包括Bi2O3、ZnO、B2O3以及任選的著色劑的玻璃適于形成太陽能電池模塊、建筑玻璃窗和MEMS裝置中的氣密密封，所述著色劑包括諸如鐵、鈷、錳、鎳、銅和鉻等金屬的氧化物。玻璃料和膏組合物適于在450-500℃范圍內的溫度下流動和粘結至各種基板-玻璃、金屬、硅。寬組成范圍以摩爾%計為25-70%的Bi2O3、最高至65%的ZnO和1-70%的B2O3。這樣的玻璃沒有批量的氧化鋁和二氧化硅，該玻璃沒有氧化鋁和二氧化硅。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及Bi2O3-ZnO-B2O3體系的玻璃粉末。該玻璃具有低的熔點，且提供良好的流動特性，且具有低和可調的結晶趨勢。
技術介紹
微型電機系統(MEMS)裝置是進行工作或測量的微型機械如加速計、速率傳感器、制動器、壓力傳感器等。信號線將MEMS裝置電連接至微處理器和/或其它電路。MEMS裝置受到濕氣、臟空氣、灰塵和其它外來物質進入機械且引起過早損壞或者其它阻礙MEMS裝置操作的可能性的損害。通常使用絲網印刷施加MEMS裝置制造中使用的密封玻璃組合物，在絲網印刷中， 密封玻璃組合物以含有顆粒玻璃料(包括用于膨脹改性的結晶添加劑)、觸變粘合劑和粘合劑用溶劑的膏的形式沉積。調節玻璃料、添加劑、粘合劑和溶劑的比例以允許受控體積的膏絲網印刷在晶片之一的粘結表面上，通常是蓋晶片上。在干燥之后，燒掉粘合劑和預成釉會將所有的有機組分從玻璃料粘結膏中去除，將硅晶片和裝置硅晶片對準，然后配對使得玻璃料顆粒接觸互補的粘結表面。然后將晶片逐漸增加加熱至通過所述玻璃料再熔融、流動和賦予晶片表面潤濕性，從而在冷卻時，將玻璃料再固化以在所述晶片之間形成基本均勻的玻璃粘結線。在MEMS粘結中，需要低的煅燒溫度以保護在MEMS晶片上制造的機械裝置的性能。在許多這些應用中，已經使用含鉛的玻璃作為密封玻璃，其中非常低的煅燒溫度是所希望的(小于500°C)。然而，環境因素通常排除含鉛的玻璃。傳統的無鉛玻璃粉末在小于500°C的溫度下不能充分流動。在某些情況下磷酸酯和釩酸鹽玻璃具有適于在該溫度下流動的軟化溫度。然而，這樣的玻璃不能抵抗水的侵蝕(磷酸酯玻璃通常是水溶性的)或者在玻璃粉末熔合和流動之前結晶太多。在光電工業中，存在開發用于玻璃板之間的玻璃基耐久性密封劑以提高被封裝以防止濕氣攻擊的光電裝置的使用壽命。當前用乙烯醋酸乙烯酯(EVA)聚合物將結晶的硅太陽能電池封裝在玻璃上基板與背片材之間。目前用有機物作為邊緣密封劑將現有的光電裝置封裝在玻璃基板之間(對于硬電池)。這些電池所希望的壽命是25-30年，其中在使用環境下在30年末時其能量輸出沒有降低至初始值的70%。經常用有機物密封劑的封裝將在該長時間期間不會進入濕氣。因此，不得不開發更持久的低溫玻璃基氣密密封技術以某種可信度實現所希望的壽命。要求低的密封溫度以避免過多地加熱被封裝的太陽能電池。類似的需求也存在于密封有機LED裝置的低溫玻璃基密封技術。類似地在建筑工業，存在用玻璃基耐久的密封劑代替窗戶中的有機基密封劑以提供優異的真空絕緣玻璃窗。在光伏工業中，可以通過多種技術施加密封玻璃組合物，例如，絲網印刷、將膏擠出在玻璃基板上、噴墨打印(用于薄層)、焊點印刷技術和帶澆注法。密封玻璃可以是在密封步驟之前預成釉的，或者可以一步直接密封在玻璃板之間。煅燒方法可以在傳統的爐中以及通過選擇性加熱法，例如，激光密封、IR或可見光燈密封、電感密封以及微波密封。膏施加的類似方法和煅燒方法可以用于氣密密封建筑工業中的窗戶。因此，需要對低熔化的、高流動性玻璃的改進。
技術實現思路
