DE1812733C - Glaswerkstoff zum Überziehen , Abdichten oder Verbinden von Gegenstanden mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 50 χ 10 hoch 7 / Grad C - Google Patents
Glaswerkstoff zum Überziehen , Abdichten oder Verbinden von Gegenstanden mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 50 χ 10 hoch 7 / Grad CInfo
- Publication number
- DE1812733C DE1812733C DE1812733C DE 1812733 C DE1812733 C DE 1812733C DE 1812733 C DE1812733 C DE 1812733C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- glass
- weight
- percent
- glasses
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 110
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 48
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 67
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 26
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 15
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Inorganic materials [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 11
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910015621 MoO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 claims 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 11
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 2
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003301 NiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 108060008443 TPPP Proteins 0.000 description 1
- 235000012544 Viola sororia Nutrition 0.000 description 1
- 241001106476 Violaceae Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N o-xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- -1 oxy- Chemical class 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N p-acetaminophenol Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Inorganic materials [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Glaswerkstoff
zum überziehen, Abdichten oder Vorbinden von Gegenstanden, die einen lineuren thermiaahen
Ausdehnungskoeffizienten von weniger als SO χ ΙΟ"7
..pro °C aufweisen; die Erfindung bezieht sich ferner
'auf Gegenstunde, die mit glasartigen Werkstoffen Überzogen, abgedichtet oder verbunden sind, sowie
uuf Verfuhren zum überziehen, Abdichten oder Verbinden
derartiger Gegenstilnde mit glasartigen Werk* stoffen. ίο
Es ist hiiuflg erforderlich für Gegenstände mit
einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 50 χ 10'7 pro "C einen harten
und/oder chemisch stabilen Überzug oder einen Bindewerkstoff vorzusehen. Da der erwähnte zum
überziehen des Gegenstandes oder zur Verbindung mit einem anderen Gegenstand verwendete Werkstoff
thermische Ausdehnungseigenschaften (d. h. der thermische Ausdehnungskoeffizient bei irgendeiner gegebenen
Temperatur) haben sollte, die so genau wie möglich mit denjenigen des Überzugs- oder Bindewerkstoffs
übereinstimmen, so ergibt sich, daß letzterer im allgemeinen ebenfalls Ausdehnungskoeffizienten
von weniger als 50 χ \Q~1 pro "C haben sollte.
Ein Werkstoff, der zum überziehen und Verbinden verwendet werden kann, ist Glas. Glas ist im allgemeinen
sowohl hart als auch chemisch stabil. Es wurden bereits verschiedene sogenannte Lötgläser
mit Ausdehnungskoeffizienten oberhalb 50 χ ΙΟ"7 pro "C entwickelt. Ferner sind weitere Gläser (Gläser
geringer Ausdehnung) bekannt, deren Ausdehnungskoeffizienten unterhalb dieses Wertes liegen, die
jedoch wesentlich höhere Schmelztemperaturen aufweisen als die Lötgläser. Bei Versuchen zur Entwicklung
von Weichlötgläsern mit niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten wurden inerte, stabile feuerfeste
Werkstoffe, wie beispielsweise Aluminiumoxid (Tonerde) als Füllstoffe den Lötgläsern hinzugefügt;
auf diese Weise wurden aber die Ausdehnungskoeffizienten - wenn überhaupt nicht weit unterhalb
50 χ ΙΟ"7 pro "C vermindert.
Es bleibt daher das Problem bestehen, Uberzugs-
oder Bindewerkstoffe zu schaffen, welche Ausdehnungskoeffizienten unter 50 χ ΙΟ"7 pro "C aufweisen
und welche, aus dem einen oder anderen Grunde, nicht auf die Schmelztemperatur der obenerwähnten
Gläser mit geringer Ausdehnung erhitzt werden dürfen. Die letztgenannten Erfordernisse können beispielsweise
dann auftreten, wenn eine derart hohe Temperatur den Gegenstand beschädigen oder aber
seine elektrischen oder physikalischen Eigenschaften ändern würde; ferner könnten die letztgenannten
Erfordernisse dann vorliegen, wenn der Gegenstand Teil einer Anordnung ist, die Teile aufweist, die nicht
auf die erwähnten hohen Temperaturen erhitzt werden dürfen, selbst dann, wenn der Gegenstand selbst
diesen Temperaturen widerstehen könnte. Im folgenden werden einige Anwendungen genannt, wo dieses
Problem entsteht.
60
(a) Sich wenig ausdehnende Borsilikatgläser, wie beispielsweise solche, die üblicherweise für Ofengeräte
(feuerfest und chemisch widerstandsfähig) verwendet werden und die einen Ausdehnungskoeffizienten
in einem Bereich von annähernd 30 bis 34 χ 1O~7 pro "C aufweisen. Diese Werkstoffe
dürfen nicht weit über 6000C erhitzt werden,
wenn sie sich nicht deformieren sollen.
(b) Glilser mit besonders niedrigen Aundehnungs eigenschaften, wie beispielsweise geschmolzen
Kieselsäure (mit einem Ausdehnungskoofilzion
ten von ungelUhr 5 χ H)'7 pro C), die mi
Bestandteilen verbunden sind, welche höher Temperaturen nicht ohne Schaden aushulieri
Ein Beispiel hierftlr ist ein Schmelzquarzkolben der elektronische oder andere Bauteile enihlll
oder Teil einer elektrischen Vorrichtung ist Wr die eine vakuumdichte Abdichtung aus einen
geeigneten glasartigen Bindewerkstoff ertorder
lieh ist.
(c) Siliziumhalbleitervorrichlungen (Ausdehnungs koeffizient ungefähr 32 bis 39 χ ΙΟ"7 pro "C]
deren maximale Temperatur auf ungefähr 550"C und in einigen Füllen aui weniger als 350 C
beschrankt ist, um das Silizium und/oder be stimmte elektrische Zwischenverbindungen vo
Beschädigung zu bewahren.
Die Verwendung von entglasbaren Gläsern füi Dichtungs- und Verbundzwecke ist bereits bekanntgeworden.
So ist beispielsweise in der USA.-Patent-Schrift 3 075 860 im Zusammenhang der Herstellung
von gedruckten Schaltungen die Verwendung eine.» entglasbaren Glases zur Herstellung des Verbunds
zwischen einer Leiterschicht an einer Glassubstratplatte beschrieben. In der Entgegenhaltung sind verschiedene
entglasbare Glaszusammensetzungen für diesen Zweck angegeben, die sämtlich in dem ziemlich
engen Bereich SiO2 I bis 3%, B2O3 7 bis 10%, Pb(J
70 bis 80%, ZnO 7 bis 14%, BaO 0 bis 8%, Cu(J 0 bis 8% liegen, wobei der Anteil der ersten vier Bestandteile
mehr als 90% beträgt. Eine Nachprüfung hat gezeigt, daß für eine repräsentative Zusammensetzung
innerhalb des angegebenen Bereichs (nämlich die Zusammensetzung 1 in Tabelle II der Entgegenhaltung)
zum ausreichenden Schmelzen eine Temperatur von 750"C erforderlich ist. Im glasigen Zustand
beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizienl 86,5 χ 10~7/'C (20 bis 200"C); nach Entgasung
bei 400" C nach dem in der Entgegenhaltung angegebenen Verfahren beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient
101,3 χ 10 7/'C (20 bis 200"C), mit einei
dilatometrischen Erweichungstemperatur von 330° C Die Zusammensetzungen nach dieser Entgegenhaltung
besitzen daher einen für die vorliegenden Zweckt viel zu hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
In »Silikattechnik« 13 (1962). Nr. 8, S. 272 bis
277, sind entglasende Verbindungsgläser von ähnlicher Zusammensetzung wiein der erwähnten USA.-Patentschrift
beschrieben; diese Gläser dienen beispielsweise zur Verbindung der Frontplatte mit den
trichterförmigen Teilen von Fernsehbildröhren. Dit maximale Verbindungstemperatur ist mit etwa 440' C
angegeben. Jedoch liegen die Ausdehnungskoeffizienten der Dichtungsstoffe im Bereich von etwa 85 odei
90 χ 10"7/°C aufwärts und damit wiederum weil
über dem Bereich, um den es bei der vorliegender Erfindung geht.
Zusammenfassend ist hinsichtlich der verschiedener Möglichkeiten der Verwendung von entglasbaren
Gläsern für Dichiungs- und Verbundzwecke allgemein zu sagen, daß sich ergeben hat, daß man zwar einerseits
Zusammensetzungen auffinden kann, die die gewünschten niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzen, und andererseits auch Zusammensetzungen, die die gewünschten niedrigen Löttemperaturen
fs
waiizon; jedoch war es bisher nicht möglich, M
iummonneuungen iinzugoben, die die beiden ge-
^Unschton Eigenschaften (niedriger Wllrmeuusdeh-Hu^skocfllzlcnt,
niedrige Lutieinporutur) gemeinsam
,ufweisen. So besitzen die Zusammensetzungen nach je. erwähnten Uleralurstcllo aus »Silikuitechnik«
[l%2) zwar niedrige Verbindungsiemperaturen, haben
jedoch hohe Wärmeausdehnungskoeffizienten. In der
ieuiHcnen Patentschrift I 176 325 sind Zusammenscuungcn
mit niedrigen Wllrmeausdehnungskoeffi-/.cntcn
im Bereich von 30 bis 50 χ 10"TC bcschricbei.
jedoch liegt die in dieser Entgegenhaltung erwahntc niedrigste Lottemperatur Eei etwa 700 C
und damit weit Über dem RIr die eingangs genannten
blonderen Anwendungszwecke tragbaren Bereich.
