[发明专利]CaO－B2O3－SiO2玻璃粉体及制备方法

说明书

                         技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体及制备方法。

                         背景技术

CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)系陶瓷是一类重要的封装材料和介质材料，已得到国内外广泛关注和研究。Chia-Ruey Chang等人研究了(CBS)系微晶玻璃材料制备和在电子封装领域的应用(USA 5258335)，玻璃熔制温度在1400℃～1500℃，经过球磨后，玻璃粉粒度在1～10μm。周和平等(CN02124131.7)将CaO，B₂O₃，SiO₂，P₂O₅和ZnO等原料在1350℃～1400℃熔制成玻璃，经过研磨的玻璃粉末粒度为0.5～20μm，粉料干压成圆片，在低温烧结，制备了低介电常数低损耗的微晶玻璃陶瓷。目前CBS体系低介材料的制备方法有玻璃粉体烧结法和传统的固相法。玻璃粉体烧结法的玻璃熔融工序，温度较高，有些组分容易挥发造成成分的偏离，对材料的性能不利；传统的固相法烧成温度一般较高，难以和高导电率的金属电极(Ag/Pd，Au，Cu)共烧。

利用溶胶凝胶的方法可以在较低的温度合成材料，在分子级合成材料，具有化学组成精确，纯度高，均匀性强等优点，该法已广泛运用于制备堇青石微晶玻璃，以及其他种类的微晶玻璃材料。用溶胶凝胶的方法制备CBS系玻璃粉体还未见报道。

                         发明内容

本发明的目的是通过溶胶-凝胶的方法制备CBS玻璃陶瓷的前驱体粉料。相对于高温熔制法(1400℃～1500℃)，研磨后粒度为微米级，本发明可在低温(600℃～700℃)制备CBS粉体，粉体粒度在亚微米级。该粉体可用于制备CBS系微晶玻璃或用做金属化浆料的粘结剂。粉体中各氧化物的重量百分比含量为：CaO：40-50％，B₂O₃：10～30％，SiO₂：20～50％。

本发明的技术如下：

本发明的CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体，其氧化物的重量百分比含量为：CaO：40-50％，B₂O₃：10～30％，SiO₂：20～50％，粉体粒度在亚微米级。

本发明的CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体的制备方法，是采用溶胶-凝胶法。

所述的溶胶-凝胶法是：

(1)按制备粉体中各氧化物的量计算称量硼酸、四水硝酸钙和正硅酸乙酯；

(2)使正硅酸乙酯预先水解，将蒸馏水滴加入正硅酸己酯中，并搅拌，调节pH值3～6，水与正硅酸乙酯的摩尔比为1～3；

(3)将硼酸、四水硝酸钙分别溶解于无水乙醇，乙醇用量达到使硼酸或四水硝酸钙溶解即可；先将硼酸溶液加入上述(2)预水解溶液中，再加入硝酸钙溶液；滴加蒸馏水并搅拌，至总的用水量与正硅酸乙酯量的摩尔比为5～20；用稀硝酸或者稀氨水溶液调节pH值3～6；

(4)将上述溶液在50℃～60℃水浴，磁子搅拌形成透明的溶胶，静止后成透明凝胶；

(6)将凝胶在100℃120℃干燥，研磨至细粉，得干凝胶粉；

(7)将得到的干凝胶粉在600℃～700℃煅烧，得到CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体。

本发明的CBS系玻璃粉体成分均匀，纯度高，颗粒细小，烧结活性大。制备工艺简便，制备温度低。

                        附图说明

图1为实施例3样品的热重差热分析曲线。

图2为实施例3样品600℃煅烧后粉体的XRD衍射图谱。

图3为实施例1干凝胶粉和600℃煅烧后粉体的红外光谱。

                      具体实施方式

按氧化物计算，本发明8个实例的配方组成和不同的工艺条件如下表所示。