使用低熔点玻璃系统的无机基体的微波密封技术方案

本发明专利技术公开了一种基于浆料的气密密封系统，用于玻璃板之间相互密封，或密封玻璃与陶瓷。也公开了密封材料，应用这些密封材料的方法，以及选择性可控吸收用于加热和密封系统的微波能量的密封设计。气密密封用于各类应用中，例如(a)封装基于硅、有机系统和薄膜的太阳能电池，(b)封装其它电子设备例如有机LED，(c)生产真空绝缘玻璃窗，和(d)建筑玻璃和机动车玻璃。

【技术实现步骤摘要】
使用低熔点玻璃系统的无机基体的微波密封本申请是专利技术名称为“使用低熔点玻璃系统的无机基体的微波密封”的第201280053775.4号专利技术专利申请的分案申请。原申请对应国际申请PCT/US2012/062901，申请日为2012年11月1日，优先权日为2011年11月2日。
本专利技术涉及一种用于玻璃板之间相互密封或密封玻璃与陶瓷的基于玻璃浆料的气密密封系统，密封材料，用于应用这些密封材料的方法，以及选择性可控吸收用于加热和封接该系统的微波能量的密封设计。这些气密密封用于各类应用中，例如(a)封装基于硅、有机系统和薄膜的太阳能电池，(b)封装其它电子设备例如有机LED(OLED)，(c)生产真空绝缘玻璃(VIG)窗，和(d)建筑玻璃和机动车玻璃。
技术介绍
在许多玻璃至玻璃密封的实际应用中，例如太阳能电池封装(晶体硅以及基于CdTe和CIGS的聚合的、弹性的薄膜)、OLED包装、显示器、触摸屏和真空绝缘玻璃(VIG)窗户密封以及建筑和机动车玻璃密封，许多情况下存在使用钢化玻璃的需要。在传统熔炉烧制密封玻璃材料中，当加热到约300℃以上时，玻璃失去韧度。因此，存在选择性单独加热密封材料的需要和在不明显加热基玻璃/基体下影响基玻璃/基体的连接的需要。因此，需要选择性密封方法，例如微波密封，的改进。
技术实现思路
在各选择性加热技术例如红外(IR)加热、感应加热、微波加热、镭射密封以及高密度等离子体弧光灯密封中，微波加热提供高达1000℃/秒的加热速度(与玻璃在传统烤炉中为6℃-10℃/秒的慢加热相比)以及在低频率例如0.915GHZ或通常工业/商售微波烤炉的工作频率0.9GHZ-2.5GHZ下优良的穿透深度。因此微波加热和密封可以提供包括选择性加热密封材料的较厚层的独特优势密封。由于许多这些密封应用(尤其是真空绝缘窗户密封和太阳能电池封装或OLED密封应用)需要更厚的密封材料(超过20微米)，体积加热技术例如微波加热成为优选的密封方法。本专利技术涉及基体之间微波密封的用途，包括玻璃至玻璃的密封，利用钢化玻璃和退火玻璃基体。本专利技术的一个实施方案是使用微波能源将至少两个无机基体密封到一起的方法，包括：(a)提供第一和第二无机基体；(b)向至少一个第一和第二基体上应用粘结物组合物，该粘结物组合物包括：(i)玻璃浆料，和(ii)微波耦合添加剂，和(c)将基体和粘结物进行微波辐射，从而在两个无机基体之间形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是无铅和无镉的密封玻璃组合物，在烧制前，包括：(a)25-65mol％Bi2O3，(b)3-60mol％ZnO，(c)4-65mol％B2O3，(d)0.1-15mol％选自CuO、Fe2O3、Co2O3、Cr2O3中的至少一种及其组合，(e)非特意添加的硅氧化物，和(f)非特意添加的铝氧化物。本专利技术的一个实施方案是密封太阳能电池组件的方法，包括：(a)提供至少两个玻璃板，(b)在这两个玻璃板之间布置多组相互电接触的太阳能电池，(c)向至少一个玻璃板上应用本文公开的任意玻璃浆料组合物，(d)将至少第二玻璃板与玻璃浆料进行物理接触，和(e)将玻璃浆料组合物进行微波加热烧结和流动玻璃组合物从而形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是密封真空绝缘玻璃组件的方法，包括：(a)提供至少两个玻璃板(b)向至少一个玻璃板上应用本文公开的任意玻