一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法技术

本发明专利技术是关于一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法，该玻璃包括以下重量百分含量组分:无铅低熔点封接玻璃60％～85％；低膨胀填料8％～20％；易熔金属合金7％～20％。本发明专利技术无铅低熔点封接玻璃的膨胀系数与铂组玻璃匹配，封接温度≤420℃，化学稳定性好，封接强度高，易于制备。本发明专利技术可以根据不同的特性指标要求，灵活调整各项组分的配比，优化玻璃配方，满足市场对无铅低熔点封接玻璃的特定要求。特定要求。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法


[0001]本专利技术涉及玻璃材料制备
，特别是涉及一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法。

技术介绍

[0002]低熔点封接玻璃作为封接材料的一种，由于其在气密性和耐热性方面优于有机高分子材料，在电绝缘性能方面又优于金属材料，因而低熔点封接玻璃具有广泛的应用领域。随着现代科学技术的发展，尤其是真空电子技术、光电子技术、微电子半导体技术、激光和红外技术、电光源、工业测试等领域的飞速进步，器件的小型化、结构元件的精密化程度不断提高，电子元器件的种类越来越多，制品的形状也越来越复杂，对封接制品的气密性和可靠性的要求越来越高，对工作环境的要求也越来越高，由此导致对低熔点封接玻璃的要求越来越苛刻，要求具有广泛的应用领域，同时又有很强的针对性及特殊的指标要求。
[0003]在低熔点封接玻璃中，含铅封接玻璃具有软化温度低、电学性能稳定、化学稳定性较好等一系列特性。在多种电子元器件封接方面有着广泛的用途。国内外制备含铅封接玻璃常选用PbO
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B2O3‑
ZnO
‑
SiO2玻璃系统，但是大多数商用封接玻璃中的PbO含量甚至高达70％以上，这类产品中含有的重金属会对环境和人体造成严重危害。同时，大量废弃的电子元器件无法无害化处理，遇到雨水及大气等的侵蚀，铅离子就会逐渐溶出，导致土壤及地下水质的严重污染，对人类居住环境带来严重的威胁。因此，目前世界范围内对含铅材料的应用，越发受到严格的限制。虽然含铅低熔点封接玻璃的应用受到严格限制，但含铅的低熔点封接玻璃除了对环境不友好外，几乎所有的理化性能皆优于无铅低熔点封接玻璃。对于低熔点封接玻璃领域来讲，紧迫的研发任务是低熔点封接玻璃的无铅化，替代含铅低熔点封接玻璃。目前，低熔点封接玻璃的研发趋势转变为无铅化、低温化、实用化，无铅低熔点封接玻璃若要完全替代含铅低熔点封接玻璃，那么必须同时满足这“三化”的苛刻要求。目前对无铅低熔点封接玻璃的研究主要集中在磷酸盐玻璃系统、钒酸盐玻璃系统、铋酸盐玻璃系统、硼硅酸盐玻璃系统等。其中铋酸盐玻璃因为可以在低温封接，封接强度高，并具有较好的化学稳定性而受到关注，国内外研发机构在上述研究领域已发布了相关专利。
[0004]美国专利技术专利US2006/01058981公开了一种低熔点封接玻璃组分，以质量百分比计其玻璃组分为70％～90％的Bi2O3、10％～35％的ZnO、10％～35％的B2O3、0.1％～5％的Al2O3、0.1％～5％的CeO2、0％～5％的CuO、0％～0.2％的Fe2O3，其中CuO+Fe2O3含量为0.05％～5％，该组分玻璃在封接温度时不析晶，该体系玻璃的缺点在于由于玻璃中添加了大量的Al2O3成分，使玻璃的封接温度明显提高。
[0005]日本专利技术专利特开2006143480公开了一种Bi2O3‑
B2O3系玻璃组分及采用该组分的封接材料，基本不含铅，以摩尔百分比计其组分为：35％～60％的Bi2O3、10％～35％的B2O3、0.1％～5％的WO3。采用该组分的封接材料含有体积百分数为40％～90％的基础玻璃组分和60％～10％的低膨胀耐火性填料。该体系玻璃的缺点在于其热膨胀系数过高，在未加低膨胀耐火性填料之前，其值都在110
×
10
‑7/℃之上，且封接过程中易析晶。
[0006]中国计量学院专利技术专利CN 101602573A公开了一种铋酸盐低熔点封接玻璃材料，采用
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Bi2O3‑
ZnO
‑‑
B2O3‑‑
Sb2O3玻璃系统，其中质量百分含量为：71％～91％的Bi2O3、2％～20％的ZnO、5％～25％的B2O3、0.5％～5％的Sb2O3。还包括0％～3％的BaO的、0％～3％的SrO、0％～3％的CuO、0％～3％的TeO2友。所制备的无铅铋酸盐玻璃膨胀系数为(95.6～104.9)
×
10
‑7/℃，用于480～500℃的封接，该种玻璃的封接温度偏高，导致其实际使用受限。
[0007]现有的无铅低熔点封接玻璃，都存在不同程度的性能缺陷，例如封接温度偏高、玻璃易析晶、化学稳定性差、实际应用领域范围窄等。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于，提供一种膨胀系数与铂组玻璃匹配，封接温度≤420℃，化学稳定性好，封接强度高，易于制备的掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]本专利技术提供了一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃，其包括以下重量百分含量组分:无铅低熔点封接玻璃60％～85％；低膨胀填料8％～20％；易熔金属合金7％～20％。
