封接加工用无铅玻璃材料以及用其制成的封接加工制品以及封接加工方法技术

本发明专利技术提供了一种封接加工用的玻璃材料，该封接加工用的玻璃材料的玻璃组成中不含有铅，扩大了可以作为封接对象的材料选择范围，封接加工性和封接质量等方面可以获得高的性能。本发明专利技术的封接加工用玻璃材料具有包括Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］、ＺｎＯ、ＢａＯ和Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］的４种金属氧化物作为必要成分的玻璃组成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Leadless glass material for sealing processing, sealing processing product made by the same, and sealing processing method

The present invention provides a glass sealing materials for processing, the sealing for the processing of glass material of glass composition does not contain lead, expand the object can be used as sealing material selection, sealing processing and sealing quality etc. to achieve high performance. The invention of the sealing processing of glass material with 2 O including V case: 5, ZnO, BaO and P: 2 O: 5 of the 4 kinds of metal oxides as an essential component of the glass.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于将电子管、荧光显示管、荧光显示板、等离子体显示板、半导体组件等各种电子部件或电气制品的开口部位或接合部位封接时使用的封接加工用无铅玻璃材料、用其制成的封接加工制品以及封接加工方法。
技术介绍
一般地说，内部为高真空状态下使用的各种电气制品的密封以及为防止腐蚀性气体或湿气侵入、保证工作稳定性的电子部件包装的封扣，都要使用封接加工用玻璃材料。这种封接加工用玻璃材料是由低熔点的玻璃粉末构成，利用有机粘合剂溶液使该粉末形成糊状，将其涂覆在需要封接的物品的被封接部位上，通过在电炉等中烧成，使载体成分挥散，形成玻璃粉末熔合的玻璃连续层。以往，这种封接加工用的玻璃材料，主要使用PbO-B2O3系含铅玻璃粉末。即，含铅玻璃由于PbO具有较低的熔点和较高的熔融性，可以在较低的加工温度和较宽的温度范围内进行封接加工，而且，由于热膨胀较小，粘结性、密封性和化学稳定性等也很好，因此具有可以获得较高的密封性、封接强度和耐久性的优点。但是，铅是有毒的物质，在制造铅玻璃的过程中，在劳动生产的安全和卫生等方面存在一些问题，而且，用铅玻璃封接的电子部件和电气制品达到使用寿命时，如果原封不动地废弃，在遇到酸雨时铅会溶出，有可能造成土壤污染或地下水污染。近年来由于严格的环境保护措施，已经不允许采用填埋等方法进行废弃处理，另一方面，对于回收利用来说，由于含有铅，其用途受到很大限制，目前还没有好的办法进行处置。因此，作为解决这一问题的对策，JP特开平8-180837号文献中提出，在荧光灯中封接玻璃灯管的管座等中使用Pb含量10-23％的低铅玻璃；另外，JP特开2000-113820号文献中提出，在等离子体显示板中，在前面板和后面板上周缘的铅玻璃封接部内侧设置用于防止腐蚀液侵入的沟槽，将已达到使用寿命的制品放入腐蚀液中浸渍，有选择地除去封接材料的铅玻璃，修补劣化的部分后重新利用。可是，如前者那样使用低铅玻璃时，虽然铅的含量减少了，但废弃物中含有有毒物质铅的情况并没有改变，因而还不是根本的解决方法。另外，如后者那样通过腐蚀除去铅玻璃封接部的方法，由于需要该去除铅玻璃封接部的处理，因而既费时间又增加成本，回收利用带来的好处大打折扣，而且在制造过程中需要形成上述沟槽，对于生产成本是不利的。基于上述情况，迫切需要开发可代替以往惯用的含铅玻璃系的无铅系的封接加工用玻璃材料。为此，作为封接加工用无铅玻璃材料，本专利技术人以前曾经提出过B2O3-ZnO-BaO系和V2O5-ZnO-BaO系的玻璃(日本特开2001-391252号文献)以及V2O5-ZnO-BaO-TeO2系的玻璃(日本专利申请2003-041695号文献)。这些封接加工用的玻璃材料是无铅的，而且可以在较低的加工温度和较宽的温度范围内进行封接加工，热膨胀率低、粘接性、封接加工性、粘附性、化学稳定性和强度等方面也很好，采用将原料氧化物设定在特定比例范围内的玻璃组成，具有可以足以代替铅系玻璃的实用性能。如上所述，本专利技术人以前提出的封接加工用无铅玻璃材料具有上述优异的实用性能，尽管如此，仍然希望开发出可以作为封接对象的材质选择范围更宽、封接加工性能和封接质量更高的封接加工材料。