Die Erlindiing betrifft somit einen GluswerkstofT
nun überziehen, Abdichten oder Verbinden eines
' genstandes mit einem linearen Wärmeausdehnungskoifli/ienten
von weniger als 50 χ 10"' pro "C. Durch die Erfindung soll ein derartiger Glaswerkstoff
aPfcgcben werden, der einerseits den erwähnten
η aliigen Wärmeausdehnungskoeffizienten von wenimr
als 50 χ 10 7/" C besitzt und andererseits bei
Slaifv niedrigen Lottemperaturen verarbeitet werden
können. Außerdem soll bei dem erfindungsgemUlkn
Glaswerkstoff die Möglichkeit bestehen, den Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Werkstoffs wahlweise den Werten der betreffenden Gegenstände, die abgedichtet
bzw. verbunden werden sollen, anzupassen.
M- ' der Erhitzung «ι»Γ eine Temperetur. bei welch er dip
Llkt verflüssigt M fJJJ^
der Erhig «ι»Γ eine Temp
Lütglttskomnoncnte verflüssigt M.
aichtiioh keine t W
noncnte verflüssigt M. fJJJ
aichtiioh keine nennenswerte Wothwlw'Muna
schon den beiden Komponenten . ultrliunu
besondere die Kristallisation «'&£'*;'«»' £
ponente im wesentlichen «nbeeinlrjehtia, bieim
diese Komponente kerne Tendenz zeigt, Lötglas in Lösung zu gehen.
Es wurde gefunden, daß
.o ausgebildete Werkstoffe in
pro "C (20 bis 200 C)
Ausdehnungskoemzienter.ta, ;
50 χ IO pro C (20 bis ^ £)
.5 meisten dieser crnndungsgemUßen W^ ^
die Schmelztemperaturen niedriger «J IUr flic De
kannten LötgUser mit ge ringer Ausdeh nunL mu
oder ohne Füllstoffen), und zwar um so viel η edrlfeer
daß sie Wr «*^35fiii
Überzugs- oder Verb«ndungswerks off^t jus e
nungskoeffizienten von wenige' »>* »J? " . g
0C benötigt werden, «^^^IV &5
Temperaturen nicht annehmbar sind, die zum ^"me
zen der bekannten Werkstoffe mit Koeffizienten
diesem Bereich notwendig "nJ· fcö „
Die crfindungsgemaßen Werkstont konntn^uuc
mehrere ^^^«^X^^^^
sammcnscuungbw. enternd autn
Glaskomponenten unterschied icher ^u
auch noch in einfacher
und vorherbestimmbar pro "C aufweisen.
eine Mischung aus mindestens einem nicht kristall·-
sierten Lötglas mit mindestens einem entglasten
Glas in solchen Anteilen, daß der Glaswerkstoff
einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf-Schmelztemperatur
um so in der Mischung enthalten
4 endwclcher spezieller
L Glas von den
äeSenÄ|^^
koeffizient kleiner als 30 χ 10 7 pro C ist.
nicht auf die Fälle beschränkt
i0
Überzugs-, Verbindungs- bzw. Dichtungszwecke, der
die niedrige Löttemperatur von Lotglasern mit den niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmter
EntglasungsgUiser verbindet und so die erwünschte ideale Merkmaiskombination zeigt.
Dabei hat sich überraschenderweise ergeben daß
auch verhältnismäßig große Abweichungen der Warmcausdehnungskoeffizienten
der Lötglaskomponente und der Glaskeramikkomponente zugelassen werden
können, ohne daß hierdurch die Einschalten des
Glaswerkstoffs und der aus diesem herges eil en
Verbindung bzw. überzüge nachteilig beeinflußt wird.
Die Unterschiede in den Würmeausdehnungskocfnzienten
der beiden Glasphasen des erhndungsgemaßen *5
Glaswerkstoffs können bis zu 100 χ 10 '/"C betragen
zogcnen,
^ÄSSM
„ oder verbundenen Gegen-
50 χ
^ pro
Maßnahme der Erfindung
^XJ^^obe^ehen, Dichten oder Vereines
Geeenstandes mit einem linearen therei^Ekoeffizienten
von weniger als
lasartigen Werkstoff
SchrUte auf. Hef.
^ Einlötglas enthaltenden ^ aus enlglastem
^ ^ ^ ^5 oder eine
Jjertstoti, G1|sem mit einem linearer
Misch nfe aus αij tausdehnungskoeffizienten vor
^Κηγ 30 χ 10"7 pro "C aufweist
^gaspulvers und des Pulvers au: ^off in derartigen Anteilen
ernes[
Pulve ^
Jjertstoti,
Jjertstoti,
daß eine Pulvermischung entsteht, die dann, wenn sie geschmolzen ist, einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von annähernd der gleichen Größe aufweist wie der erwähnte Gegenstand; Aufbringen
der erwähnten Pulvermischung auf den Gegenstand; Erwärmen der Pulvermischuhg auf ihre
Schmelztemperatur, wodurch sie mil dem Gegenstand verschmolzen und verbunden wird.
