CN109111104A - 硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法。一种硼铝硅酸盐玻璃,以下述氧化物基准的质量百分含量表示包括61.0%~85.0%的SiO2、2.5%~17.5%的Al2O3、2%~20.5%的B2O3、0.01%~4.5%的Li2O、0.01%~4.0%的Na2O及0.01%~2.0%的K2O;硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45,所述键合因子δ的计算公式为:δ=μLi*MLi+μNa*MNa+μK*MK;其中,μLi=(1/rLi)2,μNa=(1/rNa)2,μK=(1/rK)2;MLi=100*WLi/MrLi,MNa=100*WNa/MrNa,MK=100*WK/MrK;rLi、rNa和rK分别对应Li、Na和K的离子半径,WLi、WNa和WK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的质量百分含量,MrLi、MrNa和MrK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的相对分子质量。上述硼铝硅酸盐玻璃体系有利于达到在低温低压下的快速阳极键合,且有利于提高硼铝硅酸盐玻璃与硅片之间的键合拉力。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制备技术领域,特别是涉及硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
目前随着电子信息设备的迅猛发展,对阳极键合和电子显示用低碱硼硅酸盐玻璃基板的需求越来越多。MEMS传感器和微流体等行业常用的键合技术是阳极键合。阳极键合的基本过程就是电化学反应过程。在热与电的双重作用下,玻璃中的碱金属离子(主要为Na+)从阳极附近向阴极移动,在玻璃与阳极界面附近产生极化的碱金属离子耗尽层。高强电场在阳极硅(或金属)和玻璃界面产生了巨大的静电场吸引力,驱使玻璃通过弹性变形及其粘性流动金属阳极表面紧密接触,同时高的电场力促使氧离子向阳极移动并与硅反应形成氧化硅从而形成永久键合。键合机制包括氢键和固相化学反应。
目前常用于阳极键合的玻璃无法实现在低温低压下快速键合,且键合强度不高,键合后玻璃的断裂拉力较低。
发明内容
基于此,有必要针对目前常用于阳极键合的玻璃无法实现在低温低压下快速键合,且键合强度不高的问题,提供一种硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
一种硼铝硅酸盐玻璃,以下述氧化物基准的质量百分含量表示,包括:
所述硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45;
所述键合因子δ的计算公式为:
δ=μLi*MLi+μNa*MNa+μK*MK;
其中,μLi=(1/rLi)2,μNa=(1/rNa)2,μK=(1/rK)2;
MLi=100*WLi/MrLi,MNa=100*WNa/MrNa,MK=100*WK/MrK;
rLi、rNa和rK分别对应Li、Na和K的离子半径,WLi、WNa和WK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的质量百分含量,MrLi、MrNa和MrK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的相对分子质量。
在其中一个实施方式中,还包括:MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO和SnO2中的至少一种;
以下述氧化物基准的质量百分含量表示,MgO的用量不超过3.0%;及/或,CaO的用量不超过4.5%;及/或,SrO的用量不超过2.5%;及/或,BaO的用量不超过2.0%;及/或,SnO2的用量不超过0.5%。
在其中一个实施方式中,所述硼铝硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度为485℃~710℃。
在其中一个实施方式中,所述硼铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数α20-300℃为2.5*10-6*K-1~4.0*10-6*K-1。
上述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按氧化物基准的质量百分含量称取对应原料,混合均匀后进行澄清处理得到玻璃浆料;
