本發(fā)明涉及焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種玻璃焊料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用玻璃焊料進(jìn)行封裝的技術(shù)已成為制造各種高質(zhì)量電光源、高真空電子管以及其它光電器件不可缺少的技術(shù)，能用玻璃焊料進(jìn)行封裝的材料也不斷增加，如各種金屬及合金、各種陶瓷和玻璃等。玻璃焊料－金屬封裝件由于具有密封性好、耐壓、耐腐蝕等許多優(yōu)良的性能，而廣泛用于電池、電子、汽車(chē)、家電、醫(yī)療、照明、儀器儀表、軍工等行業(yè)。
按照玻璃焊料的結(jié)晶性能，可分為非結(jié)晶性玻璃焊料和結(jié)晶性玻璃焊料。非結(jié)晶性玻璃焊料可以重復(fù)加熱進(jìn)行封裝，且使用方便，封裝時(shí)間短。它可應(yīng)用于較小的封裝面中，在較高的溫度下進(jìn)行封裝，產(chǎn)生的封裝應(yīng)力較小。通常非結(jié)晶性玻璃焊料的封裝方法有兩種，一種是高溫法，另一種是常溫法。高溫法特別適用于低溫玻璃，它是將玻璃焊料放到鉑金坩堝中，用火焰或電加熱到工作溫度，此時(shí)玻璃焊料呈液態(tài)。將預(yù)熱后的待封裝件、零件浸在液態(tài)的玻璃焊料中10－20s后取出，在空氣中對(duì)接，大約5s后迅速將封裝件在馬弗爐中退火，保溫一定時(shí)間后，讓其自然冷卻至室溫。
而常溫法是將玻璃粉體用粘合劑混合，形成一種膏狀混合物；粘合劑完全分解的溫度必須低于玻璃焊料的軟化溫度，以免產(chǎn)生污染和氣泡?；旌衔镒詈檬乾F(xiàn)配現(xiàn)用，充分混合均勻，并根據(jù)使用情況，通過(guò)控制粘合劑的種類(lèi)、粘合劑的數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)其粘度。高粘度的混合物適用于涂覆和壓封，較低粘度的混合物適用于噴涂、滾封和屏封；涂覆的零件必須干燥脫水后才放入爐子中加熱。
在上述常溫法中添加的粘合劑常會(huì)與玻璃粉體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而影響玻璃粉體的原有性能，進(jìn)而影響玻璃焊料后期的使用效果。另外，由于添加粘合劑，在使用中，粘合劑會(huì)揮發(fā)出來(lái)造成環(huán)境污染并對(duì)人體造成損害。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種玻璃焊料，該玻璃焊料不含有粘合劑，以緩解現(xiàn)有技術(shù)玻璃焊料中添加粘合劑改變玻璃粉體原有特性并在使用過(guò)程中容易造成環(huán)境污染和損害人體健康的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種玻璃焊料的制備方法，利用該方法制備的玻璃焊料不含有粘合劑，且適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
b)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
c)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
進(jìn)一步的，球磨后所述玻璃粉體的粒徑為2－10微米。
進(jìn)一步的，球磨后所述玻璃粉體的粒徑為3－7微米。
進(jìn)一步的，所述步驟a)中球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為50－70轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為3－5h。
進(jìn)一步的，所述步驟a)中球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為3－5h。
進(jìn)一步的，所述步驟a)中，球磨機(jī)的溫度為20－40℃，濕度為30％－50％。
進(jìn)一步的，所述步驟b)的成型過(guò)程中，壓制玻璃粉體的壓力為20－50mpa。
進(jìn)一步的，所述步驟c)中，燒結(jié)時(shí)的溫度為300－1000℃。
進(jìn)一步的，上述制備方法還包括有制造封裝玻璃片的步驟，將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片。
一種根據(jù)上述玻璃焊料的制備方法制備得到的玻璃焊料。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明提供的制備方法中，將球磨后得到的玻璃粉體直接壓制成型，避免使用粘合劑等有機(jī)物，因此，避免了由于添加粘合劑造成的玻璃粉體性能改變的問(wèn)題，以及避免了使用中由于粘合劑的揮發(fā)造成的環(huán)境污染和對(duì)人體的傷害。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明提供的玻璃焊料的制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
b)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
c)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
本發(fā)明提供的制備方法中，將球磨后得到的玻璃粉體直接壓制成型，避免使用粘合劑等有機(jī)物，因此，避免了由于添加粘合劑造成的玻璃粉體性能改變的問(wèn)題，以及避免了使用中由于粘合劑的揮發(fā)造成的環(huán)境污染和對(duì)人體的傷害。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨后所述玻璃粉體的粒徑為2－10微米。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨后所述玻璃粉體的粒徑為3－7微米。
控制粉體的粒徑可以增加粉體間的粘結(jié)力，增加焊料胚體的強(qiáng)度。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述玻璃粉體的微觀形貌為帶尖角的不規(guī)則形狀。玻璃粉體的邊緣有尖角凸起，玻璃粉體整體呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。
