本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法。
背景技術(shù)：
低熔封接玻璃是一種先進(jìn)的焊接材料。該材料具有較低的熔化溫度和封接溫度，良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，較高的機(jī)械強(qiáng)度，而被廣泛應(yīng)用于電真空和微電子技術(shù)、激光和紅外技術(shù)、高能物理、能源、宇航、汽車等眾多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體間的相互封接。應(yīng)用的產(chǎn)品主要有陰極射線管顯示器、真空熒光顯示器、等離子體顯示器、真空玻璃、太陽能集熱管、激光器、磁性材料磁頭和磁性材料薄膜等。
封接玻璃(sealingglass)，指用于玻璃與玻璃或玻璃與金屬、陶瓷等其他材料之間進(jìn)行焊接、包覆與黏合的玻璃材料，又稱焊料玻璃。封接玻璃應(yīng)具有封接溫度和熱膨脹系數(shù)可控、封接溫度遠(yuǎn)低于被封接玻璃的軟化點(diǎn)，足夠強(qiáng)度和耐環(huán)境適應(yīng)性等特性。與粘度為104與107.6泊對應(yīng)的溫度分別稱作為作作業(yè)點(diǎn)與軟化點(diǎn)。被封接的金屬與玻璃或玻璃與玻璃之間在熱膨脹特性上有差別，則在封接體中產(chǎn)生應(yīng)力，分布主要有：軸向、徑向和切線方向，以張應(yīng)力和壓應(yīng)力調(diào)控。防止應(yīng)力引起封接體破裂，主要通過以下方法：一、用熱膨脹性差異少的金屬與玻璃相匹配；二、利用金屬的塑性流動(dòng)；三、施加壓應(yīng)力；四、分段封焊。
其中金屬與玻璃的封接分為四類：1)匹配封接，金屬系直接與玻璃結(jié)合，并且選用熱膨脹系數(shù)和收縮系數(shù)互相近似的玻璃魚金屬，產(chǎn)生應(yīng)力不至于達(dá)到危險(xiǎn)的界限；2)非匹配封接，這種封接的應(yīng)力強(qiáng)大而危險(xiǎn)；3)金屬焊料封接，時(shí)把需要封接的金屬盒預(yù)先燒在玻璃表面上的金屬層焊接在一起；4)機(jī)械封接或壓制連接，將熔化的焊料澆入玻管和金屬管之間的環(huán)形間隙內(nèi)，冷卻后，冷卻后焊料便貼在玻璃上。
目前應(yīng)用廣泛的封接玻璃是pbo—zno—b203系統(tǒng)和pb—b203—si02系統(tǒng)，該系統(tǒng)玻璃具有膨脹系數(shù)大、封接溫度低的特點(diǎn)，與低膨脹的鋰霞石或鈦酸鉛混合制成的商用復(fù)合封接玻璃粉，封接溫度可以控制在400～500℃范圍?，F(xiàn)已開發(fā)了磷酸鹽玻璃等替代材料替代含鉛玻璃。封接玻璃可以用于半導(dǎo)體器件的氣密性封接、集成電路的封裝、顯像管的封接、電子器件的粘接等工業(yè)。
制造成型焊料目前主要有兩種方式，一種是點(diǎn)膠技術(shù)，就是把低溫焊接玻璃粉和有機(jī)物混合在一起，形成一個(gè)像膠一樣的液體狀漿料，然后通過點(diǎn)膠機(jī)在金屬上點(diǎn)成一定的形狀，然后通過前期去氣和成型，優(yōu)點(diǎn)是形狀可以自己定義，但是成型上有缺陷，形狀有時(shí)候不能滿足要求；另外一種是壓模具成型技術(shù)，就是在把玻璃粉末加入一定的成型劑，然后用模具壓制成型，雖然成型好，但很難實(shí)現(xiàn)尺寸制作，不能滿足大部分要求。因此發(fā)明利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)的制備成型的低溫玻璃焊料，其形狀設(shè)計(jì)比較容易，可以成型復(fù)雜的形狀，成型的精度高，尤其適合質(zhì)量要求較高的封接。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按照封接工藝選擇低溫玻璃焊料的固體部分；所述低溫玻璃焊料的固含量為40-80％；將低溫玻璃焊料的固體部分研磨后烘干，得到粉體；
(2)漿料制備；
(3)絲網(wǎng)形狀的選擇；根據(jù)焊料的設(shè)計(jì)形狀和焊料厚度，選擇絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)和網(wǎng)的形狀；
(4)采用步驟(2)制得的漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷；
(5)對上步所得物進(jìn)行去氣、預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)成型，燒結(jié)后得到成型低溫玻璃焊料。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述增塑劑為pvb增塑劑。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述有機(jī)溶劑包括丁酮、酒精。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(2)中增塑劑和有機(jī)溶劑在25℃溫度下密封攪拌，混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為158轉(zhuǎn)/min，混料時(shí)間72h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述低溫玻璃焊料的固體部分包括：pbo-zno-b203系玻璃焊料和pb-b203-si02系玻璃焊料。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述低溫玻璃焊料的固體部分還包括低膨脹鋰霞石。