專利名稱：一種無鉛玻璃粉及其制備方法與在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用的制作方法
一種無鉛玻璃粉及其制備方法與在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無鉛玻璃粉及其制備方法與在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域
中的應(yīng)用。背景技術(shù)：
電子漿料是制造厚膜元件的基礎(chǔ)材料，是一種由固體粉末和有機(jī)溶劑經(jīng)過三輥軋制混合均勻的膏狀物。按用途不同，分為介質(zhì)漿料、電阻漿料和導(dǎo)體漿料按基片種類分為陶瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和金屬絕緣基片電子漿料等；按燒結(jié)溫度不同，可分為高溫、中溫和低溫烘干電子漿料；按用途不同，可分為通用電子漿料(制作一般性的厚膜電路)和專用電子漿料(不銹鋼基板電子漿料、熱敏電阻漿料)；按導(dǎo)電相的價(jià)格分為貴金屬電子漿料(銀鈀、釕系和金漿等)和賤金屬電子漿料(鉬錳漿料)。 導(dǎo)電漿料是制造厚膜元件的基礎(chǔ)材料，是一種由固體粉末和有機(jī)溶劑經(jīng)過三輥軋制混合均勻的膏狀物(可聯(lián)想成牙膏、油漆等樣子)。導(dǎo)電漿料產(chǎn)品集冶金、化工、電子技術(shù)于一體，是一種高技術(shù)的電子功能材料，主要用于制造厚膜集成電路、電阻器、電阻網(wǎng)絡(luò)、電容器、導(dǎo)體油墨、太陽能電池電極、印刷及高分辨率導(dǎo)電體、導(dǎo)電膠、敏感元器件及其它電子元器件，在航空、化工、印刷、建筑及軍事等工業(yè)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。 導(dǎo)電漿料在國外應(yīng)用比較成熟，60年代以來，美國先后有ESL、 Englehard、Cermalley、Ferro、EMCA、Heraeus、IBM、蕾切斯、通用電氣等20多個(gè)公司開發(fā)，制造，銷售各類導(dǎo)電漿料。歐洲生產(chǎn)銷售漿料及原材料的公司，著名的有德固薩、菲利浦等。80年代后，日本逐漸發(fā)展成世界上主要的漿料生產(chǎn)國，是唯一能與美國抗衡的漿料大國。著名的漿料公司有住友金屬礦山、昭榮化學(xué)、田中貴金屬所、村田制作所、太陽誘電、日立化學(xué)、東芝化學(xué)、福田金屬粉、三菱金屬、NEC、 TDK等。 我國涉足電子漿料比較晚，主要在80年代后期，以昆明貴金屬和4310廠為代表。2001年左右，我國電子漿料發(fā)展迅速，其中尤以國防科技大學(xué)開發(fā)湖南利德生產(chǎn)的漿料表現(xiàn)突出。我國電子漿料的應(yīng)用上主要以導(dǎo)體漿料(銀漿、鋁銀漿)為主，其他漿料應(yīng)用上還不到位，這主要是我國追求低成本的原因。 電子漿料作為一種新型材料，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)異于傳統(tǒng)電路器材(如電阻絲、電熱管等)，且具有環(huán)保、高效和節(jié)能等特點(diǎn)，其成本也與傳統(tǒng)材料接近，無疑將是將來的主要應(yīng)用方向。 現(xiàn)有的電子漿料用低熔玻璃中含有大量的重金屬鉛，鉛是人類最早使用的6種金屬之一，它對人類健康危害較大，能夠在體內(nèi)積聚而引起鉛中毒，鉛中毒的作用相當(dāng)緩慢而且毒性隱蔽，在毒性呈現(xiàn)之前不容易被覺察。鉛是一種累積性毒物，它很容易被胃腸道吸收，其中一部分破壞血液使紅血球分解，部分通過血液擴(kuò)散到全身器官和組織，并進(jìn)入骨骼。而沉積在內(nèi)臟器官及骨髓中的鉛化合物由體內(nèi)排出的速度極慢，逐漸形成慢性中毒。
為了更好的維護(hù)人類賴以生存的生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)達(dá)國家紛紛制定適合自己的環(huán)保政策，對其生產(chǎn)和進(jìn)口的電子產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)保限制。日本在90年
3代末率先發(fā)起制造無鉛電子產(chǎn)品，而今歐盟更以嚴(yán)格的法律加以強(qiáng)制執(zhí)行歐盟于2003年 在第L37期《官方公報(bào)》上公布了歐洲議會(huì)和歐盟部長理事會(huì)共同批準(zhǔn)的《報(bào)廢電子電氣設(shè) 備指令》(簡稱WEEE指令)禾P《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)指令》(簡稱 RoHS指令)，以降低電子設(shè)備所含有害物質(zhì)對環(huán)境的影響。其中RoHS指令(Restrictionof Use of Hazardous Substances)也被稱為"無鉛條例"，該條例要求在2006年7月1日之 后在歐盟地區(qū)上市銷售的電子產(chǎn)品一律不得超標(biāo)含有以鉛為首的6種有害物質(zhì)。
