专利名称：一种pdp障壁用感光玻璃料的制作方法
一种PDP障壁用感光玻璃料
技术领域：
本发明涉及玻璃材料领域，具体地说，是一种PDP障壁用感光玻璃料。
背景技术：
20世纪末，等离子体显示器(PDP)作为大屏幕平板显示器的首选对象，目前在国 内外显示行业已经达到炙手可热阶段。日本以富士通代表的多家企业已经投巨资开发、生 产PDP，与PDP相关的新材料、新工艺不断问世。但是，PDP器件要实现低成本、量产化，有几 项关键的工艺技术必须解决，其中障壁的制作就是最为重要也最受关注的一项工艺，确立 有效的障壁形成方法是把握PDP量产化的关键，在障壁形成方法中，障壁用感光玻璃料具 有十分重要的作用。传统的等离子体显示屏障壁用感光玻璃料都含有大量的铅，铅属于重金属会沉积 在人体内，血液中含量超过25mg/dl就会出现中毒现象，影响到神经系统、生殖系统造成新 生儿IQ降低(智障儿)，且铅会溶于酸性水中(酸雨)，在土壤中会扩散难以回收。在90年 代初期美国先有无铅之提议，美国环保署(EPA)希望美国民之血液含铅量能由12. 8mg/dl 降至2.811^/(11，并规定11 1(11( 化8 Release Inventory)厂商使用申报量由 250001b/year 降至IOOlb (原规划为101b/year)。由电子产品导致的环保问题日益受到公众、相关人员和制造商的关注。世界各国 加强了在电子制造方面的环保立法工作。美国早在1993年6月就发布了铅税法案。1998年 11月，EPA(美国环境保护局)推出了防治PBT污染物的战略。EPA的有毒物质清单(TRI) 在1998年提出了新规则，增加了一些PBT到TRI中，并且降低了 TRI中已有PBT的报告标 准。在日本，已制定并发布了电子材料和特殊产品回收的法律，如1998年通过的“家用电子 产品回收法”，规定必须回收家用电子产品中所含的铅。日本许多公司正致力于替代有害环 境的材料和工艺的研究。欧洲议会和欧盟理事会与日本同时提出了关于废弃电气电子设备 (WEEE)的指令和关于在电气设备中限制使用危险物质(RoHS)的指令，并最终于2003年2 月公布了清除铅的使用的指令，自2006年7月1日起生效。欧洲许多国家，如荷兰、瑞士、 瑞典、丹麦、挪威等，也已制定了有关回收和再生电子垃圾的规定。我国已制定了《电子信息 产品污染防治管理办法》，禁止或限制六种有害物质(铅、汞、镉、六价铬、聚合溴化联苯或者 聚合溴化联苯)在中国生产或进口。由于我国电子产业在全球信息电子供应炼中主要负责 OEM、ODM等制造者角色，面对无铅化要求时，我国业者承受压力将远大于国外产业。日本住友金属陶瓷(株)特开平6-144871提出了一类适用于感光埋入法应用 的感光浆料，组成中玻璃粉末组成质量百分比为Pb0(65% )、B203 (21 % )、Si02(ll% )、 Al2O3(3% )，在1200°C下熔化，粉碎成玻璃材料。为了调节膨胀系数加入氧化铝粉，其特点 是曝光时，玻璃和厚膜层内紫外线散射弱，因而可制成线宽为50 μ m以下，高度达150 μ m的 精细图案障壁，在520°C下烧成。这种玻璃材料的主要缺点是含铅，不能满足现在无铅化发 展的要求。日本特开平9-218508提出一类可用于制造等离子显示屏障壁的感光玻璃材料， 其特点是制成的障壁具有高的高宽比，图案加工精度高。其中玻璃为含铋或铅的低熔点玻璃，组成质量百分比为 Si02(3 — 60% )、B203 (5 40% )、Zn0(2 40% )、Ba0(0 25% )、 Bi203或PbO (5 50% )、A1203 (0 10% )，玻璃Tg为350 470°C，玻璃粒子直径为0. 1 10 u m,球形粒子占80 %以上，本专利在使用时往往烧结温度偏高，不能满足现在使用过程 中尽可能的低温烧结的发展要求。最然有少量的无铅障壁用感光玻璃料，但存在稳定性不 足、成本较高以及组成麻烦难以大规模制备的不足。
