[发明专利]一种铁封微晶玻璃

说明书

技术领域

本发明属于电子封装材料，特别涉及微电子金属封装中的铁封微晶玻璃。

背景技术

电子元器件金属外壳广泛使用金属-玻璃封接技术。其中金属为具有低膨胀系数的可伐合金，玻璃绝缘子为硅硼硬玻璃。但由于可伐合金导热性较差、不耐应力腐蚀，且价格较高，因此，在大功率器件和继电器等要求具有良好散热性能的电子元器件中，期望用相对廉价的低碳钢如10#钢代替可伐合金。与钢封接的玻璃属于铁封玻璃，目前使用的铁封玻璃主要是非晶玻璃，尽管非晶玻璃与铁封外壳封接后，绝缘电阻(≥1×10⁹Ω)和漏气率(≤1×10^-9pa·m³s^-1)满足标准，但非晶玻璃绝缘子在引线受到90°±5°应力作用弯曲1次后就容易开裂，导致气密性下降，严重影响金属外壳封接的可靠性。为了提高元器件的可靠性，需要研制一种铁封微晶玻璃，以提高铁封玻璃的抗开裂性能。

发明内容

本发明针对铁封非晶玻璃易开裂问题，提出SiO₂-BaO-K₂O-Na₂O-Al₂O₃-ZnO-CaO七元系微晶玻璃，并混合少量细粉碎的晶核形成剂氟化钙，使玻璃熔封之后出现微晶体，可以有效地提高铁封玻璃的抗开裂性能。

本发明的技术方案为：

采用分析纯试剂为原料，按照质量分数配比为：SiO₂：41～57％，BaO：32～38％，K₂O：7.5～9.5％，Na₂O：0.6～8％，Al₂O₃：0.3～5％，ZnO：0.9～5％，CaO：0.02～0.3％，在上述配方总量的基础上，另外以氟化钙的形式引入质量分数为5～6％的F作为形核剂。

将上述原料混合后的试剂球磨4小时，以使其混合均匀。用铂铑合金坩埚熔炼玻璃，在熔化温度保温4小时后将玻璃液从铂铑合金坩埚中倒出水淬，得到玻璃块；将玻璃块研磨至35～80μm，采用4％左右的聚乙烯醇溶液，采用手工研磨法对玻璃粉进行造粒；按照铁封外壳的形状、尺寸，采用匹配的压坯机进行压坯，然后在链式排蜡炉中进行排蜡，得到收缩后的致密的熟坯，并与铁封外壳零件进行装架；在N₂保护下进行熔封，1000℃下保温半小时左右即可实现与铁封外壳的封接。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：

1、具有更高的可靠性，在各种环境、机械、电性能试验后，漏气率仍能满足电子元器件金属外壳的要求，绝缘电阻高出金属外壳要求一个数量级。

2、封接后具有更高的引线牢固性，如引线90°±5°弯曲3次后玻璃并不开裂，仍能保持弯曲前的漏气率。

3、封接后玻璃中析出的主要晶体BaSi₂O₅，呈板条状，可以使玻璃强化，且微晶的析出不需要进行专门的形核处理和晶化处理。

具体实施方式

表：铁封微晶玻璃成分(质量分数百分比)