JPH0624797A - 接着又は封着用ガラス - Google Patents

接着又は封着用ガラス

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JPH0624797A
JPH0624797A JP20447592A JP20447592A JPH0624797A JP H0624797 A JPH0624797 A JP H0624797A JP 20447592 A JP20447592 A JP 20447592A JP 20447592 A JP20447592 A JP 20447592A JP H0624797 A JPH0624797 A JP H0624797A
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths

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Abstract

(57)【要約】 【目的】ガラス組成物は、重量%表示で、Bi23
2.5〜87.5%、B23 13〜18%、SiO2
0.2〜1.5%、CeO2 0.2〜1.5%からな
る。 【効果】電気的絶縁性に優れる接着、封着が行なえ、環
境汚染の恐れもない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特に電気的信頼性に優れ
る接着又は封着用ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】接着又は封着を目的とした低融点ガラス
として、PbO−ZnO−B2 O3 系ガラス、PbO−
B2 O3 系ガラス、あるいはそれにアルカリ金属酸化物
を含むガラスが知られており実用化されている。しかし
これらの鉛を含むガラスは、特に真空雰囲気もしくは高
電界場等で使用した場合、ガラス中の鉛が還元され金属
鉛が析出し、電気絶縁性が低下するという課題があっ
た。また、鉛は毒性があり、これを使用することは環境
汚染を生じるという課題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来実用化
されている鉛系ガラスで生じる金属状析出物による電気
絶縁性の低下という課題を解消しようとするものであ
る。さらに、鉛を含有しないことにより、環境汚染を生
じない低融点の接着又は封着用ガラスを提供するもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、重量%表示で
実質的に Bi2 O3 82.5〜87.5% B2 O3 13 〜18 % SiO2 0.2〜 1.5% CeO2 0.2〜 1.5% からなり、実質的に鉛酸化物、アルカリ金属酸化物を含
有しない接着又は封着用ガラスである。
【0005】本発明の接着又は封着用ガラスにおける各
成分限定理由は次の通りである。Bi2 O3 は、ガラス
の軟化点を下げるための主要成分である。Bi2 O3 が
82.5%未満では軟化点が高くなり過ぎ、87.5%
を超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83〜87%の範囲である。
【0006】B2 O3 は、ガラスのフラックス成分とし
て必須である。B2 O3 が13%未満ではガラス化する
ための溶融温度が高くなり過ぎ、18%を超えるとガラ
スの化学的耐久性が低下する。望ましくは14〜17%
の範囲である。
【0007】SiO2 は、ガラスの化学的耐久性向上の
ために必須である。SiO2 が0.2%未満では化学的
耐久性が低下し、一方、1.5%を超えるとガラスの軟
化点が高くなり過ぎる。望ましくは0.3〜1.0%の
範囲である。
【0008】CeO2 は、ガラス溶融過程および接着、
封着過程におけるBi2 O3 の還元による金属化および
黒色化等の不具合を防ぐための酸化剤として作用する。
CeO2 が0.2%未満ではその作用が小さく、一方、
1.5%を超えるとガラスの軟化点が高くなり過ぎる。
望ましくは0.3〜1.0%の範囲である。
【0009】以上の4成分の総量は99.5%以上であ
ることが好ましく、残部0.5%については、Sb2 O
3 などの清澄材、その他の成分を含有してもよい。
【0010】また、鉛酸化物は、環境を汚染し、アルカ
リ金属酸化物は、電気的絶縁性を低下するので実質的に
含有されない。具体的には、鉛酸化物、アルカリ金属酸
化物の含有量を総量で0.1%以下にすることが好まし
い。
【0011】本発明の接着又は封着用ガラスは粉末状で
あってもよく、板状、棒状等所定形状の成形体であって
もよい。かかる接着又は封着用ガラスは次のようにして
製造することができる。
【0012】各原料を目標組成となるように調合した
後、これを1000〜1200℃の温度に加熱し、溶融
して、ガラス化する。次いで、この溶融したガラスを粉
砕し、粉末状にし、粉末ガラスを得る。又は溶融したガ
ラスをロールアウト法、プレス法等により所定形状に成
形し、成形体を得る。
【0013】本発明の接着又は封着用ガラスは、融点が
500℃以下であり、例えば次の用途に使用される。
【0014】電気絶縁特性の要求される電子部品の封着
