[发明专利]一种低温无铅玻璃粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅玻璃粉，特别是公开一种低温无铅玻璃粉及其制备方法，应用于氧化铝封接及以氧化铝为基板用的电子浆料，属于电子材料技术领域。

背景技术

低熔玻璃是指软化温度(T_s)低于600℃的一类特殊用途玻璃，广泛应用于真空电子技术、微电子技术、激光和红外技术、电光源、高能物理和宇航工业、能源、汽车工业、化学工业、工业测试等领域，可实现玻璃、陶瓷与多种金属之间的封接。铅玻璃具有突出的低温软化性能及优异的化学稳定性，多年以来一直被用作商用低熔玻璃。但此类玻璃中含有大量高毒性的PbO，其使用正受到越来越多的限制。

因为Bi与Pb同属第6周期的P区，在元素周期表中为相邻元素，性质相似，且玻璃在黏度、转变温度、热膨胀系数等方面也比较相似，S.Rada, P.Pascuta, M.Bosca等认为：Bi₂O₃是有条件形成玻璃的物质，与其它氧化物形成共熔体时，具有相当宽的玻璃形成范围。另外Bi₂O₃可以提高玻璃的耐腐蚀性能及热稳定性，所以铋酸盐玻璃是铅玻璃最佳的替代品。铋系玻璃在绝缘涂层玻璃、封接玻璃和电子浆料用玻璃方面的应用已有较多的研究。前人对高铋玻璃的研究较多，也有人通过调节Bi₂O₃与BaO的量制得低铋玻璃。

由于Bi₂O₃与B₂O₃一起形成玻璃时，具有很宽的玻璃形成范围，笔者通过调整Bi₂O₃和B₂O₃的量，另外为了提高玻璃热稳定性，在Bi₂O₃-B₂O₃的基础上加入适量的ZnO、Al₂O₃，希望得到一种低熔无铅玻璃，可以用于氧化铝-氧化铝封接或者用作以氧化铝为基板的电子浆料用玻璃相。

目前氧化铝封接及氧化铝基板用电子浆料玻璃粉存在如下不足：（1）经烧结后由于与氧化铝膨胀系数不匹配或者润湿性不好，导致应力太大，长期使用容易开裂，导致电学性能变坏。（2）有些玻璃粉虽然性能好，但是含有铅、铬等对人和环境有害的化学元素。（3）所制得的电子浆料的重烧稳定性比较差。

申请号为US4362656美国专利公开了一种氧化钌基厚膜电阻浆料用玻璃粉，此玻璃中含有大量的铅，虽然各项性能优异，但是不符合环保要求。为了符合节能环保要求，提高与基板的粘结性能，申请号为201210446523.x的中国专利公开了一种以Bi₂O₃、ZnO、B₂O₃、高岭土、TiO₂、SiO₂为原料制备的无铅玻璃粉，但是由于该玻璃含有TiO₂，导致该玻璃粉二次烧结时容易析晶，重烧稳定性变差。申请号为200710041637.5的中国专利公开了一种以Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、MgO、Li₂O为原料制备无铅玻璃粉，该玻璃粉具有较好的化学和热稳定性，低膨胀系数，较高的机械性能，但是由于含有部分SiO₂导致软化温度仍然较高。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种用于氧化铝封接及以氧化铝为基板用电子浆料低温无铅玻璃粉以及制备方法。

本发明是这样实现的：一种低温无铅玻璃粉及其制备方法，其特征在于所述无铅玻璃粉的原料包括以下组分及重量百分含量：Bi₂O₃ 30～80%、B₂O₃ 10～60%、ZnO 0～20%、Sb₂O₃ 0～20%、Al₂O₃ 0～10%、碱金属氧化物 0～7%；所述的碱性氧化物为Li₂O。