对所述玻璃浆料进行均化处理;及
将所述玻璃浆料固化成型得到所述硼铝硅酸盐玻璃;
其中,所述硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45;
所述键合因子δ的计算公式为:
δ=μLi*MLi+μNa*MNa+μK*MK;
其中,μLi=(1/rLi)2,μNa=(1/rNa)2,μK=(1/rK)2;
MLi=100*WLi/MrLi,MNa=100*WNa/MrNa,MK=100*WK/MrK;
rLi、rNa和rK分别对应Li、Na和K的离子半径,WLi、WNa和WK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的质量百分含量,MrLi、MrNa和MrK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的相对分子质量。
在其中一个实施方式中,所述澄清处理的温度为1600℃~1640℃,所述澄清处理的时间为4h~6h。
在其中一个实施方式中,所述均化处理的温度为1500℃~1550℃,所述均化处理的时间为1h~2h。
在其中一个实施方式中,所述将所述玻璃浆料固化成型得到所述硼铝硅酸盐玻璃的步骤之后还包括步骤:对所述硼铝硅酸盐玻璃进行退火处理。
在其中一个实施方式中,所述退火处理的温度为560℃~580℃,所述退火处理的时间为2h~6h。
在其中一个实施方式中,按下述氧化物基准的质量百分含量计,所述原料包括61.0%~85.0%的SiO2、2.5%~17.5%的Al2O3、2%~20.5%的B2O3、0.01%~4.5%的Li2O、0.01%~4.0%的Na2O及0.01%~2.0%的K2O。
上述硼铝硅酸盐玻璃体系中添加了有利于离子迁移的Li2O氧化物,且硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45,对碱金属氧化物的迁移能力和对阳极键合作用的影响因素做了量化和分析,硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值在0.05~0.45之间,有利于达到在低温低压下的快速阳极键合,且有利于提高硼铝硅酸盐玻璃与硅片之间的键合拉力。上述硼铝硅酸盐玻璃的制备方法简单,易实现工业化生产。
附图说明
图1为一实施方式的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法的工艺流程图;
图2为阳极键合装置的结构示意图;
图3为实施例1~8的硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ与断裂拉力的关系图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式及附图对硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法作进一步的详细说明。
一种硼铝硅酸盐玻璃,以下述氧化物基准的质量百分含量表示包括:
二氧化硅(SiO2)是重要的玻璃形成氧化物,而且能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等。但SiO2是较难熔化的物质,因此SiO2含量有其最佳值。SiO2的含量过低,热膨胀系数提升过大,成形和耐化学性会降低,有结晶化趋势;SiO2的含量过高,玻璃熔化和澄清温度会更高,并且粘度上升,难以使玻璃均质化,不适宜于玻璃成型工艺制造。
在其中一个实施方式中,SiO2的质量百分含量为61%~85%。优选的,SiO2的质量百分含量为61%~75%。
三氧化二铝(Al2O3)能起网络生成体的作用,以及能降低玻璃的结晶倾向,提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度。Al2O3也是提高拉伸玻璃弹性模量的必要成分。但是Al2O3会增加玻璃粘度,如果Al2O3过多,就难以得到料性长的玻璃,使玻璃成型较为困难。此外,玻璃中的Al3+倾向于形成铝氧四面体网络[AlO4],这比硅氧四面体[SiO4]网络要大得多,留下较大的空隙作为离子扩散的通道,因此玻璃中高的Al2O3含量能促进碱金属离子的迁移和置换速率,尤其是离子半径更小的Li2O,进一步提高阳极键合的玻璃基体与硅片之间的结合速率和结合强度。
在其中一个实施方式中,Al2O3的质量百分含量为2.5%~17.5%。优选的,Al2O3的质量百分含量为6%~10.5%。
