CN114195396A - 一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法 - Google Patents

一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114195396A
CN114195396A CN202111512312.7A CN202111512312A CN114195396A CN 114195396 A CN114195396 A CN 114195396A CN 202111512312 A CN202111512312 A CN 202111512312A CN 114195396 A CN114195396 A CN 114195396A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
hollow
modified
hollow glass
beads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111512312.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王哲
冯庆
华斯嘉
徐绍华
郗雪艳
刘卫红
杨文波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Seal Electronic Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Seal Electronic Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Seal Electronic Material Technology Co Ltd filed Critical Xian Seal Electronic Material Technology Co Ltd
Priority to CN202111512312.7A priority Critical patent/CN114195396A/zh
Publication of CN114195396A publication Critical patent/CN114195396A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，采用硼硅酸盐玻璃为主体，在制备浆料的过程中添加(0～50％)的微米级中空玻璃微珠，通过喷雾干燥法制备复合玻璃造粒粉，用该造粒粉打制出相应的玻璃坯，然后利用玻璃‑金属烧结，测试其机械强度及介电性能。试验结果表明，中空玻璃微珠的添加可以有效提高硼硅酸玻璃的综合性能，随着中空玻璃微珠含量的增加，相应的玻璃‑金属封接件的机械强度和介电性能也有所提高。本方法对于高性能玻璃造粒粉的制备及封接性能的提升具有良好的效果。

Description

一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及电子玻璃技术领域，具体而言涉及一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法。
背景技术
近年来集成电路的集成度迅速提高，射频连接器、微波器件等工作频率范围也大幅提高，为了降低由此带来的阻抗延时及功率损耗，除了采用低电阻率金属外，重要的是降低介质层的寄生电容。由于电容C与介电常数ε成正比，可采用低介电常数材料作互连介质，减小阻抗延迟，从而满足集成电路发展的需要。
低介电玻璃是一种很理想的候选材料，由于其性能特点突出而被广泛应用于电子封装领域中，起着保护电路、隔离绝缘和防止信号失真等作用。低介电玻璃不仅具有良好的耐热性和化学稳定性、高的机械强度、气密性和电绝缘性能等优点，可以满足电子元器件严苛的工作环境要求，还具有较低的介电常数和介电损耗，低介电常数可以减少信号的弛豫和交叉干扰，而低介电损耗则能够减少高频和大电阻率下的热耗过多，实现良好的散热功效。
现有技术中也有一些关于低介电常数的玻璃组合物的报道，如申请号为CN202110688872.1的发明申请中公开了一种低介电常数玻璃组合物，其摩尔百分比组成含有：SiO264.8～68.2mol％；B2O323.9～28.8mol％；R2O2.5～6.51mol％；其中，所述R2O为Li2O、Na2O和K2O中的一种或多种，20℃-120℃的玻璃线膨胀系数α为34.5～40×10-7/k。还含有：Al2O3 0～3.1mol％；MO 0～5mol％；Sb2O3 0～0.1mol％，其中，MO为BaO和SrO中的一种或两种。又如申请号为CN202110446122.3的发明申请中公开了一种微型射频玻璃绝缘子用低介电封接玻璃粉，由以摩尔百分比表示的原料制成：SiO2：70.5～74.0％，B2O3：20.5～23.5％，Ga2O3：0.5～2.0％，P2O5：0.25～2.0％，Li2O：0.4～6.0％，K2O：0.1～1.5％，LaB6：0.05～1.0％，NaCl：0.03～0.3％。
中空玻璃微珠具有低杂质、低介电、低密度、高强度等特性，为近年来一种新型添加材料。
发明内容
针对现有技术中的玻璃封接材料存在的机械性能、介电性能不足等问题，本发明的目的在于优化玻璃封接材料现有制备技术，利用中空玻璃微珠具有低杂质、低介电、低密度、高强度等特性，在玻璃粉中添加中空玻璃微珠，采用造粒技术制备一种中空玻璃微珠/玻璃复合材料，从而提高玻璃的机械性能及介电性能。实验证明，利用本发明提供复合玻璃材料与金属进行密封可以使得该玻璃-金属密封件具有较高的机械性能和较低的介电常数，大大的提高了原有的玻璃-金属密封件性能。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1)、按摩尔比计准备原料，各原料组分及用量为：SiO2：60～70％；BaO：5～15％；Na2O：5～18％；K2O：6～18％；B2O3：0～8％；Li2O：0～6％；La2O3：0～6％；将上述各原料加入球磨机中混合均匀；
步骤2)、将步骤1中配制好的玻璃原料置于高温炉中在1600～1650℃下加热至液态，保温一定时间后取出并倒入水中骤冷，获得玻璃熔渣；
步骤3)、将步骤2中得到的玻璃熔渣破碎、研磨、震动筛分，得到具有一定粒度的玻璃粉；
步骤4)、将玻璃粉、分散剂、粘结剂、水按质量比为90～110：1～4：8～15：60～90的比例混合，同时加入一定量的中空玻璃微珠，将混合料置于球磨机中充分搅拌，得到浆料；
步骤5)、将步骤4中配制的浆料取出并通入喷雾造粒机制备造粒粉；再将造粒粉倒入压坯机中制备玻璃坯；将玻璃坯置于玻化炉中充分反应；组装玻璃坯并置于烧结炉中制备产品。
进一步地，所述步骤3中，筛分得到的玻璃粉的粒度范围为1～20μm。
进一步地，所述步骤4中，所述中空玻璃微珠的用量为占所述玻璃粉质量的0～50％；所述中空玻璃微珠的粒径为5～100μm，10GHz下的介电常数为1～4。
进一步地，所述步骤4中，制备得到的浆料的固体含量为55～65％。
进一步地，所述步骤4中，分散剂和粘结剂均为有机高分子聚合物。
优选地，所述分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酸铵盐；所述粘结剂为聚乙烯醇、PVA、PVB。
进一步地，所述步骤5中，喷雾造粒时，喷雾造粒机的喷嘴孔径为0.5～1.0mm；喷雾压力为10～20kg/cm3；进口温度215～265℃，出口温度90～115℃。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，中空玻璃微珠作为一种添加剂其本身强度和低介电常数性能较好，加入到玻璃中的中空玻璃微珠可以起到桥联作用，作为玻璃中的增强剂，同时还能起到降低材料整体的介电常数。另外，中空玻璃微珠表面会与玻璃组分相融，形成化学键，结合更加牢靠。实验证明，利用本发明提供复合玻璃材料与金属进行密封可以使得该玻璃-金属密封件具有较高的机械强度及较低的介电常数，大大提高了原有的玻璃-金属密封件性能，解决了现有的玻璃封接材料存在的强度差、介电损耗好等问题，可以达到大规模工业化使用的水平。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例
配料：按照以下组分的摩尔比准备500g原料，加入600g玛瑙球混合均匀。SiO2：65％；BaO：8％；Na2O：8％；K2O：8％；B2O3：5％；Li2O：3％；La2O3：3％。
熔制：将混合均匀的玻璃粉末置于高温炉中加热至1600～1650℃，保温一定时间后取出并倒入水中骤冷，获得玻璃熔渣。
制粉：将熔制后获得的玻璃熔渣按照球料比1.2：1的比例置于球磨机中破碎、研磨2～2.5h，然后用筛子震动筛分，得到粒度范围为1～20μm的玻璃粉。
制浆：将玻璃粉、分散剂、粘结剂、水按100：3：12：80的比例混合，同时加入一定含量的中空玻璃微珠，将混合料置于球磨机中充分搅拌。整个过程控制浆料的固体含量为60％，分别添加质量含量为0％、5％、10％、20％、30％、40％、50％的中空玻璃微珠粉末。
造粒：将配制的浆料取出并通入离心式喷雾造粒机制备造粒粉；其中喷雾压力为15kg/cm3；喷嘴孔径为1.0mm；进口温度为250℃，出口温度110℃。
制坯：将制备好的造粒粉倒入压坯机中制备玻璃坯。
玻化：将制备好的玻璃坯置于玻化炉中充分反应。
封接：组装玻璃坯并置于烧结炉中制备产品。
将上述制备得到的复合材料进行性能测试：
1.介电常数测试：把各个实施例中制备得到的复合材料制成Φ10的圆片，厚度为5mm，放在介电常数测试仪进行测试，测试频率为10GHz。
2.测试各个实施例中得到的复合材料封接产品的气密性、绝缘性及破坏强度。采用的产品为连接器烧结件，气密性采用氦质谱检漏仪进行测试，绝缘性采用电阻测试仪进行测试，破坏强度采用压力机测试。
各实施例的性能测试结果如下表：
Figure BDA0003398872630000051
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1)、按摩尔比计准备原料，各原料组分及用量为：SiO2：60～70％；BaO：5～15％；Na2O：5～18％；K2O：6～18％；B2O3：0～8％；Li2O：0～6％；La2O3：0～6％；将上述各原料加入球磨机中混合均匀；
步骤2)、将步骤1中配制好的玻璃原料置于高温炉中在1600～1650℃下加热至液态，保温一定时间后取出并倒入水中骤冷，获得玻璃熔渣；
步骤3)、将步骤2中得到的玻璃熔渣破碎、研磨、震动筛分，得到具有一定粒度的玻璃粉；
步骤4)、将玻璃粉、分散剂、粘结剂、水按质量比为90～110：1～4：8～15：60～90的比例混合，同时加入一定量的中空玻璃微珠，将混合料置于球磨机中充分搅拌，得到浆料；
步骤5)、将步骤4中配制的浆料取出并通入喷雾造粒机制备造粒粉；再将造粒粉倒入压坯机中制备玻璃坯；将玻璃坯置于玻化炉中充分反应；组装玻璃坯并置于烧结炉中制备产品。
2.如权利要求1所述的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，筛分得到的玻璃粉的粒度范围为1～20μm。
3.如权利要求1所述的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述中空玻璃微珠的用量为占所述玻璃粉质量的0～50％；所述中空玻璃微珠的粒径为5～100μm，10GHz下的介电常数为1～4。
4.如权利要求1所述的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，制备得到的浆料的固体含量为55～65％。
5.如权利要求1所述的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，分散剂和粘结剂均为有机高分子聚合物。
6.如权利要求5所述的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于：所述分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酸铵盐；所述粘结剂为聚乙烯醇、PVA、PVB。
7.如权利要求1所述的一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，喷雾造粒时，喷雾造粒机的喷嘴孔径为0.5～1.0mm；喷雾压力为10～20kg/cm3；进口温度215～265℃，出口温度90～115℃。
CN202111512312.7A 2021-12-08 2021-12-08 一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法 Pending CN114195396A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111512312.7A CN114195396A (zh) 2021-12-08 2021-12-08 一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111512312.7A CN114195396A (zh) 2021-12-08 2021-12-08 一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114195396A true CN114195396A (zh) 2022-03-18

