Легкоплавкое стекло "2лс"


 


Владельцы патента RU 2540749:

Общество с ограниченной ответственностью "Специальное Конструкторское Техническое Бюро Электроники, Приборостроения и Автоматизации" (RU)

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.

 

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 (КПУ), в частности, в качестве спая и герметика при сборке и монтаже кварцевых манометрических резонаторов абсолютного, избыточного и дифференциального давления, кварцевых опорных резонаторов, кварцевых чувствительных элементов для акселерометров и т.п.

Стекло для спая и герметизации (КПУ) должно иметь согласованный с монокристаллическим кварцем температурный коэффициент термического расширения (ТКЛР) равный (105±2)×10-7К-1, что обеспечивает высокую прочность спая при малой зависимости параметров КПУ от температуры. Температура спаивания и герметизации материалов должна составлять 480-490°C для того, чтобы верхний предел рабочей температуры самого КПУ, работающего в экстремальных условиях, составлял 450°C.

Известно стекло для спая и герметика, используемое в производстве термочувствительных резонаторов, которое содержит в мас.%: PbO 15,5-50,0; ZnO 8,5-11,0; B2O3 4,5-7,5; TeO2 35,5-71,5 [1]. Стекло обладает хорошей адгезионной прочностью, водостойкостью и требуемой температурой спаивания. Однако ТКЛР стекла выше требуемых значений.

Известно стекло, предлагаемое в качестве герметика, содержащее в мас.%: Bi2O3 24,8-47,0; PbO 33,8-59,3; ZnO 8,3-12,3; SiO2 2,0-2,5; B2O3 5,6-6,8 [2]. При всей положительной оценке стекла, оно имеет повышенный ТКЛР и температуру спаивания ниже требуемых значений.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу «2ЛС» по технической сущности и достигаемому результату является стекло для производства кварцевых высокотемпературных термочувствительных резонаторов, которое содержит в 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 [3]. Стекло хорошо согласуется по ТКЛР с монокристаллическим кварцем, но имеет пониженную на ~30°C температуру спаивания материалов, что сужает интервал рабочих температур резонатора.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение температуры спаивания и герметизации в целях повышения верхнего предела рабочей температуры пьезорезонансных устройств (до 450°C).

Для решения поставленной задачи предлагается легкоплавкое некристаллизующееся стекло «2ЛС», включающее PbO, PbF2, B2O3, SiO2, ZnO, Cu2O, Bi2O3, CdO, которое содержит указанные 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. Количественное соотношение указанных компонентов в предлагаемом составе легкоплавкого стекла позволяет повысить температуру спаивания и герметизации, получить согласованный спай с монокварцем, обеспечить высокую прочность спая во всем интервале рабочих температур и, тем самым, повысить верхний предел рабочей температуры КПУ, обеспечивая стабильность их характеристик.

Из литературных источников стекло для спаивания, пассивации и герметизации микросборок и узлов с данным соотношением компонентов неизвестно и нами предлагается впервые.

Варианты состава и физико-химические свойства предлагаемого легкоплавкого стекла и прототипа представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Составы легкоплавких стекол
Компоненты Содержание компонентов в составах, мас.%
Варианты предлагаемого легкоплавкого стекла «2ЛС» Прототип [3]
1 2 3
PbO 78,5 77,1 75,9 80,5-82,5
PbF2 4,9 5,5 6,3 -
B2O3 7,8 7,7 7,7 5,5-7,5
SiO2 0,75 0,9 1,5 0,5-0,9
ZnO 4,3 5,0 5,1 5,5-6,5
Cu2O 1,25 1,2 1,5 1,0-1,5
Bi2O3 2,0 1,2 1,0 1,0-2,5
CdO 2,0 1,4 1,0 -
Co2O3 - - - 1,5-3,5
Таблица 2
Физико-химические свойства легкоплавких стекол
Показатели Составы стекол
Варианты предлагаемого легкоплавкого стекла «2ЛС» Прототип [3]
1 2 3
Температура спаивания (герметизации), °C 480 490 480 450-460
Водоустойчивость (гидролитический класс) 1 1 1 1
Прочность спая (адгезионная) на сдвиг, МПа 45 45 45 45
Кристаллизационная способность в интервале температур 300-600°C нет нет нет не кристал.
Верхний предел рабочей температуры резонатора, °C 450 450 450 400

Сопоставляя показатели физико-химических свойств предлагаемого стекла и прототипа, можно заключить, что предлагаемое стекло согласуется по ТКЛР с монокристаллическим кварцем в широком диапазоне температур, что дает возможность применять КПУ при криогенных температурах от минус 200°C.

Температура, при которой происходит спаивание и герметизация, позволяет повысить верхний предел рабочей температуры КПУ и дает возможность применять их при высоких температурах до 450°C.

Предлагаемое стекло по сравнению с прототипом позволяет в большей степени стабилизировать параметры кварцевых датчиков физических величин и повысить их класс точности. В частности, использование предлагаемого легкоплавкого стекла «2ЛС» в качестве спая и герметика позволило получить кварцевые датчики абсолютного и избыточного давления класса точности до 0,025%.

Источники информации

1. Патент РФ №2185343, МПК7 C03C 8/4, C03C 3/12, опубл. 20.07.2002. Бюл. №20.

2. Патент РФ №2237623, МПК7 C03C 8/24, C03C 8/10, опубл. 10.10.2004. Бюл. №28.

3. Патент РФ №2152909, МПК7 C03C 3/074, опубл. 20.07.2000. Бюл. №20.

Легкоплавкое стекло для спаивания и герметизации монокристаллического кварца, включающее PbO, B2O3, SiO2, ZnO, Cu2O, Bi2O3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит PbF2 и CdO при следующем соотношении компонентов, 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



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составам легкоплавких стекол, которые могут быть использованы для защиты участков интегральных схем, изоляции деталей приборов. .
Стекло // 2326060
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов свинцовистых стекол, которые могут быть использованы для изготовления деталей оптических приборов, световых рассеивателей.
Стекло // 2321558
Изобретение относится к составам стекол, используемых преимущественно в микроэлектронике. .
Изобретение относится к составам оптического стекла, используемого в приборостроении. .
Стекло // 2312076
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, используемого в качестве высокотемпературной изоляции в электротехнике. .
Изобретение относится к составам флюсов для керамических надглазурных красок. .
Стекло // 2311353
Изобретение относится к составам стекол, используемых в электронной технике. .

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.

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.
Наверх