説明

無鉛低融点ガラス

【課題】電子材料基板を被服、封着するための低融点ガラスであって、実質的にPbOを含まない無鉛低融点ガラス。
【解決手段】重量%でBを2〜10、ZnOを3〜11、Biを79〜87、Alを0.1〜5含むことを特徴とするB−ZnO−Bi−Al系無鉛低融点ガラスである。30℃〜300℃における熱膨張係数が(85〜110)×10−7/℃、軟化点が380℃以上500℃以下である特徴を有す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラズマディスプレイパネル、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンスパネル、蛍光表示パネル、エレクトロクロミック表示パネル、発光ダイオード表示パネル、ガス放電式表示パネル等に代表される電子材料基板用の絶縁性被膜材料及び封着材料及び、光学フィルタの周辺部(光遮光部)用のカラーセラミック材料として用いられる低融点ガラスに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から電子部品の接着や封着材料として、或いは電子部品に形成された電極や抵抗体の保護や絶縁のための被服材料としてガラスが用いられている。特に近年の電子部品の発達に伴い、プラズマディスプレイパネル、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンスパネル、蛍光表示パネル、エレクトロクロミック表示パネル、発光ダイオード表示パネル、ガス放電式表示パネル等、多くの種類の表示パネルが開発され、中でも、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと略す)が薄型かつ大型の平板型カラー表示装置として注目を集めている。
【0003】
そしてこれらに用いられるガラスは、その用途に応じて化学耐久性、機械的強度、流動性、電気絶縁性等種々の特性が要求されるが、それゆえ何れの用途においてもガラスの融点を下げる効果が極めて大きいPbOを多量に含有した低融点ガラスが広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
しかしながらPbOは、人体や環境に与える弊害が大きく、近年その採用を避ける趨勢にあり、PDPを始めとする電子材料では無鉛化が検討されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
【特許文献1】特開2001−52621号公報
【特許文献2】特開2000−219536号公報
【特許文献3】特開平9−227214号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、低融点ガラス、例えば電子部品の接着や封着材料として、或いは電子部品に形成された電極や抵抗体の保護や絶縁のための被服材料としてのガラスには鉛系のガラスが採用されてきた。鉛成分はガラスを低融点とするうえで重要な成分ではあるものの、人体や環境に与える弊害が大きく、近年その採用を避ける趨勢にあり、PDPを始めとする電子材料では無鉛ガラスが求められている。
また、接着或いは封着の工程において、場合によっては、一度高温まで昇温し、その後一旦冷ました後に任意の温度で接着する場合がある。高温時に結晶化するとその後の接着の工程では接着出来ないため、高温時に結晶化しない事が望まれている。
【0006】
PbO系に替わる無鉛組成では、不安定なガラスが多く、高温で処理された場合、焼成途中で結晶化し、その機能が十分発揮されない。
【0007】
すなわち、特開2001−52621号公報は、低融点ガラスとしての効果は認められるが、鉛を含んでいるという基本的な問題がある。
【0008】
さらに、特開000−219536号公報及び特開平9−227214号公報は、鉛を含んでいないが、不安定なガラスであり、高温で処理された場合、焼成途中で結晶化し、その機能が十分発揮されない。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、透明絶縁性の無鉛低融点ガラスにおいて、重量%でBを2〜10、ZnOを3〜11、Biを79〜87、Alを0.1〜5含むことを特徴とするB−ZnO−Bi−Al系無鉛低融点ガラスである。
【0010】
また、重量%で、SiOを0〜8含むことを特徴とする上記の無鉛低融点ガラスである。
【0011】
また、30℃〜300℃における熱膨張係数が(85〜110)×10−7/℃、軟化点が380℃以上500℃以下であることを特徴とする上記の無鉛低融点ガラスである。
【0012】
さらに、上記の無鉛低融点ガラスを使っている電子材料用基板である。
【0013】
さらにまた、上記の無鉛低融点ガラスを使っているPDP用パネルである。
【0014】
