[发明专利]一种含碱土金属的低熔点玻璃粉及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种含碱土金属的低熔点玻璃粉及其制备方法和应用，所述含碱土金属的低熔点玻璃粉的原料组分包括：30～70mol％Bi2O3、10～30mol％B2O3、10～30mol％ZnO、0～20mol％含R的化合物，各组分摩尔百分比之和为100 mol%；所述含R化合物选自RO、RF2、RCl2中的至少一种，其中R为Ca、Sr、Ba中的至少一种；优选地，所述含碱土金属的低熔点玻璃粉的原料组分：Bi2O3：40～60mol％、B2O3：20～30mol％、ZnO：20～30mol％、含R的化合物：5～10mol％，各组分摩尔百分比之和为100 mol%。

技术领域

本发明涉及一种含碱土金属的低熔点玻璃粉及其制备方法和在铝及铝合金封接中的应用，属于铝及铝合金封接技术领域。

背景技术

电子器件金属外壳广泛使用金属-玻璃封接技术。随着电子器件向轻质、高性能方向发展，迫切需要用较轻质的铝代替高密度的可伐合金、钢、铜等材料。由于铝合金具有低熔点(660℃)、高热膨胀系数(15～24×10-6/℃)等特性，所以对封接玻璃提出了低熔点、高膨胀的性能要求。同时，电子器件在使用过程中需要应对不同温度、湿度以及冲击等多种恶劣环境，需要封接玻璃具有良好的气密性、抗老化性、电绝缘性以及较高的机械强度从而确保器件安全、稳定运行。

目前，铝及铝合金封接用低熔玻璃主要分为铅玻璃和无铅玻璃两大类。由于铅玻璃化废弃后遇到水、酸雨及大气等的侵蚀，铅离子会逐渐溶出，将导致地下水质的严重污染，对人的生命安全，尤其对儿童的大脑发育会带来严重的影响。另一方面，在含铅玻璃生产中，由于配料过程中粉尘的飞扬和玻璃熔制过程中铅的挥发会对作业工人及环境造成危害。欧盟已经开始强制实施《关于电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》法规，全面禁止在电子和汽车等产品中使用铅、镉、汞、铊、六价铬及其化合物等有害物质。绿色、环保、无铅化已成为电子制造业的发展方向。

目前，无铅铝封接玻璃主要分为三大体系：钒酸盐体系、磷酸盐体系、铋酸盐体系。其中，钒酸盐玻璃，如中国专利CN201410143646.5)报道了一种软化温度低于450℃、热膨胀系数在4.9～12.5×10^-6/℃可控的V₂O₅-ZnO-B₂O₃低熔点玻璃。但钒酸盐玻璃为层状结构，易吸收水分，在烧结体系中易形成气泡，同时在使用中存在着热膨胀系数匹配等问题。磷酸盐玻璃，如：中国专利CN108164150A公开的玻璃组成摩尔百分数为P₂O₅：35～45％、SnO：15～28％、Bi₂O₃：15～27％、ZnO₂：3～7％、SiO₂：1～3％、Na₂O：2～4％、K₂O：1～4％、BaO：2～5％及WO₃：2～4％。尽管磷酸盐玻璃与铝外壳封接后，绝缘电阻和漏气率满足标准，但磷酸盐玻璃化学稳定性极差，同时存在易吸水，电绝缘性差等问题。铋酸盐玻璃，如日本专利特开2006143480公开了一种Bi₂O₃-B₂O₃系玻璃组分及采用该组分的封接材料，其组分为：Bi₂O₃30～60mol％、B₂O₃ 10～35mol％、WO₃ 0.1～5mol％，该玻璃在封接过程中易析晶，析晶会导致玻璃封接温度升高，破坏铝制壳体及插针的内部晶体架构，留下严重的安全隐患。因此，为了保证封接件的稳定性，提高器件的可靠性、竞争力，迫切需要研制一种新型铋酸盐铝合金封接玻璃。

发明内容

针对现有的铋酸盐封接玻璃易析晶，热膨胀系数较低的技术问题，本发明提供一种含碱土金属的低熔点玻璃粉及其制备方法和在铝及铝合金封接中的应用。