封接玻璃是一种用于连接、密封同种或异种材料的特种玻璃。近年来多种类、高质量金属间封接需求递增,要求开发更高膨胀系数的封接玻璃。详细介绍了线膨胀系数高于90×10-7 ℃-1的封接玻璃的国内外研究现状,分析了高膨胀系数封接玻璃的发展趋势。无铅结晶型封接玻璃可以达到更高的线膨胀系数,足以适配常用金属,无铅封接玻璃综合性能不亚于含铅封接玻璃,能够实现对含铅封接玻璃的替代,具有更大的发展优势。

本文以铜浆料用ZnO-B2O3-SiO2-BaO玻璃为对象, 通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、核磁共振铝谱(27Al NMR)、差示扫描量热(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法, 研究了ZnO含量对其结构和性能的影响。结果表明,随着ZnO含量的增加, 玻璃试样中BO/NBO(摩尔比)、玻璃试样的平均桥氧数和［ZnO4］/［ZnO6］摩尔比均先增大后减小, ［BO4］/［BO3］摩尔比增大, ［AlO6］和［AlO5］摩尔占比增大, ［AlO4］摩尔占比降低。玻璃试样网络结构连接度整体先致密后疏松, 且当ZnO的质量分数为36%时玻璃试样网络结构最为致密。当ZnO质量分数从32%增加到42% 时, 玻璃试样的DSC曲线中玻璃化转变温度Tg、起始烧结温度TS1和热膨胀系数(CTE)均先降低后升高, CTE数值范围为6.0×10-6~6.3×10-6 K-1, 符合铜浆料与Ca1-xSrxZrO3陶瓷基板封接时的热膨胀与烧结温度等要求。

采用烧结影像法探讨了低温非结晶型封接玻璃特征烧结影像温度与封接温度的对应关系, 对低温非结晶型封接玻璃的特征烧结形态进行了影像-温度实验, 通过对比玻璃特征烧结影像温度与封接温度, 探寻二者间的相互对应关系, 为考核验证低温非结晶型封接玻璃封接温度提供一种规范、便捷的检测方法。实验结果表明, 低温非结晶型封接玻璃特征烧结影像温度与封接温度之间存在高度匹配的对应关系, 通过烧结影像法可以考核验证低温非结晶型封接玻璃的封接温度。

3D打印技术可实现产品的快速无模制备,有望解决封接玻璃预制件生产过程中模具加工、维护成本高的难题。以玻璃造粒粉和固化剂为原料,将激光选择性烧结技术用于封接玻璃预制件的制备。实验结果表明:封接玻璃造粒粉适用于逐层铺粉的激光选择性烧结成型;制备造粒粉的黏结剂为聚乙二醇,用于激光烧结成型的固化剂为聚苯乙烯,其适宜的添加质量分数为20%;将固化剂与玻璃造粒粉均匀混合,经激光选择性烧结后得到尺寸规则的预成型体,再经加热排胶处理以充分去除黏结剂和固化剂,获得强度符合要求的封接玻璃预制件;该技术可用于封接玻璃预制件等产品的快速无模生产。