さらにまた、上記の無鉛低融点ガラスを使っているPDP用カバーフィルタである。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、プラズマディスプレイパネルに代表される電子基板材料において、高温時に結晶しにくく安定な無鉛低融点ガラス組成物を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明は、透明絶縁性の無鉛低融点ガラスにおいて、重量%でBを2〜10、ZnOを3〜11、Biを79〜87、Alを0.1〜5含むことを特徴とするB−ZnO−Bi−Al系無鉛低融点ガラスである。
【0017】
はガラス形成成分であり、ガラス溶融を容易とし、ガラスの熱膨張係数において過度の上昇を抑え、かつ、焼付け時にガラスに適度の流動性を与え、ガラスの誘電率を低下させるものである。ガラス中に2〜10%(重量%、以下においても同様である)の範囲で含有させるのが好ましい。2%未満ではガラスの流動性が不充分となり、焼結性が損なわれる。他方10%を越えるとガラスの安定性を低下させる。より好ましくは4〜7%の範囲である。
【0018】
ZnOはガラスの軟化点を下げ、熱膨張係数を適宜範囲に調整するもので、ガラス中に3〜11の範囲で含有させるのが好ましい。3%未満では上記作用を発揮し得ず、他方11%を越えるとガラスが不安定となり失透を生じ易い。より好ましくは6〜10%の範囲である。
【0019】
Biはガラスの軟化点を下げ、適度に流動性を与え、熱膨張係数を適宜範囲に調整するもので、79〜87%の範囲で含有させることが望ましい。79%未満では上記作用を発揮しえず、87%を超えると熱膨張係数が高くなり過ぎる。より好ましくは82〜86%の範囲である。
【0020】
Alはガラスを安定化させるもので、0.1〜5%の範囲で含有させることが好ましい。0.1未満では上記作用を発揮しえず、5%を超えるとガラスが不安定となる。より好ましくは0.1〜3%の範囲である。
【0021】
また、重量%で、SiOを0〜8含むことを特徴とする上記の無鉛低融点ガラスである。
【0022】
SiOはガラス形成成分であり、別のガラス形成成分であるBと共存させることにより、安定したガラスを形成することができるもので、0〜8%の範囲で含有させる。8%を越えると、ガラスの軟化点が上昇し、成形性、作業性が困難となる。
【0023】
この他にも、一般的な酸化物で表すRO(MgO、CaO、SrO、BaO)、RO(LiO、NaO、KO)、In、TiO、SnO、TeOなどを上記性質を損なわない範囲で1%まで加えてもよい。
【0024】
実質的にPbOを含まないことにより、人体や環境に与える影響を皆無とすることができる。ここで、実質的にPbOを含まないとは、PbOがガラス原料中に不純物として混入する程度の量を意味する。例えば、低融点ガラス中における0.3wt%以下の範囲であれば、先述した弊害、すなわち人体、環境に対する影響、絶縁特性等に与える影響は殆どなく、実質的にPbOの影響を受けないことになる。
【0025】
30℃〜300℃における熱膨張係数が(85〜110)×10−7/℃、軟化点が380℃以上500℃以下である上記の無鉛低融点ガラスである。熱膨張係数が(85〜110)×10−7/℃を外れると厚膜形成時及び接着、封着時に剥離、基板の反り等の問題が発生する。好ましくは、(90〜105)×10−7/℃の範囲である。また、軟化点が500℃を越えると基板の軟化変形などの問題が発生する。好ましくは、400℃以上490℃以下である。
【0026】
さらにまた、上記の低融点ガラスを使っている電子材料用基板である。
【0027】
さらにまた、上記の低融点ガラスを使っているPDP用パネルである。
【0028】
さらにまた、上記の低融点ガラスを使っているPDP用カバーフィルタである。
【0029】
本発明の無鉛低融点ガラスは、粉末化して使用されることが多い。この粉末化されたガラスは、必要に応じてムライトやアルミナに代表される低膨張セラミックスフィラー、耐熱顔料等と混合され、次に有機オイルと混練してペースト化されるのが一般的である。
【0030】
ガラス基板としては透明なガラス基板、特にソーダ石灰シリカ系ガラス、または、それに類似するガラス(高歪点ガラス)、あるいは、アルカリ分の少ない(又は殆ど無い)アルミノ石灰ホウ珪酸系ガラスが多用されている。
【実施例】
【0031】
以下、実施例に基づき、説明する。
【0032】
(低融点ガラス混合ペーストの作製)
源としてほう酸を、ZnO源として亜鉛華を、Bi源として酸化ビスマスを、SiO源として微粉珪砂を、Al源として酸化アルミニウムを、LiO源として炭酸リチウムを、NaO源として炭酸ナトリウムを、LiO源として炭酸リチウムを、KO源として炭酸カリウムを、MgO源として炭酸マグネシウムを、BaO源として炭酸バリウムを、CaO源として炭酸カルシウムを、SrO源として炭酸ストロンチウムを使用した。これらを所望の低融点ガラス組成となるべく調合したうえで、白金ルツボに投入し、電気加熱炉内で1000〜1300℃、1〜2時間で加熱溶融して表1の実施例1〜4、表2の比較例1〜4に示す組成のガラスを得た。
【0033】
【表1】

