专利名称：一种铂膜传感器用玻璃粉及其制备方法
一种铂膜传感器用玻璃粉及其制备方法技术领域：
本发明涉及化工领域，具体地说，是一种钼膜传感器用玻璃粉及其制备方法。背景技术：
钼膜传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、价格低和化学稳定性优越等特 点，深受人们关注，目前已有产品问世，如美国MINCO公司的产品，其电阻温度系数为 3850 X ΙΟ—6/°C，工作温度在_50°C +600°C，时间常数为0. 15 0. 3s，在国内，研制的微型 钼膜温度传感器已达到实用水平，但是，金属钼的机械性能差，做成薄膜电路后易受外界机 械损伤，导致传感器性能的改变，防止这种现象的有效方法是在不影响其性能的前提下，加 上一层能抗机械损伤高稳定性的膜，为此我们进行了钼膜传感器表面保护膜的研究，研究 发现，玻璃系列材料在这方面的应用具有一定的优越性。这类玻璃材料通常具有较适宜的熔化温度和封接温度，良好的耐热性和化学稳定 性，高的机械强度。传统的这类低熔点玻璃都含有大量的铅，随着科技的不断进步和环保意 识的增强，铅对人类的毒害和对环境的污染，愈来愈引起各方面的重视。铅进入人体内一次 量过多，如碳酸铅20g就会引起急性中毒，口内有金属味、流涎、口腔黏膜变白、恶心、呕吐、 阵发性腹疼、便秘或腹泻，再严重时会抽搐、昏迷；如醋酸铅50g经口部进入体内可致死。经 人的呼吸道吸入含铅蒸气、含铅烟气、含铅气溶胶、含铅粉尘，或由铅污染的食物经消化道 进入体内，均有明显的累积作用产生慢性中毒，出现尿铅增高，产生头晕、头痛、疲劳、失眠 等神经衰弱症状，消化不良，轻度腹痛，便秘等症状。玻璃本身的铅溶出量逐步引起人们的 重视，白兰地酒放在含铅晶质玻璃酒杯中，5年后，酒中1 含量高达20mg/L，超过ISO 5mg/ L的规定。除了限制铅的溶出量以外，欧洲对电子产品、玩具和焊料均提出无铅玻璃的要求， 如欧盟成员国出台的法律规定2006年7月1日起，进入欧盟的电子产品，包括电子玩具，不 得含有铅、镉、汞等有害物质。加拿大联邦政府也在草拟一份条例，规定儿童用品、人造珠宝 等首饰制成品中铅的总浓度不得超过65mg/kg。以上这些规定均促使各国加速研制无铅玻^^ ο日立制作所特开平2467137公布了一种氧化钒(V2O5)系封接玻璃，封接温度小于 4000C，热膨胀系数90 X IO-V0C以下，但这种玻璃中，氧化铅是必要组分，不能满足无铅化的 要求，同时，还含有剧毒铊的氧化物。美国专利P5153151公布了一种磷酸盐封接玻璃，其重量组成为Li2O 0 15%、 Na2O 0 20%、K20 0 10%、Zn0 0 45%、A&0 0 25%、T120 0 25% JbO 0 20%、 CuO 5%、Ca0 20%、Sr0 0 ~ 20%,P2O5 24 36%、A1203 5%、Ce& 2%、 BaO 0 20%、Sn0 0 5%、SId203 0 61%、Bi2030 10%、B203 0 10%，该玻璃的转变 温度为300 340°C，热膨胀系数为135 180 X 10_7°C，但该玻璃的缺点在于较大的Tl2O 毒性和热膨胀系数，不能用于中、低膨胀系数的封接。美国专利US20020019303提出了一种磷锡锌系统的封接玻璃，封接温度430°C 500°C，但由于含有大量的SnO，需要在还原气氛下生产和封接，不利于产业化应用。3
日本专利第H7-69672号公开的玻璃组成的重量百分数为=P2O5 25 50%、SnO 30 70%、SiO 0 25%，在此基础上添加化03、WO3> Li2O等，该玻璃的转变温度为350 4500C，热膨胀系数大于120 X IO-V0C，专利中采用填充剂的方法降低玻璃的膨胀系数，但影 响到玻璃封接时的流动性和气密性。
发明内容本发明的目的在于克服现有传感器用玻璃粉的不足，提供一种钼膜传感器用玻璃 粉及其制备方法；该玻璃粉不含铅并具有气密性好、封接流动性佳、膨胀系数调整范围大的 优点，可用于玻璃、陶瓷、金属、半导体等的封接。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种钼膜传感器用玻璃粉，原料按重量百分比组成为，P2O5为40 60%，BaO为 5 30%，&ι0 为 10 40%，Mg0 为 0. 1 20%，Si& 为 0. 1 10%，A1203 为 0. 1 10%， TiO2 为 0. 1 5%，CeO2 为 0. 1 5% ；所述的P2O5优选为50 55%，最佳为52% ；所述的BaO优选为10 20%，最佳为14% ；所述的ZnO优选为15 30%，最佳为20% ；所述的MgO优选为1 10%，最佳为5% ；所述的SiO2优选为0. 1 5%，最佳为2% ；所述的Al2O3优选为0.1 5%，最佳为4% ；所述的TiO2优选为1 4%，最佳为2.5% ；所述的( 优选为0. 3 1%，最佳为0. 5% ；所述的P2O5, BaO, ZnO 的总和为 70% 90% ；所述的SiO2, A1203> Y2O3^TiO2 的总和为 3% 18%。本发明的再一个目的是提供一种钼膜传感器用玻璃粉的制备方法，包括以下步 骤(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料在玛瑙研钵中充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，置于温度为200°C的马弗炉中，恒温4个小时， 随炉温自然冷却后取出研磨均勻；(4)将研磨均勻的混合料置于刚玉坩埚内，放入炉温为1000°C 1200°C的电炉 中，保温70 150min ；(5)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片或者倒入去离子水中；(6)将片状或者颗粒状玻璃一起放入球磨机球磨；(7)将球磨后的玻璃粉过400目筛、检测、包装。本发明的玻璃粉适用于钼膜传感器，但本发明的玻璃粉的用途并不局限于此， 通过添加不同的成分以及调整各组分之间的配比关系得到具有能得到膨胀系数为60 100X10_7°C，烧成温度为480 520°C的无铅玻璃粉，同时还可以和一切在此温度和膨胀 系数相符的玻璃、陶瓷、金属封接。本发明的一种钼膜传感器用玻璃粉及其制备方法的积极效果是
