论文部分内容阅读
玻璃作为封接材料由来已经很早,由于玻璃具有优于高分子材料的耐腐蚀抗老化性能,又具有优于金属的电绝缘性能,所以玻璃材料成为封接工业不倒的旗帜。随着电子工业的不断发展,其对封接材料的要求越来越高,这就使得玻璃材料的研究趋向低熔化、高化稳性、良好电绝缘性和气密性以适应电子材料的低温无损封装。目前的低熔点玻璃主要集中于含铅材料,而随着铅材料的禁用,新的无铅低熔点玻璃成为当今研究的重点,以满足无铅低熔点封接玻璃的市场需求。本文主要研究Bi2O3-B2O3-ZnO低熔点无铅玻璃的结构与熔体性质,探索玻璃系统的三元成玻区域,提供影响玻璃低熔化的结构参数以及影响玻璃熔体粘度和粉末烧结流散性能的因素,控制各氧化物组成配比,以利于封接玻璃的低熔化,为实际应用提供参考。运用XRD进行表征,探索Bi2O3-B2O3-ZnO三元成玻区域,结果发现成玻区域主要集中在三元区域的中部,Bi2O3-B2O3的成玻区域比ZnO-B2O3成玻区域要宽,整个区域偏向B2O3,总体的成玻范围在：x(B2O3)为15%～70%,x(ZnO)为0～65%,x(Bi2O3)为0～70%。通过DSC和热膨胀实验发现该系统玻璃的低熔化最主要的是控制Bi2O3和B2O3含量,Bi2O3的加入能一定程度上降低各特征温度却增加了热膨胀系数,B2O3含量的增加在一定程度上使个特征温度升高而热膨胀系数降低。本文还运用红外光谱与拉曼光谱以及X射线衍射来表征该系统玻璃的结构,从红外和拉曼光谱图像可以比较分析知道Bi2O3和B2O3参与形成了玻璃网络结构而ZnO只在网络外。随着Bi2O3含量的增加玻璃结构中[BiO3]与[BiO6]含量增加,[BO4]转向[BO3],玻璃结构趋于疏松；B2O3含量增加则使得[BO4]和[BO3]结构单元含量都有所增加并向高波数偏移,[BiO3]与[BiO6]结构单元的含量则相对减少,结构趋于致密。从不同热处理温度对玻璃析晶的影响情况可以看出Bi2O3含量的增加使析晶温度更低更容易,而B2O3含量的增加却提高了析晶温度,并且使玻璃析晶相对更困难。对于该系统玻璃粘度和烧结流散性能的研究发现,Bi2O3的加入对降低玻璃粘度有很明显的效果,而B2O3含量的增加则使得同一温度处的粘度值有所升高。通过Arrhenius公式拟合的直线获得的各粘度值下获得的特征温度与实验所测温度相当吻合。同样地Bi2O3含量的增加降低了玻璃样品的烧结温度,而B2O3含量的增加则使烧结温度有所升高。所以控制Bi2O3与B2O3含量有利于获得性能较好的玻璃。