开题报告-张波

1、姓名：姓名： 张波张波 导师：刘桂武导师：刘桂武 教授教授 专业：材料加工工程专业：材料加工工程 方向：氧化铝润湿与连接方向：氧化铝润湿与连接 氧化铝陶瓷玻璃润湿及封接研究 2014.12.19 主要内容主要内容 1、研究背景 2、研究现状与发展趋势 3、研究的主要内容 4、研究进度安排 4、研究的难点与创新点 1、研究背景 封接玻璃以其良好的耐热性和化学稳定性，高的机械强度，因而被 广泛应用于电真空和微电子技术、宇航和汽车等众多领域。近年来,低 温封接材料因具备低溶点温度、低封接温度、高绝缘电阻、高封接强 度、稳定的基础结构和良好的化学稳定性等一系列的优良特点,而被广 泛地应用于封装各种电子

2、元器件。长期以来,以氧化铅为主要成分的富 铅封接玻璃因其电阻大、介电损耗小、折射率高、吸收高能福射、封 接温度低、化学稳定性良好等特性几乎垄断了低温封接材料以及低温 介质材料。 但是铅为重金属元素,大规模的使用对人类和环境造成的影响己十 分恶劣,目前己经被国内外环境保护机构列为对人体和环境危害最大的 化学物质之一,世界各地均颁发了相应的法律法规,对电子及电器设备中 的铅含量作了严格的限定甚至禁止。因此,开发新型无铅绿色低溶封接 材料以代替现有的含铅玻璃材料,尤其是在突破国外封接制品的技术壁 垒、提升我国电子产品的技术含量和出口能力等方面,具有重要的应用 价值和积极的社会意义。 2、研究现状与发

3、展趋势（1/4） 目前，低温化、无铅化已经成为玻璃焊料研究的主要方向。 在国内，上世纪 80 年代，马英仁对封接玻璃进行了较系统的研究并论述 了几种低熔点封接玻璃焊料。进入 21 世纪，白进伟对低熔封接玻璃的组成及 其发展做了进一步的论述，指出无铅化是封接玻璃的发展方向。陈培课题组研 究了ZnO一B2O3一P2O5无铅磷酸盐体系封接玻璃的制备过程及其相关性能,该体 系玻璃的,Tg降低至位于388-412范围内。在改进无铅低熔点封接玻璃方面,国 内多所学校,诸如陕西利一技大学、武汉理工大学做了大量的研究,其中陕西科 技大学研究了组成与转变温度的关系及组成与热膨胀系数的关系，通过将SiO2 引入到

4、SnO一ZnO一P2O5体系玻璃中从而改善玻璃的热稳定性和化学稳定性,但 研究得到的相关成果距离其实际应用还有较大的差距。武汉理工大学和湖南大 学主要将实验重点放在封接用微晶的研究上并取得了较好的成果(研制出的微晶 玻璃热膨胀系数小、化学稳定性好、成木较低）,但封接温度偏高使得此类封接 玻璃不符合封接低温化的要求。刘洪学在PbO-ZnO-B2O3玻璃系统中引入 Bi2O3 来取代 PbO，但是由于由此而研制出的微晶封接玻璃的封接温度偏高、膨胀系 数太大，影响了其在实际中的应用。 2、国内外的研究现状（2/4） 在国外，松下电器申请了一系列涉及 PbO-B2O3-ZnO 系统的封接玻璃的专 利，

5、这一系列玻璃组成的特点是通过加入 PbF2进一步降低熔点，再通过加入低 膨胀陶瓷粉填料降低复合体的热膨胀系数及提高强度和化学稳定性。日本制作 所提出了一类V2O5-TeO2-Tl2O-R2O玻璃，比PbO-B2O3系统玻璃熔点更低且流动 性更好。Bingham P A在铁磷酸盐玻璃体系中掺入了 SiO2，Al2O3和 B2O3等氧化 物，这些氧化物能够提高封接玻璃的热稳定性、化学稳定性、降低封接玻璃的 热膨胀系数并增强玻璃的耐水性，但是这些氧化物的加入也会在一定程度提高 封接玻璃熔封温度。Shih P Y在磷酸盐玻璃体系中加入一定量的铒的氧化物来 改变磷酸盐玻璃的结构，进而降低玻璃的热膨胀系数

6、，提高了磷酸盐玻璃的化 学稳定性和热稳定性。Toshio他们在 B2O3-BaO-ZnO 系统玻璃配方的基础上加 入 2550wt%的 Bi2O3，同时在其中还引入了适量的 SiO2、Al2O3及极少量CuO。 由此制得的玻璃除具备 B2O3-BaO-ZnO 系统玻璃各项性能外，还具有更加优良 的透光性。 2、国内外的研究现状（3/4） 3、本课题研究的主要内容 1 1、玻璃焊料的制备、玻璃焊料的制备 针对目前的研究现状与发展趋势研制2种玻璃焊料，其中包括一种无铅 低温玻璃焊料（如硼酸盐体系） 2 2、润湿性测量、润湿性测量 利用高温接触角测量仪对制备的玻璃焊料在氧化铝陶瓷上的润湿性进 行测量

7、，评估其作为玻璃焊料的可行性。 3 3、封接工艺研究、封接工艺研究 针对制备的玻璃焊料，设计合理的封接工艺并测试封接接头的性能 （如结合强度、密封性等) 4 4、界面行为研究、界面行为研究 通过DSC、XRD、SEM等现代测试分析手段研究玻璃的组成、结构与性能 的关系，探讨组成对封接玻璃封接温度、热膨胀、化学稳定性以及机 械性能的影响，研究封接接头的界面行为。 难点：（1）低熔点与高膨胀系数的矛盾 （2）玻璃焊料制备工艺 （3）封接工艺复杂 创新点：（1）低熔点玻璃焊料的研究 （2）无铅玻璃焊料研制 3、研究的难点与创新点 4、研究进度安排 1、2014.09-2014.12:大量阅读国内外相

8、关文献,确定实验方 法与思路 2、2014.10-2014.12：配制玻璃焊料，测试其在氧化铝上的 润湿性 3、2014.12-2015.05：针对制备的玻璃焊料确立合理封接工 艺，并测试封接性能 4、2015.05-2015.10：利用DSC、XRD、SEM等现代分析测试手 段研究封接接头的界面行为 5、2015.10-2016.03：撰写毕业论文，完成论文初稿 6、2016.03-2016.05：论文修改，答辩 5、网络测评系统的设计开发（1 1/3） v系统主要指标和功能指标： 支持对课程、知识点大纲体系的管理 支持公式等特殊符号的录入，图片、视音频、动画等材料的录入 提供现代教育技术领

9、域中比较前沿的多种组卷策略和组卷算法，实 现规范试卷/作业的自动生成和手动生成、策略生成等多种成卷方 式；支持规范试卷/作业的打包、发布和导入、导出功能 系统支持实施网上测试的各个环节，支持用户在线测试、答案回收 和智能监考管理；支持学生样本的智能选取、试卷的自动化批改、 点评和个性化分析等功能 提供基于数据仓库的试题库、试卷库、作业库的数据分析合数据挖 掘功能 提供模板化的解决方案，系统采用模块化开发技术 5、网络测评系统的设计开发（3/3） v系统关键技术和主要模块描述 系统工具模块 多媒体试题库模块 多媒体试卷库和测试模块 评价分析和数据挖掘 试题、试卷和作业资源的导入与导出 试卷、作业的展示与共享 6、研究思路和技术路线（3/3） v系统关键技术和主要模块描述 v网络测评理论的建设： （2）网络测评的特点 测