℃であり、シリ
コン基体の熱膨張係数と近似の値を有する。さらにこの
結晶化ガラスは実用上十分な破壊強度を有する。
ラスは、ナトリウムイオンを多く含むので、シリコン基
体と陽極接合により接合できる。またこの結晶化ガラス
は、ナトリウムイオンを含むにも拘らず、β−石英固溶
体結晶を含むため、３０〜４００℃の温度域において熱
膨張係数が例えば２０〜４０×１０-7／℃であり、シリ
コン基体の熱膨張係数と近似の値を有する。さらにこの
結晶化ガラスは実用上十分な破壊強度を有する。
【００２３】従って、この結晶化ガラスは、シリコン基
体と接合するためのシリコン基体用台座として好ましく
用いられる。またシリコン基体からなる圧力検出部と、
この圧力検出部に接合された台座を備えた半導体圧力セ
ンサにおいて、前記台座として前記結晶化ガラスが好ま
しく用いられる。
体と接合するためのシリコン基体用台座として好ましく
用いられる。またシリコン基体からなる圧力検出部と、
この圧力検出部に接合された台座を備えた半導体圧力セ
ンサにおいて、前記台座として前記結晶化ガラスが好ま
しく用いられる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００２５】（実施例１〜６）出発原料として通常使用
されている硅石粉、アルミナまたは水酸化アルミニウ
ム、炭酸リチウム、正リン酸、炭酸マグネシウム、炭酸
ソーダ、酸化チタン、亜鉛華、ジルコニア、酸化ヒ素、
ホウ酸および硝酸バリウムを適宜選択して用い、表１に
示すガラスが得られるように調合し、そのバッチを１０
０cc白金製るつぼを使って１５５０〜１６５０℃で約５
時間溶融し、脱泡、清澄した。この溶融ガラスをダクタ
イル鋳型に流し出し、ガラス転移温度付近に保持した電
気炉内に入れて徐冷しガラスを得た。次に、常温から５
〜３０℃／hrの昇温速度で７００〜９００℃まで加熱し
その温度で１〜１０時間保持し熱処理し、β−石英固溶
体結晶を成長させた。その後電気炉を断電し常温まで放
置した。得られた結晶化ガラスは淡褐色の透明性を示す
外観を呈し、主結晶はβ−石英であった。
されている硅石粉、アルミナまたは水酸化アルミニウ
ム、炭酸リチウム、正リン酸、炭酸マグネシウム、炭酸
ソーダ、酸化チタン、亜鉛華、ジルコニア、酸化ヒ素、
ホウ酸および硝酸バリウムを適宜選択して用い、表１に
示すガラスが得られるように調合し、そのバッチを１０
０cc白金製るつぼを使って１５５０〜１６５０℃で約５
時間溶融し、脱泡、清澄した。この溶融ガラスをダクタ
イル鋳型に流し出し、ガラス転移温度付近に保持した電
気炉内に入れて徐冷しガラスを得た。次に、常温から５
〜３０℃／hrの昇温速度で７００〜９００℃まで加熱し
その温度で１〜１０時間保持し熱処理し、β−石英固溶
体結晶を成長させた。その後電気炉を断電し常温まで放
置した。得られた結晶化ガラスは淡褐色の透明性を示す
外観を呈し、主結晶はβ−石英であった。
【００２６】この後、得られた実施例１〜６の結晶化ガ
ラスについて、３０℃から４００℃までの温度域の熱膨
脹係数、曲げ強度、体積抵抗率をそれぞれを測定した。
ラスについて、３０℃から４００℃までの温度域の熱膨
脹係数、曲げ強度、体積抵抗率をそれぞれを測定した。
【００２７】なお、熱膨脹係数は市販の差動トランス式
膨脹計（商品名：ＴＭＡ８１４１ＢＳ、（株）リガク
製）を用いて測定し、曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０
１（１９８１）に基づき３点曲げ強度を測定した。ま
た、体積抵抗率は、市販の誘電体損測定装置（商品名：
ＴＲＳ−１０、（株）安藤電機製）を用いて測定した。
膨脹計（商品名：ＴＭＡ８１４１ＢＳ、（株）リガク
製）を用いて測定し、曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０
１（１９８１）に基づき３点曲げ強度を測定した。ま
た、体積抵抗率は、市販の誘電体損測定装置（商品名：
ＴＲＳ−１０、（株）安藤電機製）を用いて測定した。
【００２８】これらの測定結果を表１および表２に示
す。
す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】表１および表２より、実施例１〜６の結晶
化ガラスは、熱膨脹係数が２７〜３１×１０-7／℃と好
ましい値を有しつつ、曲げ強度は１２０〜１４０ＭＰａ
と優れていた。また、体積抵抗率は１．９〜３．４×１
０11Ω・cmと絶縁性が低く、シリコン基体との陽極接合
が容易に行なえることが予測できた。そこで、実際にシ
リコン基体との陽極接合を行なった。すなわち、実施例
１〜６の結晶化ガラスを所定形状に切り出し、シリコン
と重ね合わせ、シリコンを陽極、結晶化ガラスを陰極と
して、１５０℃、３００ボルトで陽極接合した。この結
果、気密性よく、また歪みなく、実施例１〜６の結晶化
ガラスとシリコンは接合された。なお、実施例１〜６の
結晶化ガラスは、特に絶縁性が低いために、１５０℃と
いう低温で陽極接合が行なえることがこの結果から判明
した。また、実施例１〜６の結晶化ガラスの外観は淡褐
色の透明性を示すため、接合状態を容易に観察すること
ができた。
化ガラスは、熱膨脹係数が２７〜３１×１０-7／℃と好
ましい値を有しつつ、曲げ強度は１２０〜１４０ＭＰａ
と優れていた。また、体積抵抗率は１．９〜３．４×１
０11Ω・cmと絶縁性が低く、シリコン基体との陽極接合
が容易に行なえることが予測できた。そこで、実際にシ
リコン基体との陽極接合を行なった。すなわち、実施例
１〜６の結晶化ガラスを所定形状に切り出し、シリコン
と重ね合わせ、シリコンを陽極、結晶化ガラスを陰極と
して、１５０℃、３００ボルトで陽極接合した。この結
果、気密性よく、また歪みなく、実施例１〜６の結晶化
ガラスとシリコンは接合された。なお、実施例１〜６の