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(3)具體包括：當(dāng)需要0.2mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為80-240目，然后重復(fù)印刷2-4次，干燥后焊料的厚度為0.25附近，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.2mm附近；當(dāng)需要0.3mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為60-200目，重復(fù)印刷2-4次，干燥后焊料的厚度為0.36mm，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.3mm附近。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：低溫玻璃焊料的固體部分采用球磨機(jī)研磨。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(2)漿料制備的具體步驟：將上步所得粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑加入到混料機(jī)中，其中有機(jī)溶劑所占的百分含量為20-60％；將粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑在15-30℃溫度下密封攪拌，混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為20-200轉(zhuǎn)/min，混料時(shí)間24-120h，得到具有合理的粘稠度的漿料，然后對漿料進(jìn)行抽真空除泡。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：預(yù)燒結(jié)溫度為420-460℃，燒結(jié)溫度為475-490℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
該基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法設(shè)計(jì)合理，形狀設(shè)計(jì)比較容易，可以成型比較復(fù)雜的形狀，且成型的精度高，尤其適合質(zhì)量要求較高的封接，能較好的滿足尺寸制作和形狀要求。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
實(shí)施例1
一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按照封接工藝選擇低溫玻璃焊料的固體部分；所述低溫玻璃焊料的固含量為40-80％；將低溫玻璃焊料的固體部分球磨后烘干，得到粉體；
(2)漿料制備；將上步所得粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑加入到混料機(jī)中，其中有機(jī)溶劑所占的百分含量為20％；將粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑在15℃溫度下密封攪拌，混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為20轉(zhuǎn)/min，混料時(shí)間24h，得到具有合理的粘稠度的漿料，然后對漿料進(jìn)行抽真空除泡；
(3)絲網(wǎng)形狀的選擇；根據(jù)焊料的設(shè)計(jì)形狀和焊料厚度，選擇絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)和網(wǎng)的形狀；當(dāng)需要0.2mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為80目，然后重復(fù)印刷2次，干燥后焊料的厚度為0.25附近，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.2mm附近；當(dāng)需要0.3mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為60目目，重復(fù)印刷2次，干燥后焊料的厚度為0.36mm，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.3mm附近；
(4)采用步驟(2)制得的漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷；
(5)對上步所得物進(jìn)行去氣、預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)成型：預(yù)燒結(jié)溫度為420℃，燒結(jié)溫度為475℃，燒結(jié)后得到成型低溫玻璃焊料。
所述增塑劑為pvb增塑劑。所述有機(jī)溶劑包括丁酮、酒精。所述低溫玻璃焊料的固體部分包括：pbo-zno-b203系玻璃焊料和pb-b203-si02系玻璃焊料，所述低溫玻璃焊料的固體部分還包括低膨脹鋰霞石。所述低溫玻璃焊料的固體部分不含鉛。
實(shí)施例2
一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按照封接工藝選擇低溫玻璃焊料的固體部分；所述低溫玻璃焊料的固含量為40-80％；將低溫玻璃焊料的固體部分球磨后烘干，得到粉體；
