專利名稱：低溫低膨脹系數高硬度無鉛電子玻璃粉及其制備方法
技術領域：
本發明屬于電子材料技術領域，涉及一種低溫低膨脹系數高硬度無鉛電子玻璃粉及其制備方法。
背景技術：
在已知技術中，廣泛用于電子元器件、電真空器件、半導體器件包封、封接的電子玻璃，目前都是采用PbO-B2O3-SiO2、PbO-ZnO-B2O3材料體系，該材料體系封接性能良好，電性能良好，價格適中，是目前封接玻璃的主流。存在的主要問題是鉛含量高，用量在50% 80%，在玻璃的生產過程中，對操作工人的身體健康及環境造成極大的危害；封接過的廢棄的元件，PbO又會溶到雨水、土壤中，對環境造成更大的危害。為了減少對人體、環境的危害，國內外又發展了無鉛封接玻璃材料體系，主要體系有Bi203-B203-Si02、V2O5-B2O3-ZnO,BaO-B2O3-ZnO等，該三種材料體系存在膨脹系數過大，要想降低膨脹系數，材料熔點就要升聞。
發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種性能優良，熔點低、熱膨脹系數較低、硬度高、漏電流小、工藝簡單的低溫低膨脹系數高硬度無鉛電子玻璃粉及其制備方法。為解決上述的技術問題，本發明所采用的技術方案
一種低溫低膨脹系數的高硬度無鉛電子玻璃粉，其特殊之處在于所述的無鉛電子玻璃粉的重量配比為
Bi2O3 30 80 份；ZnO 10 30 份；
B2O3 10 30 份；CaF2 3 5 份；
MoO3 2 8 份；Al2O3 Γ5 份；
SiO2 O 10 份；P2O5 O 5 份；
Sb2O3 O 5 份；WO3 O 5 份。上述的無鉛電子玻璃粉的重量配比為
Bi2O3 60 份；ZnO 10 份；
B2O3 10 份；CaF2 5 份；
MoO3 3份；Al2O3 2份；
SiO2 3份；P2O5 I份；
Sb2O3 4 份；WO3 2 份。一種低溫低膨脹系數高硬度無鉛電子玻璃粉的其制備方法，通過以下步驟實現
(1)、將各材料進行準確稱量，在混料機里混料30分鐘；
(2)、將玻璃熔爐裝好坩堝，升溫到預定溫度1100°C，加料；
(3)、當玻璃熔化均勻后，用不銹鋼勺舀出，緩緩倒入水淬池里；
(4)、將水放凈，取出料，在干燥箱里120°C 150°C烘干8 15h;(5)、將烘干的料裝入球磨機里，球磨機預先裝入一定重量的球石；球磨到一定時間，出料，過300目篩；
(6)、稱量，包裝。本發明相對于現有技術，其有益效果如下
本發明采用不含鉛的環保材料，在生產中不會對人體產生危害、不產生有害廢氣和廢水及廢渣，是一種原材料環保、生產過程環保、產品環保的環境友好型新材料；玻璃粉電氣性能優良，熔點小、熱膨脹系數小、硬度高、漏電流小；封接溫度低，在450±10°C即可完成封接；材料膨脹系數在5. 85ppm,與避雷器閥片基體匹配。
具體實施例方式下面結合附圖
和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。 本發明的的重量配比為
Bi2O3 30 80 份；ZnO 10 30 份；
B2O3 10 30 份；CaF2 3 5 份；
MoO3 2 8 份；Al2O3 Γ5 份；
SiO2 O 10 份；P2O5 O 5 份；
Sb2O3 O 5 份；WO3 O 5 份。上述的無鉛電子玻璃粉的重量配比為
Bi2O3 60 份；ZnO 10 份；
B2O3 10 份；CaF2 5 份；
MoO3 3份；Al2O3 2份；
SiO2 3份；P2O5 I份；
Sb2O3 4 份；WO3 2 份。本發明的其制備方法，通過以下步驟實現
(1)、將各材料進行準確稱量，在混料機里混料30分鐘；
(2)、將玻璃熔爐裝好坩堝，升溫到預定溫度1100°C，加料；
(3)、當玻璃熔化均勻后，用不銹鋼勺舀出，緩緩倒入水淬池里；
(4)、將水放凈，取出料，在干燥箱里120°C 150°C烘干8 15h;
(5)、將烘干的料裝入球磨機里，球磨機預先裝入一定重量的球石；球磨到一定時間，出料，過300目篩；