氧化硼(B2O3)是硼铝硅酸盐玻璃的重要组分之一,属于形成体氧化物,能降低铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数,提高铝硅酸盐玻璃的热稳定性、化学稳定性。然而,B2O3的含量太高时,在高温下会降低硼铝硅酸盐玻璃体系的粘度,从而导致硼挥发严重,造成资源浪费;同时,B2O3的含量过高会缩窄成型温度,给硼铝硅酸盐玻璃拉管成型时对壁厚、管径精度控制带来困难;另外,当B2O3含量过高时,由于硼氧三角体[BO3]增多,硼铝硅酸盐玻璃的膨胀系数等反而增大,发生反常现象。B2O3的含量过低,就不能显著降低玻璃熔化温度。
在其中一个实施方式中,B2O3的质量百分含量为2.0%~20.5%。优选的,B2O3的质量百分含量为10.0%~15.0%。
氧化锂(Li2O)是玻璃常用的碱金属氧化物,但是不同于Na2O和K2O,由于Li+不属于惰性气体型离子,半径较小,场强大,与氧结合能力较强,在结构上主要起集聚作用。Li2O取代同样数量的Na2O或K2O时,可以提高玻璃的化学稳定性、表面张力的能力,同时也增加了析晶倾向,它有高温助熔、加速玻璃熔化的作用。适当增加Li2O可以显著增加玻璃与硅片的键合因子,提高阳极键合的速率和质量,同时也可以降低键合工艺的温度和电压等参数。在其中一个实施方式中,用Li2O取代部分的Na2O和K2O,由于Li+的离子半径更小,具有更快的迁移和置换速率,在阳极键合时可以提高玻璃基体与硅片之间的结合速率和结合强度。
在其中一个实施方式中,Li2O的质量百分含量为0.01%~4.5%。优选的,Li2O的质量百分含量为1.00%~4.50%。
氧化钠(Na2O)是硼铝硅酸盐玻璃网络外体氧化物,能提供游离氧使Si-O键断开,从而降低铝硅酸盐玻璃的粘度和熔制温度。Na2O的含量过高,会增大线热膨胀系数,降低化学稳定性,且Na2O挥发量增大,导致铝硅酸盐玻璃成分不均一。Na2O的含量过低,不利于玻璃的熔制和成型。同时在阳极键合过程中还可以提高玻璃表面的离子活性,增加键合速率和质量。
在其中一个实施方式中,Na2O的质量百分含量为0.01%~4.0%。优选的,在其中一个实施方式中,Na2O的质量百分含量为2.50%~4.0%。
氧化钾(K2O)和Na2O及Li2O同属于碱金属氧化物,在玻璃结构中的作用类似,以少量K2O取代Na2O能发挥“混合碱效应”,使玻璃的一系列性能变好,是用于提高熔融性质和用于在化学强化中提高离子交换率以获得所需表面压缩应力和应力层深的组分。然而,K2O的含量过高,则耐候性会降低。
在其中一个实施方式中,K2O的质量百分含量为0.01%~2.0%。优选的,K2O的质量百分含量为1.0%~2.0%。
氧化镁(MgO)是一种网络外体氧化物,MgO有助于降低玻璃熔点,改善均匀性,增加抗水解性。MgO也能使玻璃趋于稳定,提高玻璃的耐久性,防止玻璃产生结晶,抑制玻璃中碱金属离子的移动,也同样具有提高玻璃弹性模量的功能。
在其中一个实施方式中,MgO的质量百分含量为0~3.0%。优选的,MgO的质量百分含量为0.01%~1.0%。
氧化钙(CaO)能够使硅氧四面体[SiO4]所形成的网络松弛和断裂,改善玻璃在高温下的熔融性质,并能够使玻璃不易失透。然而,CaO的含量过多会影响铝硅酸盐玻璃的耐候性,且阻碍离子交换的进行。
在其中一个实施方式中,CaO的质量百分含量为0~4.5%。优选的,CaO的质量百分含量为1.0%~3.0%。
氧化钡(BaO)和氧化锶(SrO)是碱土金属氧化物中相对分子质量较大的两种常用氧化物,离子半径较大,碱性较强,一方面可以降低玻璃熔化温度,增加料性;另一方面可以提高玻璃折射率、色散、防辐射等作用,是典型的网络外离子。BaO和SrO在硼铝硅酸盐玻璃结构中的地位和对性能的作用,介于碱土金属离子与碱金属离子之间。
在其中一个实施方式中,BaO的质量百分含量为0~3.0%。优选的,BaO的质量百分含量为1.0%~2.0%,
在其中一个实施方式中,SrO的质量百分含量为0~2.5%。优选的,SrO的质量百分含量为1.0%~2.0%。
氧化锌(ZnO)属于二价金属氧化物,同样具有碱土金属氧化物的作用,在硼铝硅酸盐玻璃体系中,加入部分的ZnO物料,可有效降低玻璃的熔化温度,降低玻璃的转变温度Tg,同时还可以提高玻璃基体的耐碱性。在硼铝硅酸盐玻璃体中,Zn常处于[ZnO6]和[ZnO4]两种配位体中,[ZnO4]随碱含量的增高而增大,增加玻璃的析晶倾向。
在其中一个实施方式中,ZnO的质量百分含量为0~2.0%。优选的,ZnO的质量百分含量为1.0%~2.0%。
