KR20060116171A - Vanadium-phosphate glass - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 형광표시장치(VFD), 전계방사형 디스플레이(FED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 음극선관(CRT) 등의 표시장치의 봉착 등에 이용할 수 있는 유리 및 이를 이용한 분말재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 반도체 소자 및 수정진동자 등을 수용한 패키지 등의 전자부품의 봉착 등에 이용할 수 있는 유리 및 이를 이용한 분말재료에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to glass that can be used for sealing display devices such as fluorescent display devices (VFDs), field emission displays (FEDs), plasma display panels (PDPs), cathode ray tubes (CRTs), and the like, and powder materials using the same. Further, the present invention relates to glass that can be used for sealing electronic components such as a package containing a semiconductor element, a crystal oscillator and the like, and a powder material using the same.
VFD, FED, PDP, CRT 등의 표시장치의 봉착에는, 봉착온도 430∼500℃, 열팽창계수 60∼100×10-7/℃ 정도의 특성을 가지는 봉착유리가 사용되고 있다. 또한, 반도체 소자 및 수정진동자 등을 수용한 패키지 등의 전자부품의 봉착에는, 봉착온도 320∼500℃, 열팽창계수 60∼100×10-7/℃ 정도의 특성을 가지는 봉착 유리가 사용되고 있다.The sealing glass which has the characteristics of sealing temperature of 430-500 degreeC and a thermal expansion coefficient of about 60-100x10 <-7> / degreeC is used for sealing of display apparatuses, such as VFD, FED, PDP, and CRT. Moreover, the sealing glass which has the characteristic of sealing temperature of 320-500 degreeC and a thermal expansion coefficient of about 60-100x10 <-7> / degreeC is used for sealing of electronic components, such as a package which accommodated a semiconductor element, a crystal oscillator, etc.
표시장치의 봉착은, 우선 피봉착물의 봉착부분에 유리 페이스트를 도포하고, 건조시킨 후, 탈(脫) 바인더를 위해 가열한다. 이후, 다른 쪽 피봉착물과 밀착시킨 상태에서 본 소성을 하여, 봉착을 완료시킨다. 또한, VFD, FED, PDP, CRT 등의 표시장치에서는, 봉착 후에 진공배기를 위한 열처리에 제공된다. 따라서, 이들 봉착재료로는, 상기 열처리로 인해 변질되어 기밀성이 손상되는 일이 없는 유리를 선택할 필요가 있다.The sealing of the display device is first coated with a glass paste on the sealed portion of the to-be-sealed object, dried, and then heated for a debonding binder. Then, this firing is carried out in a state of being in close contact with the other to-be-encapsulated object to complete the sealing. In addition, in display devices such as VFD, FED, PDP and CRT, they are provided for heat treatment for vacuum exhaust after sealing. Therefore, as these sealing materials, it is necessary to select the glass which does not deteriorate and airtightness is impaired by the said heat processing.
또한, 보다 견고한 결합을 얻기 위해, 유리분말이 피봉착물의 접착 표면을 적시기에 충분한 온도까지 가열할 필요가 있다. 한편, 고온에 약한 소자 등을 내장한 전자부품을 봉착하는 경우 등과 같이, 공정온도를 가능한 한 낮게 유지해야 하는 경우가 있어, 저온에서도 봉착이 가능한 재료가 요망되고 있다.In addition, to obtain a stronger bond, the glass powder needs to be heated to a temperature sufficient to wet the adhesive surface of the encapsulated object. On the other hand, the process temperature may be kept as low as possible, such as in the case of sealing an electronic component containing a device or the like, which is weak at high temperatures, and a material capable of sealing even at low temperatures is desired.
이러한 사정으로 인해, 종래부터 이러한 종류의 봉착재료로서는, 낮은 온도로 봉착이 가능한 PbO-B2O3계 유리분말과 내화성 필러분말로 이루어지는 분말재료가 주로 이용되고 있다.Due to these circumstances, examples of this kind of sealing material from the prior art, a powder material made of a PbO-B 2 O 3 based glass powder and the refractory filler powder sealing is possible at a low temperature has been mainly used.
그러나, 최근에는 환경문제의 관점에서, 유리로부터 납을 제거할 것이 요구되고 있다. 납을 포함하지 않는 유리로는, 예컨대 인산주석계 유리가 특허문헌 1로서 제안되어 있다. 그런데, 이 유리는, P2O5을 주요한 유리 형성 산화물로서 다량 함유하고 있기 때문에, 흡습성이 높아, 분말의 보관시에 변질을 일으키거나, 분말 소성체의 내후성이 저하되는 경우가 있었다. 이 때문에, 소정의 특성을 얻을 수가 없고, 고온·고습하에서 사용되는 전자부품 등에 사용할 수 없는 경우가 있었다.However, recently, in view of environmental problems, it has been required to remove lead from glass. As glass which does not contain lead, tin phosphate type glass is proposed as patent document 1, for example. However, this glass, since the large amount of P 2 O 5 as the main glass-forming oxides, there is a case where moisture is high, causing a deterioration at the time of storage of the powder, or the weather resistance of the powder sintered body decreases. For this reason, a predetermined characteristic cannot be obtained and it cannot be used for the electronic component etc. which are used under high temperature and high humidity.
또한, 주석인산계 유리는, 탈바인더 공정 및 봉착 공정에 있어서, SnO가 SnO2로 산화됨으로 인해 표면 실투가 발생하기 쉬워, 목적으로 하는 재료와의 봉착 을 위해 소성 분위기의 제어 등이 필요하였다. 특히, SnO를 다량으로 함유하고 있을 경우, 그러한 경향이 현저하였다. 따라서, 주석인산계 유리는, 현재 널리 사용되고 있는 PbO- B2O3계 유리의 특성에 아직 미치지 못하고 있는 실정이다.In addition, tin phosphate-based glass is susceptible to surface devitrification due to oxidation of SnO 2 to SnO 2 in the debinding step and the sealing step, and control of the baking atmosphere is required for sealing with the target material. In particular, when it contains a large amount of SnO, such a tendency was remarkable. Therefore, tin phosphate-based glass is still far from the characteristics of PbO-B 2 O 3 -based glass which is widely used at present.
또한, 이밖에 저융점 봉착용 조성물로서, 특허문헌 2에 Bi2O3-B2O3-ZnO계 유리가 제안되어 있다. 그러나, Bi2O3-B2O3-ZnO계 유리는, PbO-B2O3계 유리에 비해 유리의 연화점이 높아, 봉착온도를 높게 하지 않으면 충분한 유동성을 얻을 수 없다는 문제가 있었다. 이 때문에, 고온에서 특성이 저하되는 표시장치나 전자부품 등의 봉착에는 사용할 수 없었다.In addition, the outside of a low melting point rod wear compositions, a Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO based glass in Patent Document 2 has been proposed. However, Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO-based glass has a higher softening point than glass of PbO-B 2 O 3 -based glass, and there is a problem that sufficient fluidity cannot be obtained unless the sealing temperature is increased. For this reason, it cannot be used for sealing of a display apparatus, an electronic component, etc. which characteristic falls at high temperature.
더욱이, V2O5-ZnO-BaO-TeO2계 유리가 특허문헌 3에서 제안된 바 있다. 상기 V2O5-ZnO-BaO-TeO2계 유리는 저온으로 봉착할 수 있는 저융점 무연유리이나, 내수성이 나쁘다는 문제를 가지고 있었다. 또한, 열적 안정성이 충분하지 않아, 높은 온도역에서 사용하면 유리가 실투된다는 문제도 가지고 있었다.Furthermore, V 2 O 5 —ZnO—BaO—TeO 2 -based glass has been proposed in Patent Document 3. The V 2 O 5 —ZnO—BaO—TeO 2 -based glass has a problem of low melting point lead-free glass that can be sealed at low temperature, but poor water resistance. Moreover, there was also a problem that the glass was devitrified when used at a high temperature range because of insufficient thermal stability.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개공보 H7-69672호[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. H7-69672
[특허문헌 2] 일본국 특허공개공보 H10-139478호[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. H10-139478
[특허문헌 3] 일본국 특허공개공보 제 2004-250276호[Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. 2004-250276
본 발명자는, 여러 가지 실험을 통해 이러한 문제를 개량하여, 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명자는, 예의 노력한 결과, 유리 조성으로서 V2O5, P2O5 및 Bi2O3를 함유하는 바나듐-인산계 유리를 이용함으로써, 이러한 문제를 해결하여, 본 발명으로서 제안하는 것이다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor improves such a problem through various experiments, and proposes as this invention. That is, the present inventors, cases efforts result, a vanadium containing V 2 O 5, P 2 O 5 and Bi 2 O 3 as the glass composition - by using a phosphoric acid-based glass, to address these issues, the proposed as the present invention will be.
