JP2006104043A

JP2006104043A - Sealing method of glass or the like using metal

Info

Publication number: JP2006104043A
Application number: JP2004318549A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yamada; 実山田
Original assignee: SOPHIA PRODUCT KK
Current assignee: SOPHIA PRODUCT KK
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-04-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead-free coating material which can bond glass. <P>SOLUTION: The coating material contains one-component hot-setting type alkali silicate glass of 12-28 mass%, aluminum of 52-60 mass%, and silver of 16-22 mass%. The sealing is carried out by the steps of: applying the coating material (3, 3) on the surface of substrates and drying them; placing the aluminum (4, 4) on them and piling them and heating them to 400-450°C, or placing silver-tin solder (4, 4) on them and piling them and heating them to 220-300°C. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガラスのシーリング部にアルミニューム主体の金属で処理を行い、さらにその皮膜上に、鉛を含まない銀−錫ハンダ又はアルミニュームを用いて、接着及びシーリングする、ブラウン管、ペアーガラス、真空容器又はガス封印容器を製作する技術分野に関するものである。The present invention is a cathode ray tube, a pair glass, a glass sealing part which is treated with a metal mainly composed of aluminum, and further adhered and sealed with a silver-tin solder or aluminum containing no lead on the film. The present invention relates to the technical field of manufacturing vacuum containers or gas sealed containers.

従来の技術において、３００℃付近での接着及びシーリングは、鉛を使用したハンダ又は鉛・ガラスフリットが主流であったが環境問題により鉛の使用ができなくなってきている。In the prior art, solder and lead / glass frit using lead are mainly used for bonding and sealing at around 300 ° C. However, lead cannot be used due to environmental problems.

最近では金属材料として金属シール材にインジウムが使用されるようになった。しかし資源が乏しく高価なために使用が限られている。Recently, indium has been used as a metal sealing material as a metal material. However, its use is limited due to scarce and expensive resources.

金属材料に変わるものとして樹脂を使用して接着やシールをする方法が開発されつつあるが、シールに用いると過熱によりガスが発生し，信頼性の高い金属によるシールに代わるには至っていない。A method of bonding and sealing using a resin as an alternative to a metal material is being developed, but when used for sealing, gas is generated due to overheating, and it has not been replaced by a highly reliable metal seal.

ａ．環境問題になっている鉛を含んだハンダ及び鉛フリットの使用が困難になってきているがガラス等の接着に無鉛金属を使用する有効な接着方法が開発されていない。
ｂ．有機系接着剤を用いた接着では水分などの発生により電子部品に不具合が発生する。
ｃ．スクリーン印刷による銀コーティングを利用しハンダ付けする方法もあるがハンダの前処理材によりコーティングが破壊されハンダができない。
ｄ．ガラスにスクリーン印刷により作成した銀コーティング材は１５μの厚さを超えるとガラスが破損し枠等に採用できない。
ｅ．鍍金によるシールを行う場合、電解槽を使用した電気鍍金を行うため容器内部に水が混入し容器内部に部品を組み込んだ状態でシールできない。
以上のような欠点を解決するために本発明をした。a. Although it has become difficult to use lead-containing solder and lead frit, which are environmental problems, an effective bonding method using lead-free metal for bonding glass or the like has not been developed.
b. Bonding using an organic adhesive causes problems in electronic components due to the generation of moisture and the like.
c. There is also a method of soldering using a silver coating by screen printing, but the coating is destroyed by the solder pretreatment material and soldering is not possible.
d. If the silver coating material prepared by screen printing on glass exceeds a thickness of 15 μm, the glass is damaged and cannot be used for a frame or the like.
e. When sealing by plating, since electroplating is performed using an electrolytic cell, it is not possible to seal in a state where water is mixed inside the container and parts are incorporated inside the container.
The present invention has been made to solve the above drawbacks.

