Стекло для спаивания элементов магнитных головок

Стекло для спаивания элементов магнитных головок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для спаивания ферритовых элементов магнитных головок для звукои видеозаписывающих устройств и вычислительной техники. Сущность изобре2 тения: стекло содержит оксид кремния 50,11-56,71% БФ SI02, оксид бора 16,13- 19,36% БФ ВаОз, оксид натрия 11,49- 15,60% БФ N320, оксид лития 3,02-5.07% БФ LiaO. оксид магния 0.01-2,72% БФ МдО, оксид цинка 0,01-1,52% БФ ZnO, оксид кальция 3,03-7,5% БФ СаО, оксид алюминия 0,47-1,57% БФ , оксид лантана 0,01-10.07% БФ . оксид калия 0,01- 1,47% БФ . оксид сурьмы 0,27-0,49% БФ ЗЬ20з. Время до появления первых признаков изменения микрорельефа поверхности магнитопроводов 30-40 мин, количество пузырьков в объеме 0,1 мм3 стеклянной части спаянного блока магнитных головок 1-2 шт. 2 табл.

СОК>З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)л С 03 С 3/095

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872759/33 (22) 16.08.90 (46) 30,10.92. Бюл. N. 40 (71) Научно-исследовательский институт

"Домен" (72) Н.Н,Максимов и Л.Н.Соловьева (56) Авторское свидетельство СССР

N 1278312. кл. С 03 С,З/066; 1986.

Авторское свидетельство СССР

N - 833617, кл. С 03 С 3/095, 1979, (54) СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТНЫХ ГОЛОВОК (57) Использование: для спаивания ферритовых элементов магнитных головок дпя звуко- и видеозаписывающих устройств и вычислительной техники. Сущность изобреИзобретение относится к составам стекол для спаивания ферритовых элементов магнитных головок для звуко- и видеозаписывающих устройств и вычислительной техники, Может быть использовано также дпя изолирующих и герметизирующих покрытий в электронной технике.

В последние годы в области производства магнитных головок продолжался процесс перехода от использования для формирования рабочих зазоров тугоплавких стекол с температурой растекания 900 — 950 С к использованию стекол с температурой растекания 700-750 С, Предложенные различными авторами составы стекол с температурой растекания до 750 С в разной степени отвечают следующему комплексу максимальных требований, предъявляемых к стеклам

„„5U„„ 1772989 А 1 тения: стекло содержит оксид кремния

50,11-56,717ь БФ Si0z, оксид бора 16,13—

19,367 > БФ В203,. оксид натрия 11,4915,60 Я, БФ йа20, оксид лития 3,02-5,07%

БФ LizO, оксид магния 0,01 — 2,727, БФ М90, оксид цинка 0,01 — 1,52% БФ ZnО, оксид кальция 3,03-7,5% БФ СаО, оксид алюминия 0,47 — 1,57% БФ AI203, оксид лантана

0,01 — 10,07% БФ 1 а203, оксид калия 0,011,47% БФ КгО, оксид сурьмы 0,27-0,49;4

БФ S0203. Время до появления первых признаков изменения микрорельефа поверхности магнитопроводов 30 — 40 мин, количество пузырьков в объеме 0,1 мм стеклянной части спаянного бпска магнитных головок 1-2 шт. 2 табл. указанного назначения: твердость — не.ниже твердости феррита (микротвердость по

Виккерсу марганец-цинковых ферритов—

630-670 кгс/мм ); высокая адгезия к фер2, риту, обеспечивающая затекание расплавленного стекла в рабочий зазор на необходимую глубину; отсутствие склонности растравливать поверхность ферритовых магнитопроводов и обра- С) зовывать пузырьки при формировании р рабочих зазоров: отсутствие скольконибудь заметной кристаллизации; согласованность по термическому расширению со спаиваемыми материалами магнитных головок; кислотои щелочеустойчивость, Анализ предложенных решений показывает, что достижение высокого уровня всех свойств в одном стекле — задача черезвычайно трудная, и обычно достижение вы1772089 сокого уровня одних достигается за счет снижения других.

B ходе разработки стекол особенно выражено стремление обеспечить сочетание пониженной температуры растекания с отсутствием склонности растравливать феррит и образовывать пузырьки при формировании рабочих зазоров и других соединений магнитных головок, . Без соответствия жестким требованиям по последним двум характеристикам, а также по согласованности термического расширения со спаиваемыми материалами и по адгезии к ним использовать стекло для изготовления магнитных головок не. представляется возможным. Вместе с тем, от уровня химической устойчивости стекла и его твердости в значительной степени зависит производительность технологического процесса изготовления и выход годных магнитных головок, их надежность и долговечность при эксплуатации. Химическая устойчивость и твердость стекол для магнитных головок большинства опубликованных за последние годы составов весьма невысокие.

