Стекло для спаивания элементов магнитных головок Советский патент 1992 года по МПК C03C3/74 C03C8/24 

Предполагаемое изобретение относится к составам стекол, применяемых в производстве магнитных головок для звуко- и видеозаписывэющих устройств и вычислительной техники и может быть использовано также для изолирующих и герметизирующих покрытий в электронной технике.

-Правомерность выявившейся несколько лет назад тенденции к применению при изготовлении магнитных головок возможно более легкоплавких стекол в настоящее время не вызывает сомнений. Значительно расширилось использование для формирования рабочего зазора головок стекол с температурой растекания 700-750°С. При этом конструкторы и технологи, работающие в области магнитных головок, проявляют все больший интерес к особо легкоплавким стеклам с температурой растекания ниже 500°С. Некоторые разрабатываемые конструкции магнитных головок требуют применения столь легкоплавких стекол даже для формирования рабочих зазоров.

Известные стекла с температурой растекания ниже 500°С синтезируются, в основном, на боросвинцовой или боросвин- цововисмутовой основе с содержанием оксидов свинца и висмута более 80 мае.%. что. однако, обусловливает их выраженную склонность к кристаллизации при расплавлении, в частности, к образованию мелкодисперсных металлических частичек вследствие восстановления оксидов свинца и висмута. При кристаллизации стекла утраивают адгезию к соединяемым материалам, прочность спаев резко снижается. Особенно интенсивно стекла этого типа кристаллизуются прихэгреве в атмосфере инертного газа, в которой осуществляется формирование соединений элементов магнитных головок из маргэнеццинковых ферритов, сендаста, аморфных металлических сплавов (АМС). Кроме того, известные многосвинцовые стекла с температурой растекания ниже 500°С характеризуются весьма низкой микротсердостью по Виккерсу - 250-270 кГс/мм2, ч го не обеспечивает необходимого уровня износостойкоvj

0

СА W О

а

сти и прочности магнитных головок. Известно стекло 1. включающее, мас.%:

РЬО80,0-86,5

ВаОз8,5-10,5

В 20з1,5-8,0

SnOa1,0-3,5

SI020,5-3,0

Стекяо 1 относится к наиболее легкоплавким из известных стекол рассматриваемого типа, растекается при температурах 480-500°С, Однако оно имеет существенные недостатки: при растекании на ферритовой подложке в атмосфере инертного газа кристаллизуется, что исключает возможность его использования для спаивания элементов магнитных головок; характеризуется низкой микротвердостью по Виккерсу - не более 270 кГс/мм .

Наиболее близким к предлагаемому по химическому составу и области применения является стекло для спаивания элементов магнитных головок 2, включающее, мас.%:

РЬО64,0-83,0

ВгОз4,0-15,0

ZnO4,0-11,5

SlOa0,1-2,0

AlzOa0,1-4,0

СиО0.5-2,5

8120з1,0-4,0

по крайней мере один окисел из группы МдО, Мп02. 5Ь20з, причем

МдО0,1-2,0

Мп020,1-0.5

ЗЬаОз0,1-3.0

Данное стекло выбирается нами за прототип, Характеризуется благоприятным сочетанием сравнительно небольшой температуры растекания - 530-570°С и достаточно высокой кристаллизационной устойчивости при растекании в атмосфере инертного газа на ферритовой подложке. По сравнению со стеклом 1 микротвердость стекла 2 существенно выше - до 350 кГс/мм2. Существенным недостатком стекла 2 является сравнительно высокая температура растекания - 530-570°С. Это исключает возможность его применения для изготовления ряда магнитных головок, например, при впаивании ферритовых сердечников в керамические слайдеры головок типа ФГДК-3 или при соединении элементов магнитных головок типа металл в зазоре, т.к. в этих случаях использование стекла с температурой растекания более 500°С не допускается. Другим недостатком стекла 2 является низкий температурный коэффициент линейного расширен я (ТКЛР) в области температур 20-300°С. не превышающий (93-95) , вследствие

чего стекло 2 нельзя использовать дли спа- иоания с марганец-цинковыми ферритами 500MK, 4500МТ или 5000МТ и другими.

Целью предлагаемого изобретения является повышение температурного коэффициента линейного расширения и снижение температуры растекания.