問題を解決するための手段Means to solve the problem

ガラスのシーリング部に一液加熱硬化型アルカリ−ケイ酸系ガラス１２〜２８質量％にアルミニュームの含有量が５２〜６０質量％、銀の含有量が１６〜２２質量％であることを特徴としたコーティング材を用いることによりコーティング素地に直接銀−錫ハンダ又はアルミニュームをロウ付けあるいは鍍金できる素材を発明した。It is characterized in that the content of aluminum is 52 to 60% by mass and the content of silver is 16 to 22% by mass in 12 to 28% by mass of one-component heat-curable alkali-silicate glass in the glass sealing part. Invented a material that can be brazed or plated with silver-tin solder or aluminum directly on the coating substrate by using the coated material.

ガラス等の両シーリング部にハンダの下地処理として０００６に記載したコーティング材を用い、ハンダ作業に用いるフラックスを用いず、その両素地面に２〜５μ程度の厚さに銀−錫ハンダを盛りつけたものを重ね合わせ、２５０〜３００℃まで加熱、金属を溶融させシーリングする。The coating material described in 0006 was used as a solder base treatment for both sealing parts such as glass, and the flux used for the soldering work was not used. The objects are stacked and heated to 250 to 300 ° C. to melt and seal the metal.

ガラス等の両シーリング部にアルミニュームのロウ付けの下地処理として０００６に記載したコーティング材を用い、ロウ付け作業に用いるフラックスを用いず、その両素地面に２〜５μ程度の厚さにアルミニュームを盛りつけたものを重ね合わせ、４００〜４５０℃まで加熱、金属を溶融させシーリングする。The coating material described in 0006 is used as a base treatment for brazing aluminum on both sealing parts such as glass, and the aluminum is made to a thickness of about 2 to 5 μm on the both ground surfaces without using the flux used for brazing. Are stacked and heated to 400-450 ° C. to melt and seal the metal.

ハンダ付けでフラックスを用いる場合、一液加熱硬化型アルカリ−ケイ酸系ガラスの硬化によって生じたＮａＣｌが酸により分解されポーラス状に腐食されるのを防止するため、その素地面にニッケル・ストライク鍍金を１〜３μ、銀鍍金又は銅鍍金を厚さ１０μ以上行う。When flux is used for soldering, nickel strike plating is applied to the ground surface to prevent NaCl generated by curing of one-component heat-curable alkali-silicate glass from being decomposed by acid and corroded in a porous form. 1 to 3 μm, and silver plating or copper plating is performed 10 μm or more in thickness.

鍍金した二枚のガラスを重ね合わせ、２５０〜３００℃まで加熱、銀−錫ハンダを用い接着及び密閉する。Two plated glasses are superposed, heated to 250 to 300 ° C., and bonded and sealed using silver-tin solder.

接合部の材料の機械的強度の補強又は防食を行う場合、ハンダ付けしたガラスのシーリング面に電解槽を使用せずに電気鍍金を行う。鍍金する金属は、電極に脱脂綿等の吸水性の布を巻き、布に高濃度の電解液を含ませ、電極から布を通して電導性の下地表面に電流を流し、下地表面に金属を析出させる。使用する電流は直流、電圧は７〜１６ボルト、電流は０．５〜３．０Ａである。この鍍金方法を採用することにより容器内部に鍍金液を入れることなく鍍金できる。熱膨張の影響及び下地処理に影響を与えない材質として銀、銅、亜鉛を鍍金材として選定した。When reinforcing the mechanical strength of the joint material or preventing corrosion, electroplating is performed without using an electrolytic cell on the sealing surface of the soldered glass. The metal to be plated is formed by winding a water-absorbing cloth such as absorbent cotton around the electrode, containing a high-concentration electrolytic solution in the cloth, and passing a current from the electrode through the cloth to the conductive base surface to deposit the metal on the base surface. The current used is direct current, the voltage is 7 to 16 volts, and the current is 0.5 to 3.0A. By adopting this plating method, plating can be performed without putting the plating solution into the container. Silver, copper, and zinc were selected as the plating materials as materials that do not affect the effects of thermal expansion and surface treatment.