구체적으로는, 유리 조성 중의 V2O5를 60몰%이하의 범위로 함으로써 열적 안정성을 향상시켜, 실투성의 문제를 개선하였다. 또한, 유리의 구성성분으로서 P2O5를 함유시킴으로써 열적 안정성을 향상시키고, 내수성 향상성분으로서 Bi2O3를 함유시킴으로써 내수성의 저하를 억제시켰다.Specifically, by setting the V 2 O 5 in the glass composition to be 60 mol% or less, thermal stability was improved to improve the problem of devitrification. In addition, by improving the thermal stability, by containing the P 2 O 5 as a component of the glass and, containing Bi 2 O 3 as a water-resistance enhancing component it was suppress the reduction of water resistance.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, 유리 조성으로서 V2O5, P2O5 및 Bi2O3를 함유하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the vanadium-phosphate-based glass of the present invention is characterized by containing V 2 O 5 , P 2 O 5 and Bi 2 O 3 as the glass composition.
두 번째로, 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, 하기 산화물로 환산한 몰%표시로, 유리 조성으로서, V2O5 10∼60%, P2O5 5∼40%, Bi2O3 1∼30%, ZnO 0∼40%, TeO2 0∼40%, R2O 0∼20% (R은 Li, Na, K, Cs), R'O 0∼30% (R'는 Mg, Ca, Sr, Ba)를 함유하는 것을 특징으로 한다.Secondly, the vanadium-phosphate-based glass of the present invention is expressed in mol% in terms of the following oxides, and as a glass composition, V 2 O 5 10 to 60%, P 2 O 5 5 to 40%, Bi 2 O 3 1-30%, ZnO 0-40%, TeO 2 0-40%, R 2 O 0-20% (R is Li, Na, K, Cs), R'O 0-30% (R 'is Mg, Ca, Sr, and Ba).
세 번째로, 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, PbO를 함유하지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에서 「PbO를 함유하지 않는다」란, 실질적으로 PbO를 함유하지 않는 것을 의미하며, 구체적으로는, PbO 함유량이 1000ppm이하인 경우를 말한다.Third, the vanadium-phosphate glass of the present invention is characterized by not containing PbO. In addition, in this invention, "it does not contain PbO" means that it does not contain PbO substantially, and it means the case where PbO content is 1000 ppm or less specifically ,.
네 번째로, 본 발명의 분말재료는, 상기의 바나듐-인산계 유리분말 45∼100 체적%와 내화성 필러분말 0∼55체적%를 함유하는 것을 특징으로 한다.Fourthly, the powder material of the present invention is characterized by containing 45 to 100% by volume of the vanadium-phosphate-based glass powder and 0 to 55% by volume of the refractory filler powder.
다섯 번째로, 본 발명의 도전성 분말재료는, 상기의 바나듐-인산계 유리분말 10∼60중량%와 금속분말 40∼90중량%와 내화성 필러분말 0∼20중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.Fifthly, the conductive powder material of the present invention is characterized by containing 10 to 60% by weight of the vanadium-phosphate-based glass powder, 40 to 90% by weight of the metal powder, and 0 to 20% by weight of the refractory filler powder.
여섯 번째로, 본 발명의 봉착용 분말재료는, 상기의 바나듐-인산계 유리분말 45∼100체적%와 내화성 필러분말 0∼55체적%를 함유하며, 표시장치 또는 전기부품에 이용하는 것을 특징으로 한다.Sixthly, the sealing powder material of the present invention contains 45 to 100% by volume of the vanadium-phosphate-based glass powder and 0 to 55% by volume of the refractory filler powder, and is used for a display device or an electric component. .
일곱 번째로, 본 발명의 절연층 형성용 분말재료는, 상기의 바나듐-인산계 유리분말 45∼100체적%와 내화성 필러분말 0∼55체적%를 함유하며, 표시장치 또는 전기부품에 이용하는 것을 특징으로 한다.Seventhly, the powder material for forming an insulating layer of the present invention contains 45 to 100% by volume of the vanadium-phosphate-based glass powder and 0 to 55% by volume of the refractory filler powder, and is used for a display device or an electric component. It is done.
여덟 번째로, 본 발명의 격벽형성용 분말재료는, 상기의 바나듐-인산계 유리분말 45∼100체적%와 내화성 필러분말 0∼55체적%를 함유하며, 표시장치 또는 전자부품에 이용하는 것을 특징으로 한다.Eighth, the partition material for forming a partition of the present invention contains 45 to 100% by volume of the vanadium-phosphate-based glass powder and 0 to 55% by volume of the refractory filler powder, and is used for a display device or an electronic component. do.
아홉 번째로, 본 발명의 페이스트 재료는, 상기의 분말재료와 수지 바인더와 용제를 함유하는 것을 특징으로 한다.Ninth, the paste material of this invention contains said powder material, a resin binder, and a solvent, It is characterized by the above-mentioned.
본 발명의 바나듐-인산계 유리에 있어서, 유리의 조성 범위를 상기와 같이 한정한 이유를 이하에 기술한다. 또한, 이하의 %표시는, 특별한 한정이 있는 경우를 제외하고, 몰%를 의미한다.In the vanadium-phosphate-based glass of the present invention, the reason for limiting the composition range of the glass as described above is described below. In addition, the following% display means mol% unless there exists a special limitation.
V2O5는 유리 형성 산화물임과 동시에, 유리를 저융점화시키는 성분이다. V2O5가 10%보다 적으면 유리의 점성이 높아져 소성온도가 높아진다. V2O5가 60%를 초과하여도 유리화는 되지만, 유리의 실투성이 강해진다. 또한, V2O5성분이 많으면 소성시에 발포되기 쉬워지므로, 60%이하인 것이 바람직하다. 20%이상이면, 유동성이 우수하여, 높은 기밀성을 얻을 수 있기 때문에, 더욱 바람직하다. 49%이하이면, 실투성이 한층 더 억제되어, 유리의 열적 안정성이 향상되므로 더욱 바람직하다. 따라서, V2O5의 보다 바람직한 범위는 20∼49%이며, 특히 바람직한 범위는 20∼45%이다.V 2 O 5 is a glass forming oxide and a component that lowers the glass. If V 2 O 5 is less than 10%, the viscosity of the glass becomes high and the firing temperature becomes high. V 2 O 5 be vitrified exceeds 60%, but becomes strong thread covered with the glass. In addition, V 2 O 5 component is therefore liable to be expanded at the time of large plastic, preferably not more than 60%. If it is 20% or more, since fluidity is excellent and high airtightness can be obtained, it is more preferable. If it is 49% or less, devitrification is further suppressed and since thermal stability of glass improves, it is more preferable. Therefore, the more preferable range of V 2 O 5 is 20 to 49%, and particularly preferably 20 to 45%.
P2O5는 유리 형성 산화물이다. P2O5가 5%미만인 영역에서는 유리의 안정성이 불충분하며, 유리를 저융점화시키는 효과도 얻을 수 없다. P2O5가 10∼40%인 범위에서는, 높은 열적 안정성을 얻을 수 있지만, 40%를 초과하면 내습성이 나빠진다. 또한, P2O5가 20%이상이면, 유리가 더욱 안정화되지만, 30%를 초과하면 유리의 내후성이 다소 나빠지는 경향이 있다. 따라서, P2O5의 보다 바람직한 범위는 20∼30%이다.P 2 O 5 is a glass forming oxide. In the region where P 2 O 5 is less than 5%, the stability of the glass is insufficient, and the effect of low melting point of the glass cannot be obtained. In the P 2 O 5 is 10 to 40% range, but to obtain a high thermal stability, when it is more than 40% deteriorates the moisture resistance. In addition, if the P 2 O 5 is more than 20%, but the glass is further stabilized, and if it exceeds 30% tends to deteriorate the weather resistance of the glass slightly. Therefore, the more preferable range of P 2 O 5 is 20 to 30%.
Bi2O3는 중간 산화물이며, 본 발명에 있어서 필수적인 성분이다. Bi2O3를 1%이상 유리 성분중에 함유시킴으로써, 유리의 내후성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바람직하게는 3%이상 함유시키면 내후성은 한층 더 양호해진다. 한편, 30%를 초과하면, 유리의 연화온도가 높아져 유동성이 손상될 우려가 있다. 따라서, 유리의 내후성과 유동성의 밸런스를 고려할 때, Bi2O3의 함유량은 1∼30%, 특히 3∼10%인 것이 바람직하다.Bi 2 O 3 is an intermediate oxide and is an essential component in the present invention. The incorporation of the Bi 2 O 3 in the glass composition at least 1%, it is possible to improve the weather resistance of the glass. If the content is preferably 3% or more, the weather resistance is further improved. On the other hand, when it exceeds 30%, there exists a possibility that the softening temperature of glass may become high and fluidity may be impaired. Therefore, when considering the balance of weatherability and fluidity of the glass, the content of Bi 2 O 3 is preferably 1 to 30%, particularly 3 to 10%.
