无碱封装玻璃材料制造技术

技术编号：42090947 阅读：10 留言：0更新日期：2024-07-19 17:04

本发明专利技术提供一种无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：48～60％；Al2O3：8～20％；RO：3～25％；La2O3：0.5～8％；Y2O3：3～12％，所述RO为MgO、CaO、BaO的合计含量。通过合理的组分设计，本发明专利技术无碱封装玻璃材料可在1600℃以下熔炼制造，易于工业化生产，同时本发明专利技术获得的无碱封装玻璃材料具有较高的软化点温度、较高的体积电阻率和较宽的线膨胀系数调制范围。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃材料，尤其是涉及一种适用于高温温度传感器用的封装玻璃材料。

技术介绍

1、薄膜铂电阻温度传感器在需要快速可靠反馈的严苛应用中提供准确、稳定的温度感应，如航空发动机的涡轮叶片、高速振动传感器等高精度测量要求的使用场景。铂薄膜电阻温度传感器的制造方法如下：首先将薄膜铂沉积在氧化铝陶瓷基板上，并对铂薄膜激光刻蚀形成电阻回路，然后在回路上沉积一层α-al2o3层以保护电阻回路。众所周知，铂薄膜的机械性能较差，因此在电阻元件生产过程中很容易受到机械损伤，而且薄膜铂在高温环境下会出现挥发和薄膜团聚的现象，影响传感器的使用寿命，有必要对传感器元件进行封装保护。封装材料不仅需要与al2o3保护层实现良好匹配，还需要在高温下保持良好的稳定性。由于封装材料烧结温度的限制，现有技术中常用的高温段的铂电阻温度传感器大多限制在600℃左右，仅有少量铂薄膜温度传感器的探测温度能达到850℃左右。随着近年来航空等高端领域对1000℃以上的测试需求越来越多，寻找合适的高温封装材料变得十分有必要。

2、用在电阻温度传感器上的耐高温封装材料研究受到广泛关注。日本文献“journalof the ceramic society of japan,111[7],448-451(2003)”，选取sio2-al2o3-cao玻璃作为al2o3基板的封装材料，主要成分为sio2(22～39wt％)，al2o3(29～34wt％)，cao(27～46wt％)，其软化点温度＞1010℃，但该封装材料的熔炼温度超过了1650℃，不利于常规批量化

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种熔炼温度在1600℃以下且具有较高软化点温度的无碱封装玻璃材料。

2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：

3、无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，含有：sio2：48～60％；al2o3：8～20％；ro：3～25％；la2o3：0.5～8％；y2o3：3～12％，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

4、进一步的，所述的无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，还含有：b2o3：0～5％；和/或zno：0～3.5％；和/或zro2：0～4％；和/或sb2o3：0～1％。

5、无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，由sio2：48～60％；al2o3：8～20％；ro：3～25％；la2o3：0.5～8％；y2o3：3～12％；b2o3：0～5％；zno：0～3.5％；zro2：0～4％；sb2o3：0～1％组成，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

6、无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，含有：sio2：48～60％；al2o3：8～20％；la2o3：0.5～8％；y2o3：3～12％；mgo：0～7％；cao：0～13％；bao：1～12％。

7、进一步的，所述的无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，其中：sio2：49～55％，优选sio2：51～53％；和/或al2o3：9～18％，优选al2o3：10～16％；和/或ro：14～24％，优选ro：18～22％；和/或la2o3：1～7％，优选la2o3：2～5％；和/或y2o3：5～10％，优选y2o3：6.4～9.6％；和/或b2o3：0.5～4％，优选b2o3：1～3％；和/或zno：0.5～2％，优选zno：0.5～1.5％；和/或zro2：0～2％，优选zro2：0～0.5％；和/或sb2o3：0～0.5％，优选sb2o3：0～0.3％，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

8、进一步的，所述的无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，其中：(mgo+cao+bao+zno)/(sio2+al2o3)为0.05～0.5，优选(mgo+cao+bao+zno)/(sio2+al2o3)为0.15～0.45，更优选(mgo+cao+bao+zno)/(sio2+al2o3)为0.25～0.35。

9、进一步的，所述的无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，其中：(y2o3+la2o3+zro2)/ro为0.3～4.5，优选(y2o3+la2o3+zro2)/ro为0.4～3.0，更优选(y2o3+la2o3+zro2)/ro为0.5～2.0，进一步优选(y2o3+la2o3+zro2)/ro为0.55～1.0，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

10、进一步的，所述的无碱封装玻璃材料，其组分以摩尔百分比表示，其中：mgo：0～7％，优选mgo：2～6％，更优选mgo：4～6％；和/或cao：0～13％，优选cao：5～12％，更优选cao：6～11％；和/或bao：1～12％，优选bao：2～10％，更优选bao：3～8％。

11、进一步的，所述的无碱封装玻璃材料，所述无碱封装玻璃材料的软化点温度tf为910℃以上，优选为915℃～1060℃，更优选为951℃～1036℃；和/或30℃～300℃温度范围的线膨胀系数α30-300℃为50×10-7/℃～75×10-7/℃，优选为65×10-7/℃～75×10-7/℃，更优选为65×10-7/℃～72×10-7/℃；和/或300℃～820℃温度范围的线膨胀系数α300-820℃为54×10-7/℃～94×10-7/℃，优选为60×10-7/℃～83×10-7/℃，更优选为65×10-7/℃～80×10-7/℃；和/或体积电阻率为3.7×1014ω·cm以上，优选为3.9×1014ω·cm以上，更优选为4.5×1014ω·cm以上。

