【正文】 .............................................. 1 玻璃粉的介紹： ..................................................................................... 2 玻璃粉的特征及性能： ................................................................. 2 低溫玻璃的特征： ......................................................................... 3 低熔玻璃的物化性能： .................................................................. 3 無鉛低熔玻璃體系 ......................................................................... 4 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(cè)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。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、流平、烘干、燒結(jié)等工藝 ,電子漿料可以在陶瓷等基片上固化形成導(dǎo)電膜 ,可制成厚膜集成電路、電阻器、電阻網(wǎng)絡(luò)、電容器、多層陶瓷電容器 (MLCC)、導(dǎo)體油墨、太陽能電池電極、 LED冷光源、有機(jī)發(fā)光顯示器 (OL ED)、印刷及高分辨率導(dǎo)電體、薄膜開關(guān) /柔 性電路、導(dǎo)電膠、敏感元器件及其它電子元器件。電子漿料以高質(zhì)量、高效益、技術(shù)先進(jìn)、適用廣等特點(diǎn)在信息、電子領(lǐng)域占有重要地位 ,廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子計(jì)算機(jī)、測(cè)量與控制系統(tǒng)、通信設(shè)備、醫(yī)用設(shè)備、汽車工業(yè)、傳感器、高溫集成電路、民用電子產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。電子漿料有多種分類方法 ,按用途可分為導(dǎo)體漿料、電阻漿料、介質(zhì)漿料、磁性漿料 。按主要材料與性能可分為貴金屬漿料、賤金屬漿料 。按熱處理?xiàng)l件可分為高溫 ( 1000 ℃ )、中溫 (1000～ 300℃ )及低溫 (300～ 100 ℃ )燒結(jié)漿料 ,低溫漿料又可稱為導(dǎo)電膠。 電子漿料的制備： 電子漿料制備工藝如圖所示。將金屬粉末、玻璃粉末、有機(jī)載體分別準(zhǔn)備完畢后 ,就可對(duì)其進(jìn)行混合與分散。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。漿料要反復(fù)地研磨 ,直至獲得符合要求的分散體。 玻璃粉的介紹： 低熔點(diǎn)封接玻璃廣泛應(yīng)用于真空電子技術(shù)、微電子技術(shù)、激光和紅外技術(shù)、電光源、高能物理和宇航工業(yè)、能源、汽車工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等多種金屬之間的封接。而目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)領(lǐng)域采用含鉛 的玻璃系統(tǒng)，大部分商用封接玻璃的玻璃中 PbO含量都很高，有的甚至達(dá)到 70%，含鉛玻璃必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的污染。 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。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 左右，可適用于中低溫封接。 玻璃粉的特征及性能： 玻璃粉常用的是低熔玻璃粉。 所謂低熔玻璃是在 600 攝氏度一下其物質(zhì)能夠輕易焊接的玻璃，《硅酸鹽詞典》中則定義為軟化點(diǎn)低于 600 攝氏度的玻璃。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。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展和新技術(shù)領(lǐng)域的出現(xiàn)，低熔玻璃作為一種封接焊料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陰極射線管顯示器、真空熒光屏顯示器、等離子體顯示器、真空玻璃、太陽能集熱器、激光器、磁性材料頭和磁性材料膜，以及混合繼承中的導(dǎo)體、電阻、開關(guān)、電容、傳感器、顯示器、加熱器、除霜器、汽車電子、低溫共燒陶瓷等真空技術(shù)和電子技術(shù)中利用低熔玻璃在低溫下真空封接能夠有效防止金屬零件頭的氧化和變形，此外它作為熱敏電阻、晶體三極管和微型集成電路的防護(hù)層，在防潮性和堅(jiān)固性方面明 顯優(yōu)于有機(jī)介質(zhì)。 國(guó)外在 20 世紀(jì) 6080 年代對(duì)低熔玻璃進(jìn)行了廣泛深入的研究。由于技術(shù)保密等原因，很多文獻(xiàn)都局限于低熔玻璃體系的結(jié)構(gòu)與性能的研究，其他方面報(bào)道較少。 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(duì)核電荷的屏蔽程度，陰離子對(duì)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(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(duì)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(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。 低熔玻璃的物化性能： 在使用過程中，人們對(duì)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： （ 1） 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。 （ 2） 熱膨脹系數(shù)。簡(jiǎn)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)。 （ 3） 化學(xué)穩(wěn)定性。在實(shí)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。 （ 4） 電絕緣性能。根據(jù)使用要求，對(duì)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(chǎng)合，電阻率越低越好。 南通大學(xué)畢業(yè)論文 4 無鉛低熔玻璃體系 目前，國(guó)內(nèi)外無鉛低熔玻璃的研究和開發(fā)主要集中在摻鉍。錫、鋅的硼酸鹽體系、磷酸鹽和釩酸鹽等體系。這主要是由于 鉍三價(jià)正離子和鉛的 2 價(jià)正離子都是等電子體，易極化；錫和鉛同屬第四主族元素，兩者有相似的化學(xué)性質(zhì)。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)。 （ 1）硼酸鹽玻璃： 三氧化二硼是很多低熔玻璃中最基礎(chǔ)的一種氧化物，他能降低玻璃的膨脹系數(shù)和表面張力，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及流動(dòng)性，而且在高溫時(shí)能降低玻璃的粘度，加速玻璃料的均化和降低析晶能力。 對(duì)于高硼低熔玻璃，上海早在 20 世紀(jì) 70 年代就進(jìn)行了研究；后通過加入La2O3 并選擇合適的氧化物組分的含量，在提高玻璃耐水性的同時(shí)，又保 持了較低的軟化溫度和膨脹系數(shù)。 2021 年德留正龍首先對(duì) B2O3BaOZnO 體系進(jìn)行了研究后 DukNam Kim 的研究表明此系統(tǒng)具有優(yōu)良的絕緣性能。通過對(duì)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。 國(guó)內(nèi)外研究的一些無鉛低熔硼酸鹽玻璃的組分、性能及其用途的相關(guān)專利見表。 專利號(hào) 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 Bi