包括Bi2O3、ZnO、B2O3以及任选的着色剂的玻璃适于形成太阳能电池模块、建筑玻璃窗和MEMS装置中的气密密封，所述着色剂包括诸如铁、钴、锰、镍、铜和铬等金属的氧化物。玻璃料和膏组合物适于在450-500℃范围内的温度下流动和粘结至各种基板-玻璃、金属、硅。宽组成范围以摩尔%计为25-70%的Bi2O3、最高至65%的ZnO和1-70%的B2O3。这样的玻璃没有批量的氧化铝和二氧化硅，该玻璃没有氧化铝和二氧化硅。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及Bi2O3-ZnO-B2O3体系的玻璃粉末。该玻璃具有低的熔点，且提供良好的流动特性，且具有低和可调的结晶趋势。
技术介绍
微型电机系统(MEMS)装置是进行工作或测量的微型机械如加速计、速率传感器、制动器、压力传感器等。信号线将MEMS装置电连接至微处理器和/或其它电路。MEMS装置受到湿气、脏空气、灰尘和其它外来物质进入机械且引起过早损坏或者其它阻碍MEMS装置操作的可能性的损害。通常使用丝网印刷施加MEMS装置制造中使用的密封玻璃组合物，在丝网印刷中， 密封玻璃组合物以含有颗粒玻璃料(包括用于膨胀改性的结晶添加剂)、触变粘合剂和粘合剂用溶剂的膏的形式沉积。调节玻璃料、添加剂、粘合剂和溶剂的比例以允许受控体积的膏丝网印刷在晶片之一的粘结表面上，通常是盖晶片上。在干燥之后，烧掉粘合剂和预成釉会将所有的有机组分从玻璃料粘结膏中去除，将硅晶片和装置硅晶片对准，然后配对使得玻璃料颗粒接触互补的粘结表面。然后将晶片逐渐增加加热至通过所述玻璃料再熔融、流动和赋予晶片表面润湿性，从而在冷却时，将玻璃料再固化以在所述晶片之间形成基本均匀的玻璃粘结线。在MEMS粘结中，需要低的煅烧温度以保护在MEMS晶片上制造的机械装置的性能。在许多这些应用中，已经使用含铅的玻璃作为密封玻璃，其中非常低的煅烧温度是所希望的(小于500°C)。然而，环境因素通常排除含铅的玻璃。传统的无铅玻璃粉末在小于500°C的温度下不能充分流动。在某些情况下磷酸酯和钒酸盐玻璃具有适于在该温度下流动的软化温度。然而，这样的玻璃不能抵抗水的侵蚀(磷酸酯玻璃通常是水溶性的)或者在玻璃粉末熔合和流动之前结晶太多。在光电工业中，存在开发用于玻璃板之间的玻璃基耐久性密封剂以提高被封装以防止湿气攻击的光电装置的使用寿命。当前用乙烯醋酸乙烯酯(EVA)聚合物将结晶的硅太阳能电池封装在玻璃上基板与背片材之间。目前用有机物作为边缘密封剂将现有的光电装置封装在玻璃基板之间(对于硬电池)。这些电池所希望的寿命是25-30年，其中在使用环境下在30年末时其能量输出没有降低至初始值的70%。经常用有机物密封剂的封装将在该长时间期间不会进入湿气。因此，不得不开发更持久的低温玻璃基气密密封技术以某种可信度实现所希望的寿命。要求低的密封温度以避免过多地加热被封装的太阳能电池。类似的需求也存在于密封有机LED装置的低温玻璃基密封技术。类似地在建筑工业，存在用玻璃基耐久的密封剂代替窗户中的有机基密封剂以提供优异的真空绝缘玻璃窗。在光伏工业中，可以通过多种技术施加密封玻璃组合物，例如，丝网印刷、将膏挤出在玻璃基板上、喷墨打印(用于薄层)、焊点印刷技术和带浇注法。密封玻璃可以是在密封步骤之前预成釉的，或者可以一步直接密封在玻璃板之间。煅烧方法可以在传统的炉中以及通过选择性加热法，例如，激光密封、IR或可见光灯密封、电感密封以及微波密封。膏施加的类似方法和煅烧方法可以用于气密密封建筑工业中的窗户。因此，需要对低熔化的、高流动性玻璃的改进。
技术实现思路
