江苏秋正新材料科技有限公司
    MEMS/半导体封装的磷酸锌铋超低温封接玻璃粉Zn-5016



    新型铋酸盐玻璃粉(Bi₂O₃-ZnO-P₂O₅体系)
    Zn-5016——Bi₂O₃-ZnO-P₂O₅体系
    1. 产品概述与核心参数

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    Zn-5016是江苏秋正新材料研发出来的一款基于Bi₂O₃-ZnO-P₂O₅体系的无铅玻璃粉,其旨在满足高端制造领域对超低温封接与精密热匹配的迫切需求。

    核心理化参数如下:

    主要成分:Bi₂O₃,ZnO,P₂O₅,Li₂O,ZrO₂

    特征温度:玻璃化转变温度(Tg)与软化点(Ts)约为300℃。

    热膨胀系数(CTE):7.6×10⁻⁶/K(25-300℃)。

    环保特性:不含铅(Pb)、镉(Cd)等有害物质,符合RoHS等国际环保指令。


    2. Zn-5016的性能特征


    超低温特性原理:高含量的Bi₂O₃是本材料实现低软化点的关键。Bi³⁶离子以[BiO₃]三角锥和[BiO₆]八面体形式存在,其与氧的键能较低,且易形成孤对电子,导致玻璃网络结构疏松,从而显著降低熔融与软化温度


    低热膨胀系数设计:通过引入ZnO、P₂O₅及少量ZrO₂,在低熔点基础上构建了适度交联的稳定网络。其中,ZrO₂的加入(通常<2%)能有效提高网络连接度,是控制CTE处于7.6×10⁻⁶/K这一较低区间的关键,使其与多种关键材料的热膨胀行为相匹配。

    综合性能平衡:P₂O₅的引入提升了玻璃的化学稳定性与耐候性;Li₂O作为助熔剂,进一步优化了低温烧结性能。


    3.目标应用领域的技术优势分析



    应用一:MEMS与半导体先进封装


    01


    MEMS活动结构、脆性材料(如GaAs)及已完成前端工艺的硅芯片,对后端封接温度极其敏感,通常要求工艺温度低于400℃。

    Zn-5016优势:

    低温工艺窗口:~300℃的软化点,为气密性封装(如玻璃粉烧结或阳极键合辅助层)提供了充足且安全的工艺窗口,避免热应力损伤。

    CTE匹配性:7.6×10⁻⁶/K的CTE与硅(~3.5×10⁻⁶/K)、可伐合金(~5.5×10⁻⁶/K)等常用封装材料更为接近,能大幅降低界面热应力,提高封装可靠性。

    无铅化:满足微电子行业严格的环保要求。



    应用二:钙钛矿太阳能电池电极封装


    02


    技术痛点:钙钛矿活性层及有机空穴传输材料(如Spiro-OMeTAD)的热分解温度通常低于150-200℃。

    Zn-5016优势:

    超低温烧结:作为电极浆料(如银浆)中的粘结相,可在350-400℃的低温下实现导电网格的牢固烧结与低阻连接,完全避开钙钛矿层的热损伤阈值。

    稳定封装:其本身可作为边缘封装材料,提供长效的水氧阻隔保护。



    应用三:高频LTCC器件


    03


    技术痛点:LTCC工艺要求介质材料与内埋导体(如Ag)在共烧过程中形变同步,且需低介电损耗以保障高频性能。

    Zn-5016优势:

    优异的烧结匹配性:软化点与Ag浆的烧结温度相匹配,确保共烧过程无翘曲、分层。

    可控的介电性能:铋酸盐玻璃通常具备中低介电常数(εr)和较低的介电损耗(tanδ),适合高频应用。

    高强度与稳定性:少量ZrO₂的掺杂提高了玻璃体的机械强度和化学耐久性,保障器件在恶劣环境下的可靠性。


    应用四:高可靠性光学组件封接


    04


    技术痛点:光学玻璃、晶体与金属壳体间的封接需同时满足低温度、高气密性、低应力及长期环境稳定性要求。

    Zn-5016优势:

    低应力封接:CTE值介于多数光学玻璃(~7-9×10⁻⁶/K)和封装金属(如铝、钛合金)之间,通过设计可实现梯度或过渡封接,极大降低光学面形畸变风险。

    低温实现气密封装:~300℃的封接温度,避免高温对光学薄膜、镀层及胶合层的破坏。


    4.结语


    Zn-5016是一款通过精确组分设计,成功将超低封接温度(~300℃)与较低热膨胀系数(7.6×10⁻⁶/K)相结合的特种玻璃粉。其技术特性精准契合了MEMS封装、先进半导体集成、钙钛矿光伏、高频LTCC及精密光学器件等多个前沿领域对低温、低应力、高可靠封装材料的需求。

    我们可提供不同粒径分布的粉体,并支持根据特定基板的CTE进行定制化微调。欢迎索取样品及详细技术数据单,以验证其在您具体工艺中的性能。




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