JPS6243938B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6243938B2 JPS6243938B2 JP58051628A JP5162883A JPS6243938B2 JP S6243938 B2 JPS6243938 B2 JP S6243938B2 JP 58051628 A JP58051628 A JP 58051628A JP 5162883 A JP5162883 A JP 5162883A JP S6243938 B2 JPS6243938 B2 JP S6243938B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- weight
- sic
- coefficient
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Glass Compositions (AREA)
- Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明はSiOセラミツクスの気密シール、厚膜
回路の絶縁層等に使用可能なガラス組成物に関す
る。 絶縁基板にペーストを印刷し焼成して抵抗体、
導体等を形成した厚膜回路部品は、高密度の集積
化が要望されている。かゝる絶縁基板としては従
来アルミナが使用されていたが、高密度の集積化
に伴なつて回路で発生する熱の放熱性に優れた
SiC基板が注目されている。SiCは、アルミナに
比べて熱膨張係数が小さいこと及び高温度では酸
化され易いという性質がある。従つてSiCを用い
た回路部品の気密シール、絶縁層、抵抗体のバイ
ンダー等に使用するガラスは低温度（550℃程度
以下）で焼成することができ、かつ焼成されたガ
ラスの熱膨張係数はSiCのそれ（50×10-7／℃）
より若干小さいものが望ましい。 しかしながら、かゝる特性を有するガラスは未
だ提案されていない。 本発明は、かゝる現状に鑑みなされたもので、
470℃〜550℃の低温度で焼成することができ、か
つ、熱膨張係数が35〜48×10-7／℃とSiCのそれ
より若干小さいガラス組成物の提供を目的とす
る。 即ち、本発明は、ガラス粉末65〜85重量％と低
膨張フイラー粉末15〜35重量％とからなり、該ガ
ラス粉末は重量％表示でPbO50〜65、ZnO20〜
30、B2O33〜13、SiO22〜12、Al2O30〜２、
SnO20〜２、MO（Ｍはアルカリ土類金属）０〜
２、R2O（Ｒはアルカリ金属）０〜２であり、該
低膨張フイラーは石英ガラス、コージエライト、
β−ユークリプタイト、β−スポデユーメン又は
チタン酸鉛であるSiC用ガラス組成物である。 本発明による組成物はSiCが酸化されない温度
即ち470〜550℃で５〜40分間程度の熱処理により
充分流動しSiCを濡らすと共に一部結晶を生じ、
ガラス層の形成又は気密封着等を行うことがで
き、熱処理により形成したガラスの熱膨張係数
は、35〜48×10-7／℃である。また、SiCとガラ
スとの反応によるCO2ガスを生じないので、SiC
とガラスとの界面に気泡を発生する恐れはない。
従つてこの組成物は、SiCを用いた電子部品の封
着、SiC基板を用いた厚膜回路の絶縁層、SiC基
板に用いる厚膜回路の抵抗体又は導体のバインダ
ー等の用途に適している。 本発明による組成物の限定理由を以下に説明す
る。 ガラス粉末＞85重量％（従つて低膨張フイラー
＜15％）では、熱膨張係数がSiCのそれより大き
くなり、熱処理によりガラス中にクラツクを生ず
る恐れがあり、またガラス粉末＜65重量％（従つ
て低膨張フイラー＞35％）ではガラス量が不足し
緻密なガラス層が得られず、SiCとの密着性も低
下し、いずれも好ましくない。ガラス粉末は上記
範囲中67〜83wt％の範囲がより望ましい。 かゝるガラス粉末の組成については次の通りで
ある。PbOはガラスの軟化温度を下げ、ガラス層
等を形成する熱処理温度を下げる作用をする。
PbO＜50重量％では軟化温度が高くなり過ぎ、
PbO＞65重量％では熱処理時に生成する結晶の析
出が抑制され熱膨張係数が大きくなり過ぎいずれ
も好ましくない。PbOは上記範囲中53〜62重量％
の範囲がより望ましい。 ZnOは熱処理によりガラス中に珪酸亜鉛、硼酸
