JPH03218951A - Glass coating method and glass bonding method - Google Patents

Glass coating method and glass bonding method

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JPH03218951A
JPH03218951A JP1454590A JP1454590A JPH03218951A JP H03218951 A JPH03218951 A JP H03218951A JP 1454590 A JP1454590 A JP 1454590A JP 1454590 A JP1454590 A JP 1454590A JP H03218951 A JPH03218951 A JP H03218951A
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glass
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soluble
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Hisakuni Ito
寿国 伊藤
Takeshi Yamauchi
毅 山内
Fukashi Hashimoto
橋本 不可止
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Ishizuka Glass Co Ltd
Daito Chemical Co Ltd
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Ishizuka Glass Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To apply a glass coating on the surface of a substrate in uniform thickness with high precision without need for expensive equipment by bonding a sheet obtained by kneading fine glass powder and a resin binder to the surface of a substrate with an adhesive and calcining the adhesive to form a glass layer on the substrate surface. CONSTITUTION:A sheet obtained by kneading fine glass powder and a resin binder is bonded to the surface of a substrate by using an adhesive easily soluble in org. solvent when the binder is soluble in water or a water-soluble adhesive when the binder is easily soluble in org. solvent, and the adhesive is calcined in a furnace to form a glass layer on the substrate surface. The sheet is cut to a desired glass bonding area, the substrate is bonded to other members and calcined, and the other members of various shapes are easily glass-bonded to the substrate surface.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はガラスの微粉末を含有したシートを用いるガラ
スコーティング方法及びガラス接合方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a glass coating method and a glass bonding method using a sheet containing fine glass powder.

(従来の技術) 金属やセラミンクス等からなる基材の表面にガラスコー
ティングを施すためには、ガラス粉末とビヒクルとの混
合物をスクリーン印刷法、転写法スプレー法等の手段に
よって基材の表面に載せ、焼成する方法が一般的である
。しかしスクリーン印刷法は基材の形状によっては均一
な印刷ができない場合があり、また設備費が高くつくと
いう問題がある。転写法は設備費は安価でよいが膜厚が
薄く、精度を出しにくいという問題がある。またスプレ
ー法は広い面積に適用できるが膜厚のばらつきが大きく
、精度が悪いという問題がある。
(Prior art) In order to apply a glass coating to the surface of a base material made of metal, ceramics, etc., a mixture of glass powder and a vehicle is applied onto the surface of the base material by means such as screen printing, transfer spraying, etc. , firing is the most common method. However, the screen printing method has problems in that uniform printing may not be possible depending on the shape of the base material, and that equipment costs are high. Although the transfer method requires low equipment costs, it has the problem that the film is thin and it is difficult to achieve precision. Furthermore, although the spray method can be applied to a wide area, it has the problem of large variations in film thickness and poor accuracy.

従って高価な設備を必要とせず、均一な膜厚のガラスコ
ーティングを基材の表面に精度良く施すことができるガ
ラスコーティング方法が求められていた。
Therefore, there has been a need for a glass coating method that does not require expensive equipment and can accurately apply a glass coating of uniform thickness to the surface of a substrate.

一方、基材の表面に他の部材をガラス接合する方法とし
ては、上記のスクリーン印刷法のほかにプリフォームと
呼ばれるガラスの薄板を基材の表面に載せて焼成する方
法が知られている。しかしこの方法は膜厚を200μm
以下とすることが困難であり、しかも用途に応じて各種
のサイズのものを成形しなければならないという問題が
ある。
On the other hand, as a method for glass-bonding other members to the surface of a base material, in addition to the screen printing method described above, a method is known in which a thin glass plate called a preform is placed on the surface of the base material and fired. However, this method reduces the film thickness to 200 μm.
There is a problem in that it is difficult to achieve the following and, moreover, it is necessary to mold products of various sizes depending on the application.

従って任意の膜厚のガラス層により各種形状の部材を容
易にしかも精度よく基材の表面に接合できるガラス接合
方法が求められていた。
Therefore, there has been a need for a glass bonding method that can easily and accurately bond members of various shapes to the surface of a base material using a glass layer of arbitrary thickness.

(発明が解決しようとする課B) 本発明は上記した従来の要望に応え、高価な設備を必要
とせずに均一な膜厚のガラスコーティングを基材の表面
に精度良く施すことができるガラスコーティング方法と
、このガラスコーティング方法を利用して任意の膜厚の
ガラス層により各種形状の部材を容易にガラス接合する
ことができるガラス接合方法とを提供することを目的と
するものである。
(Problem B to be Solved by the Invention) The present invention is a glass coating that can accurately apply a glass coating of uniform thickness to the surface of a substrate without requiring expensive equipment, in response to the above-mentioned conventional demands. It is an object of the present invention to provide a glass bonding method that allows members of various shapes to be easily glass bonded using a glass layer of any thickness using this glass coating method.

