一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法
一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种玻璃料混合物，包含：玻璃粉，该玻璃粉包括低熔点玻璃料以及填料，其中，该低熔点玻璃料包含：60-80wt%的Bi2O3,1-10wt%的SiO2,1-10wt%的ZnO。本发明的玻璃料组合物可以应用于电气元件的气密式密封，降低了玻璃转化温度和软化温度，显示出优异的低温烧制稳定性，利于保护电气器件和节能。
【专利说明】一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种玻璃料组合物、其应用及制备方法。
【背景技术】
[0002]有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode),发光二极管(LED)照明灯具或染料敏化太阳能电池(DSSC)等电器元件需要进行密封，使来自外部的水分和气体的影响最小化以提高电器元件的性能和使用寿命。
[0003]其中，有机发光二极管被广泛地应用于显示领域，被称为有机发光显示器(Organic Light Emitting Display,OLED)。OLED显示器具有高的色彩对比度和宽的可视角度等优点，但是OLED显示器的电极和有机层容易与周边环境的氧和水分发送作用而导致其老化，因此，对于OLED内的电极和有机层需要进行气密密封以与周围环境隔开，从而提高了 OLED显示器的性能和使用寿命。
[0004]具体地,如图1所不，OLED器件包含相对设置的第一基板12和第二基板11,位于第一基板12上方的有机发光二极管，第一基板12和第二基板11之间通过玻璃料13封装，其中玻璃料一般采用PbO、Sb203、CdO等成分，虽然这种玻璃料封装的密封性能较佳，但是问题在于大多数玻璃料成分中都含有重金属元素，易造成环境污染问题。而且由于考虑到后续激光封装中OLED材料稳定性的要求和设备的成本要求，则需要玻璃料组合物能够满足低温加工工艺，因此开发一种基于低温、环保的玻璃料的气密式密封材料尤为迫切。
[0005]美国专利US6809049公布了一种玻璃料体系，其采用45_80wt%Zn0，5_45wt%B203，l-35wt%P205体系，其缺点在于由于过高的ZnO和B2O3导致了整个封装材料的软化温度高达500-5800C，不利于节能环保要求。
[0006]美国专利US6309989揭示了一种SnO-B2O3-P2O5玻璃料体系，含有30-70mol%Sn0, 5-30mol%B203,和24.lmol%-45mol%P205，其缺点在于玻璃料玻璃转化温度约5000C，热膨胀系数高达105-150 X 10_7m/°C，因而无法应用于目前所述的电气元件密封。
[0007]中国专利CN200310103589.X 公布了含有 30_70wt%V205, 10-30wt%P205；0.5wt%-25wt%Sb203的玻璃料体系，由于其含有非常高的五氧化二钒含量，导致了其生产成本昂贵，熔制过程易气泡和不耐酸洗。同时，过高的Sb2O3含量也是不利于环境保护的目的。
[0008]中国专利200310103592.1 提出一种 V2O5-P2O5-Sb2O3 组分，添入 SiO2,ZnO, Al2O3,ZrO, B2O3, TiO2, WO3作为体系的稳定剂，其缺点还是在于V2O5比例过高。
[0009]目前，钒酸盐体系封装玻璃料具有原料昂贵，熔制过程容易起泡，不耐酸洗的缺点。磷酸盐系封装玻璃料的热膨胀系数(CTE)较高，化学稳定性较差，即使添加多种填料组分也不能达到使用目的，难以推广应用，而且钒酸盐体系封装玻璃料和磷酸盐系封装玻璃料的封装强度都 不高。
【发明内容】
[0010]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种玻璃料混合物。[0011]该玻璃料混合物，包含:玻璃粉，所述玻璃粉包括低熔点玻璃料以及填料，其中，所述低熔点玻璃料包含:60-80wt% 的 Bi2O3, l-10wt% 的 SiO2, l_10wt% 的 ZnO。
[0012]可选地，所述Bi2O3的质量百分比为70_80wt%，所述SiO2的质量百分比为l_10wt%，所述ZnO的质量百分比为5-10wt%。
[0013]可选地，所述的低熔点玻璃料还包括:l_5wt%的CuO，l-5wt%的Fe2O3, l_5wt%的MnO2，所述填料为包含SiO2或Al2O3的高温陶瓷材料组合物。
[0014]可选地,所述玻璃粉中低熔点玻璃料的质量百分比为70_80wt%,所述填料的质量百分比为20_30wt%。
[0015]可选地，所述的填料可以是锂霞石，锂-铝-硅酸盐(SiO2: Al2O3:Li20=50:25:25mol%),堇青石,莫来石,错石,氧化招,氧化娃。