結晶化ガラスは、特に絶縁性が低いために、１５０℃と
いう低温で陽極接合が行なえることがこの結果から判明
した。また、実施例１〜６の結晶化ガラスの外観は淡褐
色の透明性を示すため、接合状態を容易に観察すること
ができた。
【００３２】（比較例）比較のため、前記従来技術の市
販の理化学機器用硬質ガラスについて、上記と同様の測
定を行なった。結果を表２に示す。その結果、実施例１
〜６の結晶化ガラスに比べ、曲げ強度が５０ＭＰａと著
しく劣り、また、体積抵抗率が１．４×１０16Ω・cmと
絶縁性が大きいため、陽極接合を行なうには高温・高電
圧が必要となることが予測できた。
販の理化学機器用硬質ガラスについて、上記と同様の測
定を行なった。結果を表２に示す。その結果、実施例１
〜６の結晶化ガラスに比べ、曲げ強度が５０ＭＰａと著
しく劣り、また、体積抵抗率が１．４×１０16Ω・cmと
絶縁性が大きいため、陽極接合を行なうには高温・高電
圧が必要となることが予測できた。
【００３３】（実施例７）前述の実施例１〜６で得られ
た結晶化ガラスを所定形状に切り出し加工して、シリコ
ン基体用台座を得た。この台座とシリコン基体の位置合
わせを行ない重ね合わせ、シリコンを陽極、結晶化ガラ
スを陰極として、１５０℃、３００ボルト陽極接合を行
なった。このようにして得られた素子を組み込んで、図
１に示すような半導体圧力センサを作成した。
た結晶化ガラスを所定形状に切り出し加工して、シリコ
ン基体用台座を得た。この台座とシリコン基体の位置合
わせを行ない重ね合わせ、シリコンを陽極、結晶化ガラ
スを陰極として、１５０℃、３００ボルト陽極接合を行
なった。このようにして得られた素子を組み込んで、図
１に示すような半導体圧力センサを作成した。
【００３４】実施例１〜６で得られた結晶化ガラスから
なるシリコン基体用台座を備えた半導体圧力センサは、
シリコン基体用台座がシリコン基体とステムとの間の熱
膨張係数の差を緩和するため、温度補償が容易であり、
測定精度も高く、また破壊強度も実用上十分であること
が判明した。
なるシリコン基体用台座を備えた半導体圧力センサは、
シリコン基体用台座がシリコン基体とステムとの間の熱
膨張係数の差を緩和するため、温度補償が容易であり、
測定精度も高く、また破壊強度も実用上十分であること
が判明した。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リコン基体との接合に陽極接合を行なうことができ、熱
膨脹係数がシリコン基体の熱膨脹係数と近似の値を有
し、破壊強度も実用上十分である結晶化ガラス、該結晶
化ガラスからなるシリコン基体用台座およびこの台座を
備えた半導体圧力センサが提供された。
リコン基体との接合に陽極接合を行なうことができ、熱
膨脹係数がシリコン基体の熱膨脹係数と近似の値を有
し、破壊強度も実用上十分である結晶化ガラス、該結晶
化ガラスからなるシリコン基体用台座およびこの台座を
備えた半導体圧力センサが提供された。
【図１】は、半導体圧力センサの構造を示す図である。
【符号の説明】
１…感圧チップ、２…ダイアフラム面（圧力検出部）、
３…ステム、４…台座ガラス、５…キャップ、６…リー
ドピン、７…金ワイヤ。
３…ステム、４…台座ガラス、５…キャップ、６…リー
ドピン、７…金ワイヤ。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％表示で、５０〜６２％のＳｉ
Ｏ2 、 ２２〜３０％のＡｌ2 Ｏ3 、 ２〜４．５％の
Ｌｉ2 Ｏ、 ２〜７％のＰ2 Ｏ5 、 ０．５〜５％のＭ
ｇＯ、 １〜６％のＮａ2 Ｏ、 １〜５．５％のＴｉＯ
2 、 ０〜２％のＺｎＯ、 ０〜３％のＺｒＯ2 を含有
し、かつβ−石英固溶体結晶を析出結晶として含有する
ことを特徴とする結晶化ガラス。 - 【請求項２】 請求項１記載の結晶化ガラスからなるこ
とを特徴とするシリコン基体用台座。 - 【請求項３】 シリコン基体からなる圧力検出部と、こ
の圧力検出部に接合された台座とを備えた半導体圧力セ
ンサにおいて、前記台座が、請求項２記載の台座からな
ることを特徴とする半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15854491A JP3144830B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 結晶化ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15854491A JP3144830B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 結晶化ガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059039A true JPH059039A (ja) | 1993-01-19 |
| JP3144830B2 JP3144830B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=15674029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15854491A Expired - Lifetime JP3144830B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 結晶化ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144830B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06253156A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | N T T Data Tsushin Kk | 画像符号化方式 |