発明の効果The invention's effect

ａ．約２５０℃以下で銀−錫ハンダによる無鉛金属で、ガラスの接着ができるようになったので環境問題が解決した。
ｂ．アルミニュームのロウ付け作業により製品の使用温度範囲が約４００℃近辺となりさらにアルミニュームのシーリングにより重量が軽減し、無鉛金属でガラスの接着ができるようになったので環境問題が解決した。
ｃ．樹脂等による有機系接着剤やシリコン系接着剤を使用する必要が無くなったので水分や気泡による不具合が解決した。
ｄ．電解槽を使用しない電気鍍金が行えるため、容器内部に部品を組み込んだ状態で鍍金シール出来るようになった。又、鍍金の材料として銀、銅を使用することで熱膨張係数の違いによるガラスの破損を防止することができる。
ｅ．厚さ０．５ｍｍ以上の金属枠の形成が可能になり構造部材の一部として使えるようになった。a. At about 250 ° C or less, lead-free metal made of silver-tin solder can be used to bond glass, thus solving environmental problems.
b. The brazing operation of aluminum has made the product use temperature range around 400 ° C, and the aluminum sealing has reduced the weight and the glass can be bonded with lead-free metal, thus solving the environmental problem.
c. Since it is no longer necessary to use organic adhesives such as resins or silicone adhesives, the problems caused by moisture and bubbles have been solved.
d. Since the electroplating can be performed without using an electrolytic cell, the plating can be sealed in a state in which components are incorporated inside the container. Further, the use of silver or copper as the plating material can prevent the glass from being damaged due to the difference in thermal expansion coefficient.
e. A metal frame having a thickness of 0.5 mm or more can be formed and can be used as a part of a structural member.

図１は発明を実施するための最良の形態を示す断面図である。
ガラス（１，２）のシーリング部に一液加熱硬化型アルカリ−ケイ酸系ガラス１２〜２８質量％にアルミニュームの含有量が５２〜６０質量％、銀の含有量が１６〜２２質量％のコーティング材（３、３）を塗布し、２２０℃で乾燥する。FIG. 1 is a sectional view showing the best mode for carrying out the invention.
In the sealing part of the glass (1,2), the one-component heat-curable alkali-silicate glass 12 to 28% by mass, the aluminum content is 52 to 60% by mass, and the silver content is 16 to 22% by mass. Coating material (3, 3) is applied and dried at 220 ° C.

耐熱性が約４００℃以下の製品の場合、両素地面（３，３）に１〜３μ程度の厚さにアルミニューム（４、４）を盛りつけたものを重ね合わせ、４００〜４５０℃まで加熱、両材料を熱で溶融させシーリングする。In the case of a product with a heat resistance of about 400 ° C. or lower, a laminate of aluminum (4, 4) with a thickness of about 1 to 3 μm is placed on both bases (3, 3) and heated to 400-450 ° C. Both materials are melted with heat and sealed.

耐熱性が約２５０℃以下の製品の場合、両素地面（３，３）に１〜３μ程度の厚さに銀−錫ハンダ（４，４）を盛りつけたものを重ね合わせ、２５０〜３００℃まで加熱、両材料を熱で溶融させシーリングする。In the case of a product having a heat resistance of about 250 ° C. or lower, a laminate of silver and tin solder (4, 4) with a thickness of about 1 to 3 μm is placed on both the ground surfaces (3, 3), Until both materials are melted with heat and sealed.

図２は実施例１を示す断面図である。
下地枠の厚さの補正又はハンダ用フラックスを用いる場合、一液加熱硬化型アルカリ−ケイ酸系ガラスの硬化によって生じたＮａＣｌがフラックスの酸により分解されポーラス状に腐食されるのを防止するため、その素地面（３，３）にニッケル鍍金（５，５）を１〜３μ、銀鍍金又は銅鍍金（６、６）を１０μ施した。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the first embodiment.
When using the base frame thickness correction or soldering flux, to prevent NaCl generated by the curing of one-component heat-curable alkali-silicate glass from being decomposed by the acid of the flux and corroded in a porous form. Then, 1 to 3 μm of nickel plating (5, 5) and 10 μg of silver plating or copper plating (6, 6) were applied to the ground surface (3, 3).

