易熔玻璃及其用途制造技术

本发明专利技术总体上涉及玻璃材料、尤其是易熔玻璃及其用途。璃及其用途。璃及其用途。

【技术实现步骤摘要】
易熔玻璃及其用途


[0001]本专利技术总体上涉及玻璃材料、尤其是易熔玻璃及其用途。

技术介绍

[0002]易熔玻璃一般是低软化温度的玻璃或玻璃材料，尤其是用于建立密封，例如两个接合偶间的密封连接。易熔玻璃尤其可呈玻璃体的形式，其中，由这种易熔玻璃制成的两个或更多个玻璃体彼此熔合。例如，导线或引线(一般为金属材料)以及替选地和/或附加地陶瓷材料可存在于初始玻璃体之间或至少接触初始玻璃，在热处理之后再被易熔玻璃包围，以此方式免遭环境和其他影响。然而，易熔玻璃也可呈玻璃粉末的形式，可用于在类似于例如锡焊接过程中建立连接。借助这种易熔玻璃建立的连接一般极具机械稳定性，而例如对于流体的通过是高度不可渗透的。尤其是，这种连接甚至可设计为气密密封或真空密封。基于易熔玻璃的这些有利特性，它们还可用于极度严格的应用，例如用于诸如压力传感器等的传感器领域。尤其在传感器(例如压力传感器)领域，除了熔融行为(例如低软化温度)，特别重要的是玻璃的介电特性(诸如介电常数)及其热稳定性和/或时间稳定性，以及通常玻璃耐环境影响(尤其是湿度和/或温度波动)的稳定性，。
[0003]软化温度特别低(350℃至700℃范围内)的易熔玻璃通常含铅，因为铅氧化物是降低软化温度，但仍能确保玻璃对环境影响的稳定性的组分。尤其是，易熔玻璃或焊料玻璃中的铅含量还会确保介电特性在传感器应用中具有足够的稳定性，同时确保足够低的软化温度。然而，铅是公知的有害物质，因此从健康、法规和环境角度而言，期望取代含铅的易熔玻璃和焊料玻璃。
[0004]例如用高含量的碱金属氧化物代替铅作为玻璃组分，可实现降低玻璃的软化温度。然而，在玻璃的材料特性在波动环境条件下的稳定性背景下，例如在传感器(诸如压力传感器)的使用条件变化时可能发生这种波动，碱金属氧化物尤其是在介电特性方面存在问题。因此，碱金属氧化物的含量受到限制，从而无法通过提高碱金属含量来设定足够低的软化温度。
[0005]日本专利申请JP 2016/074575 A描述了低线性热膨胀系数的光学玻璃，其可用于精密模制。该申请未描述例如超过10*10
‑6/K的高热膨胀系数的易熔玻璃。
[0006]日本专利申请JP 2002/167234A描述了易熔玻璃，其可用于在诸如保温瓶的金属容器中建立真空密封连接。该玻璃无铅，氧化硼含量最高至37mol％，SiO2含量仅为至多45mol％。这样的玻璃一般仅具有极低的耐化学性。尤其是这种复合玻璃的耐性相当低。
[0007]美国专利申请US 2002/0001881 A1描述了无铅玻璃以及用于封装半导体材料的玻璃管，其热膨胀系数最高至10.5*10
‑6/K，在不超过710℃的温度下，玻璃粘度为106dPas。为了确保玻璃具有足够的化学稳定性，根据US 2002/0001881 A1的示例玻璃的最低Al2O3含量为2.5wt％。熔融后，玻璃形成管，管末端在热作用下可熔融。该申请未描述用于传感器应用的易熔玻璃或焊料玻璃。
[0008]美国专利申请US 2003/0050173 A1描述了光学玻璃的硅酸盐组成，该玻璃可用作
光学薄膜干涉滤光片的基底。该申请未描述易熔玻璃。
[0009]美国专利申请US 2003/0094013 A1涉及可压制玻璃，其一种形式仅呈现出微粘附性。该申请未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0010]美国专利申请US 2003/0161048 A1涉及具有平坦玻璃基底的平面透镜，提高折射率的组分扩散于其中。该申请未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0011]日本专利申请JP 2003/351024 A描述了可压制玻璃，其在压制过程中不会熔融到模具表面上。该申请未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0012]美国专利申请US 2006/0063009 A1描述了高强度玻璃，例如用于平板显示器。该玻璃包含至少一种稀土氧化物，并可经过钢化过程。但US 2006/0036009 A1未描述易熔玻璃或焊料玻璃的组成。
[0013]日本专利申请JP 2008/189546 A也描述了可压制玻璃，其在压制过程中不会熔融到模具表面上。该申请未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0014]日本专利申请JP 2010/083723A涉及光学玻璃、样品保持件和光学元件，用于提高观测过程中的图像质量、图像采集以及测量过程中的测量精度。该申请未提及易熔玻璃或焊料玻璃。
[0015]日本专利申请JP 2011/068507 A描述了在陶瓷生产中提供球形多组分玻璃颗粒作为烧结助剂。该申请中未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0016]美国专利申请US 2011/0165380 A1涉及用于诸如液晶显示器等电子显示设备的盖板装置。它包括铝硅酸盐玻璃，其可例如进行化学钢化。该申请中未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0017]国际专利申请WO 2013/018586 A1描述了一种光学玻璃，其玻璃化转变温度低于600℃并具有特定的光学常数(诸如折射率和阿贝数)，与具有相应光学常数的公知玻璃相比，该玻璃包含更少的稀土元素。该玻璃还可用于制造LED或相机镜头的封装。该申请未提及传感器应用。
[0018]日本专利申请JP 2014/234341 A涉及高强度的玻璃元件，其由烧结的玻璃粉末制成，并且玻璃表面上具有离子交换层。该申请中未描述易熔玻璃或焊料玻璃。
[0019]日本专利申请JP 2017/193464 A涉及光学玻璃。该申请中未描述易熔玻璃或焊料玻璃。

