一种无铅低熔点封接玻璃的制作方法
【专利摘要】本发明属于特种玻璃生产制造【技术领域】，提出一种无铅低熔点封接玻璃，主要应用于化工、电子材料的封接。所述封接玻璃的组份及重量百分比为：ZnO16～24%，B2O34.2～8%，SrO5～12%，Bi2O38～15%，P2O5?30.85～61%，GeO20.29～0.8%，V2O53.5～25%。本发明封接玻璃中不含铅、镉、铊等有毒、有害物质，有较低的膨胀系数，最好可达到转变温度416℃，软化温度455℃，在20～300℃平均线膨胀系数78.5×10-7/℃，化学稳定性好，适合于玻璃、陶瓷、金属和半导体之间的相互粘连；可在涂料、电子浆料或树脂中做助剂或填料，特别适用于电子元器件的封接。
【专利说明】一种无铅低熔点封接玻璃
【技术领域】
[0001] 本发明属于特种玻璃生产制造【技术领域】，提出一种无铅低熔点封接玻璃，主要应 用于化工、电子材料的封接。
【背景技术】
[0002] 低熔点封接玻璃是指熔点显著低于普通玻璃的封接玻璃，它作为一种焊料应用于 真空技术和电子技术中，目前国内在低熔点封接玻璃领域中主要采用的是Pb0-B 203-Si02， Pb〇-Zn〇-B203等含铅玻璃体系，含铅玻璃具有介电损耗小、软化温度低、化学稳定性好等优 点，但是随着对环保的逐步重视，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。中国信息产业部明确规定玻璃粉中的有毒有害元素铅、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯 醚的最大允许含量为〇. 1%，要求实施无铅工艺，所有电子产品中有毒有害元素的含量要达 到国家标准。自2006年7月1日起在欧洲市场上销售的相关产品必须为无铅产品，面临我 国无铅化政策和国际环保政策限制，需要研制新的低熔点无铅玻璃粉。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提出一种环保的无铅低熔点封接玻璃及制备方法，满足不同封 接对象的要求。本发明适用于玻璃、陶瓷、半导体及玻璃、陶瓷和金属之间的封接；本发明符 合国家规定的无毒害元素的要求。
[0004] 本发明为完成上述目的采用如下技术方案： 一种无铅低熔点封接玻璃，所述封接玻璃的玻璃组份及质量百分比为：Zn016?24%， BA 4. 2 ?8%，SrO 5 ?12%，Bi203 8 ?15%，P205 30. 85 ?61%，Ge02 0 · 29 ?0· 8%，V205 3. 5?25%。所述无铅低熔点封接玻璃的转变点温度Tg为416?498°C，软化点温度Ts为 455 ?530°C，膨胀系数 α 为 74. 1 ?83. 6 X 1(T7/°C。
[0005] 为了解决玻璃封接温度不能太高而又要求化学稳定性好这一矛盾；所述封接玻 璃，需要具有较好的化学稳定性，较低的封接温度，为避免上下基板因热应力过大而炸裂， 设计的低熔点的膨胀系数必须与基板的热膨胀系数相匹配。
[0006] -种无铅低熔点封接玻璃，所述封接玻璃优选的玻璃组份的质量百分比为： Zn019. 2%, B2〇3 5. 5%, SrO 8. 15%, Bi203 11%, P205 30. 85%, Ge02 0 . 3%, V205 25%〇
[0007] 优化后的封接玻璃热膨胀系数a 2(l~3(^为78. 5X 10'转变点温度416°C，软化点 温度455°C，满足工业上对封接玻璃的要求。
[0008] 所述无铅低熔点封接玻璃中的氧化物原料：ZnO由分析纯的氧化锌引入；B20 3由分 析纯的硼酸引入；SrO由分析纯的碳酸锶引入；Bi203由分析纯的氧化铋引入；P 205由分析纯 的五氧化二磷引入；Ge02由分析纯的氧化锗引入；V 205由分析纯的偏钒酸铵引入。