[0016]可选地，热膨胀系数在30 X IOnT6/°C -80 X IOnT6/°C，玻璃粉的玻璃转化温度在300 0C -400。。。
[0017]可选地，所述的高分子载体包括粘合剂和有机溶剂构成，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为500-100000cps。
[0018]可选地，所述粘合剂选自丙烯酸树脂(AC)、EC乙基纤维素(EC)或者聚亚烷基碳酸酯的一种或至少两种的混合物。
[0019]可选地，所述有机溶剂选自丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、萜品醇(TPN)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、2，2，4- 三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯或三甘醇二甲醚、松油醇中的一种或至少两种的混合物。
[0020]本发明的还提供了一种制备上述低温焊接玻璃料混合物的方法，包括以下步骤[0021 ] a)将玻璃粉成分和填料各自进行第一次混料；
[0022]b)将混合好后的填料和玻璃料进行第二次混料，形成玻璃料组合物；
[0023]c)将组合物进行1100-1650°C高温下烧结1_6小时，充分流动，形成粘性玻璃液；
[0024]d)将粘性玻璃液进行退火处理，在80°C下保留0.5-1小时，形成玻璃块；
[0025]e)将玻璃块进行粗研磨和精细湿研磨；
[0026]f)然后，使用400-600目的筛网进行筛分；
[0027]g)最后，将玻璃粉与高分子载体部分通过三辊机进行充分混料，便制得一种低温焊接玻璃料混合物。
[0028]本发明还公开了上述低温焊接玻璃料混合物在有机发光显示面板、发光二极管照明灯具或染料敏化太阳能电池、或其它电气元件中的应用。
[0029]采用本发明上述的玻璃料组合物，降低了玻璃转化温度和软化温度，显示出优异的低温烧制稳定性，有利于电气元件的低温气密密封，能够达到保护电气器件和节能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本发明的OLED显示面板的截面示意图；
[0031]图2是本发明的材料制备流程图。
【具体实施方式】[0032]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0033]本发明实施例提供了的一种低温焊接玻璃料混合物，其含有玻璃粉和高分子载体，其中，玻璃粉包括:
[0034]a)低熔点玻璃料，按照重量百分比计算，包括60_80wt%的Bi2O3, l-10wt%的SiO2, l-10wt% 的 ZnO, l-5wt% 的 CuO, l-5wt% 的 Fe2O3, l-5wt% 的 MnO2。 [0035]b)填料，其化学式为SiO2或Al2O3的高温陶瓷材料组合物。
[0036]其中，发明人通过大量实验发现，构成本发明玻璃料的成分的含量在上述范围之外时，不能形成玻璃体，或者耐水性明显变差，或者不利于玻璃料对辐射源的吸收。本发明的玻璃料不使用铅或锑，属于无铅低温烧结玻璃料。
[0037]玻璃料组合物包含基本组分、吸光组分和助溶组分以及其他组分，下面对各个组分进行详细说明。
[0038]基本组分:如果玻璃转化温度Tg和软化温度Tdsp都在300-400°C以内，就需要设计玻璃料的网络形成体的键能降低。例如B1-O的键能大概200-300KJ/mol，B-O键能在500-600KJ/mol, S1-O为450KJ/mol，P-O为360KJ/mol。在本发明实施例的玻璃料组合物中，Bi元素含有五重简并的d轨道，属于多配体元素，可以形成6配位的正八面体或四配体的正四面体，因此可以作为新型的玻璃网络体，它与旧的玻璃形成体SiO2，在本发明中将作为玻璃料的基本组分；ZnO可以导致网络体的链接程度变弱，有效降低体系的焊接温度，有助溶功能，帮助降低玻璃料的焊接温度满足300°C -400°C。
[0039]需要注意的是，对于本发明的多元组合物而言，添加了一些助溶组分，并非简单的物料的添加，而是涉及到发生物理和化学的过程，因为这些组分在烧结过程中会提供给形成玻璃网络体的玻璃料组分游离氧的能力，使得该玻璃料网络体链接能力变弱，因此降低了玻璃料组合物的玻璃转化温度Tg。
[0040]其中，玻璃料中ZnO组分的重量百分比含量小于lwt%时，低温焊接玻璃料混合物具有较高软化温度Tdsp，而ZnO组分的重量百分比含量lwt%-10wt%时，低温焊接玻璃料混合物的软化温度Tdsp降低，这主要是因为高含量的ZnO组分在玻璃料网络形成体中具有部分提供游离氧的能力，使得玻璃网络中旧键的断裂和新键的重组变得相对容易，因而具有助溶的益处，而且ZnO也有助于提高玻璃料的流动性，可以替代PbO，从而实现无铅环保的目的。相反的，如果上述玻璃料组合物中的ZnO组分的重量百分比含量高于10wt%时，ZnO的高含量将导致整个玻璃网络形成体中的网络连接程度大大降低，从而使得玻璃料的强度变差，不利于得到焊接强度好的玻璃料。
