Легкоплавкое стекло

 

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. Легкоплавкое стекло для спаивания и герметизации монокристаллического кварца Z-среза имеет следующий состав, вес.%: PbO 80,5-82,5; B2O3 5,5-7,5; SiO2 0,5-0,9; ZnO 5,5-6,5; Cu2O 1,0-1,5; Bi2O2 1,0-2,5; Co2O3 1,5-3,5. Технической задачей изобретения является снижение ТКЛР и повышение температуры размягчения и спаивания стекла. 2 табл.

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, в частности резонаторов марок РКТВ 206 и РКОВ 206, на основе которых производятся терморегуляторы с аналоговым и цифровым выходом.

Указанные терморегуляторы состоят из корпуса, выполненного из монокристаллического кварца Z-среза и характеризуются интервалом рабочих температур от 0 до 400oC.

Стекла для герметизации таких резонаторов должны иметь температурный коэффициент линейного расширения, согласованный с ТКЛР монокварца Z-среза (100-10510-7К-1), образовывать прочный вакуумный спай с кварцем и иметь температуру спаивания (герметизации) 460 10oC, т.е. выше максимальной рабочей температуры резонатора, для обеспечения стабильной его работы в области высоких температур.

Известно стекло для герметизации микросхем, содержащее, мас. %: SiO2 13-18; В2O3 5,5-9,5; Al2O3 6-8; PbO 60,5-64,5; ZnO 4-6; SnO2 1-2; ZrO2 1-2. Недостатками стекла являются высокая температура начала размягчения (430+10oC) и низкий температурный коэффициент линейного расширения (602)10-7 1/град [1].

Известно стекло, предлагаемое в качестве герметика, содержащее, мас.%: PbO 72,5-77; В2O3 7,0-11,0; Bi2O3 6,0-12,0; ZnO 1,5-2,5; SiO2 0,5-1,2; Ti2O3 1,0-6,0; Nb2O5 0,5-1,3 [2] . Существенным недостатком стекла является содержание в его составе высокотоксичного компонента - оксида таллия, что требует особых условий синтеза стекла, а также низкая водоустойчивость (IV гидролитический класс).

Наиболее близким к предлагаемому стеклу по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее, мас.%: PbO 16,0-33,0; В2O3 2,0-2,5; SiO2 1,0-1,5; ZnO 3,0-6,0; Bi2O3 60,0-75,0 [3].

Стекло характеризуется хорошей адгезионной прочностью к пьезокварцу и высокой влагостойкостью. Однако ТКЛР стекла составляет 120-13510-7K-1, а температура начала размягчения и температура спаивания ниже требуемых значений, что не позволяет применять данное стекло для герметизации высокотемпературных терморегуляторов указанных марок, т.к. ограничивает верхний предел рабочей температуры резонатора.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение ТКЛР и повышение температуры начала размягчения и спаивания стекла в целях обеспечения стабильной работы резонатора при высоких температурах (до 400oC).

Для решения поставленной задачи предлагается легкоплавкое стекло, включающее PbO, B2O3, SiO2, ZnO, Cu2O, Bi2O3, Co2O3, которое содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%: PbO 80,5 - 82,6; B2O3 5,5 - 7,5; SiO2 0,5-0,9, ZnO 5,0-6,5; Cu2O 1,0 - 1,5; Bi2O3 1,0 - 2,5; Co2O3 1,5 - 3,5.

Количественное сочетание указанных компонентов в предлагаемом составе легкоплавкого стекла, предназначенного для герметизации высокотемпературных резонаторов, позволяет повысить температуру начала размягчения и температуру спаивания при одновременном снижении ТКЛР стекла, что даст возможность получить согласованный спай стекла с материалом корпуса резонатора и обеспечит стабильную работу последнего в области рабочих температур до 400oC.

Из источников литературы не известно стекло для спаев и герметизации с данным сочетанием компонентов и предлагается впервые.

Шихту для варки стекла приготавливают из следующих сырьевых материалов: свинцового сурика, борной кислоты, кварцевого песка, оксидов цинка, меди, висмута и кобальта. Сырьевые материалы взвешивают на технических весах, тщательно перемешивают, просеивают через сито N 0,5 и готовую шихту засыпают в корундовые тигли, которые загружают в холодную электрическую печь. Варка стекла осуществляется при температуре 850 - 900oC с выдержкой при максимальной температуре 15 - 20 мин. Скорость подъема температуры в электрической печи 300oC в 1 ч.

