СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЦЕМЕНТА Российский патент 2002 года по МПК C03C10/06 

Описание патента на изобретение RU2188171C2

Изобретение относится к составам стекол для стеклокристаллического цемента (ситаллоцемент), предназначенного для спаев, пассивации и герметизации микросборок, узлов и корпусов приборов в радиоэлектронной промышленности и приборостроении. В частности в производстве высокотемпературных резонаторов из лангасита.

Лангасит - лантаногалиевый силикат La2Ga5SiO14 характеризуется высокой температурой плавления ~ 1470oС, не претерпевает фазовых превращений при нагревании и имеет температурный коэффициент линейного расширения 50•10-7К-1. Благодаря высокой температуре плавления лангасита резонаторы на его основе могут работать в условиях очень высоких температур при сохранении стабильности характеристических параметров. Диапазон значений рабочей температуры резонатора определяется также и материалом, которым спаиваются и герметизируются элементы резонатора, т.е. ситаллоцементом. Чем выше температура деформацииситаллоцемента, тем выше и рабочая температура резонатора. Для создания прочного, герметичного высокотемпературного спая необходимо, чтобы ситаллоцемент имел ТКЛР, согласованный с ТКЛР лангасита, высокую температуру кристаллизации (формирования кристаллической фазы) и высокую температуру деформации.

Известно стекло для изготовления стеклокристаллического цемента [1], включающее, мас.%: SiO2 47,0-58,0; Al2O3 15,0-22,0; TiO2 6,0-12,0; SrO/ или ВаО 3,0-25,0; один из компонентов из группы: CeO2 0,01-0,5; ZrO2 0,5-3,0; ZrO 0,5-3,0. Недостатком стекла является низкий ТКЛР 38-39•10-7К-1, не согласующийся с ТКЛР лангасита, что не позволяет использовать его для создания прочного спая с лангаситом.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу по технической сущности и достигаемому результату является стекло для стеклокристаллического цемента, содержащее, мас. %: SiO2 18,0-20,5; В2О3 25,5-29,0; ВаО 22,5-27,0; Аl2О3 1,5-3,5; ZnO 24,0-26,0; MnO 1,0-3,0 [2]. ТКЛР стеклокристаллического цемента 55-57•10-7К-1, температура кристаллизации 740-760oС. Стеклокристаллический цемент образует прочный спай с керамической подложкой, однако плохо смачивает лангасит, что приводит к плохому сцеплению с ним, следовательно, к низкой адгезионной прочности спая.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение ТКЛР стеклокристаллического цемента, повышение температуры кристаллизации и, следовательно, температуры деформации с целью достижения хорошей адгезии с лангаситом и повышения рабочей температуры резонатора.

Для решения поставленной задачи предлагается стекло для стеклокристаллического цемента, включающее SiО2, Аl2О3, В2О3, BaO, ZnO, MgO, CdO, которое содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас. %: SiО2 30,5-35,5; Аl2О3 7,0-8,0; В2Оз 6,5-7,5; BaO 28,5-30,5; ZnO 20,5-22,0; MgO 0,5-1,5; CdO 0,5-1,5.

Количественное сочетание указанных компонентов в предлагаемом составе стекла для стеклокристаллического цемента позволяет получить высокотемпературный спай с лангаситом и создать новый тип высокотемпературного резонатора, расширить диапазон его рабочей температуры при обеспечении стабильности характеристических параметров.

Из источников литературы не известно стекло, образующее спай с лангаситом при данном сочетании компонентов, и нами предлагается впервые.

Варку стекла осуществляют в газовой пламенной печи при температуре 1450oС.

В качестве сырьевых материалов для приготовления шихты используют песок кварцевый, глинозем, борную кислоту, барий углекислый, магний углекислый, оксиды цинка и кадмия.

Готовую стекломассу выливают на воду для получения стеклогранулята, который затем измельчают в порошок с удельной поверхностью 5000-6000 см2/г.

Из стеклопорошка готовят водную суспензию сметанообразной консистенции и наносят на поверхность лангасита.

Стеклокристаллический цемент для спая с лангаситом получают путем кристаллизации стеклопорошка. Термообработку осуществляют в электрической печи при температуре 820-850oС. Время выдержки при максимальной температуре 15-20 мин. В этом интервале температур стеклопорошок оплавляется, смачивает поверхность лангасита, а затем кристаллизуется с образованием прочного спая с последним.

Конкретные примеры стекла для стеклокристаллического цемента и их свойства приведены в таблице. Для сравнения даны составы и свойства стекла - прототипа.

Как видно из таблицы, стеклокристаллический цемент на основе предлагаемого стекла хорошо согласуется по ТКЛР с лангаситом, имеет хорошую адгезию, что обеспечивает образование прочного спая этих материалов. Температура кристаллизации выше, чем у прототипа, что позволяет получить спай при более высокой температуре. Высокая температура деформации стеклокристаллического цемента дает возможность расширить интервал рабочей температуры резонатора практически до 1000oС.

