Стекло, преимущественно, для защиты толстопленочных резисторов
Сущность изобретения: стекло, преиму.- щественно, для защиты толстопленочных резисторов, содержит, мас.%: оксид свинца 50,0-69,0 БФ РЬО; оксид кремния 17,0-25,0 БФ ЗЮа; оксид бора - 5,0-10,0 БФ В20з: оксид алюминия 0,8-5,0 БФ оксид хрома - 0,5-2,0 БФ СгаОз; оксид титана 3,0- 8,0 БФ TI02, оксид кадмия 3,0-7,0 БФ CdO# Характеристика покрытия: ТКЛ Р (70-73) -10 , химсто.йкость (потери веса) в NaOH 0,1- 0,2%, a H2S04 0,4-2%, стабильность сопротивления резистора 2-5%. 1 табл.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s С 03 С 8/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4906044/33 (22) 29.01.91 (46) 30.03.93. Бюл. N 12 (71) Научно-исследовательский институт материаловедения (72) Б.Н.Андронов, В.Д.Журавов, В.А.Молотков, В.Н. Шумовский и Н, В. LUaxoe (73) Научно-исследовательский институт материаловедения (56) Авторское свидетельство СССР
N1210374,,кл. С 03 С 3/125, 1985.
Заявка Японии № 62-265144, кл. С 03 С, опубл, 1987.
Патент CLLIA ¹ 2225159, кл. 106-49, опубл. 1940.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для защиты толстопленочных резисторов от внешних воздействующих факторов, в том числе для защиты от агрессивных растворов. содержащих щелочи. кислоты, Целью изобретения является повышение. химической устойчивости, снижение термического коэффициента линейного расширения и повышение стабильности сопротивления.
Поставленная цель достигается тем, что стекло, включающее оксид свинца (1i), оксид кремния (IV), оксид бора, оксид титана (И), оксид кадмия дополнительно содержит оксид алюминия, оксид хрома (Ill) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
PbO 50,0-69,0
510г 17.0-25,0
ВгОз 5,0-1 0.0
Т(Ог 3,0-8,0
CdO 3,0-7,0
ЫХ 1806106 АЗ (54) СТЕКЛО, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, ДЛЯ
ЗАЩИТЫ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ РЕЭИСТОРОВ (57) Сущность изобретения: стекло, преиму.щественно, для защиты толстопленочных резисторов. содержит, мас.%: оксид свинца
50,0-69,0 БФ PbO; оксид кремния 17,0-25,0
БФ SIOz; оксид бора — 5,0-10,0 БФ ВгОз; оксид алюминия 0,8-5,0 БФ А1гОз; оксид хрома — 0,5-2,0 БФ СггОз; оксид титана 3,08,0 БФ TIOz, оксид кадмия 3,0-7,0 БФ CdO
Характеристика покрытия: ТКЛ P (70-73) 10
К, химстойкость (потери веса) в NaOH 0,10,2%, в Нг504 0,4-2%, стабильность сопротивления резистора 2-5%. 1 табл.
А1гОз 0,8-5,0
СггОз 0,5-2,0
Сущность изобретения заключается в следующем.
Положительное влияние введения оксида алюминия и хрома совместно с оксидами свинца (II), кремния (iV), бора, титана (IV), кадмия способствуют снижению внутренних механических напряжений в стеклянном покрытии, исключению растрескивания покрытия, улучшению оптических характеристик стекла, повышению химической устойчивости, снижению термического коэффициента линейного расширения и повышению стабильности сопротивления.
Анализ известных научно-технических и патентных источников информации показал, что использование s стекле для защиты толстопленочных резисторов оксидов свинца ll, кремния IV, бора, титана (И), кадмия в сочетании с оксидами алюминия, хрома (III) неизвестно.
1806106
25
35
50
Существенность отличительных признаков заявляемого материала характеризуется следующим, При введении в состав стекла оксида свинца в количестве более 69 мас.% увеличивается концентрация в нем точечных дефектов, вследствие чего ухудшается стабильность сопротивления, снижается химическая устойчивость. При введении в состав стекла оксида свинца в количестве менее 50 мас.% и оксида кремния более 25 мас.% увеличивается температура деформации стекла, что приводит к снижению стабильности сопротивления резистора.