Es kann irgendein Lölglas verwendet werden, vorausgesetzt, daß es mit einem geeigneten cntglasten
Glas einen glasartigen Werkstoff bildet, der einen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als ungefähr
50 χ 10~7 pro "C aufweist. Es sind derart viele unterschiedliche
Lötglasartcn in der Technik bekannt, daß es unmöglich ist, sie alle hier aufzuzählen. Es
sind jedoch in den Tabellen I bis V 42 Beispiele angegeben. In den Tabellen I bis V sind die Gläser
in willkürlichen »Arten« entsprechend den vorherrschenden Bestandteilen angegeben. Die folgende Aufstellung
gibt die annähernden Antcilsbcrciche (in Gewichtsprozent) der in einigen Beispielen geeigneter
Lötgläser verschiedener Arten enthaltenen Bestandteile an.
1 | PbO | lereich | oder CoO | Spezielle | |
Art | B:O, | 45 bis 70% | Jeispielc sim angegeben |
||
SiO, | 30 bis 80% | 4 bis 20".. | in Tabelle | ||
PbO B2O., | ZnO | 5 bis 30% | O bis 40% | I | |
BaO | O bis 5% | O bis 10% | |||
P,OS | O bis 40% | ||||
ZnO | O bis 30% | ||||
SiO, | 44 bis 70% | ||||
PjO5 | BaO | O bis 45% | 11 | ||
Al,O, | O bis 5% | ||||
CuO | O bis 43% | ||||
SiO, | O bis 26% | ||||
ZnO | O bis 31% | ||||
B; Oj | 35 bis 66% | ||||
SiOj | BaO | O bis 6% | III | ||
AIjO., | O bis 19% | ||||
CaO | O bis 21% | ||||
l.ijO | O bis 15% | ||||
NajO | O bis 4% | ||||
K2O | O bis 24% | ||||
MgO | O bis 13% | ||||
BaI, | O bis 29% | ||||
CaI , | O bis 4% | ||||
MnO | O bis l(i% | ||||
O bis 8% | |||||
O bis 2%. | |||||
7Usammcn mit einer | |||||
beliebig kleinen | |||||
Menge von NiO | |||||
und | |||||
BjO, | |||||
B1O., SiO2 | SiOj | IV | |||
BaO | |||||
AIjO, | |||||
All | Li2O | Bereich | Spezielle Beispiele sim angegeben in Tabelle |
BjO., SiO, | Na2O | O bis 25% | IV |
K2O | O bis 6% | ||
MgO | O bis 3% . | ||
NaF | O bis 10% | ||
ZnO | O bis 2% | ||
ZnO-B2O., | B2O., | 51 bis 70% | V |
SiO2 | 10 bis 40% | ||
AIjO3 | O bis 9% | ||
Li2O | O bis 7% | ||
V2O5 | O bis 2% | ||
O bis 60% | |||
Es sei jedoch betont, daß die oben angegebenen
Bereiche nur Beispiele der vielen möglichen bei der Ausführung der Erfindung verwendbaren Lötgläser
sind. Die Verwendung geeigneter nicht in den obigen Bereichen enthaltener Lötgläser liegt nicht außerhalb
des Bereiches der Erfindung.
Entglaste Gläser mit einem Ausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als ungefähr 30 χ ΙΟ"7 pro "C
fallen ebenfalls in einen breiten Bereich von Kategorien. Wiederum kann unter dem Vorbehalt hinsichtlich
des Ausdehnungskoeffizienten eine beliebige entglaste Glaszusammensetzung bei der Ausführung
der Erfindung verwendet werden. Beispiele geeigneter cntglasler Gläser sind diejenigen, deren Ausdehnungskoeffizient
nicht größer als 30 χ 10 7 pro C ist
und die in die allgemeinen Zusammenselzungsbcrcich fallen, die in den britischen Patenten 924 996,
1 020 573. 1 028 871, 1 028 872, 1 108 474 und 1 108 475 und der britischen Patentanmeldung
44 661,65 (deutsche Patentanmeldung P 15 96 790.5)
fallen. Diese Bereiche sind in der folgenden Aufstellung angegeben, welche die annähernden Anleilsbereichc
(in Gewichtsprozent) der Hauptbestandteile angibt:
(D
(2)
SiO, 45 bis 88%
Al,O, O bis 36%
LijO O bis 27%
MgO O bis 32%
/usammen mit P2O5 als ein
Kcrnbildungsniittel
Al,O, O bis 36%
LijO O bis 27%
MgO O bis 32%
/usammen mit P2O5 als ein
Kcrnbildungsniittel
SiOj 45 bis 82%
AIjO, 10 bis 36%
I ijO O bis 25%
MgO O bis 32%
zusammen mit einem Kcrnbildungsmittel. welches PjO, und ein aus
VjO,. TiO2. Mod,. WO, ausgewähltes Material aufweist
VjO,. TiO2. Mod,. WO, ausgewähltes Material aufweist
SiO., 32 bis 54%
AIjO, 3 bis 25%
/nO 32 bis S(,%
AIjO, 3 bis 25%
/nO 32 bis S(,%
Fortsetzung
(4) SiO2 O bis 43%
AI2O3 O bis 29%
ZnO 21 bis 70%
B2O., 14 bis 58%.