12、无碱封装玻璃材料的制造方法，所述方法包括以下步骤：按无碱封装玻璃材料的组成配制炉料，将配好的炉料投入到1500～1600℃的熔炼炉中熔制一定的时间，优选熔制时间为10～15个小时，将熔制形成的玻璃液浇铸在预热好的不锈钢模具中成型，然后转移到稍高于玻璃转变温度的退火炉中内，在退火炉中冷却，降温至室温。

13、本专利技术的有益效果是：通过合理的组分设计，本专利技术无碱封装玻璃材料可在1600℃以下熔炼制造，易于工业化生产；本专利技术获得的无碱封装玻璃材料具有较高的软化点温度、较高的体积电阻率和较宽的线膨胀系数调制范围。

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【技术保护点】

1.无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：48～60％；Al2O3：8～20％；RO：3～25％；La2O3：0.5～8％；Y2O3：3～12％，所述RO为MgO、CaO、BaO的合计含量。

2.根据权利要求1所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，还含有：B2O3：0～5％；和/或ZnO：0～3.5％；和/或ZrO2：0～4％；和/或Sb2O3：0～1％。

3.无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，由SiO2：48～60％；Al2O3：8～20％；RO：3～25％；La2O3：0.5～8％；Y2O3：3～12％；B2O3：0～5％；ZnO：0～3.5％；ZrO2：0～4％；Sb2O3：0～1％组成，所述RO为MgO、CaO、BaO的合计含量。

4.无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：48～60％；Al2O3：8～20％；La2O3：0.5～8％；Y2O3：3～12％；MgO：0～7％；CaO：0～13％；BaO：1～12％。

6.根据权利要求1～4任一所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：(MgO+CaO+BaO+ZnO)/(SiO2+Al2O3)为0.05～0.5，优选(MgO+CaO+BaO+ZnO)/(SiO2+Al2O3)为0.15～0.45，更优选(MgO+CaO+BaO+ZnO)/(SiO2+Al2O3)为0.25～0.35。

7.根据权利要求1～4任一所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：(Y2O3+La2O3+ZrO2)/RO为0.3～4.5，优选(Y2O3+La2O3+ZrO2)/RO为0.4～3.0，更优选(Y2O3+La2O3+ZrO2)/RO为0.5～2.0，进一步优选(Y2O3+La2O3+ZrO2)/RO为0.55～1.0，所述RO为MgO、CaO、BaO的合计含量。

8.根据权利要求1～4任一所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：MgO：0～7％，优选MgO：2～6％，更优选MgO：4～6％；和/或CaO：0～13％，优选CaO：5～12％，更优选CaO：6～11％；和/或BaO：1～12％，优选BaO：2～10％，更优选BaO：3～8％。

9.根据权利要求1～4任一所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，所述无碱封装玻璃材料的软化点温度Tf为910℃以上，优选为915℃～1060℃，更优选为951℃～1036℃；和/或30℃～300℃温度范围的线膨胀系数α30-300℃为50×10-7/℃～75×10-7/℃，优选为65×10-7/℃～75×10-7/℃，更优选为65×10-7/℃～72×10-7/℃；和/或300℃～820℃温度范围的线膨胀系数α300-820℃为54×10-7/℃～94×10-7/℃，优选为60×10-7/℃～83×10-7/℃，更优选为65×10-7/℃～80×10-7/℃；和/或体积电阻率为3.7×1014Ω·cm以上，优选为3.9×1014Ω·cm以上，更优选为4.5×1014Ω·cm以上。

10.无碱封装玻璃材料的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：按无碱封装玻璃材料的组成配制炉料，将配好的炉料投入到1500～1600℃的熔炼炉中熔制一定的时间，优选熔制时间为10～15个小时；将熔制形成的玻璃液浇铸在预热好的不锈钢模具中成型；然后转移到稍高于玻璃转变温度的退火炉中内，在退火炉中冷却，降温至室温。

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【技术特征摘要】

1.无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：sio2：48～60％；al2o3：8～20％；ro：3～25％；la2o3：0.5～8％；y2o3：3～12％，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

2.根据权利要求1所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，还含有：b2o3：0～5％；和/或zno：0～3.5％；和/或zro2：0～4％；和/或sb2o3：0～1％。

3.无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，由sio2：48～60％；al2o3：8～20％；ro：3～25％；la2o3：0.5～8％；y2o3：3～12％；b2o3：0～5％；zno：0～3.5％；zro2：0～4％；sb2o3：0～1％组成，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

4.无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：sio2：48～60％；al2o3：8～20％；la2o3：0.5～8％；y2o3：3～12％；mgo：0～7％；cao：0～13％；bao：1～12％。

5.根据权利要求1～4任一所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：sio2：49～55％，优选sio2：51～53％；和/或al2o3：9～18％，优选al2o3：10～16％；和/或ro：14～24％，优选ro：18～22％；和/或la2o3：1～7％，优选la2o3：2～5％；和/或y2o3：5～10％，优选y2o3：6.4～9.6％；和/或b2o3：0.5～4％，优选b2o3：1～3％；和/或zno：0.5～2％，优选zno：0.5～1.5％；和/或zro2：0～2％，优选zro2：0～0.5％；和/或sb2o3：0～0.5％，优选sb2o3：0～0.3％，所述ro为mgo、cao、bao的合计含量。

6.根据权利要求1～4任一所述的无碱封装玻璃材料，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：(mgo+cao+bao+zno)/(sio2+al2o3)为0.05～0.5，优选(mgo+cao+bao+zno)/(sio2+al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈肖朴，原保平，莫大洪，苏学剑，李玫，
申请(专利权)人：成都光明光电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人