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低熔点铋酸盐封接玻璃的研究

作　者: 刘远平
导　师: 邓德刚
学　校:
专　业: 材料物理与化学
关键词: 环保 分散性 团聚 热膨胀 流动性 封接工艺
分类号: TQ171.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着现代微电子技术与光电子技术的迅猛发展，以及器件小型化与元件精密化对封接制品气密性与可靠性的更高要求，特别是环保呼声的日益高涨，人们对封接玻璃提出了更为严厉的要求。本文以Bi2O3-B2O3-ZnO系玻璃为基础玻璃，以β-锂霞石微晶玻璃和磷酸锆钠为填料，制备了性能优越的复合玻璃，通过应用差热-失重分析仪、热膨胀分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等实验手段对基础玻璃、填料和复合玻璃的结构和性能进行了表征。（1）成功制备了Bi2O3-B2O3-ZnO、Bi2O3-B2O3-SiO2、Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy（RxOy为K2O、Na2O、CaO或Al2O3中的一种或几种）三个体系的铋酸盐玻璃，研究了Bi2O3含量变化、B2O3含量变化、ZnO含量变化、等量不同类碱土金属氧化物、等量不同类类金属氧化物对Bi2O3-B2O3-ZnO系玻璃结构与性能的影响；研究了SiO2含量变化对Bi2O3-B2O3-SiO2系玻璃结构与性能的影响；研究了TiO2含量变化对Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy系玻璃结构与性能的影响。结果发现Bi2O3-B2O3-ZnO系玻璃适用范围最广，因此选择其作为基础玻璃体系。（2）成功制备了颗粒较为均匀，分散性较好，平均粒径为5μm左右的β-锂霞石微晶玻璃粉体；成功合成了分散性较好，团聚较少，平均粒径为100nm左右的磷酸锆钠粉体。（3）在Bi2O3-B2O3-ZnO系基础玻璃中，随着β-锂霞石微晶玻璃和磷酸锆钠掺杂比例的增加，复合玻璃的膨胀系数明显降低，而玻璃转变温度、软化温度和使用温度则有一定幅度升高，流动性变差，强度提高。（4）完成对封接工艺路线的设计，研究了使用不同方法制备玻璃坯所产生的封接效果。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-14
图清单  14-16
表清单  16-18
1 绪论  18-32
  1.1 引言  18
  1.2 封接玻璃概述  18-25
    1.2.1 封接玻璃的分类  18-20
    1.2.2 低熔点封接玻璃的性能要求  20-22
    1.2.3 低熔点封接玻璃的运用  22-24
    1.2.4 玻璃封接器件的质量检测  24-25
  1.3 低熔点玻璃的研究现状及发展趋势  25-29
    1.3.1 低熔点含铅玻璃  25-26
    1.3.2 低熔点玻璃的无铅化  26
    1.3.3 低熔点无铅玻璃的研究现状和发展趋势  26-29
  1.4 本课题的研究意义和主要内容  29-32
    1.4.1 本课题的研究意义  29-30
    1.4.2 本课题的主要内容  30-32
2 样品制备及检测  32-37
  2.1 实验原料和所用仪器  32-33
  2.2 样品的制备  33-34
    2.2.1 基础玻璃的制备  33-34
    2.2.2 低膨胀陶瓷粉体的制备  34
  2.3 样品性能测试方法  34-37
    2.3.1 差热和热重分析  34
    2.3.2 热膨胀分析  34-35
    2.3.3 X 射线衍射法物相分析  35
    2.3.4 显微结构分析  35
    2.3.5 能谱分析  35-36
    2.3.6 超景深光学显微分析  36
    2.3.7 红外吸收光谱分析  36
    2.3.8 封接温度的测定（纽扣实验）  36
    2.3.9 三点抗弯强度的测定  36
    2.3.10 化学稳定性的测试  36-37
3 Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO 系低熔点玻璃的组成、结构与性能  37-58
  3.1 引言  37
  3.2 Bi_2O_3含量的变化对玻璃结构与性能的影响  37-40
    3.2.1 组分设计  37-38
    3.2.2 Bi_2O_3含量变化对玻璃结构产生的影响  38-39
    3.2.3 Bi_2O_3含量变化对玻璃热膨胀性能的影响  39-40
    3.2.4 小结  40
  3.3 B_2O_3含量的变化对玻璃结构与性能的影响  40-42
    3.3.1 组分设计  40-41
    3.3.2 B_2O_3含量变化对玻璃结构产生的影响  41
    3.3.3 B_2O_3含量变化对玻璃热膨胀性能的影响  41-42
    3.3.4 小结  42
  3.4 ZnO 含量的变化对玻璃结构与性能的影响  42-45
    3.4.1 组分设计  42-43
    3.4.2 ZnO 含量变化对玻璃结构产生的影响  43-44
    3.4.3 ZnO 含量变化对玻璃热膨胀性能的影响  44
    3.4.4 小结  44-45
  3.5 等量不同类碱土金属氧化物对玻璃结构与性能的影响  45-50
    3.5.1 组分设计  45
