本發(fā)明屬于化工、電子材料領(lǐng)域，具體地說是一種電子漿料用低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電漿料是發(fā)展電子元器件的基礎(chǔ)，是封裝、電極和互聯(lián)的關(guān)鍵材料。導(dǎo)電漿料可分為厚膜導(dǎo)電漿料和導(dǎo)電膠兩大類。厚膜導(dǎo)電漿料用于陶瓷、玻璃等高溫絕緣基板。目前，厚膜電路已成為電子工業(yè)增長速度最快的品種之一。歐美發(fā)達(dá)國家以貴金屬為主的厚膜導(dǎo)電漿料用量大大超過薄膜導(dǎo)電材料。厚膜導(dǎo)電漿料通常由導(dǎo)電填料（如銀，金，銅等）、玻璃粉料和有機(jī)載體組成。其中玻璃粉料起粘結(jié)劑作用，要求其軟化溫度在500℃～600℃或更低。

傳統(tǒng)的低熔點玻璃粉一般為含鉛玻璃粉，除去或減少玻璃中的鉛含量，玻璃的熔點會增加。隨著各國環(huán)保意識不斷加強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)的實施，電子產(chǎn)品無鉛化已經(jīng)是電子產(chǎn)品發(fā)展的主要方向。研制出低熔點的無鉛玻璃料，是開發(fā)無鉛電子漿料的關(guān)鍵。

近年來，無鉛玻璃粉的研發(fā)逐漸引起了研究者的重視。有關(guān)專利申請有：《電子漿料用無鉛玻璃粉及制備方法》申請?zhí)?00710043183.5的中國專利公開了以氧化鉍、氧化硼、氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂和氧化錳為原料的無鉛玻璃粉配方；《一種電子漿料用無鉛玻璃粉末的制備方法》申請?zhí)?00710307708.1的中國專利公開了以二氧化硅、氧化鋇、氧化硼、氧化鉍、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈉、氧化鉀和二氧化鈦為原料的無鉛玻璃粉配方?！兑环N稀土元素?fù)诫s無鉛低熔封接玻璃粉及其制造方法》申請?zhí)?00710111386.3；《一種與金屬或合金封接用無鉛低熔點玻璃粉及其制備方法》申請?zhí)?00710043182.0；《一種低熔點無鉛硼磷酸鹽封接玻璃粉及其制備方法》申請?zhí)?00810060990.2；《玻璃料漿料用低熔點無鉛玻璃粉及其制備方法與用途》申請?zhí)?00810200747.6；《一種無鉛玻璃粉粘合劑及其制備方法和應(yīng)用》申請?zhí)?00910102943.4的中國專利公開了以氧化鋅、氧化硼、氧化鋇、氧化釩和氧化鈣為原料的無鉛玻璃粉配方；《一種用于電子器件連接的無鉛玻璃粉及其制備方法》申請?zhí)?00910102945.3的中國專利公開了以焦磷酸亞錫、二氧化硅、三氧化鋁、氧化銅、氧化鈣、氧化鍶、氧化釩和氧化鋇為原料的無鉛玻璃粉配方；《一種低溫?zé)o鉛玻璃粉及其制備方法》申請?zhí)?01310259302.6的中國專利公開了以氧化鉍、氧化硼、氧化鋅。

本發(fā)明根據(jù)應(yīng)用目的不同，研發(fā)出一種導(dǎo)電漿料用低溫?zé)o鉛玻璃粉，性能與低熔點含鉛玻璃粉相當(dāng)，可用于玻璃、陶瓷、金屬與半導(dǎo)體之間的連接。在配方用料等方面與現(xiàn)有技術(shù)不同。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種電子漿料用低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑及其制備方法。該低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑不含有危害健康的有害元素，而且其軟化溫度低，膨脹系數(shù)適宜、化學(xué)穩(wěn)定性和附著力好、制備方法簡單。