當(dāng)今主要的電子制造和設(shè)計(jì)不斷轉(zhuǎn)移到我國，我國相關(guān)政府部門積極應(yīng)對歐盟 RoHS指令，并于2005年1月公布了中國版RoHS指令，期望于2005年12月實(shí)施，中國版 RoHS與歐盟版RoHS內(nèi)容大體相同，其不同之處在于所限制的設(shè)備種類要少一些。歐盟版 RoHS內(nèi)容符合RoHS要求的產(chǎn)品，任何一種下列物質(zhì)含量應(yīng)當(dāng)滿足均質(zhì)材料中該物質(zhì)含量 不超過下面規(guī)定的最大值，除非這種物質(zhì)是RoHS指令豁免的物質(zhì)鉛(Pb)、汞(Hg)、六價(jià)鉻 (Cr6+)、聚合溴化聯(lián)笨(PBB)，以及聚合溴化聯(lián)笨乙醚(PBDE)含量不超過總重量的O. 1%，鎘 (Cd)含量不超過總重量的0. 01%。 杜邦公司USP 4537703提出了一類無鉛、無鉻的鋇硼硅酸鹽玻璃，用于制造10 30歐姆低電阻值的厚膜電阻的漿料。這種厚膜電阻漿料的主要組成部分的結(jié)合相，即本 專利的玻璃，起到粘合導(dǎo)電相分散顆粒成膜以及與基板粘合的作用。本專利認(rèn)為采用氧化 錫-鉭錫燒綠石復(fù)合材料為導(dǎo)電相制造低阻值厚膜電阻對玻璃的要求是很嚴(yán)格的。本專利 玻璃組成的特點(diǎn)是①玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體Si02、 B203、 Sn02總量50% 85%摩爾百分比，其中 20 % 50 %的B203， 15 % 40 %的Si02， 0. 1 % 5 %的Sn02。 Sn02是必須組成，它既是玻 璃形成體，又可降低電阻，但由于Sn02溶解度有限，實(shí)際用量不超過4% ;②網(wǎng)絡(luò)修飾體總量 15% 50%，其中20% 50%的Ba0，2% 12X的Co0，lX 10%的附0。 Ni0是必須組 成，可獲得適當(dāng)?shù)碾娮栊再|(zhì)。此專利的玻璃粉制成的漿料的燒結(jié)溫度在800 900°C，時(shí)間 5 15min，說明此種玻璃粉適宜于高溫?zé)Y(jié)，不能用于低溫或者中溫?zé)Y(jié)的電子漿料。
杜邦公司US4362656揭示了一種氧化釕基厚膜電阻漿料用玻璃粉，其特點(diǎn)是粘接 玻璃為Pb0-Si02和Pb0-B203-Si02系統(tǒng)，由于此玻璃粉中含有大量的鉛(高達(dá)65wt% )，因 此，不符合環(huán)保的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有導(dǎo)電漿料用玻璃粉的不足，提供了一種導(dǎo)電漿料 用無鉛玻璃粉及其制備方法，具有燒結(jié)溫度低、氣密性和化學(xué)耐久性好的特點(diǎn)，特別是具有 良好的耐酸性。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
—種無鉛玻璃粉，原料按重量百分比組成為Si0230 50%BA1 '10%A1A1 '10%Bei01 -- 20%Zn01 -- 10%Ti021 -10%
Na201 '20%Li201 '10%Zr021 '5%VA1 10%Co3040. 1 2%
說明書
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所述的Si02優(yōu)選為35 所述的B203優(yōu)選為3 -所述的A1^優(yōu)選為3 所述的Ba0優(yōu)選為5 所述的ZnO優(yōu)選為3 所述的Ti02優(yōu)選為2 -所述的N^0優(yōu)選為5-所述的Li20優(yōu)選為 3-所述的Zr02優(yōu)選為1 -所述的V205優(yōu)選為3 -所述的Co304優(yōu)選為0. 4
- 45%，最佳為42% ; 9%，最佳為9% ;
-5%，最佳為4% ; 10%，最佳為8% ; 7%，最佳為6% ; 5%，最佳為4% ; 15%，最佳為14% ; 8%，最佳為5% ; 3%，最佳為2% ;
7%，最佳為5.5% ; 1%，最佳為0. 5%
所述的ZnO/BaO的總的重量百分比小于1 ; 所述的Na20、Li20的總的重量百分比為8 25%。
本發(fā)明的另一 目的在于提供一種用于上述一種無鉛玻璃粉的制備方法，具體步驟
(1) 按照各組分的重量百分比稱取各原料；
(2) 將所稱取的原料充分混合；
(3) 將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1300°。 6h，在保溫階段每隔lh攪拌一次，每次攪拌3min ;
140(TC的電爐中，
(4)
(5)
將'' 將
熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者傻 片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨；
中淬冷；
(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。
本發(fā)明一種無鉛玻璃粉及其制備方法與在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用的積極效果是
(1) 本發(fā)明不含鉛，滿足WEEE、RoHS指令的環(huán)保要求，可以在保持較低的玻璃軟化 溫度下用于導(dǎo)電漿料中的粘結(jié)相；
(2) 本發(fā)明的適用范圍廣，具有較寬的性能調(diào)整范圍，同時(shí)還可以和在此溫度和膨 脹系數(shù)相符的玻璃、陶瓷、金屬封接，封接性能良好；
(3) 本發(fā)明的測試結(jié)果表明，不僅具有適宜且易于調(diào)整的熱膨脹系數(shù)，合適的軟化 ,還具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，特別在無鉛化和性能優(yōu)異方面具有很強(qiáng)的競爭力，具有性