(課題を解決するための手段) 上記の課題は、ガラスの微粉末と樹脂バインダとを混練
したシートを、樹脂バインダが水溶性であるときには有
Im溶剤易溶性の接着剤を用い、また樹脂バインダが有
m溶剤易溶性であるときには水溶性の接着剤を用いて基
材の表面に接着し、炉内で焼成して基材の表面にガラス
層を形成することを特徴とするガラスコーティング方法
によって解決される。また上記の課題は、このようにし
て形成されたガラス層を利用して基材の表面に他の部材
を接合することを特徴とするガラス接合方法によって解
決される。
(Means for Solving the Problems) The above problems are achieved by using a sheet of kneaded fine glass powder and a resin binder, using an adhesive that is readily soluble in solvents when the resin binder is water-soluble, and is readily soluble in a solvent, the glass coating method is characterized by adhering to the surface of the substrate using a water-soluble adhesive and baking it in a furnace to form a glass layer on the surface of the substrate. resolved. Moreover, the above-mentioned problem is solved by a glass bonding method characterized in that another member is bonded to the surface of a base material using the glass layer thus formed.

このように本発明においてはガラスの微粉末と樹脂バイ
ンダとを混練したシートが用いられる。
As described above, in the present invention, a sheet obtained by kneading fine glass powder and a resin binder is used.

ガラスの微粉末としては従来からガラス接合用等に用い
られてきた低融点ガラス、ほうろう用フリノト等が目的
に応じて使用され、目的によっては結晶化ガラスの微粉
末を用いることもできる。
As the fine powder of glass, low melting point glasses conventionally used for glass bonding, frinoto for enamel, etc. are used depending on the purpose, and fine powder of crystallized glass can also be used depending on the purpose.

樹脂バインダは全体をシート化するためのもので、ポリ
ビニルアルコール、カルポキシメチルセルロース、メチ
ルセルロースのような水溶性樹脂や、ポリビニルブチラ
ール、スチレン系樹脂エマルジョン、アクリル系樹脂エ
マルジョン、ブタジエン系樹脂エマルジョンのような有
機溶剤易溶性樹脂が使用される。このほかにフタル酸ジ
プチルやジエチレングリコールのような可塑剤を少量添
加してもよい。
The resin binder is used to form the entire sheet into a sheet, and can be made of water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, and methylcellulose, and organic resins such as polyvinyl butyral, styrene resin emulsion, acrylic resin emulsion, and butadiene resin emulsion. A readily solvent soluble resin is used. In addition, a small amount of plasticizer such as diptyl phthalate or diethylene glycol may be added.

シート中におけるガラスの微粉末の混合比は20〜90
重量%が適当である。これはガラスの混合比が20%未
満では均一なガラスコーティングや十分な接合強度が得
られず、逆に90%を越えると相対的に樹脂バインダが
不足してシート化が困難となるためである。またシート
全体の厚さは50〜400μm程度が好ましい。
The mixing ratio of fine glass powder in the sheet is 20 to 90
Weight % is appropriate. This is because if the glass mixing ratio is less than 20%, it will not be possible to obtain a uniform glass coating or sufficient bonding strength, whereas if it exceeds 90%, there will be a relative lack of resin binder, making it difficult to form a sheet. . Further, the thickness of the entire sheet is preferably about 50 to 400 μm.

第1の発明においては、このようなシートを目的とする
ガラスコーティング面積に合わせて切断したうえで、基
材の表面に接着して焼成が行われる。また第2の発明に
おいてもシートを目的とするガラス接合面積に合わせて
切断し、基材とこれに接合される他の部材との間に接着
して焼成される。このための接着剤としてはシート中の
樹脂バインダが水溶性のものである場合には有機溶剤易
溶性の接着剤を用い、シート中の樹脂バインダが有機溶
剤易溶性のものである場合には水溶性の接着剤を用いる
ものとする。これは接着剤によってシートが冫容かされ
ることを防止するためである。
In the first invention, such a sheet is cut to fit the intended glass coating area, and then adhered to the surface of the base material and fired. Also in the second aspect of the invention, the sheet is cut to fit the intended glass bonding area, adhered between the base material and another member to be bonded thereto, and fired. For this purpose, if the resin binder in the sheet is water-soluble, use an adhesive that is easily soluble in organic solvents, or if the resin binder in the sheet is easily soluble in organic solvents, use a water-soluble adhesive. A sterile adhesive shall be used. This is to prevent the adhesive from damaging the sheet.

