1.本发明属于电子元器件封接技术领域，尤其涉及一种玻璃基封接组合物、封接浆料及其制备方法与应用。
背景技术：
2.玻璃基钎料具有化学稳定性强、耐热性好、机械强度高，可被用作将玻璃、金属或合金、陶瓷及复合材料等互相连接起来的中间层材料，在高能物理、航空航天、微电子、激光雷达和红外技术等众多领域有着广泛应用。
3.然而玻璃基钎料普遍熔融软化温度较高，由于某些封接工艺的限制，比如元器件的某些部位不能经受太高温度，或者元器件太大，封接部位要想达到玻璃基钎料熔融软化所需的温度耗时太长，此时完全依靠外部热源，导致元器件的封接部位很难达到玻璃基钎料熔融软化所需的温度，给封接工艺及封接效率带来很大的困扰。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种可通过原位反应降低玻璃基钎料熔融软化所需的温度的玻璃基封接组合物、封接浆料及其制备方法与应用。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种玻璃基封接组合物，包含(a)玻璃粉，和(b)金属粉末和/或非金属粉末；所述(b)为al、si、b、mg中的至少两种。
6.本发明通过选用在一定条件下能够发生原位反应的金属粉末和/或非金属粉末，同时选择合适的玻璃粉，两者进行复配形成的玻璃基封接组合物能够在发生原位反应的过程中产生大量的热量，从而能够补充钎料熔化所需的热量，辅助钎料熔化；采用本发明的玻璃基封接组合物用于电子元器件的封接，能够解决完全依靠外部热源，导致电子元器件的封接部位很难达到玻璃基钎料熔融软化所需温度的问题，进而提升了封接效率、简化了封接条件。
7.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(b)为al、si、b、mg。
8.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(b)为20％-50％al、15％-35％si、30％-50％b、5％-20％mg。
9.金属粉末和/或非金属粉末之间熔点不同，得到玻璃基封接组合物应用于后续封接浆料的合成，进一步用于电子元器件封接上时，组分之间存在协同作用，能够在提供一定的外界温度情况下，发生原位反应，从而补充钎料熔融需要的热量，当选择的(b)为al、si、b、mg时，特别是当(b)为20％-50％al、15％-35％si、30％-50％b、5％-20％mg时，所需的封接温度较低，在500℃以下。
10.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(a)与(b)的质量比为1：(10-50)。
11.(a)与(b)之间存在复配的效益，当(b)加入量太少，(b)发生原位反应放出的热量太少，不足以起到补充钎料熔融需要的热量，或者起到的效果不显著；但是当(b)加入量过
多时，(b)发生原位反应瞬间太剧烈，容易将元器件烧坏；当(a)与(b)两者的质量比在上述范围内时，得到的玻璃基封接组合物应用于元件封接时的封接温度较低且发生原位反应过程可控，不会对元器件造成损害。
12.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(a)与(b)的质量比为1：(15-35)。
13.当(a)与(b)两者的质量比在上述范围内时，在降低封接温度的同时，原位反应过程也更易控制，操作过程也更方便。
14.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(b)的粒径为10-50μm。
15.金属粉末和/或非金属粉末的粒径越小，其在组合物中越能更好的分散，同时在发生原位反应的时候越能充分反应，从而完全释放热量，提高封接的效率，但是，粉体的粒径越小，一方面，比表面积越大，粉粒越容易氧化；另一方面，粒径小，制造粉粒的成本高。因此，综合优选(b)的粒径为10-50μm。
16.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(a)为硼硅酸盐玻璃粉、铋硅酸盐玻璃粉、硼铝酸盐玻璃粉、铋铝酸盐玻璃粉中的至少一种。
