[發(fā)明專(zhuān)利]一種低熔點(diǎn)玻璃及制備和應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710046054.1
• 申請(qǐng)日: 2007-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101157517A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳培;李勝春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C03C3/19
• 分類(lèi)號(hào): C03C3/19;C03C3/17
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬玻璃領(lǐng)域，特別是涉及一種低熔點(diǎn)玻璃及制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)

在低熔點(diǎn)玻璃中，含鉛低熔點(diǎn)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(xué)穩(wěn)定性好等一系列特性，在電子封接方面有著廣泛的用途。國(guó)內(nèi)外制備含鉛低熔點(diǎn)玻璃常選用PbO-SiO₂，PbO-B₂O₃、PbO-B₂O₃-SiO₂、PbO-ZnO-B₂O₃等體系。鉛的中毒劑量?jī)H為1mg，致死劑量為1g，但是大多數(shù)商用低熔點(diǎn)玻璃中PbO含量甚至高達(dá)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(dá)70％，這類(lèi)產(chǎn)品中含有的重金屬會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成嚴(yán)重危害。同時(shí)，含鉛高的玻璃化學(xué)穩(wěn)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(huì)逐漸溶出，導(dǎo)致地下水質(zhì)的嚴(yán)重污染，對(duì)人的生命安全，尤其是對(duì)兒童的大腦發(fā)育帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。

在真空封接電子器件時(shí)，有時(shí)不容許采用直接封接，只能利用易熔的特種粉術(shù)玻璃焊料在較低溫度下進(jìn)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(shí)對(duì)構(gòu)件上的熒光粉、半導(dǎo)體等材料起到保護(hù)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(hù)層而應(yīng)用在微電子學(xué)中。在半導(dǎo)體儀器儀表的無(wú)殼封接中，應(yīng)用無(wú)機(jī)玻璃比有機(jī)介質(zhì)在防潮性和堅(jiān)固性方面有明顯的優(yōu)越性，而且無(wú)機(jī)玻璃比有機(jī)介質(zhì)能耐更高的溫度。而含鉛低熔點(diǎn)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(xué)穩(wěn)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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)被認(rèn)為是不可替代的。

基于含鉛低熔點(diǎn)玻璃以上的一些原因，最近幾年材料科學(xué)工作者加快了對(duì)含鉛玻璃無(wú)鉛化方面的研究，特別是日本及歐洲各國(guó)更是在這方面投入了極大的精力。隨著環(huán)保意識(shí)漸入人心，以及一些相關(guān)法律的陸續(xù)出臺(tái)，此領(lǐng)域的研究工作將日益受到重視。

在無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃體系中較有前途的是Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂和ZnO-B₂O₃-SiO₂，釩酸鹽、磷酸鹽等體系，但是前兩者封接溫度較高，而且鉍酸鹽和釩酸鹽體系成本高。磷酸鹽體系在低溫和無(wú)鉛化方面占有很大的優(yōu)勢(shì)，大多數(shù)性能都可與傳統(tǒng)含鉛封接玻璃相媲美，而且顯著減少環(huán)境污染。無(wú)鉛磷酸鹽封接玻璃將是傳統(tǒng)含鉛封接玻璃最有潛力的取代物。

美國(guó)專(zhuān)利第P5153151號(hào)公布了一種磷酸鹽封接玻璃，其摩爾組成為L(zhǎng)i₂O0～15％、Na₂O0～20％、K₂O0～10％、ZnO0～45％、Ag₂O0～25％、Tl₂O0～25％、PbO0～20％、CuO0～5％、CaO0～20％、SrO0～20％、P₂O₅24～36％、Al₂O₃0～5％、CeO₂0～2％、BaO0～20％、SnO0～5％、Sb₂O₃0～61％、Bi₂O₃0～10％、B₂O₃0～10％，該玻璃的轉(zhuǎn)變溫度為300～340℃，熱膨脹系數(shù)為135～180×10^-7/℃，該玻璃的缺點(diǎn)在于Tl₂O的毒性很大，同時(shí)，玻璃的熱膨脹系數(shù)較大，不能用于中、低膨脹系數(shù)的封接。

日立制作所特開(kāi)平2-267137公布了一種氧化釩(V₂O₅)系封接玻璃，封接溫度小于400℃，熱膨脹系數(shù)90×10^-7/℃以下，但這種玻璃中，氧化鉛是必要組分，不能滿(mǎn)足無(wú)鉛化的要求，同時(shí)，還含有劇毒鉈的氧化物。