close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4395

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4395
(13)
C1
7
(51) C 03C 3/074,
(12)
C 03C 8/10,
C 03C 8/24
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО
(21) Номер заявки: a 19980017
(22) 1998.01.06
(46) 2002.03.30
(71) Заявители: Белорусский
государственный
технологический университет (BY), СКТБ
электроники,
приборостроения
и
автоматизации (RU)
(72) Авторы: Рачковская Г.Е. (BY), Поляков В.Б.,
Семенкова О.С., Поляков А.В. (RU)
(73) Патентообладатели: Белорусский
государственный технологический университет (BY),
СКТБ
электроники, приборостроения и
автоматизации (RU)
(57)
Легкоплавкое стекло для спаивания и герметизации монокристаллического кварца Z-среза, включающее
РbО, В2О3, SiO2, ZnO, Cu2O, Вi2O3 и Co2O3 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
РbО
80,5 - 82,5
В2О3
5,5 - 7,5
SiO2
0,5 - 0,9
ZnO
5,0 - 6,5
Cu2O
1,0 - 1,5
Вi2O3
1,0 - 2,5
Co2O3
1,5 - 3,5.
BY 4395 C1
(56)
US 5346863 A, 1994.
BY 873 C2, 1995.
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 °С до 400 °С.
Стекла для герметизации таких резонаторов должны иметь температурный коэффициент линейного расширения, согласованный с ТКЛР монокварца Z-среза (100 - 105 ⋅ 10-7 К1), образовывать прочный вакуумный
спай с кварцем и иметь температуру спаивания (герметизации) 460 + 10 °С, т.е. выше максимальной рабочей
температуры резонатора, для обеспечения стабильной его работы в области высоких температур.
Известно стекло для герметизации микросхем, содержащее в мас. % SiO2 13-18; B2O3 5,5 - 9,5; А12O3 6 8; PbO 60,5 - 64,5; ZnO 4 - 6; SnO2 1 - 2; ZrO2 1 - 2. Недостатком стекла является высокая температура начала
размягчения (430 + 10 °С) и низкий температурный коэффициент линейного расширения (60 + 2) ⋅ 10-71/град
[1].
Известно стекло, предлагаемое в качестве герметика, содержащее в мас. % PbO 72,5 - 77; B2O3 7,0 - 11,0;
Bi2O3 6,0 - 12,0; ZnO 1,5 - 2,5; SiO2 0,5 - 1,2; Tl2O3 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).
BY 4395 C1
Наиболее близким к предлагаемому стеклу по технической сущности и достигаемому результату является
стекло, содержащее в мас. % PbO 16,0 - 33,0; Bi2O3 60,0 - 75,0; B2O3 2,0 - 2,5; SiO2 1,0 - 1,5; ZnO 3,0 - 6,0 [3].
Стекло характеризуется хорошей адгезионной прочностью к пьезокварцу и высокой влагостойкостью.
Однако ТКЛР стекла составляет 120 - 125 ⋅ 10-7 К-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 предполагаемого изобретения является снижение ТКЛР, повышение температур начала размягчения и спаивания и адгезионной прочности стекла в целях обеспечения стабильной работы резонатора
при высоких температурах (до 400 °С).
Для решения поставленной задачи предлагается легкоплавкое стекло, включающее РbО, B2O3, SiO2, ZnO,
Cu2O, Bi2O3, Co2O3, которое содержит указанные компоненты при следующем соотношении мас. %: РbО 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.
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 400 °С.
Из источников литературы неизвестно стекло для спаев и герметизации с данным сочетанием компонентов и нами 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 № 0,5 и готовую шихту засыпают в
корундовые тигли, которые загружают в холодную электрическую печь. Варка стекла осуществляется при
температуре 850 - 900 °С с выдержкой при максимальной температуре 15 - 20 мин. Скорость подъема температуры в электрической печи 300 °С в час.
Составы предлагаемого легкоплавкого стекла и их физико-химические свойства представлены в таблице
1.
Таблица 1
Составы легкоплавких стекол
Компоненты
1
РbО
B2O3
SiO2
ZnO
Cu2O
Co2O3
Bi2O3
80,5
7,5
0,7
5,4
1,0
3,5
1,4
Содержание компонентов, мас. % в составах
2
3
Прототип а.с. СССР
№ 1567536
81,5
82,5
16,0 - 33,0
5,5
6,4
2,0 - 2,5
0,9
0,5
1,0 - 1,5
6,5
5,0
3,0 - 6,0
2,0
1,5
2,6
1,5
1,0
2,5
60,0-75,0
Таблица 2
Физико-химические свойства легкоплавких стекол
Показатель
1
2
Составы
3
Прототип а.с. СССР
№ 1567536
260 - 320
340 - 350
120-125
36-41
Температура начала размягчения, °С
380
365
365
Температура спаивания, °С
460
450
450
100
105
105
ТКЛР, ⋅ 107 K-1
Прочность (адгезионная) на сдвиг, МПа
45
45
45
Кристаллизационная способность
в интервале температур 200-600 °С
нет
нет
нет
не кристаллизуется
Водоустойчивость (гидролитический класс)
1
1
1
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 400 °С.
2
BY 4395 C1
Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, либо склонны к кристаллизации в интервале
температур 200 - 600 °С, 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. А.с. СССР № 1313817 МКИ4 С03С 3/074, опубл. 30.05.87. Бюл. № 20.
2. А.с. СССР № 1316986 МКИ4 С03С 8/24, опубл. 15.06.87. Бюл. № 22.
3. А.с. СССР № 1567536 С03С 8/10, опубл. 30.05.90. Бюл. № 20.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
128 Кб
Теги
by4395, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа