CN101857370A - 一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，原料按重量百分比组成为：Bi₂O₃为65～85％，B₂O₃为1～30％，ZnO为1～20％，Al₂O₃为1～10％，MgO为1～5％，V₂O₅为1～5％，Li₂O为1～5％，WO₃为1～5％，P₂O₅为1～3％，SrO为1～3％；所述的Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO的总的重量百分比为70～90％；所述的Al₂O₃、MgO和WO₃的总的重量百分比为5～13％；所述的V₂O₅、Li₂O、P₂O₅的总的重量百分比为4～10％；本发明的特点：不含铅并具有气密性好、封接流动性佳、封接温度低的优点，可用于电子陶瓷相互间的粘结。

Description

一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉

【技术领域】

本发明属化工技术领域，特别涉及一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉。

【背景技术】

电子陶瓷广泛用于制作电子功能元件的、多数以氧化物为主成分的烧结体材料。电子陶瓷的制造工艺与传统的陶瓷工艺大致相同。电子陶瓷按功能和用途可以分为五类：绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。绝缘装置瓷，简称装置瓷，具有优良的电绝缘性能，用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷。在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷，称为电子陶瓷。电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用。陶瓷基片材料，在电子陶瓷中，占有最重要位置的是绝缘体。特别是高级集成电路用绝缘基片或封装材料，可以采用尺寸精度为微米或微米以下的高纯度致密氧化铝烧结体。高纯度致密氧化铝具有金属材料所不具备的绝缘性和高分子材料所不具备的导热性。

电子陶瓷或称电子工业用陶瓷，它在化学成分、微观结构和机电性能上，均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。这些区别是电子工业对电子陶瓷所提出的一系列特殊技术要求而形成的，其中最重要的是须具有高的机械强度，耐高温高湿，抗辐射，介质常数在很宽的范围内变化，介质损耗角正切值小，电容量温度系数可以调整(或电容量变化率可调整).抗电强度和绝缘电阻值高，以及老化性能优异等。

电子陶瓷按特性可分为高频和超高频绝缘陶瓷、高频高介陶瓷、铁电和反铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、光电陶瓷、电阻陶瓷等。按应用范围可分为固定用陶瓷、电真空陶瓷、电容器陶瓷和电阻陶瓷。按微观结构可分多晶、单晶、多晶与玻璃相、单晶与玻璃相(无玻璃相陶瓷属于固相烧结，有玻璃相陶瓷属于波相烧结)。

利用陶瓷材料的高频或超高频和低频电气物理特性可制作各种不同形状的固定零件、陶瓷电容器、电真空陶瓷零件、碳膜电阻基体等等，它们在通信、广播、电视、雷达、仪器仪表等电子设备中是不可缺少的组成部分；另外，随着激光、计算、集成、光学等新技术的发展，电子陶瓷的用途更日益扩大。

电子陶瓷材料的发展，同物理化学、应用物理学、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的发展密切相关，它们相互促进，从而在电子技术的飞跃发展中，使电子陶瓷也相应地取得了很大进展

目前，电子陶瓷相互间的粘结大多采用胶结法生产，但采用这种高分子材料封胶虽然有弹性，水蒸气渗透率也较低；但耐候性、耐高低温性能不如无机玻璃粉，所以，使用寿命不如无机玻璃粉；而且高分子胶使用时有臭味。因此，人们越来越不愿意使用，同时，无机玻璃粉具有良好的介电性能，因此越来越受到人们的重视。

美国专利P5153151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％、Bi₂O₃0～10％、B₂O₃ 0～10％，该玻璃的转变温度为300～340℃，热膨胀系数为135～180×10^-7/℃，但该玻璃的缺点在于较大的Tl₂O毒性和热膨胀系数，不能用于中、低膨胀系数的封接。

美国专利US20020019303提出了一种磷锡锌***的封接玻璃，封接温度430℃～500℃，但由于含有大量的SnO，需要在还原气氛下生产和封接，不利于产业化应用。

日立制作所特开平2-267137公布了一种氧化钒(V₂O₅)系封接玻璃，封接温度小于400℃，热膨胀系数90×10^-7/℃以下，但这种玻璃中，氧化铅是必要组分，不能满足无铅化的要求，同时，还含有剧毒铊的氧化物。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有电子陶瓷相互间粘结相的不足，提供一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉。该无铅铋酸盐玻璃粉不含铅并具有气密性好、封接流动性佳、封接温度低的优点，可用于电子陶瓷相互间的粘结。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，原料按重量百分比组成为：Bi₂O₃为65～85％，B₂O₃为1～30％，ZnO为1～20％，Al₂O₃为1～10％，MgO为1～5％，V₂O₅为1～5％，Li₂O为1～5％，WO₃为1～5％，P₂O₅为1～3％，SrO为1～3％；

所述的Bi₂O₃优选为70～80％，最佳为74％；

所述的B₂O₃优选为5～15％，最佳为6％；

所述的ZnO优选为5～10％，最佳为5％；

所述的Al₂O₃优选为1～5％，最佳为3％；

所述的MgO优选为1～3％，最佳为3％；

所述的V₂O₅优选为1～3％，最佳为2％；

所述的Li₂O优选为1～3％，最佳为3％；

所述的WO₃优选为1～3％，最佳为2％；

所述的P₂O₅优选为1～2％，最佳为1％；

所述的SrO优选为1～2％，最佳为1％；

所述的Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO的总的重量百分比为70～90％；

所述的Al₂O₃、MgO和WO₃的总的重量百分比为5～13％；

所述的V₂O₅、Li₂O、P₂O₅的总的重量百分比为4～10％。

所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉的膨胀系数为70～85×10^-7/℃，封接温度为470～530℃。

一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉的制备方法，具体步骤为：

(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；

(2)将所称取的原料充分混合；

(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1150℃的电炉中，保温70min；

(4)将熔化后的玻璃液倒入冷水中水淬；

(5)将水淬后的玻璃烘干，并放入球磨机球磨；

(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。

本发明的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉适用范围广，除了应用于电子陶瓷相互间粘结之外，同时还可以和在此温度和膨胀系数相符的玻璃、陶瓷、金属封接，封接性能良好。

本发明一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉的积极效果是：不含铅并具有气密性好、封接流动性佳、封接温度低的优点，可用于电子陶瓷相互间的粘结。

【附图说明】

图1实施例2的红外光谱；

【具体实施方式】

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供了一种可广泛应用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，具有低熔点、无毒、无污染的优点，以满足市场对电子陶瓷相互间粘结相的需求。

其中，所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，原料按重量百分比组成为：Bi₂O₃为65～85％，B₂O₃为1～30％，ZnO为1～20％，Al₂O₃为1～10％，MgO为1～5％，V₂O₅为1～5％，Li₂O为1～5％，WO₃为1～5％，P₂O₅为1～3％，SrO为1～3％；

所述的Bi₂O₃优选为70～80％，最佳为74％；

所述的B₂O₃优选为5～15％，最佳为6％；

所述的ZnO优选为5～10％，最佳为5％；

所述的Al₂O₃优选为1～5％，最佳为3％；

所述的MgO优选为1～3％，最佳为3％；

所述的V₂O₅优选为1～3％，最佳为2％；

所述的Li₂O优选为1～3％，最佳为3％；

所述的WO₃优选为1～3％，最佳为2％；

所述的P₂O₅优选为1～2％，最佳为1％；

所述的SrO优选为1～2％，最佳为1％；

所述的Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO的总的重量百分比为70～90％；

所述的Al₂O₃、MgO和WO₃的总的重量百分比为5～13％；

所述的V₂O₅、Li₂O、P₂O₅的总的重量百分比为4～10％。

所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉的膨胀系数为70～85×10^-7/℃，封接温度为470～530℃。

本发明的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉适用范围广，除了应用于电子陶瓷相互间粘结之外，同时还可以和在此温度和膨胀系数相符的玻璃、陶瓷、金属封接，封接性能良好。

实施例1

一、原料组成按摩尔百分比为：

Bi₂O₃为74％，B₂O₃为6％，ZnO为5％，Al₂O₃为3％，MgO为3％，V₂O₅为2％，Li₂O为3％，WO₃为2％，P₂O₅为1％，SrO为1％。

二、制备方法：

(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；

(2)将所称取的原料充分混合；

(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1150℃的电炉中，保温70min；

(4)将熔化后的玻璃液倒入冷水中水淬；

(5)将水淬后的玻璃烘干，并放入球磨机球磨；

(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。

三、测试结果：

膨胀系数：82×10^-7/℃(300℃) 烧结温度：500℃

体积电阻率：＞10¹²Ω·cm      烧结时间：40min

粒径范围：1～10μm           耐水性：良

结晶类型：非结晶型           流散性：好

实施例2

一、原料组成按摩尔百分比为：

Bi₂O₃为66％，B₂O₃为11％，ZnO为7％，Al₂O₃为3％，MgO为5％，V₂O₅为1％，Li₂O为2％，WO₃为2％，P₂O₅为2％，SrO为1％。

二、制备方法：同实施例1。

三、测试结果：

膨胀系数：77×10^-7/℃(300℃)烧结温度：530℃

体积电阻率：＞10¹²Ω·cm       烧结时间：40min

粒径范围：1～10μm          耐水性：良

结晶类型：非结晶型          流散性：好

实施例3

一、原料组成按摩尔百分比为：

Bi₂O₃为70％，B₂O₃为10％，ZnO为6％，Al₂O₃为4％，MgO为3％，V₂O₅为2％，Li₂O为1％，WO₃为1％，P₂O₅为2％，SrO为1％。

二、制备方法：同实施例1。

三、测试结果：

膨胀系数：75×10^-7/℃(300℃)烧结温度：520℃

体积电阻率：＞10¹²Ω·cm       烧结时间：40min

粒径范围：1～10μm          耐水性：良

结晶类型：非结晶型          流散性：好

值得注意的是，本发明可根据具体封接材料的特性以及对温度及膨胀系数的具体要求提供与之匹配的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其方法在于选用不同的组分构成玻璃从而获得多种具有不同膨胀系数的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉。

最后所应说明的是：以上实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，原料按重量百分比组成为：Bi₂O₃为65～85％，B₂O₃为1～30％，ZnO为1～20％，Al₂O₃为1～10％，MgO为1～5％，V₂O₅为1～5％，Li₂O为1～5％，WO₃为1～5％，P₂O₅为1～3％，SrO为1～3％。

2.如权利要求1所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的Bi₂O₃为70～80％；所述的B₂O₃为5～15％；所述的ZnO为5～10％；所述的Al₂O₃为1～5％。

3.如权利要求2所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的Bi₂O₃为74％；所述的B₂O₃为6％；所述的ZnO为5％；所述的Al₂O₃为3％。

4.如权利要求1所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的MgO为1～3％；所述的V₂O₅为1～3％；所述的Li₂O为1～3％；所述的WO₃为1～3％。

5.如权利要求4所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的MgO为3％；所述的V₂O₅为2％；所述的Li₂O为3％；所述的WO₃为2％。

6.如权利要求1所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的P₂O₅为1～2％；所述的SrO为1～2％。

7.如权利要求6所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的P₂O₅为1％；所述的SrO为1％。

8.如权利要求1所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO的总的重量百分比为70～90％。

9.如权利要求1所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的Al₂O₃、MgO和WO₃的总的重量百分比为5～13％。

10.如权利要求1所述的一种用于电子陶瓷相互间粘结的无铅铋酸盐玻璃粉，其特征在于，所述的V₂O₅、Li₂O、P₂O₅的总的重量百分比为4～10％。

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