Легкоплавкое стекло для спаивания элементов магнитных головок

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 03 С 8/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4911449/33 (22) 15.02.91 (46) 23,09.92. Бюл, ¹ 35 (71) Научно-исследовательский институт

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

N1411308,,кл. С 03 С 3/105, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1381093, кл, C 03 С 8/24, 1986. (54) ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТНЫХ ГОЛОВОК (57) Использование: для соединения элементов магнитных головок для звуко- и видеозаписывающих устройств и вычислительной техники. Сущность изобретения, Изобретение относится к составам стекол, применэмых для соединения элементов магнитных головок для звуко- и видеозаписывающих устройств и вычислительной техники. Может быть использовано для нанесения защитных покрытий в электронной технике, Способность щелочесодержащих свинцовосиликатных и бариевосвинцовосиликатных стекол хорошо согласовываться по термическому расширению с широким кругом ферритовых и немагнитных керамических материалов магнитных головок обусловливает целесообразность и рименения этих стекол, несмотря на их низкую износостойкость, для изготовления спаев, не составляющих части рабочей поверхности магнитной головки, Стекла указанного типа Ы,, 1763402 А1 стекло содержит следующие компоненты в мас, : оксид кремния 29,0 — 38,0 БФ Я!Ог, оксид свинца 47,0 — 58,0 БФ РвО, оксид бора

0,01 — 2,0 БФ В20з, оксид алюминия 0,01—

1,3 БФ AlzOz, оксид цинка 0,01 — 7,7 БФ ZnO, оксид калия 0,01 — 2,7 БФ KzO оксид натрия

2,7 — 5,1 БФ NazO, оксид сурьмы 0,2 — 0,8 БФ

ЯЬ20з, оксид кальция 0,01 — 5,0 БФ СаО, оксид кадмия 0,01 — 2,6 БФ CdO, оксид молибдена 0,01 — 5,0 БФ МоОз, оксид лития

0,01 — 2,5 БФ LizO. Характеристика стекла;

КТР (94 — 107):10 " 1/град, температура растекания 690 — 700 С, микротвердость 490—

540 кг/с/мм, водостойкость (по потери ве са) 0,003 — 0,005 /, глубина затекания в зазор между ферритовыми магнитопроводами шириной 1,0 — 1,5 мкм 280 — 300 мкм, 2 табл, характеризуются обычно высокой кристаллизационной и химической устойчивостью, пониженной склонностью растравливать феррит и образовывать газовые пузырьки при спаивании в вакууме и в атмосфере инертного газа, Они успешно, используются для заполнения широких канавок, в спаиваемых композициях, в частности моточных и вспомагательных пазов с целью скрепления магнитопроводов. Обладая существенно большей эластичностью по сравнению с высокотвердыми стеклами, стекла на свинцовосиликатной и бариевосвинцовосиликатной основе (их модуль упругости не превышает 6100 кГс/мм ) могут образовывать не содержащие трещин спаи с ферритовыми и немагнитными керамическими материалами, сильно отличающимися по величине

1763402

40 температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛ P).

Применение наиболее легкоплавких из рассматриваемых стекол могло бы быть весьма эффективным при изготовлении т. н. 5

"плавающих" магнитных головок (не контактирующих непосредственно с носителем), если бы они еще и обладали способностью хорошо затекать в узкие рабочие зазоры шириной 1,0 — 1,5 мкм между ферритовыми 10 магнитоп роводами (на глубину в 250 — 300 мкм), Известно стекло (1), включающее, мас,%:

Я!Ог 53 — 60 15

А!гОз 1,5 — 3,5

ВаО 6 — 12

РЬО 12 — 18

ИагО 3 — 6

КгО 6 — 12 20

Lig0 0,1 — 2

ZnO 3 — 6

По сравнению с другими щелочесодержащими стеклами на бариевосвинцовоси-ликатной основе это стекло обладает 25 повышенной способностью затекать в зазоры шириной 1,0 — 1,5 мкм между ферритовыми магнитопроводами. Однако оно характеризуется высокой температурой растекания — 930 С, что исключает возмож- 30 ность его использования для спаивания ферритов, нагрев которых выше температуры 750 С недопустим из-за деградации их магнитных, свойств, Наиболее близким к предлагаемому по 35 составу и свойствам является легкоплавкое стекло (2), включающее, мас. :

