Bi2O3、V2O5、GeO2的加入对P2O5-B2O3-SrO-ZnO系列低熔封接玻璃的性能影响

日期:2024-01-1149

海控科技在期刊《玻璃与搪瓷》上发表了《Bi2O3、V2O5、GeO2的加入对P2O5-B2O3-SrO-ZnO系列低熔封接玻璃的性能影响》。

 低熔点封接玻璃可实现与玻璃、陶瓷、金属材料之间的封接,是电子行业用于绝缘、密封的基础材料之一。决定低熔点封接玻璃能否实际应用的主要性能参数有:

(1)特征温度,包括转变温度、软化温度和封接温度,因为低熔点封接玻璃主要用于电子产品的封接,所以要求特征温度尽量低;

(2)热膨胀系数,热膨胀系数要求与被封接材料相匹配;

(3)电绝缘性能,要求电绝缘性能好,具有高的体积电阻和击穿电压;

(4)化学稳定性,要求玻璃在水中的质量损失量低于0.02%。

目前已经商业化的低熔点封接玻璃主要是含铅玻璃,如PbO-ZnO-B2O3、PbO-B2O3-SiO2系统,但是玻璃中氧化铅含量过高,将导致对环境的严重污染和对人体健康的损害,开发高性能无铅玻璃对家电、电子元器件、电子产品等产业具有十分重要的意义。因此在已有研究的基础上,设计了新的磷硼玻璃的组成,选取P2O5-B2O3-SrO-ZnO这一新型玻璃系统为研究对象,研究了玻璃的转变温度(Tg)、软化温度(Tf)、热膨胀系数,并通过添加少量Bi2O3、GeO2以及用部分V2O取代P2O5等改善体系的软化温度,研究对此种新型无铅低熔点封接玻璃性能的影响。结果表明:

(1)Bi2O3的加入对降低玻璃的软化点有一定的作用,但是玻璃的热膨胀系数呈逐渐升高的趋势,即玻璃的热稳定性逐渐降低。

(2)GeO2的加入,玻璃的膨胀系数和软化温度都略有升高,但是化学稳定性变好。

(3)使用一部分V2O5取代P2O5,玻璃的膨胀系数进一步降低,软化温度先升高,然后逐步下降,当P2O5和V2O5的比例为 1∶1时,玻璃的化学稳定性最佳。

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图1  V2O5含量对玻璃转变点、膨胀软化点的影响

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图2  V2O5含量对玻璃膨胀系数的影响


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