特殊性能玻璃材料小结

特殊性能玻璃材料

1用于半导体及金属封接的封接玻璃

封接玻璃(sealing glass)，指用于玻璃与玻璃或玻璃与金属、陶瓷等其他材料之间进行焊接、包覆与黏合的玻璃材料，又称焊料玻璃。封接玻璃应具有封接温度和热膨胀系数可控、封接温度远低于被封接玻璃的软化点，足够强度和耐环境适应性等特性。与粘度为104与107.6泊对应的温度分别称作为作作业点与软化点。

被封接的金属与玻璃或玻璃与玻璃之间在热膨胀特性上有差别，则在封接体中产生应力，分布主要有：轴向、径向和切线方向，以张应力和压应力调控。防止应力引起封接体破裂，有以下方法：(1)选用热膨胀性差异少的金属与玻璃相匹配；(2)利用金属的塑性流动；(3)施加压应力；(4)分段封焊。测量封接应力可以利用玻璃的光弹性。

其中金属与玻璃的封接分为四类：（1）匹配封接，金属系直接与玻璃结合，并且选用热膨胀系数和收缩系数互相近似的玻璃鱼金属，产生应力不至于达到危险的界限；（2）非匹配封接，这种封接的应力强大而危险；（3）金属焊料封接，时把需要封接的金属盒预先烧在玻璃表面上的金属层焊接在一起；（4）机械封接或压制连接，将熔化的焊料浇入玻管和金属管之间的环形间隙内，冷却后，冷却后焊料便贴在玻璃上。

应用广泛的封接玻璃是PbO—ZnO—B203；系统和Pb—B203—Si02系统，该系统玻璃具有膨胀系数大、封接温度低的特点，与低膨胀的锂霞石或钛酸铅混合制成的商用复合封接玻璃粉，封接温度可以控制在400～500℃范围。现已开发了磷酸盐玻璃等替代材料替代含铅玻璃。封接玻璃可以用于半导体器件的气密性封接、集成电路的封装、显像管的封接、电子器件的粘接等工业制造。

2硫属元素化合物玻璃的功能特性

以周期表VIA族元素S、Se、T e为主形成的玻璃称为硫系玻璃，硫属元素是硫、硒、碲的总称，系由亲铜元素而来，单质硫和硒都能形成玻璃态物质。单质硫的分子相当于S8。，它具有环状结构。SP3杂化聚合成长链．把加热到230℃的熔融态硫迅速注入冷水中，便形成玻璃态硫。硫属化合物玻璃是硫系玻璃的组成部分，主要以硫化物、硒化物和碲化合物为基础成分，最主要是砷—硫系统。它是以熔融两种或两种以上组分制成的，这些组分为Ge、As、S、Se、Te、P、Sb、Sn和卤族元素。熔炼要在真空或无氧气氛中进行，所用的坩埚是石英玻璃或“派勒克斯”型玻璃制的圆筒形容器。

硫属化合物玻璃与普通玻璃相比，根本不同点在于它的化学键，带有显著的共价健性，使它具有近乎有机玻璃的结构。而且大多数硫属化物玻璃都属于P型半导体系列。它主要有以下特殊产品：(1)红外透过用的材料；(2)低熔点玻璃；(3)声光学元件材料；(4)光存储。

3氟化物玻璃和作为红外光纤的氯化物玻璃

以氟化物为基本成分的玻璃系统称为氟化物玻璃。它具有低折射率、低色散、易熔化的优点，也有化学稳定性差的缺点，可以通过与氧化物重构改进化学稳定性。如BeF2：玻璃，结构与Si02：玻璃类似，有剧毒且易水解，具有低的线性和非线性折射率，氟化物玻璃主要以BeF2、ZrF4、氟锆酸盐和AlF3几类为基础。

卤化物玻璃具有较好的透红外性能，红外截止波长随卤素原子量的增加向长波段移动，氯化物玻璃具有大的受激发射截面、非线性折射率低、热光性能较好的特点。具有从紫外到中红外极宽的透光范围，为激发波长和发光波长在近紫外和中红外的激活的离子发光和多掺杂的敏化发光创造了极好的条件，可能获得荧光输出。

对于仅通过红外线的玻璃，吸收了红外线以外的光线，因此呈深黑色。用于红外线拍照、物理实验、红外线治疗时可以得到较纯的红外线。一般成分为1.2K2O·0.8RO·6SiO2中添加6%Mn2O3、0.5%Cr2O3和0.01%CuO。

4超离子导体玻璃

在电场中，沿电场方向的扩散运动增加，把此看作电流，即成为离子电导。它与离子晶体中的缺位扩散或填隙扩散等同。玻璃中主要是离子扩散，它与电导同时发生低频介质驰豫(移动损耗)。

玻璃在常温下的比电阻极大（1015Ω·cm左右），通常是电绝缘体。但在1200℃以上时，则降到1Ω·cm左右，又是电的良导体。原因是高温时原子电离为离子，在外电场的作用下定向移动，形成电流。由于是离子导电，比电子导电在大电流时具有更好的安全性。

离子电导的电导率(体积电阻率)与绝对温度的倒数在转变温度以下呈线性关系(少数例外)。影响电导的主要因素有：(1)组成不同；(2)热历史的影响；(3)分相的影响。目前市售的，用作结构材料及电气材料玻璃中的大部分，都可以认为属于离子电导性质的。（电导分离子电导与电子电导）。