Я10г 30 — 40

РЬО 40 — 50

NajO 3 — 8

КгО 1 — 2

Zn0 1 — 3

ЗЬгОз 0,1 — 2

ВгОз 4 — 10

А1гОз 0,3 — 1 45

БгО 3 — 8

РегОз 0,1 — 1,5 один оксид из группы:

МпгОз 0,1 — 1,0

NiO 0,1 — 1,0 50

Данный состав выбирается нами за прототип. Стекло (2) растекается при сравнительно низкой температуре — 700 — 710 С.

Значение его ТКЛР находятся в широких пределах — (93 — 10 ) 10 С, что обеспечи- 55 вает согласованность по термическому расширению со всеми марганец-цинковыми ферритами, применяемыми в производстве магнитных головок, Однако стекло(2) характеризуется и существенными недостатками.

Во-первых, оно не затекает в узкие зазоры шириной 1,0 — 1,5 мкм между ферритовыми магнитоп роводами. Это обстоятельство обуславливает его непригодность для формирования рабочих зазоров плавающих магнитных головок; во-вторых, оно недостаточно водоустойчиво.

Целью предлагаемого изобретения является повышение водоустойчивости и интенсивности затекания в зазоры шириной

1,0 — 1,5 мкм между ферритовыми магнитои ро водами, Поставленная цель достигается тем, что легкоплавкое стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее Pbo, Si02, ВгОз, А!гОз, ZnO, КгО, МагО, LizO u

ЯЬгОз, дополнительно содержит СаО, CdO u

МоОз при следующем соотношении компонентов, мас,7:

Pb0 47 — 58

SION 29 — 38

Вг03 0,01 — 2,0

А!гОз 0,01 — 1,3

Zn0 0,01 — 7,7

КгО 0,01 — 2,7

ЙдгО 2,7 — 5,1

1лгО 0,01 — 2,5

ЯЬгОз 0,2 — 0,8

СаО 0,01 — 5,0

Cd0 0,01 — 2,6

МоОз 0,01 — 5,0

Конкретные примеры составов предлагаемого стекла приведены в табл, 1, свойства — в табл, 2: средний ТКЛР а в интервале температур 20 — 300 С; температура растекания Tpan., при которой краевой угол смачивания ферритовой подложки становится менее 15; микротвердость по Виккерсу Hv, измеренная при нагрузке на индентор, равной 100 г; химическая устойчивость — потери массы образцов Pb и ри кипячении в дистиллированной воде в течение 8 часов; глубина затекания h в зазор между ферритовыми магнитопроводами шириной 1,0 — 1,5 мкм при температуре растекания, Стекла синтезируются в платиновом тигле при температуре.1250 — 1300 С, Рас- . текаются при столь же низкой температуре, что и стекло-прототип. Хорошо согласуются по термическому расширению со всем марганец-цинковыми ферритовыми и не. магнитными керамическими материалам . магнитных головок. Характеризуются удов. летворительной водостойкостью. Вместе с тем предлагаемое стекло в отличие от про. тотипа обладает выраженной способностьк затекать в узкие зазоры между ферритовы. ми магнитопроводами шириной 1,0 — 1, . мкм, 1763402

10

20

40

45 устойчивость стекла, 50

Проведенное исследование показало, что тлубины затекания в указанные зазоры стекол рассматриваемого типа весьма существенно увеличивается при введении в их состав оксида молибдена совместно с оксидами кальция и кадмия, Однако обычно оксид молибдена вызывает интенсивную кристаллизацию щелочесодержащих стекол на свинцовосиликатной основе уже во время отливки в форму, и проследить его влияние на капиллярные свойства этих стекол очень затруднительно. Достижение высокой кристаллизационной устойчивости предлагаемого стекла со значительным содержанием оксида молибдена оказалось тем более неожиданным, что это имело место при совместном присутствии оксидов молибдена и кадмия; последний обычно не способствует повышению кристаллизационной устойчивости стекла. Интенсивное затекание предлагаемого стекла в узкие зазоры обусловлено, с одной стороны, существенным снижением поверхностного натяжения расплавленного стекла и улучшением вследствие этого смачивания феррита за счет оксида молибдена, и, с другой стороны, повышением адгезии к ферриту за счет оксида кальция, характеризующегося большой теплотой образования, Присутствие катионов кальция на границе раздела с ферритом вызывает возникновение прочных кислородных мостиков, например, Са—

Π— Fe, Кристаллизационная устойчивость предлагаемого стекла обеспечивается отработанным оптимальным соотношением всех его компонентов.