帶尖角的不規(guī)則形狀能夠更有助于不同玻璃粉體之間的搭接，在后續(xù)成型時(shí)玻璃粉體之間的連接更牢固，不易松散。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為50－70轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為3－5h。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為3－5h。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨機(jī)典型但非限制性的轉(zhuǎn)速例如為：50轉(zhuǎn)/min、55轉(zhuǎn)/min、60轉(zhuǎn)/min、65轉(zhuǎn)/min或70轉(zhuǎn)/min。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨時(shí)典型但非限制性的球磨時(shí)間例如為：3h、3.5h、4h、4.5h或5h。
通過(guò)優(yōu)化上述球磨工藝，更容易得到帶尖角的不規(guī)則形狀的玻璃粉體。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨機(jī)的溫度為20－40℃，濕度為30％－50％。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨機(jī)典型但非限制性的溫度例如為：20℃、25℃、30℃、35℃或40℃。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，球磨機(jī)典型但非限制性的濕度例如為：30％、35％、40％、45％或50％。
通過(guò)控制球磨過(guò)程中的溫度和濕度，可以使玻璃粉體的表面聚積起到團(tuán)聚作用的電荷，不易松散，便于后續(xù)成型。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在成型過(guò)程中，壓制玻璃粉體的壓力為20－50mpa。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，壓制玻璃粉體典型但非限制性的壓力例如為：20mpa、25mpa、30mpa、35mpa、40mpa、45mpa或50mpa。
上述壓力過(guò)小，容易導(dǎo)致不成型或者成型后焊料胚體內(nèi)存在大量氣體，在后續(xù)使用過(guò)程中影響封裝件的外觀和性能。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，燒結(jié)時(shí)的溫度為300－1000℃。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，燒結(jié)時(shí)典型但非限制性的溫度例如為：300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃。
制備不同的玻璃焊料所采用的封裝玻璃片是不同的，因此，具體的燒結(jié)溫度應(yīng)根據(jù)不同組分的封裝玻璃片的軟化溫度制定。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述制備方法中還包括有制造封裝玻璃的步驟，將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述制備方法包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為50－70轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為3－5h；
球磨機(jī)的溫度為20－40℃，濕度為30％－50％；
球磨后所述玻璃粉體的粒徑為3－7微米；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為20－50mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料；
燒結(jié)時(shí)的溫度為300－1000℃。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種根據(jù)上述玻璃焊料的制備方法制備得到的玻璃焊料。
下面將結(jié)合實(shí)施例1－8和對(duì)比例1對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。以下實(shí)施例和對(duì)比例中的玻璃焊料均采用相同的玻璃原料制備而成，因此，燒結(jié)工藝中選取的燒結(jié)溫度均一致，為500℃，燒結(jié)過(guò)程中采用的燒結(jié)爐為網(wǎng)帶爐。
實(shí)施例1
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間5h；
球磨機(jī)的溫度為20℃，濕度為30％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為20mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例2
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間3h；
球磨機(jī)的溫度為20℃，濕度為50％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為30mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例3
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間3h；
球磨機(jī)的溫度為30℃，濕度為40％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為40mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例4
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為55轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間3.5h；
