[发明专利]一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法

说明书

本发明是关于一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法，该玻璃包括以下重量百分含量组分:无铅低熔点封接玻璃60％～85％；低膨胀填料8％～20％；易熔金属合金7％～20％。本发明无铅低熔点封接玻璃的膨胀系数与铂组玻璃匹配，封接温度≤420℃，化学稳定性好，封接强度高，易于制备。本发明可以根据不同的特性指标要求，灵活调整各项组分的配比，优化玻璃配方，满足市场对无铅低熔点封接玻璃的特定要求。

技术领域

本发明涉及玻璃材料制备技术领域，特别是涉及一种掺杂易熔金属合金的无铅低熔点封接玻璃及制备方法。

背景技术

低熔点封接玻璃作为封接材料的一种，由于其在气密性和耐热性方面优于有机高分子材料，在电绝缘性能方面又优于金属材料，因而低熔点封接玻璃具有广泛的应用领域。随着现代科学技术的发展，尤其是真空电子技术、光电子技术、微电子半导体技术、激光和红外技术、电光源、工业测试等领域的飞速进步，器件的小型化、结构元件的精密化程度不断提高，电子元器件的种类越来越多，制品的形状也越来越复杂，对封接制品的气密性和可靠性的要求越来越高，对工作环境的要求也越来越高，由此导致对低熔点封接玻璃的要求越来越苛刻，要求具有广泛的应用领域，同时又有很强的针对性及特殊的指标要求。

在低熔点封接玻璃中，含铅封接玻璃具有软化温度低、电学性能稳定、化学稳定性较好等一系列特性。在多种电子元器件封接方面有着广泛的用途。国内外制备含铅封接玻璃常选用PbO-B₂O₃-ZnO-SiO₂玻璃系统，但是大多数商用封接玻璃中的PbO含量甚至高达70％以上，这类产品中含有的重金属会对环境和人体造成严重危害。同时，大量废弃的电子元器件无法无害化处理，遇到雨水及大气等的侵蚀，铅离子就会逐渐溶出，导致土壤及地下水质的严重污染，对人类居住环境带来严重的威胁。因此，目前世界范围内对含铅材料的应用，越发受到严格的限制。虽然含铅低熔点封接玻璃的应用受到严格限制，但含铅的低熔点封接玻璃除了对环境不友好外，几乎所有的理化性能皆优于无铅低熔点封接玻璃。对于低熔点封接玻璃领域来讲，紧迫的研发任务是低熔点封接玻璃的无铅化，替代含铅低熔点封接玻璃。目前，低熔点封接玻璃的研发趋势转变为无铅化、低温化、实用化，无铅低熔点封接玻璃若要完全替代含铅低熔点封接玻璃，那么必须同时满足这“三化”的苛刻要求。目前对无铅低熔点封接玻璃的研究主要集中在磷酸盐玻璃系统、钒酸盐玻璃系统、铋酸盐玻璃系统、硼硅酸盐玻璃系统等。其中铋酸盐玻璃因为可以在低温封接，封接强度高，并具有较好的化学稳定性而受到关注，国内外研发机构在上述研究领域已发布了相关专利。

美国发明专利US2006/01058981公开了一种低熔点封接玻璃组分，以质量百分比计其玻璃组分为70％～90％的Bi₂O₃、10％～35％的ZnO、10％～35％的B₂O₃、0.1％～5％的Al₂O₃、0.1％～5％的CeO₂、0％～5％的CuO、0％～0.2％的Fe₂O₃，其中CuO+Fe₂O₃含量为0.05％～5％，该组分玻璃在封接温度时不析晶，该体系玻璃的缺点在于由于玻璃中添加了大量的Al₂O₃成分，使玻璃的封接温度明显提高。

日本发明专利特开2006143480公开了一种Bi₂O₃-B₂O₃系玻璃组分及采用该组分的封接材料，基本不含铅，以摩尔百分比计其组分为：35％～60％的Bi₂O₃、10％～35％的B₂O₃、0.1％～5％的WO₃。采用该组分的封接材料含有体积百分数为40％～90％的基础玻璃组分和60％～10％的低膨胀耐火性填料。该体系玻璃的缺点在于其热膨胀系数过高，在未加低膨胀耐火性填料之前，其值都在110×10^-7/℃之上，且封接过程中易析晶。