專利名稱：除去用于組裝電子部件的熱硬化的玻璃密封的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及除去用于組裝電子部件的加熱硬化的玻璃密封的方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種除去密封材料的方法，所述密封材料是一種玻璃化合物，在焊接部件時(shí)通過(guò)結(jié)晶而熱硬化。
2．現(xiàn)有技術(shù)的描述稱為焊接玻璃的密封材料在電子工業(yè)中也稱為熔結(jié)玻璃。
焊接玻璃廣泛用于密封板和漏斗形物，它們是CRT(陰極射線管)的部件、X-射線管、半導(dǎo)體芯片、集成電路等。
當(dāng)組裝部件時(shí)，玻璃化合物可用作密封材料。在密封過(guò)程中，放置在部件之間的玻璃化合物通過(guò)加熱結(jié)晶和硬化，于是部件可被完全密封。
例如，在CRT的情況下，用于密封板和漏斗形物的玻璃化合物(PbOB2O3-ZnO)的組成是PbO(75-82％)、B2O3(6.5-12％)、ZnO(7-14％)、SiO2(1.5-3％)、Al2O3(0-3％)，有時(shí)可附加含有BaO、Na2O和LiO2(0.2-2％)。
同樣，玻璃化合物(ZnO-B2O3-SiO2)的其它組成是ZnO(60-70％)、B2O3(19-25％)、SiO2(10-16％)，有時(shí)可附加含有Al2O3和MgO(2-2.5％)。
通過(guò)混合玻璃化合物(PbO-B2O3-ZnO)與特殊溶液(例如1％硝化纖維的異戊基乙酸酯)制備的漿狀物噴灑在漏斗形物的密封位置上，隨后在漏斗形物的密封位置上放上板。當(dāng)以每分鐘7-10℃的速率加熱到440℃時(shí)，玻璃化合物熔融，在440℃結(jié)晶1小時(shí)。作為玻璃化合物的一個(gè)組分的PbO在370℃轉(zhuǎn)變?yōu)镻b3O4。
組裝后的板和漏斗形物(稱為球管)繼續(xù)按隨后的步驟加工，但在加工過(guò)程中將存在不合格的球管。收集這些不合格的球管，補(bǔ)救后重新使用。為了進(jìn)行補(bǔ)救，應(yīng)分開(kāi)板和漏斗形物，除去殘留在板/漏斗形物上的結(jié)晶密封材料(玻璃料)。通常用稀硝酸溶液(12-17％)除去玻璃料，使用硝酸除去玻璃料的方法解釋如下。
附

圖1是在板和漏斗形物上的玻璃料(1a、1b、1c)的截面圖。
附圖2是玻璃料(1a、1b、1c)的放大截面圖。
附圖3是分開(kāi)板/漏斗形物和除去玻璃料的加工流程。附圖3(A)顯示通過(guò)噴嘴(2a)噴灑硝酸，硝酸溶液的溫度是35-70℃，通過(guò)噴灑2-4分鐘除去玻璃料(1a)。附圖3(B)顯示玻璃料(1a)被除去，而玻璃料(1b)和(1c)仍存在。附圖3(C)顯示通過(guò)使用熱水(噴嘴2b,50-70℃)和冷水(噴嘴2c,7→20℃)的分離過(guò)程。附圖3(D)顯示將板和漏斗形物浸在熱硝酸溶液中除去殘留玻璃料(1b,1c)，使用空氣鼓泡方法。附圖3(E)顯示通過(guò)直接向玻璃料噴灑硝酸除去板和漏斗形物的殘留玻璃料(1b,1c)的另一種方法。附圖3(F)顯示已除去玻璃料的板和漏斗形物。
在除去玻璃料后進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)任何殘留的玻璃料，通過(guò)機(jī)械拋光除去該玻璃料。
在上述玻璃料除去過(guò)程中，氧化鉛和其它氧化物與硝酸反應(yīng)改變?yōu)槿芙庥谌芤褐械南跛徙U和其它硝酸鹽。
玻璃料除去過(guò)程需要噴灑和鼓泡加熱的硝酸溶液，該條件導(dǎo)致產(chǎn)生氮氧化物(NOx∶NO,NO2)煙霧，該煙霧是有害和腐蝕性的，應(yīng)適當(dāng)收集和處理，為此需要防止空氣污染的投資費(fèi)用。
需要開(kāi)發(fā)硝酸的替代物以不產(chǎn)生NOx氣體。同樣，根據(jù)環(huán)境保護(hù)法，應(yīng)降低廢水的總氮含量。
