(57)【要約】【課題】  鉛を含有しないにもかかわらず、十分に低融点で、耐水性・耐久性にも優れ、安価に製造可能な低融点封着ガラス及び低融点封着剤を開発する。【解決手段】  鉛を含有しないリン酸スズガラスであって、Ｐ２Ｏ５を２６．５〜２７．５mol％、Ａｌ２Ｏ３を１．５〜２．５mol％、ＳｎＯを７０．５〜７１．５mol％含有することを特徴とする低融点封着ガラスである。Ｐ２Ｏ５量を極力抑え、ＳｎＯを多量に配合すると共にＡｌ２Ｏ３を少量加えることで低融点と高い耐水性・耐久性を実現している。低融点封着ガラスの粉末にペースト化剤を加えて低融点封着剤とする場合、ペースト化剤はエチレングリコール、ポリエチレングリコール又はグリセリンとすることが、緻密なガラス層が形成できて好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含有しないリン酸スズガラスであって、Ｐ２Ｏ５を２６．５〜２７．５mol％、Ａｌ２Ｏ３を１．５〜２．５mol％、ＳｎＯを７０．５〜７１．５mol％含有することを特徴とする低融点封着ガラス。
【請求項２】
請求項１の封着ガラスの粉末と、ペースト化剤としてエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンの中から少なくとも１種類を含むことを特徴とする低融点封着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス部品どうしやガラス部品とセラミックス・合金を接合したり、ガラス・セラミックス・金属を被覆するのに用いる低融点封着ガラス及び低融点封着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
封着ガラスは低融点であるほど使用に際して便利であり、特に、電子部品に使用する場合は低融点であることが必須であるとされている。従来、低融点の封着ガラスとしては、鉛を多量に含有したガラスが使用されてきた。しかし、鉛は人体及び環境に対して非常に有害であり、鉛を含まない低融点封着ガラスの開発が望まれている。例えば、下記特許文献１には、鉛を含まないリン酸スズガラスでなる低融点封着ガラスが開示されている。また、鉛の代わりにＴｅＯを配合した低融点ガラスがある。
【特許文献１】特開平７−６９６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
リン酸系のガラスは鉛を含まずに低融点を実現できる利点があるが、耐水性・耐久性が悪いという欠点がある。上記特許文献１に開示されているガラス組成物も、融点は低いものの、耐水性・耐久性が不十分であり、長期間使用すると封止性能が劣化するという問題があった。また、鉛の代わりにＴｅＯを配合した低融点ガラスは原料価格が非常に高価で一般的に実施するのは困難である。本発明は、鉛を含有しないにもかかわらず、十分に低融点で、耐水性・耐久性にも優れ、安価に製造可能な低融点封着ガラス及びこの封着ガラスを用いた低融点封着剤を開発することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、鉛を含有しないリン酸スズガラスであって、Ｐ２Ｏ５を２６．５〜２７．５mol％、Ａｌ２Ｏ３を１．５〜２．５mol％、ＳｎＯを７０．５〜７１．５mol％含有することを特徴とする低融点封着ガラスである。
【０００５】
Ｐ２Ｏ５が２６．５〜２７．５mol％の範囲を外れると失透又は結晶化して封着ガラスとすることができない。また２７．５mol％よりも多いと耐水性・耐久性が悪化する。ＳｎＯが７０．５mol％よりも少ないと融点が高くなり、７１．５mol％よりも多いと耐水性・耐久性が悪化する。Ａｌ２Ｏ３は耐水性・耐久性を向上させると共にガラスを安定化させるために添加されるが、１．５〜２．５mol％の範囲を外れると失透又は結晶化して封着ガラスとすることができない。
【０００６】
また本発明は、鉛を含有せず、Ｐ２Ｏ５を２６．５〜２７．５mol％、Ａｌ２Ｏ３を１．５〜２．５mol％、ＳｎＯを７０．５〜７１．５mol％含有する低融点封着ガラスの粉末と、ペースト化剤としてエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンの中から少なくとも１種類を含むことを特徴とする低融点封着剤である。
【０００７】
エチレングリコール、ポリエチレングリコール及びグリセリンは、リン酸−スズ系のガラス粉末と混合してペースト状の封着剤とし、これを加熱した場合に緻密なガラス層を形成でき、さらにペースト化剤として適度の粘性を有しており、揮発しにくく適度な粘性を長時間保つという特徴がある。従来普通に用いられていたセルロース類およびカルビトール類を使用すると、加熱して封着する場合に溶融不良が発生し、緻密なガラス層が形成できなくなり、密封を保持できなくなるおそれがある。ガラス粉末の粒径は、３００μｍ以下程度が好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の封着ガラスは、鉛を含有しないので、人体や環境に悪影響を与えることがない。また、屈服点は３００℃以下であり、４５０℃程度で封着が可能なので、十分低融点であり、しかも耐水性・耐久性にも優れるものである。また、高価な原料を使用しないので安価に製造可能である。
【０００９】
また本発明の封着剤は、ノズルから押し出すなどして封着部分に付着させた後、４５０℃程度に加熱することで完全に溶融し、徐冷すると緻密なガラス層が形成され、封着部分を完全に密封することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
原料を調合後、焼成して本発明の低融点封着ガラスを得る場合、ＳｎＯの酸化を防ぐため、窒素などの不活性気体の雰囲気下、又はやや還元状態の雰囲気下で行うことが望ましい。ＳｎＯが酸化してＳｎＯ２になると、ガラスの融点が上昇して好ましくない。
【００１１】
本発明の低融点封着ガラスは、粉砕した後エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのペースト化剤と練り混ぜてペースト状とし、封着剤として使用する。すなわち、このペースト状の封着剤を使用個所に塗布後、４５０℃程度の適宜温度に加熱してペースト状の封着剤を溶かしたのち徐冷する。被接合物に対して熱膨張率を合わせる必要がある場合は、適宜、前記封着剤に低膨張の物質からなるフィラー粉末を混合し、所望の熱膨張率の封着ガラスとすることができる。フィラーとしては、例えばリン酸ジルコニウム系化合物、石英、βユークリプトタイトのような一般に市販されているものを使用することができる。
【実施例】
【００１２】
リン酸二水素アンモニウム、第一酸化スズ、酸化アルミニウムを、Ｐ２Ｏ５が２７．０mol％、ＳｎＯが７１．０mol％、Ａｌ２Ｏ３が２．０mol％となるように混合してルツボに入れ９００℃で溶融した。この実施例のガラスのガラス転移点（Ｔｇ）は２７８．１℃であった。このガラスを粉砕したもの６０重量部に低膨張フィラー（共立マテリアル株式会社製ＺＷＰ）を４０重量部加え、更にペースト化剤としてエチレングリコール２０重量部を加えて混練し、ペーストを製作した。このペーストをガラス板に塗って耐候試験機（温度９０℃、湿度９０％）に入れて１０００時間の耐久試験を行ったが、変質は確認できず、十分な耐水性・耐久性を有していた。
【００１３】
表１に示すように、ＳｎＯを７１．０mol％に固定し、Ａｌ２Ｏ３を０〜３．０mol％、Ｐ２Ｏ５を２９．０〜２６．０mol％まで１mol％刻みに変更した比較例１、２、実施例、比較例３のガラスを製作した。これらのガラスを４５０℃に加熱・徐冷したところ、実施例は溶けた後ガラスとして固化し封着ガラスとして好適であったが、比較例はいずれも溶けた後に失透又は結晶化して固化し封着ガラスとしては使用できないものであった。
【００１４】
【表１】
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