wobei der Anteil von B2O3
mindestens 30 Gewichtsprozent
beträgt, wenn derjenige von
Al2O3 kleiner ist als ungefähr
5 Gewichtsprozent
mindestens 30 Gewichtsprozent
beträgt, wenn derjenige von
Al2O3 kleiner ist als ungefähr
5 Gewichtsprozent
In Tabelle VI sind 36 Beispiele geeigneter entglaster Glaszusammensetzungen mit ihren linearen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Angaben bezüglich der erforderlichen Zeiten und Temperaturen
beim Wärmebehandlungsvorgang zur Entglasung der verschiedenen Zusammensetzungen zum Erhalt der
erwähnten Koeffizienten angegeben. Andere Beispiele sind in den oben angegebenen Patenten sowie der
oben angegebenen Patentanmeldung enthalten.
Bei einem allgemeinen Beispiel eines Verfahrens zum Überziehen, Abdichten oder Verbinden von
Gegenständen wird gemäß der Erfindung ein Lötglas unter Verwendung einer geeigneten Mischung aus
Rohmaterialien zubereitet und bei einer geeigneten Temperatur im Bereich von 900 bis 1200' C in einem
geeigneten, feuerfesten Gefäß, beispielsweise der Hochzirkonhaltigen
oder Aluminiumsilikatbauart, um ein homogenes Glas zu erhallen. Im Falle von Gläsern
der PbO -ZnO-B2O., SiO2-An werden zweckmäßigerweise
feuerfeste Materialien mit einem hohen Anteil an Zirkon verwendet, wobei die Schmelztemperatur
annähernd im Bereich von 900 bis 1000 C liegt.
Das homogene Glas wird in kaltes Wasser gegossen, um eine Frittc zu bilden, die sodann getrocknet und
durch einen Trockenmahlvorgang zu Pulver umgewandelt wird, worauf schließlich ein Siebvorgang
vorzugsweise unter Verwendung eines Geflechts mit ungefähr 200 öffnungen pro Lincarzoll (2,54 cm)
erfolgt, um ein zur Mischung mit dem cntglaslen Glas geeignetes Glaspulver zu erzeugen.
Has entglaste Glas in diesem Beispiel wird wie folgt hergestellt: ein Glaspulver wird zunächst unter Anwendung
eines Verfahrens hergestellt, welches dem eben beschriebenen gleicht, jedoch mit der Ausnahme,
daß in diesem Fall das Glas ein cntglustes Glas ist. Die Rohmaterialien werden bei einer geeigneten
Temperatur im Bereich von 1450 his I SSO ( in einem
feuerfesten Gefäß geschmolzen, welches einen hohen Anteil von Tonerde aufweist.
Das cntglashare Glaspulver wird wärmcbehandelt,
um es in ein entglastes Glaspulver mit geringer Ausdehnung umzuwandeln, welches für kuize Zeit wieder
gemahlen w ird. um irgendwelche Veilchen, die aneinander hängen könnten, zu trennen Das Pulver wird
sodann gesiebt, und zwar vorzugsweise unter Verwendung eines (litters mil ungefähi 2(K) Öffnungen
pro linearen Zoll (2,54 cm).
Alternativ kann die Wiirmebehandlungsslure auch bei der entglasbaren (Hasfrilte vorgenommen werden,
wodurch man nur einen darauffolgenden Mahl- und Siebungsvoigang benötigt
Wenn gewünscht, kann auch ein PuIvei eines
aiuleien einglasten (ilases tluich das gleiche Verfahren
heigeslelll und mil dem ersten enlglaslen Glaspulver
gemischt werden. Wenn die Wärmebehandlung an den Fritten ausgeführt wird, so können die Fritten
des entglasten Glases vor dem Mahlen und Sieben miteinander vermischt werden.
Glas- und enlglaste Glaspulver werden sodann in geeigneten Anteilen gemischt und in eine Suspension
durch Verwendung einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise von Methylalkohol übergeführt. Die Suspension
wird auf den zu überziehenden Gegenstand oder die miteinander zu verbindenden Gegenstände
aufgebiacht, und zwar mittels irgendeines geeigneten Verfahrens, und wird sodann auf die der. verwendeten
Glas-entglasten Glasmischung eigenen Schmelztemperatur
erhitzt. Diese Temperatur wird lange genug aufrechterhalten, damit die Pulvermischung schmilzt,
worauf der Gegenstand oder die Gegenstände abgekühlt werden oder ihre Abkühlung zugelassen wird.
Das sich ergebende Erzeugnis ist ein überzogener Gegenstand oder miteinander verbundene Gegenstände,
wobei die Glas-entglaste Glasmischung daran festhaftet.
Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften speziellen Mischung aus Glas und
entglastem Glas und somit auch zur Feststellung ihrer Eignung zum überziehen oder Verbinden spezieller
Gegenstände wird im folgenden an Hand eines Beispiels beschrieben.
