Стекло

 

Использование: для защиты резистивных элементов в электронной, радиотехнической и других смежных областях промышленности. Сущность изобретения: стекло содержит следующие компоненты, мас.%: оксид свинца 60,1...67,9 БФ PbO, оксид бора 5,0...14,9 БФ B2O3, оксид кремния 3,6...10,0 БФ SiO2, оксид титана 0,5. . . 3,9 БФ TiO2, оксид алюминия 0,5...7,5 БФ Al2O3, оксид цинка 15,1. . . 29,5 БФ ZnO, фторид свинца 0,5...10,1 БФ PbF2. Свойства защитных слоев на основе стекла: ТКЛР (64-68)10-7K-1, уход номинала резистора при вжигании защитного слоя +(1-2)%, дрейф номинала резистора после подгонки +(0,03-0,10)%, термостойкость-выдерживает охлаждение от Твж до 20oC, температура вжигания 480 - 520oC. 2 табл.

Изобретение относится к составам стекол преимущественно для толстопленочных ГИС на керамических подложках.

Заявляемый материал может быть использован для защиты резистивных элементов и может применяться в электронной, радиотехнической и других смежных областях промышленности.

Заключительной операцией изготовления толстопленочной схемы является процесс подгонки толстопленочных резисторов. Дрейф номинала резисторов после операции подгонки может значительно ухудшить параметры схемы. Причиной дрейфа толстопленочных резисторов является релаксация остаточных напряжений (термических, если операция подгонки проводилась электроискровым или лазерным методом, или механических при пескоструйной подгонке).

Стекловидный материал защитного слоя может приводить как к уменьшению, так и к увеличению дрейфа резисторов. Последнее имеет место, если он обладает низкой термостойкостью и сам является причиной возникновения термических напряжений. Следует отметить, что значение имеет не абсолютная величина термостойкости, а способность защитной пленки выдерживать перепады температур от температуры схватывания до комнатной. В связи с этим тугоплавкие стекла, имеющие термостойкость ниже этой величины, даже согласованные по ТКЛР с подложкой, не всегда пригодны.

Значительные проблемы с подгонкой резисторов возникают также, если при вжигании защитного слоя происходит значительный уход номинала резисторов в ту или иную сторону. Поэтому в качестве защитных материалов наиболее пригодны термостойкие стекловидные диэлектрики, при вжигании которых не происходит значительного изменения номинала резисторов.

Известно стекло для покрытия системы PbO B2O3 - SiO2, состава (мас.): PbO 65.75 SiO2 3.7 Cr2O3 0.5 B2O3 15.25 Al2O3 3.8 Вжигание защитного слоя на основе этого стекла при 460.560oC приводит к незначительному изменению номинала резисторов 0,3% ТКЛР стекла равен (65. 85)10-7K-1.

Другое известное стекло этой системы для защиты толстопленочных резисторов [2] содержащее (мас.): PbO 50.69 B2O3 5.10 SiO2 17.25
TiO2 3.8
Al2O3 0,8.5
CdO 3.7
Cr2O3 0,5.2
имеет ТКЛР (70.73)10-7K-1, близкий к ТКЛР керамики, и обеспечивает стабильность сопротивления резисторов при вжигании защитного слоя при 590.610oC до 2.5%
Стекло [3] системы PbO B2O3 Al2O3 - SiO2, состава (мас.):
PbO 25.45
B2O3 7.23
SiO2 20.50
Al2O3 1.13
CaO 0.15
MqO 0.15
BaO 0.15
ZnO 0.15
SrO 0.15
Bi2O3 0.5
SnO2 0.5
имеет ТКЛР (55.65)10-7K-1, близкий к ТКЛР керамики, и обеспечивает стабильность сопротивления резисторов при вжигании защитного слоя, однако, как и стекла [1, 2] обладает недостаточной термостойкостью и после операции подгонки защищаемые этими стеклами резисторы имеют высокий дрейф 2.3%
Известно стекло для защиты резистивных элементов системы PbO ZnO - B2O3 PbF2, [4] состава (мас.):
PbO 40.60
B2O3 12.17,5
SiO2 0,5.4
Al2O3 0,5.2
PbF2 10,2.18
ZnO 0.15
CuO 3.6
Bi2O3 0.5
Стекло с ТКЛР (86.92)10-7K-1 и температурой вжигания 340.380oC обладает высокой термостойкостью, дрейф после операции подгонки защищенных ими резисторов невелик (менее 1%), но при вжигании защитного слоя происходит значительный уход номинала резисторов (до 8%), что недопустимо.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу и технической сущности является состав [2]
Задачей является повышение термостойкости стекла и снижение за счет этого дрейфа защищаемых резисторов после операции лазерной подгонки при сохранении низкого ухода номиналов резисторов при вжигании защитного слоя.