本發(fā)明提供一種電子漿料用低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑，包含下列組分及質(zhì)量百分含量：25～35% SiO₂、30～65% Bi₂O₃、0.3～1.5% Na₂O、1.5～3.0% K₂O、1.5～2.5% ZnO、0.8～1.8% Al₂O₃、10～16% B₂O₃、0.5~1.5% CaO、0.4～1.7%F₂、1.8～6.0% ZrO₂。

制備低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的原料是石英粉、氧化鉍粉、碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、氧化鋅粉、氧化鋁粉、硼酸粉、碳酸鈣、螢石粉和氧化鋯粉。

本發(fā)明中SiO₂的加入用于提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、硬度，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，但SiO₂含量過高會導(dǎo)致玻璃粉軟化溫度升高，熱膨脹系數(shù)增加，SiO₂含量過低，則會導(dǎo)致化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性下降。本發(fā)明中通過引入和調(diào)控ZrO₂含量，改善SiO₂過低所導(dǎo)致的問題。Bi₂O₃的加入可以降低軟化溫度、擴(kuò)大封接溫度范圍，調(diào)節(jié)玻璃熱膨脹系數(shù)，但Bi₂O₃含量太多會增加成本，含量太少則軟化溫度下降不明顯。Na₂O和K₂O用于降低熔化溫度，化學(xué)穩(wěn)定性，改善玻璃的光澤。ZnO和Al₂O₃能夠降低玻璃的軟化溫度和熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。B₂O₃能夠降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。 CaF₂能夠降低玻璃熔制溫度，改善化學(xué)穩(wěn)定性。ZrO₂可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度和硬度。

本發(fā)明提供的一種電子漿料用低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的封接溫度為520～680℃，膨脹系數(shù)為50～76×10^-7/℃。

本發(fā)明還提供一種電子漿料用低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的制備方法，包括如下步驟：

(1) 按照配方準(zhǔn)確稱量原料、利用混料機(jī)混合60分鐘，得均勻混合料；

(2)將混合料倒入熔塊爐中，于1200～1300℃條件保溫40～60分鐘，混合料完全熔化后，水淬得到玻璃渣，將玻璃渣裝入球磨罐中于振動球磨機(jī)中球磨15～24小時；

(3)球磨后過400目網(wǎng)篩，于干燥箱中烘干，最后將干燥的玻璃粉于分散機(jī)中分散，便得到低溫?zé)o鉛玻璃粉。

具體實施方式：

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1：

本實施例提供的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑組分的質(zhì)量百分比含量分別為25.7% SiO₂、51.0% Bi₂O₃、0.4% Na₂O、2.1% K₂O、2.2% ZnO、1.4% Al₂O₃、11.9% B₂O₃、0.9% CaO、0.5%F₂、3.9% ZrO₂。按照此配方組分質(zhì)量百分比含量稱量原料分別為：石英粉232 g，氧化鉍粉460g，碳酸鈉粉6 g，碳酸鉀粉 32 g，氧化鋅粉20 g， 氧化鋁粉13 g，硼酸粉191 g，碳酸鈣粉3 g，螢石粉 9g，氧化鋯粉35 g，共計1000 g。然后按照下列步驟制備低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑：

（1）按照配方準(zhǔn)確稱量原料、利用混料機(jī)混合60分鐘，得均勻混合料；（2）將混合料加入到1200℃的熔塊爐中保溫50分鐘，混合料完全熔化后，水淬得到玻璃渣，將玻璃渣裝入球磨罐中于振動球磨機(jī)中球磨16小時；（3）球磨后過400目網(wǎng)篩，于干燥箱中烘干，最后將干燥的玻璃粉于分散機(jī)中分散，便得到低溫?zé)o鉛玻璃粉。本實施例的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的封接溫度530℃，膨脹系數(shù)為72×10^-7/℃，化學(xué)穩(wěn)定性和附著力好。