Опыт работы со стеклами; характеризующимися совокупностью температуры растекания не более 730 С и микоотвердости по Виккерсу 680-750 кгс/мм, выявляет большие трудности по обеспечению еще и сочетания высокой химической устойчивости с отсутствием склонности растравливать поверхность ферритовых магнитопроводов и образовывать пузырьки при спаивании в атмосфере инертного газа.

В прибли>кении к максимуму всех укаэанных выше свойств стекол указанного назначения заключается .в настоящее время основная, наиболее трудная задача их разработчиков.

Известно стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее, мас.%:

SIO2 36-46

В20з 20,1-26,1

КагО 0,2 — 21,5

020 2,3 — 12,3

MgO 0,1-0,2

К20 0,1 — 0,2

5020з 0,2-0,3

2пО 9 — 14,2

TiO2 0,1-2

2г02 0,3-6,1

Оно характеризуется благоприятным сочетанием низкой температуры растекания — 720-760ОС и высокой микротвердости — более 700 кгс/мм . Стекло обладает

2 хорошей адгеэией к ферриту, согласуется с ним по термическому расширению, устойчиво к кристаллизации. Однако оно имеет следующие недостатки: его склонность к растравливанию феррита и к образованию пузырьков при формировании рабочих зазо5 ров в атмосфере инертного газа заметно увеличивается даже при небольшом (10—

15 С) превышении оптимальной температуры спаивания и его продолжительности.

Кроме того, это стекло является недостаточ10 но кислотоустойчивым, Наиболее близким к предлагаемому по химическому составу является стекло для спаивания, включающее, мас.%:

Si02 53-71

15 И Оз 1.3-4

В20з 4 — 12

СаО 3,5-8

Mg0 1,3-4,2

КарО 9 — 16

20 Li20 4 — 8

ZnO 0,5-.10 и по крайней мере один из группы:

Се02, La2Oa, Ко203, Рг20з 0.1 — 1,5

СоО 0,5 — 2,5

Данное стекло выбирается нами за прототип.. Оно характеризуется довольно

30 высокой химической устойчивостью и твердостью, растекается при сравнительно низкой температуре. Может быть согласовано с ферритами по термическому расшИрению.

Однако это стекло имеет существенные не35 достатки: растравливает феррит и образует большое количество пузырьков при спаивании элементов магнитных головок в атмосфере инертного газа, характеризуется недостаточной кристаллизационной устой40 чивостью. Зто исключает воэможность его использования для изготовления магнитных головок, Целью изобретения. является сниже- . ние интенсивности коррозионного рас45 травливания поверхности ферритовых магнитопроводов и количества пузырьков в стеклянной части спая. а также повышение кристаллизационной устойчивости стекла.

Поставленная цель достигается тем, что стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее SI02, ВгОз, Ка20, LI20, MgO, Zn0, СаО, АЬОз и 1 агОз, дополнительно содер>кит К20 и ЗЬ20з при следующем соотношении компонентов, мас %

Si02 50, 11-56,71

В20з 16,13 — 19,36

N320 11.49 — 15,60

U20 3,02 — 5,07

1772089

10

Мцо 0.01-2,72

Zn0 0,01-1,52

СаО 3,03-7,50

А!гОз 0,47-1.57 агОз 0,01-10.07

К20 0,01 — 1,47

ЯЬ20з, 0,27-0,49

Обычно при использовании для спаивания ферритовых магнитопроводов стекол рассматриваемого типа, содержащих сверх

10 оксида бора, имеет-место интенсивное коррозионное растравливание поверхности магнитопроводов, а в стеклянной части спая образуется большое количество пузырьков, особенно в присутствии оксида калия. Однако при отработанном отпимальном соотношении компонентов присутствии в предложенном стекле оксидов бора и калия в указанном количестве делает его значительно менее склонным к коррозионному растравливанию феррита и к выделению пузырьков при спаивании, обеспечивает ему большое преимущество перед прототипом по кристаллизационной устойчивости, Более высокий уровень указанных свойств предложенного стекла достигнут за счет более полного использования фактора координационного состояния бора и полищелочного эффекта, а также за с-:ет использования выявленной зависимости газонасыщенности стекла от состава и температуры. Существенному снижению склонности образовывать пузырьки при спаивании элементов магнитных головок способствовало введение в состав стекла оксида сурьмы.

