JPS6389438A - Bonding structure between glass and metal - Google Patents
Bonding structure between glass and metalInfo
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- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、低融点ガラスフリットを用いて、ガラスに例
えばスタッドピンのような金属材料を強固に接着するガ
ラスと金属の接着構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a glass-to-metal bonding structure in which a metal material, such as a stud pin, is firmly bonded to glass using a low-melting glass frit.
（従来の技術）
一般に、陰極線管等のガラスからなるフェースプレート
の側面には、例えば金属材料からなるスタッドピンが接
着により取り付けられており、このスタッドピンにより
内容物を固定している。(Prior Art) Generally, stud pins made of, for example, a metal material are attached to the side surface of a face plate made of glass, such as a cathode ray tube, by adhesive, and the contents are fixed by these stud pins.
従来、スタッドピンをフェースプレートに接着させる接
着構造としては、例えばフェースプレートの側面の肉厚
が’ｌＱｍｍ以上と厚かったため、ガラスを部分的に高
温に加熱し、金属材料よりなるスタッドピンを埋込み溶
着していた。Conventionally, the bonding structure for bonding stud pins to the face plate was to partially heat the glass to a high temperature and embed the stud pin made of metal material and weld it because the side wall of the face plate was thick, for example, over 1Qmm. Was.
また、セラミックス製のスタッドピンを用いたときは、
低融点ガラスフリットによりガラスにスタッドピンを接
着していた。Also, when using ceramic stud pins,
The stud pin was bonded to the glass using a low melting point glass frit.
（本発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、軽量化された平板テレビのようにガラス
容器の側面が７ｍｍ以下のように薄く、かつ、スタッド
ピンで固定する内容物が、ピン１個当り８５０Ｃｌ以上
と重くなると、前述した前者のスタッドピンをガラス中
に埋込む構造では、接着面積を確保するため、スタッド
ピンをガラスの厚みの半分以上に埋込むことになり、真
空時の耐圧強度が低下するという問題点があった。(Problems to be Solved by the Present Invention) However, the sides of the glass container, such as those used in lightweight flat panel televisions, are thin, such as 7 mm or less, and the contents to be fixed with stud pins are 850 Cl per pin. If the weight becomes heavier, in the former structure described above in which the stud pin is embedded in the glass, the stud pin is embedded in more than half the thickness of the glass in order to secure the bonding area, which reduces the pressure resistance in a vacuum. There was a problem with that.
また、前述した後者の低融点ガラスフリットを用いてス
タッドピンをガラスに接着する構造においては、ピン１
個当りの荷重が８５０に１以上と重いために、２０Ｇ程
度の衝撃でフリット層が容易に破壊するという問題点が
あった。In addition, in the latter structure described above in which the stud pin is bonded to the glass using the low melting point glass frit, the pin 1
Since the load per piece was as heavy as 1:850 or more, there was a problem in that the frit layer was easily destroyed by an impact of about 20G.
（問題点を解決するための手段）
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、ガラスと金属材料との接合部が容易に破損し
ないガラスと金属との接着構造を提供することを目的と
している。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a bonding structure between glass and metal in which the joint between glass and metal materials is not easily damaged. is intended to provide.
この目的を達成するために、本発明は、ガラス板と金属
材料との間に低融点ガラスフリット層を形成してガラス
板と金属材料とを接着するガラスと金属の接着構造にお
いて、前記低融点ガラスフリット層を、前記ガラス板と
前記金属材料の中間の熱膨脹係数を有するとともに体積
比で２〜１５％の炭化ケイ素ウィスカーを添加してなる
低融点ガラスフリットで形成している。In order to achieve this object, the present invention provides a glass-to-metal bonding structure in which a glass plate and a metal material are bonded by forming a low-melting glass frit layer between the glass plate and the metal material. The glass frit layer is formed of a low melting point glass frit having a coefficient of thermal expansion intermediate between that of the glass plate and the metal material, and added with silicon carbide whiskers in an amount of 2 to 15% by volume.
