1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 目的及意义

封接玻璃的概念范围很广，因为能与玻璃进行封接的材料甚多，它几乎包括一切能与各种金属或合金、陶瓷以及别种玻璃(包括微晶玻璃)封接在一起的玻璃。随着电子工业的飞速发展，玻璃与金属的封接技术在电子元件、半导体器件中的应用越来越显得重要，在真空封接电子器件时，有时不容许采用直接封接，只能利用易熔的特种粉玻璃焊料(即低熔玻璃)在较低温度下进行封接。这种低温封接能防止金属零件的氧化和变形，同时对构件上的萤光粉、半导体等材料起到保护作用。它也可以作为热敏电阻、晶体三极管和集成电路的防护层而应用于微电子学中^[1]。

目前国内外大多数领域采用的低熔点玻璃常有 pb、cd、hg、ti 等重金属元素。大部分商用封接玻璃中 pbo 量都很高，有的甚至高达 70%。pbo 虽然具有一系列的优点,如熔融温度低、烧成范围宽、折射率大、提高光泽度等,但也存在许多不足之处,其中最重要的就是这种玻璃中有的 pbo 会对人体健康和环境造成极大的危害^{[2, 3]}；因此,研究无铅玻璃系统的必要性就凸现出来。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容和技术方案

基本内容：

1. 通过实验制备出应用于电器元件的低温型铋系封接玻璃样品；

2. 测试样品的热膨胀、耐酸碱性、软化温度等各个性能；

3. 测量Bi₂O₃含量变化对低温封接玻璃热膨胀系数、封接温度等性能的影响；

4. 通过观察他们的微观结构，分析他们的化学稳定性，优化组分。

   技术方案：

1. 原料及设备

   表1 实验所用的药品

   名称	分子量	规格	厂商
   二氧化硅	60.08	分析纯	国药
   氧化铋	465.96	分析纯	国药
   硼酸	61.8	分析纯	国药
   碳酸锂	73.89	分析纯	国药
   碳酸钙	100.04	分析纯	国药
   氧化镁	40.30	分析纯	国药
   氧化锌	81.39	分析纯	国药
   磷酸二氢铵	115.03	分析纯	国药
   氧化铝	101.96	分析纯	国药

   
   

   表2 样品制备及处理设备

   设备名称	型号	生产厂家
   高温升降电炉	GMT-24-17	上海广益
   硅钼棒箱式电阻炉	ECF1-8-17	上海广益
   电阻丝箱式电阻炉	ECFI-26-17	上海广益
   电热恒温干燥箱	DHG-9240A	上海中友
   双速金相试样磨抛机	MP-1	上海金相机械设备
   金相试样镶嵌机	XQ-1	上海金相机械设备
   三头研磨机	RK/XPM-φ120×3	武汉洛克
   电子天平	JY3003	上海浦春计量仪器
   超声波清洗仪	KQ5200B	昆山超声仪器

   表3样品测试及分析仪器

   设备名称	型号	厂商
   X射线衍射仪	UltimaIV	日本理学
   差式扫描量热仪	DSC404F3	德国NETASCH
   热膨胀仪	2012SDT	美国ORTON
   X射线荧光光谱仪	AxiosMAX	荷兰帕纳科
   pH计	SevenExcellenceTM	瑞士METTLER TOLEDO

   
   

2. 组分设计

   思路：以Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂为基础，改变组分比例，加入助熔剂降低其软化温度，已达到封接指标要求；

3. 玻璃熔制

1. 首先按实验配方制取试剂，将配好的原料混合均匀；

2. 将混合均匀的原料装入刚玉坩埚，放入高温箱式电阻炉中熔制并保温，使其充分熔化为玻璃；

3. 取样，根据测试需求，进行水淬或着成型退火处理。

1. 玻璃测试

使用XRD，DSC等对玻璃的结构、软化温度等进行测试，并测试玻璃试样的膨胀系数，化学稳定性。

3. 研究计划与安排

进度安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的药品、试剂、实验设备和器材。确定方案，完成开题报告。

第4－12周：低温铋系封接玻璃样品的制备，并测试其各项性能。并调节组分组分含量，以实际应用标准为目标，优化软化温度，热膨胀系数等性能。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 参考文献

[1] 马英仁.低熔玻璃[j]，玻璃与搪瓷，1992，vol.20，no.5，50-51.

[2] 王为，吕林正.新型无铅晶质玻璃的研制[j] .中国建材科技，1999，2：16-19.