Стекло для спаивания с пермаллоем

 

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