(57)【要約】【課題】本発明の目的は、基板間隔のばらつきを小さくできるとともに、基板に割れや封着部でのリークが発生しない封着材料を提供することである。【解決手段】本発明の封着材料は、ガラス粉末とビーズを含有し、ガラス粉末１００質量部に対してビーズが０．０１〜７質量部添加されてなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末とビーズを含有し、ガラス粉末１００質量部に対してビーズが０．０１〜７質量部添加されてなることを特徴とする封着材料。
【請求項２】
ビーズの最大粒径および最小粒径が平均粒径の±２０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の封着材料。
【請求項３】
短径／長径が０．６以下であるビーズの割合が２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の封着材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封着物間の間隔を一定にできる封着材料、具体的には封着用ペーストおよび封着用タブレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
封着材料は、主に低融点ガラスからなるガラス粉末とフィラー粉末とを均一に混合したあと、作業性を高めるために封着用ペーストまたは封着用タブレットに加工されて使用される。
【０００３】
封着用ペーストは、均一に混合したガラス粉末とフィラー粉末に、主に樹脂と溶媒からなるビークルを添加して混練して作製する。このように作製されたペーストは、スクリーン印刷やディスペンサー等によって封着物と被封着物の間に塗布され、熱処理によって封着物と被封着物とを封着する。
【０００４】
封着用タブレットは、均一に混合したガラス粉末とフィラー粉末に、主に樹脂と溶媒からなるビークルを添加して顆粒状にし、プレス法等の方法で成形したあと、仮焼成してビークルの有機成分を揮発、燃焼、分解して作製する。
【０００５】
ところで、近年、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶パネルディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が情報表示媒体として普及しつつある。これらのＦＰＤは、ガラス基板の周辺部において、二枚の基板が一定の間隔で張り合わされて、中空の構造をしている。
【０００６】
特に、ＰＤＰにおいては表示画面が大きいことや熱処理工程が多いため、二枚の基板の間隔を一定に保つことが難しかった。そこで、封着材料に所望の間隔とほぼ同じ大きさのガラスビーズ（粒状物）を添加する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２３６８９６号公報
【特許文献２】特開２００３−３６７９４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３に記載の方法によって作製したＰＤＰは、確かにガラスビーズを用いなかった場合と比べて二枚の基板間隔のばらつきが小さくなっていた。しかしながら、一部のガラスビーズに応力が集中するために基板に割れが発生するおそれや、ガラスビーズ同士が近接するために封着部がリークするおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、基板間隔のばらつきを小さくできるとともに、基板に割れや封着部でのリークが発生しない封着材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の封着材料は、ガラス粉末とビーズを含有し、ガラス粉末１００質量部に対してビーズが０．０１〜７質量部添加されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の封着材料は、ビーズによって封着物と被封着物との間隔のばらつきを小さくできるとともに、封着部での割れやリークの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の封着材料は、ガラス粉末１００質量部に対してビーズを０．０１質量部よりも少ないと、１つのビーズにかかる応力が大きくなるため、封着物または被封着物が破損するおそれがある。
【００１２】
一方、ビーズが７質量部よりも多いと、ビーズ同士が隣接しやすいため、その間の空洞からリークするおそれがある。
【００１３】
本発明の封着材料は、ガラス粉末１００質量部に対してビーズを０．０３〜６質量部であると好ましく、０．０５〜５質量部であるとさらに好ましい。
【００１４】
