玻璃组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用与流程

本申请涉及玻璃，且特别涉及一种玻璃组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着平板显示器件的广泛应用，玻璃基板作为其主要载体，对质量和性能提出了更高的要求。在液晶显示领域，薄膜晶体管(tft)技术是关键之一，常见的tft技术包括非晶硅(a-si)、低温多晶硅(ltps)、氧化铟镓锌(igzo)等。随着显示器尺寸的增大，非晶硅薄膜晶体管的局限性逐渐显现，导致无法满足日益提高的显示面板技术要求。ltps和igzo因具有高电子迁移率等优点而成为替代非晶硅的热门选择，特别是igzo在大尺寸显示中的优势更为显著。

2、在oled面板制造过程中，由于高温处理，载板玻璃的收缩变形成为制约因素，直接影响显示面板的质量。这对载板玻璃提出了新的技术挑战，包括高应变点温度、低热收缩率、高弹性模量、高紫外透过率等要求。另外，如果玻璃含有碱金属氧化物(na2o，k2o，li2o)，在热处理过程中碱金属离子扩散进入沉积半导体材料，损害半导体膜特性，因此，玻璃应不含碱金属氧化物，必须采用无碱玻璃，首选的是以sio2、al2o3、b2o3及碱土金属氧化物ro(ro＝mg、ca、sr、ba)等为主成分的无碱铝硅酸盐玻璃。但是不含碱金属元素，高含量的氧化铝、不合适的碱土金属氧化物含量都会导致玻璃的生产特性变差，极易析晶，对生产造成威胁。在现有技术中，无碱铝硅酸盐玻璃被认为是一种理想的材料选择。

3、无碱玻璃基板的生产工艺分为浮法和溢流法，玻璃生产工艺中，池炉内壁一般采用高锆砖或者锆刚玉砖，玻璃通道则为铂铑合金通道，无碱玻璃基板的粘度大，熔制难度高，一般需要1600℃以上的温度熔制，高温玻璃液会对池炉内壁及通道产生侵蚀，降低产线的寿命，增加生产成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种玻璃组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，以减小玻璃在生产过程中对池炉内壁及铂金通道的侵蚀程度，同时具有较好的性能。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种玻璃组合物，以质量百分比计，包括：59-64％sio2、18-22％ al2o3、4-7％ b2o3、1-4％ mgo、4-7％ cao、0.5-3.5％ sro、4-7％ bao和0.1-1％ zno；以质量百分比计，2≤bao/sro≤7，1.2≤bao/mgo≤4，0.3≤(mgo+sro)/b2o3≤1。

3、在本申请提供的玻璃组合物中，通过将bao/sro和bao/mgo的质量比例限定在上述范围内，可以有效的控制玻璃中的碱土金属含量，特别是bao和sro的含量，进而控制玻璃的形成稳定性，同时碱土金属对于玻璃的粘度影响很大，将其含量限定在一定范围内有助于降低玻璃在生产过程中原料对池炉内壁及铂金通道的侵蚀程度。在该玻璃组合物中，b2o3的加入有助于提高玻璃的熔化性能，使得生产过程更加稳定。sio2是玻璃的主要组成部分，能够增强玻璃的整体稳定性。此外，通过对mgo、cao、sro、bao等碱土金属氧化物的含量和比例的合理配置，可以形成一种协同效应，有助于提高玻璃的化学稳定性，减缓对池炉内壁及铂金通道的腐蚀作用。本申请通过上述组合物间的协同作用，以及配比设计，使这些玻璃组合物能够在玻璃生产过程中降低对池炉内壁及铂金通道的侵蚀，同时保持玻璃的性能。尤其是碱土金属氧化物比例和硼含量的优化使制备的无碱玻璃既具有较好的热学性能及机械性能又满足了生产的要求。

4、在本申请的部分实施例中，玻璃组合物的质量百分比满足式ⅰ所示的公式计算出的z值范围，z为75-79；式ⅰ：z＝31.9833+0.5295×m1+0.7561×m2-0.4642×m3-0.2350×m4+0.0569×m5

5、+0.1218×m6+0.2387×m7-0.3947×m8

6、其中，m1为sio2质量百分含量，m2为al2o3质量百分含量，m3为b2o3质量百分含量，m4为mgo质量百分含量，m5为cao质量百分含量，m6为sro质量百分含量，m7为bao质量百分含量，m8为zno质量百分含量。

7、申请人通过实验设计，使上述玻璃组合物中的sio2、al2o3、b2o3、mgo、cao、sro和zno的质量百分含量满足式ⅰ所示的公式计算出的z值范围，使z为75-79，z值表示的是热学性能影响参数，在此范围内玻璃的热学性能可以满足应用端的制程的工艺要求，应变点的范围可以控制在710-730℃。

8、在本申请的部分实施例中，以质量百分比计，玻璃组合物还包括0-0.5％澄清剂。

9、在本申请的部分实施例中，澄清剂包括硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡和氧化亚锡中的至少一种。在玻璃制备过程中，澄清剂的添加主要是为了改善玻璃的透明性和光学性能。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种无碱铝硅酸盐玻璃，包括上述任意的玻璃组合物。

11、在本申请的部分实施例中，以质量百分比计，na2o+li2o+k2o＜0.1％；无碱铝硅酸盐玻璃中的zro2含量＜200ppm，pt含量小于0.03ppm，rh含量小于0.4ppm。

12、本申请提供的无碱铝硅酸盐玻璃的应变点tst为710℃-730℃。

13、通过控制na2o+li2o+k2o＜0.1％以及控制无碱铝硅酸盐玻璃中的zro2含量＜200ppm，pt含量小于0.03ppm，rh含量小于0.4ppm，可以提高玻璃的化学稳定性、物理性能，并减小对生产设备的侵蚀，使玻璃在各种应用中具有良好的性能。

14、第三方面，本申请实施例提供了一种上述无碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括浮法或溢流下拉法。

15、第四方面，本申请实施例提供了一种上述无碱铝硅酸盐玻璃在平板显示基板中的应用。

16、第五方面，本申请实施例提供了一种上述无碱铝硅酸盐玻璃在半导体封装材料领域中的应用。

技术特征：

1.一种玻璃组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括：

2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物的质量百分比满足式ⅰ所示的公式计算出的z值范围，z为75-79；式ⅰ：z＝31.9833+0.5295×m1+0.7561×m2-0.4642×m3-0.2350×m4+0.0569×m5+0.1218×m6+0.2387×m7-0.3947×m8

3.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，以质量百分比计，所述玻璃组合物还包括0.1-0.5％澄清剂。

4.根据权利要求3所述的玻璃组合物，其特征在于，所述澄清剂包括硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡和氧化亚锡中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的玻璃组合物，其特征在于，所述硫酸盐包括硫酸钠，所述硝酸盐包括硝酸钠和/或硝酸钾，所述卤化物包括氯化钠、氯化锶和氟化钙中的至少一种。

6.一种无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的玻璃组合物。

7.根据权利要求6所述的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分比计，na2o+li2o+k2o＜0.1％；

8.一种如权利要求6或7所述的无碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括浮法或溢流下拉法。

9.一种如权利要求6或7所述的无碱铝硅酸盐玻璃在平板显示基板中的应用。

10.一种如权利要求6或7所述的无碱铝硅酸盐玻璃在半导体封装材料领域中的应用。

技术总结本申请涉及一种玻璃组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，属于玻璃技术领域。一种玻璃组合物，以质量百分比计，包括：59‑64％SiO<subgt;2</subgt;、18‑22％Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、4‑7％B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、1‑4％MgO、4‑7％CaO、0.5‑3.5％SrO、4‑7％BaO和0.1‑1％ZnO；以质量百分比计，2≤BaO/SrO≤7，1≤BaO/MgO≤4，0.3≤(MgO+SrO)/B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;≤1。本申请通过上述组合物间的协同作用，以及配比设计，使这些玻璃组合物能够在玻璃生产过程中降低对池炉内壁及铂金通道的侵蚀，同时保持玻璃的性能。技术研发人员：李青,李赫然,张盼,张广涛,胡恒广,闫冬成,刘文渊,刘丹,陈永洲,刘泽文受保护的技术使用者：河北光兴半导体技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2