【0034】
【表2】

【0035】
ガラスの一部は型に流し込み、ブロック状にして熱物性(熱膨張係数、軟化点)測定用に供した。残余のガラスは急冷双ロール成形機にてフレーク状とし、粉砕装置で平均粒径1〜3μm、最大粒径10μm未満の粉末状に整粒した。
【0036】
次いで、αテルピネオールとブチルカルビトールアセテートからなるペーストオイルにバインダーとしてのエチルセルロースと上記ガラス粉を混合し、粘度、300±50ポイズ程度のペーストを調製した。
【0037】
次いで、厚さ1mm程度となるように上記ペーストをガラス基板に塗布し、電気炉で500℃まで焼成及び30分保持し、その後取りだし結晶化が顕著なものを不良、その他を良好とした。
【0038】
なお、軟化点は、リトルトン粘度計を用い、粘度係数η=107.6 に達したときの温度とした。また、熱膨張係数は、熱膨張計を用い、5℃/分で昇温したときの30〜300℃での伸び量から求めた。
【0039】
(結果)
低融点ガラス組成および、各種試験結果を表に示す。
【0040】
表1における実施例1〜4に示すように、本発明の組成範囲内においては、軟化点が380℃〜500℃であり、好適な熱膨張係数(85〜110)×10−7/℃を有しており、更には高温での結晶化が顕著ではなく、電子材料基板用の絶縁性被膜材料及び封着材料、及びカラーセラミック材料用のガラスとして好適である。
【0041】
他方、本発明の組成範囲を外れる表2における比較例1〜4は、高温での結晶化が顕著である、又は好ましい物性値を示さず、絶縁性被膜材料及び封着材料、及びカラーセラミック材料用のガラスとしては適用し得ない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明絶縁性の無鉛低融点ガラスにおいて、重量%でBを2〜10、ZnOを3〜11、Biを79〜87、Alを0.1〜5含むことを特徴とするB−ZnO−Bi−Al系無鉛低融点ガラス。
【請求項2】
重量%で、SiOを0〜8含むことを特徴とする請求項1に記載の無鉛低融点ガラス。
【請求項3】
30℃〜300℃における熱膨張係数が(85〜110)×10−7/℃、軟化点が380℃以上500℃以下であることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の無鉛低融点ガラス。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれかの無鉛低融点ガラスを使っていることを特徴とする電子材料用基板。
【請求項5】
請求項1乃至3のいずれかの無鉛低融点ガラスを使っていることを特徴とするPDP用パネル。
【請求項6】
請求項1乃至3のいずれかの無鉛低融点ガラスを使っていることを特徴とするPDP用カバーフィルタ。


【公開番号】特開2006−169047(P2006−169047A)
【公開日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−364267(P2004−364267)
【出願日】平成16年12月16日(2004.12.16)
【出願人】(000002200)セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Fターム(参考)】