CN1398806A - 一种电子器件绝缘用微晶玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种电子器件绝缘用微晶玻璃,涉及电子器件绝缘用材料。旨在解决已有微晶玻璃的抗折强度较低、不能与膨胀系数较低的金属匹配封接等问题。本微晶玻璃按重量份计量的组份为Li2O 9.0~21.0、Al2O3 6.0~12.0、SiO2 60.0~76.0、K2O 0.5~4.5、B2O3 0.5~5.0、P2O6 0.5~4.0,将上述各组份混合,经1380~1540℃熔制,成型,再经480~680℃核化处理0.5~12小时,然后升温至680~880℃晶化处理0.5~24小时,冷却后得到抗折强度200~340MPa、抗电击穿强度23~30kv/mm、膨胀系数40×10-7~90×10-7/℃的微晶玻璃。特别适用于制造电子器件的绝缘绝缘件,特别适于与铁镍钴合金等金属作匹配封接。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘材料,特别是用于制造电子器件绝缘子或绝缘外壳的微晶玻璃。
背景技术
已有的绝缘用微晶玻璃有锂系光敏微晶玻璃。其组分有Li2O、Al2O3、SiO2、K2O、Ag、Cu或Au。通过熔制、成型、紫外线照射、核化晶化处理,得到膨胀系数为100×10-7/℃,抗折强度约为200Mpa的微晶玻璃。其性能见表一。这种微晶玻璃存在如下问题,一是强度较低,不适宜做对抗折强度要求较高的绝缘子、大型绝缘外壳等绝缘件;二是膨胀系数范围较窄,不能与膨胀系数较低的金属,比如铁镍钴合金(4J33,4J29)等匹配封接;三是与金属封接的气密性和强度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供电子器件绝缘用、抗折强度较高的、能与膨胀系数较低的金属匹配封接的一种电子器件绝缘用微晶玻璃。
本发明采用在以已有微晶玻璃为基础,在配方中加入B2O3,将配方中的晶核剂用P2O5取代Ag、Cu或Au,调整各组份配量,采用熔制、成型、核化处理、晶化处理制造工艺来实现其目的。
本发明的一种电子器件绝缘用微晶玻璃,按重量份计量的组份为Li2O 9.0~21.0、Al2O3 6.0~12.0、SiO2 60.0~76.0、K2O 0.5~4.5、B2O3 0.5~5.0、P2O5 0.5~4.0,将上述各组份混合,经1380~1540℃熔制,成型,再经480~680℃核化处理0.5~12小时,然后升温至680~880℃晶化处理0.5~24小时,冷却后得到抗折强度200~340Mpa、抗电击穿强度23~30kv/mm、膨胀系数40×10-7~90×10-7/℃的微晶玻璃。
上述组份中最好是Li2O 10~16、Al2O3 6~10、SiO2 66~76、K2O 1~4,B2O3 1~4,P2O5 1~3。
上述配方中可以有As2O3、Sb2O3等玻璃工业常用的澄清剂。
上述Li2O为主要成份,与SiO2形成硅酸锂晶体,提高微晶玻璃的抗折强度。当含量较低时,玻璃熔制温度偏高,只能生成少量硅酸锂晶体,难以得到高抗折强度的微晶玻璃;当含量提高时,微晶玻璃耐火度降低,电子器件在生产过程中的耐温性能降低。
上述Al2O3主要用于调整微晶玻璃的膨胀系数。当含量降低时,微晶玻璃的膨胀系数提高;含量增高时,微晶玻璃的膨胀系数降低。
上述SiO2为主要成份。含量较低时比如64重量份,微晶玻璃的耐火度和膨胀系数偏低;含量较高时,微晶玻璃中容易产生二氧化硅晶体,导致微晶玻璃的抗折强度降低;含量较高时,微晶玻璃的抗折强度提高,比如含量在72重量份左右时,微晶玻璃的抗折强度在240Mpa以上。
上述K2O的作用一是提高微晶玻璃的抗折强度,二是降低熔制温度。当含量较高时,微晶玻璃的耐火度、化学稳定性和耐电击穿强度降低;含量较低,微晶玻璃的强度较低。
上述B2O3的主要作用一是通过引入B2O3来降低SiO2含量,防止微晶玻璃中生成二氧化硅晶体,以此来提高微晶玻璃的抗折强度,如果引入其它降低SiO2用量的组份,会导致微晶玻璃性能的恶化;二是B2O3能与封接金属的氧化物NiO或Co2O3发生化学反应,从而提高微晶玻璃与金属封接的气密性和强度。B2O3的含量较高时,微晶玻璃的耐火度降低;B2O3含量较低时,微晶玻璃的抗折强度较低且与金属封接的气密性和强度较差。
上述P2O5起晶核剂的作用。P2O5含量较高时,玻璃的结晶速度加快,不利于成型操作,不易得到均匀细晶结构的高强度微晶玻璃;P2O5含量较低量,核化和晶化热处理时,只能得到少量粗大晶体的微晶玻璃,不易得到多而小、均匀分布的高强度的微晶玻璃。
上述As2O3或Sb2O3为玻璃熔制的澄清剂,一般加入量为0.3~0.8就能达到较好的澄清效果。
