日立制作所和日立粉末冶金合作开发出了能在350~400℃的低温下粘接的无铅(Pb)钒(V)类玻璃。在电子部件组装等工序中,可作为粘接材料使用。日立粉末冶金已于2009年12月24日开始供应样品。
在IC陶瓷封装、水晶振荡器及微机电系统(MEMS)等电子部件的制造中,需要能在400℃以下实现高气密性的粘接技术。目前,作为能在400℃以下粘接的粘接材料,一般使用含氟的铅类低融点玻璃和以贵金属为主要成分的焊料。前者的主要成分是有害物质铅,而后者使用的贵金属价格昂贵,并且要想提高粘结性,需要金属基层。市场急需无铅且低成本的粘接材料。
为此,两家公司着手开发能在低温下软化且能够减小热膨胀的钒类玻璃。2008年2月,作为以钒为主要原料的玻璃,已开发出能在420~500℃下粘接的产品。该产品的特点是,通过将玻璃材料的结合状态(玻璃结构)做成三维网眼结构,同时在网眼内部导入离子半径大的元素,提高了气密性和耐水性、耐湿性。
另外,此次不仅在玻璃结构的网眼内部导入了离子半径大的元素,还一起导入了融点低的元素。这样一来,减轻了水分子的影响,降低了粘接温度。
此外,新的低融点玻璃通过改变导入玻璃结构网眼中的元素种类和数量,能够将热膨胀系数控制在(90~170)×10-7/℃范围内。一般而言,热膨胀系数增大,耐水性和耐湿性会降低,而通过在玻璃结构网眼中控制玻璃结构,能够减小水分的影响。比如,对于90×10-7/℃以下的热膨胀系数,通过在低融点玻璃粉末中混入填充剂粉末来减小热膨胀系数。
这样就便于与陶瓷、玻璃、半导体及金属等热膨胀系数不同的各种材料进行整合。还有望开展需要高气密性的IC陶瓷封装等高功能电子部件的粘接及被覆等。
来源:日经BP社
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