Легкоплавкое стекло для спаивания элементов магнитных головок Советский патент 1992 года по МПК C03C8/24 

СО

с

Изобретение относится к составам стекол, применяемых для соединения элементов магнитных головок для звуко- и видеозаписывающих устройств и вычислительной техники. Может быть использовано для нанесения защитных покрытий в электронной технике.

Способность щелочесодержащих свин- цовосиликатных и бариевосвинцовосили- катных стекол хорошо согласовываться по термическому расширению с широким кругом ферритовых и немагнитных керамических материалов магнитных головок обусловливает целесообразность применения этих стекол, несмотря на их низкую износостойкость, для изготовления спаев, не составляющих части рабочей поверхности магнитной головки, Стекла указанного типа

характеризуются обычно высокой кристаллизационной и химической устойчивостью, пониженной склонностью растравливать феррит и образовывать газовые пузырьки при спаивании в вакууме и в атмосфере инертного газа, Они успешно, используются для заполнения широких канавок, в спаиваемых композициях, в частности моточных и вспомагательных пазов с целью скрепления магнитопроводов. Обладая существенно большей эластичностью по сравнению с высокотвердыми стеклами, стекла на свинцо- восиликатной и бариевосвинцовосили- катной основе (их модуль упругости не превышает 6100 кГс/мм2) могут образовывать не содержащие трещин спаи с ферритовыми и немагнитными керамическими материалами, сильно отличающимися по величине

Ч

О CJ

о ю

температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР).

Применение наиболее легкоплавких из рассматриваемых стекол могло бы быть весьма эффективным при изготовлении т. н. плавающих магнитных головок (не контактирующих непосредственно с носителем), если бы они еще и обладали способностью хорошо затекать в узкие рабочие зазоры шириной 1,0 - 1,5 мкм между ферритовыми магнитопроводами (на глубину в 250 - 300 мкм),

Известно стекло (1), включающее, мас.%:

Si02 53 - 60 А120з1,5-3,5 ВаО 6-12 РЬО 12-18 Na20 3-6 К20 6-12 Li20 0,1 -2 ZnO 3-6

По сравнению с другими щелочесодер- жащими стеклами на бариевосвинцовоси- ликатной основе это стекло обладает повышенной способностью затекать в зазоры шириной 1,0 - 1,5 мкм между ферритовыми магнитопроводами. Однако оно характеризуется высокой температурой растекания - 930°С, что исключает возможность его использования для спаивания ферритов, нагрев которых выше температуры 750°С недопустим из-за деградации их магнитных свойств.

Наиболее близким к предлагаемому по составу и свойствам является легкоплавкое стекло (2), включающее, мас.%:

SiO230-40

РЬО40-50

МааО3-8

К201-2

ZnO1-3

Sb20s0,1-2

В20з4-10

А 20з0,3 - 1

Li203-8

Ре20з0,1-1,5

один оксид из группы: Мп20з0,1-1,0

NiO0,1-1,0

Данный состав выбирается нами за прототип. Стекло (2) растекается при сравнительно низкой температуре - 700 - 710°С. Значение его ТКЛР находятся в широких пределах - (93 - 105) , что обеспечивает согласованность по термическому расширению со всеми марганец-цинковыми ферритами, применяемыми в производстве магнитных головок. Однако стекло (2) характеризуется и существенными недостатками.

Во-первых, оно не затекает в узкие зазоры шириной 1,0-1,5 мкм между ферритовыми магнитопроводами. Это обстоятельство обуславливает его непригодность для фор- мирования рабочих зазоров плавающих магнитных головок; во-вторых, оно недостаточно водоустойчиво.

Целью предлагаемого изобретения является повышение водоустойчивости и ин- тенсивности затекания в зазоры шириной 1,0 - 1,5 мкм между ферритовыми магнитопроводами.

Поставленная цель достигается тем, что легкоплавкое стекло для спаивания элемен- тов магнитных головок, включающее РЬО, Si02, В20з, , ZnO, К20, Na20, LJ20 и 5Ь2Оз, дополнительно содержит CaO, CdO и МоОз при следующем соотношении компонентов, мас.%:

РЬО47-58

Si0229-38

В20з0,01-2,0

А 20з0,01-1,3

ZnO0,01-7,7

К200,01-2,7

Na202,7-5,1

Li200,01-2,5

5Ь2Оз0,2 - 0,8

CaO0,01-5,0

CdO0,01-2,6

МоОз0,01-5,0

Конкретные примеры составов предлагаемого стекла приведены в табл. 1, свойства - в табл. 2: средний ТКЛР а в интервале температур 20 - 300°С; температура растекания Траст, при которой краевой угол смачивания ферритовой подложки становится менее 15°; микротвердость по Виккерсу Hv, измеренная при нагрузке на индентор, рав- ной 100 г; химическая устойчивость - потери массы образцов РЬ при кипячении в дистиллированной воде в течение 8 часов; глубина затекания h в зазор между ферритовыми магнитопроводами шириной 1,0 - 1,5 мкм при температуре растекания.

