一種低熔點玻璃粉及其制備方法
【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，具體涉及一種低熔點玻璃粉及其制備方法，可以應(yīng)用于封接、LED封裝及其白光調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低熔點玻璃是指玻璃化轉(zhuǎn)變溫度顯著低于普通玻璃的特種玻璃，可以廣泛用作封接玻璃和電子漿料中的粘結(jié)相。隨著電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，低熔點玻璃被廣泛應(yīng)用于電子元件及顯示器件的封接和保護(hù)，如封接真空熒光顯示屏(VFD)、等離子顯示屏(PDP)以及陰極射線管(CRT)等真空器件。此外，電子漿料的導(dǎo)電漿料和電阻漿料通常都含有低熔點玻璃作為燒結(jié)時的粘結(jié)相，廣泛應(yīng)用于混合集成電路中導(dǎo)體、電阻、開關(guān)、電容等。在LED封裝及其白光調(diào)節(jié)方面，需要低熔點玻璃來替代有機(jī)物進(jìn)行封裝。
[0003]現(xiàn)有的低熔點玻璃粉熱膨脹系數(shù)高，不能滿足低膨脹系數(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)在所用的低膨脹系數(shù)的低熔點玻璃一般都采用添加低膨脹耐火填料的方法降低熱膨脹系數(shù)，以滿足熱膨脹系數(shù)匹配的應(yīng)用要求，但是工藝復(fù)雜。
[0004]傳統(tǒng)封接玻璃中大都含PbO，PbO對玻璃的結(jié)構(gòu)和性能有很好的調(diào)節(jié)作用。PbO的存在不僅起到降低玻璃封接溫度的作用，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的化學(xué)穩(wěn)定及流動性。國內(nèi)外制備含鉛封接玻璃粉常選用Pb0-Si02、PbO-B2O3, PbO-B2O3-S12、PbO-ZnO-B2O3等體系，這類玻璃粉具有電阻大、介電損耗小、折射率和色散高以及吸收高能輻射、軟化溫度低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，能夠較好的滿足封接諸如真空器件等被封接件的封接要求。
[0005]在封接玻璃研究和開發(fā)方面，磷酸鹽體系是近年來國外研究比較活躍的封接玻璃體系之一。美國專利第5021366號公布了一種磷酸鹽封接玻璃，該玻璃的軟化溫度為400?430°C，熱膨脹系數(shù)為145~170 X 10 7°C，雖然該玻璃在溫度特性方面適合低熔點封接，但是該玻璃的熱膨脹系數(shù)較大，不能用于中、低膨脹系數(shù)的封接。美國專利第P5153151號公布了一種磷酸鹽封接玻璃，該玻璃的轉(zhuǎn)變溫度為300?340°C，熱膨脹系數(shù)為135?180X10 V°C，該玻璃的缺點在于Tl2O的毒性很大。
[0006]釩酸鹽玻璃的很多性能可以與含鉛封接玻璃相媲美甚至更優(yōu)，是一種很有市場潛力的新型環(huán)保型封接材料。株式會社日立制作所公布了用于LSI外殼密封的V2O5-P2O5系統(tǒng)玻璃的系列組成。雖然玻璃組成中以V2O5為主，可以完成400-500°C的封接，但是由于玻璃體系中還加入了少量的劇毒物質(zhì)Tl2O3，使其在應(yīng)用方面受到巨大的限制。此外，他們還在此玻璃基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的玻璃為V2O5-P2O5-Sb2O3系統(tǒng)的玻璃粉，封接溫度范圍為400?500 °C，但Sb2O3屬于變價離子，對生產(chǎn)過程中氣氛要求較高，嚴(yán)重增加了制造難度，并且該系統(tǒng)玻璃熔封時流動性不好、化學(xué)穩(wěn)定性較差，因此，離實際應(yīng)用還存在一定的距離。
[0007]但是由于釩酸鹽封接玻璃與電子基板材料具有相近的熱膨脹系數(shù)，且前者較小，封接以后既能保證封接部位的機(jī)械強(qiáng)度，又能在封接面形成一定壓應(yīng)力，另外釩酸鹽玻璃體系封接溫度較低，封接時不會對電子產(chǎn)品的零件造成熱損壞，因而釩酸鹽玻璃仍是封接玻璃領(lǐng)域中比較受關(guān)注的一類系統(tǒng)。
[0008]目前，雖然含鉛玻璃的使用會對人體、環(huán)境造成一定的損害，但是我們只要在實驗、生產(chǎn)以及使用中，小心謹(jǐn)慎使用含鉛物質(zhì)，同時做好其廢棄后的回收處理工作，就可以避免含鉛物質(zhì)給人體、環(huán)境帶來的損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種低熔點玻璃粉及其制備方法，該低熔點玻璃粉具有玻璃轉(zhuǎn)化溫度低，軟化溫度低，熱膨脹系數(shù)可調(diào)、制備工藝簡單的優(yōu)點。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用如下技術(shù)方案:一種低熔點玻璃粉，其特征在于，其玻璃組分包括ν205、Ρ205和PbO，其中，按質(zhì)量百分比組成=V2O5 22-62%,P2O5 8-18%,PbO20-70%ο
[0011]按上述技術(shù)方案，還可以含有質(zhì)量百分比不超過10% (BP 0-10%)的R20、R0、B2O3,S12其中的一種或多種(含二種)按任意配比的混合物(用來調(diào)整玻璃性能)；所述R2O為Li2O, Na2O, K2O中的一種或多種(含二種)按任意配比的混合物；R0為ZnO、CuO、MgO, BaO中的一種或多種(含二種)按任意配比的混合物。