（作用）
このような構造を有する本発明によれば、スタッドピン
１個当り８５０ｇ程度の重さがかかった状態で、例えば
４０Ｇの衝撃を加えても、応力が集中し、破損が開始さ
れるガラスフリット層に炭化ケイ素ウィスカーを添加し
て耐圧強度を向上させているため、ガラスと金属の接合
部には何ら破損が生じない。(Function) According to the present invention having such a structure, even if an impact of, for example, 40G is applied with a weight of about 850g per stud pin, stress will be concentrated and damage will begin. Silicon carbide whiskers are added to the glass frit layer to improve pressure resistance, so no damage occurs at the joint between glass and metal.
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第１図は本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
まず接着構造を説明すると、第１図において、Ｇは、例
えば陰極線管等のフェースプレートを構成するソーダラ
イムシリカガラス板、Ｍは内容物を固定するための金属
材料よりなる所定形状に形成されたスタッドピンである
。Ａは俊述する所定の組成を有する低融点ガラスフリッ
トで形成したガラスフリット層であり、スタッドピンＭ
はこのフリット層Ａによりガラス板Ｇに強固に接着され
る。First, to explain the adhesive structure, in Fig. 1, G is a soda lime silica glass plate that constitutes the face plate of a cathode ray tube, etc., and M is a metal material formed into a predetermined shape for fixing the contents. It is a stud pin. A is a glass frit layer formed of low melting point glass frit having a predetermined composition as described above, and stud pin M
is firmly adhered to the glass plate G by this frit layer A.
次に、この接着構造を形成するための接着方法を説明す
る。Next, a bonding method for forming this bonded structure will be explained.
まず、熱膨張率（以下、αという）が８８×１０−７／
℃の低融点ガラスフリット（岩城ガラス社製、商品名、
ｒＩＷＦ−７５７５４と日本電気ガラス社製、商品名ｒ
Ｌｓ−７’１Ｏ１Ｊとの混合品）に体積比で４，５ｖｏ
１％の炭化ケイ素（Ｓ ｉ Ｃ）ウィスカー（東海カー
ボン社製、商品名「トーカウィスカー」）を添加し、重
量比で約１０ｗｔ％の酢酸イソアルミルを混合して、ペ
ースト状にした。First, the coefficient of thermal expansion (hereinafter referred to as α) is 88×10-7/
°C low melting point glass frit (manufactured by Iwaki Glass Co., Ltd., product name,
rIWF-75754 and Nippon Electric Glass Co., Ltd., product name r
Mixed product with Ls-7'1O1J) with a volume ratio of 4.5vo
1% silicon carbide (S i C) whiskers (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., trade name "Toka Whisker") were added, and about 10 wt % isoalumyl acetate was mixed to form a paste.
そして、このペースト状物をαが１００Ｘ１０’／℃の
５ＯＮ １−Ｆｅ合金で形成したスタッドピンＭの内側
に流し込んだ。Then, this paste-like material was poured into the inside of a stud pin M made of a 5ON 1-Fe alloy with α of 100×10'/°C.
次に、これを３９５°Ｃで１０分間仮焼成した後フリッ
ト面を研磨し、厚さを調整してフリット層Ａを形成した
。そして、フェースプレートを構成するソーダライムシ
リカガラス板Ｇの側面（例えば、肉厚７ｍｍ）に前記フ
リット層Ａを圧着させて、４６０℃の温度で１時間加熱
して前記フリット層ＡによりスタッドピンＭをガラス板
Ｇに接着させた。Next, this was pre-baked at 395° C. for 10 minutes, and the frit surface was polished to adjust the thickness to form a frit layer A. Then, the frit layer A is pressure-bonded to the side surface (for example, 7 mm thick) of the soda lime silica glass plate G constituting the face plate, and heated at a temperature of 460° C. for 1 hour, so that the stud pin M is formed by the frit layer A. was adhered to glass plate G.
ここで、第１図中ｆで示すフリット層Ａの厚さは、０．
５〜１・、２ｍｍになるように調整した。フリット層Ａ
が０．５ｍｍより薄い場合はスタッドピンＭの冷却時の
収縮によりガラス板Ｇにクラックが発生し、１．２ｍｍ
より厚い時は、衝撃時に、フリット層Ａが容易に破損し
た。Here, the thickness of the frit layer A indicated by f in FIG. 1 is 0.