鍍金した二枚のガラス（１，２）を重ね合わせ、２５０〜３００℃まで加熱、フラックスを用い銀−錫ハンダ（７）でシーリングする。Two plated glasses (1, 2) are superposed, heated to 250-300 ° C, and sealed with silver-tin solder (7) using a flux.

さらに強度的補強又は防食が必要な場合、ハンダ付けしたガラスのシーリング面に電解槽を使用せずに電気鍍金（８）を行う。鍍金する金属は、電極に脱脂綿等の吸水性の布を巻き、布に高濃度の電解液を含ませ、電極から布を通して電導性の下地表面に電流を流し、下地表面に金属を析出させる。使用する電流は直流、電圧は７〜１６ボルト、電流は０．５〜３．０Ａである。この鍍金方法を採用することにより容器内部に鍍金液を入れることなく鍍金できる。熱膨張の影響及び下地処理に影響を与えない材質として銀、銅、亜鉛を鍍金材として選定した。If further reinforcement or corrosion protection is required, electroplating (8) is performed without using an electrolytic cell on the sealing surface of the soldered glass. The metal to be plated is formed by winding a water-absorbing cloth such as absorbent cotton around the electrode, containing a high-concentration electrolytic solution in the cloth, and passing a current from the electrode through the cloth to the conductive base surface to deposit the metal on the base surface. The current used is direct current, the voltage is 7 to 16 volts, and the current is 0.5 to 3.0A. By adopting this plating method, plating can be performed without putting the plating solution into the container. Silver, copper, and zinc were selected as the plating materials as materials that do not affect the effects of thermal expansion and surface treatment.

図３は実施例２を示す断面図である。
容器（９）の排気用の穴のシーリング部に一液加熱硬化型アルカリ−ケイ酸系ガラス１２〜２８質量％に純アルミニュームの含有量が５２〜６０質量％、純銀の含有量が１６〜２２質量％のコーティング材（３）を塗布し、２２０℃で乾燥する。コーティング厚さについては特に限定はないが厚さが均一であり５〜１００μであれば充分である。
穴を塞ぐ事ができる大きさの円盤状ガラス又は金属（１０）に必要に応じコーティング材（３）を塗布し、２２０℃で乾燥する。
容器（９）及び円盤状ガラス又は金属（１０）に銀−錫ハンダ（７）を盛り付ける。ハンダ盛りした円盤（１０）を重ね、銀−錫ハンダを溶かすため２２０〜３００℃まで加熱、接着を行う。この温度範囲以外でもよいが温度が低すぎるとハンダが溶けにくく、逆に高すぎると材料の酸化や気泡の発生原因となる。
シーリングの方法として銀ロウ付けも行ったが温度が８００℃まで上げなければならないためガラスが破損した。
使用したハンダは錫９６．５％、銀３．５％から成る組成のものを用いた。配合割合を変えても接着は可能であり銀、錫を主成分とするものなら使用できる。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the second embodiment.
In the sealing part of the exhaust hole of the container (9), the content of pure aluminum is 52 to 60% by mass and the content of pure silver is 16 to 28% by mass of one-component heat-curable alkali-silicate glass 12 to 28% by mass. A coating material (3) of 22% by mass is applied and dried at 220 ° C. The coating thickness is not particularly limited, but a uniform thickness of 5 to 100 μm is sufficient.
A coating material (3) is applied to a disk-shaped glass or metal (10) having a size capable of closing the hole, if necessary, and dried at 220 ° C.
Silver-tin solder (7) is placed in a container (9) and disc-like glass or metal (10). The soldered disks (10) are stacked and heated to 220 to 300 ° C. and bonded to dissolve the silver-tin solder. Although it may be outside this temperature range, if the temperature is too low, the solder is not easily melted.
Silver brazing was also performed as a sealing method, but the glass was broken because the temperature had to be raised to 800 ° C.
The solder used was composed of 96.5% tin and 3.5% silver. Adhesion is possible even if the blending ratio is changed, and any material containing silver or tin as a main component can be used.