璃浆料组合物，(b)将至少第二玻璃板和应用的玻璃浆料组合物接触，(d)将玻璃浆料组合物进行微波加热烧结和流动所述玻璃组合物从而形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是密封至少一个电子设备例如LED显示器或OLED显示器或电子电路组件的方法，包括：(a)提供至少两个玻璃板(b)向至少一个玻璃板上应用任意本文公开的玻璃浆料组合物从而形成腔室，(c)将至少一个电子设备放置于腔室处，(d)将至少一个第二玻璃板与玻璃浆料组合物接触，和(e)将玻璃浆料组合物进行微波加热以使玻璃浆料组合物烧结和流动从而形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是密封组件的方法，包括：(a)提供至少两个玻璃板(b)将本文公开的任意玻璃组合物应用于第一玻璃板，(c)将组件放置在由至少第一玻璃板和玻璃浆料组合物之间形成的腔室内，(d)将至少第二玻璃板与玻璃浆料组合物接触，和(e)对玻璃浆料组合物进行微波加热使玻璃浆料组合物烧结和流动从而形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是密封用于机动车组件的方法，包括：(a)提供至少两个玻璃板(b)将本文公开的任意玻璃浆料组合物应用于至少一个玻璃板，(b)将至少第二玻璃板与玻璃浆料组合物物理接触，和(d)对玻璃浆料组合物进行微波加热使玻璃组合物烧结和流动从而形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是密封建筑中组件(例如智能窗)的方法，包括：(a)提供至少两个玻璃板(b)向至少一个玻璃板上应用本文公开的任意玻璃组合物，(b)将至少第二玻璃板与玻璃浆料组合物物理接触，和(d)将玻璃浆料组合物进行微波加热使玻璃浆料组合物烧结和流动从而形成气密密封。本专利技术的一个实施方案是将第一和第二玻璃板连接的方法，从而气密地密封和隔离其间限定的腔室，该方法包括，(a)提供第一均匀粉末玻璃密封组合物，包括：(i)25-65mol％Bi2O3，(ii)3-60mol％ZnO，(iii)4-65mol％B2O3，(iv)非特意添加的硅氧化物，和(v)非特意添加的铝氧化物，(b)提供第二均匀粉末玻璃密封组合物，包括：(i)37-45mol％Bi2O3，(ii)30-40mol％ZnO，(iii)18-35mol％B2O3，(iv)0.1-15mol％选自CuO、Fe2O3、Co2O3、Cr2O3中的至少一种，(v)非特意添加的硅氧化物，和(vi)非特意添加的铝氧化物，(c)混合第一和第二粉末形成均匀混合物，(d)向至少第一和第二玻璃板之一上应用均匀混合物，(e)布置第一和第二玻璃板使得第一和第二粉末与两个玻璃板接触，(f)将玻璃板和粉末在具有频率为0.9-2.5GHz的电磁场中进行微波加热来使第一和第二粉末烧结和流动从而形成限定第一和第二板之间腔室的气密密封。本专利技术的一个实施方案是一种无铅和无镉的密封玻璃组合物，在烧制前，包括：(a)5-65mol％ZnO，(b)10-65mol％SiO2，(c)5-55mol％B2O3+Al2O3，(d)0.1-45mol％选自Li2O、Na2O、K2O、Cs2O中的至少一种及其组合，和/或(e)0.1-20mol％选自MgO、CaO、BaO、SrO中的至少一种及其组合，和/或(f)0.1-40mol％选自TeO2、Tl2O、V2O5、Ta2O5、GeO2中的至少一种及其组合。本专利技术的另一实施方案是一种无铅和无镉的密封玻璃组合物，在烧制前，包括：(a)5-55mol％Li2O+Na2O+K2O，(b)2-26mol％TiO2，(c)5-75mol％B2O3+SiO2，(d)0.1-30mol％选自V2O5、Sb2O5、P2O5中的至少一种及其组合，(e)0.1-20mol％选自MgO、CaO、BaO、SrO中的至少一种及其组合，(f)0.1-40mol％选自TeO2、Tl2O、Ta2O5、GeO2中的至少一种及其组合，和(g)0.1-20mol％F。