一种低熔点无铅玻璃粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低熔点无铅玻璃粉及其制备方法。其包括以下重量份的组分：B2O

【技术实现步骤摘要】
一种低熔点无铅玻璃粉及其制备方法


[0001]本专利技术属于无铅玻璃粉制备
，具体涉及一种低熔点无铅玻璃粉及其制备方法。

技术介绍

[0002]ZnO基片用银浆料主要由银粉、玻璃粉、有机粘合剂、溶剂以及助剂组成，银粉作为浆料中的功能相，起到导电的作用，是银浆料中主要组成部分，银层的可焊性、耐焊性、与电子陶瓷基片的附着力以及导电性是银浆料的重要性能参数。而玻璃粉的作用是作为无机粘接剂，玻璃粉作为银浆料的粘结相是电子浆料的重要组成部分，其主要作用是通过烧结熔融冷却后保证膜层与基片的粘结强度，其性能直接影响ZnO器件的质量，玻璃粉能促进银粉的溶解，甚至影响银粉的烧结动力学过程。因此，玻璃粉对陶瓷基片表面侵蚀程度、接触电阻大小以及最终电极性能均有很大的影响，玻璃粉的性能好坏直接影响陶瓷基片元器件的质量。
[0003]现有的低熔点玻璃粉性能较差，玻璃粉的性能无法达到预期的效果。同时，欧盟环保法令的限制，即六种有毒有害元素铅(Pb)、汞(Hg)、六价铬(Cr
6+
)、多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)的最大含量不超过1000ppm，镉(Cd)不超过100ppm，要求实施无铅工艺，所有指定电子产品中有害有毒元素的含量都要达到国际ROHS标准。
[0004]ZnO陶瓷基片与银层很难直接结合，但可通过一中间结合层实现结合。这一中间结合层况且叫做过渡层。通过烧结，该过渡层既可与银层紧密连接，也可与ZnO陶瓷基片密切结合。由于玻璃具有粘结特性，并且可以通过调整化学组成改变其性质，因此过渡层可选用玻璃粉料作为功能相。但常见的玻璃粉大都是含铅玻璃粉且铅含量高达50份。目前，市面上的无铅玻璃粉作为过渡层功能相应用于陶瓷基板与金属层之间时，其与陶瓷基板和金属层结合力很小，效果不佳。主要表现在：
[0005]1、玻璃软化点不能满足陶瓷基片与金属层的使用需要。
[0006]2、烧结性能差，防雷型氧化锌器件在使用过程中要求电极膜层要足够厚(一般在12
‑
35μm之间)。而一般的端电极银浆料经烧成后，电极膜厚在此范围内则易出现无铅玻璃相溢出银电极的现象，从而影响其焊接效果。
[0007]3、结合强度差，难以达到陶瓷基片与金属层之间较高结合强度的需要。
[0008]4.导电性能低，电性能不稳定，颜色暗淡等缺点。热膨胀系数与ZnO陶瓷基片不匹配等。
[0009]因此，亟需寻找到一种ZnO陶瓷基片用低熔点的无铅玻璃粉以取代含铅的玻璃粉新的制造工艺和方法。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种低熔点无铅玻璃粉及其制备方法，以解决现有技术中的缺陷，实现配方科学合理，符合国际ROHS标准；本申请制备得到的产品
的热膨胀系数、抗水抗腐蚀化学稳定性、低熔点抗析晶等性能与低熔点含铅玻璃粉相当。
[0011]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0012]一种低熔点无铅玻璃粉，包括以下重量份的组分：B2O
3 10～40份、Bi2O
3 10～90份、Co2O
3 0.1～10份、SiO
2 0.1～10份、Al2O
3 0.1～8.0份、BaO 0.5～5.0份、CaO 0.5～5.0份、ZnO 1.0～20份、WO
3 0.1～5.0份、Na2O 0～10份和K2O 0～10份。
[0013]进一步地，包括以下重量份的组分：B2O
3 10～30份、Bi2O
3 20～85份、Co2O
3 0.1～8份、SiO
2 0.1～5份、Al2O
3 0.1～5份、BaO 1～5.0份、CaO 1～4.0份、ZnO 1.0～10份、WO
3 0.2～4.5份、Na2O 0～5份和K2O 0～5份。
[0014]进一步地，包括以下重量份的组分：B2O
3 20份、Bi2O
3 65份、Co2O
3 8份、SiO
2 4份、Al2O
3 1份、BaO 1份、CaO 1份、ZnO 10份、WO