| JPH07247134A (ja) * | 1994-01-21 | 1995-09-26 | Hoya Corp | シリコン台座用ガラス及びシリコン基材型センサー |
| JPH08313380A (ja) * | 1995-05-17 | 1996-11-29 | Nippondenso Co Ltd | 半導体感歪センサ |
| JP2000510956A (ja) * | 1997-03-21 | 2000-08-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関の吸気管内の圧力と温度とを検出するための装置 |
| JP2000241274A (ja) * | 1999-02-23 | 2000-09-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体圧力センサの部品、半導体圧力センサおよびその製造方法 |
| WO2001010788A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-15 | Alliedsignal Inc. | Methods for forming a glass-ceramic article |
| JP2002321940A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Asahi Techno Glass Corp | 陽極接合用結晶化ガラス |
| JP2004075441A (ja) * | 2002-08-14 | 2004-03-11 | Huzhou Daikyo Hari Seihin Yugenkoshi | Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラス及び結晶化ガラス、ならびに該結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法 |
| KR101013223B1 (ko) * | 2010-09-06 | 2011-02-10 | 주식회사 정관 | 음의 열팽창 계수를 가지는 결정화 유리 및 그 제조방법 |
| US8292818B2 (en) | 2003-09-29 | 2012-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Acoustic lens composition, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus |
| JP2012231161A (ja) * | 2003-02-18 | 2012-11-22 | Corning Inc | ガラスベースｓｏｉ構造 |
| DE10042590B4 (de) * | 1999-09-02 | 2014-06-26 | Asahi Techno Glass Corp. | Glas zum anodischen Verbinden |
| JP2016500628A (ja) * | 2012-10-04 | 2016-01-14 | コーニング インコーポレイテッド | ガラス層とガラスセラミック層を有する物品およびその物品の製造方法 |
| US10202303B2 (en) | 2012-10-04 | 2019-02-12 | Corning Incorporated | Compressively stressed laminated glass article via photosensitive glass and method of making the article |
| US10357945B2 (en) | 2012-10-04 | 2019-07-23 | Corning Incorporated | Laminated glass article with ceramic phase and method of making the article |
| KR20200079283A (ko) * | 2017-10-31 | 2020-07-02 | 코닝 인코포레이티드 | 고 액상선 점도를 갖는 과알루미늄질 리튬 알루미노실리케이트 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10633279B2 (en) | 2017-11-29 | 2020-04-28 | Corning Incorporated | Glasses with low excess modifier content |
| US10906834B2 (en) | 2017-11-29 | 2021-02-02 | Corning Incorporated | Ion-exchangeable mixed alkali aluminosilicate glasses |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP15854491A patent/JP3144830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06253156A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | N T T Data Tsushin Kk | 画像符号化方式 |
| JPH07247134A (ja) * | 1994-01-21 | 1995-09-26 | Hoya Corp | シリコン台座用ガラス及びシリコン基材型センサー |