球磨機(jī)的溫度為25℃，濕度為35％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為30mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例5
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為65轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間4.5h；
球磨機(jī)的溫度為35℃，濕度為45％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為50mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例6
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間1h；
球磨機(jī)的溫度為10℃，濕度為10％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為30mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例7
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間5h；
球磨機(jī)的溫度為10℃，濕度為20％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為25mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
實(shí)施例8
一種玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
a)將玻璃原料熔融制備玻璃液，并將玻璃液冷卻軋制成封裝玻璃片；
b)球磨：將封裝玻璃片球磨制成玻璃粉體；
球磨時(shí)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間4h；
球磨機(jī)的溫度為30℃，濕度為40％；
c)成型：將玻璃粉體壓制形成焊料胚體；
成型過(guò)程中，壓制玻璃粉粒的壓力為10mpa；
d)燒結(jié)：焊料胚體經(jīng)燒結(jié)即得所述玻璃焊料。
對(duì)比例1
利用傳統(tǒng)制備工藝制備玻璃焊料，在研磨后的玻璃粉體中加入粘合劑進(jìn)行粘合，在壓柱成型燒結(jié)處理。
檢測(cè)試驗(yàn)：
分別取實(shí)施例1－8和對(duì)比例1的玻璃焊料進(jìn)行檢測(cè)，各實(shí)施例和對(duì)比例的檢測(cè)性能如表1所示。其中，各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢測(cè)如下：
1)粉體粒徑：用顯微鏡測(cè)試各實(shí)施例和對(duì)比例中粉體的粒徑范圍；
2)玻璃粉體團(tuán)聚性：封裝玻璃片研磨成粉體后，觀察粉體之間的團(tuán)聚性；
3)焊料胚體外觀：成型后肉眼觀察焊料胚體的外觀，檢測(cè)玻璃粉體間的接觸是否牢，是否存在孔洞；
4)玻璃焊料使用效果評(píng)價(jià)：用燒結(jié)后的玻璃焊料焊接待焊件，焊接完成后觀察焊縫處玻璃焊料的外觀。
表1各實(shí)施例和對(duì)比例的性能檢測(cè)
由表1可知，實(shí)施例1－5中，粉體粒徑在3－7微米的范圍內(nèi)，且研磨后玻璃粉體間有團(tuán)聚現(xiàn)象，焊料坯體均勻致密，玻璃焊料焊接后表面無(wú)氣泡和鼓包，表面光滑平整，由于未添加任何粘結(jié)劑等有機(jī)物，因此焊接過(guò)程中無(wú)異味，不會(huì)對(duì)操作人員的人身健康造成損害，同時(shí)保護(hù)環(huán)境不受污染。
與實(shí)施例1－5相比，實(shí)施例6中，玻璃焊料的球磨的過(guò)程參數(shù)：球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、球磨時(shí)間、球磨機(jī)的溫度和濕度均不在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式內(nèi)，因此導(dǎo)致其粉體粒徑、玻璃粉體團(tuán)聚性和焊料胚體外觀均這三項(xiàng)性能與實(shí)施例1－5相比均較差。但是由于實(shí)施例6中未添加任何粘合劑等有機(jī)物，因此也能達(dá)到保護(hù)人體健康和保護(hù)環(huán)境的目的。
實(shí)施例7中，研磨過(guò)程中的轉(zhuǎn)速和時(shí)間的工藝參數(shù)在本發(fā)明提供的優(yōu)選實(shí)施方式范圍內(nèi)，但是研磨的溫度和濕度并不在本發(fā)明提供的優(yōu)選實(shí)施方式范圍內(nèi)，因此，造成研磨過(guò)程后粉體的團(tuán)聚性較差，進(jìn)而影響焊料胚體和玻璃焊料使用后的外觀。
實(shí)施例8中，成型過(guò)程中的壓力參數(shù)并不在本發(fā)明提供的優(yōu)選實(shí)施方式內(nèi)，因此造成焊料胚體的致密性不好。
對(duì)比例1中，由于采用傳統(tǒng)的制備方法制備，在制備過(guò)程中加入了粘合劑等有機(jī)物，在玻璃焊料使用后，由于粘合劑等有機(jī)物的揮發(fā)，導(dǎo)致焊料表面存有一定的空隙，并且焊接過(guò)程中造成異味，影響人體健康，造成環(huán)境污染。
綜上，本發(fā)明提供的玻璃焊料，通過(guò)特定的粉碎工藝來(lái)調(diào)整玻璃粉體的粒徑、粒徑形狀、表面電荷，并通過(guò)采用合理的成型壓力以達(dá)到不用添加任何粘合劑等有機(jī)物即可達(dá)到壓制成型的目的，避免使用粘合劑以防止粘合劑與玻璃粉體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成玻璃粉體原有性能的改變，從而保證了玻璃焊料后期的使用特性，同時(shí)減少粘合劑的使用以避免粘合劑對(duì)環(huán)境造成的污染和對(duì)人體造成的危害。
盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。