(2)漿料制備；將上步所得粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑加入到混料機(jī)中，其中有機(jī)溶劑所占的百分含量為60％；將粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑在30℃溫度下密封攪拌，混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為200轉(zhuǎn)/min，混料時(shí)間120h，得到具有合理的粘稠度的漿料，然后對漿料進(jìn)行抽真空除泡；
(3)絲網(wǎng)形狀的選擇；根據(jù)焊料的設(shè)計(jì)形狀和焊料厚度，選擇絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)和網(wǎng)的形狀；當(dāng)需要0.2mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為240目，然后重復(fù)印刷4次，干燥后焊料的厚度為0.25附近，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.2mm附近；當(dāng)需要0.3mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為200目，重復(fù)印刷4次，干燥后焊料的厚度為0.36mm，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.3mm附近；
(4)采用步驟(2)制得的漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷；
(5)對上步所得物進(jìn)行去氣、預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)成型：預(yù)燒結(jié)溫度為460℃，燒結(jié)溫度為490℃，燒結(jié)后得到成型低溫玻璃焊料。
所述增塑劑為pvb增塑劑。所述有機(jī)溶劑包括丁酮、酒精。所述低溫玻璃焊料的固體部分包括：pbo-zno-b203系玻璃焊料和pb-b203-si02系玻璃焊料。所述低溫玻璃焊料的固體部分還包括低膨脹鋰霞石。所述低溫玻璃焊料的固體部分不含鉛。
實(shí)施例3
一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按照封接工藝選擇低溫玻璃焊料的固體部分；所述低溫玻璃焊料的固含量為40-80％；將低溫玻璃焊料的固體部分球磨后烘干，得到粉體；
(2)漿料制備；將上步所得粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑加入到混料機(jī)中，其中有機(jī)溶劑所占的百分含量為40％；將粉體、增塑劑和有機(jī)溶劑在25℃溫度下密封攪拌，混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為158轉(zhuǎn)/min，混料時(shí)間72h，得到具有合理的粘稠度的漿料，然后對漿料進(jìn)行抽真空除泡；
(3)絲網(wǎng)形狀的選擇；根據(jù)焊料的設(shè)計(jì)形狀和焊料厚度，選擇絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)和網(wǎng)的形狀；當(dāng)需要0.2mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為120目，然后重復(fù)印刷3次，干燥后焊料的厚度為0.25附近，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.2mm附近；當(dāng)需要0.3mm厚度的焊料，采用絲網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)為150目，重復(fù)印刷3次，干燥后焊料的厚度為0.36mm，燒結(jié)之后焊料的厚度達(dá)到0.3mm附近；
(4)采用步驟(2)制得的漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷；
(5)對上步所得物進(jìn)行去氣、預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)成型：預(yù)燒結(jié)溫度為435℃，燒結(jié)溫度為483℃，燒結(jié)后得到成型低溫玻璃焊料。
所述增塑劑為pvb增塑劑。所述有機(jī)溶劑包括丁酮、酒精。所述低溫玻璃焊料的固體部分包括：pbo-zno-b203系玻璃焊料和pb-b203-si02系玻璃焊料。所述低溫玻璃焊料的固體部分還包括低膨脹鋰霞石。所述低溫玻璃焊料的固體部分不含鉛。
主要首先按照焊接工藝選擇低溫玻璃的材料，從而決定封接的溫度(一般為350-600℃)；按照要求設(shè)計(jì)特殊的焊料形狀，然后制備絲網(wǎng)板；經(jīng)檢測，該成型低溫玻璃焊料，可以滿足我們焊接的特殊形狀的要求，且封接漏率小于3.0×10-09pam3/s，即小于8x10-10pam3/s，因此還可以滿足漏率的要求。
該基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成型低溫玻璃焊料的制備方法設(shè)計(jì)合理，形狀設(shè)計(jì)比較容易，可以成型比較復(fù)雜的形狀，且成型的精度高，尤其適合質(zhì)量要求較高的封接，能較好的滿足尺寸制作和形狀要求。
上面對本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。