[0041]吸光组分:过渡金属氧化物对810nm处的红外光线吸收能力极佳，可以使得玻璃料组合物融化，从而在玻璃基板间形成气密式密封坝，以保护器件，在本发明的玻璃料组合物中，CuO-MnO2-Fe2O3作为吸光组分，用于吸收红外光而使玻璃料组合物融合。其中，CuO和Fe2O3对810nm处的红外光的吸收系数具有33/mm以上的吸光系数，强的吸收系数有利于在后续使用激光对玻璃料进行封装时实现较低的工艺温度。
[0042]采用上述组成的玻璃料组合物，组合物的玻璃转化温度会降低至300°C _400°C之间，具体在350°C -400°C。本领域技术人员应当理解的是，一般的高分子粘合剂的热分解温度大概250°C _350°C之间。根据本发明的实施例，本发明公开的玻璃料组合物的玻璃转化温度又避开了高分子粘合剂的热分解形成的气体对组合物在预烧结造成的形貌上的不良影响。
[0043]由于本发明实施例的玻璃料组合物使用到了 Bi2O3，其热膨胀系数(Coefficientof thermal expansion, CTE)系数会比较大,不利于玻璃料组合物与玻璃基板的CTE匹配，为了使玻璃料组合物与玻璃基板的热膨胀系数相匹配，因此需要增加降低热膨胀系数的填料组分，来改善玻璃料组合物的热膨胀性能，从而提供耐用的气密式密封坝，并防止破裂。
[0044]可选地，玻璃料组合物的CTE控制在50 X l(T7m/°C -80 X l(T7m/°C的范围内。市场面的商品化基板，例如，康宁的Eagle，Lotus XT和日本旭硝子AGC的AN100基板的CTE普遍为30X 10_7m/°C -40 X IO^V0C。进一步地，玻璃料组合物还进一步包含降低热膨胀系数的填料。可选地，所述填料包含β-锂霞石、β-锂辉石、L1-Al-SiO4、焦磷酸盐、堇青石中的一种或多种。
[0045]需要进一步说明的是，除了玻璃组合物的成分外，组合物粒子的维度也是非常重要的，含有上述成分的本发明的玻璃料组合物的粒子优选为0.1μπι-20μπι的尺寸。玻璃料组合物的粒子的尺寸在上述范围内的情况下，能够低温加工，适合不耐热的元件的气密密封，并且能够使用激光进行加工，可以提高电气元件的密封效率，提高了电器元件的制造良率。
[0046]本发明的玻璃转化温度Tg在300-400 °C的范围内，其软化温度(softeningtemperature) Tdsp在300-400°C的范围内，降低了玻璃料组合物在密封过程中的加工温度，有利于电气元件的 低温密封工艺，能够达到保护OLED器件和节能的目的，显示出优异的低温烧制稳定性，而且通过添加降低热膨胀系数的填料，玻璃料组合物的热膨胀系数可以控制在50 X 10_7m/°C -80 X 10_7m/°C的范围内，能够使玻璃料组合物与玻璃基板的热膨胀系数相匹配。
[0047]高分子载体:本发明还提供了一种将所述的玻璃粉包裹起来的高分子有机载体，包括粘接剂和有机溶剂。
[0048]本发明的低温焊接玻璃料混合物含有:65-90重量份的玻璃粉组合物；0.1-5重量份的高分子粘接剂和5-30重量份的有机溶剂。
[0049]其中，高分子粘结剂可以使用包含丙烯酸树脂(AC)系，乙基纤维素(EC)系，或者聚亚烷基碳酸酯的一种或多种。
[0050]其中，有机溶剂使用能与本发明的低温焊接玻璃料混合物中使用的高分子粘结剂相容的有机溶剂。可选地，所述有机溶剂包含丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、萜品醇(TPN)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，或者2，2，4-三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯，或者三甘醇二甲醚中的一种或多种。
[0051]为了实现高分子粘结剂和有机溶剂的较好配合，优选地，所述高分子粘结剂和所述有机溶剂的组合为:乙基纤维素(EC)和丁基卡必醇乙酸酯(BCA)的组合，丙烯酸树脂(AC)和2，2，4-三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯(Texanol酯醇)的组合，或者聚亚烷基碳酸酯和三甘醇二甲醚的组合。
[0052]优选地，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为500-100000cps。进一步可选地，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为2000-80000cps。低温焊接玻璃料混合物的粘度低于500cps时，低温焊接玻璃料混合物在丝印工艺中，极其容易渗透过网版而无法达到玻璃料的理想厚度。低温焊接玻璃料混合物的粘度高于lOOOOOcps时，粘接剂就直接粘附于网版上，在印刷的回墨工艺中，有时候会造成丝印网版的堵孔现象。同时，低温焊接玻璃料混合物的粘度高于lOOOOOcps时，玻璃料在第一玻璃基板上的表面形貌也会不均匀，高低处的落差极大，对后续的气密密封的良率有很大的影响。本发明组合物具有上述范围内的粘度时，可以用丝网印刷法进行涂布，能够进一步提高作业效率。