本专利技术提供适于在400-500°C范围内的温度下流动和粘结各种基板-玻璃、金属、硅的玻璃料和膏组合物。以摩尔％计的宽组成范围为25-70%的Bi203、最高至65%的ZnO和1-70%的民03。这样的玻璃没有批量的氧化铝和二氧化硅。理想地，该玻璃完全没有氧化铝和二氧化硅。在Bi2O3-ZnO-B2O3组成体系中的玻璃可以具有在300_600°C，优选350_550°C，更优选400-500°C范围内的流动(密封)温度，通常认为这主要是由于有意缺少氧化硅和氧化铝。优选避免耐高温金属的氧化物和趋向于增加玻璃料熔化和流动的温度的氧化物。·本专利技术的实施方式包括无铅无镉的密封玻璃组合物，包含第一玻璃料，该第一玻璃料在烧成之前包含(a) 25-65摩尔％Bi203、(b) 3-60摩尔％ZnO、(c) 4-65摩尔％B203、(c)O. 1-25摩尔％，优选O. 1-15摩尔％选自由Fe2O3、Co2O3、MnO、Ni O、Cr2O3、CuO及其组合所组成的组中的至少一种、Cd)非有意添加的硅的氧化物、和(e)非有意添加的铝的氧化物。即使玻璃组合物在本文中显示使用一种氧化状态，但是铁、钴、锰、镍、铜和铬的各种氧化状态均适于玻璃组合物，例如，Cu20、Cu0、Cr0、Cr02、Cr203,甚至是氧化物的组合如CuCr204。在太阳能应用中，氧化物包括Mn、Fe和Co是优选的，特别是Fe2O3、Co2O3和MnO。在MEMS应用中，包括Cu的氧化物是优选的，特别是CuO。未命名的其它对于本领域技术人员来说是显而易见的。本专利技术的另一实施方式包括无铅无镉的密封玻璃组合物，在烧成之前包括(a)25-65摩尔％Bi203、(b)3-60摩尔％Zn0、(c)4_65摩尔％B203、(c)非有意添加的硅的氧化物、和(d)非有意添加的铝的氧化物。本专利技术的另一实施方式包括无铅无镉的密封玻璃组合物，在烧成之前包含(a)25-65 摩尔 %Bi203、(b)3-60 摩尔 %Zn0、(c)4_65 摩尔 %B203、(c)0. 1-15 摩尔 ％ 选自由 Li2O'K2O, Na2O以及其组合所组成的组中的至少一种、Cd)非有意添加的硅的氧化物、和(e)非有意添加的铝的氧化物。本专利技术的另一实施方式是一种将第一和第二玻璃面板相互粘结以气密密封和隔离在它们之间所限定的空腔的方法，该方法包括Ca)提供第一均匀的粉状玻璃密封组合物，该粉状玻璃密封组合物包含(i)25-65摩尔％Bi203、(ii)3-60摩尔％ZnO、( iii)4_65摩尔％B203、( iV)非有意添加的硅的氧化物、以及(V)非有意添加的铝的氧化物；(b )提供第二均匀的粉状玻璃密封组合物，所述封装玻璃密封组合物包含(i) 32-55摩尔％Bi203 ; (ii)15-45 摩尔 %ZnO ；(iii>10-50 摩尔 %B203 ；(iv)0. 1-15 摩尔 ％选自由 CuO、Fe2O3、Co2O3、MnO、NiOXr2O3所组成的组中的至少一种；(V)非有意添加的硅的氧化物；和(vi)非有意添加的铝的氧化物，(c)混合第一粉末和第二粉末以形成均匀的混合物，Cd)将该均匀的混合物施加至第一玻璃板和第二玻璃板中的至少一个，Ce)定位第一玻璃板和第二玻璃板使得第一粉末和第二粉末与两个玻璃板接触，(f)在350-550°C的温度下煅烧以使第一粉末和第二粉末烧结和流动，由此形成在第一玻璃板和第二玻璃板之间限定空腔的气密密封。在其中将两个玻璃板或玻璃板与金属板密封在一起的任何实施方式中，至少一个太阳能电池可以位于其间形成的空腔中。本专利技术的另一个实施方式是将第一和第二玻璃面板相互粘结以气密密封和隔离在它们之间所限定的空腔的方法，该方法包括Ca)提供第一均匀的粉状玻璃密封组合物，该组合物包含(i) 25-65 摩尔 %Bi203 ；(ii) 3-60 摩尔 %ZnO ；(iii) 4-65 摩尔 %B203 ;(iv)非有意添加的硅的氧化物；以及(V)非有意添加的铝的氧化物；(iv) O. 1-25摩尔％选自由CuO、Fe203> Co2O3> MnO、NiO、Cr2O3所组成的组中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯里尼瓦桑·斯里德哈兰，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，戴维·L·维德莱夫斯基，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：
国别省市：
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