氧化锡(SnO2)在硼铝硅酸盐体系中的作用主要是高温释放氧气,消除气泡的作用;同时Sn2+具有改善玻璃体表面镀膜的作用。一般认为SnO2具有“1/2Sn4+—1/2Sn0”的结构,1/2Sn0通常被称为金属桥,有利于改善玻璃基板的表面性质,增加ITO等镀膜结合力。而且在浮法玻璃中还大量用到Sn液,玻璃基体中含锡,可有效减少玻璃表面的渗锡量,减小Sn面和空气面的成分差异性,减少玻璃在后期加工中造成的翘曲等问题。
在其中一个实施方式中,SnO2的质量百分含量为0~0.5%。优选的,SnO2的质量百分含量为0.01%~0.5%。
在其中一个实施方式中,硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45。
键合因子δ受不同碱金属离子的半径以及迁移能力的影响。在其中一个实施方式中,键合因子δ的计算公式为:
δ=μLi*MLi+μNa*MNa+μK*MK;
其中,μLi=(1/rLi)2,μNa=(1/rNa)2,μK=(1/rK)2;
MLi=100*WLi/MrLi,MNa=100*WNa/MrNa,MK=100*WK/MrK;
rLi、rNa和rK分别对应Li、Na和K的离子半径,WLi、WNa和WK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的质量百分含量,MrLi、MrNa和MrK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的相对分子质量。
不同碱金属的离子半径、对应的碱金属氧化物的相对分子质量如表1所示。
表1
碱金属离子 | 离子半径r(埃) | μ | 碱金属氧化物 | 相对分子质量Mr |
Li<sup>+</sup> | 0.59 | 2.87 | Li<sub>2</sub>O | 29.88 |
Na<sup>+</sup> | 0.97 | 1.06 | Na<sub>2</sub>O | 61.98 |
K<sup>+</sup> | 1.33 | 0.57 | K<sub>2</sub>O | 94.2 |
在其中一个实施方式中,硼铝硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度为485℃~710℃。
在其中一个实施方式中,硼铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数为20℃~300℃时2.5*10-6*K-1~4.0*10-6*K-1。
上述硼铝硅酸盐玻璃体系中添加了有利于离子迁移的Li2O氧化物,且硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45,对碱金属氧化物的迁移能力和对阳极键合作用的影响因素做了量化和分析,硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值在0.05~0.45之间,有利于达到在低温低压下的快速阳极键合,且有利于提高硼铝硅酸盐玻璃与硅片之间的键合拉力,并可通过控制玻璃配方中的键合因子δ量化控制键合速度和强度。
同时,上述硼铝硅酸盐玻璃,具有适宜的热学性能,Tg在485~710℃之间,选择范围广;且热膨胀系数CTE在2.5*10-6*K-1~4.0*10-6*K-1(20~300℃)范围,具有较低的热膨胀系数CTE,使得硼铝硅酸盐玻璃特别适宜与硅片进行阳极键合,适用于目前MEMS和微流体或其他电子封装类行业低温低压快速高强度键合的要求;同时降低热膨胀系数CTE,还可以增强该发明中硼铝硅酸盐玻璃与硅片键合能力,避免了硼铝硅酸盐玻璃在进行阳极键合时与硅片失陪,避免在冷却过程中因应力过大破裂或扭曲变形。
需要说明的是,在其他实施方式中,MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO和SnO2也可以省略。
请参阅图1,一实施方式的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,包括以下步骤:
S110、按氧化物基准的质量百分含量称取对应原料,混合均匀后进行澄清处理得到玻璃浆料。
在其中一个实施方式中,按下述氧化物基准的质量百分含量计,原料包括61.0%~85.0%的SiO2、2.5%~17.5%的Al2O3、2%~20.5%的B2O3、0.01%~4.5%的Li2O、0.01%~4.0%的Na2O及0.01%~2.0%的K2O。
在其中一个实施方式中,同时加入0~3.0%的MgO、0~4.5%的CaO、0~2.5%的SrO、0~3.0%的BaO、0~2.0%的ZnO及0~0.5%的SnO2混合均匀后进行澄清处理得到玻璃浆料。