價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的市場發(fā)展前景；
(4) 本發(fā)明的產(chǎn)品最終耐酸性好，可用于導(dǎo)電電子漿料的無機(jī)粘結(jié)相、保護(hù)涂層用 玻璃膏等，具有良好的氣密性和化學(xué)的耐久性，特別是耐酸性能優(yōu)良，在用酸性電鍍液進(jìn)行 鍍覆處理時(shí)，不會(huì)由于玻璃的溶解或者鍍液的滲入而導(dǎo)致電阻變差，作為厚膜電阻的預(yù)涂 層玻璃或二次涂層玻璃是非常有用的，也可以用作各種電子零件或顯示元件等的電極和導(dǎo)體電路的保護(hù)涂層。
具體實(shí)施方式
以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。 應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解， 在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些
等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。 實(shí)施例1 —、原料組成按重量百分比為 Si02為42%， B203為9%， A1203為4%， Ba0為8%， Zn0為6%， Ti02為4%， Na20
為14%， Li20為5%， Zr02為2%， V205為5. 5%， Co304為0. 5%。 二、制備方法 (1)按照各組分的重量百分比稱取各原料； (2)將所稱取的原料充分混合； (3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為136(TC的電爐中，保溫4h，在 保溫階段每隔lh攪拌一次，每次攪拌3min ; (4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中淬冷； (5)將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨； (6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。 三、測試結(jié)果 膨脹系數(shù)103X 10—7°C (300°C ) 燒結(jié)溫度630。C 耐酸性< 0. 2wt % (5wt %硫酸/3h)。 實(shí)施例2 —、原料組成按重量百分比為 Si02為36%， B203為8%， A1203為3%， Ba0為14%， Zn0為8%， Ti02為5%， Na20
為11%， Li20為6%， Zr02為2%， V205為6. 8%， Co304為0. 2%。 二、制備方法 (1)按照各組分的重量百分比稱取各原料； (2)將所稱取的原料充分混合； (3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為132(TC的電爐中，保溫3h，在 保溫階段每隔lh攪拌一次，每次攪拌3min ; (4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中淬冷； (5)將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨； (6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。 三、測試結(jié)果 膨脹系數(shù):98. 7X 10—7°C (300°C ) 燒結(jié)溫度60(TC 耐酸性< 0. 2wt % (5wt %硫酸/3h)。
6
實(shí)施例3 —、原料組成按重量百分比為 Si02為40%， B203為10%， A1203為2%， Ba0為13%， Zn0為10%， Ti02為4%， Na20為12%， Li20為4%， Zr02為1%， V205為3%， Co304為1%。
二、制備方法 (1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；
(2)將所稱取的原料充分混合； (3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為135(TC的電爐中，保溫6h，在 保溫階段每隔lh攪拌一次，每次攪拌3min ; (4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中淬冷； (5)將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨； (6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。 三、測試結(jié)果 膨脹系數(shù):98. 1 X 10-7,C (300°C ) 燒結(jié)溫度61(TC 耐酸性< 0. 2wt % (5wt %硫酸/3h)。
實(shí)施例4 —、原料組成按重量百分比為 Si02為50%，B203為10%，A1203為3%，Ba0為10%，Zn0為9%，Ti02為2%，Na20 為8%， Li20為4%， Zr02為1%， V205為2%， Co304為1%。
二、制備方法 (1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；