[0012]本發(fā)明所述的低熔點玻璃粉的氧化物原料=V2O5由偏銀酸錢引入；P205由磷酸二氫銨引入;PbO由氧化鉛引入;R20由碳酸鹽引入;R0由氧化物引入;B203由硼酸引入;Si02*氧化娃引入。
[0013]所述玻璃粉的原料還含有質(zhì)量百分比組成為:0~8% R20,0-8% R0,0-5% B2O3和0-3% S120
[0014]所述玻璃粉的轉(zhuǎn)變溫度1；為260~300°C，軟化點溫度T f為300~330°C，膨脹系數(shù)α為 75-120X 10 V0C0
[0015]上述一種低熔點玻璃粉及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
O按照各組分的質(zhì)量百分比..V2O5 22-62%, P2O5 8-18%, PbO 20~70%，稱取各原料；
2)將所得原料充分混合，制成混合料；
3 )將混合料放入坩禍中，加入電爐中預(yù)熱、熔制；
4)將熔制好的玻璃液澆注成形或水淬(水淬得到顆粒狀玻璃)；
5)將澆注得到的玻璃塊切割片狀，將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨成粉末(將澆注得到的玻璃塊切割成一定的形狀用于熱膨脹測試)；得到低熔點玻璃粉；
6)過篩:將球磨后的玻璃粉過200目的篩，用于DSC測試。
[0016]所述的預(yù)熱溫度在200~400°C，預(yù)熱時間60~120分鐘；熔制溫度在1000~1300°C，熔制時間為60~120分鐘。
[0017]本發(fā)明所述的低熔點玻璃的轉(zhuǎn)變溫度1；為260~300 °C，軟化點溫度T f為300~330°C，膨脹系數(shù) α 為 75~120 X 10 7/°C。
[0018]本發(fā)明為了滿足玻璃封接溫度不能太高，化學(xué)穩(wěn)定性好而熱膨脹系數(shù)必須匹配的要求。以釩酸鹽為主體，能夠顯著降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度，P2O5和PbO的加入更有助于降低轉(zhuǎn)變溫度。在使用鉛質(zhì)原料的過程中，注意原料的存放以及廢物的回收處理。
[0019]引入適量的堿金屬氧化物R2O可以降低玻璃轉(zhuǎn)化溫度；適量的B2O3能夠削弱玻璃的結(jié)構(gòu)，降低玻璃的粘度，從而降低體系的封接溫度；適量的RO和S12能夠提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
[0020]本發(fā)明的有益效果:I)該低熔點玻璃粉具有玻璃轉(zhuǎn)化溫度低，軟化溫度低，熱膨脹系數(shù)可調(diào)的優(yōu)點。
[0021]2)適用范圍廣，具有較寬的性能調(diào)整范圍，可以用于玻璃、陶瓷、金屬等多種材料的封接，封接性能良好。
[0022]3)玻璃轉(zhuǎn)化溫度低的特性可以用于LED的封裝及其白光調(diào)節(jié)，環(huán)保高效，提供了一種新的方法，有助于LED的進(jìn)一步發(fā)展。
[0023]4)制備工藝簡單，操作方便，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)?？捎糜诓Ａ?、陶瓷、金屬間的封接和LED封裝及其白光調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例5中的DSC曲線圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例5中的熱膨脹曲線圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例8中的DSC曲線圖。
[0027]圖4為本發(fā)明實施例9中的DSC曲線圖。
【具體實施方式】
[0028]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。此外應(yīng)理解，在閱讀本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做各種改動和修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0029]實施例1
一、原料組成按質(zhì)量百分比為:V2O5為22% ,P2O5為8%，PbO為70%。V2O5由偏釩酸銨引入；P205由磷酸二氫銨引入；PbO由氧化鉛引入。
[0030]二、制備方法:
(1)按照各組分的質(zhì)量百分比稱取各原料；
(2)將所稱取的原料充分混合；
(3)將混合后的混合料放入坩禍中，然后放入爐溫為200~400°C的電爐中，保溫60~120min (預(yù)熱)；隨后在1000~1300°C的電爐中保溫60~120min (熔制)；
(4)將熔化后的玻璃液倒入冷水中或澆鑄成一定的形狀；
(5)將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨；
(6)將球磨后的玻璃粉過200目的篩，并測試。
[0031]三、測試結(jié)果:
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為260.1-265.30C ;膨脹系數(shù):75X 10 7/°C ;玻璃軟化溫度為307.5°C。
[0032]實施例2
一、原料組成按質(zhì)量百分比為-V2O5為62%，P2O5為18%，PbO為20%。V2O5由偏釩酸銨引入；P205由磷酸二氫銨引入；PbO由氧化鉛引入。
[0033]二、制備方法:
(1)按照各組分的質(zhì)量百分比稱取各原料；
(2)將所稱取的原料充分混合； (3)將混合后的混合料放入坩禍中，然后放入爐溫為200~400°C的電爐中，保溫60~120min (預(yù)熱)；隨后在1000~1300°C的電爐中保溫60~120min (熔制)；
(4)將熔化后的玻璃液倒入冷水中或澆鑄成一定的形狀；