亜鉛等の結晶を析出し、フイラーと共にガラスの
熱膨張係数を小さくする作用をする。ZnO＜20重
量％ではこれらの結晶の析出温度が高くなり過
ぎ、470〜550℃の熱処理ではこれらの結晶が生成
し難く、ガラスの熱膨張係数が大きくなり過ぎ
る。またZnO＞30重量％では、ガラス粉末を製中
する溶解工程で失透を生じ均質組成のガラス粉末
が得られ難いのでいずれも好ましくない。ZnOは
上記範囲中22〜28重量％の範囲がより望ましい。 B2O3は、ガラス層等を形成する熱処理温度を
下げる作用をするとともに硼酸亜鉛の結晶成分で
ある。B2O3＜３重量％では、熱処理温度が高過
ぎ、B2O3＞13重量％では、結晶の析出温度が高
くなり470〜550℃の熱処理温度ではこの結晶が析
出し難くなるためガラスの熱膨張係数が大きくな
り過ぎ、いずれも好ましくない。B2O3は上記範
囲中５〜11重量％の範囲がより望ましい。 SiO2は珪酸亜鉛の結晶成分であり、ガラスの
熱膨張係数を下げる作用をする。SiO2＜２重量
％ではガラス粉末の製造における溶融工程で失透
を生成し易く、SiO2＞12重量％では軟化点が高
くなり熱処理温度が550℃以上となり、いずれも
好ましくない。SiO2は上記範囲中４〜10重量％
の範囲がより望ましい。 Al2O3は必須成分ではないが、添加することに
より結晶の析出温度が高くなり、結晶の析出温度
を調整することができる。しかし、その添加量が
２重量％を越えると結晶の析出温度及び軟化温度
が高くなり過ぎるので好ましくない。 SnO2は、必須成分ではないが添加することに
よりガラスの化学的耐久性特に耐水性を向上する
ことができる。その添加量は２重量％以下が好ま
しく、その量以上添加しても上記効果は変らな
い。 ROは必須成分ではないが添加することにより
ガラスの化学的耐久性を向上することができる。
しかし、２重量％を越えるROの添加はガラスの
熱膨張係数が大きくなり過ぎるので好ましくな
い。 R2Oは必須成分ではないが添加することにより
耐酸性の向上を図ることができる。しかし、２重
量％を越えるR2Oの添加は熱膨張係数が大きくな
り過ぎ好ましくない。 一方、ガラス粉末と混合して使用される低膨張
フイラー粉末はその熱膨張係数がSiCのそれより
小さく550℃40分間程度の熱処理によりその特性
値即ち熱膨張係数が大巾に変化しないものであれ
ばよい。 かゝる特性を有するものは多種類存在するが、
中でも石英ガラス、コージエライト、β−ユーク
リプタイト、β−スポジユーメン及びチタン酸鉛
は入手が比較的容易であり、価格も比較的安いの
で、本発明には特に好適なフイラーである。 更にかゝるフイラーでも、その粒径が小さ過ぎ
ると熱処理時にガラスと反応して変質しガラスの
熱膨張係数を下げる効果が損なわれるので好まし
くなく、粒径が大き過ぎると熱処理により平滑な
表面が形成されないので好ましくない。 フイラー粉末は平均粒径１〜４μｍの範囲のも
のが望ましく、２〜４μｍの範囲のものが特に望
ましい。 本発明による組成物は例えば次のようにして製
造することができる。常法によりガラス粉末が各
組成になるように原料を秤量し、これを混合して
溶解する。溶解後板状に成形しそれを水砕する
か、フレーク状にし、更にボールミルにて平均粒
径１〜５μｍになるまで粉砕することによりガラ
ス粉末を製造する。次いで、所定粒度の低膨張フ
イラーとこのガラス粉末とを所定の割合で混合す
ることにより本発明の組成物が製造される。 実施例 常法により表１の組成になるように各原料を秤
量し混合した。次いでこれを白金ルツボに入れ電
気炉中で1300〜1400℃に加熱し１〜２時間撹拌し
つつ溶解した。次いで、それをフレーク状にした
後アルミナ製ボールミルに入れ平均粒径１〜５μ
ｍとなるまで粉砕し表１に示した組成の異なる５
種類のガラス粉末を製造した。次いで、平均粒径
３μｍの低膨張フイラーとこれらのガラス粉末と
を同表に示す割合で混合し本発明による５種類の
組成物を製造した。尚低膨張フイラー粉末の種類
は同表に示したものである。 これらの組成物の特性値として、熱膨張係数、
ガラス転移点、軟化点及び結晶ピーク点を同表に
示し、更に、組成物の熱処理条件即ち熱処理の温
度及び時間を同表に併記した。 尚比較例として本発明によらない組成物を同表
に併記してある。 同表より明らかなように本発明による組成物