17.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(a)为b2o3、bi2o3、al2o3、sio2、lio2、zno。
18.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(a)为35％-55％b2o3、25％-40％bi2o3、1％-8％al2o3、1％-7％sio2、1％-5％lio2、5％-20％zno。
19.玻璃粉是一种无机类无定型硬质超细颗粒粉末，具有抗划性高、分散性好、防沉效果好的优点，同时，不同材质的玻璃粉其软化点也不相同，此处优选上述玻璃粉的材质及具体的玻璃粉化合物及含量范围，可使封接温度较低。
20.作为本发明所述玻璃基封接组合物的优选实施方式，所述(a)的粒径为20-60μm。
21.另外，本发明还提供了一种封接浆料，包含玻璃基封接组合物，还包含有机溶剂。
22.作为本发明所述封接浆料的优选实施方式，所述有机溶剂为醇类、烃类、酮类、酸类、酯类或醚类。
23.作为本发明所述封接浆料的优选实施方式，所述有机溶剂为醇类、烃类、酯类。
24.作为本发明所述封接浆料的优选实施方式，所述有机溶剂在封接浆料中的质量百分比为2％-15％。
25.优选醇类、烃类、酯类为有机溶剂，并且有机溶剂在封接浆料中的质量百分比为2％-15％时，能够与玻璃基封接组合物混合产生粘性适中的封接浆料，当有机溶剂加入量过少时，粘性较大，无法形成浆状，一方面不利于有机溶剂与玻璃基封接组合物混合均匀；另一方面不利于浆料在封接面的贴装。当有机溶剂加入量过大时，粘性过小，浆料贴装时，容易坍塌，不利于封接操作。
26.另外，本发明还提供了一种封接浆料的制备方法，包括以下步骤：
27.(1)预处理(b)；
28.(2)将(a)、预处理过后的(b)混合均匀，得玻璃基封接组合物；
29.(3)将步骤(2)所述玻璃基封接组合物与有机溶剂混合均匀，得封接浆料。
30.作为本发明所述封接浆料的制备方法的优选实施方式，步骤(1)所述预处理的过程为将(b)酸洗，接着用异丙醇或酒精清洗，最后真空干燥。
31.对(b)进行预处理，进行酸洗，能够将金属粉末和/或非金属粉末表面的氧化物除去，酸洗结束后，进一步用异丙醇或酒精清洗，能够除去残留的酸性溶液。
32.另外，本发明还提供了一种封接浆料在电子元器件封接上的应用。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
34.第一：本发明通过选用在一定条件下能够发生原位反应的(b)金属粉末和/或非金属粉末，同时选择合适的(a)玻璃粉，两者进行复配形成的玻璃基封接组合物能够在发生原位反应的过程中产生大量热量，从而能够补充玻璃基钎料熔化所需的热量，辅助钎料熔化；
35.第二：采用本发明的玻璃基封接组合物用于电子元器件的封接，能够解决完全依靠外部热源，导致电子元器件的封接部位很难达到玻璃基钎料熔融软化所需温度的问题，进而提升了封接效率、简化了封接条件。
具体实施方式
36.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
37.实施例1
38.本实施例的一种封接浆料，其中玻璃基封接组合物包括以下质量百分比的(a)：50％b2o3、30％bi2o3、3％al2o3、5％sio2、2％lio2、10％zno，玻璃粉的平均粒径为30μm；还包括以下质量百分比的(b)：28％al、24％si、38％b、10％mg，(b)的平均粒径为15μm；其中(a)与(b)质量比为1:15；有机溶剂为体积百分比为1:2:7的正庚烷、醋酸乙酯、乙二醇，其中有机溶剂在封接浆料中的质量百分比为10％；
39.本实施例的封接浆料制备方法为：
40.(1)筛选(a)：将玻璃粉通过筛网筛取所需粒径的玻璃粉；
41.(2)预处理(b)：将筛取得到的(b)先酸洗，接着用异丙醇清洗，最后真空干燥；
42.(3)将筛取得到的(a)、预处理过后的(b)搅拌混合；
43.(4)将配好的有机溶剂加入到步骤(3)混合后的混合物中，搅拌均匀，得封接浆料。
44.实施例2
45.本实施例与实施例1的唯一区别是(a)为：35％b2o3、40％bi2o3、2％al2o3、7％sio2、1％lio2、15％zno。
46.实施例3