實施例2： 本實施例提供的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑組分的質(zhì)量百分比含量分別為28.0% SiO₂、48.0% Bi₂O₃、0.4% Na₂O、2.5% K₂O、2.2% ZnO、1.4% Al₂O₃、12.3% B₂O₃、1.4% CaO、0.8%F₂、3.0% ZrO₂。按照此配方組分質(zhì)量百分比含量稱量原料分別為：石英粉251 g，氧化鉍粉431g，碳酸鈉粉6 g，碳酸鉀粉 38 g，氧化鋅粉20 g， 氧化鋁粉13 g，硼酸粉196 g，碳酸鈣粉3 g，螢石粉 15g，氧化鋯粉27 g，共計1000 g。然后按照下列步驟制備低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑：

（1）按照配方準(zhǔn)確稱量原料、利用混料機(jī)混合60分鐘，得均勻混合料；

（2）將混合料加入到1200℃的熔塊爐中保溫50分鐘，混合料完全熔化后，水淬得到玻璃渣，將玻璃渣裝入球磨罐中于振動球磨機(jī)中球磨16小時；

（3）球磨后過400目網(wǎng)篩，于干燥箱中烘干，最后將干燥的玻璃粉于分散機(jī)中分散，便得到低溫?zé)o鉛玻璃粉。本實施例的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的封接溫度560℃，膨脹系數(shù)為69×10^-7/℃，化學(xué)穩(wěn)定性和附著力好。

實施例3：本實施例提供的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑組分的質(zhì)量百分比含量分別為30.8% SiO₂、45.7% Bi₂O₃、0.4% Na₂O、2.5% K₂O、2.0% ZnO、1.2% Al₂O₃、12.2% B₂O₃、1.8% CaO、1.1%F₂、2.0% ZrO₂。按照此配方組分質(zhì)量百分比含量稱量原料分別為：石英粉276 g，氧化鉍粉410g，碳酸鈉粉11 g，碳酸鉀粉 38 g，氧化鋅粉18 g， 氧化鋁粉11 g，硼酸粉195 g，碳酸鈣粉3 g，螢石粉 21g，氧化鋯粉18 g，共計1000 g。然后按照下列步驟制備低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑：

（1）按照配方準(zhǔn)確稱量原料、利用混料機(jī)混合60分鐘，得均勻混合料；

（2）將混合料加入到1250℃的熔塊爐中保溫50分鐘，混合料完全熔化后，水淬得到玻璃渣，將玻璃渣裝入球磨罐中于振動球磨機(jī)中球磨16小時；

（3）球磨后過400目網(wǎng)篩，于干燥箱中烘干，最后將干燥的玻璃粉于分散機(jī)中分散，便得到低溫?zé)o鉛玻璃粉。本實施例的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的封接溫度560℃，膨脹系數(shù)為67×10^-7/℃，化學(xué)穩(wěn)定性和附著力好。

實施例4：本實施例提供的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑組分的質(zhì)量百分比含量分別為33.0% SiO₂、46.4% Bi₂O₃、0.7% Na₂O、2.9% K₂O、1.9% ZnO、1.2% Al₂O₃、10.5% B₂O₃、0.9% CaO、0.5%F₂、2.0% ZrO₂。按照此配方組分質(zhì)量百分比含量稱量原料分別為：石英粉298 g，氧化鉍粉419g，碳酸鈉粉11 g，碳酸鉀粉 44 g，氧化鋅粉17 g， 氧化鋁粉11 g，硼酸粉169 g，碳酸鈣粉3 g，螢石粉 9g，氧化鋯粉18 g，共計1000 g。然后按照下列步驟制備低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑：

（1）按照配方準(zhǔn)確稱量原料、利用混料機(jī)混合60分鐘，得均勻混合料；

（2）將混合料加入到1250℃的熔塊爐中保溫50分鐘，混合料完全熔化后，水淬得到玻璃渣，將玻璃渣裝入球磨罐中于振動球磨機(jī)中球磨16小時；

（3）球磨后過400目網(wǎng)篩，于干燥箱中烘干，最后將干燥的玻璃粉于分散機(jī)中分散，便得到低溫?zé)o鉛玻璃粉。

本實施例的低溫?zé)o鉛玻璃粘結(jié)劑的封接溫度570℃，膨脹系數(shù)為63×10^-7/℃，化學(xué)穩(wěn)定性和附著力好。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(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。