Указанные преимущества стеклокристаллического цемента позволяют создать новый тип высокотемпературного резонатора на основе лангасита.

Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, не пригодны для использования в этих целях, так как кристаллизуются при более низких температурах и имеют ТКЛР, не согласованный с ТКЛР лангасита.

Источники информации
1. А.с. СССР 948921 МПК3 С 03 С 3/22, опубл. 07.08.82. Бюл. 29.

2. А. с. СССР 1143711 МПК4 С 03 С 10/06, опубл. 07.03.85. Бюл. 9 (прототип).

Похожие патенты RU2188171C2

название год авторы номер документа
СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЦЕМЕНТА 2003
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Захаревич Галина Борисовна
  • Поляков В.Б.
  • Семенкова О.С.
  • Поляков А.В.
RU2237624C1
ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО 2000
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Захаревич Галина Борисовна
  • Поляков В.Б.
RU2185343C2
ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО 1998
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Поляков В.Б.(Ru)
  • Семенкова О.С.(Ru)
  • Поляков А.В.(Ru)
RU2152909C2
ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО 2003
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Захаревич Галина Борисовна
  • Поляков В.Б.
  • Семенкова О.С.
  • Поляков А.В.
RU2237623C1
ЛЕГКОПЛАВКОЕ СТЕКЛО "2ЛС" 2013
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Поляков Владимир Борисович
  • Поляков Александр Владимирович
  • Семенкова Ольга Степановна
RU2540749C2
Стекло для стеклокристаллического цемента 1983
  • Бобкова Нинель Мироновна
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Шишканова Людмила Георгиевна
SU1143711A1
ШЛИКЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО СИТАЛЛОВОГО ПОКРЫТИЯ 2000
  • Зубехин А.П.
  • Манышева Е.А.
  • Попова Л.Д.
  • Волченко И.И.
RU2183598C2
РАДИОПРОЗРАЧНЫЙ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ 2010
  • Саркисов Павел Джибраелович
  • Орлова Людмила Алексеевна
  • Попович Наталья Васильевна
  • Михайленко Наталья Юрьевна
  • Уварова Наталья Евгеньевна
RU2440936C1
СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ДИЭЛЕКТРИКА ДЛЯ СТРУКТУР КРЕМНИЙ-НА-ИЗОЛЯТОРЕ 1995
  • Кошелев Н.И.
  • Ермолаева А.И.
  • Петрова В.З.
RU2083515C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ВЕРМИКУЛИТА 2003
  • Нефедов Б.Н.
  • Павлов В.Ф.
  • Павлова Н.А.
  • Шабанов В.Ф.
RU2250200C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 188 171 C2

Реферат патента 2002 года СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЦЕМЕНТА

Стекло для стеклокристаллического цемента рекомендуется использовать в приборостроении и радиоэлектронной промышленности для спаев с лангаситом (La2Ga5SiO14) в производстве высокотемпературных резонаторов. Стекло включает компоненты при следующем соотношении, маc. %: SiO2 30,5-35,5; В2Оз 6,5-7,5; А12Оз 7,0-8,0; BaO 28,5-30,5; ZnO 20,5-22,0; МgО 0,5-1,5; CdO 0,5-1,5. Температурный коэффициент линейного расширения стеклокристаллического цемента 50•10-7К-1, температура кристаллизации и спаивания 820-850oС, температура деформации 1050oС. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 188 171 C2

Стекло для стеклокристаллического цемента, включающее SiO2, B203, Аl2О3, BaO, ZnO, отличающееся тем, что оно содержит МgО и CdO при следующем соотношении компонентов, маc.%:
SiO2 - 30,5-35,5
В2O3 - 6,5-7,5
Аl2О3 - 7,0-8,0
BaO - 28,5-30,5
ZnO - 20,5-22,0
МgО - 0,5-1,5
CdO - 0,5-1,5к

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2188171C2

Стекло для стеклокристаллического цемента 1983
  • Бобкова Нинель Мироновна
  • Рачковская Галина Евтихиевна
  • Шишканова Людмила Георгиевна
SU1143711A1
RU 2004508 C1, 15.12.1993
СИСТЕМА С МНОЖЕСТВОМ ВХОДОВ И МНОЖЕСТВОМ ВЫХОДОВ (MIMO) С МНОЖЕСТВОМ РЕЖИМОВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ 2003
  • Уолтон Джей Родни
  • Кетчум Джон У.
  • Уоллэйс Марк
  • Говард Стивен Дж.
RU2330381C2
US 5786286 А, 28.07.1998
US 4385127 A, 24.05.1983.

RU 2 188 171 C2

Авторы

Рачковская Галина Евтихиевна

Поляков В.Б.

Семенкова О.С.

Поляков А.В.

Даты

2002-08-27Публикация

2000-06-19Подача