CN102219385B - 一种铝封微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝及铝合金封接用低熔微晶玻璃及其制备方法。该微晶玻璃各组分质量百分含量为：PbO：60.0～80.0，ZnO：8～18，B2O3：7～13，SiO2：2～5，Al2O3：1～5，CuO：0.5～3。其封接工艺为：将上述各成分混合，经过1200～1350℃熔制，成型；随炉升温至460～530℃即可得到微晶玻璃。此种微晶玻璃可与铝封外壳进行封接，电镀后绝缘电阻可达1011Ω，漏气速率≤1×10-10Pa.m3s-1，引线弯曲5次后玻璃绝缘子并不开裂，仍能保持弯曲前的漏气率。该微晶玻璃的熔封工艺与传统的熔封工艺相比，可以实现低温封接，且不需要进行专门的核化或晶化处理，工艺简单。

Description

一种铝封微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于铝及铝合金封接技术领域，特别涉及一种铝及铝合金封接用低熔微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
电子元器件金属外壳广泛使用金属-玻璃封接技术。随着航空航天技术的发展，各国为了提高竞争力，都向着轻质、高性能发展。连接器作为航天工具的一部分，亦迫切需要用较轻质的铝代替高密度的可伐合金、钢、铜等。由于铝的熔点只有660℃，所以对玻璃绝缘子提出了低熔点的要求。目前使用的铝封玻璃多为磷酸盐非晶玻璃，尽管非晶玻璃与铝外壳封接后，绝缘电阻和漏气率满足标准，但是非晶体绝缘子在引线受到90。±5。应力作用弯曲1次后就容易开裂，导致气密性下降，严重影响金属外壳封接的可靠性。且在使用的过程中磷酸盐玻璃性能不稳定，容易起毛等。在某些特殊领域，为了保证封接件的稳定性，提高元器件的可靠性、竞争力，需要研制一种新型的含铅铝封微晶玻璃。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝封微晶玻璃及其封接方法，解决目前微电子封装行业中非晶态玻璃绝缘子强度低、气密性差等缺点。推动航天电器向轻质、高性能发展。
本发明的封接微晶玻璃的各组分质量百分含量为：PbO：60.0~80.0，ZnO：8~18，B2O3：7~13，SiO2：2~5，Al2O3：1~5，CuO：0.5~3。
上述组分的优选范围为：PbO：65.0~75.0，ZnO：9~16，B2O3：8~12，SiO2：2~5，Al2O3：1~3，CuO：0.5~2.5。
本发明的封接工艺为： 
    1、配料混合，各组分质量百分含量为：PbO：60.0~80.0，ZnO：8~18，B2O3：7~13，SiO2：2~5，Al2O3：1~5，CuO：0.5~3。优先选择范围为：PbO：65.0~75.0，ZnO：9~16，B2O3：8~12，SiO2：2~5，Al2O3：1~3，CuO：0.5~2.5。
    2、将上述玻璃配料在球磨机上混合8小时以上，使之混合均匀；将混合后的玻璃粉在铂铑合金坩埚内加热到1200~1350℃熔制半个小时，然后在辊轧机上急冷、轧成片状，将所得的玻璃研磨，使玻璃粉的粒度在20~40μm，然后对玻璃粉进行造粒，制作玻坯；
   3、将玻坯在200~400℃进行排蜡；将排蜡后的玻坯与铝以5~8℃/min的速率升温，在460~530℃进行封接，封接时间是15~35分钟，然后以10~15℃/min的降温速率降至室温，封接气氛为微氧化气氛。如N2、H2O二元气氛。
     本发明的微晶玻璃膨胀系数110×10-7~180×10-7/℃。与铝及铝合金封接后，封接件的绝缘电阻可达1011Ω，漏气速率≤1×10-10Pa.m3s-1。
本发明微晶玻璃的晶相有：PbO.2ZnO.B2O3、2PbO.ZnO.B2O3、4PbO.2ZnO.5B2O3晶体。
本发明的有益效果是：本发明封接玻璃熔点及封接温度较低，适用于铝及铝合金的封接。玻璃的封接温度为460~530℃，低于600℃。热膨胀系数在110×10-7~180×10-7/℃范围内，化学温度性良好。且不需要进行专门的核化或晶化处理，工艺简单。
具体实施方式：
 表铝封微晶玻璃成分（质量分数百分比）  
成分 PbO ZnO B2O3 SiO2 Al2O3 CuO
实施例1 66.0 15.0 12.0 3.0 2.5 1.5
实施例2 72.0 12.0 10.0 2.0 2.0 2.0
实施例3 75.0 9.0 10.0 4.0 1.5 0.5
实施例4 75.0 9.0 9.0 4.0 1.5 1.5
   本发明的上述各实例的制造工艺程序基本相同，只是工艺参数略有不同，以实施例1予以说明。
    实施例1的制造工艺：各组分的质量百分含量为：PbO66.0、ZnO15.0、B2O312.0、SiO23.0、Al2O32.5、CuO1.5；将各组分球磨机上混合8小时后加入到铂铑合金坩埚内，在电阻炉中1300℃熔制半个小时，然后在辊轧机上急冷、轧成片状，将所得的玻璃研磨，使玻璃粉的粒度在20~40μm，然后对玻璃粉进行造粒，制作玻坯；将玻坯在200~400℃进行排蜡；将排蜡后的玻坯与铝以8℃/min的速率升温，在510℃进行封接，封接时间是20分钟，然后以10~15℃/min的降温速率降至室温，封接气氛为微氧化气氛。如N2、H2O二元气氛。

Claims (3)

1.一种铝封微晶玻璃，其特征在于：该微晶玻璃组分的质量百分含量为：PbO：60.0~80.0，ZnO：8~18，B2O3：7~13，SiO2：2~5，Al2O3：1~5，CuO：0.5~3。
2.根据权利要求1所述的铝封微晶玻璃，其特征在于：该微晶玻璃组分的质量百分比为：PbO：65.0~75.0，ZnO：9~16，B2O3：8~12，SiO2：2~5，Al2O3：1~3，CuO：0.5~2.5。
3.一种权利要求1所述的铝封微晶玻璃制备方法，其特征在于，所述方法如下：
3.1配料混合，组分的质量百分含量为：PbO：60.0~80.0，ZnO：8~18，B2O3：7~13，SiO2：2~5，Al2O3：1~5，CuO：0.5~3；
3.2将上述玻璃配料在球磨机上混合8小时以上，使之混合均匀；将混合后的玻璃粉在铂铑合金坩埚内加热到1200~1350℃熔制半个小时，然后在辊轧机上急冷、轧成片状，将所得的玻璃研磨，使玻璃粉的粒度在20~40μm，然后对玻璃粉进行造粒，制作玻坯；
3.3将玻坯在200~400℃进行排蜡；将排蜡后的玻坯与铝以5~8℃/min的速率升温，在460~530℃进行封接，封接时间是15~35分钟，然后以10~15℃/min的降温速率降至室温，封接气氛为微氧化气氛；所述封接气氛为N2、H2O二元气氛。
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