(6)、稱量，包裝。本發明所依據的技術原理是在我們能接觸的玻璃中，能形成玻璃網絡的通常由三種物質Si02，B2O3, P205。它們單獨或者混合使用，成為形成玻璃的基本物質，玻璃的結構目前有兩種理論網絡學說和晶子學說。在玻璃中，為了調整玻璃的性質，常加入其它氧化物，這些物質可分為兩類一類是破網體，如K2O、Na2O、CaO、MgO、BaO等，它們的加入，破壞了玻璃的網絡結構，使玻璃的鍵合斷裂，高溫黏度降低；另一類是兩性體，如PbO，Al2O3，在某種情況下，是破網體，在另外情況下，是玻璃形成體。本項目選用B2O3作為基本的玻璃形成物質，是緣于B2O3的低熔點性質，B2O3在450°C即可熔融成液體，而SiO2的熔點在1680°C;為了降低玻璃的膨脹系數，我們加入氧化鋅。工藝過程與電子封接玻璃粉基本一樣，都要經過配料、混料、高溫熔融，形成均勻、無氣泡、無未熔物的熔液，之后，為了易破碎，出爐即淬火，急冷成碎塊，經過干燥，球磨成能通過300目的粉體，檢測合格后，即可供電子工業使用。如果需要使玻璃著色，可在配料時加入色料，成為熔加法，也可在玻璃磨成細粉后，加入色料，混勻，稱為磨加法。客戶在使用時，可將玻璃粉撒在預熱好的工件上，燒結后即形成光亮、致密，附著力佳的涂層；也可將玻璃粉加入有機載體，做成電子漿料，將工件滾涂，或者將玻璃粉調成懸浮液，將工件浸涂，之后燒結即可。本發明選用熔點較低的原材料氧化鉍作為配方的主材料，不含鉛等有害物質，力口入較多的氧化鋅，一方面來減低材料的高溫黏度，同時降低材料的膨脹系數。一般玻璃的膨脹系數與其熔點——使用溫度呈反比，要想獲得熔點低的玻璃材料，材料的膨脹系數就要大，氧化鋅是所有氧化物中唯一的一種既可降低材料的熔點，又能降低材料的膨脹系數。玻璃的線膨脹系數可用加和公式近似算出
α 玻=a ^1+ α 2Ρ2+ α 3Ρ3+......
式中α玻——玻璃的線膨脹系數；
P1, P2……玻璃中各氧化物重量百分含量； α1； α2……各氧化物的線膨脹系數(試驗值)。所以選用了氧化鋅，在配方中又加入了二氧化硅，由于氧化硼化學性質不穩定，二氧化硅化學性質穩定，故加入少量的二氧化硅，來提高材料體系的化學穩定性。在材料配方中，為了降低玻璃的熔點，又加入了少量的五氧化二磷，由于五氧化二磷化學性質極不穩定，故其用量不能大。依此原理設計的配方，玻璃的熔點較低，在450°C，即完全熔化，且膨脹系數在5. 85ppm左右。與避雷器閥片基體的膨脹系數達到最佳配合，工藝路線與電子封接玻璃粉的基本一致，都要經過配料、混料、熔煉、淬火、球磨、過篩、加入色料、檢驗、包裝等工序。按照本發明的制備方法制備的材料性能如下
顏色灰色；
軟化溫度Tg=370°C ；
封接溫度430°C 460°C ；
耐水性(O. 1010 O. 1027) mg/cm2 ；
體積密度(6. 204 6. 241) g/cm3 ；
介電常數(5. 72 8. 68)；
介質損耗(6. 2 8. 2) X 1(Γ4 ；
體積電阻率室溫(I. 02 2. 03) X IO14 Ω · cm,
擊穿強度彡22. 36kv/mm ；
抗折強度(130. 32 155. 65) MPa ；
熱膨脹系數，(5. 56 6. 09) X 10_7。。'實施例I :
I、配方
Bi2O3 60 份；ZnO 10 份；
B2O3 10 份；CaF2 3 份；
MoO3 5 份；Al2O3 I. 5 份。
SiO2 3 份；P2O5 I. 5 份；
Sb2O3 4 份；TO3 2 份。按上述材料配比進行準確稱量，總重量為lKg。2、混料在V型混料機混料20min ；
3、熔煉在坩堝爐里放好坩堝，編好程序，升溫到1100°C，加料，20min后第二次接料，以坩堝加滿為止，再熔煉20min后取出，緩慢倒入裝有水的容器里。4、烘干將料熔煉結束后，倒掉水，浙干水分，將料裝入潔凈搪瓷盤里，在120°C 150°C烘干 8 15h ; 5、球磨將烘干的料裝入球磨機里，球石的重量是料的2倍，球磨3h；
