JPH04160035A - 低融点封着用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は低融点封着用組成物に関し、特にセラミックパ
ッケージや表示デバイス等の気密封着に好適な低融点封
着用組成物に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、セラミックパッケージや表示デバイス等の気
密封着材として、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ，系、ＰｂＯ−Ｚｎ０
−Ｂ、０３系、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−５１０□系の低融点
ガラスにウイレマイト、コージェライト、ジルコン、酸
化すず、β−ユークリプタイト等の低膨張耐火フィラー
を混合した封着材が広く用いられている。

しかしながら、これらの封着材においては封着温度を４
００℃以下にすることが困難であり、熱に敏感な素子、
例えば集積度の高いＩＣや特殊な水晶振動子を搭載した
セラミックパッケージの封着には使用することができな
い。このためより低温で封着できる封着材が求められて
いるが、従来の低融点ガラスを用いたものではこの要求
に応えることが困難である。

近年、このような事情から４００℃以下で封着を行うこ
とが可能なガラスとしてＰｂＯ−Ｖ２Ｏ３−ＴｅＯ２系
ガラスが開発されている。

［発明が解決しようとする問題点コ 先記したようにＰｂＯ４２０ａ−ＴｅＯ□系のガラスは
従来のガラスに比べてより低融点のガラスであるが、熱
膨張係数が１００−１４０　Ｘｌ０−’／”Ｃとアルミ
ナのそれ（）ＯＸ　１０−７／　’Ｃ）や窓板ガラスの
それ（８５×１０−’／　”Ｃ）に比べて高いため、セ
ラミックパッケージや表示デバイスの封着に使用する場
合は、低膨張耐火フィラーを用いて熱膨張係数を調整す
る必要がある。しかしながら通常用いられるフィラー、
即ちウイレマイト、コージェライト、ジルコン、酸化す
ず、β−ユークリプタイト等のセラミック粉末はＰｂＯ
−Ｖ、０５−ＴｅＯ□系ガラスとの相性が悪く、それゆ
えこれらを混合すると熱膨張係数は低下するが、材料の
流動性が著しく損なわれ、封着が困難になるという問題
が生じる。

本発明の目的は、ＰｂＯ−ＴｅＯ８−ＴｅＯｚ系ガラス
と、この系のガラスに対して相性の良いフィラーを混合
してなり、熱膨張係数がアルミナや窓板ガラスのそれと
近似するとともに、良好な流動性を示し、４００℃以下
の温度で封着できる低融点封着用組成物を提供すること
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は上記目的を達成するために種々の研究を行っ
た結果、チタン酸鉛（ＰｂＴ１０３）の一部を他の成分
で置換したチタン酸鉛固溶体がｐｂｏ−ｖ２ｏ。

−ＴｅＯ□系ガラスと相性がよく、良好な流動性を示す
ことを見いだし、本発明として提案するものである。

即ち、本発明の低融点封着用組成物は、重量百分率でＰ
ｂＯ２０〜５５％、Ｖ２Ｏ５２０〜５５％、ＴｅＯ□５
〜４０％、１１□０３０〜８％、ＺｎＯＯ〜１０％、Ｗ
ｂ、０５０−１０％の組成を有するガラス粉末と、チタ
ン酸鉛固溶体粉末とからなり、チタン酸鉛固溶体粉末は
、ＰｂＴ１０３のＰｂの５〜４０原子％がＣａ、　Ｓｒ
、　Ｂａの群から選ばれる１種または２種以上により置
換され、及び／または、Ｔ１の５〜３０原子％がＺｒｓ
　Ｓｎ、　Ｍｇ１Ｃｏ１Ｚｎ、旧、Ｍｎ、　Ｃｕ１Ｆｅ
１ムＩ、　Ｂｌ、Ｎｂ１Ｔａ１ＳｂｔＴｅ１Ｖ　、Ｍｏ
、Ｗの群から選ばれる１種または２種以上により置換さ
れたものであることを特徴とする。

［作用コ 本発明で用いるチタン酸鉛固溶体は、ペロブスカイト構
造を有するチタン酸鉛のＰｂまたはＴ１の一部、若しく
は両者の一部を他の成分で置換したものであり、チタン
酸鉛と同様に熱膨張係数が低く、しかもＷｈｏ−Ｖ２Ｏ
５−ＴｅＯ２系ガラスに対して良好な流動性を示すもの
である。

次に、Ｐｂ及びＴｉの置換量を上記のように限定した理
由を以下に述べる。

Ｐｂは、Ｃａ、　５ｒ１Ｈａの群から選ばれる１種また
は２種以上によって置換され、その置換量は５〜４０原
子％である。Ｐｂの置換量が５原子％より少ないとその
効果がなく、４０原子％より多いと熱膨張係数が大きく
なる。

Ｔｉは、　Ｚｒ、　Ｓｎ、　Ｍｇ１Ｃｏ、　Ｚｎ１旧、
Ｎｎｘ　Ｃｕ１Ｆｅ。

ムｌ、Ｂｌ、１１ｂ１Ｔａ１Ｓｂ１Ｔｅ１Ｖ　、Ｍｏ、
Ｗの群から選ばれる１種または２種以上によって置換さ
れ、その置換量は５〜９０原子％である。Ｔｉの置換量
が５原子％より少ないとその効果がなく、３０原子％よ
り多いと熱膨張係数が大きくなる。なお、Ｔｌの置換を
原子価が４以外の原子で行う場合は、例えばＣＺｎ”５
ｙ３ｖ　Ｗｂ”２７３＞、（Ｆｅ”ｗ＊＋　Ｔａ”ｔｚ
２）、（Ｍｇ””１／２１　Ｗ”ｔｚ２）　、（Ｆｅ”
２／３ｔ　Ｗ”１／３）のように、いくつかの元素を組
み合わせることにより平均原子価が４になるようにする
。

また、本発明で使用するＰｂＯ−Ｖ２Ｏ５−ＴｅＯ□系
ガラスの組成を先記のように限定した理由を以下に述べ
る。

ＰｂＯが２０％より少ないと４００℃以下の温度でガラ
スが十分に流動しなくなり、５５％より多いと封着時に
結晶化を起こし、流動しなくなる。

Ｖ２Ｏ５が２０％より少ないとガラス化が困難になり、
５５％より多いと封着時に結晶化を起こし、流動しなく
なる。

ＴｅＯ、が５％より少ないと封着時に結晶化を起こして
流動しなくなり、４０％より多いと溶融ガラスの成形時
に失透する。

ム１□０３は、失透防止の効果があるが、８％より多い
とガラスの粘度が高くなり、４００℃以下の温度で十分
に流動しなくなる。

ＺｎＯが１０％より多いとガラスの粘性が高くなる。

Ｎｂ２Ｏ５が１０％より多いとガラスの粘性が高くなる
。

また、上記成分以外にも例えば１０％以下のＢ１２Ｏ３
、Ｐ２Ｏ５や５％以下のＣｕ２Ｏ、ＷＯ３、Ｂ２Ｏ３、
Ｓｉｎ□、［０２０３、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｒＯ
、ＢａＯを含有させることが可能である。

なお、本発明において、ＰｂＯ−Ｖ２Ｏ３−ＴｅＩＯ２
系ガラス粉末とチタン酸鉛固溶体粉末の混合比は適当な
割合に設定されるが、各々５０〜８０体積％、２０〜５
０体積％の範囲がより好ましい。

［実施例コ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

表１は本発明におけるＰｂＯ−Ｖ２Ｏ３−ＴｅＯ２系ガ
ラス粉末の実施例を示すものである。

以下余白 表　　１ （重量％） 表１に示したガラス粉末は、鉛丹、五酸化バナジウム、
二酸化テルル、アルミナ、亜鉛華、五酸化ニオブを表記
の組成になるように調合し、白金坩堝に入れ、電気炉に
おいて８００℃で１時間溶融した後、薄板状に成形し、
ついでこの成形物をボールミルで粉砕し、２００メツシ
ユ篩を通過させることによって作製した。

表２は本発明におけるチタン酸鉛固溶体粉末を示すもの
である。

表２（その１） 表２（その２） 表２の各試料は、原料として炭酸バリウム、リサージ、
酸化チタン、炭酸ストロンチウム、ジルコニア、酸化す
ず、亜鉛華、五酸化ニオブ、酸化コバルト、マグネシア
、酸化ニッケル、二酸化マンガン、酸化鋼、酸化第二鉄
、五酸化アンチモン、五酸化タンタル、五酸化バナジウ
ム、二酸化テルル、二酸化モリブデン、炭酸カルシウム
、アルミナ、酸化ビスマス、三酸化タングステンを表記
組成になるように調合し、湿式混合した後、乾燥させ、
１１００　＃１３５０℃で５時間焼成し、次いでこれを
粉砕し、３５Ｇメツシユの篩を通過させて平均粒径を約
５ミクロンとしたものである。

表３は、表１のＰｂＯ−Ｖ２Ｏ３−ＴｅＯ２系ガラス粉
末に表２のチタン酸鉛固溶体粉末を混合してなる本発明
の実施例（試料Ｎｌｌ〜２１）、及びチタン酸鉛固溶体
粉末の代わりにウイレマイト粉末を混合してなる比較例
（試料Ｎｌ１２２）を示している。

以下余白 表３の低融点封着用組成物は、ＰｂＯ−Ｖ２Ｏ３−Ｔｅ
Ｏ３系ガラス粉末に、フィラーとしてチタン酸鉛固溶体
粉末あるいはウイレマイト粉末を表に示す割合に混合し
たものであり、表中の熱膨張係数は、各試料の焼結体を
直径４■、長さ５０ａｍの円柱状に成形し、デイラドメ
ーター（Ｄ　ｉ　ｌａｔｏｍｅｔｅｒ　）によって測定
したものである。また封着温度は、各試料から外径２０
ＩＩｌ１１高さ５ｍ＋＋のボタンを作製後、板ガラス上
でこのボタンを加熱して流動させ、その外径が２２ｍｍ
になった温度を示したものである。

表３から明らかなように実施例である試料点１〜２１は
、熱膨張係数が７０〜８５Ｘ　１０−’／　”Ｃであり
、封着温度が３５０〜３７０℃であった。これに対して
比較例である試料Ｎα２２は、熱膨張係数は８５Ｘ　１
０−’／℃と低い値を示したものの、封着温度について
は加熱してもボタンが殆ど流動せず、測定が不可能であ
った。

これらの事実は、本発明の低融点封着用組成物が、アル
ミナや窓板ガラスの熱膨張係数（それぞれ７０Ｘ　１０
−７／’Ｃ１８５Ｘ１０〜７／℃）に近似した低い熱膨
張係数を示し、しかも流動性が良好であり、低い温度で
封着できることを示している。

なお、比較例でチタン酸鉛固溶体粉末の代わりに用いた
ウイレマイト粉末は、亜鉛華、光学ガラス用石粉を２Ｚ
ｎＯ・５ｉＯ７の組成になるように調合、混合し、１４
００℃で１６時間焼成したものを粉砕して２５０メツシ
ユの篩を通過させたものである。

［効果］ 以上説明したように、本発明の低融点封着用組成物は、
ＰｂＯ−Ｖ２Ｏ３−ＴｅＯ□系ガラメガラス粉末の系の
ガラスと相性の良いチタン酸鉛固溶体粉末からなり、熱
膨張係数がアルミナや窓板ガラスに近似した低い値を示
すとともに、良好な流動性を有するために、セラミック
パッケージや表示デバイスを４００℃以下の温度で封着
することが可能である。

特許出願人　日本電気硝子株式会社 代表者　　岸　１）清　作

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量百分率でＰｂＯ２０〜５５％、Ｖ＿２Ｏ＿５
   ２０〜５５％、ＴｅＯ＿２５〜４０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ０〜８％、ＺｎＯ０〜１０％、Ｎｂ＿２Ｏ＿５０〜１０
   ％の組成を有するＰｂＯ−Ｖ＿２Ｏ＿５−ＴｅＯ＿２系
   ガラス粉末と、チタン酸鉛固溶体粉末とからなり、チタ
   ン酸鉛固溶体粉末は、ＰｂＴｉＯ＿３のＰｂの５〜４０
   原子％がＣａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選ばれる１種または
   ２種以上により置換され、及び／または、Ｔｉの５〜９
   ０原子％がＺｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｎ
   、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｅ、
   Ｖ、Ｍｏ、Ｗの群から選ばれる１種または２種以上によ
   り置換されたものであることを特徴とする低融点封着用
   組成物。