Это достигается тем, что стекло, включающее PbO, B2O3, SiO2, TiO2, Al2O3, дополнительно содержит ZnO и PbF2 при следующем соотношении компонентов (мас.):
PbO 60,1.67,9
B2O3 5,0.14,9
SiO2 3,6.10,0
TiO2 0,5.3,9
Al2O3 0,5.7,5
ZnO 15,1.29,5
PbF2 0,5.10,1
Соотношение основных компонентов стекла (SiO2, B2O3, Al2O3, PbO, TiO2) выбиралось таким образом, чтобы:
а) ТКЛ стекла максимально приближался к ТКЛР высокоглиноземистой керамики, на которой сформирован резистор;
б) обеспечивалась достаточно низкая (480.520oC) температура вжигания стекла.

Повышение термостойкости стекла и снижение за счет этого дрейфа защищаемых резисторов после операции лазерной подгонки при сохранении низкого ухода номиналов резисторов при вжигании защитного слоя достигается за счет введения ZnO и PbF2. Часть оксида цинка вводится за счет уменьшения содержания в стекле SiO2 по сравнению с прототипом. Максимальный эффект достигается при одновременном присутствии ZnO и PbF2.

Концентрации ZnO и PbF2, введенных в состав стекла с целью повышения его термостойкости, ограничены тем, что при содержании ZnO менее 15,1 и PbF2 менее 0,5 мас. указанный эффект незначителен, а при содержании ZnO свыше 29,5% и PbF2 свыше 10,1% происходит существенное увеличение кристаллизационной способности стекла, что не позволяет получить качественные защитные пленки.

Известно, что термостойкость прямо пропорциональна прочности стекла, введение же ZnO за счет SiO2, а также введение PbF2 должно приводить к уменьшению прочности, а следовательно и термостойкости. Из уровня техники сведения об эффективном повышении термостойкости стекол системы PbO - B2O3 Al2O3 SiO2 при введении в них ZnO и PbF2 и уменьшении за счет этого дрейфа защищаемых этими стеклами резисторов неизвестны. Следовательно, стекло заявляемого состава имеет изобретательский уровень.

Изобретение поясняется конкретными примерами.

Стекла получали следующим образом. Порошки исходных химически чистых компонентов шихты (PbO, H3BO3, SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO, PbF2) высушивали, взвешивали в определенных количествах, соответствующих заданным составам стекол (табл. 1), тщательно перемешивали и сплавляли в корундизовых тиглях емкостью 100 мл в печи с карбидкремниевыми нагревателями. Подъем температуры в печи осуществляли со скоростью 5 oC/мин, при достижении температуры 1100.1300oC расплавы выдерживали 20 мин, гранулировали в воду и вырабатывали на штабики.

Гранулят стекол высушивали при 120+10oC в течение 4 ч в сушильном шкафу и измельчали до удельной поверхности 800+100 м2/кг на планетарной мельнице в халцедоновом барабане.

ТКЛР стекол определяли методом дилатометрии по стандартной методике на дилатометре ДКВ-5А.

Из полученных стеклопорошков изготавливали диэлектрические пасты для защиты резисторов на основе соединений рутения путем их смешивания с раствором этилцеллюлозы в терпинеоле на пастотерке. Соотношение стеклопорошка и раствора этилцеллюлозы в терпинеоле выбиралось таким образом, чтобы обеспечивалось высокое качество трафаретной печати.

Тестовые образцы изготавливали следующим образом. На подложку из керамики ВК94-1, содержащую тестовую резистивную схему с резисторами серии ПТР (0тУ-25-7807, 0070-87), методом трафаретной печати наносили слой защитной пасты, подсушивали его при 120+20oC в течение 10.15 мин и вжигали в конвейерной печи типа "Огнеупор" с максимальной температурой 480.520oC в течение 30. 60 мин. Температуру вжигания защитного слоя выбирали на 20.30oC больше температуры начала оплавления.