本発明の封着材料は、実質的に鉛を含有しないと環境上の点で好ましい。
【００１５】
ビーズとしては、封着時に軟化変形しない材料である必要があり、アルミナ、ケイ酸亜鉛、コーディエライト、ジルコニア、ジルコン、リン酸ニオビウム、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスおよびアルミノホウケイ酸ガラスからなる群より選ばれた一種または二種以上を混合して使用することができる。
【００１６】
特に、アルミナ、ジルコニアは強度が高いため、また、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスおよびアルミノホウケイ酸ガラスは熱膨張係数が封着材料に近いため好ましい。
【００１７】
ガラス粉末としては、Ｓｎ−Ｐ系ガラス、Ｂｉ−Ｂ系ガラス、Ｐｂ−Ｂ系ガラス、Ｐｂ−Ｓｉ系ガラス、Ｂ−Ｓｉ系ガラス等が使用可能であり、特にＳｎ−Ｐ系ガラス、Ｂｉ−Ｂ系ガラス、Ｐｂ−Ｂ系ガラスは融点が低いため封着材料として好ましい。
【００１８】
フィラー粉末は、封着材料の熱膨張係数の調整や封着時の封着材料の粘性を調節するために添加され、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、ジルコン、酸化錫、β−ユークリプタイト、チタン酸鉛、ＫＺｒ2（ＰＯ4）3、ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3、Ｎａ0.5Ｎｂ0.5Ｚｒ1.5（ＰＯ4）3、Ｋ0.5Ｎｂ0.5Ｚｒ1.5（ＰＯ4）3、Ｃａ0.5Ｚｒ2（ＰＯ4）3およびＷＯ4Ｚｒ2（ＰＯ4）2からなる群より選ばれた一種または二種以上を混合して使用することができる。
【００１９】
特に、チタン酸鉛は熱膨張係数が低いため、またコーディエライトやＮｂＺｒ（ＰＯ4）3などのリン酸化合物は鉛を含有していないため好ましい。
【００２０】
ガラス粉末とフィラー粉末との混合割合は、質量％表示で、ガラス粉末  ４０〜７０質量％、フィラー粉末  ３０〜６０質量％であると好ましい。
【００２１】
本発明の封着材料は、ビーズの最大粒径および最小粒径が平均粒径の±２０％以内であると、封着部における封着物と被封着物との間隔のばらつきを小さくできるため好ましい。より好ましくは±１５％以内、さらに好ましくは±１０％以内である。
【００２２】
なお、ビーズの平均粒径とは、写真撮影法で任意の１００個を測定した平均値であり、ビーズの粒径は、各測定値を指す。
【００２３】
本発明の封着材料は、短径/長径が０．６以下のビーズの割合が２００ｐｐｍ以内であると、封着部における封着物と被封着物との間隔のばらつきを小さくできるため好ましい。すなわち、ビーズが真球に近いほどビーズの向きによる影響が小さくなるためである。好ましくは１００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは２０ｐｐｍ以下である。
【００２４】
なお、ビーズの短径および長径とは、ビーズを楕円球と仮定したときの同じビーズにおける最短径および最長径を指す。
【００２５】
封着物と被封着物の間隔が３０〜２００μｍ程度であるため、ビーズの粒径は３０〜２００μｍであると好ましい。
【００２６】
本発明の封着材料の形態が封着用ペーストである場合以下のように作製する。
【００２７】
まず、ガラス粉末とフィラー粉末とを、質量％表示で、ガラス粉末  ４０〜７０質量％、フィラー粉末  ３０〜６０質量％で均一に混合した混合粉末を作製する。
【００２８】
次に、主成分として樹脂と溶媒からなるビークルを、混合粉末に添加し、ロールミル等を用いて混練して封着用ペースト前駆体を作製する。
【００２９】
なお、混合粉末１００質量部に対するビークルの添加量は、７〜８０質量部であると、封着用ペースト前駆体の粘度が、２００〜１５００ポイズとなりやすくスクリーン印刷等を行なう上で好ましい。
【００３０】
最後に、ガラス粉末１００質量部に対して０．０１〜７質量部のビーズを封着用ペースト前駆体に添加して、均一にビーズを拡散して封着用ペーストを作製する。
【００３１】
樹脂はビークルの粘度を調製する成分であり、樹脂としては、エチルセルロ−ス、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、ポリエチレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用可能である。
【００３２】
溶媒としては、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テルピネオール、γ−ブチロラクトン、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、３−メトキシ−３−メチルブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使用可能である。