本专利技术的再另一实施方案是密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用微波能源将两个无机基体密封在一起的方法，包括：a.提供第一和第二无机基体；b.向至少一个第一和第二基体上应用粘结物组合物，该粘结物组合物包括：i.玻璃浆料，所述玻璃浆料在烧制前包括：25‑65mol％Bi2O3，3‑60mol％ZnO，4‑65mol％B2O3，0.1‑15mol％选自CuO、Fe2O3、Co2O3、Cr2O3中的至少一种及其组合，非特意添加的硅氧化物，和非特意添加的铝氧化物，和ii.微波耦合添加剂，c.布置所述基体使得所述粘结物组合物分布在所述基体之间且与两个基体相接触，且d.将基体和粘结物进行微波辐射，从而在两个无机基体之间形成气密密封，其中所述微波耦合添加剂为形状选自高球形度、低球形度、不规则、等分、椭圆状、扁平状、圆柱状、片状、晶须和线形几何状的颗粒，并且其中所述微波耦合添加剂选自亚铁磁金属、过渡金属、铁、钴、镍、钆、镝、MnBi合金、MnSb合金、MnAs合金、碱土钛酸盐、钛酸铼、钛酸铼铋及其组合。

【技术特征摘要】
2011.11.02 US 61/554,5181.一种使用微波能源将两个无机基体密封在一起的方法，包括：a.提供第一和第二无机基体；b.向至少一个第一和第二基体上应用粘结物组合物，该粘结物组合物包括：i.玻璃浆料，所述玻璃浆料在烧制前包括：25-65mol％Bi2O3，3-60mol％ZnO，4-65mol％B2O3，0.1-15mol％选自CuO、Fe2O3、Co2O3、Cr2O3中的至少一种及其组合，非特意添加的硅氧化物，和非特意添加的铝氧化物，和ii.微波耦合添加剂，c.布置所述基体使得所述粘结物组合物分布在所述基体之间且与两个基体相接触，且d.将基体和粘结物进行微波辐射，从而在两个无机基体之间形成气密密封，其中所述微波耦合添加剂为形状选自高球形度、低球形度、不规则、等分、椭圆状、扁平状、圆柱状、片状、晶须和线形几何状的颗粒，并且其中所述微波耦合添加剂选自亚铁磁金属、过渡金属、铁、钴、镍、钆、镝、MnBi合金、MnSb合金、MnAs合金、碱土钛酸盐、钛酸铼、钛酸铼铋及其组合。2.根据权利要求1所述的方法，其中微波辐射具有的频率为约0.9GHz-约2.5GHz。3.根据权利要求1所述的方法，其中微波辐射具有的频率为约0.915GHz。4.根据权利要求1所述的方法，其中微波辐射提供的热通量为每平方厘米0.1kW-15kW。5.根据权利要求1所述的方法，其中微波辐射以每秒0.1-10,000℃的速率加热至少一部分基体和粘结物。6.根据权利要求1所述的方法，其中微波辐射以具有直径为3毫米-10厘米的圆柱束的形式提供。7.根据权利要求1所述的方法，其中微波辐射以具有选自圆形、方形、椭圆形或分叉形的横截面的束的形式提供。8.根据权利要求1所述的方法，其中一个基体是玻璃，另一个基体是陶瓷。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃浆料选自EG2824、EG2824B、EG2824G、EG2760、S46/6；LF256、GL4317、BBS2、EG0026及其组合。10.根据权利要求9所述的方法，其中粘结物进一步包括TiO2。11.根据权利要求1所述的方法，其中微波耦合添加剂选自钛酸铼、钛酸铼铋及其组合。12.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里尼瓦桑·斯里达兰，约翰·J·马洛尼，钱德拉谢卡尔·S·卡迪尔卡，罗伯特·P·布隆斯基，格雷戈里·R·皮锐茨巴赫，乔治·E·萨科斯克，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：发明
国别省市：美国,US