本發(fā)明是關(guān)于一種組成物及應(yīng)用其之層。本發(fā)明特別是關(guān)于一種玻璃組成物、及應(yīng)用其的玻璃層和密封層。
背景技術(shù):
玻璃材料具有廣泛的應(yīng)用。除了常見的制成玻璃板的應(yīng)用方式之外,也有做為形成在基板上的介質(zhì)層或密封材料的應(yīng)用方式。在后者的情況下,通常是將玻璃粉體及介質(zhì)材料混合制成玻璃組成物,隨之將其涂布在基板上,并進(jìn)行燒結(jié)等進(jìn)一步的工藝。依照用途的不同,玻璃組成物的具體成分及比例都須進(jìn)行調(diào)整。例如,已知的玻璃組成物穩(wěn)定性明顯不足,無法長期儲存使用,常須反復(fù)進(jìn)行配置,造成生產(chǎn)和使用效率低落。此外,現(xiàn)行玻璃組成物使用的密著性上明顯不足,易有氣泡產(chǎn)生,影響密著效果。因此,如何提升玻璃組成物的穩(wěn)定性與密著性成為該領(lǐng)域有待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種玻璃組成物、及應(yīng)用其的玻璃層和密封層,以解決現(xiàn)有技術(shù)玻璃組成物的穩(wěn)定性低與密著性差的問題。
根據(jù)一些實(shí)施例,玻璃組成物包括含鉍元素(bi)的玻璃粉體及有機(jī)介質(zhì)。含鉍元素的玻璃粉體占玻璃組成物的70wt%(重量百分比)~90wt%。有機(jī)介質(zhì)占玻璃組成物的10wt%~30wt%。該有機(jī)介質(zhì)包括溶劑,該溶劑為醇醚類溶劑或環(huán)氧基醚類溶劑,且溶劑的碳原子總數(shù)為11~20。
其中,該醇醚類溶劑的碳原子總數(shù)為11~14。
其中,該醇醚類溶劑的分子結(jié)構(gòu)式為
其中r選自c7~c10基團(tuán)。
其中,該醇醚類溶劑選自由下列選項(xiàng)組成的群組:二乙二醇-2-甲基己基醚、二乙二醇-2-乙基己基醚、二乙二醇-3-乙基己基醚、二乙二醇-4-乙基己基醚、二乙二醇-2-正丙基己基醚、二乙二醇-3-正丙基己基醚、二乙二醇-4-正丙基己基醚、二乙二醇-2-正丙基己基醚、二乙二醇-2-正丁基己基醚、二乙二醇-3-正丁基己基醚、及二乙二醇-4-正丁基己基醚。
其中,該環(huán)氧基醚類溶劑的碳原子總數(shù)為14~17。
其中,該環(huán)氧基醚類溶劑的分子結(jié)構(gòu)式為
其中n=9,12。
其中,該含鉍元素的玻璃粉體含有70wt%~85wt%的氧化鉍。
其中,該含鉍元素的玻璃粉體含有70wt%~85wt%的氧化鉍及5wt%~10wt%的氧化硼。
其中,該含鉍元素的玻璃粉體含有70wt%~85wt%的氧化鉍、5wt%~10wt%的氧化硼及2wt%~5wt%的氧化硅。
其中,還包括其他氧化物,其選自氧化硼、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化錳和氧化鉻及它們的混合物組成的群組。
其中,該其他氧化物的總含量占玻璃粉體的0wt%~23wt%。
其中,還包括樹脂。
其中,該樹脂選自由醇酸樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸酯樹脂、甲基-丙烯酸系樹脂、甲基-丙烯酸酯樹脂、乙基纖維素、甲基纖維素、硝基纖維素以及它們的混合物組成的群組。
其中,該樹脂含量占玻璃組成物的0wt%~10wt%。
其中,該玻璃組成物的平均粒徑為1~5微米。
根據(jù)一些實(shí)施例,由所述的玻璃組成物,經(jīng)涂布及燒結(jié)而形成玻璃層。
根據(jù)一些實(shí)施例,由所述的玻璃層,經(jīng)激光而形成密封層。
本發(fā)明的玻璃組成物具有一定的穩(wěn)定性,可長期儲存不須在制成之后便立即使用。此種玻璃組成物特別是適用于例如接著及密封。本發(fā)明并提供應(yīng)用此種玻璃組成物的玻璃層和密封層。
為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解,下文特舉較佳實(shí)施例,作詳細(xì)說明如下:
具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,提供一種玻璃組成物,其具有一定的穩(wěn)定性。此種玻璃組成物包括含鉍元素的玻璃粉體及有機(jī)介質(zhì)。含鉍元素的玻璃粉體占玻璃組成物的70wt%~90wt%。有機(jī)介質(zhì)占玻璃組成物的10wt%~30wt%。該有機(jī)介質(zhì)包括溶劑,該溶劑為醇醚類溶劑或環(huán)氧基醚類溶劑,且溶劑的碳原子總數(shù)為11~20。
<玻璃粉體>
在一些實(shí)施例中,含鉍元素的玻璃粉體占玻璃組成物的70wt%~90wt%,較佳為75wt%~85wt%,更佳為78wt%~83wt%,最佳為78wt%~80wt%。其中含鉍元素的玻璃粉體添加量太高,會使玻璃組成物預(yù)燒結(jié)后所形成的玻璃層高度(厚度)過高,后續(xù)激光封裝時易失?。惶砑恿窟^低,激光封裝也不易進(jìn)行。
在一些實(shí)施例中,含鉍元素的玻璃粉體100wt%中含有70wt%~85wt%的氧化鉍(bi2o3)。氧化鉍是本發(fā)明的玻璃中不可缺少的成分。但是,如果其含量過高,則玻璃組成物容易缺乏穩(wěn)定性,如果含量過少,則難以得到上述技術(shù)效果。因此,氧化鉍成分的含量下限值優(yōu)選為70%、更優(yōu)選為72%、最優(yōu)選為75%;上限值優(yōu)選為85%、更優(yōu)選為83%、最優(yōu)選為80%。
在一些實(shí)施例中,含鉍元素的玻璃粉體含有70wt%~85wt%的氧化鉍(bi2o3)、及5wt%~10wt%的氧化硼(b2o3)。其中氧化鉍(bi2o3)與氧化硼(b2o3)的重量比值為7~17之間為佳。
在一些實(shí)施例中,含鉍元素的玻璃粉體含有70wt%~85wt%的氧化鉍(bi2o3)、5wt%~10wt%的氧化硼(b2o3)、及2wt%~5wt%的氧化硅(sio2)。這些成分可作為構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)的主要成分。根據(jù)一些實(shí)施例,含鉍元素的玻璃粉體還可包括其他氧化物,例如氧化硼(b2o3)、氧化硅(sio2)、氧化鋁(al2o3)、氧化鐵(fe2o3)、氧化錳(mn2o3)、及/或氧化鉻(cr2o3)等等。該其他氧化物的總量占含鉍元素的玻璃粉體的0wt%~23wt%。其中含鉍元素的玻璃粉體含有70wt%~85wt%的氧化鉍(bi2o3)時,玻璃組成物穩(wěn)定性佳,在后續(xù)封裝的應(yīng)用上不易產(chǎn)生氣泡與裂痕。
以上組成通過混料機(jī)混合均勻后,于高溫?zé)Y(jié)爐中在800℃~1300℃燒制20分鐘以上得到均勻的金屬氧化物的混合液體,將其倒至玻璃壓片機(jī)上壓片后,在球磨罐中進(jìn)行粗粉碎,再將粗粉碎之后的玻璃料在行星式球磨機(jī)中進(jìn)一步細(xì)粉碎就可得到平均粒徑(d90)小于5微米的玻璃粉體。
<有機(jī)介質(zhì)>
適用于本發(fā)明中的有機(jī)介質(zhì)要求:對無機(jī)玻璃粉體有良好的分散性,并能防止無機(jī)玻璃粉體粒子之間的團(tuán)聚;良好的成膜性及流平性能,以適應(yīng)涂布(例如網(wǎng)印)過程的要求,能得到平滑的膜層;不會對無機(jī)粉體的燒結(jié)過程帶來影響,在達(dá)到燒結(jié)溫度之前要求有機(jī)介質(zhì)已經(jīng)基本分解完全,不會因?yàn)闅埩粲袡C(jī)載體而造成氣泡、針孔等缺陷。
符合上述要求的有機(jī)介質(zhì)一般由高沸點(diǎn)的溶劑和樹脂組成。
選擇溶劑組成的要求是:樹脂在溶劑中有較高的溶解度,能得到完全溶液;溶劑不與組合物中的其他組成發(fā)生反應(yīng);應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)膿]發(fā)性以適用于涂布如網(wǎng)印過程,并能保證存貯過程中黏度的穩(wěn)定。
一些實(shí)施例中,有機(jī)介質(zhì)占玻璃組成物的10wt%~30wt%,較佳為15wt%~25wt%,更佳為16wt%~20wt%,最佳為17wt%~20wt%。其中有機(jī)介質(zhì)添加量過高,封裝后易有裂痕,不易封裝完成;添加量過低,激光封裝易有氣泡和裂痕。
在一些實(shí)施例中,使用的溶劑為醇醚類溶劑。根據(jù)一些實(shí)施例,該醇醚類溶劑的碳原子總數(shù)為11~14。更具體地說,根據(jù)一些實(shí)施例,該醇醚類溶劑的分子結(jié)構(gòu)式可為
其中r選自c7~c10基團(tuán),亦即具有7~10個碳的烷基、芳基、取代芳基、芳族雜環(huán)基、?;?、氧基羰基、氰基或其他官能基。
c7至c10的烷基的具體例可以是正庚基、正辛基、正壬基和正癸基等碳原子數(shù)7至10的直鏈狀、支鏈狀或環(huán)狀的烷基。理想的烷基為碳原子數(shù)7至9的直鏈狀或支鏈狀烷基,更好為正庚基、正辛基、正壬基。
芳基的具體例可以是如苯基、萘基等。取代芳基的具體例可以是有取代基的苯基、有取代基的萘基等。芳香雜環(huán)基的具體例可以是吡啶基、吡咯基、呋 喃基、噻嗯基等。上述取代芳基中的取代基可為鹵素原子、羥基、烷氧基、胺基、硝基、氰基、羰基、磺?;?、三氟甲基等。
?;木唧w例可以是甲?;?、乙?;?、芐?;?。
氧基羰基較好具體例如羧基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、正丁氧基羰基、第二-丁氧基羰基、第三-丁氧基羰基、正戊氧基羰基、苯氧基羰基等。理想的氧基羰基較好為甲氧基羰基、乙氧基羰基。
舉例而言,較佳地該醇醚類溶劑的分子可選自由下列選項(xiàng)組成的群組:二乙二醇-2-甲基己基醚、二乙二醇-2-乙基己基醚、二乙二醇-3-乙基己基醚、二乙二醇-4-乙基己基醚、二乙二醇-2-正丙基己基醚、二乙二醇-3-正丙基己基醚、二乙二醇-4-正丙基己基醚、二乙二醇-2-正丙基己基醚、二乙二醇-2-正丁基己基醚、二乙二醇-3-正丁基己基醚、及二乙二醇-4-正丁基己基醚。
在一些實(shí)施例中,使用的溶劑為環(huán)氧基醚類溶劑。根據(jù)一些實(shí)施例,該環(huán)氧基醚類溶劑的碳原子總數(shù)為14~17。更具體地說,根據(jù)一些實(shí)施例,該環(huán)氧基醚類溶劑的分子結(jié)構(gòu)式可為
其中n=9,12。
根據(jù)一些實(shí)施例,有機(jī)溶劑還可包括樹脂,選自由例如醇酸樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸酯樹脂、甲基丙烯酸樹脂、曱基丙烯酸酯樹脂、乙基纖維素、甲基纖維素、甲基纖維素羧甲基纖維素、乙氧基纖維素、芐基纖維素、硝基纖維素及它們的混合物組成的群組。一些實(shí)施例中,樹脂含量占玻璃組成物的0wt%~10wt%;較佳為0wt%~8wt%,更佳為0wt%~5wt%,最佳為1wt%~3wt%。具體來說,玻璃組成物例如包括乙基纖維素(ec-100)。根據(jù)一些實(shí)施例,有機(jī)溶劑還可包括分散劑、防沉劑、消泡劑、流平劑、及/或觸變調(diào)節(jié)劑等等。
根據(jù)一些實(shí)施例,所述玻璃組成物例如可由下述方式制成。首先,依照預(yù)定的重量分別稱取含鉍元素的無機(jī)玻璃粉體于混合罐中,并加入預(yù)定重量的與的相應(yīng)的有機(jī)介質(zhì),在高速剪切分散設(shè)備上進(jìn)行分散混合。然后,將混合好的漿料經(jīng)過三軸輥軋機(jī),進(jìn)一步促進(jìn)無機(jī)玻璃粉體的分散及其與有機(jī)介質(zhì)的融合, 至漿料中無機(jī)玻璃粉體的細(xì)度小于5微米。接著,將所得漿料經(jīng)過過濾機(jī)過濾后進(jìn)行真空脫泡,即可得到所述玻璃組成物。根據(jù)一些實(shí)施例,玻璃組成物的平均粒徑可為1~5微米。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,還可提供一種玻璃層,其由根據(jù)上述任一實(shí)施例的具有穩(wěn)定性的玻璃組成物所形成。具體來說,所述玻璃層可由根據(jù)上述任一實(shí)施例的具有穩(wěn)定性的玻璃組成物,經(jīng)涂布及燒結(jié)而形成。涂布可例如借由網(wǎng)印來達(dá)成,比如說是使用325目的不銹鋼絲網(wǎng)進(jìn)行印刷,并將印刷好的基板置于120℃的干燥箱中約10分鐘。燒結(jié)則例如是先在350℃保溫脫氣20分鐘,然后升溫至510℃并保溫20分鐘后降溫。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,還可提供一種密封層,其由上述玻璃層所形成。具體來說,所述密封層可由上述玻璃層,經(jīng)激光而形成。所述玻璃層形成在一基板上,并將另一基板設(shè)置于上,使得玻璃層夾設(shè)于二基板之間。玻璃層在被激光照射時熔融,并在脫離激光之后急冷固化,從而可接著二對置基板,并形成密封層。此種密封層例如可應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光顯示器(oeld)、電漿顯示器(pdp)、液晶顯示器(lcd)、太陽能電池等等。
值得注意的是,含鉍元素的玻璃粉體占玻璃組成物的含量會影響所形成的玻璃層的厚度,甚至進(jìn)一步地影響后續(xù)激光的效果。因此,其含量不宜過高或過低。
以下,將列舉數(shù)個實(shí)施例和比較例,以提供對于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的玻璃組成物更進(jìn)一步的了解。然而應(yīng)注意的是,以下列舉的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并非用以限制本發(fā)明,本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可以采用其他方式來完成本發(fā)明。
<有機(jī)介質(zhì)的選擇>
[玻璃粉體的制備]
選取總重2公斤并包含74wt%的氧化鉍(bi2o3)、9wt%的氧化硼(b2o3)、3wt%的氧化硅(sio2)、5wt%的氧化鋁(al2o3)、2wt%的氧化鐵(fe2o3)、3wt%的氧化錳(mn2o3)、4wt%的氧化鉻(cr2o3)的比例的玻璃粉體,且該玻璃粉體的粒子小于1毫米。
[有機(jī)介質(zhì)的制備]
依照重量比1︰19分別稱量乙基纖維素及溶劑,在攪拌的條件下加熱至 60℃并保溫至乙基纖維素完全溶解得到均一透明的溶液。實(shí)施例1使用的溶劑為二乙二醇-2-乙基己基醚(diethyleneglycol2-ethylhexylether,deghe),其為醇醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為12。比較例1使用的溶劑為二乙二醇己基醚(diethyleneglycolhexylether,dghe),其為醇醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為10。比較例2使用的溶劑為二乙二醇單丁醚(diethyleneglycolmonobutylether,dgme),其為醇醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為8。比較例3使用的溶劑為1-丁氧基-2-丙醇(1-butoxy-2-propanol,bpol),其為醇醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為7。比較例4使用的溶劑為丙二醇甲醚(propyleneglycolmonomethylether,pgme),其為醇醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為4。比較例5使用的溶劑為二乙二醇單丁基醚乙酸酯(diethyleneglycolmonobutyletheracetate,bdgac),其為酯醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為10。比較例6使用的溶劑為二乙二醇單乙醚醋酸酯(diethyleneglycolmonoethyletheracetate,dcac),其為酯醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為7。比較例7使用的溶劑為2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediolmonoisobutyrate,texanol),其為酮醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為12。比較例8使用的溶劑為α-萜品醇(α-terpineol,α-tpn),其為稀醇類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為10。比較例9使用的溶劑為萜品醇(terpineol,tpn),其為稀醇類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為10。實(shí)施例2使用的溶劑為十二和十四烷基縮水甘油醚(dodecylandtetradecylglycidylethers,age),其為環(huán)氧基醚類溶劑,分子中具有的碳原子總數(shù)為15~17。
[漿料的制備]
依照重量比80︰20將玻璃粉體和有機(jī)介質(zhì)混合后,在高速剪切分散設(shè)備上進(jìn)行分散混合。然后,經(jīng)過三軸輥軋機(jī)輥軋至無機(jī)粉體粒度小于5微米。將所得漿料過濾后進(jìn)行真空脫泡。
[穩(wěn)定性測試]
配置完成的玻璃組成物先量測一次黏度。靜置一個月后再量測一次黏度。評估黏度變化,并觀察是否有其他不穩(wěn)定的特征顯示。結(jié)果如表1。
[接著測試]
使用325目的不銹鋼絲網(wǎng),將配置完成的玻璃組成物印刷至玻璃基板上。 將印刷好的玻璃基板置于120℃的干燥箱中約10分鐘,測得干燥的膜層厚度約20微米。接著進(jìn)行燒結(jié),首先在350℃保溫脫氣20分鐘,然后升溫至510℃并保溫20分鐘后降溫。利用三維輪廓(3dprofile)觀察網(wǎng)印是否平坦,并以掃描式電子顯微鏡(sem)觀察燒結(jié)后表面是否平整和致密。結(jié)果如表2。
表1穩(wěn)定性測試結(jié)果
表2接著測試結(jié)果
從表1可看出,使用醇醚類溶劑及環(huán)氧基醚類溶劑可得到良好的穩(wěn)定性。特別是當(dāng)醇醚類溶劑的碳原子總數(shù)大于7時、當(dāng)環(huán)氧基醚類溶劑的碳原子總數(shù)為14~17時,可得到良好的穩(wěn)定性。并且,從表2可進(jìn)一步可看出,當(dāng)醇醚類溶劑的碳原子總數(shù)為11~14時、當(dāng)環(huán)氧基醚類溶劑的碳原子總數(shù)為14~17時,玻璃組成物可應(yīng)用于接著。
<玻璃粉體的選擇>
[玻璃粉體的制備]