硝酸和焊接玻璃(Pb3O4、ZnO、Al2O3、BaO)的化學(xué)反應(yīng)式如下(1)(2)(3)(4)上式顯示硝酸的H+和金屬離子的取代反應(yīng)。除了這些化學(xué)反應(yīng)之外，用于硝酸溶液的物理方法，例如攪拌、空氣鼓泡、噴灑、超聲波等加速NOx的產(chǎn)生。反應(yīng)式如下(5)(6)通過(guò)上述反應(yīng)，硝酸迅速消耗，同時(shí)在溶液中產(chǎn)生金屬硝酸鹽，在空氣中產(chǎn)生NOx。因此，溶液的濃度快速下降，溶液壽命變短。
因此，另一重要目的是改善溶液壽命，相應(yīng)地降低廢物的量。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供除去玻璃料而不產(chǎn)生氮氧化物的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供在玻璃料去除過(guò)程中延長(zhǎng)溶液的使用壽命和減少?gòu)U物量的方法。
為達(dá)到上述目的，在電子部件的生產(chǎn)過(guò)程中除去密封材料(焊接玻璃或熔結(jié)玻璃)的方法，其包括如下步驟用含有磺酸離子的酸或鹽處理密封材料。
附圖簡(jiǎn)述通過(guò)參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中附圖l是在板和漏斗形物上的玻璃料(1a、1b、1c)的截面圖。
附圖2是附圖1的玻璃料(1a、1b、1c)的放大截面圖。
附圖3是分開(kāi)板/漏斗形物和除去附圖2的玻璃料的加工流程(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述在本發(fā)明中，均含有磺酸離子的本發(fā)明的有機(jī)酸、有機(jī)鹽、無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)鹽與Pb3O4、ZnO、Al2O3、BaO(焊接玻璃的組分)反應(yīng)，通過(guò)取代反應(yīng)轉(zhuǎn)化為金屬鹽。例如氨基磺酸與金屬氧化物的反應(yīng)式如下(7)(8)(9)(10)如上式所示，氨基磺酸的H+被金屬離子取代，在該條件下不產(chǎn)生有害氣體。
例如，在對(duì)甲苯磺酸(CH3C6H4SO3H)(它是一種磺酸)的情況下，H+離子被金屬離子取代。
例如，在氨基磺酸銨(NH4OSO2NH2)(它是一種磺酸鹽)的情況下，NH4+離子被金屬離子取代。
氨基磺酸的溶液是具有高度離子化的穩(wěn)定溶液，如果在室溫下緩慢加熱，它水解成硫酸氫銨(NH4HSO4)。
現(xiàn)在基于實(shí)際實(shí)施例描述本發(fā)明。
實(shí)施例(實(shí)施例1)玻璃料溶解能力的比較本實(shí)施例比較在對(duì)照溶液(硝酸)和本發(fā)明的溶液之間除去玻璃料的結(jié)果。制備15％硝酸、10％氨基磺酸和10％甲苯磺酸，在不同溫度條件和玻璃位置，用這些溶液處理玻璃料，還測(cè)定處理時(shí)間。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，氨基磺酸在處理速度方面是杰出的，從溫度條件看，在較低溫度下硝酸的處理速度緩慢。
試驗(yàn)結(jié)果如表1-4中所示。
表1通過(guò)噴灑方法除去附圖2的玻璃料1a
表2A通過(guò)超聲波方法除去附圖2的玻璃料1a
表2B通過(guò)超聲波方法除去附圖2的玻璃料1a
表3通過(guò)鼓泡方法除去附圖2的玻璃料1b和1c
表4通過(guò)液體循環(huán)和攪拌除去附圖2的玻璃料1b和1c
如上述表中所示，10％氨基磺酸的除去的玻璃料的量是最杰出的(55-60.5g)，而15％硝酸的結(jié)果僅為24-36g。
實(shí)施例2根據(jù)溶液的濃度比較玻璃料溶解能力制備不同濃度的硝酸、氨基磺酸和甲苯磺酸，通過(guò)液體循環(huán)和攪拌的方法用這些溶液處理附圖2的玻璃料1b和1c，并測(cè)量玻璃料除去時(shí)間。
表5
如上表所示，在三種溶液中氨基磺酸的玻璃料除去速度是最杰出的，根據(jù)溶液的濃度比率，除去速度沒(méi)有很大差異，但在硝酸的情況下，除去速度隨濃度比率差異很大。