[0053]本发明的玻璃料组合物糊剂组合物除了具有玻璃组合物的优点外，而且能够有效控制低温焊接玻璃料混合物的粘度，便于低温焊接玻璃料混合物的固定附着，有利于后续的预烧结工艺。
[0054]另外，本发明还提供了采用上述密封方法进行气密密封的电气元件。可选地，所述电气元件包括有机发光显示面板，发光二极管(LED)照明灯具或染料敏化太阳能电池(DSSC)、传感器或其他光学器件，通过使用有利于低温加工的玻璃料组合物，能够减轻其对于电气元件的不利影响，大幅提高对水分和气体的密封效果，提升其使用寿命。
[0055]为了进一步理解本发明，下列举出优选的实施例，下面的优选实施例只是为了说明本发明，本发明的实施例并不局限于下列的实施例。
[0056]按照下述表1的组成制造实施例1-9和对比例I的玻璃料组合物，下列表1中的单位为重量百分数。
[0057]实施例一
[0058]表1对比例I和实施例1-9的配方组成
[0059]
【权利要求】
1.一种玻璃料混合物，其特征在于，包含: 玻璃粉，所述玻璃粉包括低熔点玻璃料以及填料， 其中，所述低熔点玻璃料包含:60-80wt%的Bi2O3, l-10wt%的SiO2, l_10wt%的ZnO。
2.根据权利要求1所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述Bi2O3的质量百分比为70-80wt%，所述SiO2的质量百分比为l_10wt%，所述ZnO的质量百分比为5_10wt%。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述的低熔点玻璃料还包括:l-5wt%的CuO，l-5wt%的Fe2O3, l_5wt%的MnO2，所述填料为包含SiO2或Al2O3的高温陶瓷材料组合物。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃粉中低熔点玻璃料的质量百分比为70-80wt%，所述填料的质量百分比为20-30wt%。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述的填料选自β-锂霞石，锂-铝-硅酸盐，堇青石，莫来石，锆石，氧化铝，氧化硅中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃料混合物的热膨胀系数在 30 X IO^V0C -80 X IO^V0C。
7.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃粉的玻璃转化温度为 300。。-400。。。
8.根据权利要求1所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃料混合物还包含高分子载体。
9.根据权利要求8所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述的高分子载体包括粘合剂和/或有机溶剂。
10.根据权利要求9所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述粘合剂选自丙烯酸树脂、乙基纤维素或者聚亚烷基碳酸酯的一种或至少两种的混合物，所述有机溶剂选自丁基卡必醇乙酸酯、萜品醇、邻苯二甲酸二丁酯、2，2，4-三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯或三甘醇二甲醚、松油醇中的一种或至少两种的混合物。
11.根据权利要求8所述的低温焊接玻璃料混合物，其特征在于，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为500-100000cps。
12.—种如权利要求1所述的玻璃料混合物，在有机发光显示面板、发光二极管照明灯具或染料敏化太阳能电池的应用。
13.一种玻璃料混合物的制备方法，包括以下步骤 a)将玻璃粉和填料各自进行第一次混料； b)将混合好后的填料和玻璃料进行第二次混料，形成玻璃料组合物； c)将组合物进行1100-1650°C下烧结保留1-6小时，充分流动，形成粘性玻璃液； d)将粘性玻璃液进行退火处理，在80°C下保留0.5-1小时，形成玻璃块； e)将玻璃块进行粗研磨和精细湿研磨。
14.如权利要求13所述的玻璃料混合物的制备方法，其特征在于: 还包括步骤f):使用400-600目的筛网进行筛分；以及步骤g):玻璃粉与高分子载体部分通过三辊机进行充分混料，制得一种低温焊接玻璃料混合物。
【文档编号】C03C12/00GK103964695SQ201410126805
