Легкоплавкое стекло для литых микропроводов из индия и его сплавов
Владельцы патента RU 2792448:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") (RU)
Изобретение относится к области составов легкоплавких стекол, применяемых для литья микропроводов непосредственно из жидкой фазы, и может быть использовано при производстве сенсорных элементов и малобазных плавких предохранителей для электронной промышленности, приборостроения. Техническим результатом является создание легкоплавкого стекла с температурой размягчения не выше 280-300°С и вязкостью 103 пуаз. Стекло имеет следующий состав, (мас. %): PbO - основа, ReO2 12-16, Ag2O 3-5, B2O3 5-7, MnO2 2-4, InO2 2-4, Na2O 3-5, K2O 3-5 и температуру размягчения 280 - 300°С. Из стекла получают трубки диаметром 9,0-11 мм, которые используют для получения микропроводов из металлов с температурой плавления ниже 200°С. 3 пр.
Изобретение относится к составам стекол, применяемых для литья микропроводов непосредственно из жидкой фазы для создания сенсорных элементов и малобазных плавких предохранителей для электронной промышленности, приборостроения.
Известны составы электровакуумных стекол, для литья микропроводов с температурой размягчения более 500°С, используемых при получении микропроводов из металлов (медь, никель, серебро, золото и др.) и их сплавов (а.с. 319198, 319199, 349650, 376333, 456794). Эти стекла на основе системы SiO2 - B2O3 [1] используются для получения литых проводов из широкой гаммы сплавов на основе меди, никеля, кобальта, палладия.
Известны также легкоплавкие стекла на основе PbO, выбранные в качестве прототипа (а.с. 374243 от 28.12.72 г. с приоритетом от 20.09.71 г.). Эти стекла состава (мол.%): PbO - 63,0; B2O3 - 12,0; Al2O3 - 3,0; SiO2 - 15,0; ZnO - 3,0; SnO2 - 5,0; LiO2 - 1,0; имеют температуру размягчения 480°С и используются для литья микропроводов с жилой из свинца.
Основным недостатком данных стекол, используемых для литья микропроводов, является достаточно высокая температура размягчения. Это не позволяет их использовать для получения микропроводов из металлов с низкой температурой плавления (менее 200°С).
В настоящее время возникла необходимость получения микропроводов из индия и его сплавов для создания сенсорных элементов и малобазных плавких предохранителей. Температура плавления индия составляет 157°С, поэтому возникла необходимость разработки легкоплавкого стекла с температурой размягчения менее 400°С.
Техническим результатом является создание легкоплавкого стекла с температурой размягчения не выше 280-300°С и вязкостью 103 пуаз.
Технический результат достигается тем, что стекло содержит следующий состав: (мас. %):
PbO - основа;
ReO2 - 12-16;
Ag2O - 3-5;
B2O3 - 5-7;
MnO2 - 2-4;
InO2 - 2-4;
Na2O - 3-5;
K2O - 3-5;
с температурой размягчения 280 - 300°С.
Стекло состава с меньшим содержанием компонентов PbO - основа; ReO2 - 11; Ag2O - 2; MnO2 - 1,5; InO2 - 1,5; Na2O - 2,5; K2O - 2,5 быстро кристаллизуется, что препятствует наладке устойчивого процесса литья микропроводов. Температурная область кристаллизации составляет при этом 250-260°С.
Стекло состава с большим содержанием компонентов (мас. %): PbO - основа; ReO2 - 17; Ag2O - 6; MnO2 - 5; InO2 - 5; Na2O - 5,5; K2O - 5,5 имеет существенные трудности при выработке стеклянных трубок, необходимых для получения микропроводов, так как имеет низкую вязкость (до 102пуаз) что делает невозможным получение качественных трубок заданного размера.
Компоненты ReO2, B2O3, Ag2O и MnO2 в указанных количествах комплексно вводятся в состав ввиду их легкоплавкости - температура размягчения при достижении требуемой вязкости стекла при литье микропровода не превышает 280 - 300°С.
Введение InO2 обеспечивает хорошую смачиваемость и снижение межфазного натяжения в системе «Металл - стекло». Угол смачивания при этом достигает 120-140 градусов.
Окислы щелочных металлов (Na2O и K2O) являются стеклообразующими компонентами.
Пример 1. Реализации настоящего изобретения
Из стекла состава (мас. %) PbO - основа; ReO2 - 12; Ag2O - 3; B2O3 - 5; MnO2 - 2; InO2 - 2; Na2O - 3; K2O - 3 были получены стеклотрубки с внешним диаметром 9 мм и толщиной стенки 1 мм. Из этих трубок на установке УЛП-6 по типовой технологии литья были получены микропровода из индия диаметром жилы от 10 до 16 мкм и толщиной изоляции 1,2 - 1,8 мкм, длиной 500 метров. Время настройки процесса литья составило 5 минут. Процесс протекал стабильно.
Пример 2. Реализации настоящего изобретения
Из стекла состава (мас. %) PbO - основа; ReO2 - 16; Ag2O - 5; B2O3 - 7; MnO2 - 4; InO2 - 4; Na2O - 5; K2O - 5 были изготовлены стеклотрубки с внешним диаметром 10,5 мм и толщиной стенки 1,2 мм. Из этих трубок на установке УЛП-6 по типовой технологии литья были получены микропровода из индия диаметром жилы от 15 до 25 мкм и толщиной изоляции 1,6 - 2,2 мкм, длиной 400 метров.
Время настройки процесса литья составило 5 минут. Процесс протекал стабильно.
Пример 3. Реализации настоящего изобретения
Из стекла состава (мас. %) PbO - основа; ReO2 - 14; Ag2O - 4; B2O3 - 6; MnO2 - 3; InO2 - 3; Na2O - 4; K2O - 4 были изготовлены стеклотрубки с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Из этих трубок на установке УЛП-6 по типовой технологии литья были получены микропровода из индия с 5% олова диаметром жилы от 12 до 18 мкм и толщиной изоляции 1,5 - 1,7 мкм, длиной до 800 метров.
Время настройки процесса литья составило 3-5 минут. Процесс протекал стабильно.
Из полученных микропроводов изготовлены опытные партии специальных сенсорных элементов и малобазных плавких предохранителей, которые при испытаниях показали положительные результаты.
Литература
[1] Литой микропровод и его свойства// Бадинтер Е.Я. и др. - Кишинев: Штиинца, 1973. - 317 с.
Легкоплавкое стекло, включающее PbO – основа – и B2O3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит компоненты: ReO2, Ag2O, MnO2, InO2, Na2O, K2O при следующем их соотношении (мас. %):
PbO - основа;
ReO2 - 12-16;
Ag2O - 3-5;
B2O3 - 5-7;
MnO2 - 2-4;
InO2 - 2-4;
Na2O - 3-5;
K2O - 3-5.