依照表3、表4的玻璃粉體成分比例,總重為2公斤地稱量各氧化物,混合均勻后在高溫固相燒結(jié)爐中1200℃保溫1小時,得到均勻的玻璃液。將該玻璃液倒至對輥壓片機(jī)使其迅速冷卻并壓制成約1毫米厚的玻璃碎片,將玻璃碎片放至球磨罐中在球磨機(jī)上進(jìn)行粗粉碎至玻璃粉體的粒子小于1毫米。將玻璃粉體在行星式球磨機(jī)中球磨24小時以上,得到用于配制漿料的無機(jī)玻璃粉體。
[有機(jī)介質(zhì)的制備]
依照表3、表4的樹脂及溶劑的比例分別稱量乙基纖維素及溶劑,在攪拌的條件下加熱至60℃并保溫至乙基纖維素完全溶解得到均一透明的溶液。表3所列的實(shí)施例及比較例使用的溶劑為deghe。表4所列的實(shí)施例及比較例使用的溶劑為age。
[漿料的制備]
依照表3、表4的玻璃粉體和有機(jī)介質(zhì)的比例將玻璃粉體和有機(jī)介質(zhì)混合后,在高速剪切分散設(shè)備上進(jìn)行分散混合。然后,經(jīng)過三軸輥軋機(jī)輥軋至無機(jī)粉體粒度小于5微米。將所得漿料過濾后進(jìn)行真空脫泡。
[接著測試]
使用325目的不銹鋼絲網(wǎng),將配置完成的玻璃組成物印刷至玻璃基板上。將印刷好的玻璃基板置于120℃的干燥箱中約10分鐘,測得干燥的膜層厚度約20微米。接著進(jìn)行燒結(jié),首先在350℃保溫脫氣20分鐘,然后升溫至510℃并 保溫20分鐘后降溫。利用三維輪廓(3dprofile)觀察網(wǎng)印是否平坦,并以掃描式電子顯微鏡(sem)觀察燒結(jié)后表面是否平整和致密。結(jié)果如表3、表4。
表3使用deghe為溶劑
表4使用age為溶劑
由表3和表4可發(fā)現(xiàn)含鉍元素的玻璃粉體占玻璃組成物的70wt%~90wt%,以及有機(jī)介質(zhì)占該玻璃組成物的10wt%~30wt%時,玻璃組成物可形成玻璃層。并且,該玻璃層可應(yīng)用于密著,而得到良好的接著性,包含致密性優(yōu)和黏著并無裂痕等優(yōu)點(diǎn)。
<激光封裝>
取實(shí)施例3~8的玻璃組成物,通過網(wǎng)印在由鈉鈣玻璃(熱膨脹系數(shù):87×10-7/℃)形成的一第二玻璃基板(尺寸:100×100×0.55mmt)的外周區(qū)域作為密封材料糊料進(jìn)行涂布(線寬w:500微米)后,在120℃×10分鐘的條件下干燥。對該涂布層以455℃×10分鐘的條件進(jìn)行燒結(jié),從而形成膜厚t1為20微米的玻璃層。
接著,將具有玻璃層的該第二玻璃基板和具有元件形成區(qū)域(形成有oel元件的區(qū)域)的一第一玻璃基板(由與第二玻璃基板相同組成、相同形狀的鈉鈣玻璃形成的基板)層迭。然后,通過第二玻璃基板以5mm/s的掃瞄速度對密封材料層照射波長940納米、輸出功率65w的激光(借由半導(dǎo)體激光器),將玻璃層熔融并急冷固化,從而將第一玻璃基板和第二玻璃基板密封而形成密封層。由此將元件形成區(qū)域以玻璃面板密封而得的電子器件供于后述的特性評價。
表5激光封裝評價
上述表1至表5中:○是指極佳,δ是指可用,x是指不適用。
由表5可發(fā)現(xiàn)含鉍元素的玻璃粉體占玻璃組成物的70wt%~90wt%,以及有機(jī)介質(zhì)占該玻璃組成物的10wt%~30wt%時,該玻璃組成物可用于形成密封層,且該密封層應(yīng)用于封裝時接著性佳,包含致密性優(yōu)和黏著并無裂痕等優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然,本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例,在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下,熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形,但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。