6、過篩將球磨好的料全部過300目篩，篩下料即為成品。實施例2:
I、配方
Bi2O3 65 份；ZnO 8 份；
B2O3 10 份；CaF2 2 份；
MoO3 2 份；Al2O3 2 份。SiO2 5份；P2O5 2份；
Sb2O3 2 份；WO3 2 份。按上述材料配比進行準確稱量，總重量為lKg。2、混料在V型混料機混料20min ;
3、熔煉在坩堝爐里放好坩堝，編好程序，升溫到1100°C，加料，20min后第二次接料，以坩堝加滿為止，再熔煉20min后取出，緩慢倒入裝有水的容器里。4、烘干將料熔煉結束后，倒掉水，浙干水分，將料裝入潔凈搪瓷盤里，在120°C 150°C烘干 8 15h ;
5、球磨將烘干的料裝入球磨機里，球石的重量是料的2倍，球磨3h；
6、過篩將球磨好的料全部過300目篩，篩下料即為成品。實施例3
I、配方
Bi2O3 70 份；ZnO 8 份；
B2O3 8 份；CaF2 2 份；
MoO3 3 份；Al2O3 2 份。SiO2 3份；P2O5 2份；
Sb2O3 I 份；TO3 I 份。按上述材料配比進行準確稱量，總重量為lKg。2、混料在V型混料機混料20min ;
3、熔煉在坩堝爐里放好坩堝，編好程序，升溫到1100°C，加料，20min后第二次接料，以坩堝加滿為止，再熔煉20min后取出，緩慢倒入裝有水的容器里。4、烘干將料熔煉結束后，倒掉水，浙干水分，將料裝入潔凈搪瓷盤里，在120°C 150°C烘干 8 15h ;
5、球磨將烘干的料裝入球磨機里，球石的重量是料的2倍，球磨3h ；6、過篩將球磨好的料全部過300目篩，篩下料即為成品 。
權利要求
1.一種低溫低膨脹系數的高硬度無鉛電子玻璃粉，其特征在于所述的無鉛電子玻璃粉的重量配比為 Bi2O3 30 80 份；ZnO 10 30 份；B2O3 10 30 份；CaF2 3 5 份；MoO3 2 8 份；Al2O3 Γ5 份； SiO2 O 10 份；P2O5 O 5 份；Sb2O3 O 5 份；WO3 O 5 份。
2.根據權利要求I所述的低溫低膨脹系數的高硬度無鉛電子玻璃粉，其特征在于所述的無鉛電子玻璃粉的重量配比為 Bi2O3 60 份；ZnO 10 份； B2O3 10 份；CaF2 5 份； MoO3 3份；Al2O3 2份； SiO2 3份；P2O5 I份； Sb2O3 4 份；TO3 2 份。
3.根據權利要求I或2所述的低溫低膨脹系數高硬度無鉛電子玻璃粉的其制備方法，其特征在于通過以下步驟實現 (1)、將各材料進行準確稱量，在混料機里混料30分鐘； (2)、將玻璃熔爐裝好坩堝，升溫到預定溫度1100°C，加料； (3)、當玻璃熔化均勻后，用不銹鋼勺舀出，緩緩倒入水淬池里； (4)、將水放凈，取出料，在干燥箱里120°C 150°C烘干8 15h; (5)、將烘干的料裝入球磨機里，球磨機預先裝入一定重量的球石；球磨到一定時間，出料，過300目篩； (6)、稱量，包裝。
全文摘要
本發明涉及一種低溫低膨脹系數高硬度無鉛電子玻璃粉及其制備方法。本發明的重量配比為Bi2O330～80份；ZnO10～30份；B2O310～30份；CaF23~5份；MoO32~8份；Al2O31~5份；SiO20～10份；P2O50～5份；Sb2O30～5份；WO30～5份。本發明采用不含鉛的環保材料，在生產中不會對人體產生危害、不產生有害廢氣和廢水及廢渣，是一種原材料環保、生產過程環保、產品環保的環境友好型新材料；玻璃粉電氣性能優良，熔點小、熱膨脹系數小、硬度高、漏電流小；封接溫度低，在450±10℃即可完成封接；材料膨脹系數在5.85ppm，與避雷器閥片基體匹配。
文檔編號C03C8/24GK102757182SQ20121027681
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者衛海民, 張志旭, 李宏杰, 蔣文軍 申請人:西安創聯宏晟電子有限公司