【００３３】
本発明の封着材料の形態が封着用タブレットである場合以下のように作製する。
【００３４】
まず、ガラス粉末とフィラー粉末とを、質量％表示で、ガラス粉末  ４０〜７０質量％、フィラー粉末  ３０〜６０質量％で均一に混合した混合粉末を作製する。
【００３５】
次に、主成分として樹脂と溶媒からなるビークルを、混合粉末に添加し、粒径１ｍｍ程度の顆粒を作製する。
【００３６】
なお、混合粉末１００質量部に対してビークルを３〜１０質量部添加すると、混合粉末が顆粒状になりやすいため好ましい。
【００３７】
続いて、ガラス粉末１００質量部に対して０．０１〜７質量部のビーズを前記顆粒に添加し、プレス成形して封着用タブレット前駆体を作製する。
【００３８】
最後に、３５０〜４００℃で１０〜３０分間仮焼成することによってビークルを燃焼、揮発もしくは分解して封着用タブレットを作製する。
【００３９】
ガラス粉末、フィラー粉末、ビーズ、樹脂、および溶媒は、上記したものが使用可能であるが、それらの材質に限定されるものではない。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
表１は、ビーズの試料Ａ〜Ｅを示し、表２および３は、封着材料の試料１〜８を示す。
【００４２】
【表１】
2006151774.tif 000002
【００４３】
【表２】
2006151774.tif 000003
【００４４】
【表３】
2006151774.tif 000004
【００４５】
試料Ａ〜Ｅは、市販の各ビーズから真球度の低いビーズを光学顕微鏡（倍率：５０倍）を用いて観察し、除去して調製した。
【００４６】
試料Ａ〜Ｅは、平均粒径、最大粒径、最小粒径、真球度および軟化点を測定した。
【００４７】
平均粒径は、写真撮影法で任意の１００個を測定した平均値である。
【００４８】
また、最大粒径および最小粒径は、平均粒径を測定した際のそれぞれ最大と最小の測定値を指す。
【００４９】
真球度は、１０万個のビーズを光学顕微鏡（倍率：１５０倍）を用いて測定し、短径/長径が０．６以下であるビーズの個数を数え、割合を算出した。
【００５０】
軟化点は、マクロ型示差熱分析（ＤＴＡ）装置（リガク製）により測定した。
【００５１】
試料１〜８は、以下のようにして作製した。
【００５２】
まず、表中に示したガラス粉末（平均粒径：５μｍ）とフィラー粉末（平均粒径：５μｍ）とを表中記載の割合で混合して混合粉末を作製した。
【００５３】
次に、混合粉末１００質量部に対して、ニトロセルロースを１質量％含有する酢酸エステルをビークルとして５０質量部添加して、ロールミルを用いて混練して封着用ペースト前駆体を作製した。
【００５４】
最後に、表中記載の割合で表中記載のビーズ（試料Ａ〜Ｅ）を封着用ペースト前駆体に添加して、均一にビーズを拡散して封着用ペースト（試料１〜８）を作製した。
【００５５】
試料１〜８は、以下のようにして封着厚さ、基板割れおよびリークについて評価した。
【００５６】
まず、表中記載の材質の基板（３０×４０ｍｍ）を２枚用意し、一方の中央部に各試料を２０×２０の面積で塗布し、１００℃で１５分間乾燥した。
【００５７】
次に、表中記載のガラス粉末の軟化点よりも１０℃低い温度で１０分間焼成し、ビークル成分を除去した。
【００５８】
続いて、焼成した試料の上からもう１枚の基板を被せて、圧力が２ｋｇｆ／ｃｍ2となるようにクリップで基板間を挟持した。
【００５９】
最後に表中記載の封着温度で、表中記載の保持時間保持した。
【００６０】
封着厚さは、基板間の距離を光学顕微鏡（倍率：１００倍）を用いて測定した。
【００６１】
基板割れは、基板に割れもしくはクラックが生じたものを「×」とし、割れもクラックも生じなかったものを「○」として目視で評価した。
【００６２】
リークは、隣り合うビーズ（試料Ａ〜Ｅ）の間に空隙が生じているものを「×」とし、空隙が生じていないものを「○」として目視で評価した。
【００６３】
表２から明らかなように、試料１〜５は、基板に割れやクラックが生じず、また、リークもしていなかった。
【００６４】
一方、表３から明らかなように、試料６および８は、リークが発生し、試料７および８は基板に割れまたはクラックが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の封着材料は、リークや割れがなく等間隔で封着することができるため、ＰＤＰ、ＦＥＤ等のＦＤＰや、各種の部品を搭載するガラスやセラミック製のパッケージの封着に好適に使用可能である。