Качество защитных слоев на основе стекол, указанных в табл.1, оценивали по наличию пузырей, раковин, вспучивания на тестовых образцах визуально под микроскопом МБС-9. Сопротивление защищаемых резисторов после вжигания защитной пасты и операции подгонки (дрейф резисторов измерялся через 5 суток) измеряли на универсальном переносном измерительном приборе типа УИП-60М. Операцию подгонки проводили на установке АМЦ. Термостойкость оценивали по наличию трещин в защитном слое после его резкого охлаждения от температуры вжигания до комнатной температуры.

Данные табл.2 показывают, что стекло заявляемого состава имеет по сравнению со стеклом согласно прототипу лучшую термостойкость и обеспечивает после операции подгонки меньший дрейф защищенных ими резисторов при сохранении незначительного ухода номинала резисторов при вжигании. Это обусловливает повышение качества ГИС.

Стекло, включающее PbO, B2O3, SiO2, TiO2, Al2O3, отличающееся тем, что дополнительно содержит ZnO и PbF2 при следующем соотношении компонентов, мас.

PbO 60,1 67,9
B2O3 5,0 14,9
SiO2 3,6 10,0
TiO2 0,5 3,9
Al2O3 0,5 7,5
ZnO 15,1 29,5
PbF2 0,5 10,1

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Глазурь // 1784598

Глазурь // 1749195

Фритта // 1636364
Изобретение относится к ювелирнойпромышленности, а именно к составам стеклоэмалеи для приготовления ювелирных эмалей с целью декодирования изделий из меди и его сплавов

Эмаль // 1608145
Изобретение относится к составам эмалей для нанесения на детали из алюминия и может быть использовано, как электроизоляционная и электрои радиотехнике

Изобретение относится к защитным покрытиям, а именно к составам фритт для эмалевого покрытия для защиты низколегированных хромникельмолибденованадиевых сталей от окисления в процессе термообработки при нагреве в режиме высокотемпературного отпуска /600-670°С/ и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, например, при изготовлении корпусных изделий АЭС

Изобретение относится к составам силикатных эмалей, предназначенных для покрытия металлических изделий ,в частности, ювелирных

Глазурь // 1418305
Изобретение относится к технологии силикатов и может быть.использовано в промьшшенности стройматериалов в качестве покрытия при изготовлении керамических плиток

Эмаль // 1392039
Изобретение относится к составам электроизоляционных эмалей для , алюминия

Изобретение относится к составам фритт, используемых при получении керамических красок для декорирования изделий из стекла, фарфора, фаянса и эмальпосуды

Стекло // 2062755
Изобретение относится к составам стекол, предназначенных для использования в светотехнике (красные светофильтры) и в качестве легкоплавких красных эмалей на такие сплавы как томпак, латунь, мельхиор

Изобретение относится к легкоплавким стеклам, которые могут быть использованы о электронной технике, в частности ё качестве защитных покрытий резистивных элементов и полупроводниковых структур

Стекло // 1604762
Изобретение относится к технологии силикатов, конкретнее к производству свинцового алюмоборосиликатного стекла, предназначенного для использования в микроэлектронике в качестве низкотемпературных покрытий и стеклоприпоев

Изобретение относится к составам стекол, применяемым при изготовлении магнитных головок для звукои видеозаписывгуощей аппаратуры, а также магнитных головок хичя дисковых накопителей вь чис:1 ггельных устройств

Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к производству легкоплавких стекол, которые могут использоваться в электронной технике в качестве припоев и герметиков

Стекло // 1539173
Изобретение относится к области технологии силикатов, в частности спаев с коваром, и может быть использовано в электронной, радиотехнической и промышленности средств связи при создании высокоточных приборов специального назначения

Стекло // 1520028
Изобретение относится к составам стекол и может быть использовано в электронной, радиотехнической промышленности и промышленности средств связи для спаев с коваром

Стекло // 1516470
Изобретение относится к производству бесщелочных легкоплавких стекол, которые могут быть использованы в электронной технике, в частности в качестве защитных диэлектрических покрытий ИМС

Изобретение относится к технологии силикатов , в частности, к производству легкоплавкого свинцового алюмоборосиликатного стекла для композиционного материала, предназначенного для использования в микроэлектронике в качестве низкотемпературных покрытий и стеклоприпоев, в том числе для материалов с относительно невысокими коэффициентами теплового расширения

Изобретение относится к технологии стекла, а именно к составам легкоплавких некристаллизующихся стекол, и предназначено для использования в качестве спая и герметика в производстве кварцевых высокотемпературных термочувствительных резонаторов

 

Наверх