畢業(yè)設計（論文）電子漿料用玻璃粉性能的研究

1、本 科 畢 業(yè) 論 文題目電子漿料用玻璃粉性能的研究作 者： 專 業(yè)： 高分子材料與工程 指導教師： 完成日期： 2010年5月15日 本論文經(jīng)答辯委員會全體委員審查,確認符合南通大學本科畢業(yè)設計(論文)質量要求。答辯委員會主任簽名：委員簽名：指導教師：答辯日期： 原 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明：所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。參與同一工作的其他同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 簽 名： 日 期： 本論文使用授權說明本人完全了解大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有

2、權保留論文及送交論文復印件，允許論文被查閱和借閱；學校可以公布論文的全部或部分內容。（保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定）學生簽名： 指導教師簽名： 日期： 畢業(yè)論文立題卡課題名稱電子漿料用玻璃粉性能的研究出題人譚愷課題表述（簡述課題的背景、目的、意義、主要內容、完成課題的條件、成果形式等）電子漿料產品是一種集多項先進材料為一身的復合材料，包含了無機非金屬、高分子和金屬材料，主要用于制造厚膜集成電路、薄膜開關、柔性電路、導電膠、敏感元器件及其他電子元器件。隨著電子信息產業(yè)發(fā)展，帶動了電子漿料行業(yè)的發(fā)展。電子漿料中作為粘結劑的無鉛玻璃粉基本靠進口，相關的研究成果以及技術都掌握在國外的企業(yè)手中，如杜邦

3、、3m、ferro 和旭硝子等。在導電漿料中通常含有質量分數(shù)為5%10%的玻璃粘結劑，而在電阻漿料中玻璃粘結劑的質量分數(shù)可高達50%以上，由于玻璃粘結劑的性能直接影響電子產品的質量，如玻璃的熔封溫度影響到電子產品金屬部件封裝時的氧化和變形，玻璃的膨脹系數(shù)影響到它與陶瓷玻璃基板的結合性、密封性和抗拉強度。因此對電子漿料中玻璃粘結劑的研究不僅可以促進電子玻璃的發(fā)展，而且可以促進電子漿料的發(fā)展。由于環(huán)保的要求，在電子漿料的玻璃粘結劑中需要無鉛玻璃粉取代以往的pbo 體系玻璃粉，因而本文選用h2b2o4和bi2o3作為替代材料，主要研究h2b2o4-bi2o3 系無鉛玻璃粉的膨脹系數(shù)與基板材料（陶瓷基

4、，玻璃基）相匹配的無機粘結相，研究玻璃的軟化溫度，全熔溫度以及膨脹系數(shù)的變化規(guī)律。該玻璃粉可用于以氧化鋁陶瓷、莫來石陶瓷等為基板的電極和導電漿料中。課題來源自擬課題類別畢業(yè)論文該課題對學生的要求 具備一定實驗動手能力、能獨立查閱文獻并且具備一定的外語能力的高分子專業(yè)的本科生。教研室意見 教研室主任簽名：_ _年_月_日學院意見同意立題（）不同意立題（） 教學院長簽名：_ _年_月_日注：1、此表一式三份，學院、教研室、學生檔案各一份。 2、課題來源是指：1.科研，2.社會生產實際，3. 其他。3、課題類別是指：1.畢業(yè)論文，2.畢業(yè)設計。4、教研室意見：在組織專業(yè)指導委員會審核后，就該課題的工

5、作量大小，難易程度及是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標和要求等內容提出具體的意見和建議。5、學院可根據(jù)專業(yè)特點，可對該表格進行適當?shù)男薷?。?業(yè) 論 文 任 務 書題目： 電子漿料用玻璃粉性能的研究 學 生 姓 名 學 院 化學化工學院 專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級 高062 學 號 起 訖 日 期 2009年11月-2010年5月 指導教師 譚愷 職稱 工程師 發(fā)任務書日期 2010 年 3 月 5 日課題的內容和要求（研究內容、研究目標和解決的關鍵問題） 本課題采用高溫熔融水淬的方法，制備w(h2b2o4)為25-35%，w(bi2o3)為35-55%的sb2o3、al2o3等摻雜bi2o3-h2b

6、2o4系玻璃粉體，目標是研究bi2o3和h2b2o4含量，熔制溫度以及熔制次數(shù)對所制玻璃的玻璃軟化溫度tg、全熔溫度tm和線膨脹系數(shù)以的影響。本課題的關鍵問題是如何準確測量玻璃軟化溫度tg、全熔溫度tm和線膨脹系數(shù)。課題的研究方法和技術路線 本實驗所用玻璃粉主要成分是h2b2o4和bi2o3，同時含有少量的 al2o3 、zno、moo3等。按照實驗配方稱取實驗原料，恒重后進行混合。混料均勻后放入預熱過的石英坩堝，在高溫爐中 9001050下，燒制90 min。燒制完成后將一部分熔融態(tài)玻璃進行水淬處理，水淬后烘干樣品進行粉碎，選取均勻、無裂紋、無氣泡和機械雜質等缺陷的玻璃，取出配料?；A條件

