JPH03183638A - ステンレス封止用ガラス - Google Patents

ステンレス封止用ガラス

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JPH03183638A
JPH03183638A JP32176389A JP32176389A JPH03183638A JP H03183638 A JPH03183638 A JP H03183638A JP 32176389 A JP32176389 A JP 32176389A JP 32176389 A JP32176389 A JP 32176389A JP H03183638 A JPH03183638 A JP H03183638A
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JP
Japan
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glass
stainless steel
thermal expansion
weather resistance
optical
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JP32176389A
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English (en)
Inventor
Hiroki Nagai
裕樹 永井
Shigeru Yamamoto
茂 山本
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2207/00Compositions specially applicable for the manufacture of vitreous enamels
    • C03C2207/04Compositions specially applicable for the manufacture of vitreous enamels for steel

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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] 本発明は、光学部品として用いるため、レンズやプリズ
ムに加工してステンレス金属と封止するのに好適なステ
ンレス封止用ガラスに関するものである。
[従来技術とその問題点コ 近年、高速かつ大容量の通信をおこなうために光通信が
広〈実施されるようになってきている。
光通信では、レーザーダイオードからの光信号を光ファ
イバーで伝送し光受信器により電気信号に変換して情報
を伝達する。レーザーダイオードから出た光信号を効率
良く光ファイバーに結合するために、あるいは光ファイ
バーで伝送された光信号を効率良く光受信器に結合する
ために、ガラスを加工した球レンズあるいはドラムレン
ズが用いられる。これらのレンズは、光軸をレーザーダ
イオード、光ファイバーおよび光受信器に合わせるため
に、金属ホルダーに固定される。ホルダーに用いられる
金属は、めっき処理が不要でかつ溶接が容易であること
から、主にステンレス金属が使用され、ガラスレンズと
金属ホルダーは、ガラスフリットにより固定される。
ところで従来よりこのような光通信用のレンズとしては
、いわゆるB K 7とよばれる光学ガラスか使用され
てきた。しかしB K 7は、80〜90XI07/℃
という比較的小さい執膨張係数を有しており、そのため
SUS 403.SUS 430等の95〜130XI
07/℃の熱膨張係数をを有するステンレス金属ホルダ
ーと封止すると、熱膨張係数の相違のためにガラス内部
に大きな応力が発生する。この応力は、レンズの光学特
性に悪影響を与えるだけでなくレンズの破損をもひきお
こす。
そこで先記ステンレス金属に熱膨張係数がより近似して
いる光学ガラス、例えばいわゆるK 3やに7と呼ばれ
るガラスをレンズに使用することが試みられたが、一般
にに3やに7等の95X10−7/℃以上の熱膨張係数
を有するガラスは、耐候性が著しく悪く、ヤケによるレ
ンズ表面の劣化が生じると言う欠点がある。レンズ表面
の劣化は、光信号の結合効率の低下につながるために、
耐候性の悪いガラスは、光通信用のレンズとしては使用
できない。
[発明の目的コ 本発明は、sus 4C13,3US 430等のステ
ンレス金属との封正による内部応力の発生が小さくなる
ように95〜130X10−7/℃という高い熱膨張係
数を有し、且つ高信頼性が要求される光通信用に適した
優れた耐候性を有するステンレス封止用ガラスを提供す
ることを目的とするものである。
[発明の構成] 本発明者等は、アルカリ珪酸塩ガラスを基本とし、アル
カリ金属酸化物の含有量により熱膨張係数を所定の値に
設定したうえで、Al2O3およびアルカリ土類金属酸
化物を適量含有させることで、良好な耐候性が得られる
ことを見いだし、本発明どして提案するものである。
すなわち本発明のステンレス封止用ガラスは、重ij1
百分率で810゜50.0〜70.0%、Al2031
.5〜l010%、B2o32.0−10.0%、R2
O16.0〜28.0%(ただしRはLiNa、Kをあ
らわす) 、R′O2.0〜15゜0%(ただしRoは
Mg、Ca、Sr、Ba、Znをあらわす)、zrO9
0〜1.5%からなり、より好ましくはSiO255゜
0〜70.0%、Al2032.0〜6.5%、B2O
33.0〜8゜0%、R2018,0−25,0%(た
だしRはLi、Na、Kをあらわす) 、MgO+Ca
O+SrO+ZnO 3.0〜12.0%、ZrO,O
〜1.5%からなり、耐候性に優れ、30〜380″C
の温度範囲で95〜130XIO−7/℃の熱膨張係数
を介することを特徴とする。
また本発明においてはR20がLi2O、Na2O、R
20の少なくとも2種からなり、1種の重量%がR20
の組型i4の80%を越えないことを特徴とする。
さらに本発明は実質的にPbO1F2を含まないことを
特徴とする。
本発明において各成分を上記のように限定した理由は以
下のとおりである。
5in2はガラスの骨格を構成する成分であり、その含
有量は50.0〜70.0%、より好ましくは55.0
〜70.0%である。50.0%より少ないと耐候性が
悪くなり、70.0%を越えると熱膨張係数が低くなり
すぎるとともに溶融性が悪化する。