Составы предлагаемого легкоплавкого стекла и их физико-химические свойства представлены в табл. 1.

Сопоставляя показатели физико-химических свойств предлагаемого стекла и прототипа, можно заключить, что предлагаемое стекло хорошо согласовывается по ТКЛР с монокристаллическим кварцем Z-среза, что обеспечивает образование прочного спая этих двух материалов. Стекло имеет температуры начала размягчения и спаивания выше, чем у прототипа, в результате чего обеспечивается стабильная работа резонатора при максимальной рабочей температуре 400oC.

Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, либо склонны к кристаллизации в интервале температур 200 - 600oC, т.е. в области температуры спаивания, либо не соответствуют требованиям по ТКЛР и температуре спаивания.

В силу указанных причин запредельные составы не могут быть использованы для герметизации кварцевого высокотемпературного терморезонатора.

Использование предлагаемого легкоплавкого стекла в качестве спая и герметика в производстве высокотемпературных резонаторов позволило разработать на их основе электронные термометры и терморегуляторы с аналоговым и цифровым выходом класса точности до 0,1 %.

Источники информации 1. Авт. св. СССР N 1313817, МКИ4 С 03 С 3/074, опубл. 30.05.87. Бюл. N 20.

2. Авт. св. СССР N 1316986, МКИ4 С 03 С 8/24, опубл. 15.06.87. Бюл. N 22.

3. Авт. св. СССР N 1567536, С 03 С 8/10, опубл. 30.05.90. Бюл. N 20.

Формула изобретения

Легкоплавкое стекло для спаивания и герметизации монокристаллического кварца Z-среза, включающее PbO, ZnO, B2O3, Bi2O3, SiO2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Cu2O, Co2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbO - 80,5 - 82,5; B2O3 - 5,5 7,5; SiO2 - 0,5 - 0,9; ZnO - 5,0 - 6,5; Cu2O - 1,0 - 1,5; Bi2O3 - 1,0 - 2,5; Co2O3 - 1,5 - 3,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Стекло // 2081069

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
Стекло // 2311353
Изобретение относится к составам стекол, используемых в электронной технике
Изобретение относится к составам флюсов для керамических надглазурных красок
Стекло // 2312076
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, используемого в качестве высокотемпературной изоляции в электротехнике
Изобретение относится к составам оптического стекла, используемого в приборостроении
Стекло // 2321558
Изобретение относится к составам стекол, используемых преимущественно в микроэлектронике
Стекло // 2326060
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов свинцовистых стекол, которые могут быть использованы для изготовления деталей оптических приборов, световых рассеивателей
Изобретение относится к составам легкоплавких стекол, которые могут быть использованы для защиты участков интегральных схем, изоляции деталей приборов
Изобретение относится к составам легкоплавких некристаллизующихся стекол и предназначено для спаивания и герметизации микросборок и узлов в приборостроении, радиоэлектронике и пьезорезонансной технике, в частности для спая и герметизации кварцевых пьезорезонансных устройств. Техническим результатом изобретения является повышение температуры спаивания и герметизации для повышения верхнего предела рабочей температуры пьезорезонансных устройств. Стекло включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: PbO 75,9-78,5; PbF2 3,9-6,3; B2O3 7,7-7,8; SiO2 0,75-1,5; ZnO 4,3-5,1; Cu2O 0,75-1,5; Bi2O3 1,0-2,0; CdO 1,0-2,0. Температурный коэффициент линейного расширения стекла 105·10-7K-1. Температура спаивания 480-490°C. 2 табл.

Стекло // 2614768
Изобретение касается составов стекол, которые могут быть использованы в качестве высокотемпературной изоляции обмоточных проводов. Стекло содержит, мас. %: SiO2 15,0-22,0; В2O3 8,0-12,0; Аl2O3 8,5-14,5; РbО 40,0-48,0; ZrO2 3,0-4,0; ZnO 2,0-5,0; CuO 0,1-1,0; ВеО 1,0-2,0; MgO 5,0-10,0. Технический результат – повышение температуры оплавления стекла. 1 табл.

Изобретение относится к составам стекол с повышенным коэффициентом светопреломления, которые могут быть использованы в оптических приборах, а также для изготовления декоративно-художественных изделий. Оптическое стекло содержит, мас.%: PbO 56,0-63,0; SiO2 10,0-17,0; GeO2 12,0-14,0; ZnO 6,0-8,0; СаО 5,0-9,0. Технический результат – снижение количества токсичного PbO при сохранении показателя светопреломления. 1 табл.
Наверх