7、本課題將主要依靠校外單位的儀器來進行提取和測試，將采用差熱分析(dsc),美國ta instruments公司生產的modulated dsc2910，升溫速率為10 /min；熱膨脹系數(shù)在國產bzy型熱膨脹一上進行測試。參考文獻1 譚富彬, 譚浩巍. 電子元器件的發(fā)展及其對電子漿料的需求 j. 貴金屬, 2006, (1): 6568.2 趙德強, 馬立斌, 楊君, 等. 銀粉及電子漿料產品的現(xiàn)狀及趨勢 j.電子元件與材料, 2005, 24(6): 5456.3 蒲永平, 王瑾菲, 楊文虎, 等. 無機非金屬材料中的無鉛化研究進展j. 材料導報, 2007, 21(12): 3335.4

8、王昱, 陳福, 金明姬. 無鉛鉍玻璃的制備及性能研究 j. 玻璃, 2008,(4): 1315.5 han y h. alkali diffusion and electrical conductivity in sodium borateglasses j. j non-cryst solids, 1979, 30(2): 241252.6 el-alally n a. effect of irradiation on some optical properties anddensity of lithium borate glass j. mater sci eng b, 2003, 9

9、8: l93203.7 annapurna k, maumita d, kundu p, et al. spectral properties of eu3+:zno-b2o3-sio2 glasses j. j mol struct, 2005, 741(1/2/3): 5360.8 盧安賢, 黃繼武. 網(wǎng)絡形成體對重金屬氧化物玻璃形成的影響 j.中南工業(yè)大學學報, 2001, 32(4): 39840.9 顧少軒, 胡軍. na2o-bi2o3-b2o3 體系玻璃的形成和結構研究 j. 陶瓷學報, 2003, 21(1): 1820本課題必須完成的任務： 、必須測量玻璃軟化溫度tg、全熔溫

10、度tm和線膨脹系數(shù)。成果形式論文進度計劃起訖日期工作內容備 注10.2511.10查閱資料11.111.5尋找反應最佳點3.14.10制備電子漿料4.115.4測試性能5.55.10撰寫論文5.105.15論文修改5.27論文答辯指 導 教 師審 核 意 見指導教師簽字_年_月_日教研室審核意 見 教研室主任簽字_ _年_月_日院長簽字 院長簽字 _年_月_日本科生畢業(yè)論文開題報告學生姓名學 號專業(yè)高分子材料與工程課題名稱電子漿料用玻璃粉性能的研究閱讀文獻情 況國內文獻 10 篇開題日期2009.12.15國外文獻 5 篇開題地點南通大學文峰校區(qū)一、文獻綜述與調研報告：（闡述課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)

11、展趨勢，本課題研究的意義和價值、參考文獻）1課題研究的背景1.1 電子漿料的介紹電子漿料產品是集材料、冶金、化工、電子技術于一體的電子功能材料,是混合集成電路、敏感元件、表面組裝技術、電阻網(wǎng)絡、顯示器,以及各種電子分立元件等的基礎材料。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、流平、烘干、燒結等工藝,電子漿料可以在陶瓷等基片上固化形成導電膜,可制成厚膜集成電路、電阻器、電阻網(wǎng)絡、電容器、多層陶瓷電容器(mlcc)、導體油墨、太陽能電池電極、led冷光源、有機發(fā)光顯示器(ol ed)、印刷及高分辨率導電體、薄膜開關/柔性電路、導電膠、敏感元器件及其它電子元器件。電子漿料以高質量、高效益、技術先進、適用廣等特點在信息、電子領

12、域占有重要地位,廣泛應用于航空、航天、電子計算機、測量與控制系統(tǒng)、通信設備、醫(yī)用設備、汽車工業(yè)、傳感器、高溫集成電路、民用電子產品等諸多領域。電子漿料有多種分類方法,按用途可分為導體漿料、電阻漿料、介質漿料、磁性漿料;按主要材料與性能可分為貴金屬漿料、賤金屬漿料;按熱處理條件可分為高溫( 1000 )、中溫(1000300)及低溫(300100 )燒結漿料,低溫漿料又可稱為導電膠。1.2 電子漿料的組成及制備電子漿料主要由導電相(功能相)、粘結相(玻璃相)和有機載體三部分組成。1.2.1導電相(功能相)導電相(功能相)通常以球形、片狀或纖維狀分散于基體中,構成導電通路。導電相決定了漿料的電性能

13、,并影響著固化膜的物理和機械性能。電子漿料用的導電相有碳、金屬、金屬氧化物三大類。碳類材料中石墨的導電性與產地有關,并且很難粉碎和分散,給應用帶來很大困難;炭黑的導電性雖然很好 ,但加工困難;tio2、pdo 等金屬氧化物導電性較差 ,難以制作高質量的電極。常用的金屬導電相多為電阻率較低的au、ag、cu、ni等金屬粉末,性能最好的是 au 粉末 ,但價格昂貴;ag 粉末的價格相對較低,但在電場作用下ag會產生電遷移現(xiàn)象,使導電性降低,影響使用壽命;cu、ni 粉末價格較便宜,在電場下不會產生遷移 ,但當溫度升高時,會發(fā)生氧化,導致電阻率增大,因此只能在低溫下使用。為降低顆粒之間的接觸電阻,改

