电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的制备和应用，包括下列步骤：将ＺｎＯ，Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］，ＳｉＯ↓［２］，Ｐｂ↓［３］Ｏ↓［４］等组分原料按重量百分比称量，搅拌均匀，熔炼成玻璃液，轧成碎薄片，烘干过筛，制得微晶玻璃粉，在ＺｒＯ↓［２］胶体中掺入Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］制备超细ＺｒＯ↓［２］粉；再将玻璃粉和超细ＺｒＯ↓［２］粉按一定比例混和，制得改性锌硼硅铅系玻璃粉。将改性玻璃粉调和成浆料，再将浆料均匀地涂封在电子、半导体器件Ｐ－Ｎ结合面处，烧结固化。本发明专利技术的优点是：提供的改性锌硼硅铅系玻璃，具有足够的强度，断裂韧性和抗折强度，抗热震性好，低膨胀性、与晶体管硅单晶有良好的匹配性及优良的电学性，具有更高的抗高低温冲击强度。

Preparation and application of zinc, boron, silicon and lead glass powders modified by electronic devices

The present invention discloses the preparation and application of an electronic device passivation encapsulation modified zinc borosilicate glass lead powder, which comprises the following steps: ZnO, B: 2 O: 3, SiO: 2, Pb: 3 O: 4 components of raw materials weighing according to the weight percentage, stirring, melting into molten glass, rolled into flakes, drying and sieving, preparation of microcrystalline glass powder in ZrO: 2 colloid mixed Y: 2 O: 3: preparation of ultrafine ZrO 2 powder; then the glass powder and superfine ZrO the lower 2 powder mixed according to a certain proportion, prepared modified zinc boron silicon lead glass powder. The modified glass powder is mixed into a slurry, and then the slurry is uniformly coated on the P N bonding surface of the electronic and semiconductor device, and the sintering and solidification are performed. The invention has the advantages that the Modified Zinc Borosilicate glass with lead, has enough strength, fracture toughness and flexural strength, good thermal shock resistance, low expansion, and the transistor silicon single crystal has excellent electrical matching and good performance, high and low temperature resistant high impact strength.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子、半导体器件钝化封装材料
，特别是涉及一 种高可靠适应高低温骤变的电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的制备 和应用。
技术介绍
随着半导体技术的发展，电子、半导体器件的钝化封装也越来越受到重视，Zn0—B203—Si02—Pb0锌硼硅铅系微晶玻璃由于其同单晶硅有良好的热膨 胀匹配系数，体积小、耐高温、耐疲劳性好，能有效阻止外界杂质的影响， 降低Na+的迁移率，而成为一种良好的封装材料。但是由于该材料本身属脆性 材料，韧性的不足使其容易在高低温骤变冲击使用中炸裂而使电子、半导体 器件失效或大幅度降低性能。用含YA超细Zr02粉改善锌硼硅微晶玻璃材料的抗热震性能的研究尚未 见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用含￥203超细Zr02改性的抗高低温骤变的锌 硼硅铅系电子、半导体器件钝化封装玻璃粉，作为一种具有封装、固化、保 护、促进作用的新型功能材料，该玻璃粉可广泛应用于航天航空、飞行器、船舶，军工装备等行业的电子功率器件、密封器件上。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案如下当锌硼硅铅系玻璃粉中引入含YA超细Zr02粉后，由于单斜的m-Zr02转变到四方的t-Zr02转化晶 格常数变化很大，伴随有像碳素钢中的奥氏体与马氏体之间的转变相似的体 积效应约5%。根据Zr02相变特点，如果Zr02晶粒从高温冷却下来时，因滞 后效应，材料中一部分的Zr02就能以稳定的Zr02的形式保存下来，并在基体 中储存了相变弹性压应变能。当受到外力作用时，基体对Zr02压抑作用得到 松弛，Zr02颗粒就发生四方到单斜的相转变，并在机体中引起微裂纹，它吸收 了裂纹扩展的能量，削弱或阻止了裂纹的扩展，达到增韧补强的目的。 电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的制备步骤 (1)在石英坩埚或白金坩埚中，将下列各组分原料按重量百分比称量，混 合，搅拌均匀；<formula>formula see original document page 5</formula>所述混合料M由下列各组分原料按其占AA重量百分比称量混合:A120; Bi20: Ce0 Nb，O，8. O—IO. 5; 45. 5—49.0; 29. 0 — 30. 5; 13.0—18. 5，所述混合料BB由下列各组分原料按其占BB重量百分比称量混合-A1203 7.2—8.5;Bi203 41.0—45.0;Ce0 26. 8 — 27. 5;Nb203 13.2 — 14.9;Sb，O, 5.5—8.3。(2) 使用高温熔炉在1300 — 138(TC将所述石英坩埚或白金坩埚中混合料熔炼成均匀玻璃液；(3) 使用耐热不锈钢水冷连续轧片机将玻璃液轧成0.5mm的碎薄片，淬碎，烘干；(4) 再使用钢玉罐球磨机粉碎，将上述步骤(3)玻璃碎片粉碎， 过200—250目筛子，制得玻璃粉；(5) 使用熔胶-凝胶法在Zr02胶体中掺入Y20 3制备超细Zr02粉，其中Y20 3 重量为超细Zr02粉重量的5. 2±0. 