(2)將所稱取的原料充分混合； (3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為139(TC的電爐中，保溫5h，在 保溫階段每隔lh攪拌一次，每次攪拌3min ; (4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中淬冷； (5)將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨； (6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。
三、測試結(jié)果 膨脹系數(shù)77X 10—7°C (300°C ) 燒結(jié)溫度630。C 耐酸性< 0. 2wt% (5wt^硫酸/3h)。 最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用于說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參 照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對本 發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種無鉛玻璃粉，其特征在于，原料按重量百分比組成為SiO2為30～50％，B2O3為1～10％，Al2O3為1～10％，BaO為1～20％，ZnO為1～10％，TiO2為1～10％，Na2O為1～20％，Li2O為1～10％，ZrO2為1～5％，V2O5為1～10％，Co3O4為0.1～2％。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的Si02為35 45%，所述的B203為3 9 % ，所述的A1203為3 5 % ，所述的BaO為5 10 % 。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的Si02為42% ，所述的B203為9 % ，所述的A1203為4% ，所述的BaO為8 % 。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的ZnO為3 7%，所述的Ti02為2 5 % ，所述的Na20為5 15 % ，所述的Li20為3 8 % 。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的ZnO為6%，所述的Ti02為4%，所述的化20為14%，所述的1^20為5%。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的Zr02為1 3%，所述的V205為3 7% ，所述的Co304為0. 4 1 % 。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的Zr02為2%，所述的V205為5. 5%，所述的Co304為0. 5%。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的ZnO/BaO的總的重量百分比小于l。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種無鉛玻璃粉，其特征在于，所述的Na20、Li20的總的重量百分比為8 25%。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種無鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1) 按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2) 將所稱取的原料充分混合；(3) 將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1300°C 140(TC的電爐中，保溫3 6h，在保溫階段每隔lh攪拌一次，每次攪拌3min ;(4) 將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中淬冷；(5) 將片狀或者顆粒狀玻璃放入球磨機(jī)球磨；(6) 將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。
全文摘要
本發(fā)明的一種無鉛玻璃粉及其制備方法與在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用，原料按重量百分比組成為SiO2為30～50％，B2O3為1～10％，Al2O3為1～10％，BaO為1～20％，ZnO為1～10％，TiO2為1～10％，Na2O為1～20％，Li2O為1～10％，ZrO2為1～5％，V2O5為1～10％，Co3O4為0.1～2％；制備過程包括稱量、混料、熔制、壓片、球磨、過篩；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)具有燒結(jié)溫度低、氣密性和化學(xué)耐久性好的特點(diǎn)，特別是具有良好的耐酸性，可用于導(dǎo)電電子漿料的無機(jī)粘結(jié)相、保護(hù)涂層用玻璃膏等，具有良好的氣密性和化學(xué)的耐久性。
文檔編號(hào)C03C12/00GK101717197SQ20091019837
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者劉榮輝, 張玉花, 李勝春, 薛冰, 邵國金, 陳紅軍 申請人:鄭慶云