ZnO-B2O3-Bi2O3低溫封接玻璃的制備及其性能研究.pdf

1、封接材料在電子真空、微電子、航空航天等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為了達(dá)到低熔點(diǎn)的效果，傳統(tǒng)的商用封接玻璃中往往添加大量的PbO作為玻璃助熔氧化物。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和政府環(huán)保政策的推行，環(huán)保無害的無鉛低溫玻璃越來越得到重視，市場急需開發(fā)環(huán)保型低熔點(diǎn)封接玻璃。Bi3+離子在化學(xué)元素周期表中與Pb2+屬同族元素，具有很高的極化率，具有與Pb2+相近的低熔點(diǎn)溫度，在降低玻璃熔點(diǎn)方面的潛力巨大。為此，用Bi3+取代低熔點(diǎn)玻璃中的Pb2+，研究

2、Bi3+對玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響具有十分重要的學(xué)術(shù)意義和市場價(jià)值。
　　本文以ZnO-B2O3-Bi2O3低溫?zé)o鉛玻璃體系作為研究對象，以Bi3+在玻璃中含量為變量，研究一系列配方的玻璃結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行性能測試。結(jié)果表明：當(dāng)Bi2O3含量在0-20mol％時(shí)，成玻良好；而當(dāng)Bi2O3含量25-30mol%時(shí)，試樣表面出現(xiàn)大量乳濁，使得玻璃失透。隨著Bi2O3含量由0增加至30mol%，玻璃轉(zhuǎn)變溫度特征值Tg由634℃下降至435℃，

3、含30mol%Bi2O3玻璃的轉(zhuǎn)變溫度比不含Bi2O3的玻璃降低了近200℃，加入Bi2O3對降低玻璃的轉(zhuǎn)化溫度十分顯著。同時(shí)，隨著Bi2O3含量的增加，熱膨脹系數(shù)從11.03×10-6/℃增加至13.23×10-6/℃，密度從3.989提高至6.534g/cm3，試樣硬度先降低后回升，在20%Bi2O3含量處硬度最低，但仍然達(dá)到了346HV。玻璃分相降低了玻璃的耐酸性，在6%HNO3溶液中浸泡20min后，試樣的失重率由0.2wt%變

4、為1.01wt%。
　　同時(shí)，本文研究了在460℃、500℃、540℃、580℃、620℃等不同溫度下燒結(jié)時(shí)試樣的流動性能，并通過 X射線衍射儀（XRD）分析其燒結(jié)過程中的結(jié)晶狀態(tài)，采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察其熱處理后斷面組織。結(jié)果表明：試樣因Bi2O3含量的提高，分相析晶的傾向也變大，會析出少量Bi6B10O24晶體與Bi24B2O39晶體；含20mol%Bi2O3試樣的最佳封接溫度在500-540℃之間，含15mol%B