Die Glas- und entglasten Glaspulver werden zunächst in der oben beschriebenen Weise hergestellt
und sodann in den gewünschten Anteilen gemischt. Es wird ein geeignetes Vor-Bindemktel hinzugefügt,
und die Mischung wird in einen Verbundstoff umgeformt, der auf die Schmelztemperatur derart crhil/t
wird, daß der Verbundstoff vollständig geschmolzen wird. Bei dieser Temperatur tritt eine leichte Deformation
des Verbundstoffes auf. Die Ausdehnungscigenschaften des Verbundstoffes können sodann
auf übliche Weise bestimmt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der folgenden Tabellen und der
Zeichnung: die Zeichnung ist eine graphische Darstellung der linearen thermischen Ausdehnungseigenschaften
bestimmter gemäß der Erfindung ausgcbil-
deter Überzugs- und Verbindungswcrksloffe im Vergleich
mit entsprechenden Lölgläscrn
Die linearen thermischen Ausdchnungscigensehaften
der drei Lötgläser Nr. 1. 2 und 3 (Tabelle I) sind durch die ausgezogenen mit 1 bzw. 2 bzw. 3 bezeichneten
Linien in der Zeichnung dargestellt, wobei die Ordinate den Prozentsatz des linearen Ausdehnungskoeffizienten
und die Abszisse die Temperatur in C angibt.
Tabelle VII gibt 17 Beispiele an, bei welchen eniglaste Gläser der Tabelle Vl mit Lötgläsern der Tabellen 1 bis 5 gemischt sind, um erfindungsgemäUc Überzugs- und Bindcwerksloffc zu bilden, deren Eigenschaften ebenfalls in dieser Tabelle angegeben sind. Oic thermischen Ausdehnungseigenschaften von
Tabelle VII gibt 17 Beispiele an, bei welchen eniglaste Gläser der Tabelle Vl mit Lötgläsern der Tabellen 1 bis 5 gemischt sind, um erfindungsgemäUc Überzugs- und Bindcwerksloffc zu bilden, deren Eigenschaften ebenfalls in dieser Tabelle angegeben sind. Oic thermischen Ausdehnungseigenschaften von
(10 sechs solchen Werkstoffen {A.C. F. J. K. N) sind
in der Zeichnung durch gestrichelte und strichpunktierte Linien dargestellt und mit den entsprechenden
Uuchstubcn A. C. F. J. K. N bezeichnet
Hie Figcnschaflen der in Tabelle VlI angegebenen
(15 Mischungen ergaben sich hei Werkstoffen, die durch
ein Verfahren hergestellt wurden, welches im wesentlichen gleich dem oben als Heispiel angegebenen Verfahren
war. Die !ritten wurden in Mengen von MX» μ
mit 1 kg Flintsteinen in einem Mahlgefaß von e»wa
2,3 1 bei 152,4 mm Durchmesser und mit 1640 Umdrehungen
pro Stunde 16 Stunden lang gemahlen. Die sich ergebenden Pulvergläser wurden durch ein
Sieb mit 200 öffnungen pro linearen Zoll (2,54 cm) gesiebt. Die Wärmebehandlung bei dem entglasten
Glas D2 wurde bei 7200C 2 Stunden lang und darauffolgend
bei 1000° C 1 Stunde lang ausgeführt. Die Wärmebehandlung für das entglaste Glas D 3 erfolgte
bei 7600C während l'/4 Stunde und darauffolgend
bei 11700C während einer halben Stunde.
Das sich ergebende entglaste Glaspulver wurde wiederum 15 Minuten lang gemahlen und wie oben
gesiebt. Preßkörper (Verbundstoffe) aus den 17 in Tabelle VII angegebenen Mischungen wurden unter
Verwendung von Paraffinwachs in Xylol als zeitweiser Binder hergestellt und in Stangenform gepreßt
sowie mit 5° C pro Minute auf 3000C erhitzt, wobei
diese Temperatur für 15 Minuten aufrechterhalten wurde, um das Bindemittel herauszubrennen, darauf
erfolgte die Erhitzung auf eine Temperatur, bei der der Preßkörper gerade erweicht (sich deformiert).
Dies war in jedem Fall die PreßkÖrperschmelztemperatur, die dann während 5 Minuten beibehalten
wurde, bevor die Abkühlung des Preßkörpers zugelassen wurde.
Aus Tabelle VII erkennt man, daß durch Vergrößerung des Anteils von entglastem Glas in der
Mischung die thermischen Ausdehnungseigenschaften vermindert und die dilatrometrische Erweichungstemperatur
vergrößert wird.
Im folgenden werden einige spezielle Beispiele von solchen Fällen angegeben, wo Werkstoffe zum überziehen
oder Verbinden von Gegenständen verwendet werden, wobei die Werkstoffe Merkmale der Erfindung
aufweisen.