Al2O,1は耐候性を向上するのに著しい効果があり
、その含有量は1.5〜10.0%、より好ましくは2
.0〜6.5%である。1.5%以下ではその効果がな
く、10.0%を越えるとガラスが著しく溶けにくくな
る。
B2O3は融剤として作用しガラスの溶融をたすける成
分であり、その含有量は2.0〜10.0%、より好ま
しくは3.0〜8.0%である。2.0%より少ないと
融剤としての効果がなく、10.0%を越えると、ガラ
ス溶融時に融液からの蒸発が大きくなり均質なガラスの
溶融が困難になる。
アルカリ金属酸化物R20は、ガラスの溶融を促進する
成分である。またこの成分は、熱膨張係数に大きく影響
するので、熱膨張係数を所定の値に設定するために、そ
の含有量を制限することが必要であり、その含有量はI
G、0〜28.0%、より好ましくは18.0〜25.
0%である。16.0%より少ないと熱膨張係数が小さ
くなりすぎ、28.0%を越えると熱膨張係数が大きく
なりすぎるとともに耐候性が悪化する。アルカリ金属酸
化物R20は、Ll。0、Na2O、に20の少なくと
も2種類以上用いることで混合アルカリ効果による優れ
た耐候性を得ることが可能であり、1種の重量%がR2
0の総重量の80.0%を越えない場合に、混合アルカ
リ効果がより顕著になる。
アルカリ土類金属酸化物R′O  (MgO,CaO,
SrO,BaOおよびZnO)は、ガラスの耐候性を向
上させる成分であり、その含有量は2.0〜15.0%
である。2゜0%より少ないと上記効果がなく、15.
0%を越えるとガラスの失透性が増し均質なガラスの製
造が困難になる。耐候性向上の効果は、MgO,CaO
,SrOおよびZnOが顕著であり、その含量が3.0
〜12.0%であることがより好ましい。
ZrO2は、耐候性を向上させる成分であるが、1゜5
%を越えると溶融時のガラス粘度を増大させ、溶融を困
難にする。
尚、PbOおよびF2は、ガラス溶融時に融液から蒸発
し環境汚染の原因になるので、実質的に含有しないこと
が好ましい。
[実施例コ 次に本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。
次表は、本発明の実施例および比較例の各試料の組成と
特性を示すものである。
以下余白 表に示したNo、1〜IOの試料は、次のようにして調
製した。
まず表に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白
金坩堝を用いて1500℃で4時間溶融した。
溶融後、融液をカーボン板上に流し出し、アニールして
後述する熱膨張係数及びアルカリ溶出量の測定に供する
ガラス試料を作製し、各特性を測定してその結果を表に
示した。
熱膨張係数は、自記示差熱膨張計で30〜380℃の温
度範囲の平均熱膨張係数を測定したものである。またア
ルカリ溶出量は、耐候性を判定するために行ったもので
あり、JIS R3502に基づくアルカリ溶出試験に
よって測定した。すなわちガラス表面のヤケは、空気中
の水分の作用によりガラス中のアルカリが表面に析出し
炭酸塩や水酸化物などの反応生成物を形成することによ
って生しる。
従って上記アルカリ溶出試験でアルカリの溶出量が多い
ガラスは耐候性に劣り、逆に溶出量の少ないガラスは耐
候性に優れている。光通信用のレンズに用いるガラスは
、高い信頼性が要求されるため、アルカリ溶出Ji11
.Omg以下の耐候性が要求される。
表から明らかなように本発明の実施例であるNo。
1〜7の試料は、熱膨張係数が95〜130X10−7
/℃の範囲内であり、ステンレス金属の熱膨張係数と整
合しているため良好な封止性を示すとともに、アルカリ
溶出量が1.0mg以下であるため優れた耐候性を示し
た。
一方、比較例No、8の試料は、No、1〜7の試料に
比べてアルカリ溶出量が多く、またアルカリ含有量が少
ないために熱膨張係数が小さくステンレス金属との封止
には適さない。比較例N009およびIOの試料は、熱
膨張係数はステンレス金属と整合しているが、Al2O
3を含まないあるいはその含有量が少ないためにアルカ
リ溶出量が多く耐候性に劣っていた。
[発明の効果コ 以上のように本発明のステンレス封止用ガラスは、SU
S 403.SUS 430等のステンレス金属との封
正に適した95〜130X10−7/℃の熱膨張係数を
有するとともにA1゜03およびR’Oを適量含有する
ことで優れた耐候性を示すため、高い信頼性が要求され
る光通信用レンズとして好適である。また本発明のステ
ンレス封止用ガラスはPbOおよびF2を含有しないた
め、製造工程で環境を汚染することがない。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量百分率でSiO_2 50.0〜70.0%
    、Al_2O_3 1.5〜10.0%、B_2O_3
     2.0〜10.0%、R_2O 16.0〜28.0
    %(ただしRはLi、Na、Kをあらわす)、R′O 
    2.0〜15.0%(ただしR′はMg、Ca、Sr、
    Ba、Znをあらわす)、ZrO_2 0〜1.5%か
    らなり、耐候性に優れ、30〜380℃の温度範囲で9
    5〜130×10^−^7/℃の熱膨張係数を有するこ
    とを特徴とするステンレス封止用ガラス。
  2. (2)重量百分率でSiO_2 55.0〜70.0%
    、Al_2O_3 2.0〜6.5%、B_2O_3 
    3.0〜8.0%、R_2O 18.0〜25.0%(
    ただしRはLi、Na、Kをあらわす)、MgO+Ca
    O+SrO+ZnO 3.0〜12.0%、ZrO_2
     0〜1.5%からなり、耐候性に優れ、30〜380
    ℃の温度範囲で95〜130×10^−^7/℃の熱膨
    張係数を有することを特徴とするステンレス封止用ガラ
    ス。
  3. (3)R_2OがLi_2O、Na_2O、K_2Oの
    少なくとも2種からなり、1種の重量%がR_2Oの総
    重量の80%を越えないことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のステンレス封止用ガラス。
  4. (4)実質的にPbO、F_2を含まないことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のステンレス封止用ガラ
    ス。
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