技术实现思路
为了获得更高性能的封接加工用无铅玻璃材料，本专利技术人以上述现有技术为基础，从各种不同的角度进行探讨，并且长期反复进行周密、细致的实验研究，结果发现，对于V2O5-ZnO-BaO系的玻璃组成来说，如果进一步添加P2O5，形成4组分系的玻璃组成，热稳定性将进一步提高，同时热膨胀系数也减小了，如果将这4种组分的配比设定在特定的范围内，可以获得远远高于以往惯用的含铅系玻璃的热稳定性，可以在非常宽的温度范围内进行封接加工，而且热膨胀系数降低到含铅系玻璃的1/10或1/10以下，与被封接部位对应的热膨胀特性的设定范围扩大，因此，封接对象的材质范围拓宽，并且封接部位可以得到高的可靠性，另外还进一步提高了封接材料的制造效率和封接加工性。基于上述发现而完成了本专利技术。即，本专利技术的权利要求1涉及封接加工用无铅玻璃材料，其玻璃组成中含有V2O5、ZnO、BaO和P2O5的4种金属氧化物作为必要成分。另外，在权利要求1的封接加工用无铅玻璃材料中，权利要求2的专利技术具有由V2O520-60重量％、ZnO3-20重量％、BaO10-50重量％、P2O510-60重量％构成的玻璃组成；权利要求3的专利技术具有由V2O535-60重量％、ZnO5-10重量％、BaO15-30重量％、P2O520-50重量％构成的玻璃组成；权利要求4的专利技术具有由V2O540-50重量％、ZnO5-10重量％、BaO20-25重量％、P2O521-35重量％构成的玻璃组成。另外，权利要求5的专利技术涉及封接加工用无铅玻璃材料，该封接加工用无铅玻璃材料是向相对于100重量份的具有权利要求1-4中任一项所述玻璃组成的玻璃粉末中配入5-200重量份的耐火填料而构成。权利要求6的专利技术涉及封接加工用无铅玻璃材料，该封接加工用无铅玻璃材料是由在具有权利要求1-4中任一项所述玻璃组成的玻璃粉末或者在权利要求5所述的玻璃粉末与耐火填料的混合粉末中添加有机粘合剂溶液形成的糊状物构成。另一方面，权利要求7的专利技术涉及封接加工用无铅玻璃材料，该封接加工用无铅玻璃材料是由具有权利要求1-4中任一项所述玻璃组成的玻璃粉末或者权利要求5所述的玻璃粉末与耐火填料的混合粉末的压缩成形物构成。权利要求8的专利技术涉及封接加工制品，其结构为，利用权利要求1-7中任一项所述的封接加工用无铅玻璃材料将开口部和/或接合部封接的、以玻璃、陶瓷、金属中的任一种为主体的结构。另外，权利要求9的专利技术是，作为权利要求8的封接加工制品，特别限定为内部为高真空的真空包装。权利要求10的专利技术涉及封接加工方法，其特征在于，把权利要求6所述的由糊状物构成的封接加工用无铅玻璃材料涂覆在需要封接的物品的被封接部位上，将该物品在上述糊状物所含的无铅玻璃的软化点附近进行预烧成，然后在该无铅玻璃的结晶化开始温度附近进行正式烧成。此外，在权利要求10所述的封接加工方法中，权利要求11的专利技术是，在上述软化点-10℃至软化点+40℃的温度范围内进行预烧成，并且，在上述结晶化开始温度-20℃至结晶化开始温度+50℃的温度范围内进行正式烧成。于是，根据权利要求1的专利技术，提供了一种封接加工用的玻璃材料，该玻璃材料具有V2O5-ZnO-BaO-P2O5的4组分的不含铅的玻璃组成，可以在低温和较宽的温度范围内进行封接加工，并且获得对于被封接部位的良好的粘接性和密封性，封接部位不容易发生剥离和开裂，封接玻璃层的化学稳定性和强度优异，封接部的耐久性良好，而且玻璃本身呈现带有绿色调的黑颜色，因此不需要使用以往惯用的含铅玻璃系封接加工材料时进行的着色，因此可以简化制造工序并且降低生产成本。根据权利要求2的专利技术，在上述封接加工用无铅玻璃材料中，将各氧化物成分设定为特定的配比，因此可以在更低的温度下进行封接加工，同时进一步提高封接加工性，而且热膨胀系数变小，容易与被封接部位的热膨胀特性相适应。根据权利要求3的专利技术，在上述封接加工用无铅玻璃材料中，将各氧化物成分设定为更优选的配比，因此，热稳定性增加，封接加工性进一步提高，并且热膨胀系数进一步降低，即使被封接部本文档来自技高网...

【技术保护点】
封接加工用无铅玻璃材料，其玻璃组成中含有Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］、ＺｎＯ、ＢａＯ和Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］的４种金属氧化物作为必要成分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田昌弘，幡手泰雄，皿田二充，上村芳三，本田知之，
申请(专利权)人：大和电子株式会社，吉田昌弘，幡手泰雄，
类型：发明
国别省市：JP[日本]