ZnO는 중간산화물이다. ZnO는 필수성분은 아니지만, 유리를 안정화시키는 효과가 크기 때문에, 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, ZnO가 40%를 초과하면 유리의 실투성이 강해진다. 따라서, ZnO의 바람직한 범위는 0∼40%이다. 또한, 봉착 후에 장시간 (예컨대, 1시간 이상)의 열처리 공정이 있는 등의 경우에는 실투가 일어나기 쉬워지기 때문에, 유리의 안정화를 위해 한층 더 배려할 필요가 있다. 이러한 경우, ZnO의 함유량은 25%이하인 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한 ZnO의 범위는 0∼25%가 된다. 또한, ZnO의 함유량이 3%미만인 경우, 유리의 안정화 효과가 부족해진다. 따라서, ZnO의 보다 바람직한 범위는 3∼25%이다.ZnO is an intermediate oxide. Although ZnO is not an essential component, it is preferable to contain ZnO because it has a large effect of stabilizing the glass. However, when ZnO exceeds 40%, the devitrification of the glass becomes strong. Therefore, the preferable range of ZnO is 0 to 40%. In addition, in the case where there is a heat treatment step of a long time (for example, 1 hour or more) after sealing and the like, devitrification easily occurs, it is necessary to consider further for stabilization of the glass. In this case, the content of ZnO is preferably 25% or less. Therefore, the range of preferable ZnO is 0 to 25%. Moreover, when content of ZnO is less than 3%, the stabilization effect of glass will run short. Therefore, the more preferable range of ZnO is 3 to 25%.
TeO2는 중간산화물이다. TeO2는 유리를 저온화시키는 효과가 있다. 그러나, TeO2는, 그 함유량이 40%를 초과하면 팽창이 지나치게 높아진다. 또한, TeO2는 고가의 원료이기 때문에, 유리 조성에 TeO2을 다량 함유시키면, 봉착 유리가 고가가 되므로 현실적이지 않다. 이러한 것들을 고려할 때, TeO2는 0∼40%인 것이 바람직하다. 특히, TeO2는 0∼25%의 범위일 때, 저융점의 효과를 저해시키지 않으면서, 안정화가 가능해진다.TeO 2 is an intermediate oxide. TeO 2 has the effect of lowering the glass. However, when TeO 2 exceeds 40%, the expansion becomes too high. In addition, since TeO 2 is an expensive raw material, when a large amount of TeO 2 is contained in a glass composition, since sealing glass becomes expensive, it is unrealistic. In consideration of these, it is preferable that TeO 2 is 0 to 40%. In particular, when TeO 2 is in the range of 0 to 25%, stabilization is possible without inhibiting the effect of low melting point.
R2O (R은 Li, Na, K, Cs)는 필수성분은 아니지만, R2O 성분 중, 적어도 1종류가 조성 중에 첨가됨으로써 피봉착물과의 접착력이 강해진다. 그러나, 합계량이 20%를 초과하면 소성시에 실투되기 쉬워진다. 또한, 실투성이나 유동성을 고려했을 때, R2O의 합계량이 10%이하인 것이 바람직하다. 또한, R2O 성분 중, Li2O는, 기판과의 접착력을 향상시키는 효과가 가장 높기 때문에, 가능한 한 사용하는 것이 바람직하다. 단, Li2O를 단독으로 5%이상 함유시키면 실투되기 쉬워지므로, 다른 알칼리 성분과 병용하는 것이 좋다.R 2 O (R is Li, Na, K, Cs) is an essential component, but, of the R 2 O component, at least one is added to the composition thereby becomes stronger the adhesive force between the pibong complexes. However, when total amount exceeds 20%, it will become easy to devitrify at the time of baking. In addition, in consideration of devitrification and fluidity, the total amount of R 2 O is preferably 10% or less. In addition, the component of the R 2 O, Li 2 O, since the effect of improving the adhesive force between the substrate the high, it is preferred to use as possible. However, when not less than 5% Li 2 O alone becomes liable to devitrification, it is better used in combination with other alkali components.
R'O(R'는 Mg, Ca, Sr, Ba)는 유리를 안정화시키는 성분이며, 망목수식산화물(網目修飾酸化物)이다. R'O는, 합계량으로 30%이하의 범위로 함유시킬 수 있다. 또한, 이러한 안정화 성분의 함유량을 30%이하로 한정하는 이유는, 30%를 초과하면 도리어 유리가 불안정해져 성형시에 실투되기 쉬워지기 때문이다. 보다 안정된 유리를 얻기 위해서는, R'O를 25%이하로 하는 것이 바람직하다. 특히, BaO가 유리의 안정화에 가장 효과가 있다. 또한, MgO도 유리를 안정화시키는 효과가 있다.R'O (R 'is Mg, Ca, Sr, Ba) is a component that stabilizes the glass, and is a net wood oxide (網 目 修飾 酸化 物). R'O can be contained in 30% or less of the total amount. Moreover, the reason for limiting content of such a stabilizing component to 30% or less is because when it exceeds 30%, glass will become unstable and it will become easy to devitrify at the time of shaping | molding. In order to obtain more stable glass, it is preferable to make R'O 25% or less. In particular, BaO is most effective for stabilizing the glass. MgO also has the effect of stabilizing the glass.
또한, 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, 상기의 성분에 추가하여, B2O3 0∼20%, Fe2O3 0∼10%, Al2O3 0∼10%, SiO2 0∼10%의 성분을 함유시켜도 좋다. 이하에서는, 각 성분을 상기의 범위로 한정한 이유에 대해 설명한다.In addition, the vanadium-phosphate-based glass of the present invention, in addition to the above components, B 2 O 3 0-20%, Fe 2 O 3 0-10%, Al 2 O 3 0-10%, SiO 2 0- You may contain 10% of components. Below, the reason which limited each component to the said range is demonstrated.
B2O3는 유리 형성 산화물이다. B2O3는 필수성분은 아니지만, 유리를 안정화시키는 효과가 크기 때문에, 2%이상 함유시키는 것이 바람직하다. 단, B2O3가 20%보다 많으면 유리의 점성이 지나치게 높아져, 소성시의 유동성이 현저히 나빠지고, 봉착부의 기밀성이 손상된다. B2O3의 적합한 범위는 0∼20%이며, 더욱 바람직한 범 위는 2∼10%이다.B 2 O 3 is a glass forming oxide. B 2 O 3 is an essential component, but it is preferably contained because the effect of stabilizing the glass size, more than 2%. However, B 2 O 3 is much higher than the viscosity of the glass over 20%, the fluidity at the time of firing and falls significantly, this airtight sealing portion is impaired. The suitable range of B 2 O 3 is 0 to 20%, and more preferably 2 to 10%.
Fe2O3는 망목수식산화물이다. Fe2O3는 필수성분은 아니지만, 유리를 안정화시키는 효과가 크기 때문에, 1%이상 함유시키는 것이 바람직하다. 단, Fe2O3가 10%보다 많으면, 유리의 점성이 지나치게 높아져, 소성시의 유동성이 현저히 나빠진다. Fe2O3의 적합한 범위는 0∼10%이며, 더욱 바람직한 범위는 1∼5%이다.Fe 2 O 3 is a mesh oxide. Fe 2 O 3 is an essential component, but it is preferably contained because the effect of stabilizing the glass size, greater than or equal to 1%. However, Fe 2 O 3 is more than 10%, the higher the viscosity of the glass excessively, the fluidity at the time of firing and falls significantly. The suitable range of Fe 2 O 3 is 0 to 10%, and more preferably 1 to 5%.
Al2O3는 망목수식산화물이다. Al2O3는 필수성분은 아니지만, 유리를 안정화시키는 효과가 있다. 또한, 열팽창계수를 저하시키는 효과도 있다. Al2O3가 10%를 초과하면 연화온도가 상승하여, 소성시의 유동성이 저해된다. 또한, 유리의 안정성이나 유동성 등을 고려했을 때, Al2O3의 바람직한 범위는 0∼10%이며, 보다 바람직한 범위는 0∼5%이다.Al 2 O 3 is a mesh tree oxide. Al 2 O 3 is not an essential component, but has an effect of stabilizing the glass. It also has the effect of lowering the coefficient of thermal expansion. When Al 2 O 3 exceeds 10%, the softening temperature is increased, which impairs fluidity during firing. Further, when considering the stability and the fluidity of the glass, the preferred range of Al 2 O 3 is 0-10%, more preferred range is 0 to 5%.
SiO2는 유리 형성 산화물이다. SiO2는 필수성분은 아니지만, 실투를 억제하고, 내후성을 향상시키는 효과가 있으므로, 가능한 한 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, SiO2가 10%를 초과하면, 연화온도가 상승하여 소성시의 유동성이 현저히 나빠진다. 소성시의 유동성 등을 고려했을 때, SiO2의 함유량은 0∼10%인 것이 바람직하다.SiO 2 is a glass forming oxide. SiO 2 is an essential component, but, since an effect of suppressing devitrification and improving weathering resistance, it is desirable to contain as much as possible. Further, when SiO 2 exceeds 10%, the softening temperature increases, the fluidity at the time of firing and falls significantly. In consideration of fluidity during firing and the like, the content of SiO 2 is preferably 0 to 10%.
