[发明专利]一种环保型低温封接玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环保型低温封接玻璃，该封接玻璃材料按照质量百分比含量制备而成：30‑50wt.％Bi₂O₃，26‑45wt.％ZnO，8‑20wt.％B₂O₃，1‑8wt.％Y₂O₃，0.1‑5wt.％WO₃，0.1‑1wt.％TiO₂，0.1‑1wt.％SnO₂，0‑5wt.％SiO₂，0‑5wt.％Al₂O₃。本发明还提供了一种环保型低温封接玻璃的制备方法，包括以下步骤：将SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Bi₂O₃、ZnO、Y₂O₃、WO₃、TiO₂、SnO₂等氧化物按质量百分比称量原料，混合均匀后放入铂金坩埚中，然后将铂金坩埚在900～1200℃温度下熔融1～3小时，待玻璃熔融均匀后，将熔融玻璃液倒入去离子水中水淬，然后干燥获得玻璃熔体的碎块，再将干燥后的玻璃进行球磨粉碎，并烘干过200目筛。本发明具有以下优点：不含对环境有害的重金属氧化物；在30‑380℃范围的玻璃平均线性热膨胀系数为(55～70)×10^‑7/℃；玻璃的软化点温度小于400℃。

技术领域

本发明涉及一种铋酸盐环保型低温封接玻璃材料及其制备方法，属于玻璃材料和电子材料技术领域。

背景技术

低温封接玻璃是指熔点显著低于普通玻璃的封接玻璃，它可以作为一种焊料应用于真空技术和电子技术中，广泛应用于汽车电子、家用电器、信息通讯科技、国防军事、电子浆料、微电子技术、能源、航空航天等众多领域。

目前在低温封接领域中，国内的半导体仪器仪表的生产企业的无壳密封中长久以来一直使用环氧树脂类的有机胶黏剂作为封接材料，使用这类有机材料，在工作中产生的高温会使有机物老化，致使封口发生漏气、吸潮、漏电等危险，在环保、化学稳定性、耐水性、封接稳定性等方面没有封接玻璃的优势，性能也得不到国际市场的认可。

现在国际上流行使用封接玻璃作为封接材料，在传统的低温封接玻璃中，主要有铅酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等低温封接玻璃。其中铅酸盐玻璃具有介电损耗小、软化温度低、化学稳定性好等优点，但是铅酸盐玻璃由于含PbO，使得其从制备到使用过程中会对人体和环境产生污染和毒害，欧美等西方发达国家很早就立法RoHS等法规规定禁止使用对环境有害的含铅产品；钒酸盐封接玻璃虽然具有较低的软化点温度，是400℃以下气密性粘接最主要的材料，但是钒酸盐玻璃在使用过程中容易析晶，化学稳定性差，熔制过程需要采用通氧气条件，而且玻璃原料中的V₂O₅对人体有慢性毒害作用，并且V₂O₅是一种半导体材料，在熔制成玻璃后电导率较高，对被封接器件的绝缘性能产生负面影响；磷酸盐玻璃具有良好的环境友好性，但是其软化温度高，一般在400℃以上，而且磷酸盐玻璃的热膨胀系数普遍较大，化学稳定性较差。

随着现代微电子技术与光电子技术的迅猛发展，以及器件小型化与元件精密化对封接制品气密性与可靠性的更高要求，特别是环境保护呼声的日益高涨，对封接玻璃提出了更为严厉的要求：除满足化学稳定性、热膨胀匹配以及可封接性等基本要求外，其封接温度越来越低，以便最大程度的对被封接器件予以保护，因为过高的玻璃软化温度会导致玻璃的熔封温度升高，也不利于封接时玻璃的流动性，若流动性不良，玻璃体就不可能布满整个封接空间，润湿不充分，封接强度降低，会造成封接器件慢性渗漏；其封接强度也越来越高，以便满足真空、负压等极限封接条件；此外，封接玻璃组分中不得含有铅、镉等有毒有害成分，以便满足电子电气产品环保的基本要求。