论文总字数：25971字

摘 要

本文通过对近年来国内外电子浆料用玻璃粉的相关文献及专利进行整理与分析，了解电子浆料对玻璃粉的性能需求，总结了几大类型电子浆料用玻璃粉的特点与应用实例，深入归纳每种玻璃体系的较佳玻璃组成、结构及性能。并对传统型电子浆料用玻璃粉与新型电子浆料用玻璃粉进行了比较，所得结果对于电子浆料行业所用玻璃粉的选择方面和电子浆料未来的发展方向具有重要的指导意义。

论文主要研究了硼酸盐、铋酸盐、磷酸盐、钒酸盐玻璃体系的作用特点与相关改性方法。

研究结果表明：通过改进制备工艺与玻璃体系的组成，可以提高电子浆料的质量，降低其生产过程中对环境产生的不良影响。

本文的特色：概括全面合理，研究面广，可视性强，有一定的总结性与整合性。

关键词：电子浆料；玻璃粉；研究进展

Abstract

In this paper, the requirements of electronic pastes for glass powder properties have been found by analyzing the related literatures and patents of electronic pastes at home and abroad, when characteristics and application examples of several kinds of glass powders for electronic pastes have been summarized, as the better glass compositions, structures and properties of each glass system have also been summarized. The traditional glass powder used for electronic paste is compared with the new glass powder used for electronic paste, the results are of great significance to the selection of glass powder and the future development of electronic pastes.

In this paper, the properties and modification methods of borate, bismuthate, phosphate and vanadate glass systems were studied.

The result shows that the quality of the electronic paste can be built up and those adverse impact to environments can be reduced by innovating the preparation process and the composition of the glass system.

Key Words：electronic paste；glass powder；research progress

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 选题的目的及意义 1

1.3 国内外研究现状 1

1.4 课题研究内容 2

1.5 预期目标 2

第2章 电子浆料用玻璃的体系与性能需求 3

2.1 电子浆料用玻璃概述 3

2.2 粘结相的工作机理 3

2.3 相关改性方法 4

2.3.1 新型玻璃体系 4

2.3.2 功能性添加剂 5

2.3.3 制备工艺 6

2.3.4 粉体粒径及级配 8

2.3.5 包覆改性与表面修饰 8

2.3.6 玻璃晶化 9

第3章 国内外相关研究概况和发展趋势 10

3.1 硼酸盐体系 10

3.1.1 含铅硼酸盐玻璃 10

3.1.2 无铅硼酸盐玻璃 11

3.2 铋酸盐体系 11

3.3 磷酸盐体系 12

3.4 钒酸盐体系 12

3.5 碲酸盐体系 13

第4章 新型电子浆料用玻璃的影响 16

4.1 传统电子浆料用玻璃粉的特点 16

4.2 新型电子浆料用玻璃粉的特点 16

4.3 小结 16

第5章 总结 18

参考文献 19

致谢 24

第1章 绪论

1.1 引言

电子浆料是制造电子元器件的基础材料之一，在电极和互连方面起关键性作用。电子浆料技术涵盖材料、化工、冶金、电子技术等多个方面，广泛应用于混合集成电路、太阳能电池电极、厚膜电路、电阻网络、导体油墨等产品，并以高质量、高效益、技术先进、适用广等特点在信息、电子领域占有重要地位，在空天产业、电子计算单元、信息交换设备、医用器械、运输制造业、测控系统、高温集成电路、及其他民用电子产品等诸多领域大放异彩^[1]。

随着电子设备的大规模普及应用，近年来，国内外工业领域对电子浆料的需求趋势逐步上升，其重要组成之一的低熔点玻璃已成为研究的重点。过去，制造低熔点玻璃大多使用含铅的添加剂，但随着时代的进步与发展，大量事实纠正了人们的认知，使人们逐渐意识到重金属对人体和其他自然界生物的危害，其中就包括了曾经被用作水管、化妆品等贴近人类生产生活的元素——铅。在有识人士的不断宣传下，加工业开始将产品无铅化提上日程。

然而，铅因其较为特殊的核外电子结构，替代起来比较困难。因此，科研人员不断开发新的低熔玻璃体系以替代原有的含铅玻璃体系，同时，也更新了玻璃制备的一系列工艺，使得制造出来的玻璃粉能够具有更优异的性能，从而最终得到导电性、耐久性等指标都更加进步的电子产品。

1.2 选题的目的及意义

工业生产的核心是性能与成本，如何尽可能多地降成本而提高产品性能是每一个相关研究者与工程师关心的问题。本选题立足已有的电子浆料用低熔玻璃体系，收集在原有理论系统的基础上发展的新型玻璃体系及制备工艺，旨在概括提炼目前国内外在这一领域的先进研究内容，为下一步的研究理清脉络、去芜存菁，起一定程度上的引领与指导性作用。

1.3 国内外研究现状

在无铅低熔点玻璃新的探索方向上，国内外的研究指向都主要集中在硼酸盐玻璃体系、铋酸盐体系、磷酸盐体系、钒酸盐体系和碲酸盐体系上，也有一些其他的尝试在初步进行。

在研究无铅玻璃的基础上，玻璃相的润湿能力^[2]、析晶相变、粉体粒径、玻璃粉含量、玻璃粉添加剂都会对粘结效果及浆料的导电能力产生影响。因此，小粒径玻璃粉的新型制备工艺^[3]、新型玻璃及其体系、功能性无机添加剂的研究也正广泛进行。

此外，如何改进原有体系玻璃的性能也成为研究人员重点关注的内容。在控制成本的基础上，粒径更细或经过一定特殊表面处理的玻璃粉的制备手段能有效地提升电子浆料以至电子产品的性能，因而超微细玻璃粉、表面包覆等技术有着较高的研究热度。

1.4 课题研究内容

近年来国内外电子浆料所用硼酸盐、铋酸盐、磷酸盐、钒酸盐、碲酸盐等低熔玻璃的物质组成、工作性能及适用范围；电子浆料用玻璃粉的新型制备工艺。

1.5 预期目标

（1）文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势。

（2）收集相关资料，提取每种玻璃体系下的玻璃组成、结构及性能等信息。

（3）总结国内外相关研究概况和发展趋势，总结选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响，分析汇总资料，撰写毕业论文。

第2章 电子浆料用玻璃的体系与性能需求

电子浆料是制造电子元件的基础材料之一，制作方法是将固体粉末和有机溶剂充分混合均匀、分散、辊压，最后制成的膏状物即为待转印的电子浆料。作为一种近年来才被大家所知的新兴材料，电子浆料在实际应用表现上远远优于传统电路器材如电阻丝、电热管等，且具有使用简便、环保节能、工作效率高等优点，其成本也接近于传统材料，将来的适用面广阔，发展前景十分远大。

2.1 电子浆料用玻璃概述

电子浆料的主要组成可以分为三部分：导电相、粘结相、有机载体。功能相的作用是导电或成为电阻，一般由贵金属 Au、Ag和贱金属Cu、Al、Ni等的细粉组成。粘结相的作用是将功能相同基板连接到一起，一般是玻璃，有时也会添加金属的氧化物或者金属的单体。凡是需要进行烧结过程的电子浆料，都需要加入低熔玻璃粉，使功能相的导电粉体通过熔融后冷却的玻璃牢牢粘结在基板上。有机载体的作用是利用有机溶剂将聚合物溶解，在膏状的电子浆料印刷到基板上后，可以通过分相将功能相和粘结相分散开来，起功能相和粘结相的运载体和分隔体的作用。由于电子产品金属部件的蚀刻和变形会受玻璃软化温度的影响，粘结相及功能相与陶瓷玻璃基板的结合性、密封性和抗拉强度会在玻璃的热膨胀系数超出限定范围后大大下降，电子产品的能效和寿命会被玻璃的电阻率和介电性质影响到，所以玻璃粘结剂的性能会直接影响电子产品的质量，并因此在电子浆料研究中占据重要位置。因此，在研究和改进电子浆料时，对所用玻璃粉粘结相的性质及作用机理进行研究与探索，解决原有误区中的问题十分重要^[4]。

根据功能相所含金属种类的不同，电子浆料用低熔点玻璃粉的种类也有所不同。目前所使用的玻璃种类有铅玻璃^[5]、硼酸盐玻璃^[6]、铋酸盐玻璃^[7-8]、磷酸盐玻璃^[9]等。虽然铅玻璃烧结温度较低，化学稳定性好，还有着符合电子元件要求的热膨胀系数，但是对环境及人体健康的危害性很大。随着人们环保意识的加强，社会上无铅化消费的呼声越来越高，含铅的电子材料势必将逐渐退出历史舞台，导电浆料有着向无铅化方向发展的趋势，寻找电子浆料用含铅玻璃的替代玻璃体系成为研究关键^[10]。

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