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】谢再锋, 李丹丹, 李华敏 申请人:上海天马有机发光显示技术有限公司, 天马微电子股份有限公司
【专利摘要】本发明提供了一种玻璃料混合物，包含：玻璃粉，该玻璃粉包括低熔点玻璃料以及填料，其中，该低熔点玻璃料包含：60-80wt%的Bi2O3,1-10wt%的SiO2,1-10wt%的ZnO。本发明的玻璃料组合物可以应用于电气元件的气密式密封，降低了玻璃转化温度和软化温度，显示出优异的低温烧制稳定性，利于保护电气器件和节能。
【专利说明】一种玻璃料混合物、其应用以及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种玻璃料组合物、其应用及制备方法。
【背景技术】
[0002]有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode),发光二极管(LED)照明灯具或染料敏化太阳能电池(DSSC)等电器元件需要进行密封，使来自外部的水分和气体的影响最小化以提高电器元件的性能和使用寿命。
[0003]其中，有机发光二极管被广泛地应用于显示领域，被称为有机发光显示器(Organic Light Emitting Display,OLED)。OLED显示器具有高的色彩对比度和宽的可视角度等优点，但是OLED显示器的电极和有机层容易与周边环境的氧和水分发送作用而导致其老化，因此，对于OLED内的电极和有机层需要进行气密密封以与周围环境隔开，从而提高了 OLED显示器的性能和使用寿命。
[0004]具体地,如图1所不，OLED器件包含相对设置的第一基板12和第二基板11,位于第一基板12上方的有机发光二极管，第一基板12和第二基板11之间通过玻璃料13封装，其中玻璃料一般采用PbO、Sb203、CdO等成分，虽然这种玻璃料封装的密封性能较佳，但是问题在于大多数玻璃料成分中都含有重金属元素，易造成环境污染问题。而且由于考虑到后续激光封装中OLED材料稳定性的要求和设备的成本要求，则需要玻璃料组合物能够满足低温加工工艺，因此开发一种基于低温、环保的玻璃料的气密式密封材料尤为迫切。
[0005]美国专利US6809049公布了一种玻璃料体系，其采用45_80wt%Zn0，5_45wt%B203，l-35wt%P205体系，其缺点在于由于过高的ZnO和B2O3导致了整个封装材料的软化温度高达500-5800C，不利于节能环保要求。
[0006]美国专利US6309989揭示了一种SnO-B2O3-P2O5玻璃料体系，含有30-70mol%Sn0, 5-30mol%B203,和24.lmol%-45mol%P205，其缺点在于玻璃料玻璃转化温度约5000C，热膨胀系数高达105-150 X 10_7m/°C，因而无法应用于目前所述的电气元件密封。
[0007]中国专利CN200310103589.X 公布了含有 30_70wt%V205, 10-30wt%P205；0.5wt%-25wt%Sb203的玻璃料体系，由于其含有非常高的五氧化二钒含量，导致了其生产成本昂贵，熔制过程易气泡和不耐酸洗。同时，过高的Sb2O3含量也是不利于环境保护的目的。
[0008]中国专利200310103592.1 提出一种 V2O5-P2O5-Sb2O3 组分，添入 SiO2,ZnO, Al2O3,ZrO, B2O3, TiO2, WO3作为体系的稳定剂，其缺点还是在于V2O5比例过高。
[0009]目前，钒酸盐体系封装玻璃料具有原料昂贵，熔制过程容易起泡，不耐酸洗的缺点。磷酸盐系封装玻璃料的热膨胀系数(CTE)较高，化学稳定性较差，即使添加多种填料组分也不能达到使用目的，难以推广应用，而且钒酸盐体系封装玻璃料和磷酸盐系封装玻璃料的封装强度都 不高。
【发明内容】
[0010]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种玻璃料混合物。[0011]该玻璃料混合物，包含:玻璃粉，所述玻璃粉包括低熔点玻璃料以及填料，其中，所述低熔点玻璃料包含:60-80wt% 的 Bi2O3, l-10wt% 的 SiO2, l_10wt% 的 ZnO。
[0012]可选地，所述Bi2O3的质量百分比为70_80wt%，所述SiO2的质量百分比为l_10wt%，所述ZnO的质量百分比为5-10wt%。
[0013]可选地，所述的低熔点玻璃料还包括:l_5wt%的CuO，l-5wt%的Fe2O3, l_5wt%的MnO2，所述填料为包含SiO2或Al2O3的高温陶瓷材料组合物。
[0014]可选地,所述玻璃粉中低熔点玻璃料的质量百分比为70_80wt%,所述填料的质量百分比为20_30wt%。
[0015]可选地，所述的填料可以是锂霞石，锂-铝-硅酸盐(SiO2: Al2O3:Li20=50:25:25mol%),堇青石,莫来石,错石,氧化招,氧化娃。
[0016]可选地，热膨胀系数在30 X IOnT6/°C -80 X IOnT6/°C，玻璃粉的玻璃转化温度在300 0C -400。。。