47.本实施例与实施例1的唯一区别是(a)为：15％b2o3、15％bi2o3、20％al2o3、15％sio2、15％lio2、20％zno。
48.实施例4
49.本实施例与实施例1的唯一区别是(b)为：40％al、15％si、30％b、15％mg。
50.实施例5
51.本实施例与实施例1的唯一区别是(a)为：粒径为20μm的50％b2o3、粒径为20μm的30％bi2o3、粒径为25μm的3％al2o3、粒径为30μm的5％sio2、粒径为40μm的2％lio2、粒径为60μm的10％zno；
52.(b)为：粒径为10μm的28％al、粒径为15μm的24％si、粒径为25μm的38％b、粒径为50μm的10％mg。
53.实施例6
54.本实施例与实施例1的唯一区别是(a)与(b)的质量比为1:35。
55.实施例7
56.本实施例与实施例1的唯一区别是(a)与(b)的质量比为1:50。
57.实施例8
58.本实施例与实施例1的唯一区别是(b)为：35％al、35％si、30％b。
59.实施例9
60.本实施例与实施例1的唯一区别是(b)为：50％al、50％si。
61.实施例10
62.本实施例与实施例1的唯一区别是有机溶剂为体积百分比为2:1:5的三甲基戊烷、乙酸丙酯、正己醇，其中有机溶剂在玻璃基封接浆料中的质量百分比为15％。
63.实施例11
64.本实施例与实施例1的唯一区别是有机溶剂为体积百分比为1:1:3的2,3-二乙基-1-戊烯、丙酸异丁酯、戊二醇，其中有机溶剂在玻璃基封接浆料中的质量百分比为2％。
65.对比例1
66.本对比例与实施例1的唯一区别是(b)的平均粒径为120μm。
67.对比例2
68.本对比例与实施例1的唯一区别是(b)为：28％cu、24％si、38％c、10％fe。
69.对比例3
70.本对比例与实施例1的唯一区别是(a)为：35％b2o3、40％bi2o3、2％al2o3、7％tio2、1％lio2、15％bao。
71.对比例4
72.本对比例与实施例1的唯一区别是(a)与(b)的质量比为1:5。
73.效果例
74.将本发明实施例1-11和对比例1-4制备得到的封接浆料进行测试，同时将市售铋硅酸盐玻璃焊料作为对照组，测试结果如下表：
75.组别封接温度(℃)组别封接温度(℃)实施例1406实施例9478实施例2415实施例10436实施例3457实施例11441实施例4443对比例1552实施例5435对比例2566实施例6402对比例3489实施例7426对比例4531实施例8471对照组586
76.从表中可以看出，实施例1-11的封接温度都要低于市售焊料的封接温度，说明本发明提供的玻璃基封接组合物或封接浆料能够有效的降低元器件封接时的温度。
77.另外，从实施例1、实施例4-5、实施例8-9、对比例1-2和对照组的数据可以看出，当(b)的粒径及各组分含量在优选范围内时，得到的封接浆料的封接温度降低幅度最显著，对
于封接温度来说，实施例1较对照组降低了约30.7％，实施例4和5较对照组分别降低了约24.4％和25.8％，实施例8-9不在优选范围内，封接温度虽有下降，但不如实施例1和实施例4-5显著，其中，实施例8-9较对照组封接温度分别下降了约19.6％、18.4％；而对比例1-2的封接温度较对照组基本没有下降。
78.从实施例1-3、实施例5、对比例3与对照组的数据可以看出，当(a)的各组分含量在给出的优选范围时，得到的封接温度下降幅度较大。其中实施例1、2、3和5，较于对照组分别降低了约30.7％、29.2％、22％和25.8％；而对比例3，(a)的组分不在优选范围内，相较于对照组封接温度降低了约16.6％，降低的幅度明显减弱。
79.从实施例1、实施例6-7、对比例4和对照组可以看出，实施例1和实施例6的(a)与(b)的质量比在优选范围内，相较于对照组，其封接温度较低；其中实施例1、6和7，相较于对照组，其封接温度降低了约30.7％、31.4％和27.3％；对比例4中由于(b)含量较低，导致(a)与(b)的质量比不在优选范围内，相较于对照组封接温度降低了约9.4％，降低的幅度显著减弱。
80.最后应当说明的是，以上实施例以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。