に本発明の粉末状のガラスを用いる。あるいは複数の電
極板を所定間隔で接着するに当り、本発明のガラスを板
状、棒状に成形し、この成形体を電極板間に挟持し加熱
して電極板を接着する。
【0015】
【実施例】表1のガラス組成(単位:重量%)欄に記載
の組成になるように各原料を調合し、これを1000〜
1200℃に加熱して撹拌しつつ溶融しガラス化した。
この溶融したガラスをフレーク状に成形し粉砕した。次
いでこれを篩い分けして、粒径5〜6μmの粉末ガラス
を得た。これとは別に、溶融したガラスをステンレス板
上に流し出し、厚さ約0.5mmの板状に成形し、板ガ
ラスを得た。
【0016】このガラスについて、金属状析出物の有
無、電気絶縁性の評価を次のようにして行ない、その結
果を同表に示した。同表のガラス物性の欄には、示差熱
分析計により測定した転移点(単位:℃)、軟化点(単
位:℃)及び熱膨張係数測定装置により測定した熱膨張
係数(単位:10-7/℃)も示した。なお、例1〜6は
実施例、例7〜9は比較例である。
【0017】〈金属状析出物の有無〉電極材とするNi
−FeあるいはNi−Cr−Fe系基板上に粉末ガラス
を乗せ、通常の空気中雰囲気にて450℃、60分の熱
処理を行ない、次いで10-3〜10-4Torrの真空下
で450℃、60分の熱処理を行なった。各々の熱処理
の前後でガラス表面あるいは内部に析出する金属状析出
物の有無を、実体顕微鏡下にて100〜200倍で観察
して調べた。
【0018】〈電気絶縁性の評価〉2枚の電極板(大き
さ:2×10mm)を上記板ガラスで貼り合わせ、電極
板の間隔が約0.5mmになるよう接着した。接着に当
っての熱処理条件は金属状析出物の有無の場合と同様と
した。次いで、2枚の電極板間に1kVの電圧を印加
し、1分後の電気絶縁抵抗を測定し初期値とした。この
初期値は例9のガラスを使用したものが1×1011Ωで
あったが、他のガラスを使用したものはすべて1×10
12Ω以上であった。
【0019】次いで、2枚の電極板間に300Vの電圧
を印加し、40℃、相対湿度90%の雰囲気に200時
間保持した後の電気絶縁抵抗を測定した。その結果を表
1の電気絶縁抵抗(単位:1010Ω)の欄に示した。
【0020】これらの結果より明らかなように、本発明
による接着又は封着用ガラスは、真空下においても、電
気的絶縁抵抗の低下が極めて少ない。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、真空下で接着、封着を
行なっても、ガラスから金属状析出物が全く生成しない
ので、電気的絶縁性が低下することはない。また、鉛酸
化物を含有しないので、環境が汚染される恐れはない。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】接着又は封着用ガラス
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特に電気的信頼性に優れ
る接着又は封着用ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】接着又は封着を目的とした低融点ガラス
として、PbO−ZnO−B23 系ガラス、PbO−
23 系ガラス、あるいはそれにアルカリ金属酸化物
を含むガラスが知られており実用化されている。しかし
これらの鉛を含むガラスは、特に真空雰囲気もしくは高
電界場等で使用した場合、ガラス中の鉛が還元され金属
鉛が析出し、電気絶縁性が低下するという課題があっ
た。また、鉛は毒性があり、これを使用することは環境
汚染を生じるという課題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来実用化
されている鉛系ガラスで生じる金属状析出物による電気
絶縁性の低下という課題を解消しようとするものであ
る。さらに、鉛を含有しないことにより、環境汚染を生
じない低融点の接着又は封着用ガラスを提供するもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、重量%表示で
実質的に Bi23 82.5〜87.5% B23 13 〜18 % SiO2 0.2〜 1.5% CeO2 0.2〜 1.5% からなり、実質的に鉛酸化物、アルカリ金属酸化物を含
有しない接着又は封着用ガラスである。
【0005】本発明の接着又は封着用ガラスにおける各
成分限定理由は次の通りである。Bi23 は、ガラス
の軟化点を下げるための主要成分である。Bi23
82.5%未満では軟化点が高くなり過ぎ、87.5%
を超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83〜87%の範囲である。
【0006】B23 は、ガラスのフラックス成分とし
て必須である。B23 が13%未満ではガラス化する
ための溶融温度が高くなり過ぎ、18%を超えるとガラ
スの化学的耐久性が低下する。望ましくは14〜17%
の範囲である。
【0007】SiO2 は、ガラスの化学的耐久性向上の
ために必須である。SiO2 が0.2%未満では化学的
耐久性が低下し、一方、1.5%を超えるとガラスの軟
化点が高くなり過ぎる。望ましくは0.3〜1.0%の