采用上述配方制造微晶玻璃时,先将各组份混合均匀,采用传统玻璃的熔制工艺,于1380~1540℃在玻璃熔炉如坩埚炉或池炉中,用电加热或火焰加热熔制成玻璃。然后采用传统玻璃的成型工艺:如离心浇注,浇注,压制或吹制等,将上述玻璃成型。最后将成型玻璃在480~680℃进行核化处理0.5~12小时,接着升温到680~880℃进行晶化处理0.5~24小时,冷却后,得到抗折强度为200~340MPa、抗电击穿强度为23~30kv/mm、膨胀系数为40×10-7~90×10-7/℃的微晶玻璃。
本发明的微晶玻璃与已有的绝缘材料锂系光敏微晶玻璃、电真空玻璃(DM-308)、电真空陶瓷(95%氧化铝陶瓷,简称‘95’瓷)的性能比较见表一:
表一
性能 | 锂系光敏微晶玻璃 | 玻璃(DM-308) | ‘95’瓷 | 本发明微晶玻璃 |
冲击强度(N.m) | 0.3~0.6 | 0.05~0.1 | 0.25 | 0.3~0.75 |
线膨胀系数(10-7/℃)(20~500℃) | 110 | 49 | 70 | 40~90 |
抗折强度(Mpa) | 200 | 60~70 | 272 | 200~340 |
工作温度(℃) | 850 | 450 | 1500 | 850 |
抗电击穿强度(kV/mm) | 23~30 | 20~25 | 18 | 23~30 |
空气中沿面闪络电场强度(kV/cm) | 6 | 5 | 8(釉层5~6) | 6 |
表面电阻率(Ω/m2) | 10+14~+16 | 10+12 | 10+14 | 10+14~+16 |
莫氏硬度 | 6~7 | 6 | 9 | 6~7 |
本发明的微晶玻璃与锂系光敏微晶玻璃、电真空玻璃(DM-308)、电真空陶瓷(‘95’瓷)相比,具有如下优点:
一、本发明的微晶玻璃与锂系光敏微晶玻璃相比,能与膨胀系数在40×10-7~90×10-7/℃的相应金属做匹配封接,比如:铁镍钴合金(4J29、4J33)等,抗折强度高,与金属封接的强度高。
二、本发明的微晶玻璃电真空玻璃相比,它的抗折强度、冲击强度、耐电(击穿)强度和耐火度高,且与金属封接的强度高。
三、本发明的微晶玻璃与电真空陶瓷相比,无气孔,耐电(击穿)强度、抗折强度及抗冲击强度高;光滑表面无须上釉,生产周期和流程短,废品少;与金属封接的气密性好。
本发明的微晶玻璃特别适用于制造电真空器件绝缘外壳等绝缘件。且特别适于与铁镍钴合金(4J29、4J33)等金属作匹配封接。
具体实施方式
下面,再用实施例对本发明作进一步地说明。
本发明的实施例1~8的组份、工艺参数、性能参数如表二所列。
表二
组份、技术参数 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 |
Li2O (重量份) | 12.0 | 12.5 | 13.0 | 14.0 | 13.5 | 14.5 | 12.5 | 12.5 |
Al2O3 (重量份) | 6.0 | 6.0 | 7.0 | 7.0 | 7.5 | 7.5 | 8.0 | 10.0 |
SiO2 (重量份) | 76.0 | 74.0 | 73.0 | 72.0 | 72.5 | 71.0 | 72.0 | 70.0 |
K2O (重量份) | 2.0 | 2.5 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
B2O3 (重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
P2O5 (重量份) | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 2.5 | 2.5 |
Sb2O3 (重量份) | 0.3 | 0.3 | ||||||
As2O3 (重量份) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
合计 (重量份) | 100.5 | 100.5 | 100.5 | 100.5 | 100.5 | 100.5 | 100.3 | 100.3 |
熔制温度(℃) | 1500 | 1460 | 1480 | 1420 | 1460 | 1460 | 1480 | 1500 |
核化温度(℃) | 560 | 540 | 530 | 540 | 540 | 540 | 540 | 580 |
核化时间(h) | 4.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
晶化温度(℃) | 840 | 820 | 830 | 840 | 840 | 820 | 860 | 860 |
晶化时间(h) | 2.0 | 4.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