14、善導電性能,某些低熔點合金應用在低溫漿料中。在電子漿料的固化過程中,隨溫度的升高,低熔點合金可在金屬顆粒之間形成連接通道 ,達到降低電阻的目的。1.2.2 粘結相(玻璃相)粘結相通常由玻璃、 氧化物晶體或二者的混合物組合而成 ,其主要作用是使固化膜層與基體牢固結合起來 ,粘結相的選擇對成膜的機械性能和電性能有一定的影響 ,粘結相有玻璃型、無玻璃型、 混合物型三類。玻璃指的是某些金屬或非金屬氧化物,其主要作用是在厚膜元件的燒結過程中連接、 拉緊、 固定導電相相粒子,并使整個膜層與基片牢固地粘結在一起。根據(jù)在玻璃中的主要作用 ,氧化物大致可分為三類:第一類為構成玻璃基本骨架的氧化物 ,如sio2、

15、b2o3 等,它們能單獨形成機械性能和電性能優(yōu)良的玻璃;第二類是調節(jié)玻璃的物理、化學性能的氧化物,如al2o3、pbo、bao、zno,它們可改善玻璃的熱膨脹系數(shù)、機械強度、熱和化學穩(wěn)定性等;第三類用于改進玻璃性能的氧化物,如pbo、bao、b2o3、caf2 ,它們能降低玻璃的熔化溫度 ,同時還保證了玻璃的電性能和化學性能。無玻璃粘結相主要是通過氧化物與基片起化學反應形成而結合 ,這種粘結相一般為銅的氧化物,常用的是 cuo或cu2o,有時加入一些 cd,形成 cu2cd鋁酸鹽,使反應溫度降低。混合物粘結相就是將上述兩種玻璃型與無玻璃相混合 ,發(fā)揮其各自的優(yōu)點。1.2.3有機載體有機載體是溶

16、解于有機溶劑的聚合物溶液,它是功能相和粘結相微粒的運載體,起著控制漿料的流變特性 ,調節(jié)漿料的粘稠度 ,使固體形態(tài)的導電相、粘結相和其他作用的固體微粒混合物分散成具有流體特性的漿料,以便于轉印到基板上 ,形成所需圖形。有機載體主要由有機溶劑和增稠劑組成,為了改善其流動性 ,可加入表面活性劑;為了控制燒成時容易出現(xiàn)的二次流動現(xiàn)象,應加入流延性控制劑;為了提高漿料的觸變性 ,要加入觸變劑、 膠凝劑等;為了減少介質漿料在印刷后產生的氣孔 ,保證絕緣性能 ,還需要加入消泡劑。有機溶劑主要有松油醇、萜品醇(分子量:15413)、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必醇、異丙醇或甲苯等 ,含量要求為91%95%。增稠劑

17、也稱有機粘結劑 ,其作用是提高漿料的粘度 ,覆蓋固體微粒以阻止微粒的凝聚、結塊和沉淀 ,并賦予漿料合適的流變特性,在漿料印刷、干燥后 ,使固體微粒粘結在一起,具有一定的強度。常用的增稠劑有乙基纖維素、硝基纖維素、丙烯酸樹脂、丁醛樹脂、聚異乙烯、聚己烯乙醇、聚2甲基苯乙烯、聚己烯醋酸酯和苯乙烯等,以調節(jié)有機溶劑的粘度。在有機溶劑中還可以加入硅酸甲脂、硅酸四乙脂或苯甲基硅油等作為消泡劑。另外,加入聚甲基丙烯酸脂或鄰苯二酸二丁脂可以改善介質漿料的成型和流平性。1.3 電子漿料的制備： 電子漿料制備工藝如圖所示。將金屬粉末、玻璃粉末、有機載體分別準備完畢后,就可對其進行混合與分散。為了使金屬粉末和玻璃

18、與有機載體組成均勻而細膩的漿料,混合粉料必須先與載體混合,然后進行研磨,使其均勻地分散在載體中。漿料要反復地研磨,直至獲得符合要求的分散體。圖：電子漿料制備工藝流程圖1.4 電子漿料研究及應用的發(fā)展趨勢1.4.1 電子漿料的無鉛化在電子漿料中加入鉛可以降低漿料的燒結溫度,節(jié)約能源,傳統(tǒng)的電子漿料含鉛量一般都超過50%,含鉛玻璃粉在生產的過程中會對環(huán)境造成嚴重污染,導致采用這種含鉛材料制造電子漿料的方法已經(jīng)不能滿足人們對環(huán)境保護所提出的要求。因此,制造不含鉛和貴金屬且具有良好性能及價格低廉的電子漿料,已經(jīng)成為有待解決的重要問題。目前已開發(fā)的無鉛電子漿料主要有zno2b2o32sio2、zno2b

19、i2o32b2o3、p2o3及v2o32zno2b2o3等系列。賤金屬漿料代替貴金屬漿料某些賤金屬材料在一些領域內具有比貴金屬更為優(yōu)異的性能。由于al、ni和zn對ptc熱敏電阻瓷體具有良好的歐姆接觸特性和抗老化性,因此常被選作ptc熱敏電阻的電極材料。cu具有比金更為優(yōu)良的高頻特性和導電性,更重要的是沒有ag+遷移的缺陷,因而cu導體漿料是微波線路和微電子線路的良好材料。ag電極在等離子顯示板上的濺射現(xiàn)象比較嚴重,用ni導體漿料代替ag導體漿料,可以克服這些不足,并且使等離子顯示板的壽命大大延長。賤金屬具有的獨特的優(yōu)越性,已經(jīng)引起人們廣泛的重視。1.4.2 高性價比電子漿料的研制隨著信息產業(yè)