또한, 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, 상기의 성분에 추가하여, 더욱 여러 가지 성분을 첨가할 수 있다. 예를 들면, WO3, MoO3, Sb2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, ZrO2, CuO, MnO 등을 함유시킬 수도 있고, 내후성이나 내습성을 높이기 위해 In2O3 등을 함유시킬 수도 있다.In addition, the vanadium-phosphate-based glass of the present invention can further add various components in addition to the above components. For example, WO 3 , MoO 3 , Sb 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , CuO, MnO, and the like may be contained, and In 2 may be used to increase weather resistance and moisture resistance. O 3 may be contained.
이하에서는, 안정화 성분의 함유량 및 그 한정 이유에 대해 설명한다.Below, content of a stabilizing component and the reason for limitation are demonstrated.
WO3 및 MoO3의 함유량은 모두 0∼20%, 특히 0∼10%인 것이 바람직하다. 이들 성분이 각각 20%를 초과하면 유리의 점성이 높아지기 쉽다.The content of WO 3 and MoO 3 is preferably both a 0 - 20%, in particular 0-10%. When each of these components exceeds 20%, the viscosity of glass will become high easily.
Sb2O3는 필수성분은 아니지만, 내수성을 향상시키는 효과가 있으므로, 일정량을 함유시킬 수 있다. 또한, Sb2O3는, 20%를 초과하면 연화온도가 높아져 유동성이 저해된다. 따라서, Sb2O3의 함유량은 0∼20%가 바람직하다.Sb 2 O 3 is an essential component, but, since the effect of improving the water resistance, and may contain a certain amount. Furthermore, Sb 2 O 3, the fluidity is inhibited increases the softening temperature when it is more than 20%. Therefore, the content of Sb 2 O 3 is preferably 0 to 20%.
Ta2O5, Nb2O5, TiO2 및 ZrO2의 함유량은 모두 0∼15%, 특히 0∼10%인 것이 바람직하다. 이들 성분이 15%를 초과하면 유리의 실투화 경향이 커지기 쉽다. Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, the content of TiO 2 and ZrO 2 are preferably both a 0 - 15%, in particular 0-10%. If these components exceed 15%, the devitrification tendency of glass will become large easily.
CuO 및 MnO의 함유량은 모두 0∼10%, 특히 0∼5%가 바람직하다. 이들 성분이 10%를 초과하면 유리가 불안정해지기 쉽다.As for content of CuO and MnO, all are 0 to 10%, especially 0 to 5% are preferable. When these components exceed 10%, glass will become unstable easily.
In2O3는, 내후성이나 내습성을 향상시킬 목적으로 사용할 수 있다. 단, In2O3는 고가의 원료이기 때문에, 유리 조성중에 많이 함유시키는 것은 현실적이지 않다. 또한, In2O3가 10%를 초과하면 소성시의 유동성이 저하된다. 따라서, In2O3의 함유량은 0∼10%인 것이 바람직하다.In 2 O 3 can be used for the purpose of improving weather resistance and moisture resistance. However, since In 2 O 3 is an expensive raw material, it is not practical to include a lot in the glass composition. In addition, if the In 2 O 3 exceeds 10%, the fluidity at the time of firing is reduced. Therefore, the content of In 2 O 3 is preferably from 0-10%.
이러한 특성을 가지는 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, 열팽창계수가 적합 한 재료에 대해서는 단독으로 봉착재료로서 사용할 수 있다.The vanadium-phosphate-based glass of the present invention having such characteristics can be used alone as a sealing material for a material having a suitable thermal expansion coefficient.
한편, 열팽창계수가 적합하지 않은 재료, 예컨대, 알루미나(70×10-7/℃)、왜곡점이 높은 유리(85×10-7/℃)、소다 판유리(90×10-7/℃) 등을 봉착할 경우에는, 바나듐-인산계 유리분말에 내화성 필러분말을 첨가하여, 복합체(콤퍼지트)로 하는 것이 바람직하다. 복합체의 열팽창계수는, 피봉착물에 대해 10∼30×10-7/℃ 정도 낮게 설계하는 것이 중요하다. 일반적으로, 봉착재료는 피봉착물보다 약하므로, 접착층을 구성하는 봉착재료 부분에 잔류하는 왜곡은 컴프레션(압축)측인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 봉착재료의 파괴를 방지할 수 있다.On the other hand, materials having an unsuitable thermal expansion coefficient such as alumina (70 × 10 -7 / ° C), high distortion glass (85 × 10 -7 / ° C), soda plate glass (90 × 10 -7 / ° C), etc. In the case of sealing, it is preferable to add a refractory filler powder to the vanadium-phosphate-based glass powder to form a composite (composite), and the coefficient of thermal expansion of the composite is 10 to 30 x 10 -7 / ° C based on the adherend. In general, the encapsulating material is weaker than the encapsulated material, so that the distortion remaining in the encapsulating material portion constituting the adhesive layer is preferably on the compression (compression) side. can do.
또한, VFD, FED, PDP, CRT를 봉착하는 경우, 열팽창계수가 60∼90×10-7/℃ 정도가 되도록 조정한다. 또한, 열팽창계수의 조정 이외에도, 예컨대, 기계적 강도의 향상을 위해 내화성 필러분말을 첨가할 수도 있다.Moreover, when sealing VFD, FED, PDP, and CRT, it adjusts so that a thermal expansion coefficient may be about 60-90x10 <-7> / degreeC. In addition to adjusting the coefficient of thermal expansion, for example, a refractory filler powder may be added to improve mechanical strength.
내화성 필러분말을 혼합하는 경우, 그 혼합량은, 유리분말 45∼100체적%、필러분말 0∼55체적%인 것이 바람직하다. 내화성 필러분말이 50체적%보다 많으면, 상대적으로 유리분말의 비율이 지나치게 낮아져 필요한 유동성을 얻기 어려워지기 때문이다. 또한, 유리분말 및 내화성 필러분말의 입도는, 레이저 회절식 입도 분포 측정장치(가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼 제조, SALD-2000J)에서 평균입경(D50)으로 1.0∼15.0μm가 바람직하다. 평균입경이 1.0μm보다 작으면, 내화성 필러의 저팽창화 효과를 얻기 어려워지고, 15μm를 초과하면 봉착재료의 유동성을 저해하거나, 전자부품의 패키지 등을 봉착할 경우에는 기밀도에 대한 신뢰성을 얻기 어려워진다.When mixing a refractory filler powder, it is preferable that the mixing amount is 45-100 volume% of glass powder, and 0-55 volume% of filler powder. It is because when the refractory filler powder is more than 50% by volume, the proportion of the glass powder is relatively low, so that it is difficult to obtain the required fluidity. The particle size of the glass powder and the refractory filler powder is preferably 1.0 to 15.0 µm as an average particle diameter (D 50 ) in a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, SALD-2000J). When the average particle diameter is smaller than 1.0 μm, it is difficult to obtain a low expansion effect of the fire resistant filler, and when the average particle diameter is larger than 15 μm, it is difficult to obtain the reliability of the airtightness when impairing the fluidity of the sealing material or when sealing a package of an electronic component. Lose.
내화성 필러로서는 여러 가지의 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들면 지르콘(규산지르코늄), 산화지르코늄, 이산화주석, 산화니오브, 인산지르코늄, 윌레마이트, 멀라이트, 코디어라이트, 알루미나 등을 사용할 수 있다.Various materials can be used as a refractory filler, For example, a zircon (zirconium silicate), a zirconium oxide, a tin dioxide, niobium oxide, a zirconium phosphate, a willemite, a mullite, cordierite, an alumina, etc. can be used.
또한, [AB2(MO4)3]의 기본구조를 갖는 내화성 필러도 사용이 가능하다. 여기서, A는 Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Mn 등의 원소가 적합하다. B는 Zr, Ti, Sn, Nb, Al, Sc, Y 등의 원소가 적합하다. M은 P, Si, W, Mo 등의 원소가 적합하다.In addition, a fire resistant filler having a basic structure of [AB 2 (MO 4 ) 3 ] can be used. Here, A is preferably an element such as Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Mn, or the like. B is suitable for elements such as Zr, Ti, Sn, Nb, Al, Sc, and Y. M is suitable for elements such as P, Si, W, and Mo.
이들 내화성 필러 중, 본 발명의 유리로는, 지르콘, 이산화주석, 산화니오브, Na0.5Nb0.5Zr1.5(PO4)3, KZr2(PO4)3, Ca0 .25Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3, NbZr(PO4), KZr2(PO4)3, Na0.5Nb0.5Zr1.5(PO4)3, K0 .5Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3, Ca0 .25Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3가 매우 적합하다. 특히, Na0.5Nb0.5Zr1.5(PO4)3, KZr2(PO4)3, Ca0 .25Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3의 저팽창화 효과는 특히 강하여, 다른 필러를 이용하는 경우보다 소량의 함유량으로 팽창을 낮출 수 있다. 필요에 따라서는, 내화성 백색안료(예를 들면, TiO2), 내화성 흑색안료(예를 들면, Fe-Mn계, Fe-Co-Cr계, Fe-Mn-Al계의 안료)를 첨가할 수도 있다.Of these fire-resistant filler, with the glass of the present invention, zirconium, tin dioxide, niobium oxide, Na 0.5 Nb 0.5 Zr 1.5 ( PO 4) 3, KZr 2 (PO 4) 3, Ca 0 .25 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3, NbZr (PO 4), KZr 2 (PO 4) 3, Na 0.5 Nb 0.5 Zr 1.5 (PO 4) 3, K 0 .5 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3, Ca 0 .25 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 are well suited. In particular, Na 0.5 Nb 0.5 Zr 1.5 ( PO 4) 3, KZr 2 (PO 4) 3, Ca 0 .25 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 of the effect that paengchanghwa is particularly strong, the other filler The expansion can be reduced with a smaller amount of content than when used. If necessary, refractory white pigments (for example, TiO 2 ) and refractory black pigments (for example, Fe-Mn-based, Fe-Co-Cr-based and Fe-Mn-Al-based pigments) may be added. have.
다음은, 본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료를 VFD, FED, PDP, CRT 등의 표시장치의 봉착재료로서 이용한 경우의 사용예를 나타낸다.Next, the usage example when the powder material using the vanadium phosphate type glass of this invention is used as sealing material of display apparatuses, such as VFD, FED, PDP, and CRT, is shown.
우선, 피봉착물의 봉착표면에 봉착재료를 도포하고, 건조시킨다. 봉착재료의 도포는, 봉착재료를 페이스트형상으로 하고, 디스펜서 등을 이용하여 도포하면 된다. 필요에 따라서는, 탈(脫)바인더를 위해 가열을 하고, 이후, 다른 쪽 피봉착물과 접촉시키면서 소성한다. 이 경우, 유리가 피봉착물의 접착표면을 적시기에 충분한 조건으로 소성함으로써, 피봉착물 상호간을 봉착시킬 수 있다. VFD, FED, PDP, CRT에 있어서, 일반적으로, 봉착온도는 430∼500℃이다. 또한, 봉착을 하는 최고온도에서의 유지시간은, 통상, CRT, FED, PDP의 경우는 20∼30분 정도가 적당하며, VFD의 경우는 10분 정도가 적당하다.First, a sealing material is applied to the sealing surface of the to-be-sealed object, and it dries. Application | coating of a sealing material may make a sealing material into paste form, and may apply | coat using a dispenser etc. If necessary, heating is performed for the debinder and then fired while being brought into contact with the other to-be-encapsulated object. In this case, the glass can be sealed under conditions sufficient to wet the adhesive surface of the to-be-sealed object. In VFD, FED, PDP and CRT, in general, the sealing temperature is 430 to 500 ° C. In addition, as for the holding time at the highest temperature to seal, about 20-30 minutes are suitable for CRT, FED, and PDP normally, and about 10 minutes are suitable for VFD.
또한, 본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료를 페이스트화하는 경우, 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 아크릴수지, 부티랄수지 등의 수지 바인더와, 테르피네올, 초산이소아밀, 에틸셀로솔브, 디부틸셀로솔브, 부틸카르비톨, 부틸카르비톨아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르 등의 용매의 혼합물을 비히클로서 사용하면 좋다. 필요에 따라서는, 비히클에 가소제, 증점제 및 계면활성제를 첨가하는 것도 가능하다. 비히클과 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료의 혼합 반죽에는, 3단 롤밀 등을 이용할 수 있다.In the case of pasting the powder material using the vanadium-phosphate-based glass of the present invention, a resin binder such as ethyl cellulose, nitrocellulose, acrylic resin, butyral resin, terpineol, isoamyl acetate, ethyl cell, etc. A mixture of solvents such as sorb, dibutyl cellosolve, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, and ethylene glycol monophenyl ether may be used as the vehicle. If desired, it is also possible to add plasticizers, thickeners and surfactants to the vehicle. A three-stage roll mill or the like can be used for the mixed dough of the powder material using the vehicle and the vanadium-phosphate-based glass.
본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료를 도전성 분말로서 사용할 경우, 바나듐-인산계 유리분말 10∼60중량%와 금속분말 40∼90중량%와 내화성 필러분말 0∼20중량%를 함유하는 분말재료로 하는 것이 바람직하다. 금속분말이 90중량%보다 많으면, 상대적으로 유리분말의 비율이 지나치게 낮아져 필요한 유동성을 얻기 어려워지고, 40중량%보다 적으면 도전성을 확보할 수 없기 때문이다. 또 한, 내화성 필러분말이 20중량%보다 많으면, 상대적으로 유리분말의 비율이 지나치게 낮아져 필요한 유동성을 얻기 어려워지기 때문이다. 여기서, 금속분말로는 Ag, Pd, Al, Ni, Cu, Au 또는 이들의 혼합물 등의 분말을 들 수 있다. 또한, 내화성 필러분말로는, 봉착용 분말재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 필요에 따라서는, 내화성 백색안료 (예를 들면, TiO2), 내화성 흑색안료 (예를 들면, Fe-Mn계, Fe-Co-Cr계, Fe-Mn-Al계의 안료)를 첨가할 수도 있다.When the powder material using the vanadium-phosphate-based glass of the present invention is used as the conductive powder, it contains 10 to 60% by weight of the vanadium-phosphate-based glass powder, 40 to 90% by weight of the metal powder and 0 to 20% by weight of the refractory filler powder. It is preferable to set it as powder material. This is because when the metal powder is more than 90% by weight, the proportion of the glass powder is relatively low, so that it is difficult to obtain the required fluidity. When the metal powder is less than 40% by weight, the conductivity cannot be secured. In addition, when the refractory filler powder is more than 20% by weight, the proportion of the glass powder is relatively low, which makes it difficult to obtain the required fluidity. Here, powders, such as Ag, Pd, Al, Ni, Cu, Au, or a mixture thereof, are mentioned as a metal powder. As the fire resistant filler powder, the same ones as the sealing powder material can be used. If necessary, refractory white pigments (e.g. TiO 2 ) and refractory black pigments (e.g. Fe-Mn-based, Fe-Co-Cr-based and Fe-Mn-Al-based pigments) may be added. have.
상기 도전성 분말을 이용하여 도체 패턴을 형성하기 위해서는, 도전성 분말재료에 적당히 상술한 비히클을 첨가하여, 페이스트 재료로 만드는 것이 바람직하다. 이렇게 하여 얻어진 도전성 페이스트는 400∼900℃에서, 5분∼1시간 정도의 가열소성을 함으로써, 도전성 패턴을 형성할 수 있다.In order to form a conductor pattern using the said electroconductive powder, it is preferable to add the above-mentioned vehicle suitably to electroconductive powder material, and to make it as a paste material. The electrically conductive paste obtained in this way can form an electroconductive pattern by heat-firing for 5 minutes-about 1 hour at 400-900 degreeC.
본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료를 절연층 형성용 분말재료로서 사용할 경우, 바나듐-인산계 유리분말 45∼100체적%와 내화성 필러분말 0∼55체적%를 함유하는 분말재료로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, VFD나 PDP 등의 절연층 형성용 분말재료(절연 피복 분말재료)로서의 사용예를 나타낸다.When the powder material using the vanadium-phosphate-based glass of the present invention is used as the powder material for forming the insulating layer, the powder material contains 45 to 100% by volume of the vanadium-phosphate-based glass powder and 0 to 55% by volume of the refractory filler powder. It is preferable. Below, the usage example as powder material for insulating layer formation (insulation coating powder material), such as VFD and PDP, is shown.
우선, 절연층을 형성(피복)할 기판에 열팽창계수가 적합하도록, 유리분말에 필요에 따라 내화성 필러분말을 첨가한 절연층 형성용 분말재료를 준비한다. VFD의 경우는 소다 판유리(약 90×10-7/℃)가, PDP의 경우는 왜곡점이 높은 유리(약 85×10-7/℃)가 주로 사용되므로, 열팽창계수를 60∼80×10-7/℃ 정도가 되도록 조정하면 된다.First, a powder material for forming an insulating layer in which a refractory filler powder is added to a glass powder, if necessary, is prepared so that the thermal expansion coefficient is suitable for the substrate on which the insulating layer is to be formed (coated). For a VFD is soda glass (about 90 × 10 -7 / ℃) is, in the case of the PDP is high, because the distortion point of glass (about 85 × 10 -7 / ℃) is often used, the thermal expansion coefficient of 60~80 × 10 - What is necessary is just to adjust so that it may become about 7 / degreeC.
다음으로, 스크린 인쇄에 의해, 절연층 형성용 분말재료를 전기 배선 등이 이루어진 기판의 표면에 도포한다. 도포함에 있어서는, 봉착재료와 마찬가지로 분말재료를 페이스트형상으로 하여 사용하면 된다.Next, by the screen printing, the powder material for forming the insulating layer is applied to the surface of the substrate on which the electrical wiring is made. In coating, like a sealing material, powder material may be used as paste shape.
이후, 유리가 피봉착물의 표면을 적시기에 충분한 조건으로 소성함으로써, 절연층을 형성할 수 있다. 절연층 형성용 분말재료의 열처리 조건은 봉착재료의 그것보다 높은 온도에서 처리되는 것이 일반적이며, 500℃∼580℃ 정도이다.Thereafter, the glass may be fired under conditions sufficient to wet the surface of the adherend, thereby forming an insulating layer. The heat treatment conditions of the powder material for forming the insulating layer are generally treated at a temperature higher than that of the sealing material, and is about 500 ° C to 580 ° C.
본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료를 표시장치 및 전자부품의 격벽형성에 사용할 경우, 바나듐-인산계 유리분말 45∼100체적%와 내화성 필러분말 0∼55체적%를 함유하는 분말재료로 하는 것이 바람직하다. 또한, 저팽창 세라믹 필러분말로서는, 봉착용 분말재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 필요에 따라, 백색안료 (예를 들면, TiO2), 흑색안료 (예를 들면, Fe-Mn계, Fe-Co-Cr계, Fe-Mn-Al계의 안료)를 첨가할 수도 있다.When the powder material using the vanadium-phosphate-based glass of the present invention is used to form partitions of display devices and electronic parts, the powder material contains 45 to 100% by volume of the vanadium-phosphate-based glass powder and 0 to 55% by volume of the refractory filler powder. It is preferable to set it as. As the low-expansion ceramic filler powder, one similar to the sealing powder material can be used. If necessary, white pigments (for example, TiO 2 ) and black pigments (for example, Fe-Mn-based, Fe-Co-Cr-based and Fe-Mn-Al-based pigments) may be added.
또한, 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료의 용도는, 앞서 기술한 것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, IC 패키지, 램프, 광섬유-접속부품의 봉착 및 피복 등에 이용할 수도 있다.In addition, the use of the powder material using vanadium phosphate-type glass is not limited to what was mentioned above, For example, it can also be used for sealing and coating | covering of IC package, a lamp, and an optical fiber connection component.
(발명의 실시형태) Embodiment of the Invention
이하에서는, 실시예에 기초하여, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
표 1∼5는 본 발명의 유리분말 샘플(샘플 a∼w)을 각각 나타내고 있다.Tables 1-5 show the glass powder samples (samples aw) of this invention, respectively.
각 유리분말은 다음과 같이 하여 조제하였다. 우선, 표와 같은 조성을 가지 도록 배치원료를 조합하고, 공기중에서 900℃의 온도로 2시간 동안 용융하였다.Each glass powder was prepared as follows. First, the batch raw materials were combined to have a composition as shown in the table, and melted in air at a temperature of 900 ° C. for 2 hours.
또한, 사용한 배치원료에는 인산염 원료를 사용하였다. 구체적으로는, 메타인산아연이나 인산마그네슘, 인산칼슘, 인산알루미늄을 이용하며, 액체원료인 정인산(오르토인산)은 가능한 한 사용하지 않고, 인산염 원료를 사용하였다.In addition, the phosphate raw material was used for the batch raw material used. Specifically, zinc metaphosphate, magnesium phosphate, calcium phosphate, and aluminum phosphate were used, and phosphate raw material was used without using phosphoric acid (orthophosphoric acid) as a liquid raw material as much as possible.
그 이유는, 다음과 같다. 액체원료를 직접 용융시키면 용융 도가니로부터 융액이 끓어 넘치는 문제가 발생한다. 이를 피하기 위해서는, 유리 배치를 고온에서 건조시켜, 정인산에 포함되는 수분을 휘발시켜야 한다. 한편, 고체원료를 사용할 경우, 융액의 끓어 넘침이나 유리 배치의 건조와 같은 문제가 없어, 종래의 제조설비 및 용융조건을 채용할 수 있다. 따라서, 인산염 원료만으로 인산성분을 모두 도입할 수 없는 경우에 한하여, 그 부족한 인산성분을 정인산으로 보충하였다.The reason for this is as follows. Direct melting of the liquid raw material causes the melt to boil over from the melting crucible. To avoid this, the glass batch must be dried at high temperature to volatilize the moisture contained in the phosphorous acid. On the other hand, when using a solid raw material, there are no problems, such as boiling of a melt and drying of a glass batch, and conventional manufacturing facilities and melting conditions can be employ | adopted. Therefore, only when the phosphoric acid component cannot be introduced with only the phosphate raw material, the insufficient phosphoric acid component was supplemented with regular phosphoric acid.
그런 다음, 용융유리를 수냉 롤러 사이로 통과시켜 박판 형상으로 성형하고, 볼 밀로 분쇄한 후, 체 구멍이 105μm인 체에 통과시켜, 레이저 회절식 입도 분포 측정장치(가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼 제조, SALD-2000J)에서 평균입경이 약 10μm인 바나듐-인산계 유리분말을 얻었다.Then, the molten glass is passed between the water-cooling rollers, formed into a thin plate shape, pulverized by a ball mill, and then passed through a sieve having a sieve hole of 105 µm, and a laser diffraction particle size distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, SALD-2000J), a vanadium-phosphate glass powder having an average particle diameter of about 10 μm was obtained.
얻어진 유리분말 샘플에 대해, 각각 소성체의 실투상태, 유리 전이점, 열팽창계수 및 내후성을 평가하였다. 그 결과, 샘플 a∼w는 모두 유리화 상태가 양호하여, 소성체에 실투가 생기지 않았고, 유리 전이점이 297∼345℃이며, 열팽창계수가 96∼118×10-7/℃였다. 또한, 실시예인 샘플 a∼w의 내후성은 광택이 있는 상태를 유지하고 있거나, 또는 유리성분이 배어나오지 않은 상태여서, 실제의 사용에 문제가 없는 상태였다.About the obtained glass powder sample, the devitrification state, glass transition point, thermal expansion coefficient, and weather resistance of a fired body were evaluated, respectively. As a result, all the samples a-w had favorable vitrification state, and no devitrification occurred in the fired body, the glass transition point was 297-345 degreeC, and the thermal expansion coefficient was 96-118x10 <-7> / degreeC. In addition, the weather resistance of the samples a-w which is an Example maintained the state which was glossful, or the glass component did not bleed out, and was a state which does not have a problem in actual use.
이하에서는, 상기한 항목의 평가방법에 대해 설명한다.Below, the evaluation method of said item is demonstrated.
유리화 상태의 평가는, 용융유리를 수냉 롤러 사이로 통과시켜 박판형상으로 성형한 유리필름과 어닐링한 유리 벌크를 이용하여, 광택이 있고 균질한 상태에 있는지를 육안으로 판단함으로써 수행하였다. 양호한 경우는 ○, 실투 또는 분상되어 있는 경우는 ×로 하였다.Evaluation of the vitrification state was performed by visually judging whether the molten glass was in a glossy and homogeneous state by using a glass film annealed through a water-cooled roller and formed into a thin plate and annealing. In the case of good condition, (circle) and devitrification or powder separation were made into x.
소성체의 실투성 평가는, 다음과 같이 하여 실시하였다.Evaluation of the devitrification of the fired body was performed as follows.
분말유리의 진비중에 상응하는 중량의 유리분말을 외경이 20mm인 금형에서 건식 프레스하여, 버튼형상의 유리분말 성형체를 얻었다. 이후, 상기 성형체를 480℃, 10분의 조건으로 소성하였다. 얻어진 버튼형상 소성체의 표면상태를 광학 현미경으로 관찰함으로써, 실투성을 평가하였다. 소성체 표면에 결정이 석출되지 않은 경우를 ○, 결정이 석출되어 있는 경우를 ×로 하였다.A glass powder of a weight corresponding to the specific gravity of the powder glass was dry-pressed in a mold having an outer diameter of 20 mm to obtain a button-shaped glass powder molded body. Thereafter, the molded body was fired at 480 ° C. for 10 minutes. Permeability was evaluated by observing the surface state of the obtained button-shaped fired body with an optical microscope. (Circle) and the case where crystal precipitated were made into the case where crystal did not precipitate on the surface of a sintered compact.
