[發明專利]用于電子器件封接的無鉛氧化鉍焊料玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 200810207413.1
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101456673A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 陳培;喬文杰;李勝春;賀雅飛;夏秀峰
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C03C8/24
• 分類號: C03C8/24
• 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

本發明屬無鉛焊料玻璃及其制備領域，特別是涉及用于電子器件封接的無鉛氧化鉍焊料玻璃及其制備方法。

背景技術

電真空玻璃和電子玻璃包括電光源、電子管、陰極射線管(CRT)、顯示器(LCD、FPD)等玻璃，及其他各類型電子器件基片(如光盤、磁盤基片)。在電光源、電子管、陰極射線管、顯示器中應用玻璃部件的數量較多。

在電真空鎢組、鉬組等低膨脹系數玻璃以及電光源、電子管常用的封接玻璃中，通常以低堿硼硅酸鹽系統為基礎成分，一般不用鉛玻璃，只有個別的含PbO，如鎢組的DW?216、DW?217含PbO僅6.0％，Corning?G?702P含PbO?5.7％；而鉑組玻璃中含PbO比較多，如我國的DB2404、美國的GEC?L21、英國的C212均為高鉛玻璃，含PbO30％左右。鉛玻璃線膨脹系數在20～300℃范圍內為(86～92)×10^-7℃^-1，與鉑、杜美絲匹配封接，電絕緣性能好(T_K-100可達320℃左右)，玻璃光澤透亮，燈工和封接操作方便，適合于自動壓制芯柱機和聯合機上生產。

眾所周知，PbO中Pb²⁺離子可形成四方錐體的結構單元[PbO₄]，組成螺旋形的鏈狀結構，與玻璃形成體骨架[SiO₄]以頂角相連或共邊相連，形成一種特殊的網絡，此網絡具有很寬的玻璃形成范圍，即使PbO(摩爾分數)達80％也能形成玻璃。Pb²⁺最外層電子殼為18+2結構，易于極化，具有較高的折射率和電阻率，極化后能形成對正電核的最佳屏蔽，使玻璃熔化溫度大為降低，黏度減小，軟化點降低，料性變長，同時賦予玻璃的膨脹系數比堿金屬氧化物要低，光澤度和耐水性優于堿金屬氧化物。因此含鉛的硅酸鹽玻璃得到廣泛應用。目前在電真空玻璃和電子玻璃封接的玻璃焊料中大多含有PbO。

隨著科技的不斷進步和環保意識的增強，鉛對人類的毒害和對環境的污染，愈來愈引起各方面的重視。鉛進入人體內一次量過多，如碳酸鉛20g就會引起急性中毒，口內有金屬味、流涎、口腔黏膜變白、惡心、嘔吐、陣發性腹疼、便秘或腹瀉，再嚴重時會抽搐、昏迷；如醋酸鉛50g經口部進入體內可致死。經人的呼吸道吸入含鉛蒸氣、含鉛煙氣、含鉛氣溶膠、含鉛粉塵，或由鉛污染的食物經消化道進入體內，均有明顯的累積作用產生慢性中毒，出現尿鉛增高，產生頭暈、頭痛、疲勞、失眠等神經衰弱癥狀，消化不良，輕度腹痛，便秘等癥狀。玻璃本身的鉛溶出量逐步引起人們的重視，白蘭地酒放在含鉛晶質玻璃酒杯中，5年后，酒中Pb含量高達20mg/L，超過ISO?5mg/L的規定。除了限制鉛的溶出量以外，歐洲對電子產品、玩具和焊料均提出無鉛玻璃的要求，如歐盟成員國出臺的法律規定2006年7月1日起，進入歐盟的電子產品，包括電子玩具，不得含有鉛、鎘、汞等有害物質。加拿大聯邦政府也在草擬一份條例，規定兒童用品、人造珠寶等首飾制成品中鉛的總濃度不得超過65mg/kg。以上這些規定均促使各國加速研制無鉛玻璃，包括無鉛電真空玻璃和無鉛電子玻璃，以及電真空玻璃和電子玻璃封接的無鉛焊料玻璃。

日立制作所特開平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90×10^-7/℃以下，但這種玻璃中，氧化鉛是必要組分，不能滿足無鉛化的要求，同時，還含有劇毒鉈的氧化物。