は、熱膨張係数が48×10-7／℃以下と小さく、熱
処理温度も550℃以下と低い。これに対し比較例
のものは熱処理温度が550℃以上と高い。また、
上記組成物に有機バインダーを添加し、ペースト
を形成し、これをSiC基板に塗布した。次いで、
これを同表に示す温度で焼成し、それについて界
面を観察した結果、気泡はほとんど検出されなか
つた。しかしながら、同表の比較例に示す組成物
で同様のテストを行つた結果、界面に気泡が検出
された。
回路の絶縁層等に使用可能なガラス組成物に関す
る。 絶縁基板にペーストを印刷し焼成して抵抗体、
導体等を形成した厚膜回路部品は、高密度の集積
化が要望されている。かゝる絶縁基板としては従
来アルミナが使用されていたが、高密度の集積化
に伴なつて回路で発生する熱の放熱性に優れた
SiC基板が注目されている。SiCは、アルミナに
比べて熱膨張係数が小さいこと及び高温度では酸
化され易いという性質がある。従つてSiCを用い
た回路部品の気密シール、絶縁層、抵抗体のバイ
ンダー等に使用するガラスは低温度（550℃程度
以下）で焼成することができ、かつ焼成されたガ
ラスの熱膨張係数はSiCのそれ（50×10-7／℃）
より若干小さいものが望ましい。 しかしながら、かゝる特性を有するガラスは未
だ提案されていない。 本発明は、かゝる現状に鑑みなされたもので、
470℃〜550℃の低温度で焼成することができ、か
つ、熱膨張係数が35〜48×10-7／℃とSiCのそれ
より若干小さいガラス組成物の提供を目的とす
る。 即ち、本発明は、ガラス粉末65〜85重量％と低
膨張フイラー粉末15〜35重量％とからなり、該ガ
ラス粉末は重量％表示でPbO50〜65、ZnO20〜
30、B2O33〜13、SiO22〜12、Al2O30〜２、
SnO20〜２、MO（Ｍはアルカリ土類金属）０〜
２、R2O（Ｒはアルカリ金属）０〜２であり、該
低膨張フイラーは石英ガラス、コージエライト、
β−ユークリプタイト、β−スポデユーメン又は
チタン酸鉛であるSiC用ガラス組成物である。 本発明による組成物はSiCが酸化されない温度
即ち470〜550℃で５〜40分間程度の熱処理により
充分流動しSiCを濡らすと共に一部結晶を生じ、
ガラス層の形成又は気密封着等を行うことがで
き、熱処理により形成したガラスの熱膨張係数
は、35〜48×10-7／℃である。また、SiCとガラ
スとの反応によるCO2ガスを生じないので、SiC
とガラスとの界面に気泡を発生する恐れはない。
従つてこの組成物は、SiCを用いた電子部品の封
着、SiC基板を用いた厚膜回路の絶縁層、SiC基
板に用いる厚膜回路の抵抗体又は導体のバインダ
ー等の用途に適している。 本発明による組成物の限定理由を以下に説明す
る。 ガラス粉末＞85重量％（従つて低膨張フイラー
＜15％）では、熱膨張係数がSiCのそれより大き
くなり、熱処理によりガラス中にクラツクを生ず
る恐れがあり、またガラス粉末＜65重量％（従つ
て低膨張フイラー＞35％）ではガラス量が不足し
緻密なガラス層が得られず、SiCとの密着性も低
下し、いずれも好ましくない。ガラス粉末は上記
範囲中67〜83wt％の範囲がより望ましい。 かゝるガラス粉末の組成については次の通りで
ある。PbOはガラスの軟化温度を下げ、ガラス層
等を形成する熱処理温度を下げる作用をする。
PbO＜50重量％では軟化温度が高くなり過ぎ、
PbO＞65重量％では熱処理時に生成する結晶の析
出が抑制され熱膨張係数が大きくなり過ぎいずれ
も好ましくない。PbOは上記範囲中53〜62重量％
の範囲がより望ましい。 ZnOは熱処理によりガラス中に珪酸亜鉛、硼酸
亜鉛等の結晶を析出し、フイラーと共にガラスの
熱膨張係数を小さくする作用をする。ZnO＜20重
量％ではこれらの結晶の析出温度が高くなり過
ぎ、470〜550℃の熱処理ではこれらの結晶が生成
し難く、ガラスの熱膨張係数が大きくなり過ぎ
る。またZnO＞30重量％では、ガラス粉末を製中
する溶解工程で失透を生じ均質組成のガラス粉末
が得られ難いのでいずれも好ましくない。ZnOは
上記範囲中22〜28重量％の範囲がより望ましい。 B2O3は、ガラス層等を形成する熱処理温度を
下げる作用をするとともに硼酸亜鉛の結晶成分で
ある。B2O3＜３重量％では、熱処理温度が高過