Family

ID=80652596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111512312.7A Pending CN114195396A (zh) 2021-12-08 2021-12-08 一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114195396A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4867935A (en) * 1988-02-26 1989-09-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for preparing ceramic tape compositions
US5204289A (en) * 1991-10-18 1993-04-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Glass-based and glass-ceramic-based composites
JPH05286785A (ja) * 1992-04-06 1993-11-02 Fujitsu Ltd 絶縁膜の形成方法
CN101167226A (zh) * 2005-04-28 2008-04-23 3M创新有限公司 密封材料及其使用方法
CN111138081A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 西安赛尔电子材料科技有限公司 一种改进的玻璃封接材料制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4867935A (en) * 1988-02-26 1989-09-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for preparing ceramic tape compositions
US5204289A (en) * 1991-10-18 1993-04-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Glass-based and glass-ceramic-based composites
JPH05286785A (ja) * 1992-04-06 1993-11-02 Fujitsu Ltd 絶縁膜の形成方法
CN101167226A (zh) * 2005-04-28 2008-04-23 3M创新有限公司 密封材料及其使用方法
CN111138081A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 西安赛尔电子材料科技有限公司 一种改进的玻璃封接材料制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108101366A (zh) 一种电子封装用低介电玻璃造粒粉及其制备方法
CN103880290B (zh) 一种高膨胀系数铜封接玻璃粉的制备方法及其应用
WO2019019657A1 (zh) 硼铝硅酸盐矿物材料、低温共烧陶瓷复合材料、低温共烧陶瓷、复合基板及其制备方法
CN109206124B (zh) 一种低温共烧陶瓷介质材料及其制备方法
CN110526702B (zh) 一种碳复合锰锌铁氧体宽频吸波材料的制备方法
CN111302639A (zh) 一种玻璃粉体的制备方法和玻璃粉体
CN113354399A (zh) 低温共烧复合陶瓷材料及制备方法
CN105384430B (zh) 陶瓷材料及其制备方法
CN111138081A (zh) 一种改进的玻璃封接材料制备方法
CN106882921A (zh) 一种耐750℃高温的封接材料及其制备方法
CN104692663A (zh) 高电阻率高膨胀系数铝及铝合金封接用玻璃粉及制备方法
CN114315160A (zh) 一种低介电封接玻璃造粒粉及其制备方法
CN110217993A (zh) 一种环保型低温封接玻璃及其制备方法
CN106882922B (zh) 一种耐550℃高温的封接玻璃及其制备方法
CN111302775B (zh) 一种具有高品质因数低介电常数的陶瓷材料及其制备方法
CN116574472A (zh) 一种耐高低温老化双组份环氧灌封胶及制备方法
CN108314327B (zh) Ce掺杂低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN114195396A (zh) 一种用中空玻璃微珠改性的硼硅酸盐玻璃的制备方法
CN111470776B (zh) 一种高频低损耗玻璃陶瓷材料及其制备方法
CN101585660A (zh) 一种半导体钝化封装用铅硅铝系玻璃粉及其制备方法
CN110395911B (zh) 一种超低介电多孔玻璃球形填料及其制备方法
WO2022228340A1 (zh) 一种微型射频玻璃绝缘子用低介电封接玻璃粉
CN111925199A (zh) 一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN115124815B (zh) 一种绝缘型纳米陶瓷复合体及其制备方法
CN114315161A (zh) 一种介孔二氧化硅/玻璃复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination