[发明专利]无铅低熔点玻璃组合物以及使用组合物的玻璃材料和元件

说明书

要求优先权

本申请要求2014年8月29日提交的日本专利申请第2014-175642号的优先权，其内容通过引用的方式在此并入本申请。

技术领域

本发明涉及无铅低熔点玻璃组合物。具体而言，本发明涉及一种防止或抑制结晶从而可在较低温度下令人满意地软化和流动的无铅低熔点玻璃组合物。本发明还涉及低温密封玻璃粉、低温密封玻璃浆、导电材料和导电玻璃浆，其各自包含无铅低熔点玻璃组合物；并且涉及通过使用它们中的任意种制备的玻璃密封的元件和电气/电子元件。

背景技术

在一些物品中，通常使用包括低熔点玻璃组合物和低热膨胀陶瓷颗粒的低温密封玻璃粉进行密封和/或接合。这些物品示例为通常应用于窗玻璃的真空隔离双层玻璃板；显示板例如等离子体显示板、有机电致发光显示板和荧光显示管；以及电气/电子元件例如石英谐振器、IC陶瓷封装和半导体传感器。低温密封玻璃粉通常以低温密封玻璃浆的形式应用。低温密封玻璃浆通常通过丝网印刷法或点胶(dispensing)进行施用、干燥并烧制，以用于密封和/或接合。在密封和/或接合时，低温密封玻璃粉或相应的低温密封玻璃浆中包含的低熔点玻璃组合物软化，流动，并由此与待被密封和/或待被接合的元件密切接触。

同样地，将包括低熔点玻璃组合物和金属颗粒的导电材料用于在很多电气/电子元件例如太阳能电池、图像显示装置、多层电容器、石英谐振器、LED(发光二极管)和多层电路板中形成电极和/或互连。导电材料也用作导电用的导电接合材料。导电材料经常以导电玻璃浆的形式应用，如同低温密封玻璃粉。导电玻璃浆通常通过丝网印刷法或点胶进行施用、干燥并烧制，以形成电极、互连和/或导电接合部。同时在形成时，导电材料或相应的导电玻璃浆中包含的低熔点玻璃组合物软化，流动，并由此使得金属颗粒烧结或与基材密切接触。

将要包含在低温密封玻璃粉或相应的低温密封玻璃浆、以及导电材料和相应的导电玻璃浆中的低熔点玻璃组合物经常采用含有非常大量铅氧化物的PbO-B₂O₃低熔点玻璃组合物。PbO-B₂O₃低熔点玻璃组合物具有350℃～400℃的低软化点，能够在400℃～450℃令人满意地软化和流动，并且仍然具有相对高的化学稳定性。“软化点”是指由差热分析“DTA”确定的第二吸热峰值温度。

然而，根据最近对于绿色采购/绿色设计的全球趋势，在电气和电子仪器工业中需要更加安全的材料。通常而言，对于限制在电气和电子仪器中使用某些有害物质的指令(RoHS指令)于2006年7月1日在欧盟生效。RoHS指令限制六种有害材料的使用，即铅、汞、镉、六价铬、多溴化联苯和多溴化联苯醚。

PbO-B₂O₃低熔点玻璃组合物包含大量的受RoHS指令限制的铅且几乎不应用到低温密封玻璃粉、相应的低温密封玻璃浆、导电材料和相应的导电浆。由此，进行新的无铅低熔点玻璃组合物的开发。此外，对与PbO-B₂O₃低熔点玻璃组合物相比在较低温度软化和流动并仍然具有较好化学稳定性的无铅低熔点玻璃组合物的开发已做出强烈的要求。做出这些要求以使得各种玻璃密封的元件和电气/电子元件更少地经历热损伤(以具有较高的功能)并且具有更好的生产性(减少的节拍时间)。具体而言，做出要求以提供一种无铅低熔点玻璃组合物，其在350℃或更低、优选300℃或更低的温度下软化和流动，并且通常适用于密封和/或接合或适用于电极/互连和导电接合部的形成。