[0009] 所述无铅低熔点封接玻璃，在保证网络形成体足够的条件下适当的引入了 Bi203， Bi203的加入对降低玻璃的软化点有一定的作用，当其含量小于8%时，不能充分降低玻璃的 软化点，当其含量大于15%时，玻璃的热稳定性变差，膨胀系数升高。因此本发明中Bi203含 量定为8?15%。
[0010] 本发明同时引入了 Ge02, Ge02-部分以网络形成体进入网络，使玻璃软化温度都 略有升高，化学稳定性变好；一部分以网络外体存在，起到削弱网络作用而使膨胀系数升 高。在化学稳定性相差不大时，氧化锗含量在0. 29?0. 8%时，软化点相对较低，因此Ge02 含量定为〇. 29?0. 8%。
[0011] 使用一部分v205取代P20 5，是本发明中的关键点，P205虽然能够降低玻璃的软化 点，但是化学稳定性极差，同时随着P 2〇5的增加，膨胀系数也有增加的趋势，钒离子以【vo6】 八面体的形式进入到玻璃的网络结构，钒容易被极化，也容易被氧阴离子所屏蔽，所以玻璃 的膨胀系数进一步降低，v 205的引入能够起到降低玻璃膨胀系数的作用，其软化温度则是先 升高，然后逐步下降，而当v 205含量大于30%的时候，钒酸盐玻璃极易析晶，导致玻璃的流动 性降低，不能完成封接，因此v 205含量定为3. 5?25%。
[0012] 本发明无铅低熔点封接玻璃材料的优点在于：环保性好，不含铅、镉、铊等有毒有 害物质；熔制温度低，在900°c即可熔融；化学稳定性好，热膨胀系数在一定范围内可调，适 用于电子元器件的封接。本发明玻璃组份及质量百分比熔制出的封接玻璃转变点温度Tg 为416?498°C，软化点温度Ts为455?530°C，膨胀系数α在74. 1?83.6X10_V°C范 围内可调。低的软化点温度和低的膨胀系数，也是本发明的优点且对环境不构成污染。
【具体实施方式】
[0013] 结合具体实施例对本发明加以说明：（实施例中的成份含量均以质量百分比计）： 实施例： 按照该玻璃组成成份，采用五氧化二磷、硼酸、碳酸锶、氧化铋、氧化锌、氧化锗、偏钒酸 铵为原料，根据封接玻璃各组分的百分含量，计算出原料的质量，称量原料并混合均匀，制 成配合料。在900°C温度下熔化，保温一小时，将熔制好的玻璃液浇铸成型或水淬后研磨成 粉，玻璃粉料颗粒过200目筛，即可得到封接用玻璃粉末。具体实施配方及测试结果请见表 1所示。
[0014] 表1 :封接玻璃配方及测试结果
【权利要求】
1. 一种无铅低熔点封接玻璃，其特征是所述封接玻璃的玻璃组份及质量百分比为 16?24%的氧化锌，4. 2?8%的氧化硼，5?12%的氧化锶，8?15%的氧化铋，30. 85? 61%的五氧化二磷，0. 29?0. 8%的氧化锗，3. 5?25%的五氧化二钒；所述无铅低熔点封 接玻璃的转变点温度Tg为416?498°C，软化点温度Ts为455?530°C，膨胀系数α为 74. 1 ?83. 6Xl(T7/t：。
2. 如权利要求1所述的一种无铅低熔点封接玻璃，其特征是所述封接玻璃的玻璃组份 及质量百分比为：Ζη019· 2%，Β2035· 5%，SrO 8. 15%，Bi203 11%，P205 30. 85%，Ge02 0 · 3%， V205 25%;所述无铅低熔点封接玻璃的热膨胀系数a2(l~3(^为78. 5X1(T，转变点温度 416°C，软化点温度455°C。
【文档编号】C03C12/00GK104150778SQ201410389494
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】周莉, 吕皓, 田瑞平, 潘国治, 杨剑, 崔永红, 张振华 申请人:海南中航特玻材料有限公司