[发明专利]焊料合金及使用其的玻璃接合体

说明书

技术领域

本发明涉及最适于一般的金属彼此的接合、由于形成氧化皮膜湿润性差的Al等的金属的接合，还有所谓玻璃或陶瓷的氧化物材料的接合的焊料合金。另外，本发明涉及用无钎焊料密封(sealing)密封部的双层玻璃、真空容器或气体密封容器等的玻璃接合体。

背景技术

在现有的玻璃等的氧化物的接合技术中，作为使用于在其380℃附近的接合和密封的方法，使用铅的焊料或含铅玻璃为主流，但由于环境问题，变得不能使用铅。另一方面，在“JIS手册(3)非铁”中公开的各种钎料和钎焊片等中，在400℃以下溶解，粘着性良好，不会由于玻璃和钎料的热膨胀系数的差玻璃发生收缩裂纹能够接合的材料供给困难。

因此，最近，本发明者提出了作为氧化物接合用的焊料合金以Sn为主成分添加了Ag和Al的氧化物接合用焊料合金(参照专利文献1)。

[专利文献1]WO2007-007840公报

在专利文献1中提到的焊料合金，作为不含铅的低熔点的焊料合金，对于玻璃和陶瓷等的氧化物材料具有优异的接合强度和气密密封性。

但是，在熔融接合焊料时，熔融的焊料的表面氧化产生氧化物。由于产生的氧化物不利于接合，导致接合强度和气密密封性下降的结果。

另外，焊料中产生气体或进入气体时，接合后加热，在焊料再熔融时，在熔融的焊料中气体膨胀，在焊料中产生空隙(以下称空孔)。特别是用于真空中的加热密封时，空孔中的气体容易膨胀，向大的空孔发展，有所说的损害接合强度和气密密封性的问题。另外，接合时，在接合界面氧化物大量生成时，存在接合时的强度降低，或泄漏发生的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种焊料合金及使用其的玻璃接合体，该焊料合金能够解决上述的缺点，达到接合强度和气密密封性。

本发明者发现如果是具有以下的组成平衡的Sn系无铅焊料合金，即使相对于以玻璃为主的氧化物材料，也可以直接进行接合强度高的钎焊。

即本发明的焊料合金，其特征在于，含有Ag：2.0～15.0％、Al：0.1～6.0％、Y：0.01～0.50％，余量由Sn和不可避免的杂质构成。

Y含量优选为以质量％计为0.05～0.10％以下。

还有本发明优选以质量％计含有0.01～0.50％的Ge。另外Ge以质量％计优选含有0.01～0.05％。

本发明的焊料合金，适于接合氧化物和氧化物，所述氧化物优选为玻璃。

另外，本发明为利用所述焊料合金接合玻璃和玻璃的玻璃接合体。

根据本发明，能够提供一种焊料合金，该焊料合金由于无铅所以对环境有益，具有优异的接合强度和气密密封性。而且，例如在双层玻璃和玻璃容器的密封中能够在230～400℃的低的加热范围中选定作业温度，节约热能。

附图说明

图1是表示利用本发明的焊料合金接合碳酸石灰玻璃基板彼此时的接合剖面的一例的电子显微镜照片。

图2是对在本发明的实施例中使用的、用于评价接合强度的3点弯曲试验进行说明的模式图。

图3是对在本发明的实施例中使用的、用于评价接合面的真空密封特性的泄漏试验进行说明的模式图。

具体实施方式

以下，对限定本发明的焊料合金的成分组成(质量％)的理由加以说明。

Al：0.1～6.0％

Al对于本发明的Sn-Ag基焊料合金来说，也是达到与氧化物的接合的必需的金属。总之，在Sn-Ag基的焊料合金中，即使使该Sn和Ag的配比变化也很难接合氧化物，通过添加Al与氧化物的湿润性提高，可以实现与氧化物的密接。这是因为Al成为氧化物的倾向强，容易与氧化物接合，因此，其结果是相对于氧化物的湿润性提高。

然而，Al的含量过多时，Al过度形成氧化物，接合性反倒下降，凝固收缩变大，有可能有接合后的被接合物(氧化物)出现裂纹的问题。因而，本发明的Al量在与下述的Ag含量的关系中为0.6～1.0％。优选为0.1～1.0％，更优选为0.1～0.5％。

Ag：2.0～15.0％

Ag是适当地控制向Sn的Al添加量的元素，对于本发明的向Sn中配合Al的焊料合金来说，是必要的不可缺的金属。此外，因为是抑制金属焊料自身的氧化皮膜的形成的元素，所以是重要的必需元素。

如果Ag的含量过多则硬且具有脆性的金属间化合物在焊料中大量形成，成为接合强度降低的原因。

另一方面，如果Ag含量过少，则因此作为主要成份的Sn是软的金属，所不能确保金属间化合物的形成产生的焊料自身的硬度，不能得到接合强度。