ぎ、B2O3＞13重量％では、結晶の析出温度が高
くなり470〜550℃の熱処理温度ではこの結晶が析
出し難くなるためガラスの熱膨張係数が大きくな
り過ぎ、いずれも好ましくない。B2O3は上記範
囲中５〜11重量％の範囲がより望ましい。 SiO2は珪酸亜鉛の結晶成分であり、ガラスの
熱膨張係数を下げる作用をする。SiO2＜２重量
％ではガラス粉末の製造における溶融工程で失透
を生成し易く、SiO2＞12重量％では軟化点が高
くなり熱処理温度が550℃以上となり、いずれも
好ましくない。SiO2は上記範囲中４〜10重量％
の範囲がより望ましい。 Al2O3は必須成分ではないが、添加することに
より結晶の析出温度が高くなり、結晶の析出温度
を調整することができる。しかし、その添加量が
２重量％を越えると結晶の析出温度及び軟化温度
が高くなり過ぎるので好ましくない。 SnO2は、必須成分ではないが添加することに
よりガラスの化学的耐久性特に耐水性を向上する
ことができる。その添加量は２重量％以下が好ま
しく、その量以上添加しても上記効果は変らな
い。 ROは必須成分ではないが添加することにより
ガラスの化学的耐久性を向上することができる。
しかし、２重量％を越えるROの添加はガラスの
熱膨張係数が大きくなり過ぎるので好ましくな
い。 R2Oは必須成分ではないが添加することにより
耐酸性の向上を図ることができる。しかし、２重
量％を越えるR2Oの添加は熱膨張係数が大きくな
り過ぎ好ましくない。 一方、ガラス粉末と混合して使用される低膨張
フイラー粉末はその熱膨張係数がSiCのそれより
小さく550℃40分間程度の熱処理によりその特性
値即ち熱膨張係数が大巾に変化しないものであれ
ばよい。 かゝる特性を有するものは多種類存在するが、
中でも石英ガラス、コージエライト、β−ユーク
リプタイト、β−スポジユーメン及びチタン酸鉛
は入手が比較的容易であり、価格も比較的安いの
で、本発明には特に好適なフイラーである。 更にかゝるフイラーでも、その粒径が小さ過ぎ
ると熱処理時にガラスと反応して変質しガラスの
熱膨張係数を下げる効果が損なわれるので好まし
くなく、粒径が大き過ぎると熱処理により平滑な
表面が形成されないので好ましくない。 フイラー粉末は平均粒径１〜４μｍの範囲のも
のが望ましく、２〜４μｍの範囲のものが特に望
ましい。 本発明による組成物は例えば次のようにして製
造することができる。常法によりガラス粉末が各
組成になるように原料を秤量し、これを混合して
溶解する。溶解後板状に成形しそれを水砕する
か、フレーク状にし、更にボールミルにて平均粒
径１〜５μｍになるまで粉砕することによりガラ
ス粉末を製造する。次いで、所定粒度の低膨張フ
イラーとこのガラス粉末とを所定の割合で混合す
ることにより本発明の組成物が製造される。 実施例 常法により表１の組成になるように各原料を秤
量し混合した。次いでこれを白金ルツボに入れ電
気炉中で1300〜1400℃に加熱し１〜２時間撹拌し
つつ溶解した。次いで、それをフレーク状にした
後アルミナ製ボールミルに入れ平均粒径１〜５μ
ｍとなるまで粉砕し表１に示した組成の異なる５
種類のガラス粉末を製造した。次いで、平均粒径
３μｍの低膨張フイラーとこれらのガラス粉末と
を同表に示す割合で混合し本発明による５種類の
組成物を製造した。尚低膨張フイラー粉末の種類
は同表に示したものである。 これらの組成物の特性値として、熱膨張係数、
ガラス転移点、軟化点及び結晶ピーク点を同表に
示し、更に、組成物の熱処理条件即ち熱処理の温
度及び時間を同表に併記した。 尚比較例として本発明によらない組成物を同表
に併記してある。 同表より明らかなように本発明による組成物
は、熱膨張係数が48×10-7／℃以下と小さく、熱
処理温度も550℃以下と低い。これに対し比較例
のものは熱処理温度が550℃以上と高い。また、
上記組成物に有機バインダーを添加し、ペースト
を形成し、これをSiC基板に塗布した。次いで、
これを同表に示す温度で焼成し、それについて界
面を観察した結果、気泡はほとんど検出されなか
つた。しかしながら、同表の比較例に示す組成物
で同様のテストを行つた結果、界面に気泡が検出
された。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラス粉末65〜85重量％と低膨張フイラー粉
