[发明专利]一种无铅低熔封接玻璃及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无铅封接玻璃，具体涉及一种不含铅并具有低熔点特性，可用于对电子元器件进行封接的玻璃以及该玻璃的制备方法。

背景技术：

在电子行业中，常采用玻璃封接的方式来对玻璃组件间，玻璃件与金属、合金或陶瓷间的连接进行密封，这种封接的温度希望尽可能低，以保证对电器件或电子器物不受损伤，在现有大部分使用的低温封接玻璃中，主要以含氧化铅、氧化锌的玻璃为主，这些玻璃具有电阻大、介电损耗小、软化温度低、化学稳定性好等优点，能较好的满足多种封接要求，但由于组分中含有铅元素，具有较大的毒性以及人们环保意识的不断增强，各国已经加强了电子行业无铅化的研究及相应的立法工作，绿色、环保、无铅化潮流已成为电子制造业的主旋律，因此，为电子行业提供无铅的低温封接玻璃材料成为了一个急需解决的问题。

目前，国内外无铅低温封接玻璃的研究和开发主要集中在含SnO、ZnO的磷酸盐体系、硼酸盐玻璃体系、钒酸盐体系和铋酸盐玻璃体系。

其中无铅低熔磷酸盐玻璃的最大优势在于低熔点带来的低封接温度，但同时也存在着热膨胀系数大、化学稳定性差、制备工艺复杂等缺陷，因此，常加入Al₂O₃、SiO₂、RO(R＝Zn、Ba、Mg)等氧化物来改善其化学稳定性、热膨胀系数和流动性等性能。无铅低熔磷酸盐玻璃中的P₂O₅-SnO-ZnO系统(简称PSZ)研究的最为广泛和深入，它与含铅玻璃的许多性质相似，如500C粘度小于10³Pa.s，封接过程中流动性好，不会过早析晶，加入少量晶核剂能有效控制析晶。相关的专利报道有US5281560、CN1087883、JP2001019473、JP2001139344、JP2003183050合US2005255985等。但PSZ系统玻璃配方中含有大量SnO，熔制过程中SnO极容易被氧化为SnO₂，因此需要在氮气及还原气氛下进行熔制；SnO价格较贵，成本高，因而大规模产业化存在一定难度。

硼酸盐玻璃体系中近年来以BaO-ZnO-B₂O₃近来研究稍多，其主要问题在于加入低熔氧化物后，其封接温度与其它性能往往不能同时满足要求。钒酸盐和铋酸盐体系的封接玻璃则主要是成本过高，且封接温度较高，热膨胀系数太大，限制了其广泛使用。

发明内容：

发明目的：本发明的目的是克服现有技术中封接玻璃中含铅等有毒元素、以及磷酸盐封接玻璃中存在易氧化、成本高的SnO成分等缺陷，提供一种无铅低熔封接玻璃及其制备方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种无铅低熔封接玻璃，它包括下列摩尔百分比的原料：20～55mol％P₂O₅，5～30mol％TeO₂和0～55mol％ZnO。

作为优选方案，本发明提供的无铅低熔封接玻璃中还可以加入2～20mol％B₂O₃、0～16mol％Bi₂O₃、0～12mol％Sb₂O₃、0～12mol％V₂O₅、0～12mol％Li₂O、0～15mol％Na₂O、0～12mol％K₂O、0～8mol％MgO、0～10mol％SrO、0～12mol％CaO、0～30mol％BaO、0～8mol％SnO、0～4mol％CuO、0～5mol％Al₂O₃、0～8mol％La₂O₃、0～8mol％Fe₂O₃、0～3mol％SiO₂或0～8mol％TiO₂中的一种或以上多种组分混合的添加剂成分。其中添加剂成分总含量不超过玻璃总组分含量的30mol％。

本发明提供的无铅低熔封接玻璃，还可根据具体要求，将添加剂成分中的碱金属或碱土金属氧化物替换为相应的碱金属或碱土金属的卤化物的一种或多种组合，其中，碱金属或碱土金属的卤化物的总含量不超过玻璃总组分含量的5mol％。