    3.5.2 XRD 测试分析  45-46
    3.5.3 氧化物添加对玻璃结构的影响  46-47
    3.5.4 玻璃的热分析  47-49
    3.5.5 抗弯强度分析  49
    3.5.6 化学稳定性分析  49-50
    3.5.7 小结  50
  3.6 等量不同类类金属氧化物对玻璃结构与性能的影响  50-58
    3.6.1 组分设计  50-51
    3.6.2 XRD 测试分析  51-52
    3.6.3 氧化物添加对玻璃结构的影响  52-53
    3.6.4 玻璃的热分析  53-55
    3.6.5 抗弯强度分析  55
    3.6.6 化学稳定性分析  55-56
    3.6.7 小结  56-58
4 其它铋酸盐玻璃体系的研究  58-69
  4.1 Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2系低熔点玻璃的组成、结构与性能  58-62
    4.1.1 引言  58
    4.1.2 组分设计  58-59
    4.1.3 SiO_2含量变化对 Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2系玻璃结构的影响  59-60
    4.1.4 SiO_2含量变化对 Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2系玻璃热性能的影响  60-61
    4.1.5 小结  61-62
  4.2 Bi_2O_3-BaO-SiO_2-RxOy系封接玻璃的组成、结构、性能及其应用  62-69
    4.2.1 引言  62
    4.2.2 组分设计  62-63
    4.2.3 热分析  63-65
    4.2.4 流动性和合适的使用温度  65-66
    4.2.5 热稳定性分析  66-67
    4.2.6 样品的 SEM 表征  67-68
    4.2.7 小结  68-69
5 低膨胀陶瓷填料的研究  69-79
  5.1 β-锂霞石微晶玻璃粉体的制备及性能表征  69-72
    5.1.1 引言  69
    5.1.2 β-锂霞石微晶玻璃粉体的制备  69-70
    5.1.3 差热分析  70-71
    5.1.4 XRD 测试分析  71
    5.1.5 样品的 SEM 表征  71-72
    5.1.6 小结  72
  5.2 磷酸锆钠陶瓷材料的制备及性能表征  72-79
    5.2.1 引言  72-73
    5.2.2 磷酸锆钠粉体的制备  73-74
    5.2.3 磷酸锆钠前驱凝胶粉体的热分析  74-75
    5.2.4 不同处理条件对产物晶相的影响  75-76
    5.2.5 样品的 SEM 表征  76-77
    5.2.6 小结  77-79
6 填料掺杂对 Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO 系玻璃结构和性能的影响  79-89
  6.1 β-锂霞石微晶玻璃掺杂对 Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO 系玻璃结构和性能的影响  79-84
    6.1.1 引言  79
    6.1.2 组分设计  79-80
    6.1.3 XRD 测试分析  80-81
    6.1.4 热膨胀性能分析  81-82
    6.1.5 流动性和合适的使用温度  82
    6.1.6 样品的 SEM 表征  82-83
    6.1.7 小结  83-84
  6.2 磷酸锆钠掺杂对 Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO 系玻璃结构和性能的影响  84-89
    6.2.1 引言  84
    6.2.2 组分设计  84-85
    6.2.3 XRD 测试分析  85
    6.2.4 热膨胀性能分析  85-86
    6.2.5 流动性和合适的使用温度  86-87
    6.2.6 样品的 SEM 表征  87-88
    6.2.7 小结  88-89
7 封接工艺的研究  89-97
  7.1 引言  89
  7.2 封接工艺路线设计  89-91
    7.2.1 金属材料的净化  89
    7.2.2 金属材料的预氧化  89-90
    7.2.3 玻璃坯的制备  90
    7.2.4 烧结夹具的选材及加工  90
    7.2.5 金属与玻璃封接  90-91
  7.3 使用玻璃块作为玻璃坯所产生的封接效果  91-93
    7.3.1 封接样品的制备  92
    7.3.2 封接效果分析  92-93
  7.4 使用玻璃浆料作为玻璃坯所产生的封接效果  93-95
    7.4.1 封接样品的制备  94
    7.4.2 封接效果分析  94-95
  7.5 小结  95-97
8 结论与展望  97-100
  8.1 结论  97-98
  8.2 展望  98-100
参考文献  100-105
作者简介  105-106

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 玻璃工业 > 各种玻璃产品
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