[发明专利]低温封接玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温封接玻璃及其制备方法。所述低温封接玻璃包含内核以及包覆在所述内核表面的包覆层；所述内核的材料为铋酸盐系玻璃；所述包覆层的材料为磷酸盐系玻璃；所述铋酸盐系玻璃和所述磷酸盐系玻璃在接触界面析晶形成析晶层。该低温封接玻璃的膨胀系数可调，能够满足铝合金以及不同材质间的良好封接，封接强度较传统低温封接玻璃明显提高，且耐水性好。

技术领域

本发明涉及封接玻璃，特别是一种低温封接玻璃及其制备方法。

背景技术

低温封接玻璃是指能在400～700℃的温度范围内，实现玻璃、陶瓷、金属合金乃至各类新型复合材料等材料封接的玻璃产品，其作为一种新型封接材料，可在较低温度下实现金属(合金)-金属(合金)、金属(合金)-陶瓷、金属(合金)-玻璃等材料间的封接、粘接和绝缘，由此能够广泛应用于汽车行业、航空航天和电子工业等高精尖行业，解决电器工程、电子传感器、光通讯、微流控芯片等一系列现代技术面临的问题和挑战。目前，大多数已商业的封接玻璃是铅基玻璃，玻璃中含有PbO，对人体健康和环境有害。随着低温封接玻璃无铅化的推进，目前主流研究主要集中于具有潜在应用背景的磷系、铋系、钒系以及硼系低温封接玻璃。

随着自动化电器设备的广泛应用，特别是航空航天领域电子技术的不断发展，常规可伐合金和不锈钢为材质的电连接器及其封接材料已经难以满足当今电器设备的需求。铝合金因质地软延展性好、不具备磁性、抗电磁干扰能力强且密度低等特点，成为理想的电子器件材料。但铝合金的熔点为660℃，膨胀系数为236×10^-7/℃，目前难以有与之相配比的封接玻璃体系，使其封接难度较大，难以达到所需的封接强度。因此，目前涉及铝合金的封接主要采用焊接的方式，将传统高温封接后的端子用金锡焊或其它焊膏焊接至铝合金壳体上，但焊接成本高、工艺复杂，焊接过程易出现如裂纹、孔穴等缺陷，也会影响器件质量。另外，对不同材质间(例如可伐合金与铝合金间)的封接，因膨胀系数的差异，封接难度也会进一步加大，封接强度低。因此，传统的封接玻璃应用于铝合金的封接或者不同材质间的封接时，封接所得器件常在热循环、热冲击、焊接过程中发生开裂，对于微电子器件，特别是孔间距极小的器件，因应力分布的不均匀性，更易造成封接玻璃开裂，进而导致器件漏气失效。

发明内容

基于此，有必要提供一种低温封接玻璃。该低温封接玻璃的膨胀系数可调，能够满足铝合金以及不同材质间的良好封接，封接强度较传统低温封接玻璃明显提高，且耐水性好。

具体技术方案如下：

一种低温封接玻璃，其包含内核以及包覆在所述内核表面的包覆层；

所述内核的材料为铋酸盐系玻璃；所述包覆层的材料为磷酸盐系玻璃；

所述铋酸盐系玻璃和所述磷酸盐系玻璃在接触界面析晶形成析晶层。

在其中一个实施例中，以重量百分比计，所述磷酸盐系玻璃的组成包括：五氧化二磷40～75％、二氧化硅0.1～5％、氧化锌10～30％、氧化钠3～13％、氧化钾3～20％、氧化铝1～15％、二氧化铈1～5％和氟化铝0.1～5％。

在其中一个实施例中，以重量百分比计，所述磷酸盐系玻璃的组成包括：五氧化二磷50～70％、二氧化硅1～5％、氧化锌10～20％、氧化钠5～10％、氧化钾5～15％、氧化铝1～10％、二氧化铈1～5％和氟化铝1～5％。

在其中一个实施例中，以重量百分比计，所述铋酸盐系玻璃的组成包括：氧化硼3～15％、氧化锌2～14％、氧化铋60～87％、二氧化硅0～5％和氧化钡2～10％。

在其中一个实施例中，以重量百分比计，所述铋酸盐系玻璃的组成包括：氧化硼5～15％、氧化锌5～14％、氧化铋65～80％、二氧化硅1～5％和氧化钡2～10％。

在其中一个实施例中，所述铋酸盐系玻璃和/或所述磷酸盐系玻璃的组成还包括其它氧化物；所述的其它氧化物选自氧化铬、氧化铁、四氧化三铁、氧化锰、氧化钴和五氧化二钒中的至少一种。