20、的高速發(fā)展,電子漿料作為其關鍵材料扮演著重要的角色。因此高性能、低成本的原材料將大大提高電子產品的競爭能力,也必然成為電子漿料自身產業(yè)發(fā)展的必然條件。通過研究復合貴金屬漿料和其它的基體漿料,使之具有優(yōu)異的性能來保證電子產品的質量,并且降低生產成本將在實際生產中具有良好前景。電子漿料的復合方法主要有金屬/金屬(金屬氧化物)型:用電性能優(yōu)良的金屬覆蓋另一種金屬 ,形成具有梯度功能的復合型導電填料;金屬/非金屬型:用電性能優(yōu)良的金屬包覆質輕的非金屬芯材,得到性能較佳的復合導電填料;聚合物/非金屬型:用高聚物包覆質輕的非金屬芯材,得到質輕、頻寬特別是高頻下屏蔽性能優(yōu)良的復合導電填料；共混型；異種填料共

21、混。1.5 玻璃粉的介紹：低熔點封接玻璃廣泛應用于真空電子技術、微電子技術、激光和紅外技術、電光源、高能物理和宇航工業(yè)、能源、汽車工業(yè)和化學工業(yè)等多種金屬之間的封接。而目前國內外大多數(shù)領域采用含鉛的玻璃系統(tǒng)，大部分商用封接玻璃的玻璃中pbo含量都很高，有的甚至達到70%，含鉛玻璃必然會對環(huán)境造成極大的污染。鉍玻璃和含鉛玻璃的許多性質是相似的，可作為良好的封接粉體，封接過程中流動性強，不會過早析出晶體。在通常情況下，其轉變溫度tg在400攝氏度左右，其膨脹系數(shù)在（70-80）10-7左右，可適用于中低溫封接。1.5.1 玻璃粉的特征及性能： 玻璃粉常用的是低熔玻璃粉。所謂低熔玻璃是在600攝氏度

22、一下其物質能夠輕易焊接的玻璃，硅酸鹽詞典中則定義為軟化點低于600攝氏度的玻璃。根據(jù)使用的具體要求，低熔玻璃的組成、結構特征及物理化學性質也不盡相同。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展和新技術領域的出現(xiàn)，低熔玻璃作為一種封接焊料已經(jīng)廣泛應用于陰極射線管顯示器、真空熒光屏顯示器、等離子體顯示器、真空玻璃、太陽能集熱器、激光器、磁性材料頭和磁性材料膜，以及混合繼承中的導體、電阻、開關、電容、傳感器、顯示器、加熱器、除霜器、汽車電子、低溫共燒陶瓷等真空技術和電子技術中利用低熔玻璃在低溫下真空封接能夠有效防止金屬零件頭的氧化和變形，此外它作為熱敏電阻、晶體三極管和微型集成電路的防護層，在防潮性和堅固性方面明顯優(yōu)于有

23、機介質。 國外在20世紀60-80年代對低熔玻璃進行了廣泛深入的研究。由于技術保密等原因，很多文獻都局限于低熔玻璃體系的結構與性能的研究，其他方面報道較少。 1.5.2 低溫玻璃的特征： 低溫玻璃熔化溫度的降低或升高取決于電子或陰離子對核電荷的屏蔽程度，陰離子對陽離子的屏蔽在很大程度上決定了物質的結構及其物理化學性質。屏蔽的程度與離子極化率的存在密切相關：離子極化率越高，屏蔽程度越高，物質的熔化溫度就越低。因此，最外電子層由18電子火18+2電子構成的陽離子所組成的化合物，與最外電子層8個電子所組成的化合物相比，前者有較大的極化率，因此熔化溫度低于后者；增大陰離子與陽離子的比例也能增加陰離子對

24、陽離子的屏蔽程度，從而降低玻璃的熔化溫度。此外，低熔玻璃中往往大量使用重金屬氧化物，這是由于這類氧化物的易熔性所引起的。由此可見，在低熔玻璃中可以引入某些重金屬離子、含有18個或者更多電子的最外層電子層的離子、易變形的大離子以及帶小電荷的陽離子等組分。1.5.3低熔玻璃的物化性能： 在使用過程中，人們對低熔玻璃的關注主要有軟化溫度、熱膨脹系數(shù)、化學穩(wěn)定性一集電絕緣性等一些功能。通常玻璃的軟化溫度越高，其熱膨脹系數(shù)越小，化學穩(wěn)定性越好。反之，則玻璃的軟化溫度越低，熱膨脹系數(shù)越大，化學穩(wěn)定性越差。低熔玻璃常見的一些物化性能具體如下：（1）特征溫度。低熔玻璃的特征溫度一般用玻璃轉變溫度tg和軟化溫度

