Стекло для спаивания с пермаллоем
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Использование: для спаивания со сплавом пермаллой, Сущность изобретения стекло содержит оксид кремния 46,5-50% БФ Si02, оксид алюминия 0,2-13,4% БФ AlaOa, оксид бора 4,5-10,4% БФ В20з, оксид натрия 5,5-9,1 % БФ №20, оксид лития 3,5- 4% БФ LJ20, оксид сурьмы 0,2-0,4% БФ 5Ь20з, оксид висмута 11,1-12,9% БФ В|20з, оксид свинца 2.7-3,2% БФ РЬО, оксид кадмия 1,5-3,9% БФ CdO, оксид лантана 0,6- 13,9% БФ . Характеристики стекла температура растекания 710-750°С, температурный коэффициент линейного расширения (95-103) 1/°С. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s С 03 С 3/108, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
4 ос (Л
Ъ
1Ю
0с
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875288/33 (22) 19.10.90 (46) 30.09.92. Бюл. N. 36 (71) Научно-исследовательский институт
"Домен" (72) Н.Н.Максимов и Л.Н,Соловьев (56) Авторское свидетельство СССР
N 1447761. кл. С 03 С 3/064, 1988, Заявка Японии N" 61 — 4781, кл, С 03 С 3/091. 1986, (54) СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ С ПЕРМАЛЛОЕМ
Предлагаемое изобретение относится к составам стекол для спаивания с металлическим сплавом "пермаллой" при изготовлении магнитодиэлектриков, используемых в электрон ной техн и ке.
Магнитодиэлектрики, сочетающие в себе магнитные и диэлектрические свойства, в настоящее время изготавливаются из смеси порошка магнитного материала, например железа, феррита, пермаллоя (сплав на основе железа и никеля), и диэлектрического связующего, обычно смол, Полученные с использованием последних композиционные материалы механически непрочны. химически неустойчивы.,Кроме. того, диэлектрическое связующее применяется для соединения пермаллоевых элементов пластинчатой формы, например, при изготовлении сердечников магнитных головок.
В этому случае также желательно повышение прочности соединения, т.к. в процессе эксплуатации головка подвергается значи. тельному контактному давлению.
БЫ„„1765126 А1 (57) Использование: для спаивания со сплавом "пермаллой", Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 46,5-50%
БФ SiOz, оксид алюминия 0,2 — 13,4% БФ
А120з, оксид бора 4,5 — 10,4% БФ В20з, оксид натрия 5,5 — 9,1% БФ Ка20, оксид лития 3,54% БФ LigO, оксид сурьмы 0,2 — 0,4% БФ
Sb20a, оксид висмута 11,1 — 12,9% БФ Bi;03, оксид свинца 2.7 — 3,2% БФ PbO, оксид кадмия 1,5 — 3,9% БФ CdO, оксид лантана 0,613,9% БФ Laz03. Характеристики стекла: температура растекания 710 — 750 С, температурный коэффициент линейного расширения (95 — 103) 10 1/ С. 2 табл.
Прочность и химическую устойчивость можно в значительной степени повысить за счет замены органического связующего порошком из стекла, спекая последний с пермаллоем при температуре растекания стекла.
В настоящее время для производства электронных приборов наиболее широкое применение находят пермаллоевые сплавы, содержащие молибден, Их нагрев сверх температуры 750 С недопустим, т.к, приводит к деградации магнитных свойств. Совокупность требований, которым должно удовлетворять стекло "для обеспечения возможности его применения при производстве магнитодиэлектриков из молибденосодержащего пермаллоя, можно сформулировать следующим образом:
1) температура растекания не должна превышать 750"С;
2) наличие высокой адгезии к частицам порошка молибденсодержащего пермаллоя;
1765126
10
3) кристаллизационная устойчивость;
4) отсутствие склонности к выделению пузырьков при спекании прессованных заготовок магнитодиэлектриков;
5) отсутствие склонности к коррозионному растравливанию частиц порошка молибденсодержа щего пермаллоя и ри спекднии;
6) согласованность с молибденсодержащим пермаллоем по термическому расширению, обеспечиваемая при значениях температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) не ниже 95 10 С
7) микротвердость по Виккерсу — не ниже 650 кгс/мм2;
8) высокая водо- и щелочоустойчивость, Известно стекло для спаивания с пермаллоем, включающее, мас,7;:
SiO2 8 — 12
В203 11 — 15
ВаО 50 — 65
А!20з 3 — 5
Sr0 5 — 20
Mg0 2 — 4
Fe2OS 0,1 — 0,5
MiO 0,1 — 0,5
Существенными недостатками этого стекла являются высокая температура растекания — 900 С и недостаточная кристаллизационная и химическая устойчивость (из-за значительного содержания оксида бария), Указанная температура растекания не позволяет использовать стекло данного состава для спаивания с молибденсодержащим пермаллоем.
Наиболее близким к предлагаемому по составу и достигаемому результату является стекло для спаивания с железоникелевым сплавом (пермаллоем) (2), включающее, мас.7: .
Я!Ог 60,3 — 64,7
А!20з 2,5-7,6
В20з 17,2 — 20,8
МагО 4,5-7,3
К20 2,5-5,8
Li20 0,5-2,4
7!02 0,5-2,9
АэгОз 0 — 0,3
$Ь20з 0 — 0,3 при этом сумма Аз20з+ ЯЬ20з равна 0-0,3.
Данное стекло выбирается нами за прототип. Э
По сравнению с известным оно характеризуется большей кристаллизационной устойчивостью и существенно более высокой химической устойчивостью. Его микротвердость по Виккерсу составляет около 600 кгс/мм . Недостатками этого стекла являг ются высокая температура растекания — не
55 менее 860 С и низкий ТКЛР— (60 — 72) 10
-1
С, Эти недостатки стекла исключают возможность его использования для получения магнитодиэлектриков из молибденсодержащего пермаллоя.