유리 전이점은 시차열분석(DTA)에 의해, 열팽창계수(30∼250℃)는 압봉식 열팽창 측정장치(TMA)에 의해 구하였다.The glass transition point was determined by differential thermal analysis (DTA), and the coefficient of thermal expansion (30-250 ° C.) was determined by a pressure-type thermal expansion measurement device (TMA).
내후성은 다음과 같이 하여 평가하였다. 상술한 분말의 버튼형상 소성체를 70℃ 및 90%의 항온항습조에 480시간 동안 넣고, 표면상태에 변화가 없는지를 확인하였다. 항온항습조에 넣기 전과 같은 광택을 가지고 있는 경우를 ◎, 광택은 없으나 인산성분 등의 유리성분이 배어나오지 않은 경우를 ○, 소성체로부터 인산성분 등의 유리 성분이 배어나온 경우를 ×로 하였다.Weather resistance was evaluated as follows. The button-like fired body of the above-described powder was put in a constant temperature and humidity chamber at 70 ° C. and 90% for 480 hours, and it was confirmed that there was no change in surface state. (Circle) and the case where the glass component, such as a phosphate component, bleed out from the baking body, were made into (circle) and the case where glass components, such as a phosphate component, did not bleed out, but had the same luster as before putting into a constant temperature and humidity chamber.
표 6은 비교예의 유리분말(샘플 A∼E)을 각각 나타내고 있다.Table 6 has shown the glass powder (samples A-E) of a comparative example, respectively.
비교예의 각 유리분말은 실시예와 동일하게 조제하고, 얻어진 유리분말 샘플에 대해, 분말유리 소성체의 실투상태, 유리 전이점, 열팽창계수 및 내후성을 실시예와 동일하게 평가하였다. 또한, 유리화 상태의 평가도 상술한 실시예와 동일하게 평가하였다. 그 결과, 샘플 A∼E는, 유리 전이점이 258∼327℃이고, 열팽창계수가 84∼100×10-7/℃였다.Each glass powder of the comparative example was prepared in the same manner as in Example, and the devitrification state, glass transition point, thermal expansion coefficient, and weather resistance of the powder glass fired body were evaluated in the same manner as in the Example with respect to the obtained glass powder sample. In addition, evaluation of the vitrification state was also evaluated similarly to the Example mentioned above. As a result, the glass transition points of the samples A-E were 258-327 degreeC, and the thermal expansion coefficient was 84-100x10 <-7> / degreeC.
또한, 샘플 C는 유리가 분상을 일으켜, 불균질하였다. 샘플 A는 유리화의 상태는 양호하였으나, 분말유리 소성체의 표면에 결정이 있고 실투되어 있어, 봉착 유리로서의 기능을 발휘하지 못했다. 샘플 B, D, E는 유리화의 상태가 양호하고, 분말유리 소성체의 표면도 광택이 있어 양호하였으나, 내후성 시험에서 유리 표면으로부터 유리성분이 배어나와, 봉착유리로서 사용할 수 있는 내후성 수준이 아니었다.In addition, as for the sample C, glass became powdery and it was heterogeneous. Sample A had a good vitrification state, but crystals were devitrified on the surface of the powder glass fired body, so that it did not exhibit a function as a sealing glass. Samples B, D, and E had good vitrification, and the surface of the powder glass fired body was also gloss good, but the glass component oozed from the glass surface in the weather resistance test, and was not a weather resistance level that could be used as a sealing glass.
다음으로, 실시예의 유리분말 샘플을, 표 7∼9에 나타낸 비율로 필러분말과 혼합하여, 분말 샘플로 하였다. 또한, 샘플 No. 1∼3은 VFD의 봉착용으로서, 2매의 소다 유리판(열팽창계수 90×10-7/℃)을 봉착하기 위한 재료이다. 샘플 No. 4∼15는 PDP의 봉착용으로서, 2매의 왜곡점이 높은 유리판(열팽창계수 85×10-7/℃)을 서로 봉착하기 위한 재료이다.Next, the glass powder sample of the Example was mixed with the filler powder in the ratio shown to Tables 7-9, and it was set as the powder sample. In addition, sample No. 1-3 are for sealing VFD, and are materials for sealing two soda glass plates (coefficient of thermal expansion 90 × 10 −7 / ° C.). Sample No. 4-15 is for sealing a PDP, and is a material for sealing two glass plates (coefficient of thermal expansion coefficient 85x10 <-7> / degreeC) high with two sheets of distortion.
또한, 필러분말에는, 지르콘, 산화니오브, 이산화주석, Na0.5Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3 (표 중, NaNbZP), KZr2(PO4)3 (표 중, KZP), Ca0 .25Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3 (표 중, CaNbZP)를 이용하였다.Further, the filler powder, zirconium, niobium oxide, tin dioxide, Na 0.5 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 ( Table of, NaNbZP), KZr 2 (PO 4) 3 (, KZP of the table), the Ca 0 .25 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 (, CaNbZP of the table) was used.
이와 같이 하여 준비한 샘플을 각종 평가에 제공하였다. 평가 결과는 표 7∼9에 나타내었다.The samples thus prepared were used for various evaluations. Evaluation results are shown in Tables 7-9.
표 7∼9로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예인 No.1∼3의 각 샘플은, 30∼250℃에서의 열팽창계수가 74∼76×10-7/℃이고, VFD의 봉착에 적합하였다. 또한, 본 발명의 실시예인 No.4∼15의 각 샘플은 30∼250℃에서의 열팽창계수가 69∼71×10-7/℃이고, PDP의 봉착에 적합하였다. 더욱이, No.1∼15의 각 샘플 모두 표에 나타낸 소성 조건에서 20∼22mm의 유동직경을 나타내어, 양호한 유동성을 가지고 있었다. 그리고, 각 샘플 모두 유리성분이 배어나오는 등의 문제없이 양호한 내후성을 가지고 있었다.As can be seen from Tables 7 to 9, each of the samples of Nos. 1 to 3, which is an example of the present invention, had a thermal expansion coefficient of 74 to 76 x 10 -7 / deg. C at 30 to 250 deg. C, and was suitable for sealing of VFD. . In addition, the samples of Nos. 4 to 15, which are examples of the present invention, had a coefficient of thermal expansion of 69 to 71 x 10 -7 / deg. C at 30 to 250 deg. Moreover, each of the samples Nos. 1 to 15 exhibited a flow diameter of 20 to 22 mm under the firing conditions shown in the table, and had good fluidity. And each sample had favorable weather resistance, without the problem that a glass component soaked out.
또한, 유동직경은, 다음과 같은 플로우 버튼 테스트를 통해 평가하였다. 우선,분말 샘플의 진비중에 상응하는 중량의 분말을 외경이 20mm인 금형을 이용하여 건식 프레스하여, 버튼형상 분말 성형체를 얻었다. 그런 다음, 상기 성형체를 창문 판유리 위에 올려놓고, 공기중에서 480℃까지 10℃/분의 속도로 승온하여 10분간 유지시킨 후, 얻어진 버튼의 직경을 측정하였다. 봉착재료로 이용할 경우, 일반적으로, 플로우 버튼의 직경은 20mm이상인 것이 바람직하다.In addition, the flow diameter was evaluated through the following flow button test. First, a powder of a weight corresponding to the specific gravity of the powder sample was dry pressed using a mold having an outer diameter of 20 mm to obtain a button-shaped powder compact. Then, the molded body was placed on the window pane, and the temperature was raised to 10 ° C./min in air and held at 10 ° C./min for 10 minutes, and then the diameter of the obtained button was measured. When used as a sealing material, in general, the diameter of the flow button is preferably 20 mm or more.
또한, 본 평가에서, 유동직경이 20mm미만인 경우라 하더라도, 유리기판끼리 서로 붙일 때, 클립 등의 가압 지그를 사용하면 기판간의 봉착이 가능해진다.In this evaluation, even when the flow diameter is less than 20 mm, when the glass substrates are bonded to each other, the use of a press jig such as a clip enables sealing between the substrates.
소성체의 내후성 평가는, 플로우 버튼 테스트 후의 샘플에 대해, 유리의 경우와 동일하게 실시하였다.The weather resistance evaluation of the fired body was performed similarly to the case of glass about the sample after a flow button test.
다음은, 필러분말의 제작방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of a filler powder is demonstrated.
산화니오브(Nb2O5) 필러 및 이산화주석(SnO2) 필러는, 동일한 방법으로 제작 하였다. 우선, 원료분말에 소결보조제로서 산화아연을 3wt% 첨가하여 혼합한 후, 알루미나 도가니 속에서, 1400℃로 16시간 동안 소성하였다. 이어서, 소결된 덩어리를 꺼내어, 알루미나 볼 밀에서 분쇄한 후, 325메시의 금속제 체에 통과시켜, 평균입경이 12μm인 산화니오브(Nb2O5) 및 이산화주석(SnO2)의 필러를 얻었다.The niobium oxide (Nb 2 O 5 ) filler and the tin dioxide (SnO 2 ) filler were produced by the same method. First, 3 wt% of zinc oxide was added to the raw material powder as a sintering aid and mixed, and then calcined at 1400 ° C. for 16 hours in an alumina crucible. Subsequently, the sintered mass was taken out, pulverized in an alumina ball mill, and passed through a metal body of 325 mesh to obtain a filler of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) and tin dioxide (SnO 2 ) having an average particle diameter of 12 μm.
Na0 .5Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3 필러는, 다음과 같이 제작하였다. 원료로서 인산나트륨(NaPO3)를 0.5mol 당량, 인산니오브(NbPO5)를 0.5mol 당량, 산화지르코늄(ZrO2)을 0.5mol 당량, 인산지르코늄(ZrP2O7)을 1mol 당량을 혼합하고, 결정화 보조제로서 산화마그네슘을 총량의 3wt%에 상당하는 양을 첨가하여 알루미나 볼 밀로 1시간 동안 혼합하였다. 그런 다음, 상기 혼합분말을 알루미나 도가니 속에서, 1450℃로 16시간 동안 소성하여, Na0 .5Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3를 합성하였다. 냉각 후, 도가니로부터 Na0.5Nb0.5Zr1.5(PO4)3의 소결물을 꺼내어, 알루미나 볼 밀에서 분쇄, 분급한 다음, 325메시의 금속제 체에 통과시켜, 평균입경이 10μm인 Na0 .5Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3 필러분말을 얻었다. KZr2(PO4)3 및 Ca0 .25Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3에 대해서도, Na0 .5Nb0 .5Zr1 .5(PO4)3와 마찬가지로 각각의 화학 당량에 상당하는 원료를 조제하여, 동일한 소성조건으로 내화성 필러를 제작하였다. Na 0 .5 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 filler was produced as follows. As a raw material, 0.5 mol equivalent of sodium phosphate (NaPO 3 ), 0.5 mol equivalent of niobium phosphate (NbPO 5 ), 0.5 mol equivalent of zirconium oxide (ZrO 2 ), and 1 mol equivalent of zirconium phosphate (ZrP 2 O 7 ) are mixed, Magnesium oxide as a crystallization aid was added in an amount equivalent to 3 wt% of the total amount and mixed in an alumina ball mill for 1 hour. Then, in the mixed powder of alumina crucible, and fired for 16 hours to 1450 ℃, Na 0 .5 Nb 0 .5 ethylamine Zr 1 .5 (PO 4) 3 . After cooling, the crucible Na 0.5 Nb 0.5 Zr 1.5 (PO 4) 3 was taken out of the sinter, ground, classified in an alumina ball mill, and then passed through a metal sieve of 325 mesh, the average particle diameter of 10μm Na 0 .5 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 to give the filler powder. KZr 2 (PO 4) 3 and Ca 0 .25 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) about 3, Na 0 .5 Nb 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3 as in the respective chemical The raw material equivalent to an equivalent was prepared, and the fire resistant filler was produced on the same baking conditions.
이하에서는, 본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료를 PDP, VFD 등의 도체 패턴, 절연층, 격벽에 적용한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, the Example which applied the powder material using the vanadium phosphate type-glass of this invention to conductor patterns, an insulating layer, and partitions, such as PDP and VFD, is demonstrated.
PDP, VFD 등의 도체 패턴에 이용하는 경우로서는, 표 1의 유리분말 d와 Al금 속분말을 중량비 40:60의 비율로 혼합하고, 이후 에틸셀룰로오스를 용해시킨 테르피네올로 이루어진 비히클과 혼합반죽하여, 페이스트화하였다. 상기 페이스트를 소정의 패턴으로 스크린 인쇄하고, 건조시킨 후, 480℃의 소성온도로 소성하여, 도체 패턴을 형성하였다. 그 결과, 소결성은 양호하였고, 열팽창계수는 141×10-7/℃였다.When used for conductor patterns such as PDP and VFD, the glass powder d and the Al metal powder in Table 1 are mixed in a weight ratio of 40:60, and then mixed and kneaded with a vehicle made of terpineol in which ethyl cellulose is dissolved. And paste. The paste was screen printed in a predetermined pattern, dried, and then fired at a firing temperature of 480 ° C. to form a conductor pattern. As a result, the sinterability was good, and the coefficient of thermal expansion was 141 × 10 −7 / ° C.
PDP, VFD 등의 절연층 형성용으로 이용할 경우에는, 표 1의 유리분말 c와 알루미나 분말을 체적비로 70:30의 비율로 혼합하고, 이후 에틸셀룰로오스를 용해시킨 테르피네올로 이루어진 비히클과 혼합 반죽하여, 페이스트화하였다. 상기 페이스트를 스크린 인쇄하고, 건조시킨 후, 480℃의 소성온도로 소성하였다. 그 결과, 소결성은 양호하였고, 열팽창계수는 78×10-7/℃였다.In the case of use for forming insulating layers such as PDP and VFD, glass powder c and alumina powder of Table 1 are mixed in a volume ratio of 70:30, and then mixed with a vehicle made of terpineol in which ethyl cellulose is dissolved. To paste. The paste was screen printed, dried, and then fired at a firing temperature of 480 ° C. As a result, the sinterability was good, and the coefficient of thermal expansion was 78 × 10 −7 / ° C.
PDP, VFD 등의 격벽에 이용할 경우에는, 표 2의 유리분말 i와 알루미나 분말을 체적비로 70:30의 비율로 혼합하고, 이후 에틸셀룰로오스를 용해시킨 테르피네올로 이루어진 비히클과 혼합반죽하여, 페이스트화하였다. 상기 페이스트를 스크린 인쇄하여, 건조시킨 후, 샌드 블라스트에 의해 패터닝을 하였다. 또한, 페이스트 중에 감광성 수지를 혼합하여, 스크린 인쇄하고, 건조시킨 후, 노광하여, 에칭에 의해 패턴 형성하여도 좋다. 소정 형상의 격벽은, 500℃의 소성온도로 소성함으로써 형성하였다. 그 결과, 소결성은 양호하였고, 열팽창계수는 79×10-7/℃였다. 또한, 소결성의 평가는, 소성후의 소성체의 단면을 전자현미경에 의해 1000배로 관찰하여, 보이드 비율(빈 구멍의 비율)이 20% 미만인 것을 소결성이 양호한 것 으로 하고, 20% 이상인 것을 소결성이 불량한 것으로 하였다.When used for bulkheads such as PDP and VFD, glass powder i and alumina powder of Table 2 are mixed in a volume ratio of 70:30, and then mixed and kneaded with a vehicle made of terpineol in which ethyl cellulose is dissolved. It was done. The paste was screen printed, dried, and patterned by sand blast. Moreover, you may mix photosensitive resin in a paste, screen-print, dry, expose, and then pattern-form by etching. The partition of predetermined shape was formed by baking at the baking temperature of 500 degreeC. As a result, the sinterability was good, and the coefficient of thermal expansion was 79 × 10 −7 / ° C. In addition, the evaluation of sintering property observed the cross section of the fired body after baking at 1000 times with an electron microscope, and it is good that sinterability is good that void ratio (ratio of empty hole) is less than 20%, and that sinterability is bad is 20% or more. It was assumed that.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바나듐-인산계 유리는, 500℃ 이하로 양호한 유동성을 나타낸다. 더욱이, 인산염 유리 특유의 내후성 문제도 없다. 그러므로, 종래의 납붕산계 유리와 동등한 성능을 가지는 봉착재료를 제작할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료는, 저온봉착이 가능하여, 형광표시관(VFD), 전계방사형 디스플레이(FED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 음극선관(CRT) 등의 표시장치에 이용하는 봉착재료로서 적합하다.As described above, the vanadium-phosphate-based glass of the present invention exhibits good fluidity at 500 ° C or lower. Moreover, there are no weather resistance problems peculiar to phosphate glass. Therefore, the sealing material which has the performance equivalent to the conventional lead boric acid type glass can be manufactured. Therefore, the powder material using the vanadium-phosphate-based glass of the present invention can be sealed at a low temperature, such as a fluorescent display tube (VFD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), a cathode ray tube (CRT), and the like. It is suitable as a sealing material used for a display device.
또한, FED, PDP 등과 같은 전기배선이 형성된 기판의 절연층 형성용 재료나, PDP의 격벽형성용 재료, IC패키지나 램프의 봉착재료 등으로서 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 이외에도 본 발명의 바나듐-인산계 유리를 이용한 분말재료는, 여러 가지 전자부품에 사용되고 있는 납함유 유리를 포함하는 재료의 대체품으로서 적용가능하다.Moreover, it can also be used as an insulating layer formation material of a board | substrate with electric wiring, such as FED and PDP, a partition formation material of PDP, an IC package, a sealing material of a lamp, etc. In addition to the above, the powder material using the vanadium-phosphate-based glass of the present invention is applicable as a substitute for a material containing lead-containing glass used in various electronic components.
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