25、tm表示。玻璃的熔封溫度必須低于被封電子元件所能承受的溫度。（2）熱膨脹系數(shù)。簡稱cet。在封接溫度以內，低熔玻璃應與被封接材料的膨脹曲線相匹配，兩者膨脹系數(shù)差值控制在510-7/以內。（3）化學穩(wěn)定性。在實際使用過程中，低熔玻璃要求能耐大氣、水氣以及某些腐蝕性介質的侵蝕。與普通硅酸鹽玻璃相比，低熔玻璃的化學穩(wěn)定性并不遜色。（4）電絕緣性能。根據(jù)使用要求，對低熔玻璃的介質常數(shù)、介電損耗以及擊穿電壓等提出不同的要求。用于封接真空器件和電子元件，一般均要求電阻率高。而在某些特殊場合，電阻率越低越好。1.5.4 無鉛低熔玻璃體系 目前，國內外無鉛低熔玻璃的研究和開發(fā)主要集中在摻鉍。錫、鋅的硼酸鹽體系

26、、磷酸鹽和釩酸鹽等體系。這主要是由于鉍三價正離子和鉛的2價正離子都是等電子體，易極化；錫和鉛同屬第四主族元素，兩者有相似的化學性質。此外，還有一些用一價陰離子氟代替二價氧負離子的低熔玻璃系統(tǒng)。（1）硼酸鹽玻璃： 三氧化二硼是很多低熔玻璃中最基礎的一種氧化物，他能降低玻璃的膨脹系數(shù)和表面張力，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性及流動性，而且在高溫時能降低玻璃的粘度，加速玻璃料的均化和降低析晶能力。 對于高硼低熔玻璃，上海早在20世紀70年代就進行了研究；后通過加入la2o3并選擇合適的氧化物組分的含量，在提高玻璃耐水性的同時，又保持了較低的軟化溫度和膨脹系數(shù)。2010年德留正龍首先對b2o3-bao

27、-zno體系進行了研究后duk-nam kim的研究表明此系統(tǒng)具有優(yōu)良的絕緣性能。通過對玻璃組成-結構-性能-三者之間的關系研究，盧夏楠等獲得了轉變溫度在530-580攝氏度之間，cet在（6-10）10-6/之間的玻璃，其中b2o3的摩爾分數(shù)介于25%-75%之間，b2o3含量過高，熔體冷卻時易分相，b2o3含量過低，熔體冷卻時易結晶，通過加入成核劑v2o5，添加劑sro,高當尼研究了該系統(tǒng)玻璃的析晶行為，結果表明，該系統(tǒng)玻璃的主晶相封接溫度為590-620攝氏度。國內外研究的一些無鉛低熔硼酸鹽玻璃的組分、性能及其用途的相關專利見表。專利號 低熔玻璃組分 添加劑t/ 用途us4446241b

28、2o3 sio2 sno2 zro2 lao3al2o3 ro r2o f535-609(tf)80-90電子電路用料us4970178na2o zno b2o3 sio2 r2o ro zro2 tio2600-700(tg)70-90裝飾、電子材料的被覆us5342810na2o zno b2o3 sio2 r2o zro2 tio2 ro al2o3450-510(tg)80-100裝飾涂料基料裝飾材料被覆ep0658521b2o3 la2o3 b2o3 la2o3na2o ro al2o3 470-680(tf)50-90 裝飾去廊jp10236845b2o3 sio2 bao al2

29、o3 mgo cao zno r2o 600-800(tf)60-90電子材料的封接、被覆jp2001139345sio2 b2o3 zno bi2o3ro r2o al2o3 zro2400-500(tg)70-90pdp/vfd封接pdp障礙us6403507sio2 bi2o3 ro r2o al2o3zro2 sro wo3 moo3 450-550(tg)90-110crt封接us6924246sio2 bi2o3 al2o3r2o li2o500-600(tf)50-65裝飾材料的封接、被覆cn1616365v2o5 p2o5 b2o3 bi2o3 al2o3 sio2 zno w

30、o3 sncl2350-390(tf)400-500(tg)72.5-110vfd/pdp/crt封接cn1759072b2o3 sio2 ro r2o al2o3 sro bi2o3 cuo ceo2450-650(tf)60-90pdp被覆wo2006115143b2o3 bi2o3 r2o ro al2o3 cuo la2o3 ceo2 coo500-600(tf)65-95電子電路的絕緣、被覆（2）鉍玻璃： 鉍玻璃和含鉛玻璃的許多性質是相似的，如500攝氏度粘度小于103pas，可作為良好的封接粉體（粒徑10-40微米），封接過程中流動性強，不會過早析晶。在通常情況下，其轉變溫度tg在

31、400攝氏度左右，其膨脹系數(shù)在（70-80）10-7之間，可是用于中低溫封接。1.6 電子漿料用玻璃粉性能研究應用前景：電子漿料產品是一種集多項先進材料為一身的復合材料，包含了無機非金屬、高分子和金屬材料，主要用于制造厚膜集成電路、薄膜開關、柔性電路、導電膠、敏感元器件及其他電子元器件。隨著電子信息產業(yè)發(fā)展，帶動了電子漿料行業(yè)的發(fā)展。目前國內電子漿料的研究并不多，也不成氣候。而電子漿料中作為粘結劑的無鉛玻璃粉基本靠進口，相關的研究成果以及技術都掌握在國外的企業(yè)手中，如杜邦、3m、ferro 和旭硝子等。在導電漿料中通常含有質量分數(shù)為5%-10%的玻璃粘結劑，而在電阻漿料中玻璃粘結劑的質量分數(shù)可

32、高達50%以上，由于玻璃粘結劑的性能直接影響電子產品的質量，如玻璃的熔封溫度影響到電子產品金屬部件封裝時的氧化和變形，玻璃的膨脹系數(shù)影響到它與陶瓷玻璃基板的結合性、密封性和抗拉強度，因此對電子漿料中玻璃粘結劑的研究不僅可以促進電子玻璃的發(fā)展，而且可以促進電子漿料的發(fā)展。由于環(huán)保為的要求，在電子漿料的玻璃粘結劑中需要無鉛玻璃粉取代以往的pbo 體系玻璃粉，因而本課題選用bi2o3和h2b2o4 作替代材料，主要研究bi2o3-h2b2o4 系無鉛玻璃粉的膨脹系數(shù)與基板材料（陶瓷基，玻璃基）相匹配的無機粘結相，研究玻璃的軟化溫度、全熔溫度和膨脹系數(shù)的變化規(guī)律，通過差示掃描量熱儀分析玻璃的特征溫度。

33、該玻璃粉可用于以氧化鋁陶瓷、莫來石陶瓷等為基板的電極和導電漿料中。 2、 實驗方案1 原料與儀器 原料采用：h2b2o4、sio2、al2o3、zno、zro、sb2o3、bio3、moo3實驗所用到的儀器有：線膨脹系數(shù)l 測量采用wrp1微機熱膨脹儀；直流高壓測試電源選250 v檔；差熱分析(dsc)采用美國 ta instruments公司生產的 modulated dsc 2910，升溫速率為 10 /min。2 實驗方法與配方：按照下表的實驗配方稱取實驗原料，恒重后進行混合?；炝暇鶆蚝蠓湃腩A熱過的石英坩堝，在高溫爐中 9001050下，燒制90 min。燒制完成后將一部分熔融態(tài)玻璃進行

34、水淬處理，水淬后烘干樣品進行粉碎，選取均勻、無裂紋、無氣泡和機械雜質等缺陷的玻璃，取出配料。表：玻璃粉的基礎配方基礎配方：質量百分比：h2b2o42535%sio20.53%alo30.53%zno515%zro0.52%sb2o31020%bi2o33555%moo30.52%3 實驗原理：（1）玻璃的特征： 玻璃熔化溫度的降低或升高取決于電子或陰離子對核電荷的屏蔽程度，陰離子對陽離子的屏蔽在很大程度上決定了物質的結構及其物理化學性質。屏蔽的程度與離子極化率的存在密切相關：離子極化率越高，屏蔽程度越高，物質的熔化溫度就越低。因此，最外電子層由18電子火18+2電子構成的陽離子所組成的化合物，

35、與最外電子層8個電子所組成的化合物相比，前者有較大的極化率，因此熔化溫度低于后者；增大陰離子與陽離子的比例也能增加陰離子對陽離子的屏蔽程度，從而降低玻璃的熔化溫度。此外，低熔玻璃中往往大量使用重金屬氧化物，這是由于這類氧化物的易熔性所引起的。由此可見，在低熔玻璃中可以引入某些重金屬離子、含有18個或者更多電子的最外層電子層的離子、易變形的大離子以及帶小電荷的陽離子等組分。（2）玻璃的物化性能： 在使用過程中，人們對低熔玻璃的關注主要有軟化溫度、熱膨脹系數(shù)、化學穩(wěn)定性一集電絕緣性等一些功能。通常玻璃的軟化溫度越高，其熱膨脹系數(shù)越小，化學穩(wěn)定性越好。反之，則玻璃的軟化溫度越低，熱膨脹系數(shù)越大，化學

36、穩(wěn)定性越差。低熔玻璃常見的一些物化性能具體如下： i )特征溫度。低熔玻璃的特征溫度一般用玻璃轉變溫度tg和軟化溫度tm表示。玻璃的熔封溫度必須低于被封電子元件所能承受的溫度。 ii）熱膨脹系數(shù)。簡稱cet。在封接溫度以內，低熔玻璃應與被封接材料的膨脹曲線相匹配，兩者膨脹系數(shù)差值控制在510-7/以內。 iii）化學穩(wěn)定性。在實際使用過程中，低熔玻璃要求能耐大氣、水氣以及某些腐蝕性介質的侵蝕。與普通硅酸鹽玻璃相比，低熔玻璃的化學穩(wěn)定性并不遜色。iv）電絕緣性能。根據(jù)使用要求，對低熔玻璃的介質常數(shù)、介電損耗以及擊穿電壓等提出不同的要求。用于封接真空器件和電子元件，一般均要求電阻率高。而在某些特殊

37、場合，電阻率越低越好。3 實驗過程：1）當其他組分不變，改變h2b2o4的量，測量特征溫度和膨脹系數(shù)。2）改變bi2o3的量觀察玻璃粉的特征溫度和膨脹系數(shù)的變化。3）熔制溫度的影響（以基礎配方為例）90min熔制4）熔制次數(shù)的影響（950c，90min）4、 實驗結論與分析：1） 軟化溫度（作圖）2） 全熔溫度（作圖）3）膨脹系數(shù)（作圖）三 參考文獻 1 李言榮,惲正中. 電子材料導論 m . 北京:清華大學出版社,2001. 2 張勇.厚膜導電漿料技術j .貴金屬,2001 ,22 (4) :65. 3 譚富彬,譚浩巍.電子元器件的發(fā)展及其對電子漿料的需求j .貴金屬,2006 ,03 (2

38、7) :65. 4 陶文成,蘇功宗,張代瑛等. 電阻漿料有機粘合劑 j . 貴金屬,1995 ,16 (1) :34. 5 morris j e. forward :elect rically conductive adhesives j . ieeetrans compon , packg manuf technol part b , 1995 , 18 (2) :282. 6 李同泉. 厚膜電阻漿料有機載體的改進 j . 電子元件與材料,1997 ,16 (2) :47.7 schoch k f. conductive adhesives for elect ronics packagin

39、gj .ieee elect rical insulation magazine ,2003 , 19 (2) :46. 8 羅世永,龐遠燕,郝燕萍等. 電子漿料用有機載體的揮發(fā)性能j .電料,2006/ 08 (8) :49.9 譚富彬, 譚浩巍. 電子元器件的發(fā)展及其對電子漿料的需求 j. 貴金屬, 2006, (1): 6568. 100 趙德強, 馬立斌, 楊君, 等. 銀粉及電子漿料產品的現(xiàn)狀及趨勢 j. 電子元件與材料, 2005, 24(6): 5456. 11 蒲永平, 王瑾菲, 楊文虎, 等. 無機非金屬材料中的無鉛化研究進展 j. 材料導報, 2007, 21(12): 3

40、335. 12 王昱, 陳福, 金明姬. 無鉛鉍玻璃的制備及性能研究 j. 玻璃, 2008, (4): 1315. 13 han y h. alkali diffusion and electrical conductivity in sodium borate glasses j. j non-cryst solids, 1979, 30(2): 241252. 14 el-alally n a. effect of irradiation on some optical properties and density of lithium borate glass j. mater sci

41、 eng b, 2003, 98: l93203. 15 annapurna k, maumita d, kundu p, et al. spectral properties of eu3+zno-b2o3-sio2 glasses j. j mol struct, 2005, 741(1/2/3): 5360. 16 盧安賢, 黃繼武. 網(wǎng)絡形成體對重金屬氧化物玻璃形成的影響 j. 中南工業(yè)大學學報, 2001, 32(4): 39840. 17 顧少軒, 胡軍. na2o-bi2o3-b2o3 體系玻璃的形成和結構研究 j. 陶瓷學報, 2003, 21(1): 1820. 五、進度計劃

42、起訖日期工作內容10.2511.10查閱資料11.111.5尋找最佳反應點3.14.10制備電子漿料4.115.4測試性能5.55.10撰寫論文5.105.15論文修改5.27論文答辯論文階段完成日期文獻調研完成日期11.10論文實驗完成日期5.4撰寫論文完成日期5.10評議答辯完成日期5.27指導教師評語 導師簽名： 年 月 日教研室意見 教研室主任簽名： 年 月 日學院意見通過開題（）開題不通過（） 教學院長簽名 年 月 日注：1、學院可根據(jù)專業(yè)特點，可對該表格進行適當?shù)男薷?。?業(yè) 論 文題目： 電子漿料用玻璃粉性能的研究 姓 名： 指導教師： 譚愷 學科專業(yè)：高分子與工材料程 2010

43、年5月摘 要本課題采用高溫熔融水淬的方法，制備w(h2b2o4)為25-35%，w(bi2o3)為35-55%的sb2o3、al2o3等摻雜bi2o3-h2b2o4系玻璃粉體，研究了bi2o3和h2b2o4含量，熔制溫度以及熔制次數(shù)對所制玻璃的玻璃軟化溫度tg、全熔溫度tm和線膨脹系數(shù)以的影響。結果表明隨著硼含量的增加，特征溫度逐漸升高，膨脹系數(shù)逐漸降低。鉍含量增加使得特征溫度降低，膨脹系數(shù)升高。熔制溫度和熔制次數(shù)的增加都使得特征溫度特征溫度升高，膨脹系數(shù)降低。關鍵詞：玻璃粉，電子漿料，軟化溫度，全熔溫度，膨脹系數(shù)abstract the glass powder which contains

44、 25-35% h2b2o4,35-55%bi2o3 was prepared, in order to research the glass transition temperature,melting temperature and thermal expansion coeifficient and a bit of sb2o3,al2o3 was invested into the powder .the result indicates that the tg and tm gradually increased,the expansion coefficient decrased

45、while improving the content of h2b2o4.tg and tm gradually decrased ,the expansion coeiffient increased while improving the content of bi2o3,and tg ,tm gradually increased ,the expansion coeiffient decrased while improving the melting temperature and times.key words: glass powder, electronic paste, s

46、oftening temperature, the melting temperature, thermal expansion coefficient 目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第一章 前言11.1 電子漿料的介紹：11.2 電子漿料的制備：11.3 玻璃粉的介紹：21.3.1 玻璃粉的特征及性能：21.3.2 低溫玻璃的特征：31.3.3低熔玻璃的物化性能：31.3.4 無鉛低熔玻璃體系41.4 電子漿料用玻璃粉性能研究應用前景：5第二章 實驗部分62.1 玻璃粉的制備：62.1.1實驗藥品：62.1.2實驗儀器：72.1.3 玻璃粉的制備：72.1.4 實驗原理：72