在其中一个实施方式中,澄清处理的温度为1600℃~1640℃;澄清处理的时间为4h~6h。
在其中一个实施方式中,将上述制备硼铝硅酸盐玻璃的原材料置于Pt坩埚中进行熔融澄清。
在其中一个实施方式中,在进行澄清处理时向上述制备硼铝硅酸盐玻璃的原材料中加入澄清剂。优选的,澄清剂为二氧化铈和二氧化锡中的至少一种。
在其中一个实施方式中,澄清剂占玻璃浆料的质量百分比为0.01%~0.5%。
在其中一个实施方式中,在进行熔融澄清处理的同时对玻璃浆料进行搅拌处理。搅拌可以防止玻璃液的表面出现料皮。
在其中一个实施方式中,搅拌的转速为15rpm/min~30rpm/min。
S120、对玻璃浆料进行均化处理。
在其中一个实施方式中,对玻璃浆料进行均化处理的温度为1500℃~1550℃;均化处理的时间为1h~2h。
S130、将玻璃浆料固化成型得到玻璃坯件。
在其中一个实施方式中,将经过均化处理的玻璃浆料浇注在经过预热后的铸铁模具中,使玻璃浆料固化成型。
在其中一个实施方式中,对铸铁模具进行预热处理至温度为450℃~500℃。
S140、对玻璃坯件进行退火处理后冷却至室温。
在其中一个实施方式中,退火处理的温度为560℃~580℃;退火处理的时间为2h~6h。
S150、对玻璃坯件进行切割、研磨、CNC加工及抛光处理。
在其中一个实施方式中,玻璃坯件进行切割、研磨、CNC加工及抛光处理后硼铝硅酸盐玻璃的表面粗糙度为1nm以下。
在其中一个实施方式中,制备得到的硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45。
上述硼铝硅酸盐玻璃的制备方法简单,易实现工业化生产。
需要说明的是,在其他实施方式中,步骤S150也可以省略。
下面是具体实施例的说明,以下实施例如无特殊说明,则不含有除不可避免的杂质以外的其他未明确指出的组分。
实施例1~10
实施例1~10的硼铝硅酸盐玻璃按照表2中的配比称取对应的原料,充分混合均匀后,放入Pt坩埚中,并在1620℃下在高温电炉下进行6h的澄清处理,在澄清处理的过程中以20rpm/min的速率进行搅拌;再降温至1550℃对玻璃浆料进行均化处理,均化处理的时间为1h;将玻璃浆料倒入预热好的铸铁模具中进行固化成型得到玻璃坯件;再将玻璃坯件在560℃下进行退火处理4h,再自然冷却至室温。
将退火好的硼铝硅酸盐玻璃经过冷加工切割、研磨、CNC、抛光后制得尺寸为φ5*50mm的圆柱状样品,表面粗糙度控制在1nm以下,厚度均匀性TTV控制在3μm以内,进行热性能测试,经耐驰热膨胀仪NETZSCH-DIL 402PC在4℃/min的升温速度下测得热膨胀曲线,通过自带软件,测的硼铝硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度Tg以及20~300℃范围内的热膨胀系数CTE,结果如表3所示。
将退火好的硼铝硅酸盐玻璃经过冷加工切割、研磨、CNC、抛光后制得尺寸为6寸0.55mm厚度的玻璃晶圆,在清洗液为H2SO4与H2O2的40℃混合溶液中清洗2min,其中H2SO4的质量浓度为98%,H2O2的质量浓度为30%,体积比H2SO4∶H2O2=2∶1,用氮气烘干;按照图2安装好阳极键合装置,在百级无尘室按照如下步骤完成键合实验:
(1)将待键合的硅片和硼铝硅酸盐玻璃晶圆浸泡到清洗液中清洗;
(2)将清洗后的硅片和硼铝硅酸盐玻璃晶圆用氮气烘干,表面经等离子清洁5min后,放入键合装置中,一边加热一边抽真空,同时施加50N的压力,到达预设工作温度250℃和真空度10Pa后,加电压到单点阴极,施加500V的直流电压,使贴合后的硅和玻璃发生阳极键合;
(3)将键合好的样品冷却后,切割成30*30mm尺寸的样片,挑选无气泡无其他缺陷的样品,在万能试验机上进行拉力测试,实施例1~8所制备的经过阳极键合的硼铝硅酸盐玻璃的键合因子、断裂拉力及键合时间如表3所示。键合时间是以施加电压的时间为开始时间,观察阴极点电极的键合波逐渐向外扩散,且键合速度越来越慢,直至到达边缘位置,停止计时,该段时间即为键合时间。硼铝硅酸盐玻璃的键合因子与断裂拉力的关系图及硼铝硅酸盐玻璃的键合因子与键合时间的关系图如图3所示。
表2
表3
从表3和图3中数据可以看出,随着键合因子δ的增大,断裂拉力也相应变大且键合时间随键合因子δ的增大而减小,说明增大键合因子δ有利于阳极键合的进行,并提高键合强度,减少键合时间,当键合因子δ为0.05~0.45时,硼铝硅酸盐玻璃的断裂拉力较大,玻璃的强度更高。同时,硼铝硅酸盐玻璃在进行阳极键合时的键合时间也缩短了,实现了在低温低压下的快速键合。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种硼铝硅酸盐玻璃,其特征在于,以下述氧化物基准的质量百分含量表示,包括:
所述硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45;
所述键合因子δ的计算公式为:
δ=μLi*MLi+μNa*MNa+μK*MK;
其中,μLi=(1/rLi)2,μNa=(1/rNa)2,μK=(1/rK)2;
MLi=100*WLi/MrLi,MNa=100*WNa/MrNa,MK=100*WK/MrK;
rLi、rNa和rK分别对应Li、Na和K的离子半径,WLi、WNa和WK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的质量百分含量,MrLi、MrNa和MrK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的相对分子质量。
2.根据权利要求1所述的硼铝硅酸盐玻璃,其特征在于,还包括:MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO和SnO2中的至少一种;
以下述氧化物基准的质量百分含量表示,MgO的用量不超过3.0%;及/或,CaO的用量不超过4.5%;及/或,SrO的用量不超过2.5%;及/或,BaO的用量不超过2.0%;及/或,SnO2的用量不超过0.5%。
3.根据权利要求1所述的硼铝硅酸盐玻璃,其特征在于,所述硼铝硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度为485℃~710℃。
4.根据权利要求1所述的硼铝硅酸盐玻璃,其特征在于,所述硼铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数α20-300℃为2.5*10-6*K-1~4.0*10-6*K-1。
5.权利要求1~4任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按氧化物基准的质量百分含量称取对应原料,混合均匀后进行澄清处理得到玻璃浆料;
对所述玻璃浆料进行均化处理;及
将所述玻璃浆料固化成型得到所述硼铝硅酸盐玻璃;
其中,所述硼铝硅酸盐玻璃的键合因子δ的取值为0.05~0.45;
所述键合因子δ的计算公式为:
δ=μLi*MLi+μNa*MNa+μK*MK;
其中,μLi=(1/rLi)2,μNa=(1/rNa)2,μK=(1/rK)2;
MLi=100*WLi/MrLi,MNa=100*WNa/MrNa,MK=100*WK/MrK;
rLi、rNa和rK分别对应Li、Na和K的离子半径,WLi、WNa和WK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的质量百分含量,MrLi、MrNa和MrK分别对应所述硼铝硅酸盐玻璃中Li2O、Na2O和K2O的相对分子质量。
6.根据权利要求5所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,所述澄清处理的温度为1600℃~1640℃,所述澄清处理的时间为4h~6h。
7.根据权利要求5所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,所述均化处理的温度为1500℃~1550℃,所述均化处理的时间为1h~2h。
8.根据权利要求5所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,所述将所述玻璃浆料固化成型得到所述硼铝硅酸盐玻璃的步骤之后还包括步骤:对所述硼铝硅酸盐玻璃进行退火处理。
9.根据权利要求8所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,所述退火处理的温度为560℃~580℃,所述退火处理的时间为2h~6h。
10.根据权利要求5所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于,按下述氧化物基准的质量百分含量计,所述原料包括61.0%~85.0%的SiO2、2.5%~17.5%的Al2O3、2%~20.5%的B2O3、0.01%~4.5%的Li2O、0.01%~4.0%的Na2O及0.01%~2.0%的K2O。
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