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| WO2001010788A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-15 | Alliedsignal Inc. | Methods for forming a glass-ceramic article |
| DE10042590B4 (de) * | 1999-09-02 | 2014-06-26 | Asahi Techno Glass Corp. | Glas zum anodischen Verbinden |
| JP2002321940A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Asahi Techno Glass Corp | 陽極接合用結晶化ガラス |
| JP4582679B2 (ja) * | 2001-04-24 | 2010-11-17 | Ａｇｃテクノグラス株式会社 | 陽極接合用結晶化ガラス |
| JP2004075441A (ja) * | 2002-08-14 | 2004-03-11 | Huzhou Daikyo Hari Seihin Yugenkoshi | Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラス及び結晶化ガラス、ならびに該結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法 |
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| US8292818B2 (en) | 2003-09-29 | 2012-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Acoustic lens composition, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus |
| US8741791B2 (en) | 2010-09-06 | 2014-06-03 | Jeongkwan Co., Ltd | Crystallized glass with negative coefficient of thermal expansion and method for manufacturing the same |
| KR101013223B1 (ko) * | 2010-09-06 | 2011-02-10 | 주식회사 정관 | 음의 열팽창 계수를 가지는 결정화 유리 및 그 제조방법 |
| JP2016500628A (ja) * | 2012-10-04 | 2016-01-14 | コーニング インコーポレイテッド | ガラス層とガラスセラミック層を有する物品およびその物品の製造方法 |
| US10202303B2 (en) | 2012-10-04 | 2019-02-12 | Corning Incorporated | Compressively stressed laminated glass article via photosensitive glass and method of making the article |
| US10357945B2 (en) | 2012-10-04 | 2019-07-23 | Corning Incorporated | Laminated glass article with ceramic phase and method of making the article |
| US10570055B2 (en) | 2012-10-04 | 2020-02-25 | Corning Incorporated | Article with glass layer and glass-ceramic layer and method of making the article |
| EP2903945B1 (en) * | 2012-10-04 | 2020-09-02 | Corning Incorporated | Article with glass layer and glass-ceramic layer and method of making the article |
| US11008246B2 (en) | 2012-10-04 | 2021-05-18 | Corning Incorporated | Compressively stressed laminated glass article via photosensitive glass and method of making the article |
| KR20200079283A (ko) * | 2017-10-31 | 2020-07-02 | 코닝 인코포레이티드 | 고 액상선 점도를 갖는 과알루미늄질 리튬 알루미노실리케이트 |
| JP2021501108A (ja) * | 2017-10-31 | 2021-01-14 | コーニング インコーポレイテッド | 高い液相粘度を有する過アルミナ質のアルミノケイ酸リチウム |
| US11820706B2 (en) | 2017-10-31 | 2023-11-21 | Corning Incorporated | Peraluminous lithium aluminosilicates with high liquidus viscosity |
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|---|---|
| JP3144830B2 (ja) | 2001-03-12 |
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