47、.2 玻璃粉性能的測定：8第三章 結果與討論93.1 軟化溫度tg：93.2 全熔溫度tm：113.3 膨脹系數(shù)：13參考文獻17致 謝18第一章 前言1.1 電子漿料的介紹： 電子漿料產品是集材料、冶金、化工、電子技術于一體的電子功能材料,是混合集成電路、敏感元件、表面組裝技術、電阻網(wǎng)絡、顯示器,以及各種電子分立元件等的基礎材料。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、流平、烘干、燒結等工藝,電子漿料可以在陶瓷等基片上固化形成導電膜,可制成厚膜集成電路、電阻器、電阻網(wǎng)絡、電容器、多層陶瓷電容器(mlcc)、導體油墨、太陽能電池電極、led冷光源、有機發(fā)光顯示器(ol ed)、印刷及高分辨率導電體、薄膜開關/柔性電路、

48、導電膠、敏感元器件及其它電子元器件。電子漿料以高質量、高效益、技術先進、適用廣等特點在信息、電子領域占有重要地位,廣泛應用于航空、航天、電子計算機、測量與控制系統(tǒng)、通信設備、醫(yī)用設備、汽車工業(yè)、傳感器、高溫集成電路、民用電子產品等諸多領域。電子漿料有多種分類方法,按用途可分為導體漿料、電阻漿料、介質漿料、磁性漿料;按主要材料與性能可分為貴金屬漿料、賤金屬漿料;按熱處理條件可分為高溫( 1000 )、中溫(1000300)及低溫(300100 )燒結漿料,低溫漿料又可稱為導電膠。1.2 電子漿料的制備： 電子漿料制備工藝如圖所示。將金屬粉末、玻璃粉末、有機載體分別準備完畢后,就可對其進行混合與分

49、散。為了使金屬粉末和玻璃與有機載體組成均勻而圖：電子漿料制備工藝流程圖細膩的漿料,混合粉料必須先與載體混合,然后進行研磨,使其均勻地分散在載體中。漿料要反復地研磨,直至獲得符合要求的分散體。1.3 玻璃粉的介紹：低熔點封接玻璃廣泛應用于真空電子技術、微電子技術、激光和紅外技術、電光源、高能物理和宇航工業(yè)、能源、汽車工業(yè)和化學工業(yè)等多種金屬之間的封接。而目前國內外大多數(shù)領域采用含鉛的玻璃系統(tǒng)，大部分商用封接玻璃的玻璃中pbo含量都很高，有的甚至達到70%，含鉛玻璃必然會對環(huán)境造成極大的污染。鉍玻璃和含鉛玻璃的許多性質是相似的，可作為良好的封接粉體，封接過程中流動性強，不會過早析出晶體。在通常情況

50、下，其轉變溫度tg在400攝氏度左右，其膨脹系數(shù)在（70-80）10-7左右，可適用于中低溫封接。1.3.1 玻璃粉的特征及性能： 玻璃粉常用的是低熔玻璃粉。所謂低熔玻璃是在600攝氏度一下其物質能夠輕易焊接的玻璃，硅酸鹽詞典中則定義為軟化點低于600攝氏度的玻璃。根據(jù)使用的具體要求，低熔玻璃的組成、結構特征及物理化學性質也不盡相同。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展和新技術領域的出現(xiàn)，低熔玻璃作為一種封接焊料已經(jīng)廣泛應用于陰極射線管顯示器、真空熒光屏顯示器、等離子體顯示器、真空玻璃、太陽能集熱器、激光器、磁性材料頭和磁性材料膜，以及混合繼承中的導體、電阻、開關、電容、傳感器、顯示器、加熱器、除霜器、汽車電

51、子、低溫共燒陶瓷等真空技術和電子技術中利用低熔玻璃在低溫下真空封接能夠有效防止金屬零件頭的氧化和變形，此外它作為熱敏電阻、晶體三極管和微型集成電路的防護層，在防潮性和堅固性方面明顯優(yōu)于有機介質。 國外在20世紀60-80年代對低熔玻璃進行了廣泛深入的研究。由于技術保密等原因，很多文獻都局限于低熔玻璃體系的結構與性能的研究，其他方面報道較少。 1.3.2 低溫玻璃的特征： 低溫玻璃熔化溫度的降低或升高取決于電子或陰離子對核電荷的屏蔽程度，陰離子對陽離子的屏蔽在很大程度上決定了物質的結構及其物理化學性質。屏蔽的程度與離子極化率的存在密切相關：離子極化率越高，屏蔽程度越高，物質的熔化溫度就越低。因此，最外電子層由18電子火18+2電子構成的陽離子所組成的化合物，與最外電子層8個電子所組成的化合物相比，前者有較大的極化率，因此熔化溫度低于后者；增大陰離子與陽離子的比例也能增加陰離子對陽離子的屏蔽程度，從而降低玻璃的熔化溫度。此外，低熔玻璃中往往大量使用重金屬氧化物，這是由于這類氧化物的易熔性所引起的。由此可見，在低熔玻璃中可以引入某些重金屬離子、含有18個或者更多電子的最外層電子層的離子、易變形的大離子以及帶小電荷的陽離子等組分。1.3.3低熔玻璃的物化性能： 在使用過程中，人們對低熔玻璃的關注主要有軟化溫度、熱膨脹系數(shù)、化學穩(wěn)定性一集電絕緣性等一些功能。通常玻璃的軟化溫度越高