Содержание кремнезема в предлагаемом стекле в указанном количестве обуславливает его высокую химическую устойчивость, Водостойкость стекла заметно снижается, если содержание SiOz становится менее 29,0, При увеличении содержания SiOz свыше 38,0/ существенно повышается температура растекания стекла.

Температура растекания предлагаемого стекла существенно повышается также при снижении содержания оксида свинца менее 47,0 .

Увеличение его содержания свыше

58,0/ приводит к заметному понижению водостойкости стекла.

Присутствие в предлагаемом стекле оксидов бора и алюминия повышает его кристаллизационную устойчивость, которая существенно снижается, если содержание указанных оксидов становится менее 0,01 < для каждого. При увеличении содержания

ВгОз свыше 2,0 / в стеклянной части спаев появляются нежелательные газовые пузырьки. При увеличении содержания AI20a свыше 1,3 заметно увеличивается температура растекания стекла, Легкоплавкость предлагаемого стекла достигается и за счет присутствия оксида цинка. Такое действие ZnO проявляется при его содержании не ниже 0,01 /. Если же его содержание становится свыше 7,7 /, заметно увеличивается, склонность стекла к образованию пузырьков при спаивании и к кристаллизации.

Существенный вклад в снижение температуры растекания и в обеспечение высокой однородности стекла вносят оксиды калия, натрия и лития. Совместное присутствие этих оксидов в предлагаемом стекле повышает его химическую устойчивость, Температура растекания существенно повышается, если содержание К О и LizO снижается менее 0,01 / для каждого, а содержание МагО менее 2,7/. При содержании оксидов калия и натрия в количестве свыше 2,7 и 5,1 /, соответственно, заметно снижается химическая устойчивость стекла, Содержание оксида лития свыше 2,5 / приводит к снижению кристаллизационной устойчивости стекла, Повышению однородности предлагаемого стекла способствует и присутствие в нем оксида сурьмы, если его содержание оказывается не менее 0,2 . При увеличении содержания ЯЬ Оз свыше 0,8/ заметно увеличивается склонность стекла к образованию пузырьков, Глубина затекания расплава предлагаемого стекла в зазоры между ферритовыми магнитопроводами существенно снижается, если содержание оксидов кальция, кадмия и молибдена становится менее 0,01 / для каждого. Если же содержание СаО и

МоОз увеличивается сверх 5,0/ для каждого, а содержание CdO сверх 2,6/, существенно снижается кристаллизационная

Применение предлагаемого легкоплавкого стекла для формирования рабочих зазоров "плавающих" магнитных головок существенно облегчает обеспечение согласованности стекла с используемыми ферритовыми и немагнитными керамическими материалами, сводит к минимуму образование трещин в спаях, повышает выход годных головок.

Формула изобретения

Легкоплавкое стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее

PbO, SiO2, В20з, AlzOa, ZnO, KzO, МарО, ЫгО, SbzOa, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

1763402

Таблица 1,Таблица 2

Составитель Н.Максимов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А,Зробок

Заказ 3426 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 повышения водоустойчивости и интенсивности затекания в зазоры шириной 1,0-1,5 мкм между ферритовыми магнитопроводами, оно дополнительно содержит СаО, CdO и МоОз при следующем соотношении компонентов, мас. $: — PbO — 47 — 58; SiOg — 2! — 38; В20з — 0,01 — 2,0; А120з — 0,01 — 1,3; ZnC — 0,01 — 7,7; КгΠ— 0,01 -2,7; NazO — 2,7 — 5,1

LizO — 0,01 — 2,5; $Ь20з — 0,2 — 0,8; СаΠ— 0,0".

5 — 5,0; CdO — 0,01 — 2,6; МоΠ— 0,01 — 5,0.