Beispiel »X«
Die Mischung in Beispiel L (Tabelle VII) — diese Mischung weist 60 Gewichtsprozent Lötglas Nr. 3
(Tabelle I) und 40 Gewichtsprozent entglastes G!as D 2
(Tabelle VI) auf — wurde hergestellt und in eine aus den folgenden Bestandteilen bestehende Suspension
gebracht:
100 g Mischung L,
30 χ 10"3I Methylalkohol,
2,5 χ 10"3I 10%ige Ammoniaklösung.
Die Enden von zwei jeweils 2,54 cm Durchmesser und 2,54 cm Länge aufweisende Rohre aus Borsilikatglas
der bekannten unter dem Warenzeichen »Pyrex« verbreiteten hitzefesten Art wurden eben
geschliffen. Ein Ende jedes Rohres wurde in die Suspension eingetaucht, wobei die Suspension dauernd
gerührt wurde, um die Enden mit der Pulvermischung zu überziehen. Darauf durfte dies trocknen und sodann
wurden die Rohre in einer Einspannvorrichtung aufgestellt, wobei sich die überzogenen Enden in gegen· to
seifigem Kontakt befinden. Die Anordnung wurde sodann in einem Ofen mit 5 C pro Minute uuf 600 C
erhitzt, wobei diese Temperatur dann für 5 Minuten tufrcchterhalten wurde. Sodann konnte die Anordnung
mit der natürlichen Abkühlrate des Ofens auf Raumtemperatur abkühlen. Die sich zwischen den
Rohren ergebende Verbindung war fest und glatt, lüftete fest am Glas und war vakuumdicht.
Die Mischung im Beispiel J (Tabelle VII) — bestehend aus 20 Gewichtsprozent Lötglas Nr. 2 (Tabelle
I) und 80 Gewichtsprozent entglastem Glas D2 (Tabelle VI) — wurde hergestellt und in eine Suspension,
bestehend aus folgenden Bestandteilen,gebracht:
100 g Mischung J,
60 χ 10"3I Methylalkohol,
60 χ 10"3I Methylalkohol,
4 χ 10"3I 10%ige Ammoniaklösung.
60 χ 10"3I Methylalkohol,
60 χ 10"3I Methylalkohol,
4 χ 10"3I 10%ige Ammoniaklösung.
Die Enden von zwei Rohren aus geschmolzener Kieselerde — jedes 19,1 mm im Durchmesser und
25,4 mm Länge wurden eben geschliffen. Die darauffolgende Behandlung war die gleiche wie im Beispiel
»W«, mit der Ausnahme, daß eine Wärmetemperatur von 900° C verwendet wurde. Die sich
ergebende Verbindung zwischen den beiden Rohren war fest, glatt und an der Kieselerde fest anhaftend.
Die Mischung von Beispiel A (Tabelle VlI) — bestehend
aus 80 Gewichtsprozent Glas Nr. 1 (Tabelle I) und 20 Gewichtsprozent entglastem Glas D2
(Tabelle VI) — wurde hergestellt und in eine Suspension, bestehend aus folgenden Bestandteilen, gebracht:
100 g Mischung A,
30 χ 10"3I Methylalkohol,
2,5 χ 10"3I 10%ige Ammoniaklösung.
Siliziumscheibchen mit einem Durchmesser von 25 mm und 0,25 mm Dicke wurde thermisch oxy-
diert. Sodann wurde die Suspension auf das voroxydierte Silizium aufgebracht und die Temperatur
in einem Ofen auf 5500C erhöht. Diese Temperatur wurde Tür 5 Minuten aufrechterhalten, worauf sich
das überzogene Silizium mit der natürlichen Abkühlgeschwindigkeit des Ofens auf Raumtemperatur
abkühlen konnte. Der überzug auf dem Silizium war glatt und frei von Sprüngen.
Mit einer Pulversuspension wie im Beispiel »Y« überzogene Siliziumscheiben wurden in einer Halterungsvorrichtung
angeordnet und bei leichter Belastung der gleichen Wärmebehandlung wie im Beispiel
»Y« ausgesetzt. Die sich ergebende Verbindung der Mischung A zwischen den Sili/iumscheiben war
fest, glatt und fest am Silizium haftend.
Gemäß dieser Erfindung ausgebildete Werkstoffe, die Mischungen aus Glas und entglastem Glas mit
thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 50 χ 10'7 pro "C oder weniger aufweisen, können
ebenfalls als überzüge auf einer großen Vielfalt von Werkstoffen mit kompatiblen thermischen Ausdehnungseigenschaften
Verwendung finden, beispielsweise bei Gläsern, Keramiken, Glaskeramiken usw., um
eine dekorative Glasur oder eine Sihut/glasur zu
bilden oder auch für andere /wecke
12
Tabelle I Beispiele für PbO-B2O3-Lötgläscr |
2 | 3 | Bcis 4 |
piul 5 |
6 | ι 7 |
8 | |
I | 80 5 5 10 |
80 10 5 5 |
60 30 10 |
40 30 |
50 25 5 20 |
30 25 5 40 |
40 25 5 30 |
|
Zusammensetzung (in Gewichts prozent PbO |
70 15 5 10 |
30 | ||||||
B2O1 | 95,9 | 106,8 | 76,3 | 76,8 | 58,5 | 61,9 | ||
SiO2 | 84,4 | 537 | 410 | 450 | 450 | 475 | 490 | 480 |
ZnO | 435 | |||||||
BaO | ||||||||
Linearer thermischer Ausdehnungs koeffizient χ IO7 20 bis 4000C |
||||||||
Mg-Punkt(°C) |
Der »Mg-Punkt« ist der dilatrometrische Erweichungspunkt.