また本発明においては、シートの全面を基材に接着する
のではなく数個所を点状または網目状に接着することが
好ましい。これはシートと基材との間に隙間を設けるこ
とにより、焼成時に接着剤が熱分解して発生するガスを
シートの下面から逃がすためであり、全面接着した場合
にはガスがシートの内部において発泡して均一なガラス
コーティング層やガラス接合層を形成しないおそれがあ
る。また全く接着しなければシートはご《薄いものであ
るために基材上から移動してしまうこととなる。
Further, in the present invention, it is preferable that the entire surface of the sheet is not bonded to the base material, but rather that several points are bonded in a dotted or mesh pattern. This is because by creating a gap between the sheet and the base material, the gas generated by thermal decomposition of the adhesive during firing can escape from the bottom surface of the sheet.If the entire surface is bonded, the gas will be released inside the sheet. There is a risk of foaming and not forming a uniform glass coating layer or glass bonding layer. Also, if there is no adhesion at all, the sheet will be so thin that it will move off the base material.

このようにシートを基材の表面に点状または網目状に接
着したものを焼成すれば、樹脂バインダが熱分解して飛
散するとともにシート中のガラスの微粉末が溶融して基
材の表面に均一な膜厚のガラスコーティング層が形成さ
れる。また第2の発明によれば、このシートが溶融して
生じたガラス層を利用して基材の表面に他の部材を気密
にガラス接合することができる。
When the sheet is bonded to the surface of the base material in dots or meshes and then fired, the resin binder thermally decomposes and scatters, and the fine glass powder in the sheet melts and attaches to the surface of the base material. A glass coating layer with a uniform thickness is formed. Further, according to the second invention, other members can be airtightly glass-bonded to the surface of the base material by using the glass layer produced by melting this sheet.

本発明に用いられるシートはその膜厚を従来の?リフォ
ームよりも極めて薄く、かつ均一に製造することができ
るので、基材の表面に均一な膜厚のガラスコーティング
を施すことができる。またこのシートは自由な寸法に切
断して用いることができるので、任意の形状の基材の表
面に精度の良いガラスコーティングを施すことができる
。しかも本発明によれば接着剤によってシートが溶かさ
れるおそれがなく、また接着剤の熱分解により生じたガ
スがガラスコーティング面やガラス接合面を発泡させる
こともない。
Is the thickness of the sheet used in the present invention the same as that of conventional sheets? Since it can be manufactured much thinner and more uniformly than in the case of renovation, it is possible to apply a glass coating of uniform thickness to the surface of the base material. Moreover, since this sheet can be cut into any size and used, it is possible to apply glass coating with high precision to the surface of a base material of any shape. Moreover, according to the present invention, there is no fear that the sheet will be melted by the adhesive, and gas generated by thermal decomposition of the adhesive will not cause foaming of the glass coating surface or the glass bonding surface.

次に本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be shown.

(実施例) 実施例I SiO■ 67.0%(重量%、以下同じ) 、BZO
3 22.0%、Naz0  3.5%、K.o  4
.0%、Ca0 1.5%、の組成を持ち、40〜40
0゜Cにおける線膨張係数が4.7 XIO−6/”C
であるガラスを325メッシュ以下に粉砕しガラス粉末
を製造した。このガラス粉末72部と有機溶剤易溶性樹
脂であるポリビニルブチラール27部と可塑剤であるフ
タル酸ジブチル1部とを混練し、膜厚が100 μmと
300 μmの2種類のシートを作成した.これらのシ
ートを30■×30胴の寸法に切断したうえ、30mm
 X 30mm X O.8 IIall’のアルミナ
製の基材の表面にそれぞれ4点接着した。使用した接着
剤は水溶性のアクリル系接着剤である。これらの基材を
N2ガス雰囲気中で1000″C×15分間焼成したと
ころ、基材の表面に膜厚が70μmと200 μmの均
一なガラスコーティング層が形成された。
(Example) Example I SiO■ 67.0% (weight%, same hereinafter), BZO
3 22.0%, Naz0 3.5%, K. o 4
.. 0%, Ca0 1.5%, 40-40
Linear expansion coefficient at 0°C is 4.7 XIO-6/”C
A glass powder was produced by pulverizing the glass to 325 mesh or less. 72 parts of this glass powder, 27 parts of polyvinyl butyral, which is a resin easily soluble in organic solvents, and 1 part of dibutyl phthalate, which is a plasticizer, were kneaded to prepare two types of sheets with film thicknesses of 100 μm and 300 μm. These sheets were cut into a size of 30cm x 30cm, and 30mm
X 30mm X O. 8 Each of four points was adhered to the surface of the alumina base material of IIall'. The adhesive used was a water-soluble acrylic adhesive. When these base materials were fired in a N2 gas atmosphere at 1000''C for 15 minutes, uniform glass coating layers with film thicknesses of 70 μm and 200 μm were formed on the surface of the base materials.

実施例2 実施例1に記した膜厚の異なる2種類のシートを用いて
、第1図に示されるとおりの圧カセンサのガラス封着を
行った。図中、(1)は40〜400℃における線膨張
係数が3.3 XIO”’/”Cのシリコンチップ、(
2)は40〜400″Cにおける線膨張係数が2.9X
10−6/”Cの結晶化ガラス製の基台、(3)は40
〜400゜Cにおける線膨張係数が4.9 XIO−6
/”Cのコハール合金(2.9%Ni−17%Co −
 54%Pe)からなるステム台座、(4)は同じコバ
ール合金製のピンである。
Example 2 Using the two types of sheets with different film thicknesses described in Example 1, a pressure sensor was sealed with glass as shown in FIG. 1. In the figure, (1) is a silicon chip with a linear expansion coefficient of 3.3 XIO''/''C at 40 to 400°C, (
2) has a linear expansion coefficient of 2.9X at 40-400″C
10-6/”C crystallized glass base, (3) is 40
Linear expansion coefficient at ~400°C is 4.9 XIO-6
Cohar alloy (2.9%Ni-17%Co-
The stem pedestal (4) is made of 54% Pe) and the pin (4) is made of the same Kovar alloy.

ステム台座(3)と基台(2)との間のガラス接合は、
両者間の線膨張係数の差が大きいので膜厚が100μm
のシート(5)を外径3.0mm、内径0.6mに打ち
抜いたものを用い、ステム台座(3)とピン(4)との
間のガラス接合はガラス体積を多くするため膜厚が30
0 μmのシート(6)を用いて行った。接着剤及び加
熱条件は実施例1と同様である。この結果、各部材は精
度良く気密シールされ、プリフォームを使用していた従
来のガラス接合方法に比較して接合強度が約20%向上
した。
The glass joint between the stem pedestal (3) and the base (2) is
Due to the large difference in linear expansion coefficient between the two, the film thickness is 100 μm.
A sheet (5) of
The test was carried out using a 0 μm sheet (6). The adhesive and heating conditions are the same as in Example 1. As a result, each member was hermetically sealed with high precision, and the bonding strength was improved by about 20% compared to the conventional glass bonding method that used preforms.

(発明の効果) 以上に説明したとおり、第1の発明によれば特別の設備
を必要とせずに均一な膜厚のガラスコーティング層を基
材の表面に精度良くかつ容易に施すことができる。また
第2の発明によれば各種形状の部材を精度良くかつ容易
にガラス接合することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the first invention, a glass coating layer of uniform thickness can be easily and accurately applied to the surface of a substrate without requiring any special equipment. Furthermore, according to the second aspect of the invention, members of various shapes can be glass-joined with high accuracy and ease.

よって本発明は従来の問題点を一掃したガラスコーティ
ング方法及びガラス接合方法として、産業の発展に寄与
するところは極めて大である。
Therefore, the present invention greatly contributes to the development of industry as a glass coating method and a glass bonding method that eliminate the conventional problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は実施例2の方法により接合された圧力センサを
示す断面図である。 (5)、(6): シ一ト。
FIG. 1 is a sectional view showing a pressure sensor bonded by the method of Example 2. (5), (6): Sheet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガラスの微粉末と樹脂バインダとを混練したシート
を、樹脂バインダが水溶性であるときには有機溶剤易溶
性の接着剤を用い、また樹脂バインダが有機溶剤易溶性
であるときには水溶性の接着剤を用いて基材の表面に接
着し、炉内で焼成して基材の表面にガラス層を形成する
ことを特徴とするガラスコーティング方法。 2、請求項1に記載の方法により形成されたガラス層を
利用して基材の表面に他の部材を接合することを特徴と
するガラス接合方法。
[Claims] 1. A sheet of kneaded glass fine powder and a resin binder is prepared by using an adhesive that is easily soluble in organic solvents when the resin binder is water-soluble, and when the resin binder is easily soluble in organic solvents. A glass coating method characterized by adhering to the surface of a substrate, sometimes using a water-soluble adhesive, and baking in a furnace to form a glass layer on the surface of the substrate. 2. A glass bonding method, which comprises bonding another member to the surface of a base material using the glass layer formed by the method according to claim 1.
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