发明内容本发明的目的在于克服现有障壁用感光玻璃料的不足，提供一种PDP障壁用感光 玻璃料，具有软化温度低、无铅、制备简单且成本较低的特点。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种PDP障壁用感光玻璃料，原料按重量百分比组成为B203为30 50%，A1203 为 15 25%，ZnO 为 10 25%，Si02 为 5 20%，Na20 为 7 12%，Li20 为 5 10%， MgO 为 2 10%，CaO 为 2 10%，V205 为 0. 1 3%，W03 为 0. 1 3% ；所述的B203优选为35 45%，最佳为35% ；所述的A1203优选为17 20%，最佳为18% ；所述的ZnO优选为12 19%，最佳为14% ；所述的Si02优选为6 15%，最佳为9% ；所述的Na20优选为8 10%，最佳为10% ；所述的Li20优选为6 8%，最佳为6% ；所述的MgO优选为2 5%，最佳为2.5%;所述的CaO优选为2 5%，最佳为3% ；所述的V205优选为0.5 2%，最佳为2% ；所述的W03优选为0.4 1%，最佳为0.5% ；所述的B203、Al203、Zn0的总的重量百分比为60 85% ；所述的CaO、V205和W03的总的重量百分比小于10 %。本发明的一种PDP障壁用感光玻璃料适用于等离子体显示屏障壁用感光玻璃料， 但本发明的感光玻璃料的用途并不局限于此，通过添加不同的成分以及调整各组分之间的 配比关系得到具有能得到膨胀系数为65 95 X 10—7°C，烧成温度为550 650°C的等离子 体显示屏障壁用低熔点玻璃粉，同时还可以和一切在此温度和膨胀系数相符的玻璃、陶瓷、 金属封接。这种用于等离子体显示屏障壁用感光玻璃料在使用的情况下通常是粉末状，最 大颗粒的直径不能超过10 u m。一种PDP障壁用感光玻璃料的制备方法，具体步骤为，(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1250°C的电炉中，保温2h ；(4)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片；(5)将压片后的片状玻璃放入球磨机球磨；(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。本发明一种PDP障壁用感光玻璃料的积极效果是
(1)本发明不含铅，满足TOEE、RoHS指令的环保要求，可在保持较低的玻璃软化温 度下实现对等离子体显示屏障壁材料的丝网印刷后的烧结；(2)本发明适用范围广，具有较宽的性能调整范围，同时还可以和在此温度和膨胀 系数相符的玻璃、陶瓷、金属封接，封接性能良好；(3)本发明具有更加优化的粉体粒径分布，可以制作精度高、强度高的PDP障壁用 感光玻璃料，具有制备简单且成本较低的特点，便于大规模制备；(4)本发 明的测试结果表明，不仅具有适宜且易于调整的热膨胀系数，合适的软化 温度，还具有优异的化学稳定性，特别在无铅化和性能优异方面具有很强的竞争力，具有性 价比高的优点，具有广泛的市场发展前景。
具体实施方式为了获得不含铅的障壁用感光玻璃料，必须使用具有较低软化点以及起到降低 软化温度的组分来代替铅氧化物。本发明提供了主要含有硼、铝和锌的氧化物，烧结温度 550 600°C，热膨胀系数为75 85X10_7°C (300°C )，且耐水性和封接强度良好的环保 型无铅玻璃粉。上述一种PDP障壁用感光玻璃料组分按重量百分比组成的特征是包含B2O3为 30 50%，A1203 为 15 25%，Zn0 为 10 25%，Si02 为 5 20%，Na20 为 7 12%，Li20 为 5 10%，MgO 为 2 10%，CaO 为 2 10%，V2O5 为 0. 1 3%，WO3 为 0. 1 3%。各组分的含量范围被限定在上述范围内的理由如下陈述。B2O3是玻璃的形成氧化物，能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳 定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械性能。B2O3的含量如果小于 30wt%，不能起到助熔剂的作用，以加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力，如果B2O3的含 量大于50wt %，由于B2O3常随水蒸气挥发，在玻璃液的表面易生成富含SiO2的析晶料皮，因 此B2O3的含量最好为35 45 % wt %。Al2O3为用来提高玻璃结构的强度，同时能促进玻璃化，以及提高耐水性，Al2O3的 含量如果小于15wt%，则提高玻璃结构的强度以及促进玻璃化的作用不够或者不明显，如 果Al2O3的含量大于25wt%，将导致玻璃封接时黏度过高，操作困难，同时加大的增加了玻 璃的封接温度，无法充分侵润表面以形成紧密封接，因此Al2O3的含量最好为17 20wt%。ZnO的含量如果小于10wt%，则耐水性下降。如果超过25wt%，则不能够获得稳定 的玻璃态，因此ZnO的含量最好为12 19wt%。SiO2能促进玻璃化，还能够提高耐水性，SiO2的含量如果小于5wt%，所制备出的 玻璃的膨胀系数过高，是适合用于障壁用感光玻璃料，如果SiO2的含量大于20wt%，将导 致玻璃的熔解温度太高加工困难，且所制备的玻璃容易失透，因此SiO2的含量最好为6 15wt%。Na2O是必不可少的组分，含量如果小于7wt%，则不能够起到降低玻璃软化温度的 目的，如果Na2O的含量大于12wt %，则热膨胀系数变化，耐水性也下降，因此Na2O的含量最 好为8 IOwt %。Li2O是必不可少的组分，含量如果小于5wt%，则不能够起到降低玻璃软化温度的 目的，如果Na2O的含量大于IOwt %，则热膨胀系数变化，耐水性也下降，因此Na2O的含量最好为6 8wt%。V205具有降低玻璃软化点、使玻璃在熔化时具有适当的流动性以及增大玻璃热膨 胀系数的作用，v205的含量如果小于0. lwt%,则降低温度的作用不够或者不明显，如果V205 含量大于3wt%，则热膨胀系数大大的增加，使得与玻璃板的封接匹配性下降，同时在封接 的过程中容易产生大量的小气泡，从而对封接后的气密性不利，此外，还大大的增加了成 本。因此V205的含量最好为0. 5 2wt%。Mg0、Ca0和W03能促进玻璃化，还能够提高耐水性，增加玻璃烧结时的流动性，含量 过大会导致玻璃软化温度的升高，会所以含量分别为2 5wt %、2 5wt %和0. 4 lwt %。本发明的一种PDP障壁用感光玻璃料适用范围广，除了应用于PDP障壁用感光玻 璃料之外，同时还可以和在此温度和膨胀系数相符的玻璃、陶瓷、金属封接，封接性能良好。以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解， 在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些 等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一、原料组成按重量百分比为B203 为 35%，A1203 为 18%，ZnO 为 14%，Si02 为 9%，Na20 为 10%，Li20 为 6%， MgO 为 2. 5%，CaO 为 3%，V205 为 2%，W03 为 0.5%。二、制备方法(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1250°C的电炉中，保温 40min ；(4)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片；(5)将压片后的片状玻璃放入球磨机球磨；(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。三、测试结果膨胀系数81X 10_7°C (300°C )烧结温度595°C烧结时间50min粒径范围0. 1 10 ii m
体积电阻率> 1012 Q cm 耐水性良结晶类型结晶型实施例2一、原料组成按重量百分比为B203 为 30%,A1203 为 16%, ZnO 为 22%,Si02 为 7%,Na20 为 9%,Li20 为 5%,MgO 为 3%，Ca0 为 4%，V205 为 3%，103为 1%。二、制备方法同实施例一。三、测试结果膨胀系数84X10_7°C (300°C )烧结温度630°C烧结时间50min粒径范围0. 1 10 ii m
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体积电阻率IO12 Ω . cm耐水性良结晶类型结晶型实施例3一、原料组成按重量百分比为B2O3 % 41%, Al2O3 为 15%, ZnO 为 13%, SiO2 为 5%, Na2O % 11%, Li2O 为7%, MgO 为 2%，CaO 为 2%,V2O5 为 3%,WO3 为二、制备方法同实施例一。三、测试结果膨胀系数87X10_7°C (300°C )烧结温度570°C烧结时间50min粒径范围0· 1 10 μ m体积电阻率IO12 Ω . cm耐水性良结晶类型结晶型实施例4一、原料组成按重量百分比为B2O3 为 44%, Al2O3 为 16%, ZnO 为 13%, SiO2 为 5%, Na2O 为 9%, Li2O 为 6%,MgO 为 2%，CaO 为 2%,V2O5 为 2%，WO3 为 1%。二、制备方法同实施例一。三、测试结果膨胀系数85X10_7°C (300°C )烧结温度615°C烧结时间50min粒径范围0· 1 10 μ m体积电阻率IO12 Ω . cm耐水性良结晶类型结晶型值得注意的是，本发明可根据具体封接材料的特性以及对温度及膨胀系数的具体 要求提供与之匹配的一种PDP障壁用感光玻璃料，其方法在于选用不同的组分构成玻璃从 而获得多种具有不同膨胀系数的一种PDP障壁用感光玻璃料。最后所应说明的是以上实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，尽管参 照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本 发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，原料按重量百分比组成为，B2O3为30～50％，Al2O3为15～25％，ZnO为10～25％，SiO2为5～20％，Na2O为7～12％，Li2O为5～10％，MgO为2～10％，CaO为2～10％，V2O5为0.1～3％，WO3为0.1～3％。
2.根据权利要求1所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的B203为35 45% ；所述的A1203为17 20% ；所述的ZnO为12 19% ；所述的Si02为6 15%。
3.根据权利要求2所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的B203为 35% ；所述的A1203为18% ；所述的ZnO为14% ；所述的Si02*9%。
4.根据权利要求1所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的Na20为8 10% ；所述的Li20为6 8% ；所述的MgO为2 5% ；所述的CaO为2 5%。
5.根据权利要求4所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的Na20为 10% ；所述的Li20为6% ；所述的MgO为2. 5% ；所述的CaO为3%。
6.根据权利要求1所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的V205为 0.5 2% ；所述的103为0. 4 1%。
7.根据权利要求6所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的V205为2%； 所述的恥3为0. 5%。
8.根据权利要求1所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的B203、A1203、 ZnO的总的重量百分比为60 85%。
9.根据权利要求8所述的一种PDP障壁用感光玻璃料，其特征在于，所述的CaO、V205 和wo3的总的重量百分比小于10%。
全文摘要
本发明涉及一种PDP障壁用感光玻璃料，原料按重量百分比组成为B2O3为30～50％，Al2O3为15～25％，ZnO为10～25％，SiO2为5～20％，Na2O为7～12％，Li2O为5～10％，MgO为2～10％，CaO为2～10％，V2O5为0.1～3％，WO3为0.1～3％；所述的B2O3、Al2O3、ZnO的总的重量百分比为60～85％；所述的CaO、V2O5和WO3的总的重量百分比小于10％；本发明的特点具有软化温度低、无铅、制备简单且成本较低的特点，可以制作精度高、强度高的PDP障壁用感光玻璃料，具有制备简单且成本较低的特点，便于大规模制备。
文档编号C03C6/04GK101857366SQ201010122558
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者李胜春, 郑庆云 申请人:郑庆云