図４は実施例３を示す断面図である。
ガラス（１）の枠作成部分にコーティング材（３）を塗布し、２２０℃で乾燥する。電気鍍金（８）を行い最終枠高さが５００μになるよう形成させた金属枠付きガラス。コーティング面上に行う鍍金（８）の種類については、ニッケルを下地としてその上に銀又は銅が鍍金材料として使用できることを確認している。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the third embodiment.
The coating material (3) is applied to the frame forming part of the glass (1) and dried at 220 ° C. A glass with a metal frame formed by electroplating (8) so that the final frame height is 500 μm. About the kind of plating (8) performed on a coating surface, it has confirmed that silver or copper can be used as a plating material on nickel as a base.

発明を実施するための最良の形態を示す断面図である。 It is sectional drawing which shows the best form for inventing. 実施例１を示す断面図である。 1 is a cross-sectional view showing Example 1. FIG. 実施例２を示す断面図である。 6 is a cross-sectional view showing Example 2. FIG. 実施例３を示す断面図である。 6 is a cross-sectional view showing Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１，２板ガラス
３コーティング
４アルミニューム又は銀−錫ハンダ
５ニッケル鍍金
６銀又は錫鍍金
７銀−錫ハンダ
８電気鍍金
９容器
１０円盤1, 2 Sheet glass 3 Coating 4 Aluminum or silver-tin solder 5 Nickel plating 6 Silver or tin plating 7 Silver-tin solder 8 Electric plating 9 Container 10 Disc

Claims

一液加熱硬化型アルカリ−ケイ酸系ガラスにアルミニューム、及び銀を加えたことを特徴とするコーティング材。A coating material characterized by adding aluminum and silver to one-component heat-curable alkali-silicate glass.

ガラス等のシーリング部に請求項１に記載したコーティング材を用い、その素地面に銀−錫ハンダ付けしたものを重ね合わせ、加熱し、シーリングしたことを特徴とした容器。A container characterized in that the coating material according to claim 1 is used for a sealing part such as glass and the like, and a silver-tin soldered material is superposed, heated and sealed.

ガラス等のシーリング部に請求項１に記載したコーティング材を用い、その素地面にアルミニュームでロウ付けしたものを重ね合わせ、加熱し、シーリングしたことを特徴とした容器。A container characterized in that the coating material according to claim 1 is used for a sealing part such as glass and the like, which is brazed with aluminum on the ground surface, heated and sealed.

ガラス等のシーリング部に請求項１に記載したコーティング材を用い、その素地面にニッケル・ストライク鍍金を行い、更にその表面に銀鍍金又は銅鍍金を施したことを特徴とするハンダ用コーティング材又は金属枠材。A coating material for solder, wherein the coating material according to claim 1 is used for a sealing part of glass or the like, nickel strike plating is performed on the surface of the surface, and silver plating or copper plating is further applied to the surface thereof. Metal frame material.

ガラス等のシーリング部に請求項４により下地処理したものを重ね合わせ、銀−錫ハンダにより金属シールしたことを特徴とした容器。A container characterized in that a surface-treated base material according to claim 4 is superposed on a sealing part such as glass and is metal-sealed with silver-tin solder.

請求項５により銀−錫ハンダでシーリングした面に鍍金することを特徴とした容器。6. A container according to claim 5, which is plated on a surface sealed with silver-tin solder.

ガラス等のシーリング部に請求項１に記載したコーティング材を用い、請求項２又は請求項３による金属を盛り付けた部分に金属等の枠又は板をハンダ又はロウ付けしたことを特徴とする容器。A container characterized by using the coating material according to claim 1 for a sealing part such as glass, and soldering or brazing a frame or plate of metal or the like to a portion where the metal according to claim 2 or 3 is placed.