Поставленная цель достигается тем, что

0 стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее РЬО, ВаОз, ВгаОз. SlOa, ZnO, и СиО, дополнительно содержит NaaO и Sn02 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

5 РЬО61,00-73,65

В20з11,18-12,32

BizOs0,76-10,92

SI023,00-3,45

ZnO5,69-6,27

0 А120з1,04-2.54

СиО0,001-2,45

Na200,04-3,80

SnOa0,002-0,40

Предложенное стекло хорошо согласу5 ется по термическому расширению со всеми марганец-цинковыми ферритами. При его применении трещин не образуется даже при спаивании элементов магнитных головок, содержащих напыленные слои сенда0 ста и аморфных металлических сплавов (АМС). Существенно более низкая температура растекания предлагаемого стекла обусловлена в значительной степени тэм, что, в отличие от прототипа, оно содержит оксид

5 натрия. Обычно его присутствие в многосвинцовых стеклах рассматриваемого типа приводит к заметному снижению их кристаллизационной устойчивости при вытягивании нитей из расплава через донный

0 патрубок тигля и при последующем спаивании элементов магнитных головок. Однако при отработанном оптимальном соотношении компонентов предлагаемого стекла его кристаллизационная устойчивость оказыва5 ется даже заметно выше по сравнению со стеклом по прототипу, особенно в присутствии оксида олова. Как показало проведенное исследование, оксид натрия существенно улучшает смачивание ферри0 товых подложек расплавом предлагаемого стекла, в результате тот или иной краевой угол смачивания (например, 15°) достигается в присутствии оксида натрия при меньшей температуре.

5 В табл. 1 приведены конкретные примеры составов предлагаемого стекла, в табл. 2 - его свойства: температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) о: в интервале 20-300°С и температуры начала раз- мягчения (стеклования) Тд и деформации

Тдёф определенные при нагревании образцов стекла размерами 50 4«4 мм в дилатометре ДКВ-5А со скоростью 5°С/мин; температура растекания Траст., при которой краевой угол смачивания ферритовой подложки становится менее 15°; период времени Т до образования первых кристаллических включений в растекшейся на ферритовой подложке в атмосфере инертного газа капле стекла; микротвердость по Виккерсу Hv. определенная с помощью микротвердомера ПМТ-3 по стандартной методике.

Стекла синтезируются в платиновом или корундовом тигле в электрической печи при температуре 1050-1070°С.

Кристаллизационная устойчивость и микротвердость предлагаемого стекла заметно снижаются, если содержание оксидов свинца и висмута превышает 73,65 и 10,92%, соответственно, а содержание оксидов бора и кремния становится менее 11,18 и 3,00%, соответственно. При содержании оксидов свинца и висмута менее 61,00 и 0,76% соответственно, а оксидов бора и кремния - более 12,32 и 3,45% соответственно, существенно повышается температура растекания стекла.

Введение в состав предлагаемого стекла оксидов олова, цинка и алюминия в ука- занном количестве позволило повысить его микротвердость и кристаллизационную устойчивость. Это положительное воздействие указанных оксидов проявляется при их содержании в стекле не менее 0,002; 5.69 и 1,04%, соответственно. При увеличении их количества сверх 0,40; 6,27 и 2,54%, соответственно, заметно снижается кристаллизационная устойчивость стекла и повышается температура его растекания.

Повышение кристаллизационной устойчивости и снижение температуры растекания предлагаемого стекла за счет введения jrero состав оксидов натрия и меди становится существенным, если их содержание оказывается не менее 0,04 и 0,001%, соответственно.

Кристаллизационная устойчивость стекла заметно снижается при содержании оксидов натрия и меди более 3,80 и 2,45% соответственно.

Применение предлагаемого стекла существенно расширяет возможности конструкторов и технологов, работающих в области магнитных головок, в создании новой записывающей и вычислительной техники.

Формула изобретения

Стекло для спаивания элементов магнитных головок, включающее РЬО, В20з, BiaOs. SiOa, ZnO, АЬОз и СиО, отличающееся тем, что, с целью повышения температурного коэффициента линейного расширения и снижения температуры растекания, оно дополнительно содержит NaaO и SnOa при следующем соотношении компонентов, мас.%:

РЬО61,0-73,65

В20з11,18-12,32

ВГ2Оз0.76-10,92

SI023,00-3,45

ZnO5,69-6,27

А аОз1,04-2,54

СиО0,001-2,45

NaaO0.04-3,80

Sn020,002-0,40

Таблица 1

Таблица 2

Сущность изобретения: стекло содержит оксид свинца 61-73,65% БФ РЬО, оксид бора 11,18-12,32% БФ ВаОз, оксид висмута 0,76-10,92% БФ В120з. оксид кремния 3- 3,45% БФ SI02, оксид цинка 5.69-6,27 БФ ZnO, оксид алюминия 1,04-2,54% БФ А120з, оксид меди 0,001-2,45% БФ СиО, оксид натрия 0,04-3,8% БФ Na20, оксид олова 0,002- 0,4% БФ SnOa. Характеристики стекла: КЛТР (97-127) 107 1/°С, температура растекания 470-485°С. 2 табл.