Легкоплавкое стекло для литых микропроводов из индия и его сплавов Российский патент 2023 года по МПК C03C3/14 H01B13/06 

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.

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.

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.