(1)本发明不含铅，满足TOEE、RoHS指令的环保要求，可以在保持较低的玻璃软化 温度下实现对钼膜传感器表面膜层的制备；(2)适用范围广，具有较宽的性能调整范围，同时还可以和在此温度和膨胀系数相 符的玻璃、陶瓷、金属封接，封接性能良好；(3)生产、工艺方式简单，便于规模化制备；(4)测试结果表明，不仅具有适宜且易于调整的热膨胀系数，合适的软化温度，还 具有优异的化学稳定性，特别在无铅化和性能优异方面具有很强的竞争力，具有性价比高 的优点，具有广泛的市场发展前景。
具体实施方式以下提供本发明一种钼膜传感器用玻璃粉及其制备方法的具体实施方式
。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解， 在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些 等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的一种钼膜传感器用玻璃粉其性能指标主要为电阻变化值和温度系数，实 施例研究了所制得的材料形成保护膜后对这两个指标的影响，保护膜的厚度控制在40 80 μ m之间，形成的保护膜透明，机械强度高，不改变原传感器的外观和几何尺寸，对器件 的性能影响比目前使用的电真空低软化点封接材料包封后要低得多。另外，为使材料具有 较好的耐腐性，加入一定量的MgO、Si02、Al2O3是必要的，但三者的用量之和一般不得超过 20%，否则会导致析晶等不良后果；同时，合成的材料软化点不能太高，否则会影响保护膜 的成膜温度。实施例1一、原料组成按重量百分比为P2O5 为 52%, BaO 为 14%, ZnO 为 20%, MgO 为 5%, SiO2 为 2%, Al2O3 为 4%, TiO2 为 2. 5%，CeO2 为 0. 5%。二、制备方法(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料在玛瑙研钵中充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，置于温度为200°C的马弗炉中，恒温4个小时， 随炉温自然冷却后取出研磨均勻；(4)将研磨均勻的混合料置于刚玉坩埚内，放入炉温为1000°C的电炉中，保温 80min ；(5)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片或者倒入去离子水中；(6)将片状或者颗粒状玻璃一起放入球磨机球磨；(7)将球磨后的玻璃粉过400目筛、检测、包装。三、测试结果权利要求
1.一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，原料按重量百分比组成为，P2O5为40 60%,BaO 为 5 30%，&ι0 为 10 40%，Mg0 为 0. 1 20%，Si& 为 0. 1 10%，A1203 为 0. 1 10%，TiA 为 0. 1 5%，CeA 为 0. 1 5%。
2.如权利要求1所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的I32O5为50 55%，所述的BaO为10 20%，所述的SiO为15 30%。
3.如权利要求2所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的P2O5为52%，所 述的BaO为14%，所述的SiO为20%。
4.如权利要求1所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的MgO为1 10%，所述的SW2为0. 1 5%，所述的Al2O3为0. 1 5%。
5.如权利要求4所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的MgO为5%，所 述的SiO2为2%，所述的Al2O3为4%。
6.如权利要求1所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的T^2为1 4%，所述的CeR为0. 3 1%。
7.如权利要求6所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的T^2为2.5%， 所述的CeR为0. 5%。
8.如权利要求1所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的P205、BaO,ZnO 的总和为70% 90%。
9.如权利要求1所述的一种钼膜传感器用玻璃粉，其特征在于，所述的Si02、A1203、 Y203、Ti02的总和为3% 18%。
10.如权利要求1所述的一种钼膜传感器用玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料在玛瑙研钵中充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，置于温度为200°C的马弗炉中，恒温4个小时，随炉 温自然冷却后取出研磨均勻；(4)将研磨均勻的混合料置于刚玉坩埚内，放入炉温为1000°C 1200°C的电炉中，保 温 70 150min ；(5)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片或者倒入去离子水中；(6)将片状或者颗粒状玻璃一起放入球磨机球磨；(7)将球磨后的玻璃粉过400目筛、检测、包装。
全文摘要
本发明涉及一种铂膜传感器用玻璃粉及其制备方法，原料按重量百分比组成为，P2O5为40～60％，BaO为5～30％，ZnO为10～40％，MgO为0.1～20％，SiO2为0.1～10％，Al2O3为0.1～10％，TiO2为0.1～5％，CeO2为0.1～5％，P2O5、BaO、ZnO的总和为70％～90％，SiO2、Al2O3、Y2O3、TiO2的总和为3％～18％；制备方法包括称量、混合、保温、粉碎、熔制、浇铸、球磨、过筛、包装；本发明的优点不含铅并具有气密性好、可以在保持较低的玻璃软化温度下实现对铂膜传感器表面膜层的制备，同时，生产、工艺方式简单，便于规模化制备。
文档编号C03C12/00GK102050582SQ200910198369
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者刘志刚, 李胜春, 郑庆云 申请人:郑庆云