[0017]可选地，所述的高分子载体包括粘合剂和有机溶剂构成，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为500-100000cps。
[0018]可选地，所述粘合剂选自丙烯酸树脂(AC)、EC乙基纤维素(EC)或者聚亚烷基碳酸酯的一种或至少两种的混合物。
[0019]可选地，所述有机溶剂选自丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、萜品醇(TPN)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、2，2，4- 三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯或三甘醇二甲醚、松油醇中的一种或至少两种的混合物。
[0020]本发明的还提供了一种制备上述低温焊接玻璃料混合物的方法，包括以下步骤[0021 ] a)将玻璃粉成分和填料各自进行第一次混料；
[0022]b)将混合好后的填料和玻璃料进行第二次混料，形成玻璃料组合物；
[0023]c)将组合物进行1100-1650°C高温下烧结1_6小时，充分流动，形成粘性玻璃液；
[0024]d)将粘性玻璃液进行退火处理，在80°C下保留0.5-1小时，形成玻璃块；
[0025]e)将玻璃块进行粗研磨和精细湿研磨；
[0026]f)然后，使用400-600目的筛网进行筛分；
[0027]g)最后，将玻璃粉与高分子载体部分通过三辊机进行充分混料，便制得一种低温焊接玻璃料混合物。
[0028]本发明还公开了上述低温焊接玻璃料混合物在有机发光显示面板、发光二极管照明灯具或染料敏化太阳能电池、或其它电气元件中的应用。
[0029]采用本发明上述的玻璃料组合物，降低了玻璃转化温度和软化温度，显示出优异的低温烧制稳定性，有利于电气元件的低温气密密封，能够达到保护电气器件和节能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本发明的OLED显示面板的截面示意图；
[0031]图2是本发明的材料制备流程图。
【具体实施方式】[0032]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0033]本发明实施例提供了的一种低温焊接玻璃料混合物，其含有玻璃粉和高分子载体，其中，玻璃粉包括:
[0034]a)低熔点玻璃料，按照重量百分比计算，包括60_80wt%的Bi2O3, l-10wt%的SiO2, l-10wt% 的 ZnO, l-5wt% 的 CuO, l-5wt% 的 Fe2O3, l-5wt% 的 MnO2。 [0035]b)填料，其化学式为SiO2或Al2O3的高温陶瓷材料组合物。
[0036]其中，发明人通过大量实验发现，构成本发明玻璃料的成分的含量在上述范围之外时，不能形成玻璃体，或者耐水性明显变差，或者不利于玻璃料对辐射源的吸收。本发明的玻璃料不使用铅或锑，属于无铅低温烧结玻璃料。
[0037]玻璃料组合物包含基本组分、吸光组分和助溶组分以及其他组分，下面对各个组分进行详细说明。
[0038]基本组分:如果玻璃转化温度Tg和软化温度Tdsp都在300-400°C以内，就需要设计玻璃料的网络形成体的键能降低。例如B1-O的键能大概200-300KJ/mol，B-O键能在500-600KJ/mol, S1-O为450KJ/mol，P-O为360KJ/mol。在本发明实施例的玻璃料组合物中，Bi元素含有五重简并的d轨道，属于多配体元素，可以形成6配位的正八面体或四配体的正四面体，因此可以作为新型的玻璃网络体，它与旧的玻璃形成体SiO2，在本发明中将作为玻璃料的基本组分；ZnO可以导致网络体的链接程度变弱，有效降低体系的焊接温度，有助溶功能，帮助降低玻璃料的焊接温度满足300°C -400°C。
[0039]需要注意的是，对于本发明的多元组合物而言，添加了一些助溶组分，并非简单的物料的添加，而是涉及到发生物理和化学的过程，因为这些组分在烧结过程中会提供给形成玻璃网络体的玻璃料组分游离氧的能力，使得该玻璃料网络体链接能力变弱，因此降低了玻璃料组合物的玻璃转化温度Tg。
[0040]其中，玻璃料中ZnO组分的重量百分比含量小于lwt%时，低温焊接玻璃料混合物具有较高软化温度Tdsp，而ZnO组分的重量百分比含量lwt%-10wt%时，低温焊接玻璃料混合物的软化温度Tdsp降低，这主要是因为高含量的ZnO组分在玻璃料网络形成体中具有部分提供游离氧的能力，使得玻璃网络中旧键的断裂和新键的重组变得相对容易，因而具有助溶的益处，而且ZnO也有助于提高玻璃料的流动性，可以替代PbO，从而实现无铅环保的目的。相反的，如果上述玻璃料组合物中的ZnO组分的重量百分比含量高于10wt%时，ZnO的高含量将导致整个玻璃网络形成体中的网络连接程度大大降低，从而使得玻璃料的强度变差，不利于得到焊接强度好的玻璃料。
