[发明专利]一种用于红外加热涂层的介质玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件的介质玻璃的领域，特别涉及一种用于红外加热涂层的介质玻璃及其制备方法。

背景技术

氧化铅作为一种低成本的原料，具有很强的玻璃形成能力。在电子器件领域，含铅封接玻璃具有制备容易、熔封温度低、机械强度高、化学稳定性好等优点，因而得到广泛应用。尽管这些含铅封接玻璃已在商用封接中使用，但也存在许多不足之处，其中最明显的就是这种玻璃中含有对人体健康和环境有害的PbO。随着各国环保意识的增强，很多国家开始关注含铅封接玻璃引发的一系列铅污染问题，纷纷出台了有关政策或采取有关措施。磷酸盐体系介质玻璃作为一种很有市场前景的介质材料，具有熔封温度较低、膨胀系数易于调节等多种优势，有望取代传统的含铅封接玻璃。

当今科学技术的发展、人类社会的进步对封接材料提出更高的要求，熔封温度低、热膨胀系数范围较宽、化学稳定性好、价格合理的介质材料或封接材料必将大受欢迎。在近代微电子技术、电子显示和光电子技术的快速前进中，器件小型化、结构元件精密化已变成主流。许多工艺对封接制品的气密性和可靠性越来越高，在优化光电子、微电子器件的制备工艺时要求尽可能降低熔封温度。但是一味降低熔封温度将导致复合层化学稳定性降低，介质结合强度下降，并使介质材料的膨胀系数太大，如果玻璃的膨胀系数太大，则其与基体材料间的膨胀系数匹配问题也将难以解决。

美国专利5021366号公布了一种无铅磷酸盐封接玻璃，其摩尔组成为：P₂O₅：30～36％、ZrO₂：0～45％，碱金属氧化物15～25％，碱土金属氧化物15～25％，还添加氧化铝、氧化锡及少量的氧化铅等组分。该玻璃的软化温度为400～430℃，热膨胀系数为145～170×10^-7/℃，虽然该玻璃的软化温度适合低熔封接，但是该玻璃的热膨胀系数较大，不能用于中、低膨胀系数的封接，同时含有少量的铅，不能适应无铅化的要求，由于ZrO₂的含量较高，因此在成本方面同样不具有优势。

美国专利5153151号公布了一种磷酸盐封接玻璃，其摩尔组成为Li₂O：0～15％、Na₂O：0～20％、K₂O：0～10％、ZnO：0～45％、Ag₂O：0～25％、Tl₂O：0～25％、PbO：0～20％、CuO：0～5％、CaO：0～20％、SrO：0～20％、P₂O₅：24～36％、Al₂O₃：0～5％、CeO₂：0～2％、BaO：0～20％、SnO：0～5％、Sb₂O₃：0～61％、Bi₂O₃：0～10％、B₂O₃：0～10％，该玻璃的转变温度为300～340℃，热膨胀系数为135～180×10^-7/℃，该玻璃的缺点在于Tl₂O的毒性很大，同时，玻璃的热膨胀系数较大，不能用于中、低膨胀系数的封接。

日本专利第H7-69672号公开的玻璃组成的摩尔百分数为：P₂O₅25～50％，SnO 30～70％，ZnO 0～25％，在此基础上添加适量的B₂O₃，WO₃，Li₂O等。该系统的玻璃组成中的SnO/ZnO大于5∶1，玻璃的使用温度为350～450℃，热膨胀系数大于120×10^-7/℃，专利中采用填充剂的方法来降低玻璃的膨胀系数，填充剂的加入影响到玻璃封接时的流动性和封接器件的气密性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于红外加热涂层的介质玻璃及其制备方法，该介质玻璃不含铅不含贵重金属，所有的组成玻璃的氧化物在自然界中含量丰富，环境友好，玻璃的熔封温度和热膨胀系数适中，适合于以氧化铝陶瓷、汽车玻璃、十号不锈钢等材料为基板的红外加热器件；制备方法工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。