It was adjusted to 5 to 1.2 mm. Frit layer A
If it is thinner than 0.5mm, cracks will occur in the glass plate G due to shrinkage of the stud pin M when cooling, and the thickness will be 1.2mm.
When thicker, frit layer A was easily damaged upon impact.
この接着構造の金属材料であるスタッドピンＭに３ ｍ
ｍ／ ｓｅｃの変位スピードでせん断力を加えたとき、
約９０ｋｇに達するまでは接着部は破損しなかった。3 m to the stud pin M, which is the metal material of this adhesive structure.
When a shear force is applied at a displacement speed of m/sec,
The bond did not break until the weight reached about 90 kg.
また、こうして接着したスタッドピンＭ３個に約２．５
ｋ（Ｊの内容物を取り付け、約３５Ｇの衝撃を加えても
、接着部に異常は生じなかった。Also, approximately 2.5
Even when the contents of J were attached and an impact of about 35 G was applied, no abnormality occurred in the adhesive part.
また、ガラスフリットに対するＳｉＣウィスカーの添加
■が２ＶＯ１％より少ない時は同様の方法で約２０Ｇで
フリット層Ａが破損した。そして、ＳｉＣウィスカーの
添加量が１５ｖｏ１％を越えると、ＳｉＣウィスカーに
は接着力がないため、ＳｉＣウィスカーを添加したガラ
スフリットｌ１ｆｆｌＡの接着力が低下し、接着面での
剥離が生じやすくなり、適当でないことが判明した。Further, when the amount of SiC whiskers added to the glass frit was less than 1% of 2VO, the frit layer A was damaged at about 20G using the same method. If the amount of SiC whiskers added exceeds 15vol%, SiC whiskers do not have adhesive strength, so the adhesive strength of the glass frit l1fflA added with SiC whiskers decreases, and peeling on the adhesive surface is likely to occur. It turned out not to be.
次に、第２図は、伯の実施例を示す断面図である。この
実施例は、前記フリット層Ａとガラス板Ｇとの間に第２
フリット層Ｂを形成した例を示す。Next, FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. This embodiment has a second layer between the frit layer A and the glass plate G.
An example in which a frit layer B is formed is shown.
まず、図中Ｍで示す金属材料として、３０〜３５０℃で
αが１０５〜１１５ Ｘ ”１０−７／℃の１８Ｃｒ−
Ｆｅ合金で形成したスタッドピンＭを準備した。そして
、αが９４ｘｌＯ−７／℃の低融点フリット（岩城ガラ
ス社製、商品名ｒＩＷＦ−７５７５」）に約７．５ｖｏ
１％の前記ＳｉＣウィスカーを添加し、ざらに約’ｌＱ
ｗｔ％の酢酸イソアルミルを添加して、ペースト状とし
、このペースト状物を前記スタッドピンＭの内側に流し
込んだ。First, as a metal material indicated by M in the figure, 18Cr- has an α of 105 to 115 x 10-7/℃ at 30 to 350℃.
A stud pin M made of Fe alloy was prepared. Then, approximately 7.5 vo
Add 1% of the SiC whiskers and roughly
Wt % isoalumyl acetate was added to form a paste, and this paste was poured into the inside of the stud pin M.
これを、３９５℃で１０分間仮焼成したのち、フリット
面を研磨し、厚みを約０．５〜０．９ｍｍとしてフリッ
ト層Ａを形成した。この上に、ＳｉＣを含有しない、前
記のαが８８Ｘ１０−７／℃の低融点ガラスフリットを
流入、乾燥させ、厚さ約０゜５〜００ｇｍｍの第２フリ
ット層Ｂを形成した。これを、ソーダライムシリカガラ
ス板Ｇの側面に圧着して、４６０°Ｃの温度で１時間加
熱接着した。After calcining this at 395° C. for 10 minutes, the frit surface was polished to form a frit layer A having a thickness of about 0.5 to 0.9 mm. On top of this, the low melting point glass frit containing no SiC and having α of 88×10 −7 /° C. was introduced and dried to form a second frit layer B having a thickness of about 0°5 to 00 gmm. This was pressed onto the side surface of the soda lime silica glass plate G, and heat bonded at a temperature of 460° C. for 1 hour.