技术实现思路

[0020]有鉴于此，需要低软化温度的无铅易熔玻璃，其在用于传感器应用的使用条件下仍具有足够的材料特性的时间稳定性和/或热稳定性。
[0021]本专利技术的目的是提供一种玻璃，其至少部分地克服或减轻了现有技术中的缺陷。
[0022]本专利技术用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的主题。在从属权利要求中可以找到具体和优选的实施方式。
[0023]本专利技术涉及一种易熔玻璃，其包含SiO2和低于2wt％的Al2O3，其中，该易熔玻璃的线性热膨胀系数α
20
‑
300
大于10*10
‑6/K，且其中，该易熔玻璃除了不可避免的痕量外，不含PbO。优选地在1MHz的测量频率和25℃的温度下确定的该易熔玻璃的介电常数ε
r
优选为至少7.10到至多7.80，其中，优选地玻璃化转变温度T
g
为400℃至550℃，优选为450℃至500
℃。
[0024]这种易熔玻璃的设计方案具有一系列优势。
[0025]本专利技术还涉及根据实施方案的易熔玻璃作为压制品或模制品用于金属壳(例如钢变体)中导线和陶瓷组件的液密和气密绝缘的用途，其中，全部组件的平均CTE为约10
‑
12*10
‑6/K。这些组件是压力传感器/气体传感器或其他传感器的组成部分，在恶劣的环境条件下也可使用。尽管根据实施方案的易熔玻璃的熔融温度高于已知的含铅的焊料玻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易熔玻璃，其包含SiO2和低于2wt％的Al2O3，其中，所述易熔玻璃的线性热膨胀系数α
20
‑
300
大于10*10
‑6/K，且其中，所述易熔玻璃除了不可避免的痕量外，不含PbO，且其中，优选地在1MHz的测量频率和25℃的温度下确定，所述易熔玻璃的介电常数ε
r
优选为至少7.10到至多7.80，其中，优选地玻璃化转变温度T
g
为400℃至550℃，优选为450℃至500℃。2.根据权利要求1所述的易熔玻璃，其包含至少45wt％的SiO2，并且优选至多75wt％的SiO2。3.根据权利要求1或2所述的易熔玻璃，其包含至少2wt％的B2O3，并且优选至多20wt％的B2O3。4.根据权利要求1至3中任一项所述的易熔玻璃，其中，所述易熔玻璃中碱金属氧化物R2O的总含量为至少10wt％，并且优选至多40wt％，其中，所述易熔玻璃中的Na2O含量优选为至多500ppm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的易熔玻璃，其包含0wt％的Li2O到优选至多10wt％的Li2O。6.根据权利要求1至5中任一项所述的易熔玻璃，其包含至少5wt％的K2O，并且优选至多40wt％的K2O。7.根据权利要求1至6中任一项所述的易熔玻璃，其中，所述易熔玻璃仅包含两种不同的碱金属氧化物作为组分，优选为Li2O和K2O。8.根据权利要求1至7中任一项所述的易熔玻璃，其中，所述易熔玻璃仅包含两种不同的碱土金属氧化物或充当碱土金属氧化物的氧化物作为组分，优选为CaO和ZnO。9.根据权利要求1至8中任一项所述的易熔玻璃，其包含0wt％的CaO到优选至多15wt％的CaO。10.根据权利要求1至9中任一项所述的易熔玻璃，其包含0wt％的ZnO到优选至多8wt％的ZnO。11.根据权利要求1至10中任一项所述的易熔玻璃，其具有介电常数稳定性，由以下比率确定：其中，C0为初始状态下的电容，C为热负荷后的电容，其中，优选地在85℃下保持40小时和/或600小时的温度
‑
时间负荷下确定，所述比率小于2，优选小于1.5，特别优选小于1.2。12.根据权利要求1至11中任一项所述的易熔玻璃，其包含以下组分(按氧化物wt％计)：SiO
2 45
–
75，优选为50
–
65，特别优选为51
–
62，Al2O
3 0
–
2，优选除了不可避免的痕量外，不含Al2O3，B2O
3 2
–
20，优选为5
–
18，特别优选为8
–
17，Li2O 0
–
10，优选为0
–
5，Na2O 0
–
10，优选除了不可避免的痕量外，不含Na2O，K2O 5
–
40，优选为8
–
34，特别优选为14
–
34，
CaO 0
–
15，优选为0
–
13，BaO 0
–
16，优选为0
–
10，特别优选地除了不可避免的痕量外，不含BaO，ZnO 0
–
8，优选为0
–
5，F 0
–
10，优选为0.5
–
8，其中，碱金属氧化物的总和∑R2O为至少10wt％到至多40wt％，优选至少15wt％到至多35wt％，其中，所述易熔玻璃除了不可避免的痕量外，不含Na2O和PbO，其中，不可避免痕量的Na2O和PbO按重量计均为至多500ppm，其中，所述易熔玻璃能够包含其他微量组分和/或痕量，例如以澄清剂的形式，其中，所述微量组分和/或痕量的总和优选为低于2wt％。13.根据权利要求1至12中任一项所述的易熔玻璃，其包含以下组...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：