本專利技術提供適于在400-500°C范圍內的溫度下流動和粘結各種基板-玻璃、金屬、硅的玻璃料和膏組合物。以摩爾％計的寬組成范圍為25-70%的Bi203、最高至65%的ZnO和1-70%的民03。這樣的玻璃沒有批量的氧化鋁和二氧化硅。理想地，該玻璃完全沒有氧化鋁和二氧化硅。在Bi2O3-ZnO-B2O3組成體系中的玻璃可以具有在300_600°C，優選350_550°C，更優選400-500°C范圍內的流動(密封)溫度，通常認為這主要是由于有意缺少氧化硅和氧化鋁。優選避免耐高溫金屬的氧化物和趨向于增加玻璃料熔化和流動的溫度的氧化物。·本專利技術的實施方式包括無鉛無鎘的密封玻璃組合物，包含第一玻璃料，該第一玻璃料在燒成之前包含(a) 25-65摩爾％Bi203、(b) 3-60摩爾％ZnO、(c) 4-65摩爾％B203、(c)O. 1-25摩爾％，優選O. 1-15摩爾％選自由Fe2O3、Co2O3、MnO、Ni O、Cr2O3、CuO及其組合所組成的組中的至少一種、Cd)非有意添加的硅的氧化物、和(e)非有意添加的鋁的氧化物。即使玻璃組合物在本文中顯示使用一種氧化狀態，但是鐵、鈷、錳、鎳、銅和鉻的各種氧化狀態均適于玻璃組合物，例如，Cu20、Cu0、Cr0、Cr02、Cr203,甚至是氧化物的組合如CuCr204。在太陽能應用中，氧化物包括Mn、Fe和Co是優選的，特別是Fe2O3、Co2O3和MnO。在MEMS應用中，包括Cu的氧化物是優選的，特別是CuO。未命名的其它對于本領域技術人員來說是顯而易見的。本專利技術的另一實施方式包括無鉛無鎘的密封玻璃組合物，在燒成之前包括(a)25-65摩爾％Bi203、(b)3-60摩爾％Zn0、(c)4_65摩爾％B203、(c)非有意添加的硅的氧化物、和(d)非有意添加的鋁的氧化物。本專利技術的另一實施方式包括無鉛無鎘的密封玻璃組合物，在燒成之前包含(a)25-65 摩爾 %Bi203、(b)3-60 摩爾 %Zn0、(c)4_65 摩爾 %B203、(c)0. 1-15 摩爾 ％ 選自由 Li2O'K2O, Na2O以及其組合所組成的組中的至少一種、Cd)非有意添加的硅的氧化物、和(e)非有意添加的鋁的氧化物。本專利技術的另一實施方式是一種將第一和第二玻璃面板相互粘結以氣密密封和隔離在它們之間所限定的空腔的方法，該方法包括Ca)提供第一均勻的粉狀玻璃密封組合物，該粉狀玻璃密封組合物包含(i)25-65摩爾％Bi203、(ii)3-60摩爾％ZnO、( iii)4_65摩爾％B203、( iV)非有意添加的硅的氧化物、以及(V)非有意添加的鋁的氧化物；(b )提供第二均勻的粉狀玻璃密封組合物，所述封裝玻璃密封組合物包含(i) 32-55摩爾％Bi203 ; (ii)15-45 摩爾 %ZnO ；(iii>10-50 摩爾 %B203 ；(iv)0. 1-15 摩爾 ％選自由 CuO、Fe2O3、Co2O3、MnO、NiOXr2O3所組成的組中的至少一種；(V)非有意添加的硅的氧化物；和(vi)非有意添加的鋁的氧化物，(c)混合第一粉末和第二粉末以形成均勻的混合物，Cd)將該均勻的混合物施加至第一玻璃板和第二玻璃板中的至少一個，Ce)定位第一玻璃板和第二玻璃板使得第一粉末和第二粉末與兩個玻璃板接觸，(f)在350-550°C的溫度下煅燒以使第一粉末和第二粉末燒結和流動，由此形成在第一玻璃板和第二玻璃板之間限定空腔的氣密密封。在其中將兩個玻璃板或玻璃板與金屬板密封在一起的任何實施方式中，至少一個太陽能電池可以位于其間形成的空腔中。本專利技術的另一個實施方式是將第一和第二玻璃面板相互粘結以氣密密封和隔離在它們之間所限定的空腔的方法，該方法包括Ca)提供第一均勻的粉狀玻璃密封組合物，該組合物包含(i) 25-65 摩爾 %Bi203 ；(ii) 3-60 摩爾 %ZnO ；(iii) 4-65 摩爾 %B203 ;(iv)非有意添加的硅的氧化物；以及(V)非有意添加的鋁的氧化物；(iv) O. 1-25摩爾％選自由CuO、Fe203> Co2O3> MnO、NiO、Cr2O3所組成的組中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：斯里尼瓦桑·斯里德哈蘭，約翰·J·馬洛尼，錢德拉謝卡爾·S·卡迪爾卡，羅伯特·P·布隆斯基，戴維·L·維德萊夫斯基，
申請(專利權)人：費羅公司，
類型：
國別省市：
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