ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО

ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО


RU (11) 2185343 (13) C2

(51) 7 C03C8/24, C03C3/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000118943/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.07.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.07.17 
(45) Опубликовано: 2002.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1316985 А1, 15.06.1987. SU 910541 А, 07.03.1982. ЕР 0430206 А1, 05.06.1991. US 5470804 А, 28.11.1995. US 4273585 А, 16.06.1981. WO 97/31869 А1, 04.09.1997. 
(71) Заявитель(и): Белорусский государственный технологический университет (BY); Специальное конструкторско-технологическое бюро электроники, приборостроения и автоматизации (RU) 
(72) Автор(ы): Рачковская Галина Евтихиевна (BY); Захаревич Галина Борисовна (BY); Поляков В.Б. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Белорусский государственный технологический университет (BY); Специальное конструкторско-технологическое бюро электроники, приборостроения и автоматизации (RU) 
Адрес для переписки: 220050, г.Минск, ул. Свердлова, 13а, Белорусский государственный технологический университет 

(54) ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО 

Легкоплавкое некристаллизующееся стекло может быть использовано в приборостроении и радиоэлектронной промышленности для спаев с монокристаллическим кварцем и пьезокварцем в производстве кварцевых термочувствительных резонаторов с пьезоэлементом камертонного типа. Стекло включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: PbO 15,5-50,0; ZnO 8,5-11,0; B2O3 4,5-7,5; TeO2 35,5-71,5. Температурный коэффициент линейного расширения стекла 130-13510-7К-1. Температура спаивания 460-480oС. Технический результат - повышение ТКЛР и температуры спаивания с монокристаллическим кварцем и пьезокварцем для обеспечения согласованности ТКЛР стекла и спаиваемых материалов. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к составам легкоплавких некристаллизующихся стекол и предназначено для использования в приборостроении и радиоэлектронной технике в качестве спая с монокристаллическим кварцем и пьезокварцем, в частности в производстве кварцевых термочувствительных резонаторов с пьезоэлементом камертонного типа. Пьезоэлемент выполнен из пьезокварца. На основе резонаторов такого типа производятся экологически чистые электронные медицинские термометры, электронные цифровые и аналоговые регуляторы и термометры общепромышленного назначения.

К основным требованиям, предъявляемым к стеклам такого назначения, относятся: согласованность по ТКЛР с монокристаллическим кварцем и пьезокварцем (130-13510-7 К-1), что обеспечивает прочный спай этих материалов при температуре спаивания 460 - 480oС.

Известно стекло для спая, содержащее, мас.%: РbО 22,5-36,0; ТеO2 56-68; В2O3 2,5-5,3; SiO2 1,9-5,5. Недостатком стекла является высокий ТКЛР 160-16510-7К-1[l].

Известно стекло, содержащее, мас.%: РbО 16-33; Вi2O3 60-75; В2O3 2,0-2,5; SiO2 1,0-1,5; ZnO 3-6 [2]. Стекло характеризуется высокой адгезионной прочностью, однако ТКЛР стекла и температура спаивания ниже требуемых значений, что не позволяет использовать его для спая с кварцем и пьезокварцем.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее, мас.%: РbО 74,1-84,4; ТеO2 4,5-14,5; В2O3 4,0-4,3; SiO2 7,0-7,5 [3].

Стекло обладает хорошей адгезионной прочностью к монокристаллическому кварцу, имеет высокую влагостойкость и термостойкость, однако ТКЛР и температура спаивания ниже требуемых значений.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение ТКЛР и температуры спаивания стекла с монокристаллическим кварцем и пьезокварцем в целях обеспечения согласованности ТКЛР стекла и спаиваемых материалов и создания прочного спая при требуемой температуре пайки. Повышение температуры спаивания позволит расширить интервал рабочих температур приборов до 420 + 10oС.

Для решения поставленной задачи предлагается легкоплавкое некристаллизующееся стекло, включающее РbО, ZnO, B2O3, ТеO2, которое содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%: РbО 15,5-50,0; ZnO 8,5-11,0, В2О3 4,5-7,5; ТеO2 35,5-71,5.

Количественное сочетание указанных компонентов в предлагаемом составе легкоплавкого стекла, предназначенного для спаев монокварца с пьезокварцем, позволяет получить согласованный спай с этими материалами и обеспечить стабильные характеристики резонатора во всем интервале рабочих температур.

Из источников литературы неизвестно стекло для спаев с данным сочетанием компонентов, и нами предлагается впервые.

Шихту для варки стекла приготавливают из следующих сырьевых материалов: свинцового сурика, борной кислоты, оксидов цинка и теллура. Сырьевые материалы взвешивают на технических весах, тщательно перемешивают и просеивают через сито 0,5. Готовую шихту засыпают в корундовые тигли, которые помещают в силитовую электрическую печь. Варку стекла осуществляют при температуре 850 - 900oС с выдержкой при максимальной температуре 15-20 мин.

Составы предлагаемого легкоплавкого стекла и прототипа, а также их физико-химические свойства представлены в таб. 1 и 2.

Сопоставляя показатели физико-химических свойств предлагаемого стекла и прототипа, можно заключить, что предлагаемое стекло согласуется по ТКЛР с монокристаллическим кварцем и пьезокварцем, что обеспечивает образование прочного спая этих материалов. Температура спаивания материалов выше, чем у прототипа, что позволяет расширить интервал рабочих температур приборов и обеспечить стабильность их характеристических параметров, расширяя верхний предел рабочих температур до 420+10oС.

Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, либо склонны к кристаллизации в интервале температур 300-600oС, либо не соответствуют требованиям по ТКЛР и температуре спаивания и не могут быть использованы в качестве спая при сборке и монтаже кварцевых термочувствительных резонаторов с пьезоэлементом камертонного типа.

Использование предлагаемого легкоплавкого стекла в качестве спая в производстве вышеназванных резонаторов позволило разработать на их основе экологически чистые электронные медицинские термометры, термометры общепромышленного назначения и терморегуляторы, преобразующие текущие значения температуры в частоту.

Источники информации

1. А.с. СССР 1175899 МПК4 С 03 С 3/072, опубл. 30.08.85. Бюл. 32.

2. А.с. СССР 1567536 МПК4 С 03 С 3/10, опубл. 30.05.90. Бюл. 20.

3. А.с. СССР 1316985 МПК4 С 03 С 8/24, опубл. 15.06.87. Бюл. 22. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Легкоплавкое стекло для спаивания монокристаллического кварца и пьезокварца, включающее PbO, B2O3, TeO2, отличающееся тем, что оно содержит ZnO при следующем соотношении компонентов, мас. %:

PbO - 15,5-50,0

ZnO - 8,5-11,0

B2O3 - 4,5-7,5

TeO2 - 35,5-71,5