3 2份、Na2O 1份和K2O 1份。
[0015]本申请配方中，B2O3可以降低玻璃的热膨胀系数，提高机械强度与韧性，增加化学稳定性，并使玻璃易于熔化。WO3可以增加玻璃的润湿性。ZnO可以适当提高玻璃的耐碱性。SiO2、BaO和CaO能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、耐热性、硬度、机械强度、粘度等。为了使玻璃相与金属基片更匹配，两者热膨胀系数应接近，通过调整SiO2的含量可改变过渡层的热膨胀系数。Al2O3能降低玻璃的结晶倾向，防止分相，提高化学稳定性、热稳定性、机械强度等。加入一定量的Bi2O3可降低玻璃熔制温度，使玻璃具有良好的流动性，并使玻璃易于研磨。
[0016]上述低熔点无铅玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)按配方将各组分搅拌混合均匀；
[0018](2)将步骤(1)混合后的成分置于1000～1300℃熔炼，形成玻璃液；
[0019](3)对玻璃液进行水淬处理，然后球磨粉碎，得到玻璃粉；
[0020](4)烘干玻璃粉后过筛即可。
[0021]进一步地，步骤(1)中所述搅拌时间为60～120min。
[0022]进一步地，熔炼时间为20～60min。
[0023]进一步地，球磨时间为12～24h。
[0024]进一步地，玻璃粉的粒径为3～5μm。
[0025]进一步地，干燥温度为150℃，干燥时间为6～10h。
[0026]进一步地，过筛使用的筛网孔径为200～400目。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]1、本申请在配方中同时添加了Co2O3、ZnO和WO3，通过三者的复配能够解决无铅玻璃溢出银层的问题，大大提高ZnO陶瓷片与银层的结合力，使得银层致密性很高，这样银层导电性能得到了极大的提高，同时还具有电性能稳定等优点。
[0029]2、随着Co2O3和ZnO添加量的增加，其结合力越大；当Co2O3添加量为总质量的8％和ZnO添加量为总质量的10％时，结合力达到最大值。其原因在于：
[0030]首先，ZnO为中间体氧化物，在一般情况下，以锌氧八面体[ZnO6]作为网络外体氧化物，当玻璃中的游离氧足够时，可以形成锌氧四面体[ZnO4]而进入玻璃的结构网络，使玻璃的结构更趋稳定。而所有钴的化合物包括Co2O3，在熔制时都转变为CoO；在转变的过程中，Co2O3在玻璃中产生了足够的游离氧，促进了[ZnO4]进入玻璃的结构网络。
[0031]其次，玻璃粉作为无机粘结相，处于银层与ZnO基片之间为过渡层，相互间的结合
力取决于玻璃粉对银层和ZnO基片的润湿情况；润湿情况越好，润湿角越小，结合力越好。
[0032]Co2O3(CoO)和ZnO为非表面活性氧化物，其平均表面引力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低熔点无铅玻璃粉，其特征在于，包括以下重量份的组分：B2O
3 10～40份、Bi2O
3 10～90份、Co2O
3 0.1～10份、SiO
2 0.1～10份、Al2O
3 0.1～8.0份、BaO 0.5～5.0份、CaO 0.5～5.0份、ZnO 1.0～20份、WO
3 0.1～5.0份、Na2O 0～10份和K2O 0～10份。2.根据权利要求1所述的低熔点无铅玻璃粉，其特征在于，包括以下重量份的组分：B2O
3 10～30份、Bi2O
3 20～85份、Co2O
3 0.1～8份、SiO
2 0.1～5份、Al2O30.1～5份、BaO 1～5.0份、CaO 1～4.0份、ZnO 1.0～10份、WO
3 0.2～4.5份、Na2O0～5份和K2O 0～5份。3.根据权利要求1或2所述的低熔点无铅玻璃粉，其特征在于，包括以下重量份的组分：B2O
3 10份、Bi2O
3 61份...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐锦，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：