СТЕКЛО Российский патент 1994 года по МПК C03C8/06 C03C10/06 

Изобретение относится к составам стекол для ситаллоцемента, использующихся для изготовления толстопленочной межслойной изоляции, совместимой с резисторами на основе соединений рутения, преимущественно для создания функциональных узлов скважинно-геофизической аппаратуры (СГА).

Стекло может найти применение в производстве многоуровневых толстопленочных интегральных микросхем с резисторами на основе соединений рутения и микросборок для радиотехнической и электронной аппаратуры.

Известно стекло для ситаллоцемента, позволяющее в составе композиции создавать МДМ-структуры по толстопленочной технологии на подложках из высокоглиноземистой керамики при использовании проводниковой разводки на основе стекла, имеющего состав, мас.%:
SiO₂ 30-60
Аl₂O₃ 2-10
СаO 2-10
В₂O₃ 10-30
F^l 0-2
РbO 10-30
ZnO 0-5
MgO 0-5
R₂O 0-5 [1].

Это стекло в составе композиции с 40-80% наполнителя позволяет изготавливать межслойную изоляцию, совместимую с резисторами на основе соединений рутения только в части составов, не содержащих ZnO, R₂O, а также при В₂O₃ менее 19 мас.%. Однако даже такие стекла не позволяют изготавливать функциональные узлы СГА: при эксплуатации при 200^оС в течение 1000 ч и 5 резких смен температур от -50^оС до +200^оС сопротивление изоляции R_из толстопленочных МДМ-структур падает до 10⁸ Ом, пробивное напряжение U_пр не превышает 300 В. Требуемые значения: R_из более 10¹⁰ Ом, U_пр более 500 В.

Наиболее близким является состав стекла, содержащий, мас.%:
SiO₂ 60-70
Аl₂O₃ 4-8
RO 0-4
В₂O₃ 18-25
F^l 0-3
R₂O 6-11 [2].

Недостатком этого стекла является невозможность его использования для межслойной изоляции МДМ-структур.

Целью изобретения является получение стекла для ситаллоцемента, обладающего возможностью использоваться для изготовления толстопленочной межслойной изоляции, совместимой с резисторами на основе соединений рутения с повышенной термостойкостью и теплостойкостью.

Цель достигается тем, что стекло содержит следующие компоненты, мас.%:
SiO₂ 25-45
Аl₂O₃ 26-40
СаO 12-35
В₂O₃ 5-12
F^l 2-10
Для получения голубой окраски стекла дополнительно может быть введен Со₃O₄ в количестве 0,2-0,5 мас.%.

Конкретные составы стекол приведены в табл. 1.

В качестве сырьевых материалов использовали химические реактивы марок хч, ч, чда. В₂O₃ вводили через борную кислоту, СаO через СаO₃ и/или СаF₂, F' через NH₄F и/или СаF₂, остальные компоненты - через оксиды соответствующих элементов.

Каждую смесь синтезировали отдельно в корундовых тиглях емкостью 200 мл в силитовых печах при температуре 1450± 10^оС, выдержка 30 мин.

Синтезированные стекла измельчали на планетарной мельнице по удельной поверхности 7000-8500 см²/г. На каждом из стекол изготавливали пасту с использованием органического связующего на основе этилцеллюлозы. На подложках из высокоглиноземной керамики марки ВК-94-1 изготавливали методом шелкографии двухуровневую МДМ-структуру при использовании проводниковой разводки на основе Аg-Рd.

Вжигание диэлектрических, проводниковых и резистивных пленок производили в контейнерной печи по одному и тому же режиму: максимальная температура в печи 350±10^оС, выдержка при максимальной температуре 15 ±1 мин, общий цикл вжигания 60±5 мин, среда вжигания - воздух.

Свойства пленок ситаллоцементов, полученных на основе заявляемых стекол, представлены в табл. 2.

Сопротивление изоляции R_из - измерили тераомметром типа Е6-13А.

Пробивное напряжение U_пр измеряли по стандартной методике, используя конденсаторы структуры с АgРd обкладками.

Пленки ситаллоцемента предлагаемого состава аналогично прототипу сохраняют технологическую и химическую совместимость с резисторами на основе соединений рутения, а также в составе СГА сохраняют стабильными параметры диэлектрической проницаемости ε и диэлектрических потерь tg δ :
ε = 7,5-8,5 при f = 1 МГц;
tgδ = (6-15) ˙ 10⁴ и t = 20^оС.

Использование: для изготовления толстопленочной межслойной изоляции, совместимой с резисторами на основе соединений рутения. Сущность изобретения: стекло содержит следующие компоненты, мас.%: оксид кремния SiO₂ ; оксид алюминия Al₂O₃ ; оксид кальция БФ CaO 12 - 35; оксид бора B₂O₃ ; фтор F′ . Кроме того стекло может содержать оксид кобальта Co₂O₃ мас.%. Характеристика стекла: сопротивление изоляции до испытания 1·10¹³-1·10¹⁴Ом , после испытания температура 200°С в течение 1000 ч, 7 термоциклов (-50)-(+200^°C) сопротивление 1·10¹²-5·10¹²Ом , пробивное напряжение до испытания 600 - 680 В, после испытания 570 - 630 В. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. СТЕКЛО, включающее Si O₂, A1₂O₀₃, CaO, B₂O₃,F', отличающееся тем, что оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%:
Si O₂ 25 - 45
A1₂O₃ 26 - 40
CaO 12 - 35
B₂O₃ 5 - 12
F' 2 - 10
2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит 0,2 - 0,5 мас.% Co₃О₄.