Стекло, преимущественно, для защиты толстопленочных резисторов Советский патент 1993 года по МПК C03C8/12 

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для защиты толстопленочных резисторов от внешних воздействующих факторов, в том числе для защиты от агрессивных растворов, содержащих щелочи, кислоты.

Целью изобретения является повышение химической устойчивости, снижение термического коэффициента линейного расширения и повышение стабильности сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что стекло, включающее оксид свинца (II), оксид кремния (IV), оксид бора, оксид титана (IV), оксид кадмия дополнительно содержит оксид алюминия, оксид хрома (III) при следующем соотношении компонентов, мас.%: РЬО50,0-69,0 S102 17,0-25,0 ВгОз 5,0-10,0 ТЮ2 3,0-8,0 CdO 3,0-7,0

AI2030,8-5,0 СггОз 0,5-2,0 Сущность изобретения заключается в следующем, . . Положительное влияние введения оксида алюминия и хрома совместно с оксидами свинца (II), кремния (IV), бора, титана (IV), кадмия способствуют снижению внутренних механических напряжений в стеклянном покрытии, исключению растрескивания покрытия, улучшению оптических характеристик стекла, повышению химической устойчивости, снижению термического коэффициента линейного расширения и повышению стабильности сопротивления.

Анализ известных научно-технических и патентных источников информации показал, что использование в стекле для защиты толстопленочных резисторов оксидов свинца II, кремния IV, бора, титана (IV), кадмия в сочетании с оксидами алюминия, хрома (111) неизвестно.

ел С

00

о о

о о

со

Существенность отличительных признаков заявляемого материала характеризуется следующим,

При введении в состав стекла оксида свинца в количестве более 69 мас.% увеличивается концентрация в нем точечных дефектов, вследствие чего ухудшается стабильность сопротивления, снижается химическая устойчивость. При введении в состав стекла оксида свинца в количестве менее 50 мас.% и оксида кремния более 25 мас.% увеличивается температура деформации стекла, что приводит к снижению стабильности сопротивления резистора.

Введение в состав стекла оксида кремния менее 17 мас.% ведет к снижению химической устойчивости, которая проявляется в повышении скорости растворения стекла в растворах, содержащих гидрооксид натрия, серную кислоту из-за снижения количества устойчивых связей в его структурной сетке.

При введении в состав стекла оксида титана более 8,0 мас.% происходит кристаллизация стекла с потерей требуемых функциональных свойств.

Введение в состав стекла оксида титана .менее 3,0 мас.% приводит к снижению химической устойчивости, которая проявляется в увеличении скорости растворения стекла в растворах, содержащих щелочь и серную кислоту.

При введении в состав стекла оксида. кадмия более 7,0 мас.% наблюдается увеличение термического коэффициента линейного расширения, проявляющегося в растрескивании стеклянного покрытия на операциях металлизации торцев чип-резисторов, вследствие несовместимости ТКЛР стекла, стеклофазы резистора и подложки.

Введение в состав стекла оксида кадмия в количестве менее 3 мас.% приводит к снижению химической устойчивости стекла, увеличению нестабильности сопротивления резисторов вследствии, вероятно, недостаточной компенсации дефектов в структурной сетке стекла, образующихся в результате повышенной летучести оксида свинца.

При введении в состав стекла оксида бора более 10 мас.% снижается химическая устойчивость стекла в растворах, содержащих гидрооксид натрия, серную кислоту, снижается стабильность сопротивления резистора, поскольку оксид бора обладает повышенной химической активностью по отношению к токопроводящей компоненте резистора.

Введение в состав стекла оксида бора менее 5,0 мас.% приводит к повышению

температуры оплавления порошкообразного слоя и увеличению величины изменения сопротивления резистора.

При введении в состав стекла оксида

алюминия более 5,0 мае. % резко возрастает изменение сопротивления резистора из-за повышения температуры деформации стек- . ла и температуры оплавления порошкообразного слоя.

0 Введение в состав стекла оксида алюминия менее 0,8 мас.% снижает устойчивость стекла к воздействию раствора серной кислоты, повышает ТКЛР стекла. При введении в состав стекла оксида хро5 ма более 2,0 мас.% наблюдается образование в стекле посторонней кристаллической фазы, что делает его непригодным для защиты толстопленочных резисторов.

