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PP 34

接合玻璃於加温接合时须具备适当的流动性,接合结束降温时,其热膨胀系数须与欲接合之元 件接近。SnO-MgO-P2O5玻璃(SMP)的高热膨胀系数与低热膨胀系数之玻璃基板(例如:Corning 1737® )相差很大,导致两者无法接合甚至在降温後SMP玻璃有裂痕产生。本实验在SMP玻璃 粉中添加聚四氟乙烯( PTFE ),希望其能吸收SMP玻璃在降温过程中所释放之应力,以与低 膨胀性的玻璃基板达良好之接合效果。PTFE 的添加亦可降低接合玻璃之孔隙度

添加聚四氟乙烯對無鉛添加聚四氟乙烯對無鉛SnO-MgO-P2O5玻璃與低熱膨脹性元件玻璃與低熱膨脹性元件接合性之影響與低熱膨脹性元件接合性之影響

Influence of Polytetrafluoroethylene (PTFE) Addition on Lead-Free

SnO-MgO-P2O5 Glass Jointing Low Thermal Expansive Parts

*蔡佩君、徐錦志 *Pei-Chun Tsai & Jiin-Jyh Shyu 大同大學材料工程學系

Department of Materials Engineering, Tatung University

摘 要

接合玻璃於加溫接合時備適當的流動性,接合結束降溫時,熱膨脹係數須與欲接合之元接合玻璃於加溫接合時須於加溫接合時須具備適當的流動性,接合結束降溫時,其熱膨脹係數須與欲接合之元件接近。SnO-MgO-P2O5玻璃(SMP)的高熱膨脹係數與低熱膨脹係數之玻璃基板(例如:Corning 1737® )相差很大,相差很大,導致兩者無法接合甚至在降溫後SMP玻璃有裂痕產生。玻璃有裂痕產生。本實驗在SMP玻璃粉中添加聚四氟乙烯( PTFE ),希望其能吸收SMP玻璃在降溫過程中所釋放之應力,玻璃在降溫過程中所釋放之應力,以與低膨脹性的玻璃基板達良好之接合效果。膨脹性的玻璃基板達良好之接合效果。PTFE的添加亦可降低接合玻璃之孔隙度,的添加亦可降低接合玻璃之孔隙度,但若燒結溫度高於400℃或PTFE的添加超過50%時,都會因為PTFE產生氣泡而造成孔洞出現,產生氣泡而造成孔洞出現,而影響接合性。接合性。 關鍵詞:接合玻璃、錫鎂磷酸鹽玻璃、關鍵詞:接合玻璃、錫鎂磷酸鹽玻璃、聚四氟乙烯

1. 前言

1-1 低溫無鉛接合玻璃

一般低溫接合玻璃之應用溫度低於500℃,用於光電元件、顯示器的封裝。低溫的接合玻璃大多含有對人體有危害的Pb。基於環保考量,歐盟已禁止Pb的使用,目前多以磷酸鹽玻璃,本實驗是曾製造出無鉛之低溫SnO-MgO-P2O5(SMP)接合玻璃 [7]。

SnO-MgO-P2O5接合玻璃之熱膨脹係數為120 × 10-7/℃,故僅能接合熱膨脹系數接近的金屬或陶瓷材料,無法與在光電工業中常用到較低熱膨脹係數之矽基板接合,一般降低接合玻璃熱膨脹係數的方法為加入低熱膨脹性之陶瓷填充物,但卻導致整體的流動性降低,影響接合效果,故本實驗以高分子材料作為填充物。 1-2 研究目的

因SMP玻璃與低熱膨脹性基板的膨脹係數相差太大,降溫時造成熱應力導致試片無法接合,本實驗添加高分子顆粒來吸收熱應力,

此方法極具創新性,目前文獻中尚未出現。為了配合SMP玻璃之燒結,需要耐高溫的高分子材料,故選用PTFE做為添加物,觀察PTFE-SMP玻璃混合物的燒結、高溫軟化與接合性質。

聚四氟乙烯( Polytetrafluoroethylene 、PTFE), -(CF2)n-,PTFE為半結晶性高分子,PTFE具有耐化學性、耐候性、高電阻率以及寬廣的應用溫度範圍(如:T=4K時,PTFE仍保有延性;至於高溫的使用溫度可達813K),PTFE的部份性質如Table 1所示。由於上述之特性使PTFE可應用於許多工業上 [8-12] 。 2. 實驗方法

2-1玻璃粉末之製備

製備60SnO-10MgO-30P2O5 (mol%)玻璃,先將起始粉末Sn2P2O7及MgO以天平秤至小數點以下第四位(單位:gm)。將粉末以小量球磨機混合,倒入Al2O3坩堝,放入975℃之高溫爐中熔融20min。接著將玻璃液急冷至

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