在硝酸的情況下，在生產(chǎn)線中濃度應(yīng)保持在12-17％，如果不合適地保持濃度，玻璃料除去結(jié)果是不穩(wěn)定的。
實(shí)施例3在氨基磺酸溶液中氧化鉛和氧化鋅溶解量的測(cè)定本實(shí)施例比較本發(fā)明的溶液的氧化鉛和氧化鋅的溶解量和由化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算的理論數(shù)值。
氨基磺酸和氧化鉛和氧化鋅之間的反應(yīng)式示于上述式7和8中。
(7)(8)如上式所示，氨基磺酸與氧化鉛和氧化鋅的反應(yīng)摩爾比分別是6∶1和2∶1。
由于1摩爾氨基磺酸(HOSO2NH2)是97.10g,1摩爾氧化鉛(Pb3O4)是685.63g,1摩爾氧化鋅(ZnO)是81.38g,6摩爾氨基磺酸(6×97.1g)可溶解1摩爾氧化鉛(685.63g),2摩爾氨基磺酸(2×97.1g)可溶解1摩爾氧化鋅(81.38g)。
為檢查和比較，通過(guò)在2個(gè)燒杯中各自制備100ml/10wt％氨基磺酸溶液(10g氨基磺酸+100ml去離子水)進(jìn)行試驗(yàn)。分別將氧化鉛和氧化鋅粉末加入各自燒杯中，攪拌溶解，測(cè)量溶解的數(shù)量如下。
表6
如上表所示，實(shí)際測(cè)量數(shù)值幾乎與式7的理論計(jì)算數(shù)值相同(在100ml/10wt％氨基磺酸溶液中，在氧化鉛的情況下理論計(jì)算值為11.77g，在氧化鋅的情況下為4.19g)。
根據(jù)上述的本發(fā)明，通過(guò)使用含有磺酸離子的溶液能夠有效地除去玻璃料而不產(chǎn)生有害氣體。并且與硝酸相比，本發(fā)明溶液的玻璃料除去能力較大，它具有降低廢物排放體積和便于廢物處理的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明的物質(zhì)以粉末形式得到，用于制備一定數(shù)量的溶液，它具有運(yùn)輸、處理和貯存的便利。
權(quán)利要求
1．在電子部件的生產(chǎn)過(guò)程中除去密封材料(焊接玻璃或熔結(jié)玻璃)的方法，其包括如下步驟用含有磺酸離子的酸或鹽處理密封材料。
2．權(quán)利要求1的方法，其中含有磺酸離子的酸或鹽是至少一種選自氨基磺酸(NH2SO3H)、甲苯磺酸(CH3C6H4SO3H)、對(duì)氨基苯磺酸(C6H7NO3S)、氨基磺酸銨(NH4SO3NH2)和磺基水楊酸鈉(NaO3SC6(OH)COOH·2H2O)的物質(zhì)。
3．權(quán)利要求2的方法，其中含有磺酸離子的酸或鹽選自氨基磺酸(NH2SO3H)和甲苯磺酸(CH3C6H5-4-SO3H)。
4．權(quán)利要求1或2的方法，其中密封材料是PbO-ZnO玻璃或ZnO-SiO2玻璃。
5．權(quán)利要求1或2的方法，其中密封材料含有氧化鉛(PbO、Pb2O3、Pb3O4)或氧化鋅(ZnO)。
6．權(quán)利要求1的方法，其中含有磺酸離子的酸或鹽是濃度為從0.1％至在溶液溫度下飽和的水溶液。
7．權(quán)利要求6的方法，其還加入至少一種選自草酸(C2H2O4)、過(guò)氧化氫(H2O2)和過(guò)硫酸銨的物質(zhì)。
8．權(quán)利要求1的方法，其中含有磺酸離子的酸或鹽的水溶液通過(guò)至少一種選自浸漬、攪拌、噴灑、鼓泡、超聲波、搖晃、振蕩和旋轉(zhuǎn)的方法處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有效除去用于組裝電子部件的加熱硬化玻璃密封(焊接玻璃)的方法。通過(guò)采用含有磺酸離子的溶液,玻璃密封可有效除去,而不產(chǎn)生有害氣體。此外,存在降低廢物排放體積和便于廢物處理的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J9/52GK1306671SQ98812786
公開(kāi)日2001年8月1日 申請(qǐng)日期1998年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者李起元 申請(qǐng)人:李起元