一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于特種玻璃生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】，提出一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，主要應(yīng)用于化工、電子材料的封接。所述封接玻璃的組份及重量百分比為：ZnO16～24%，B2O34.2～8%，SrO5～12%，Bi2O38～15%，P2O5?30.85～61%，GeO20.29～0.8%，V2O53.5～25%。本發(fā)明封接玻璃中不含鉛、鎘、鉈等有毒、有害物質(zhì)，有較低的膨脹系數(shù)，最好可達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度416℃，軟化溫度455℃，在20～300℃平均線膨脹系數(shù)78.5×10-7/℃，化學(xué)穩(wěn)定性好，適合于玻璃、陶瓷、金屬和半導(dǎo)體之間的相互粘連；可在涂料、電子漿料或樹(shù)脂中做助劑或填料，特別適用于電子元器件的封接。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于特種玻璃生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】，提出一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，主要應(yīng) 用于化工、電子材料的封接。

【背景技術(shù)】
[0002] 低熔點(diǎn)封接玻璃是指熔點(diǎn)顯著低于普通玻璃的封接玻璃，它作為一種焊料應(yīng)用于 真空技術(shù)和電子技術(shù)中，目前國(guó)內(nèi)在低熔點(diǎn)封接玻璃領(lǐng)域中主要采用的是Pb0-B 203-Si02， Pb〇-Zn〇-B203等含鉛玻璃體系，含鉛玻璃具有介電損耗小、軟化溫度低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu) 點(diǎn)，但是隨著對(duì)環(huán)保的逐步重視，鉛對(duì)人類的毒害和對(duì)環(huán)境的污染，愈來(lái)愈引起各方面的重 視。中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部明確規(guī)定玻璃粉中的有毒有害元素鉛、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴二苯 醚的最大允許含量為〇. 1%，要求實(shí)施無(wú)鉛工藝，所有電子產(chǎn)品中有毒有害元素的含量要達(dá) 到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。自2006年7月1日起在歐洲市場(chǎng)上銷售的相關(guān)產(chǎn)品必須為無(wú)鉛產(chǎn)品，面臨我 國(guó)無(wú)鉛化政策和國(guó)際環(huán)保政策限制，需要研制新的低熔點(diǎn)無(wú)鉛玻璃粉。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提出一種環(huán)保的無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃及制備方法，滿足不同封 接對(duì)象的要求。本發(fā)明適用于玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體及玻璃、陶瓷和金屬之間的封接；本發(fā)明符 合國(guó)家規(guī)定的無(wú)毒害元素的要求。
[0004] 本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案： 一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，所述封接玻璃的玻璃組份及質(zhì)量百分比為：Zn016?24%， BA 4. 2 ?8%，SrO 5 ?12%，Bi203 8 ?15%，P205 30. 85 ?61%，Ge02 0 · 29 ?0· 8%，V205 3. 5?25%。所述無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃的轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度Tg為416?498°C，軟化點(diǎn)溫度Ts為 455 ?530°C，膨脹系數(shù) α 為 74. 1 ?83. 6 X 1(T7/°C。
[0005] 為了解決玻璃封接溫度不能太高而又要求化學(xué)穩(wěn)定性好這一矛盾；所述封接玻 璃，需要具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，較低的封接溫度，為避免上下基板因熱應(yīng)力過(guò)大而炸裂， 設(shè)計(jì)的低熔點(diǎn)的膨脹系數(shù)必須與基板的熱膨脹系數(shù)相匹配。
[0006] -種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，所述封接玻璃優(yōu)選的玻璃組份的質(zhì)量百分比為： Zn019. 2%, B2〇3 5. 5%, SrO 8. 15%, Bi203 11%, P205 30. 85%, Ge02 0 . 3%, V205 25%〇
[0007] 優(yōu)化后的封接玻璃熱膨脹系數(shù)a 2(l~3(^為78. 5X 10'轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度416°C，軟化點(diǎn) 溫度455°C，滿足工業(yè)上對(duì)封接玻璃的要求。
[0008] 所述無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃中的氧化物原料：ZnO由分析純的氧化鋅引入；B20 3由分 析純的硼酸引入；SrO由分析純的碳酸鍶引入；Bi203由分析純的氧化鉍引入；P 205由分析純 的五氧化二磷引入；Ge02由分析純的氧化鍺引入；V 205由分析純的偏釩酸銨引入。
[0009] 所述無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，在保證網(wǎng)絡(luò)形成體足夠的條件下適當(dāng)?shù)囊肓?Bi203， Bi203的加入對(duì)降低玻璃的軟化點(diǎn)有一定的作用，當(dāng)其含量小于8%時(shí)，不能充分降低玻璃的 軟化點(diǎn)，當(dāng)其含量大于15%時(shí)，玻璃的熱穩(wěn)定性變差，膨脹系數(shù)升高。因此本發(fā)明中Bi203含 量定為8?15%。
[0010] 本發(fā)明同時(shí)引入了 Ge02, Ge02-部分以網(wǎng)絡(luò)形成體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，使玻璃軟化溫度都 略有升高，化學(xué)穩(wěn)定性變好；一部分以網(wǎng)絡(luò)外體存在，起到削弱網(wǎng)絡(luò)作用而使膨脹系數(shù)升 高。在化學(xué)穩(wěn)定性相差不大時(shí)，氧化鍺含量在0. 29?0. 8%時(shí)，軟化點(diǎn)相對(duì)較低，因此Ge02 含量定為〇. 29?0. 8%。
[0011] 使用一部分v205取代P20 5，是本發(fā)明中的關(guān)鍵點(diǎn)，P205雖然能夠降低玻璃的軟化 點(diǎn)，但是化學(xué)穩(wěn)定性極差，同時(shí)隨著P 2〇5的增加，膨脹系數(shù)也有增加的趨勢(shì)，釩離子以【vo6】 八面體的形式進(jìn)入到玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，釩容易被極化，也容易被氧陰離子所屏蔽，所以玻璃 的膨脹系數(shù)進(jìn)一步降低，v 205的引入能夠起到降低玻璃膨脹系數(shù)的作用，其軟化溫度則是先 升高，然后逐步下降，而當(dāng)v 205含量大于30%的時(shí)候，釩酸鹽玻璃極易析晶，導(dǎo)致玻璃的流動(dòng) 性降低，不能完成封接，因此v 205含量定為3. 5?25%。
[0012] 本發(fā)明無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃材料的優(yōu)點(diǎn)在于：環(huán)保性好，不含鉛、鎘、鉈等有毒有 害物質(zhì)；熔制溫度低，在900°c即可熔融；化學(xué)穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)在一定范圍內(nèi)可調(diào)，適 用于電子元器件的封接。本發(fā)明玻璃組份及質(zhì)量百分比熔制出的封接玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度Tg 為416?498°C，軟化點(diǎn)溫度Ts為455?530°C，膨脹系數(shù)α在74. 1?83.6X10_V°C范 圍內(nèi)可調(diào)。低的軟化點(diǎn)溫度和低的膨脹系數(shù)，也是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)且對(duì)環(huán)境不構(gòu)成污染。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明：（實(shí)施例中的成份含量均以質(zhì)量百分比計(jì)）： 實(shí)施例： 按照該玻璃組成成份，采用五氧化二磷、硼酸、碳酸鍶、氧化鉍、氧化鋅、氧化鍺、偏釩酸 銨為原料，根據(jù)封接玻璃各組分的百分含量，計(jì)算出原料的質(zhì)量，稱量原料并混合均勻，制 成配合料。在900°C溫度下熔化，保溫一小時(shí)，將熔制好的玻璃液澆鑄成型或水淬后研磨成 粉，玻璃粉料顆粒過(guò)200目篩，即可得到封接用玻璃粉末。具體實(shí)施配方及測(cè)試結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)表 1所示。
[0014] 表1 :封接玻璃配方及測(cè)試結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，其特征是所述封接玻璃的玻璃組份及質(zhì)量百分比為 16?24%的氧化鋅，4. 2?8%的氧化硼，5?12%的氧化鍶，8?15%的氧化鉍，30. 85? 61%的五氧化二磷，0. 29?0. 8%的氧化鍺，3. 5?25%的五氧化二釩；所述無(wú)鉛低熔點(diǎn)封 接玻璃的轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度Tg為416?498°C，軟化點(diǎn)溫度Ts為455?530°C，膨脹系數(shù)α為 74. 1 ?83. 6Xl(T7/t：。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃，其特征是所述封接玻璃的玻璃組份 及質(zhì)量百分比為：Ζη019· 2%，Β2035· 5%，SrO 8. 15%，Bi203 11%，P205 30. 85%，Ge02 0 · 3%， V205 25%;所述無(wú)鉛低熔點(diǎn)封接玻璃的熱膨脹系數(shù)a2(l~3(^為78. 5X1(T，轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度 416°C，軟化點(diǎn)溫度455°C。
【文檔編號(hào)】C03C12/00GK104150778SQ201410389494
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】周莉, 呂皓, 田瑞平, 潘國(guó)治, 楊劍, 崔永紅, 張振華 申請(qǐng)人:海南中航特玻材料有限公司