專利名稱：：一種低熔點玻璃及制備和應用的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬玻璃領域，特別是涉及一種低熔點玻璃及制備和應用。背錄技術在低熔點玻璃中，含鉛低熔點玻璃具有電阻大、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(wěn)定性好等一系列特性，在電子封接方面有著廣泛的用途。.國內外制備含鉛低熔點玻璃常選用PbO-Si02,PbO-B203、PbO-B203-Si02、PbO-ZnO-B203等體系。鉛的中毒劑量僅為lmg，致死劑量為lg，但是大多數商用低熔點玻璃中PbO含量甚至高達6080mol外，如在彩色顯像管屏與錐封接用玻璃粉中PbO的含量高達70n/。，這類產品中含有的重金屬會對環(huán)境和人體造成嚴重危害。同時，含鉛高的玻璃化學穩(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(fā)育帶來嚴重的威脅。在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。它也可以作為熟敏電阻、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(yōu)越性，而且無機玻璃比有機介質能耐更髙的溫度。而含鉛低熔點玻璃具有電阻大、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(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，并在很長時間內被認為是不可替代的?；诤U低熔點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。隨著環(huán)保意識漸入人心，以及一些相關法律的陸續(xù)出臺，此領域的研究工作將日益受到重視。在無鉛低熔點玻璃體系中較有前途的是Bi203-B203-Si02和ZnO-B203-Si02,釩酸鹽、磷酸鹽等體系，但是前兩者封接溫度較髙，而且鉍酸鹽和釩酸鹽體系成本高。磷酸鹽體系在低溫和無鉛化方面占有很大的優(yōu)勢，大多數性能都可與傳統(tǒng)含鉛封接玻璃相娥美，而且顯著減少環(huán)境污染。無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。美國專利第P5153151號公布了一種磷酸鹽封接玻璃，其摩爾組成為Li2O015n/n、Na20020%、K20010%、ZnO0~45%、A&O025%、T120025%、PbO020o/o、CuO05%、CaO020o/o、SrO020%、P2052436%、A120305%、Ce0202%、BaO020%、SnO05%、Sb2O3061%、Bi203010%、B203010%，該玻璃的轉變溫度為30034(TC，熱膨脹系數為135180"0力r，該玻璃的缺點在于T120的毒性很大，同時，玻璃的熱膨脹系數較大，不能用于中、低膨脹系數的封接。曰立制作所特開平2-267137公布了一種氧化釩(V205)系封接玻璃，封接溫度小于400",熱膨脹系數卯xio力x: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。日本專利第H7-69672號公開的玻璃組成的摩爾百分數為P2052550%、SnO3070%、ZnO025%，在此基礎上添加B203、W03、Li20等，該玻璃的轉變溫度為350450"C，熱膨脹系數大于120xlO力C,專利中采用填充劑的方法降低玻璃的膨脹系數，但影響到玻璃封接時的流動性和氣密性。本發(fā)明的目的是提供一種低熔點玻璃、其制備方法及其應用，該玻璃不僅具有適宜且易于調整的熱膨脹系數，較低的軟化溫度，還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，特別在無鉛化和低成本方面具有很強的競爭力。本發(fā)明的低熔點玻璃，其組成中含有必要成分P2Os、ZnO、A1203，調節(jié)組分B203、Na20、Fe203、Li20、Mn02。所述的低熔點玻璃的組成含有P20s3055mol%、ZnO1055mol%、A1203210mol%、B203030mol%、Na20020mol%、Fe20305mol0/o、Li2005mol0/o、M11O205mol%,優(yōu)選P2Os3550mol°/。、ZnO2050mol%、A120327mol%、B203020mol%、Na2O015mol%、Fe20303mol0/o、Li2003mol0/o、MnO203mol%。所述的低熔點玻璃的熱膨脹系數為70140xlO力X:，熔化溫度為440600"C。本發(fā)明的低熔點玻璃的制備方法，包括下列步驟(1)稱取摩爾百分比小的組分均勻混合，再稱取摩爾百分比大的組分并均勻混合，最后稱取P20s,再次均勻混合，制備成混合料(2)將混合料放入石英坩堝內，在硅碳棒電爐內加熱熔制，保溫，制得低熔點玻璃。所述的熔制溫度為1200-1250";所述的保溫時間為50-100分鐘。本發(fā)明的低熔點玻璃應用于大功率管用低熔玻璃，同時應用于電子漿料、電熱管、厚膜電阻、繼電器插座、陰極射電管、光電倍增管的封接，還可應用于與其它一切在此溫度和膨脹系數相符的玻璃、陶瓷、金屬封接。低熔點玻璃應用于大功率管用柱狀，環(huán)狀或平板狀低熔點玻璃。