ここで、熔融による収縮により、フリット層Ａのスタッ
ドピンＭの端部からフリット層Ｂまでの厚さをａ、フリ
ット層Ｂの厚さをｂとしたとき、各厚さａ、ｂがそれぞ
れ０．３〜０．９ｍｍで、ａ＋ｂの厚さが０．５ｍｍ以
上、１．２ｍｍ以下になるように調整した。各フリット
層Ａ、Ｂの各厚さａ。Here, when the thickness from the end of the stud pin M of frit layer A to frit layer B is a and the thickness of frit layer B is b, each thickness a and b is 0 due to shrinkage due to melting. .3 to 0.9 mm, and the thickness of a+b was adjusted to be 0.5 mm or more and 1.2 mm or less. Each thickness a of each frit layer A, B.
ｂが３ｍｍ末渦１は、αの相違に起因する残留応力が大
きく、厚さくａ＋ｂ）が０．５ｍｍ以下になると、フリ
ット層Ｂに剥離やガラス板Ｇにクラックが発生した。各
フリット層Ａ、Ｂの厚さａ、ｂが０．９ｍｍ以上では、
組合せたフリット層Ａ、Ｂの厚さくａ＋ｂ）が１．２ｍ
ｍ以上となり、衝撃が加わった時、フリット層Ａ、Ｂが
容易に破損した。The final vortex 1 with b of 3 mm had a large residual stress due to the difference in α, and when the thickness a+b) became 0.5 mm or less, peeling occurred in the frit layer B and cracks occurred in the glass plate G. When the thicknesses a and b of each frit layer A and B are 0.9 mm or more,
The thickness of the combined frit layers A and B (a+b) is 1.2 m
m or more, and when an impact was applied, frit layers A and B were easily damaged.
なお、ガラスフリットの熱膨脹係数αは、接着時の残留
歪を低減するため、隣接する材料間でその差が２０ｘ
１０−７／℃（３０〜３５０℃以上）とならないように
選択することが必要であり、これ以上になると残留応力
のため接着強度は大幅に低下する。In addition, the thermal expansion coefficient α of glass frit has a difference of 20x between adjacent materials in order to reduce residual strain during bonding.
It is necessary to select the adhesive so that the temperature does not exceed 10-7/°C (30 to 350°C or higher), and if it exceeds this, the adhesive strength will significantly decrease due to residual stress.
通常、衝撃によるフリット層Ａ、Ｂの破損は金属材料に
接着しているフリット層Ａから始まるため、多層化した
場合は、金属材料に接着するガラスフリットにＳｉＣウ
ィスカーを添加する必要がある。Normally, damage to frit layers A and B due to impact begins with frit layer A adhering to the metal material, so when multi-layered, it is necessary to add SiC whiskers to the glass frit adhering to the metal material.
一方、ガラス板Ｇに接着するフリットｆｉＷＢには、ガ
ラス板Ｇとの接着性を向上させるため、ＳｉＣウィスカ
ーを添加せず、０．９ｍｍ以下、好ましくは０．５〜０
．５ｍｍの比較的薄い層でガラス板Ｇに接着するのが良
い。On the other hand, in order to improve the adhesion to the glass plate G, the frit fiWB that adheres to the glass plate G does not contain SiC whiskers and has a thickness of 0.9 mm or less, preferably 0.5 to 0.
．． It is preferable to adhere to the glass plate G with a relatively thin layer of 5 mm.
このように接着したスタッドピンＭに前記の方法でぜん
断力を加えると約１１０ｋｃ＋の力に達するまでは、ガ
ラス板Ｇは破損しなかった。また、このようにして接着
したスタッドピンＭ３本に約２゜５ｋｇの荷重をかけた
状態で４０Ｇの衝撃を加えてもガラス板Ｇも接着部も破
損しなかった。When a shearing force was applied to the stud pin M bonded in this way using the method described above, the glass plate G did not break until the shearing force reached approximately 110 kc+. Further, even when an impact of 40 G was applied to the three stud pins M bonded in this manner with a load of approximately 2.5 kg applied thereto, neither the glass plate G nor the bonded portion was damaged.
なお、これら低融点ガラスフリットの接着温度はＳｉＣ
ウィスカーの表面の過度の酸化を防ぐためと、ガラス板
Ｇの熱処理による残留歪を防ぐために５００″Ｃ以下が
好ましい。Note that the adhesion temperature of these low melting point glass frits is
In order to prevent excessive oxidation of the whisker surface and to prevent residual strain caused by heat treatment of the glass plate G, the temperature is preferably 500''C or less.
（発明の効果）
以上に説明してきたように、本発明によれば、軽量化し
た陰極線管のフェースプレートのような薄いガラス板か
らなるガラス容器にもスタッドピンのような金属材料を
強固に接着することができ、十分な耐衝撃強度を確保す
ることができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, a metal material such as a stud pin can be firmly bonded to a glass container made of a thin glass plate such as the face plate of a lightweight cathode ray tube. It is possible to ensure sufficient impact resistance.
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面図である。
Ａ：ＳｉＣウィスカー入り低融点ガラスフリット層
Ｂ：ＳｉＣウィスカーを含まない低融点ガラスフリット
層
Ｇニガラス板
Ｍ：スタッドピン（金属材料）FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the invention, and FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the invention. A: Low melting glass frit layer containing SiC whiskers B: Low melting glass frit layer containing no SiC whiskers G Glass plate M: Stud pin (metal material)
Claims (3)
ト層を形成してガラス板と金属材料とを接着するガラス
と金属の接着構造において、前記低融点ガラスフリット
層を、前記ガラス板と前記金属材料の中間の熱膨脹係数
を有するとともに体積比で２〜１５％の炭化ケイ素ウィ
スカーを添加してなる低融点ガラスフリットで形成した
ことを特徴とするガラスと金属の接着構造。(1) In a glass-to-metal bonding structure in which a glass plate and a metal material are bonded by forming a low-melting glass frit layer between the glass plate and the metal material, the low-melting glass frit layer is bonded to the glass plate. A bonding structure between glass and metal, characterized in that it is formed of a low melting point glass frit having a coefficient of thermal expansion intermediate to that of the metal material and containing silicon carbide whiskers in an amount of 2 to 15% by volume.
間にこれらの中間の熱膨脹係数を有する炭化ケイ素を添
付しない第２のガラスフリット層を形成するとともに各
ガラスフリット層の厚さを０．３〜０．９ｍｍ、かつ両
層の厚さを０．５ｍｍ以上で１．２ｍｍ以下としたこと
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のガラスと
金属の接着構造。(2) A second glass frit layer without silicon carbide having a coefficient of thermal expansion intermediate between these layers is formed between the low melting point glass frit layer and the glass plate, and the thickness of each glass frit layer is set to 0. 3 to 0.9 mm, and the thickness of both layers is 0.5 mm or more and 1.2 mm or less.
およびガラス板間の熱膨脹係数の差が３０〜３５０℃で
２０×１０＾−＾７／℃以上とならないようにしたこと
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のガラスと
金属の接着構造。(3) The difference in coefficient of thermal expansion between the metal materials, each glass frit layer, and the glass plate that are adjacent to each other is not more than 20×10^-^7/°C at 30 to 350°C. A bonding structure of glass and metal according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23293686A JPS6389438A (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Bonding structure between glass and metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23293686A JPS6389438A (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Bonding structure between glass and metal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6389438A true JPS6389438A (en) | 1988-04-20 |
Family
ID=16947169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23293686A Pending JPS6389438A (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Bonding structure between glass and metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6389438A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429756B1 (en) * | 2001-08-04 | 2004-05-04 | 한국과학기술연구원 | Glass to Metal Seals in Optoelectronic Device Package |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244836A (en) * | 1975-09-12 | 1977-04-08 | Sumitomo Chemical Co | Method of bonding base element and glass element consisting of glass electric lamp |
| JPS5869749A (en) * | 1981-10-20 | 1983-04-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Quartz glass sealed product |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23293686A patent/JPS6389438A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5244836A (en) * | 1975-09-12 | 1977-04-08 | Sumitomo Chemical Co | Method of bonding base element and glass element consisting of glass electric lamp |
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