Стекла синтезируются в платиновое тигле при температуре.1250 - 1300°С Растекаются при столь же низкой температуре

что и стекло-прототип. Хорошо согласуются по термическому расширению со всему марганец-цинковыми ферритовыми и не магнитными керамическими материалами магнитных головок. Характеризуются удов

летворительной водостойкостью. Вместе с тем предлагаемое стекло в отличие от про тотипа обладает выраженной способностью затекать в узкие зазоры между ферритовы ми магнитопроводами шириной 1,0 - 1,5 мкм

Проведенное исследование показало, что глубины затекания в указанные зазоры стекол рассматриваемого типа весьма существенно увеличивается при введении в их состав оксида молибдена совместно с оксидами кальция и кадмия, Однако обычно оксид молибдена вызывает интенсивную кристаллизацию щелочесодержащих стекол на свинцовосиликатной основе уже во время отливки в форму, и проследить его влияние на капиллярные свойства этих стекол очень затруднительно. Достижение высокой кристаллизационной устойчивости предлагаемого стекла со значительным содержанием оксида молибдена оказалось тем более неожиданным, что это имело место при совместном присутствии оксидов молибдена и кадмия; последний обычно не способствует повышению кристаллизационной устойчивости стекла. Интенсивное затекание предлагаемого стекла в узкие зазоры обусловлено, с одной стороны, существенным снижением поверхностного натяжения расплавленного стекла и улучшением вследствие этого смачивания феррита за счет оксида молибдена, и, с другой стороны, повышением адгезии к ферриту за счет оксида кальция, характеризующегося большой теплотой образования. Присутствие катионов кальция на границе раздела с ферритом вызывает возникновение прочных кислородных мостиков, например, Са - 0-Fe.

Кристаллизационная устойчивость предлагаемого стекла обеспечивается отра- ботанным оптимальным соотношением всех его компонентов.

Содержание кремнезема в предлагаемом стекле в указанном количестве обуславливает его высокую химическую устойчивость. Водостойкость стекла заметно снижается, если содержание SiOa становится менее 29,0%. При увеличении содержания SiOa свыше 38,0% существенно повышается температура растекания стекла.

Температура растекания предлагаемого стекла существенно повышается также при снижении содержания оксида свинца менее 47,0%.

Увеличение его содержания свыше 58,0% приводит к заметному понижению водостойкости стекла.

Присутствие в предлагаемом стекле оксидов бора и алюминия повышает его кристаллизационную устойчивость, которая существенно снижается, если содержание указанных оксидов становится менее 0,01 % для каждого. При увеличении содержания ВаОз свыше 2,0% в стеклянной части спаев

появляются нежелательные газовые пузырьки. При увеличении содержания AlaOs свыше 1,3% заметно увеличивается температура растекания стекла.

Легкоплавкость предлагаемого стекла

достигается и за счет присутствия оксида цинка. Такое действие ZnO проявляется при его содержании не ниже 0,01 %. Если же его содержание становится свыше 7,7%, замет0 но увеличивается, склонность стекла к обра- зованию пузырьков при спаивании и к кристаллизации.

Существенный вклад в снижение температуры растекания и в обеспечение высокой

5 однородности стекла вносят оксиды калия, натрия и лития. Совместное присутствие этих оксидов в предлагаемом стекле повышает его химическую устойчивость. Температура растекания существенно

0 повышается, если содержание КаО и LiaO снижается менее 0,01 % для каждого, а содержание NaaO менее 2,7%. При содержании оксидов калия и натрия в количестве свыше 2,7 и 5,1%, соответственно, заметно

5 снижается химическая устойчивость стекла. Содержание оксида лития свыше 2,5% приводит к снижению кристаллизационной устойчивости стекла.

Повышению однородности предлагае0 мого стекла способствует и присутствие в нем оксида сурьмы, если его содержание оказывается не менее 0,2%. При увеличении содержания ЗЬаОз свыше 0,8% заметно увеличивается склонность стекла к образова5 нию пузырьков.

Глубина затекания расплава предлагаемого стекла в зазоры между ферритовыми магнитопроводами существенно снижается, если содержание оксидов кальция, кад0 мия и молибдена становится менее 0,01% для каждого. Если же содержание СаО и МоОз увеличивается сверх 5,0% для каждого, а содержание CdO сверх 2,6%, существенно снижается кристаллизационная

5 устойчивость стекла.

Применение предлагаемого легкоплавкого стекла для формирования рабочих зазоров плавающих магнитных головок существенно облегчает обеспечение согла0 сованности стекла с используемыми ферритовыми и немагнитными керамическими материалами, сводит к минимуму образование трещин в спаях, повышает выход годных головок.

5

Формула изобретения

Легкоплавкое стекло для спаивания

элементов магнитных головок, включающее

PbO, SiOa, ВаОз, , ZnO, KaO, NaaO, LiaO,

ЗЬаОз, отличающееся тем, что с целью

повышения водоустойчивости и интенсивности затекания в зазоры шириной 1,0 - 1,5 мкм между ферритовыми магнитопровода- ми, оно дополнительно содержит CaO, CdO и МоОз при следующем соотношении компонентов, мас.%: - РЬО - 47 - 58; Si02 - 2

-38; В20з - 0,01 -2,0; АЬОз - 0,01 - 1,3; ZnC

-0,01 - 7,7; К20 - 0.01 -2,7; Na20 - 2,7 - 5,1 Li20 -0,01-2,5; ЗЬаОз- 0,2-0,8; СаО-0,0

-5,0; CdO - 0,01 - 2,6; МоО - 0,01 - 5,0.

Таблица 1

Таблица 2