Введение в состав стекла оксида хрома

0 менее 0,5 мас.% приводит к снижению химической устойчивости по отношению к растворам гидроокиси натрия и серной кислоты.. Стекло готовят следующим образом.

5 .Исходные компоненты взвешивают в заданном количестве, измельчают и перемешивают в фарфоровом барабане валковой мельницы в течение двух часов. Соотношение шихты и шаров составляет 1:2

0 по массе.

Варку стекол осуществляют в корунди- зовых или алундовых тиглях емкостью 0,5- 1,0 л в муфельной печи с селитовыми нагревателями. Скорость подъема темпера5 туры в печи до температуры варки стекла (125050) С составляет 300-350 °С/ч. Выдержка при температуре варки (20-30) мин. Затем часть стекломассы выливают в металлическую изложницу с пазом радиу0 сом 10 мм с целью получения образца для исследования физических свойств стекла (Тд, ТКЛР), а основную часть стекломассы выливают в емкость, заполненную дёиони- зованной водой, с целью получения стекла

5 в виде гранул. Испытания стекла производят в монолитных образцах и в составе паст для защиты толстопленочных резисторов.

Пасты изготавливают следующим образом: измельчают гранулят стекла до порош0 кообразного состояния со средним размером частиц (3-5) мкм, смешивают порошок стекла с органическим связующим, полученным на основе раствора этилцеллю- лозы в терпинеоле, в соотношении 2,2:1.0 по

5 массе соответственно. Полученную массу перетирают на пастотерке до максимального размера конгломератов не более 25 мкм. Нанесение слоев паст осуществляют на , печатных станках ПЦ-40-48 и Тропа-1. Вжигание паст проводят в трубчатой печи.

Скорость движения ленты транспортера 2 см/мин, общий цикл вжигания - 30 мин. Измерение сопротивления резисторов до и после защиты их стеклом проводят с помощью прибора цифрового Щ301-1.

Резистивный элемент из гота влипают из пасты ОЖО.035.001 ТУ. Номиналы резисторов: 100, 103, 104, 1050м//г

Определение физических свойств монолитных образцов стекол проводят на дила- тометре типа 804 ВАНР - Gerateban производства ФРГ.

Устойчивость стекол к растворам, содержащим NaOH и Нг504, определяют по специально разработанной методике (атте- стат ЕТО.012.615).

Составы предлагаемых стекол и результаты испытаний приведены в таблице, где примеры 1-7 выполнены в пределах, заявленных в формуле изобретения, с 8-21 пока- зан выход за пределы, пример 22 выполнен по прототипу.

Анализ таблицы показывает, что по сравнению с прототипом, который является базовым объектом, предлагаемые составы стекол для толстопленочных резисторов позволяют повысить химическую устойчивость (потеря массы стекла в

растворах щелочей в 5-10 раз, а кислотах в 5-25 раз меньше, чем у прототипа); снизить термический коэффициент линейного расширения на 8-13%, повысить стабильность сопротивления резисторов в 4-10 раз.

Заявляемый материал в настоящее время наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к стеклу для защиты толстопленочных рутениевых чип-резисторов и резисторов ГИС,

Формула изобретения Стекло, преимущественно, для защиты толстопленочных резисторов; включающее PbO, S102 , В20з, TI02, CdO, отличающееся тем, что, с целью повышения химической устойчивости, снижения термического коэффициента линейного расширения и повышения стабильности сопротивления, оно дополнительно содержит АЬОз и при следующем соотношении компонентов, мас.%:

РЬО50,0-69,0 SI02 17,0-25,0 В20з 5,0-10,0 ТЮ2 3,0-8,0 CdO 3,0-7.0 А120з 0,Е|-5.0 Сг20з б,5--0

Сущность изобретения: стекло, преиму.- щественно, для защиты толстопленочных резисторов, содержит, мас.%: оксид свинца 50,0-69,0 БФ РЬО; оксид кремния 17,0-25,0 БФ ЗЮа; оксид бора - 5,0-10,0 БФ В20з: оксид алюминия 0,8-5,0 БФ оксид хрома - 0,5-2,0 БФ СгаОз; оксид титана 3,0- 8,0 БФ TI02, оксид кадмия 3,0-7,0 БФ CdO# Характеристика покрытия: ТКЛ Р (70-73) -10 , химсто.йкость (потери веса) в NaOH 0,1- 0,2%, a H2S04 0,4-2%, стабильность сопротивления резистора 2-5%. 1 табл.