5%;(6) 球磨机粉碎含有Y20 3的超细Zr02粉，使其颗粒度D^1.8—2.5um;(7) 再将步骤(4)制备的玻璃粉，以及步骤(6)制备的超细Zr02粉，放 入YCQ100超声波振荡器中加球混和，混合搅拌均匀，其中步骤(6)制备的 超细Zr02粉的重量为玻璃粉重量的5_16%，制得电子器件钝化封装改性锌硼 硅铅系玻璃粉；电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的应用步骤(1)将电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉，用IO兆以上的去离子水调和成浆料，再将浆料均匀地涂封在电子、半导体器件P-N结合面处；(2)置于氮气保护的电炉中在700—75(TC烧结10 — 30分钟，固化封装。 本专利技术的优点是提供的电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃，具有 足够的强度，断裂韧性、抗折强度高，低膨胀性、抗热震性好，与晶体管硅 单晶有良好的匹配性及优良的电学性；具有更高的抗高低温冲击强度。具体实施例方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步阐述。 实施例一电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的制备步骤 (1)在石英坩埚或白金坩埚中，将下列各组分原料按重量百分比称量,混合，搅拌均匀；<table>table see original document page 7</column></row><table>所述混合料AA由下列各组分原料按其占AA重量百分比称量混合:<table>table see original document page 7</column></row><table>(2) 使用高温熔炉在136(TC将所述石英坩埚或白金坩埚中混合料熔炼成 均匀玻璃液；(3) 使用耐热不锈钢水冷连续轧片机将玻璃液轧成0.5mm的碎薄片，淬 碎，烘干；(4) 再使用钢玉罐球磨机粉碎，将上述步骤(3)玻璃碎片粉碎，过200 目筛子，制得玻璃粉；(5) 使用熔胶-凝胶法在Zr02胶体中掺入Y20 3制备超细Zr02粉，其中Y20 3 重量为超细Zr02粉重量的5. 2±0. 5%;(6) 球磨机粉碎含有Y20 3的超细Zr02粉，使其颗粒度D^2.5um;(7) 再将步骤(4)制备的玻璃粉，以及步骤(6)制备的超细Zr02粉，放 入YCQ100超声波振荡器中加球混和，混合搅拌均匀，其中步骤(6)制备的 超细Zr02粉的重量为玻璃粉重量的10%，制得改性锌硼硅铅系电子器件钝化封 装玻璃粉；电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的应用步骤(1) 将改性锌硼硅铅系电子器件钝化封装玻璃粉，用10兆以上的去离 子水调和成浆料，再将浆料均匀地涂封在电子、半导体器件P-N结合面处；(2) 置于氮气保护的电炉中在72(TC烧结15分钟，固化封装。实施例二按实施例一中步骤进行，在步骤(1)，<table>table see original document page 8</column></row><table>所述混合料AA由下列各组分原料按其占AA重量百分比称量混合:<table>table see original document page 8</column></row><table>在步骤(2)，熔制温度1380°C，在步骤(4)，过250目筛子，在步骤(6)， 筛分得颗粒度D5。=2. lym，在步骤(7),超细Zr02粉的重量为玻璃粉重量的 15%;在应用部分步骤(2)，电炉温度70(TC烧结20分钟，按钝化封装工艺固 化。测试各种性能，参见性能比较表。实施例三按实施例一中步骤进行，在步骤(1)，<table>table see original document page 9</column></row><table>在步骤(2)，熔制温度134(TC，在步骤(4)，过200目筛子，在步骤(6)， 筛分得颗粒度D5。=2.0um，在步骤(7)，超细Zr02粉的重量为玻璃粉重量的 10%;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉的制备，其特征在于，包含下列步骤：　　　　（１）在石英坩埚或白金坩埚中，将下列各组份原料按重量百分比称量，混合，搅拌均匀；　　　　ＺｎＯ　　５６－６３；　　　　Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］　　２０－２５；　　　　ＳｉＯ↓［２］　　６－１０；　　　　Ｐｂ↓［３］Ｏ↓［４］　　４－７；　　　　混合料ＡＡ或混合料ＢＢ　　４－７，　　　　所述混合料ＡＡ由下列各组分原料按其占ＡＡ重量百分比称量：　　　　Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］　　８．０－１０．５；　　　　Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］　　４５．５－４９．０；　　　　ＣｅＯ　　２９．０－３０．５；　　　　Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［３］　　１３．０－１８．５，　　　　所述混合料ＢＢ由下列各组分原料按其占ＢＢ重量百分比称量：　　　　Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］　　７．２－８．５；　　　　Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］　　４１．０－４５．０；　　　　ＣｅＯ　　２６．８－２７．５；　　　　Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［３］　　１３．２－１４．９；　　　　Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］　　５．５－８．３，　　　　（２）使用高温熔炉在１３００－１３８０℃将所述石英坩埚或白金坩埚中配合料熔炼成均匀玻璃液；　　　　（３）使用耐热不锈钢水冷连续轧片机将玻璃液轧成０．５ｍｍ的碎薄片，淬碎，烘干；　　　　　（４）再使用钢玉罐球磨机粉碎，将上述步骤（３）玻璃碎片粉碎，过２００－２５０目筛子，制得玻璃粉；　　　　（５）使用熔胶－凝胶法在ＺｒＯ↓［２］胶体中掺入Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］制备超细ＺｒＯ↓［２］粉，其中Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］重量为超细ＺｒＯ↓［２］粉重量的５．２±０．５％；　　　　（６）球磨机粉碎含有Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］的超细ＺｒＯ↓［２］粉，使其颗粒度Ｄ↓［５０］＝１．８－２．５μｍ；　　　　（７）再将步骤（４）制备的玻璃粉，以及步骤（６）制备的超细ＺｒＯ↓［２］粉，超声波混和，加球，搅拌均匀，其中步骤（６）制备的超细ＺｒＯ↓［２］粉的重量为玻璃粉重量的５－１６％，制得电子器件钝化封装改性锌硼硅铅系玻璃粉。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文爵，王海风，罗春炼，田海兵，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]