本發(fā)明的有益效果(1)該低熔點玻璃具有化學穩(wěn)定性好、軟化點低，易于低溫封接；(2)制備工藝簡單，耗時短；(2)玻璃體可以根據所用產品的特點以及要求制備成條狀、柱狀、平板裝及粉狀。圖1是柱狀低熔點玻璃；圖2是環(huán)狀低熔點玻璃；圖3是平板狀低熔點玻璃。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一歩闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。表1低熔點玻璃的成分及性能(mol%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例l按表l中的組成摩爾百分比稱取摩爾百分比小的組分并均勻混合，再稱取摩爾百分比大的組分并均勻混合，最后稱取P205，再次均勻混合，稱取的時間要盡可能的短，減少P20s吸收水分帶來的稱量誤差，同時有利于均勻混合，制備成混合料。將混合料放入石英坩堝內，在硅碳棒電爐內加熱熔制，熔制溫度為1250X:,保溫時間為100分鐘，制得低熔點玻璃。熱膨脹系數(a)采用WRP-1微機熱膨脹儀測量，玻璃樣品為(p5x25mm規(guī)格的圓柱體試樣，由室溫升至300匸，升溫速率為5X:/min。熔化溫度是將《300目的玻璃粉均勻的攤在氧化鋁陶瓷基板上，攤放的要薄和均勻，放置在馬弗爐中，從400'C開始保溫20分鐘，看玻璃粉的熔化溫度，以后每次升髙10X:同樣保溫20分鐘，測試玻璃粉的熔化溫度，熱膨脹系數(cO和熔化溫度見表l。玻璃體可以根據所用產品的特點以及要求制備成條狀、柱狀、平板裝及粉狀，其柱狀、環(huán)狀、平板狀低熔點玻璃見附圖l、2和3。實施例2按表l中的組成摩爾百分比稱取摩爾百分比小的組分并均勻混合，再稱取摩爾百分比大的組分并均勻混合，最后稱取P205，再次均勻混合，稱取的時間要盡可能的短，減少P20s吸收水分帶來的稱量誤差，同時有利于均勻混合，制備成混合料。將混合料放入石英坩堝內，在硅碳棒電爐內加熱熔制，熔制溫度為1250"C，保溫時間為60分鐘，制得低熔點玻璃，其熱膨脹系數(a)和熔化溫度測試參見實施例1，結果見表1。玻璃體可以根據所用產品的特點以及要求制備成條狀、柱狀、平板裝及粉狀。實施例3按表l中的組成摩爾百分比稱取摩爾百分比小的組分并均勻混合，再稱取摩爾百分比大的組分并均勻混合，最后稱取P205，再次均勻混合，稱取的時間要盡可能的短，減少P20s吸收水分帶來的稱量誤差，同時有利于均勻混合，制備成混合料。將混合料放入石英坩堝內，在硅碳棒電爐內加熱熔制，熔制溫度為1200"，保溫時間為50分鐘，制得低熔點玻璃，其熱膨脹系數(a)和熔化溫度測試參見實施例1,結果見表1。玻璃體可以根據所用產品的特點以及要求制備成條狀、柱狀、平板狀及粉狀。權利要求1.一種低熔點玻璃，其特征在于該玻璃組成中含有必要成分P2O5、ZnO、Al2O3，調節(jié)組分B2O3、Na2O、Fe2O3、Li2O、MnO2。2.根據權利要求1所述的低熔點玻璃，其特征在于所述的低熔點?，數慕M成含有P2053055mol%、ZnO1055mol%、A1203210mol%、B203030mol0/0、Na2O020mol%、Fe2()305咖1%、Li2005mol%、Mn0205mol%。3.根據權利要求2所述的低熔點玻璃，其特征在于所述的低熔點玻璃的組成含有P2053550mol0/o、ZnO2050mol0/0、A120327mol%、B203020ft\ol%、Na20015mol%、Fe20303molo/o、Li2O03mol%、MnO203mol%。4.根據權利要求1、2或3所述的低熔點玻璃，其特征在于所述的低熔點玻璃的熱膨脹系數為7014(M0'7/1C。5.根據權利要求1、2或3所述的低熔點玻璃，其特征在于所述的低熔點玻璃的熔化溫度為440600"。6.低熔點玻璃的制備方法，包括下列步驟(1)稱取摩爾百分比小的組分均勻混合，再稱取摩爾百分比大的組分并均勻混合，最后稱取P20s，再次均勻混合，制備成混合料；(2)將混合料放入石英坩堝內，在硅碳棒電爐內加熱熔制，保溫，制得低熔點玻璃。7.根據權利要求6所述的低熔點玻璃的制備方法，其特征在于所述的熔制溫度為1200-1250"C。8.根據權利要求6所述的低熔點玻璃的制備方法，其特征在于所述的保溫時間為50-100分鐘。9.低熔點玻璃應用于大功率管用低熔玻璃，電子漿料、電熱管、厚膜電阻、繼電器插座、陰極射電管、光電倍增管的封接。10.低熔點玻璃應用于大功率管用柱狀、環(huán)狀或平板狀低熔點玻璃。全文摘要本發(fā)明涉及一種低熔點玻璃及制備和應用，其含有必要成分P₂O₅、ZnO、Al₂O₃，調節(jié)組分B₂O₃、Na₂O、Fe₂O₃、Li₂O、MnO₂，其膨脹系數為70～140×10^-7/℃，熔化溫度為440～600℃的低熔點玻璃；其制備包括(1)摩爾百分比小的組分混合，再摩爾百分比大的組分混合，最后稱取P2O5，再次均勻混合，制備成混合料；(2)將混合料放入石英坩堝內，在硅碳棒電爐內加熱熔制，保溫，制得低熔點玻璃。該低熔點玻璃應用于大功率管用柱狀環(huán)狀或平板狀低熔點玻璃，同時適用于電子漿料、電熱管、厚膜電阻、繼電器插座、陰極射電管、光電倍增管等的封接。文檔編號C03C3/12GK101157517SQ20071004605公開日2008年4月9日申請日期2007年9月17日優(yōu)先權日2007年9月17日發(fā)明者李勝春,培陳申請人:東華大學