【正文】 電子漿料用玻璃粉性能研究應(yīng)用前景： ................................................ 5 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 ............................................... 6 玻璃粉的制備： ....................................................................................... 6 實(shí)驗(yàn)藥品： ...................................................................................... 6 實(shí)驗(yàn)儀器： ...................................................................................... 7 玻璃粉的制備： ............................................................................. 7 實(shí)驗(yàn)原理： ..................................................................................... 7 玻璃粉性能的測定： ............................................................................... 8 第三章 結(jié)果與討論 ............................................... 9 南通大學(xué)畢業(yè)論文 IV 軟化溫度 Tg： .......................................................................................... 9 全熔溫度 Tm： ........................................................................................ 11 膨脹系數(shù)： ............................................................................................. 13 參考文獻(xiàn) ...................................................... 17 致 謝 ...................................................... 18 南通大學(xué)畢業(yè)論文 1 第一章 前言 電子漿料的介紹： 電子漿料產(chǎn)品是集材料、冶金、化工、電子技術(shù)于一體的電子功能材料 ,是混合集成電路、敏感元件、表面組裝技術(shù)、電阻網(wǎng)絡(luò)、顯示器 ,以及各種電子分立元件等的基礎(chǔ)材料。按主要材料與性能可分為貴金屬漿料、賤金屬漿料 。為了使金屬粉末和玻璃與有機(jī)載體組成均勻而 圖：電子漿料制備工藝流程圖 南通大學(xué)畢業(yè)論文 2 細(xì)膩的漿料 ,混合粉料必須先與載體 混合 ,然后進(jìn)行研磨 ,使其均勻地分散在載體中。 鉍玻璃和含鉛玻璃的許多性質(zhì)是相似的，可作為良好的封接粉體，封接過程中流動(dòng)性強(qiáng)，不會(huì)過早析出晶體。根據(jù)使用 的具體要求，低熔玻璃的組成、結(jié)構(gòu)特征及物理化學(xué)性質(zhì)也不盡相同。 南通大學(xué)畢業(yè)論文 3 低溫玻璃的特征： 低溫玻璃熔化溫度的降低或升高取決于電子或陰離子對核電荷的屏蔽程度，陰離子對陽離子的屏蔽在很大程度上決定了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)。由此可見，在低熔玻璃中可以引入某些重金屬離子、含有 18 個(gè)或者更多電子的最外層電子層的離子、易變形的大離子以及帶小電荷的陽離子等 組分。低熔玻璃常見的一些物化性能具體如下： （ 1） 特征溫度。簡稱 CET。與普通硅酸鹽玻璃相比，低熔玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性并不遜色。而在某些特殊場合，電阻率越低越好。此外，還有一些用一價(jià)陰離子氟代替二價(jià)氧負(fù)離子的低熔玻璃系統(tǒng)。通過對玻璃組成 結(jié)構(gòu) 性能 三者之間的關(guān)系研究，盧夏楠等獲得了轉(zhuǎn)變溫度在 530580 攝氏度之間， CET 在（ 610） 10^6/℃ 之間的玻璃，其中 B2O3 的摩爾分?jǐn)?shù)介于 25%75%之間， B2O3 含量過高，熔體冷卻時(shí)易分相， B2O3 含量過低，熔體冷卻時(shí)易結(jié)晶，通過加入成核劑 V2O5，添加劑 SrO,高當(dāng)尼研究了該系統(tǒng)玻璃的析晶行為，結(jié)果表明，該系統(tǒng)玻璃的主 晶相封接溫度為 590620 攝氏度。在通常情況下，其轉(zhuǎn)變溫度 Tg 在 400 攝氏度左右，其膨脹系數(shù)在（ 7080）10^7 之間，可是用于中低溫封接。而電子漿料中作為粘結(jié)劑的無鉛玻璃粉基本靠進(jìn)口，相關(guān)的研究成果以及技術(shù)都掌握在國外的企業(yè)手中，如杜邦、 3M、 Ferro 和旭硝子等。 第二章 實(shí) 驗(yàn)部分 玻璃粉的制備： 實(shí)驗(yàn)藥品： 表：玻璃粉的基礎(chǔ)配方 基礎(chǔ)配方： 質(zhì)量百分比： H2B2O4 25~35% SiO2 ~3% AlO3 ~3% ZnO 5~15% ZrO ~2% Sb2O3 10~20% Bi2O3 35~55% MoO3 ~2% 南通大學(xué)畢業(yè)論文 7 實(shí)驗(yàn)儀器： 石英坩堝 高溫爐 燒杯 WRP— 1 微機(jī)熱膨脹儀； 直流高壓測試電源選 250 V 檔； 差熱分析 (DSC)采用美國 TA Instruments 公司生產(chǎn)的 Modulated DSC 2910，（升溫速率為 10 ℃ /min） 玻璃粉的制備： 本實(shí)驗(yàn)所用玻璃粉主要成分是 H2B2O4 和 Bi2O3，同時(shí)含有少量的 Al2O3 、ZnO、 MoO3 等。 