Целью предлагаемого изобретения является снижение температуры растекания и повышение температурного коэффициента линейного расширения, Цель достигается тем, что стекло для спаивания с пермаллоем, включающее $!02, А!20з, В20з, Ма20, Li20 и ЯЬ20з, дополнительно содержит В!20з, РЬО, CdO u La20a при следующем соотношении компонентов, мас, 7:
Конкретные примеры составов предлагаемого стекла приведены в табл,1, свойства — в табл.2: ТКЛP а в интервале температур 20 — 300 С и температура начала деформации Тн.д., определенные при нагреве в дилатометре ДКВ-5А со скоростью
3 С/мин; температура растекания Т»с>,, при которой краевой угол смачивания подложки из молибденсодержащего пермаллоя становится менее 15О; микротвердость по
Виккерсу Н, измеренная с помощью микротвердомера ПИТ-3 по стандартной методике при нагрузке на индентор, равной 100 r; потери массы образцов диаметром 20 мм, высотой 8 мм после кипячения в дистиллированной воде в течение 3 ч — Рв, после кипячения в 5 /-ном растворе NaOH в течение 1 ч — Рщ, Стекла синтезируются в платиновом или в корундовом тигле при температуре
1330 С, То обстоятельство, что предлагаемое стекло содержит значительное количество оксидов лантана и кадмия, в принципе должно было бы привести к существенному повышению температуры растекания по сравнению со стеклом-прототипом, тем более при резком снижении содержания оксида бора, а также понизить кристаллизационную устойчивость. Снижение же содержания еще и второго, основного, стеклообразователя-кремнезема — обычно приводит к увеличению насыщенности стекла растворенными газами и интенсивности выделения их при спаивании, к снижению химической устойчивости. Введение в стекло рассматриваемого типа оксидов а20з и
CdO совместно с оксидами В!20з и РЬО при отработанном оптимальном соотношении всех компонентов привело к необычному результату; температура начала деформации стекла повысилась по сравнению со стеклом-прототипом, а температура растекания — резко снизилась; при этом во время спекания отпрессованных заготовок магни1765126
Таблица 1 тодиэлектриков образования пузырьков на поверхности соприкосновения с частицами порошка молибденсодержащего пермаллоя не наблюдается.
Предложенное стекло удовлетворяет 5 всем требованиям, перечисленным выше.
Во-первых, оно характеризуется существенно более высоким по сравнению со стеклом-прототипом ТКЛР и хорошим согласованием с молибденсодержащим пер- 10 маллоем по термическому расширению, благодаря чему в спеченных магнитодиэлектриках совершенно не образуется трещин. Во-вторых, стекло обладает высокой микротвердостью, а указанное содержание 15 в предлагаемом стекле Я Ог и В20з в значительной степени определяет высокий уровень его химической устойчивости. При содержании Я Ог и ВгОз в количестве менее
46,5 и 4,5, соответственно, химическая ус- 20 тойчивость предлагаемого стекла существенно снижается. Если содержание SiOz превышает 50,0/, заметно увеличивается температура растекания стекла, При содержании В203 сверх 10,4, существенно уве- 25 личивается насыщенность стекла парами воды, что приводит к возникновению пузырьков в спеченных магнитодиэлектриках.
Присутствие в предлагаемом стекле оксида алюминия повышает его механиче- 30 скую прочность и кристаллизационную устойчивость. Такое действие А1гОз п роя вляется, если его содержание в стекле оказывается не менее 0,2 /. При его содержании сверх 13,4 существенно увеличивается 35 температура растекания стекла.
Температура растекания стекла заметно повышается, если количество оксидов натрия и лития становится менее 5,5 и 3,5 соответственно. Если их содержание увели- 40 чивается сверх 91, и 4,0 соответственно снижается химическая устойчивость стекла.
Количество пузырьков в сваренном стекле существенно увеличивается при содержании ЯЬгОз менее 0,2, Если ее содержание увеличивается сверх 0,4, снижается кристаллизационная устойчивость стекла.
Снижение температуры растекания и интенсивности образования пузырьков в спеченных магнитодиэлектриках становится существенным, когда содержание BiOz, PbO, Cd0 и агОз оказывается не менее
11,1; 2,7; 1,5 и 0,6 соответственно. При содержании этих оксидов, соответственно, сверх 12,9; 3,2; 3,9 и 13,9 заметно снижается кристаллизационная устойчивость стекла, Применение предлагаемого стекла делает возможным изготовление механически прочных и химически устойчивых магнитодиэлектриков из молибденсодержащего пермаллоя, нагрев которого выше температуры 750 С недопустим, Формула изобретения
Стекло для спаивания с пермаллоем, включающее SiOz, АЬОз, В Оэ, йагО, LizO u
ЯЬгОз, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения температуры растекания и повышения температурного коэффициента линейного расширения, оно дополнительно содержит В гОз, PbO, CdO и а Оз при следующем соотношении компонентов, мас. /:
Я!02 — 46,5 — 50,0
А120з — 0,2 — 13,4
В20з — 4,5 — 10,4
Ма Π— 5,5-9,1
020 — 3,5 — 4,0
ЯЬгОз — 0,2 — 0,4
В 12 0з — 1 1, 1 — 12,9
PbO — 2,7 — 3,2
CdO — 1,5 — 3,9
LazOg — 0,6 — 13,9
1765126
Таблица 2
15
25
Составитель Н.Максимов
Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 3351 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5