Введение в состав стекла оксида кремния менее 17 мас.% ведет к снижению химической устойчивости, которая проявляется в повышении скорости растворения стекла в растворах, содержащих гидраоксид натрия, серную кислоту из-за снижения количества устойчивых связей в
его структурной сетке.
При введении в состав стекла оксида титана более 8,0 мас.% происходит кристаллизация стекла с потерей требуемых функциональных cBoAGTB.
Введение в состав стекла оксида титана менее 3,0 мас.% приводит к снижению химической устойчивости, которая проявляется в увеличении скорости растворения стекла в растворах. содержащих щелачь и серную кислоту.
При введении в состав стекла оксида кадмия более 7,0 мас,% наблюдается увеличение термического коэффициента линейного расширения, проявляющегося в растрескивании стеклянного покрытия на операциях металлиэации тарцев чип-резисторов, вследствие несовместимости ТКЛР стекла, стеклофаэы резистора и подложки.
Введение в состав стекла оксида кадмия в количестве леденев 3 мас.% приводит к снижению химической устойчивости стекла, увеличению нестабильности сопротивления резисторов вследствии, вероятно, недостаточной компенсации дефектов в структурной сетке стекла, образующихся в результате повышенной летучести оксида свинца.
При введении в состав стекла оксида бора более 10 мас.% снижается химическая устойчивость стекла в растворах, содержащих гидрооксид натрия, серну а кислоту, снижается стабильность сопротивления резистора, поскольку оксид бора обладает повышенной химической активностью по огношению к токаправадящей компоненте резистора, Введение в состав стекла оксида бора менее 5,0 мас.% приводит к павышени о температуры оплавления порошкообразного слоя и увеличению величины изменения сопротивления резистора.
При введении в состав стекла оксида алюминия более 5,0 мас.% резко возрастает изменение сопротивления резистора из-за повышения температуры деформации стекла и температуры оплавления порошкообразного слоя, Введение в состав стекла оксида алюминия менее 0,8 мас.% снижает устойчивость стекла к воздействию раствора серной кислоты, повышает ТКЛР стекла, При введении в состав стекла оксида хрома более 2,0 мас.% наблюдается образование в стекле посторонней кристаллической фазы, что делает его непригодным для защиты толстопленочных резисторов.
Введение в состав стекла оксида хрома менее 0,5 мас.% приводит к снижению химической устойчивости по отношению к растворам гидроокиси натрия и серной кислоты, Стекло готовят следующим образом. .Исходные компоненты взвешивают в заданном количестве. измельчают и перемешивают в фарфоровом барабане валковой мельницы в течение двух часов.
Соотношение шихты и шаров составляет 1:2 по массе, Варку стекол осуществляют в корундизовых или алундовых тиглях емкостью 0,51,0 л в муфельной печи с селитовыми нагревателями. Скорость подъема температуры в печи до температуры варКи стекла (1250- 50) С составляет 300-350 "С/ч, В ыдержка при температуре варки (20-30) мин, Затем часть стекломассы выливают в металлическую изложницу с пазом радиусом 10 мм с целью получения образца для исследования физических свойств стекла (Tg, ТКЛР), а основную часть стекломассы выливают в емкость, заполненную деионизованной водой, с целью получения стекла в виде гранул, Испытания стекла производят в монолитных образцах и в составе паст для защиты толстопленочных резисторов, Пасты изготавливают следующим образом: измельчают гранулят стекла до порошкообразного состояния со средним размером частиц (3-5) мкм, смешивают порошок стекла с органическим связующим, полученным на основе раствора этилцеллюлозы в терпинеоле, в соотношении 2,2:1.0 по массе соответственно. Полученную массу перетирают на пастотерке до максимального размера конгломератов не более 25 мкм.
Нанесение слоев паст осуществляют на печатных станках ПЦ-40-48 и "Тропа-1".
Вжигание паст проводят в трубчатой печи.
1806106
Скорость движения ленты транспортера 2 см/мин, общий цикл вжигания — 30 мин, Измерение сопротивления резисторов до и после защиты их стеклом проводят с помощью прибора цифрового Щ301-1. 5
Резистивный элемент изготавливают из пасты ОЖ0.035. 01 ТУ. Номиналы резисторов. 100, 10, 10, 10 Ом/
Определение физических свойств монолитных образцов стекол проводят на дила- 10 тометре типа 804 иВАНР— Gerateban" производства ФРГ.
Устойчивость стекол к растворам, содержащим NaoH и Нг304, определяют по специально разработанной методике (атте- 15 стат ЕТО.012.615).
Составы предлагаемых стекол и результаты испытаний приведены в таблице, где примеры 1-7 выполнены в пределах, заявленных в формуле изобретения, с 8-21 пока- 20
aàí выход за пределы, пример 22 выполнен по прототипу.
Анализ таблицы показывает, что по сравнению с прототипом, который является базовым обьектом, предлагаемые составы 25 стекол для защиты толстопленочных резисторов позволяют повысить химическую устой;ивость (потеря массь! стекла в
Состав стекла, иас. 4
Пример
Стабильность
Свойства стекла
ТКЛР, Химическая
->
10,К устойнивость (потеря массы) к растворам, мас.ь
РЬО SiOz ВгО> А! 0! Ст О! ТСОа Cdo
Tg, Ñ Т-ра оплавления покрытия, С сопротивления рааистора
< — 3 ° Х
NaOH Н,ВО<
3 5 510 600 72
3,0 510 600 71
6 0 506 590 73
3,0 520 610 70
3,5 505 590 73
7,0 509 600 73
4 О 510 590 72
6,0 650 650 78
3,0 507 590 79
6,0 509 600 81
3,0 550 650 80
3,5 540 650 83
4,0 505 570 81
5,3 525 620 82 .
4,0 529 610 80
5 6 520 610 . 79
5, 0 530 630 78
6,0 530 640 79
4, 0 Стекло кристаллиауется
2,9 525 630 80
7 1 520 625 77
3,0 510 600 79
8,0 2 ° 0
10,0 4,0
0,4
3,5
1,0
0,1
t,0
7,0
5,0
8,0
3,5
3>0
4,0
7,0
3,0
7,0
3,0
3,5
4,0
1,0
2,0
1,0
2>0
0,1
5,0 1,0
7,0 2,0
1,0
1,0
0,5
0,1
0,1
0,2
1,2
0 ° 2
2,0
2,0
1,0
0,1
1,0
1,0
1,5
1>3
1,0
1,2
1,0
13
19
2t1,2
l,5
1,4
1,0
1,0
5,0
1,0
13
4,0
1,5
1,0
13
16
19
1,3
5,0
5,9
0,4
1,2
2,1
2,0
1,5
2,9
8,1
1,0
19
13
1,3
1,5
20,0
20,0
16,0
7,0
6,0
1,0
1,0
7,0 тип
1 60,0
2 50,0
3 65,0
57 ° 0
5 69,0
6 60,0
7 b0,0
8 48,0
9 70,0
10 61,0
11 60,0
12 63,0
13 60,0
14 60;0
t5 59,0
I b 60, 0
17 58,0
18 59,0 !
9 57. 9
20 60,1
21 56,9
22 65,0
Прото22,0
25,0
17,0
22ко
17 0
20,0
18,0
24,0
17,0
16,0
26,0
24,0
19,0
20,0
18,0
20,0
19,0
20,1
20,0
5,5 1,0
8,0 0,8
7,0 5,0
10, 0 4, 0
5,0 1,0
8,0 1,0
6,0 1,0
4,0 1,0
11,0 1,0
8,0 0,7
8,0 6,0
8,0 1,0
8,0 2,0
8,0 2,0
8,0 1,0
8,0 1,0
8,0 1,0
9,0 растворах щелочей в 5-10 раэ, а кислотах в
5-25 раз меньше, чем у прототипа): снизить термический коэффициент линейного расширения на 8-13"",ь, повысить стабильность сопротивления резисторов в 4-10 раз.
Заявляемый материал в настоящее время наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к стеклу для защиты толстопленочных рутениевых чип-резисторов и резисторов ГИС.
Формула изобретения
Стекло, преимущественно, для защиты толстопленочных резисторов, включающее
РЬО,ЯОг, ВгОз, Т10г, Cdo, отлича ю щее с я тем, что, с целью повышения химической устойчивости, снижения термического коэффициента линейного расширения и повышения стабильности сопротивления, оно дополнительно содержит АЬОз и СггОз при следующем соотношении компонентов, мас. Д:
PbO 50,0-69,0
РОг 17,0-25,0
ВгОз 5,0-10,0
Т!Ог 3,0-8,0
С40 3,0-7,0
А1гОз 018 5.0
СггОз 0,54.2