實(shí)驗(yàn)原理： （ 1）玻璃的特征： 玻璃熔化溫度的降低或升高取決于電子或陰離子對核電荷的屏蔽程度，陰離子對陽離子的屏蔽在很大程度上決定了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)。由此可見，在低熔玻璃中可以引入某些重金屬離子、含有 18 個(gè)或者更多電子的最外層電子層的離子、易變形的大離子南通大學(xué)畢業(yè)論文 8 以及帶小電荷的陽離子等組分。低熔玻璃常見的一些物化性能具體如下： i )特征溫度。簡稱 CET。與普通硅酸鹽玻璃相比，低熔玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性并不遜色。而在某些特殊場合，電阻率越低越好。即，隨著 H2B2O4 的質(zhì)量百分比的增加，軟化溫度逐漸升高。但是由于鉍是重金屬元素，其氧化物在高溫下易分解。C時(shí)，軟化溫度隨著熔制溫度的升高而升高，熔制溫度超過 1000176。C 或更高時(shí)，玻璃中的重金屬氧化物開始分解，即鉍元素變少，硼元素相對變多。 軟化溫 度隨著硼含量的增多而升高，因此軟化溫度亦隨著熔制次數(shù)的增加而升高。 20% 25% 28% 33% 35%600620640660680700圖5：H2B2O4的質(zhì)量百分比對全熔溫度Tm的影響曲線Tm (℃)H2B2O4的質(zhì)量百分比： (%) Tm 南通大學(xué)畢業(yè)論文 12 圖 6 為 Bi2O3的質(zhì)量百分比對全熔溫度 Tm 的影響，隨著 Bi2O3的質(zhì)量百分比的不斷增加，全熔溫度不斷降低。即，隨著隨著 Bi2O3的質(zhì)量百分比越高，玻璃的全熔溫度越低。由于全熔溫度隨著硼含量的增多而升高，因此全熔溫度亦隨著熔制溫度的升高而升高。C 時(shí)，全熔溫度升高的速度變慢。由于鉍是重金屬元素其氧化物在高溫下易分解。當(dāng)玻璃完全熔化，即所有的共價(jià)鍵都發(fā)生斷裂時(shí)，由于硼的半徑小，其正離子半徑大，硼酸根正離子之間的鍵能較小，因而隨著溫度的升高，其共價(jià)鍵容易斷裂。 900 950 1000 1050 1100460465470475480485490圖3：熔制溫度對軟化溫度Tg的影響曲線Tg (℃)熔制溫度： (℃) 圖 4 為熔制次數(shù)對軟化溫度 Tg 的影響，從圖中可以看出，隨著熔制次數(shù)或者熔制時(shí)間的增加，軟化溫度逐漸升高。通常情況下，燒結(jié)成型后玻璃的軟化溫度為 700176。即，隨著隨著 Bi2O3 的質(zhì)量百分比越高，玻璃的軟化溫度越低。隨著 w(Bi2O3)的增加，說明此時(shí) Bi2O3 為 網(wǎng)絡(luò)形成體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，破壞 B— O—B 鍵，使結(jié)構(gòu)變得松散。 南通大學(xué)畢業(yè)論文 9 第三章 結(jié)果與討論 軟化溫度 Tg： 圖 1 為 H2B2O4 的質(zhì)量百分比對軟化溫度 Tg的影響曲線，從圖中可以看出，當(dāng) H2B2O4 的質(zhì)量百分比為 20%33%時(shí)軟化溫度隨著 H2B2O4 的質(zhì)量百分比的增加逐漸升高，當(dāng)超過 33%時(shí)，軟化溫度升高的速度趨于緩慢。根據(jù)使用要求，對低熔玻璃的介質(zhì)常數(shù)、介電損耗以及擊穿電壓等提出不同的要求。 iii） 化學(xué)穩(wěn)定性。玻璃的熔封溫度必須低于被封電子元件所能承受的溫度。通常玻璃的軟化溫度越高，其熱膨脹系數(shù)越小，化學(xué)穩(wěn)定性越好。因此，最外電子層由 18 電子火 18+2 電子構(gòu)成的陽離子所組成的化合物，與最外電子層 8 個(gè)電子所組成的化合物相比，前者有較大的極化率，因此熔化溫度低于后者；增大陰離子與陽離子的比例也能增加陰離子對陽離子的屏蔽程度，從而降低玻璃的熔化溫度?；炝暇鶆蚝蠓湃腩A(yù)熱過的石英坩堝，在高溫爐中 900~1050℃下，燒制 90 min。 由于環(huán)保為的要求，在電子漿料的玻璃粘結(jié)劑中需要無鉛玻璃粉取代以往的PbO 體系玻璃粉，因而選用 Bi2O3+B2O3 作替代材料，主要研究 Bi2O3H2B2O4 系無鉛玻璃粉的膨脹系數(shù)與基板材料（陶瓷基，玻璃基）相匹配的無機(jī)粘結(jié)相，研究玻璃的軟化溫度、全熔溫度和膨脹系數(shù)的變化規(guī)律，通過差示掃描量熱儀分析玻璃的特征溫度。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 帶動(dòng)了電子漿料行業(yè)的發(fā)展。 專利號 低熔玻璃組分 添加劑 T/℃ α 用途 US4446241 B2O3 SiO2 SnO2 ZrO2 LaO3 Al2O3 RO R2O F 535609(Tf) 8090 電子電路用料 US4970178 Na2O ZnO B2O3 SiO2 R2O RO ZrO2 TiO2 600700(Tg) 7090 裝飾、電子材料的被覆 US5342810 Na2O ZnO B2O3 SiO2 R2O ZrO2 TiO2 RO Al2O3 450510(Tg) 80100 裝飾涂料基料裝飾材料被覆 EP0658521 B2O3 La2O3 B2O3 Na2O RO Al2O3 470680(Tf) 5090 裝飾去廊 南通大學(xué)畢業(yè)論文 5 La2O3 JP10236845 B2O3 SiO2 BaO Al2O3 MgO CaO ZnO R2O 600800(Tf) 6090 電子材料的封接、 被覆 JP2021139345 SiO2 B2O3 ZnO Bi2O3 RO R2O Al2O3 ZrO2 400500(Tg) 7090 PDP/VFD 封接 PDP 障礙 US6403507 SiO2 Bi2O3 RO R2O Al2O3 ZrO