JPH0653597B2 - ガラスコーティング方法及びガラス接合方法 - Google Patents

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。

（従来の技術） 金属やセラミッ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。

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。

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200 μｍ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。

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。

（発明が解決しようとする課題） 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。

（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
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。

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。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、ほうろう用フリッ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。

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、カルボ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
ブ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。

シート中におけるガラス微粉末の混合比は20〜90重量％
が適当である。こればガラスの混合比が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50〜400 μｍ程度が好ましい。

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溶かされる
ことを防止するためである。

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く薄いものであ
るために基材上から移動してしまうこととなる。

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。

本発明に用いられるシートはその膜厚を従来のプリフォ
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。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 実施例１ SiO₂ 67.0％（重量％、以下同じ）、B₂O₃ 22.0 ％、Na₂
O 3.5 ％、K₂O 4.0％、CaO 1.5 ％、の組成を持ち、
40〜400 ℃における線膨張係数が4.7 ×10^-6／℃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30mm×30mmの寸
法に切断したうえ、30mm×30mm×0.8 mm^t のアルミナ製
の基材の表面にそれぞれ４点接着した。使用した接着材
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℃×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。

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力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 ×10^-6／℃のシリコンチップ、(2)は40〜400 ℃
における線膨張係数が2.9 ×10^-6／℃の結晶化ガラス製
の基台、(3)は40〜400 ℃における線膨張係数が4.9 ×1
0^-6／℃のコバール合金（29％Ni−17％Co−54％Fe）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。

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100 μｍのシート
(5)を外径3.0 mm、内径0.6 mm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300 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
て接合強度約20％向上した。

（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。

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。

【図面の簡単な説明】

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)：シート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。