膨胀系数(10-7/℃)(20~50℃) | 90 | 80 | 75 | 70 | 65 | 55 | 50 | 40 |
本发明的上述各实施例的制造工艺程序基本相同,只是工艺参数选择略有不同。以实施例1和实施例4予以说明。
实施例1的制造工艺:按重量份计量的组份为:Li2O 12.0、Al2O3 6.0、SiO2 76.0、K2O 2.0、B2O3 2.0、P2O5 2.0、As2O3 0.5;将各组份均匀混合后加入到坩埚内,在电炉中1500℃熔制6小时,然后将熔制好的玻璃浇注入事先准备好的玻璃模具内,得到玻璃制品;然后将该玻璃制品放入马弗炉中,以4~6℃/分钟的升温速度升到560℃保温4.0小时进行核化处理,接着再以2~3℃/分钟的升温速度升到840℃保温2.0小时进行晶化处理,冷却至室温,得到膨胀系数为90×10-7/℃的微晶玻璃制品。
实施例4的制造工艺:按重量份计量的组份为:Li2O 14.0、Al2O3 7.0、SiO2 72.0、K2O 2.0、B2O3 2.5、P2O5 2.5、As2O3 0.5;将各组份均匀混合后加入到坩埚内,在电炉中1420℃熔制6小时,然后将熔制好的玻璃浇注入事先准备好的玻璃模具内,得到玻璃制品;然后将此玻璃制品放入马弗炉中,以4~10℃/分钟的升温速度升到540℃保温2小时进行核化处理,接着再以1~3℃/分钟的升温速度升到840℃保温2.0小时进行晶化处理,冷却至室温,得到膨胀系数为70×10-7/℃的微晶玻璃制品。
Claims (2)
1、一种电子器件绝缘用微晶玻璃,其特征在于有按重量份计量的组份为Li2O9.0~21.0、Al2O3 6.0~12.0、SiO2 60.0~76.0、K2O 0.5~4.5、B2O3 0.5~5.0、P2O50.5~4.0,将上述各组份混合,经1380~1540℃熔制,成型,再经480~680℃核化处理0.5~12小时,然后升温至680~880℃晶化处理0.5~24小时,冷却后得到抗折强度200~340Mpa、抗电击穿强度23~30kv/mm、膨胀系数40×10-7~90×10-7/℃的微晶玻璃。
2、根据权利要求1所述的一种电子器件绝缘用微晶玻璃,其特征在于其中的Li2O10~16、Al2O3 6~10、SiO2 66~76、K2O 1~4、B2O3 1~4、P2O5 1~3。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 01108663 CN1398806A (zh) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 一种电子器件绝缘用微晶玻璃 |
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CN 01108663 CN1398806A (zh) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 一种电子器件绝缘用微晶玻璃 |
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Publication Number | Publication Date |
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CN1398806A true CN1398806A (zh) | 2003-02-26 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 01108663 Pending CN1398806A (zh) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 一种电子器件绝缘用微晶玻璃 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100345786C (zh) * | 2004-07-30 | 2007-10-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种低熔点、低膨胀系数焊料玻璃封接粉及其制备方法 |
CN101152973B (zh) * | 2006-09-28 | 2010-09-22 | 中南大学 | 与4j29可伐合金封接用微晶玻璃材料及其制造方法 |
-
2001
- 2001-07-24 CN CN 01108663 patent/CN1398806A/zh active Pending
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