末15〜35重量％からなり、該ガラス粉末は重量％
表示でPbO50〜65、ZnO20〜30、B2O33〜13、
SiO22〜12、Al2O30〜２、SnO20〜２、MO（Ｍ
はアルカリ土類金属）０〜２、R2O（Ｒはアルカ
リ金属）０〜２であり、該低膨張フイラーは石英
ガラス、コージエライト、βユークリプタイト、
βスポデユーメン又はチタン酸鉛であるSiC用ガ
ラス組成物。 ２ 前記低膨張フイラーは平均粒径１〜５μｍの
範囲にある特許請求の範囲第１項記載の組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162883A JPS59182246A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | ガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162883A JPS59182246A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | ガラス組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59182246A JPS59182246A (ja) | 1984-10-17 |
| JPS6243938B2 true JPS6243938B2 (ja) | 1987-09-17 |
Family
ID=12892113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162883A Granted JPS59182246A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | ガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59182246A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9793011B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-10-17 | Hitachi, Ltd. | Structure, electronic element module, heat exchanger, fuel rod, and fuel assembly |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0725568B2 (ja) * | 1989-11-28 | 1995-03-22 | 旭硝子株式会社 | ガラス組成物およびそれを用いた絶縁体 |
| JP4974058B2 (ja) * | 2007-01-30 | 2012-07-11 | 日本電気硝子株式会社 | 平面表示装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5375211A (en) * | 1976-12-17 | 1978-07-04 | Asahi Glass Co Ltd | Coating compositions excellent in abrasion resistance |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP5162883A patent/JPS59182246A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9793011B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-10-17 | Hitachi, Ltd. | Structure, electronic element module, heat exchanger, fuel rod, and fuel assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59182246A (ja) | 1984-10-17 |
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