В табл. 1 приведены конкретные примеры составов предлагаемого стекла, в табл. 2 — его свойства: температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) а в ин. тервале 20-300 С и температура начала деформации Тд,ф,. определенные с помощью дилатометра ДКВ-5А при нагреве образцов стекла размерами 50 х 4 х 4 мм со скоростью 3 С/мин; температура растекания Тра а, при которой краевой угол смачивания ферритовой подложки становится менее 15, микротвердость по Виккерсу Н>, определенная с помощью микротвердомера ПУТ-3 по стандартной методике; период времени 7; до появления первых признаков изменения микрорельефа исходной поверхиости ферритовых магнитопроводов, полированной до 14 класса шероховатости колИчество пузырьков N в объеме 0,1 мм стеклянной части спаянного блока магнитных головок; потери массы Р, образцов диаметром 20 мм, высотой 8 мм при выдержке в течение 1 часа в 57;-ной щавелевой кислоте при комнатной температуре; потери массы Рщ образцов тех же размеров при кипячении в 10 -ном .растворе NaOH a течение 1 часа; период времени S до появления первых признаков кристаллизации на поверхности растекающейся по ферритовой подложке капли стекла при температуре растекания в атмосфере инертного газа.

Стекла синтезируются в платиновом или корундовом тигле при температуре

1330 С, Как видно из табл. 2, предлагаемое стекло характеризуется значительно меньшей интенсивностью коррозианного растравливания. поверхности ферритовьа магнитопроводов и образования пузырьков при спаивании (обычно в течение 15 мин при температуре растекания), а также существенно более высокой кристаллизационной устойчивостью по сравнению с прототипом, не уступает по твердости марганец-цинковым ферритам, хорошо согласуется с последними по термическому расширению.

Высокий уровень химической устойчивости предлагаемого стекла обеспечивается значител ьн ым содержанием кремнезема. Кислотоустойчивость стекла

-".gщественно сни::кается, если оде жение кремнезема становится менее 50,11 .

Увеличение его количества более 56;71 $ приводит к заметному повышению температуры растекания.

Если содержание В20з становится менее 16,13, существенно интенсифицируется коррозионное растравливание феррита и снижается кристаллизациоиная устойчивость стекла. При увеллчении его количества сверх 19,3б;4 резко. снижается химическая устойчивость стекла.

Низкая температура -растекания. высокая адгезия-предлагаемого стекла к ферриту и кристаллизационная устойчивость обеспечиваются при указанном содержании о:,сидов натрия, лития и калия. 1 ри содержании этих оксидов в количестве менее 1 1,49; 3,02 и ОЯ1 ф„ соответственно, температура растекания заметно повышается. При увеличении их содержания, соответственно, сверх 15,60, 5,07 и 1.47/ существенно снижается химическая устойчивость стекла.

Повышению химической устойчивости и редлагаемого стекла способствует присутствие в нем оксидов магния и цинка, Это становится заметным. если их содержание оказывается не менее 0,010/ для каждого.

При содержании этих оксидов в количестве более соответственно 2,72 и 1,52 g снижается кристаллизационная устойчивость стек1772089

Таблица 1

Таблица 2

Составитель Н,Максимов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

Заказ 3811 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ла. Количество пузырьков в стеклянной части спаев. существенно увеличивается, если содержание оксида сурьмы оказывается менее 0;27 /,. Повышение его содержания более

0,49 to приводит кснижению химической ус- 5 тойчивости стекла..

Повышение интенсивности коррозионного растравливания феррита- и образования пузырьков при спаивании становится заметным также,-если содержание оксидов 10 кальция, алюминия и лантана оказывается менее 3,03; О;47 и 0,01 g„соответственно.

При содержании. этих оксидов более, соответственно, 7.50",.1,57 и 10,07 g, существенно снижается кристаллизационная 15 устойчивость стекла, .

Предлагаемое стекло характеризуется благоприятным сочетанием всех перечисленных выше свойств,.его применение для формирования рабочих. зазоров и других 20 соединений магнитных головок позволит существенно повысить уровень техноло-. гии их производства, надежность и долговечностьь.

Формула изобретения

Стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее SiGz, ВгОз, Иа О. ЦрО, Mg0, ZnO, СаО. А!гОз, 1.агОз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения интенсивности коррозионного растравливания поверхности ферритовых магнитопроводов и количества пузырьков в стеклянной части спая, а также повышения кристаллизационной устойчивости стекла, оно дополнительно содержит KzO и $ЬгОз при следующем соотношении компонентов, мас. j;

Я! 02 . 50,11 — 56,71;

820з . 16,13-19,36;

Йа О 11,49-15,60;

Ll2O 3,02 — 5,07;

МдО . 0,01-2,72;

Zn0 0,01-1,52;

СаО . 3,03 — 7,50;

А120з 0,47 — 1,57;

Laz03, 0.01-10,07;

K20 0,01-1,47;

S !3203 0,27 — 0,49,