[0041]吸光组分:过渡金属氧化物对810nm处的红外光线吸收能力极佳，可以使得玻璃料组合物融化，从而在玻璃基板间形成气密式密封坝，以保护器件，在本发明的玻璃料组合物中，CuO-MnO2-Fe2O3作为吸光组分，用于吸收红外光而使玻璃料组合物融合。其中，CuO和Fe2O3对810nm处的红外光的吸收系数具有33/mm以上的吸光系数，强的吸收系数有利于在后续使用激光对玻璃料进行封装时实现较低的工艺温度。
[0042]采用上述组成的玻璃料组合物，组合物的玻璃转化温度会降低至300°C _400°C之间，具体在350°C -400°C。本领域技术人员应当理解的是，一般的高分子粘合剂的热分解温度大概250°C _350°C之间。根据本发明的实施例，本发明公开的玻璃料组合物的玻璃转化温度又避开了高分子粘合剂的热分解形成的气体对组合物在预烧结造成的形貌上的不良影响。
[0043]由于本发明实施例的玻璃料组合物使用到了 Bi2O3，其热膨胀系数(Coefficientof thermal expansion, CTE)系数会比较大,不利于玻璃料组合物与玻璃基板的CTE匹配，为了使玻璃料组合物与玻璃基板的热膨胀系数相匹配，因此需要增加降低热膨胀系数的填料组分，来改善玻璃料组合物的热膨胀性能，从而提供耐用的气密式密封坝，并防止破裂。
[0044]可选地，玻璃料组合物的CTE控制在50 X l(T7m/°C -80 X l(T7m/°C的范围内。市场面的商品化基板，例如，康宁的Eagle，Lotus XT和日本旭硝子AGC的AN100基板的CTE普遍为30X 10_7m/°C -40 X IO^V0C。进一步地，玻璃料组合物还进一步包含降低热膨胀系数的填料。可选地，所述填料包含β-锂霞石、β-锂辉石、L1-Al-SiO4、焦磷酸盐、堇青石中的一种或多种。
[0045]需要进一步说明的是，除了玻璃组合物的成分外，组合物粒子的维度也是非常重要的，含有上述成分的本发明的玻璃料组合物的粒子优选为0.1μπι-20μπι的尺寸。玻璃料组合物的粒子的尺寸在上述范围内的情况下，能够低温加工，适合不耐热的元件的气密密封，并且能够使用激光进行加工，可以提高电气元件的密封效率，提高了电器元件的制造良率。
[0046]本发明的玻璃转化温度Tg在300-400 °C的范围内，其软化温度(softeningtemperature) Tdsp在300-400°C的范围内，降低了玻璃料组合物在密封过程中的加工温度，有利于电气元件的 低温密封工艺，能够达到保护OLED器件和节能的目的，显示出优异的低温烧制稳定性，而且通过添加降低热膨胀系数的填料，玻璃料组合物的热膨胀系数可以控制在50 X 10_7m/°C -80 X 10_7m/°C的范围内，能够使玻璃料组合物与玻璃基板的热膨胀系数相匹配。
[0047]高分子载体:本发明还提供了一种将所述的玻璃粉包裹起来的高分子有机载体，包括粘接剂和有机溶剂。
[0048]本发明的低温焊接玻璃料混合物含有:65-90重量份的玻璃粉组合物；0.1-5重量份的高分子粘接剂和5-30重量份的有机溶剂。
[0049]其中，高分子粘结剂可以使用包含丙烯酸树脂(AC)系，乙基纤维素(EC)系，或者聚亚烷基碳酸酯的一种或多种。
[0050]其中，有机溶剂使用能与本发明的低温焊接玻璃料混合物中使用的高分子粘结剂相容的有机溶剂。可选地，所述有机溶剂包含丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、萜品醇(TPN)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，或者2，2，4-三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯，或者三甘醇二甲醚中的一种或多种。
[0051]为了实现高分子粘结剂和有机溶剂的较好配合，优选地，所述高分子粘结剂和所述有机溶剂的组合为:乙基纤维素(EC)和丁基卡必醇乙酸酯(BCA)的组合，丙烯酸树脂(AC)和2，2，4-三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯(Texanol酯醇)的组合，或者聚亚烷基碳酸酯和三甘醇二甲醚的组合。
[0052]优选地，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为500-100000cps。进一步可选地，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为2000-80000cps。低温焊接玻璃料混合物的粘度低于500cps时，低温焊接玻璃料混合物在丝印工艺中，极其容易渗透过网版而无法达到玻璃料的理想厚度。低温焊接玻璃料混合物的粘度高于lOOOOOcps时，粘接剂就直接粘附于网版上，在印刷的回墨工艺中，有时候会造成丝印网版的堵孔现象。同时，低温焊接玻璃料混合物的粘度高于lOOOOOcps时，玻璃料在第一玻璃基板上的表面形貌也会不均匀，高低处的落差极大，对后续的气密密封的良率有很大的影响。本发明组合物具有上述范围内的粘度时，可以用丝网印刷法进行涂布，能够进一步提高作业效率。
[0053]本发明的玻璃料组合物糊剂组合物除了具有玻璃组合物的优点外，而且能够有效控制低温焊接玻璃料混合物的粘度，便于低温焊接玻璃料混合物的固定附着，有利于后续的预烧结工艺。
[0054]另外，本发明还提供了采用上述密封方法进行气密密封的电气元件。可选地，所述电气元件包括有机发光显示面板，发光二极管(LED)照明灯具或染料敏化太阳能电池(DSSC)、传感器或其他光学器件，通过使用有利于低温加工的玻璃料组合物，能够减轻其对于电气元件的不利影响，大幅提高对水分和气体的密封效果，提升其使用寿命。
[0055]为了进一步理解本发明，下列举出优选的实施例，下面的优选实施例只是为了说明本发明，本发明的实施例并不局限于下列的实施例。
[0056]按照下述表1的组成制造实施例1-9和对比例I的玻璃料组合物，下列表1中的单位为重量百分数。
[0057]实施例一
[0058]表1对比例I和实施例1-9的配方组成
[0059]
【权利要求】
1.一种玻璃料混合物，其特征在于，包含: 玻璃粉，所述玻璃粉包括低熔点玻璃料以及填料， 其中，所述低熔点玻璃料包含:60-80wt%的Bi2O3, l-10wt%的SiO2, l_10wt%的ZnO。
2.根据权利要求1所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述Bi2O3的质量百分比为70-80wt%，所述SiO2的质量百分比为l_10wt%，所述ZnO的质量百分比为5_10wt%。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述的低熔点玻璃料还包括:l-5wt%的CuO，l-5wt%的Fe2O3, l_5wt%的MnO2，所述填料为包含SiO2或Al2O3的高温陶瓷材料组合物。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃粉中低熔点玻璃料的质量百分比为70-80wt%，所述填料的质量百分比为20-30wt%。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述的填料选自β-锂霞石，锂-铝-硅酸盐，堇青石，莫来石，锆石，氧化铝，氧化硅中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃料混合物的热膨胀系数在 30 X IO^V0C -80 X IO^V0C。
7.根据权利要求1或2所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃粉的玻璃转化温度为 300。。-400。。。
8.根据权利要求1所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述玻璃料混合物还包含高分子载体。
9.根据权利要求8所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述的高分子载体包括粘合剂和/或有机溶剂。
10.根据权利要求9所述的玻璃料混合物，其特征在于，所述粘合剂选自丙烯酸树脂、乙基纤维素或者聚亚烷基碳酸酯的一种或至少两种的混合物，所述有机溶剂选自丁基卡必醇乙酸酯、萜品醇、邻苯二甲酸二丁酯、2，2，4-三甲基-1.3戊二醇单异丁酸酯或三甘醇二甲醚、松油醇中的一种或至少两种的混合物。
11.根据权利要求8所述的低温焊接玻璃料混合物，其特征在于，所述低温焊接玻璃料混合物的粘度为500-100000cps。
12.—种如权利要求1所述的玻璃料混合物，在有机发光显示面板、发光二极管照明灯具或染料敏化太阳能电池的应用。
13.一种玻璃料混合物的制备方法，包括以下步骤 a)将玻璃粉和填料各自进行第一次混料； b)将混合好后的填料和玻璃料进行第二次混料，形成玻璃料组合物； c)将组合物进行1100-1650°C下烧结保留1-6小时，充分流动，形成粘性玻璃液； d)将粘性玻璃液进行退火处理，在80°C下保留0.5-1小时，形成玻璃块； e)将玻璃块进行粗研磨和精细湿研磨。
14.如权利要求13所述的玻璃料混合物的制备方法，其特征在于: 还包括步骤f):使用400-600目的筛网进行筛分；以及步骤g):玻璃粉与高分子载体部分通过三辊机进行充分混料，制得一种低温焊接玻璃料混合物。
【文档编号】C03C12/00GK103964695SQ201410126805
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】谢再锋, 李丹丹, 李华敏 申请人:上海天马有机发光显示技术有限公司, 天马微电子股份有限公司
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