[發明專利]一種與金屬或合金封接用無鉛低熔點玻璃粉及其制備方法

無效

• 申請號: 200710043182.0
• 申請日: 2007-06-29
• 公開（公告）號: CN101113073A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 李勝春;陳培
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C03C8/24
• 分類號: C03C8/24;C03C27/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬玻璃粉及其制備方法領域，特別是涉及一種與金屬或合金封接用無鉛低熔點玻璃粉及其制備方法。

背景技術

封接玻璃是一種先進的焊接材料，該材料具有較適宜的熔化溫度和封接溫度，良好的耐熱性和化學穩定性、高的機械強度，被廣泛應用于電真空和微電子技術、激光和紅外技術、高能物理、能源、宇航、汽車等眾多領域，實現了玻璃、陶瓷、金屬、半導體間的相互封接。應用的產品有陰極射線管顯示器、真空熒光顯示器、等離子體顯示器、真空玻璃、太陽能集熱管、激光器、磁性材料磁頭和磁性材料薄膜等。

在低熔封接玻璃中，含鉛封接玻璃具有電阻大、介電損耗小、折射率和色散高以及吸收高能輻射、軟化溫度低、化學穩定性好等一系列特性，在電子封接方面有著廣泛的用途。國內外制備含鉛封接玻璃常選用PbO-SiO₂、PbO-B₂O₃、PbO-B₂O₃-SiO₂、PbO-ZnO-B₂O₃等體系。鉛的中毒劑量僅為lmg，致死劑量為1g，但是大多數商用封接玻璃中PbO含量甚至高達60--80mol％，如在彩色顯像管屏與錐封接用玻璃粉中PbO的含量高達70％，這類產品中含有的重金屬會對環境和人體造成嚴重危害。另外，含鉛高的玻璃化學穩定性差，使用后廢棄的玻璃遇水、酸雨及大氣等的侵蝕，鉛離子就會逐漸溶出，導致地下水質的嚴重污染，對人的生命安全，尤其是對兒童的大腦發育帶來嚴重的威脅。

目前國際上雖沒有標準定義無鉛產品中鉛的含量，但美國認為水管的釬焊(劑)中鉛含量小于0.2％即為無鉛。而在歐洲，單個元器件的鉛含量規定小于0.1％，此水平很有可能被ISO公認，但對電子組裝中無鉛還沒有確切的定義。

真空封接電子器件時，有時不容許采用直接封接，只能利用易熔的特種粉末玻璃焊料在較低溫度下進行封接。這種低溫封接能夠防止金屬零件的氧化與變形，同時對構件上的熒光粉、半導體等材料起到保護作用。它也可以作為熱敏電阻、晶體三極管和集成電路的防護層而應用在微電子學中。在半導體儀器儀表的無殼封接中，應用無機玻璃比有機介質在防潮性和堅固性方面有明顯的優越性，而且無機玻璃比有機介質能耐更高的溫度。而鉛玻璃具有電阻大、介電損耗小、折射率和色散高，以及吸收高能輻射、軟化溫度低、化學穩定性好等一系列特性，所以它在這些方面都有著廣泛的用途，并在很長時間內被認為是不可替代的。

在熔制這些玻璃時，鉛會大量地揮發到空氣中；在使用過程中，玻璃中所含的鉛也會逐漸地溶出，特別是廢棄之后，這些均對我們的身體健康會產生很大的危害。

基于含鉛封接玻璃以上的一些原因，最近幾年材料科學工作者加快了對含鉛玻璃無鉛化方面的研究，特別是日本及歐洲各國更是在這方面投入了極大的精力。另外，隨著環保意識漸入人心及一些相關法律的陸續出臺，此領域的研究工作將日益受到重視。

決定玻璃低熔性的組分可以是某些重金屬離子，含有18個或者更多電子的最外電子層的離子，還有易變形的大離子以及帶小電荷的陽離子。因而，通常用As₂O₃、Bi₂O₃、V₂O₅、SnO、P₂O₅等氧化物來代替玻璃中的PbO，此外還用一價的陰離子F-來代替二價的陰離子O^2-。現在人類的環保意識越來越強，無鉛等無公害封接玻璃及其產品，將會得到越來越多消費者的青睞。根據歐盟各國頒布的電器與電子設備廢棄物處理法(Waste?Electrical?andElectronic?Equipment，WEEE)，2008年將禁止使用含Pb、Cd、Hg等重金屬的材料。美國國家電子制造業協會已完成無鉛制備電子器件的開發，日本也制訂了電子產品無鉛化的強制實施日期。各國政府鼓勵環保課題的研究和發展，包括廢棄物的回收、環保設備免稅、增加無重金屬環保電子材料開發的資金投入等。