低融性を特徴とするV₂O₅–Li₂O–TeO₂系鉛フリーガラスの熱的特性・耐水能力・封着能力評価

抄録

低融点，低熱膨張性，高耐水性に優れた封着加工用鉛フリーガラスは，封着材としてセラミックスやエレクトロニクス産業の分野で望まれている．本研究では，V₂O₅–Li₂O–TeO₂系の三成分の金属酸化物を選択し，さまざまな組成で調製し，封着加工用鉛フリーガラスとしての要求を満たすガラスの評価を行った．具体的な評価としては，熱量分析におけるガラス転移点，ガラス軟化点，結晶析出点，熱機械分析における熱膨張特性，粉末X線におけるガラス構造確認を行い，三成分系のガラス化範囲の同定を行った．その結果，(10–40 mol%)V₂O₅–(0–40 mol%)Li₂O–(30–70 mol%)TeO₂の範囲において封着加工用ガラスとして低温軟化性で非晶質構造のガラスを調製することができた．低熱膨張セラミックフィラーであるリン酸タングステン酸ジルコニウム（ZWP）を添加することで被封着材として利用されているソーダライムガラス（熱膨張係数：7.0–8.0×10⁻⁶℃⁻¹）と同等の熱膨張係数のガラスが調製できた．とりわけ，10 mol% V₂O₅–20 mol% Li₂O–70 mol% TeO₂の組成からなる鉛フリーガラス（V–Li–Te–12）の80 wt%に20 wt%のZWPを添加したガラスは，ソーダライムガラス同等の熱膨張係数を有しており，1.6 kgf/cm²の接着強度であった．さらに耐水性試験も行った結果，調製されたガラスは高耐水性に優れたガラスであった.