【導(dǎo)讀】參與同一工作的其他同志對本研究所做的任何。貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。敏感元器件及其他電子元器件。電子漿料中作為粘結(jié)劑的無鉛玻璃粉基本靠進口，相關(guān)的研究成果以及技術(shù)都。進電子玻璃的發(fā)展，而且可以促進電子漿料的發(fā)展。是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和要求等內(nèi)容提出具體的意見和建議。本課題采用高溫熔融水淬的方法，制備w為25-35%，w為35-55%的Sb2O3、Al2O3. 等摻雜Bi2O3-H2B2O4系玻璃粉體，目標(biāo)是研究Bi2O3和H2B2O4含量，熔制溫度以及熔制次數(shù)對所制。本實驗所用玻璃粉主要成分是H2B2O4和Bi2O3，同時含有少量的Al2O3、ZnO、MoO3等。實驗配方稱取實驗原料，恒重后進行混合。燒制完成后將一部分熔融態(tài)玻璃進行水淬處理，水淬后烘干樣品進行粉碎，選取均。Instruments公司生產(chǎn)的ModulatedDSC2910，升溫速率為10℃/min；熱膨脹系數(shù)在國產(chǎn)BZY型熱膨。１、必須測量玻璃軟化溫度Tg、全熔溫度Tm和線膨脹系數(shù)α。

　　

【正文】 2O3 RO R2O Al2O3 ZrO2 400500(Tg) 7090 PDP/VFD 封接 PDP 障礙 US6403507 SiO2 Bi2O3 RO R2O Al2O3 ZrO2 SrO WO3 MoO3 450550(Tg) 90110 CRT 封接 US6924246 SiO2 Bi2O3 Al2O3 R2O Li2O 500600(Tf) 5065 裝飾材料的封接、被覆 CN1616365 V2O5 P2O5 B2O3 Bi2O3 Al2O3 SiO2 ZnO WO3 SnCl2 350390(Tf) 400500(Tg) VFD/PDP/CRT 封接 CN1759072 B2O3 SiO2 RO R2O Al2O3 SrO Bi2O3 CuO CeO2 450650(Tf) 6090 PDP 被覆 WO2021115143 B2O3 Bi2O3 R2O RO Al2O3 CuO La2O3 CeO2 CoO 500600(Tf) 6595 電子電路的絕緣、被覆 （ 2）鉍玻璃： 鉍玻璃和含鉛玻璃的許多性質(zhì)是相似的，如 500 攝氏度粘度小于 10^3Pas，可作為良好的封接粉體（粒徑 1040 微米），封接過程中流動性強，不會過早析晶。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。 電子漿料用玻璃粉性能研究應(yīng)用前景： 電子漿料產(chǎn)品是一種集多項先進材料為一身的復(fù)合材料，包含了無機非金屬、高分子和金屬材料，主要用于制造厚膜集成電路、薄膜開關(guān)、柔性電路、導(dǎo)電膠、敏感元器件及其他電子元器件。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 帶動了電子漿料行業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)電子漿料的研究并不多，也不成氣候。而電子漿料中作為粘結(jié)劑的無鉛玻璃粉基本靠進口，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。 南通大學(xué)畢業(yè)論文 6 在導(dǎo)電漿料中通常含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%10%的玻璃粘結(jié)劑，而在電阻漿料中玻璃粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可高達 50%以上，由于玻璃粘結(jié)劑的性能直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量，如玻璃的熔封溫度影響到電子產(chǎn)品金屬部件封裝時的氧化和變形，玻璃的膨脹系數(shù)影響到它與陶瓷玻璃基板的結(jié)合性、密封性和抗拉強度，玻璃的電阻率和介電性質(zhì)則直接影響到電子 產(chǎn)品質(zhì)量和壽命，因此對電子漿料中玻璃粘結(jié)劑的研究不僅可以促進電子玻璃的發(fā)展，而且可以促進電子漿料的發(fā)展。 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。該玻璃粉可用于以氧化鋁陶瓷、莫來石陶瓷等為基板的電極和導(dǎo)電漿料中。 第二章 實 驗部分 玻璃粉的制備： 實驗藥品： 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 實驗儀器： 石英坩堝 高溫爐 燒杯 WRP— 1 微機熱膨脹儀； 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： 本實驗所用玻璃粉主要成分是 H2B2O4 和 Bi2O3，同時含有少量的 Al2O3 、ZnO、 MoO3 等。按照實驗配方稱取實驗原料，恒重后進行混合?；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。燒制完成后將一部分熔融態(tài)玻璃進行水淬處理，水淬后烘干樣品進行粉碎，選取均勻、無裂紋、無氣泡和機械雜質(zhì)等缺陷的玻璃，取出配料。 實驗原理： （ 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)。屏蔽的程度與離子極化率的存在密切相關(guān)：離子極化率越高，屏蔽程度越高，物質(zhì)的熔化溫度就越低。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。此外，低熔玻璃中往往大量使用重金屬氧 化物，這是由于這類氧化物的易熔性所引起的。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。 （ 2）玻璃的物化性能： 在使用過程中，人們對低熔玻璃的關(guān)注主要有軟化溫度、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性一集電絕緣性等一些功能。