[0011]本专利技术还提供掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃粉的制备方法：
[0012]包括如下步骤：
[0013]步骤一：按照各组分的重量百分含量，称取各原料，充分混合后，成为配合料，原料为氧化物或对应的化合物；
[0014]步骤二：预先将硅钼棒电炉升温至900～1100℃；
[0015]步骤三：将步骤一的配合料放入刚玉坩埚中，然后放入炉温为200℃
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250℃的电阻炉中预热；
[0016]步骤四：将步骤三预热后的配合料放入硅钼棒电炉中进行玻璃熔制1～3小时；
[0017]步骤五：步骤四熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄玻璃片，冷却后收纳；
[0018]步骤六：将步骤五制备的片状玻璃放入球磨罐中球磨；
[0019]步骤七：将步骤六球磨后的玻璃粉用需求的筛网过筛并收纳，得到无铅基础玻璃粉；
[0020]步骤八：将无铅基础玻璃粉、低膨胀填料粉、铋
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锡金属合金粉分别进行独立筛分，用200目～240目筛网过筛，将通过筛网的粉体按照配比，在高速混料机中按照80～95转/分钟，混料时间80～90分钟进行充分均化混合，均化混合后的粉体，即为一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃复合体。
[0021]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点：
[0022]1、.原有的无铅低熔点封接玻璃皆存在下面的性能缺陷的一项或多项(1)玻璃易析晶，(2)封接温度偏高，(3)封接强度偏低，(4)化学稳定性差，(5)封接气密性低等。若无铅低熔点封接玻璃占据某一项或多项，将会限制其应用范围。本专利技术制备的无铅低熔点封接玻璃，作为复合体中的基础玻璃，通过组分优化设计，基本兼顾各项性能指标，在无铅条件下,低熔点封接玻璃结构稳定、玻璃形成范围宽、封接温度低、封接强度高、化学稳定性好、保证封接元器件气密性。
[0023]2.在本专利技术中，作为复合体中的低膨胀填料粉体，铌酸铋填料低膨胀性能优异，将其掺入基础玻璃粉中，不显著提高复合粉的封接温度，同时大幅度降低复合粉的膨胀系数、也显著提高复合粉的化学稳定性。
[0024]3.在本专利技术中，作为复合体中的易熔铋
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃，其特征在于：其包括以下重量百分含量组分:无铅低熔点基础玻璃60％～85％；低膨胀填料8％～20％；易熔金属合金7％～20％。2.根据权利要求1所述的掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃，其特征在于，所述无铅低熔点基础玻璃是以Bi2O3‑
ZnO
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B2O3‑
P2O5玻璃系统为基础，制备的无铅低熔点封接玻璃做为基础玻璃，其中无铅低熔点封接玻璃包括以下重量百分含量的组分：55％～87％的Bi2O3，5％～20％的B2O3，5％～20％的ZnO，1％～10％的P2O5。3.根据权利要求2所述的掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃，其特征在于，所述无铅低熔点基础玻璃还含有下述重量百分含量的玻璃性能调整剂:0.5％～6％的SiO2，0.1％～6％的Al2O3，0.1％～5％的BaO，0.1％～5％的SrO。4.根据权利要求3所述的掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃，其特征在于，所述无铅低熔点基础玻璃还含有下述重量百分含量的玻璃性能调整剂:0.5％～8％的Sb2O3，0.1％～6％的CuO，0.1％～6％的Fe2O3，0.1％～6％的Co2O3，0.1％～6％的MnO2，0.2％～6％的La2O3，0.2％～6％的CeO2。5.根据权利要求4所述的掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃，其特征在于，所述无铅低熔点基础玻璃含有下述重量百分含量的组分：70％～85％的Bi2O3，5％～15％的B2O3，5％～15％的ZnO，1％～6％的P2O5，0.5％～4％的SiO2，0.1％～4％的Al2O3，0.1％～4.5％的BaO，0.1％～3％的SrO，0.5％～5％的Sb2O3，0.1％～5％的CuO，0.1％～4％的Fe2O3，0.1％～2％的Co2O3，0.1％～2％的MnO2，0.2％～3％的La2O3，0.2％～3％的CeO2。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘国英，殷先印，闫旭，朱宝京，高锡平，韩滨，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：