[发明专利]无铅低熔点玻璃焊料、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无铅低熔点玻璃焊料、其制备方法和应用，玻璃焊料按照质量百分含量计算，包括如下组分：TeO₂：10‑60％，V₂O₅：20‑70％，CuO：0‑50％。适用于玻璃、陶瓷及玻璃、陶瓷、金属之间电子器件封接。主要涉及汽车工业、航空航天和电子工业等产业，解决了玻璃焊料与陶瓷材料基板的热膨胀系数匹配差、封接难度大及封接温度高的问题。本发明玻璃焊料中不含铅、汞、镉、六价铬有害物质，符合欧盟RoHS指令标准，绿色环保且综合性能良好，特别适用于电子器件封接，制备方法简单，成本低。

技术领域

本发明涉及一种封接材料、其制备方法和应用，特别是涉及一种无铅玻璃焊料、其制备方法和应用，用于玻璃、陶瓷及玻璃、陶瓷、金属之间的绿色封接和复合材料制备技术领域，特别适合应用于电子功率模块以及集成电力电子模块技术领域。

背景技术

在复合基板中金属层与陶瓷基板层的结合状态直接决定了复合基板的性能。直接覆铜(DBC)陶瓷基板是以导电、导热性为目的开发出的将金属铜材料与陶瓷基板材料直接键合得到复合基板材料。但此类基板所需覆接温度高；与陶瓷基板的热膨胀系数相差大；抗热震动性能相对较差等原因在应用中常常因疲劳而损坏。

开发具有良好物理化学相容性的焊料材料对于优化复合基板的综合性能具有十分重要的意义。与其他连接材料相比，玻璃焊料具有良好的化学稳定性，良好的耐热性，较高的机械结合强度，密封性能好，封接时不受基板表面粗糙度的影响，界面之间不会产生过大的压应力或者拉应力导致材料或器件的失效，因此玻璃焊料被广泛的应用于微电子、汽车和宇航等诸多技术领域。近年来多数商用的玻璃料体系中都含有大量的铅，而随着人类环保意识的逐渐增强，研发向无铅无公害的环保型玻璃焊料体系成为这一领域的发展趋势。同时，玻璃特征温度特别是封接温度是玻璃焊料的主要工艺参数之一。降低玻璃焊料封接温度有助于优化光电子器件及微电子器件的制备工艺，还能避免金属零件的氧化变形，这都成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种无铅低熔点玻璃焊料、其制备方法和应用，是一种无铅无公害的低熔点环保玻璃焊料，适用于玻璃、陶瓷及玻璃、陶瓷、金属之间的封接，特别满足适用于提升金属铜层与陶瓷基板之间结合能力，制备方法简单，成本低。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种无铅低熔点玻璃焊料，按照质量百分含量计算，包括如下组分：TeO₂：10-60％，V₂O₅：20-70％，CuO：0-50％。

作为本发明进一步优选的技术方案，无铅低熔点玻璃焊料，按照质量百分含量计算，包括如下组分：TeO₂：30-50％，V₂O₅：20-55％，CuO：7-45％。

作为本发明更进一步优选的技术方案，无铅低熔点玻璃焊料，按照质量百分含量计算，包括如下组分：TeO₂：34-50％，V₂O₅：20-52％，CuO：8-28％。

作为本发明优选的技术方案，所述无铅低熔点玻璃焊料在20-300℃条件下的热膨胀系数为8.0×10^-6-12.0×10^-6/℃。

作为本发明优选的技术方案，无铅低熔点玻璃焊料的玻璃转变温度在250-330℃区间内。

作为本发明优选的技术方案，无铅低熔点玻璃焊料的软化温度在300-350℃区间内。

作为本发明优选的技术方案，无铅低熔点玻璃焊料的熔融温度为450-650℃。

作为本发明优选的技术方案，无铅低熔点玻璃焊料的比重为3.5-5.2g/cm³。