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。反之，則玻璃的軟化溫度越低，熱膨脹系數(shù)越大，化學(xué)穩(wěn)定性越差。低熔玻璃常見的一些物化性能具體如下： i )特征溫度。低熔玻璃的特征溫度一般用玻璃 轉(zhuǎn)變溫度 Tg 和軟化溫度 Tm表示。玻璃的熔封溫度必須低于被封電子元件所能承受的溫度。 ii） 熱膨脹系數(shù)。簡稱 CET。在封接溫度以內(nèi)，低熔玻璃應(yīng)與被封接材料的膨脹曲線相匹配，兩者膨脹系數(shù)差值控制在 510^7/℃ 以內(nèi)。 iii） 化學(xué)穩(wěn)定性。在實際使用過程中，低熔玻璃要求能耐大氣、水氣以及某些腐蝕性介質(zhì)的侵蝕。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。 iv） 電絕緣性能。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。用于封接真空器件和電子元件，一般均 要求電阻率高。而在某些特殊場合，電阻率越低越好。 玻璃粉性能的測定： 玻璃轉(zhuǎn)變溫度 Tg由日本島津公司 DTA50 差熱分析儀以 10 攝氏度每分鐘的升溫速率測得；熱膨脹系數(shù)在國產(chǎn) BZY 型熱膨脹一上進行測試。 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，軟化溫度升高的速度趨于緩慢。由于硼原子的半徑小，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，其共價鍵容易斷裂。即，隨著 H2B2O4 的質(zhì)量百分比的增加，軟化溫度逐漸升高。 20% 25% 28% 33% 35%464466468470472474476478480482圖1：H2B2O4的質(zhì)量百分比對軟化溫度Tg的影響曲線Tg (℃)H2B2O4的質(zhì)量百分比： (%) 圖 2 為 Bi2O3 的質(zhì)量百分比對軟化溫度 Tg 的影響，當(dāng) Bi2O3 的質(zhì)量百分比在 37%42%時軟化溫度隨著 Bi2O3 的質(zhì)量百分比的增加而下降，超過 42%時，軟化溫度的下降速度變快，當(dāng)?shù)竭_ 52%時，軟化溫度的下降速度又趨于緩和。隨著 w(Bi2O3)的增加，說明此時 Bi2O3 為 網(wǎng)絡(luò)形成體進入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，破壞 B— O—B 鍵，使結(jié)構(gòu)變得松散。因為鉍原子的半徑大，所以鉍鉍之間的鍵能小，鍵容易發(fā)生斷裂。但是由于鉍是重金屬元素，其氧化物在高溫下易分解。因此溫度越高，玻璃中鉍的含量越少。即，隨著隨著 Bi2O3 的質(zhì)量百分比越高，玻璃的軟化溫度越低。 南通大學(xué)畢業(yè)論文 10 37% 42% 47% 52% 57%464466468470472474476478480圖2:Bi2O3的質(zhì)量百分比對軟化溫度Tg的影響曲線Tg (℃)Bi2O3的質(zhì)量百分比： (%) 圖 3 為熔制溫度對軟化溫度 Tg 的影響，如圖所示，熔制溫度在 9001000176。C時，軟化溫度隨著熔制溫度的升高而升高，熔制溫度超過 1000176。C 時軟化溫度開始快速升 高。通常情況下，燒結(jié)成型后玻璃的軟化溫度為 700176。C 左右，當(dāng)溫度達到 900176。C 或更高時，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。由于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溫度的升高而升高。 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)或者熔制時間的增加，軟化溫度逐漸升高。由于熔制次數(shù)越多，玻璃種重金屬元素南通大學(xué)畢業(yè)論文 11 的氧化物分解的越多，如鉍的含量變少，硼含量相對增加。 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。 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0462464466468470472474476478480482圖4:熔制次數(shù)對軟化溫度Tg的影響曲線Tg (℃)熔制次數(shù)： (次) 全熔溫度 Tm： 圖 5 為 H2B2O4的質(zhì)量百分比對全熔溫度 Tm的影響曲線，可以從圖中看出，隨著 H2B2O4的質(zhì)量百分比增加，全熔溫度逐漸升高。當(dāng)玻璃完全熔化，即所有的共價鍵都發(fā)生斷裂時，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，其共價鍵容易斷裂。即，隨著 H2B2O4的質(zhì)量百分比的增加，全熔溫度逐漸升高。 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。因為鉍原子的半徑大，鉍鉍之間的鍵能小，鍵容易發(fā)生斷裂。由于鉍是重金屬元素其氧化物在高溫下易分解。因此溫度越高，玻璃中鉍的含量越少，共價鍵越容易斷裂。即，隨著隨著 Bi2O3的質(zhì)量百分比越高，玻璃的全熔溫度越低。 37% 42% 47% 52% 57%600620640660680700圖6:Bi2O3的質(zhì)量百分比對全熔溫度Tm的影響曲線Tm (℃)Bi2O3的質(zhì)量百分比： (%) 圖 7 為熔制溫度對全熔溫 度 Tm的影響，隨著熔制溫度的升高，全熔溫度也不斷升高，熔制溫度達到 1050176。C 時，全熔溫度升高的速度變慢。溫度升得越高，玻璃中的重金屬氧化物分解的越多，即鉍元素變少，硼元素相對變多。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。 南通大學(xué)畢業(yè)論文 13 900 950 1000 1050 1100620630640650660670680690700圖7:熔制溫度對全熔溫度Tm的影響曲線Tm (℃)