範囲である。
【0008】CeO2 は、ガラス溶融過程および接着、
封着過程におけるBi23 の還元による金属化および
黒色化等の不具合を防ぐための酸化剤として作用する。
CeO2 が0.2%未満ではその作用が小さく、一方、
1.5%を超えるとガラスの軟化点が高くなり過ぎる。
望ましくは0.3〜1.0%の範囲である。
【0009】以上の4成分の総量は99.5%以上であ
ることが好ましく、残部0.5%については、Sb2
3 などの清澄材、その他の成分を含有してもよい。
【0010】また、鉛酸化物は、環境を汚染し、アルカ
リ金属酸化物は、電気的絶縁性を低下するので実質的に
含有されない。具体的には、鉛酸化物、アルカリ金属酸
化物の含有量を総量で0.1%以下にすることが好まし
い。
【0011】本発明の接着又は封着用ガラスは粉末状で
あってもよく、板状、棒状等所定形状の成形体であって
もよい。かかる接着又は封着用ガラスは次のようにして
製造することができる。
【0012】各原料を目標組成となるように調合した
後、これを1000〜1200℃の温度に加熱し、溶融
して、ガラス化する。次いで、この溶融したガラスを粉
砕し、粉末状にし、粉末ガラスを得る。又は溶融したガ
ラスをロールアウト法、プレス法等により所定形状に成
形し、成形体を得る。
【0013】本発明の接着又は封着用ガラスは、融点が
500℃以下であり、例えば次の用途に使用される。
【0014】電気絶縁特性の要求される電子部品の封着
に本発明の粉末状のガラスを用いる。あるいは複数の電
極板を所定間隔で接着するに当り、本発明のガラスを板
状、棒状に成形し、この成形体を電極板間に挟持し加熱
して電極板を接着する。
【0015】
【実施例】表1のガラス組成(単位:重量%)欄に記載
の組成になるように各原料を調合し、これを1000〜
1200℃に加熱して撹拌しつつ溶融しガラス化した。
この溶融したガラスをフレーク状に成形し粉砕した。次
いでこれを篩い分けして、粒径5〜6μmの粉末ガラス
を得た。これとは別に、溶融したガラスをステンレス板
上に流し出し、厚さ約0.5mmの板状に成形し、板ガ
ラスを得た。
【0016】このガラスについて、金属状析出物の有
無、電気絶縁性の評価を次のようにして行ない、その結
果を同表に示した。同表のガラス物性の欄には、示差熱
分析計により測定した転移点(単位:℃)、軟化点(単
位:℃)及び熱膨張係数測定装置により測定した熱膨張
係数(単位:10-7/℃)も示した。なお、例1〜6は
実施例、例7〜9は比較例である。
【0017】〈金属状析出物の有無〉電極材とするNi
−FeあるいはNi−Cr−Fe系基板上に粉末ガラス
を乗せ、通常の空気中雰囲気にて450℃、60分の熱
処理を行ない、次いで10-3〜10-4Torrの真空下
で450℃、60分の熱処理を行なった。各々の熱処理
の前後でガラス表面あるいは内部に析出する金属状析出
物の有無を、実体顕微鏡下にて100〜200倍で観察
して調べた。
【0018】〈電気絶縁性の評価〉2枚の電極板(大き
さ:2×10mm)を上記板ガラスで貼り合わせ、電極
板の間隔が約0.5mmになるよう接着した。接着に当
っての熱処理条件は金属状析出物の有無の場合と同様と
した。次いで、2枚の電極板間に1kVの電圧を印加
し、1分後の電気絶縁抵抗を測定し初期値とした。この
初期値は例9のガラスを使用したものが1×1011Ωで
あったが、他のガラスを使用したものはすべて1×10
12Ω以上であった。
【0019】次いで、2枚の電極板間に300Vの電圧
を印加し、40℃、相対湿度90%の雰囲気に200時
間保持した後の電気絶縁抵抗を測定した。その結果を表
1の電気絶縁抵抗(単位:1010Ω)の欄に示した。
【0020】これらの結果より明らかなように、本発明
による接着又は封着用ガラスは、真空下においても、電
気的絶縁抵抗の低下が極めて少ない。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、真空下で接着、封着を
行なっても、ガラスから金属状析出物が全く生成しない
ので、電気的絶縁性が低下することはない。また、鉛酸
化物を含有しないので、環境が汚染される恐れはない。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%表示で実質的に Bi2 O3 82.5〜87.5% B2 O3 13 〜18 % SiO2 0.2〜 1.5% CeO2 0.2〜 1.5% からなり、実質的に鉛酸化物、アルカリ金属酸化物を含
    有しない接着又は封着用ガラス。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11348712B2 (en) 2017-09-29 2022-05-31 Seiko Epson Corporation Insulator-coated soft magnetic powder, powder magnetic core, magnetic element, electronic device, and vehicle

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