Tabelle II
Beispiele für P2O5-Lötgläser
Beispiele für P2O5-Lötgläser
9 | IO | Bcis Il |
pid 12 |
13 | 14 | |
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) | 60 | 70 | 60 | 60 | 55 | 55 |
SiO2 | 40 | 20 | 30 | 4,5 36 |
4,5 32 |
|
ZnO | 10 | 30 | 4 | |||
BaO | UI UI | Ol Oi | 4,5 | 4,5 | ||
Al,O, | 0,027 | 0,027 | ||||
CuO | 69 | 69,6 | 116 | 62,3 | ||
B2O3 | 110 | 450 | ||||
Au | 440 | 305 | 475 | 480 | 63,ί | |
Linearer thermischer Ausdehnungs koeffizient χ 107 20 bis 400' C . |
||||||
20OC | 500 | |||||
Mo-Punkt ("C) | ||||||
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) P3O5
SiO2
ZnO
BaO
Al1O3
CuO
Au
16 | • | 45 | Beispiel | 17 | 18 | 19 | |
IS | 55 | 50 | 50 | 47,5 | |||
55 | 5 | 5 | |||||
30 | 20 | ||||||
36 | 10 | 20 | 42,5 | ||||
4,5 | 5 | 10 | 5 | ||||
4,5 | |||||||
Fortsetzung
Linciiror thermischer Ausdehnungskoeffizient
χ ΙΟ7
20 bis 4001C
20 bis 4001C
20 bis 2001C
Mg-Punkt ("C)
67,3 | Huispld | 17 | 18 | I1J | |
IS | 400 | 70.4 | 96,4 | 90,9 | |
64.6 | 480 | 460 | 470 | ||
480 | |||||
Tabelle III
Beispiele für SiO2-Lölgläser
Beispiele für SiO2-Lölgläser
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) SiO2
B2O3
Li2O
Na2O
K2O
MgO
CaO
BaO
ZnO
Al2O3
BaF2
CaF2
MnO
NiO
CoO
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient χ 107
20 bis 4000C
20 bis 4000C
Mg-Punkt (0C)
Tabelle IV
Beispiele für B2O3-SiO2-LoIgIuSCr
Beispiele für B2O3-SiO2-LoIgIuSCr
Zusammensetzung (in Gewichtsprozcnl)
B2O3
SiO2 ..,
Li2O
Na2O
K2O .
MgO
BaO .
Al2O3
K2O .
MgO
BaO .
Al2O3
27
45
40
IO
IO
28
70
IO
15
IO
15
65
IO
20
IO
20
61
K)
20
K)
20
22 | Beispiel | 23 | 24 | 25 | |
21 | 35,9 | 65,5 | 61,6 | 49,6 ' | |
46,3 | 18,8 | ||||
11,9 | 20 | 23,4 | 6,0 | ||
12,5 | |||||
12,8 | 6.3 | 28,6 | |||
3,7 ■ | 3,1 | ||||
3,1 | |||||
20,6 | |||||
5.4 | |||||
14,5 | 15,0 | 9,7 | |||
8,2 | |||||
15,5 | |||||
1,6 | 0.25 | ||||
0,25 | |||||
120 | 109 | 117 | 141 | ||
105 | 520 | 500 | 500 | 480 | |
500 | |||||
69
15
K)
(O
Jncurcr thermischer Austlohnungskocfibicnl
x ΙΟ7
20 bis 4(KV1C
20 bis 200 C1
Mg-Punkt ( C)
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
B2O.,
SiO2
Li2O
Nm2O
K2O
MgO
HaO
AI2O.,
NaI-"
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient χ IO7
20 bis 40O1C
20 bis 200 C
Mg-Punkt ( C)
27 | 28 | IJuiN | 77,3 |
70,5 | 76,3 | 525 | |
580 | 500 |
83,2
65
IO
20
77,2
525
30
77.6
31
69
515
515
Beispiel
35
67
20
60.6
465
3fi
69
15
3
6
3
2
60,6
480
Tabelle V Beispiele für ZnO-B2O3-LoIgHiSCr
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
/nO
B2O,
SiO2
Li2O
AI2O,
VAh
Linearer thermischer
koel'fi/icnl >
IO
20 his 400 C
20 bis 300 C
.10 his "!00 ( '
Mi' Tunkl ((I
70.2
wen !per
als 400
als 400
39
65
35
76.8
400
Beispiel
40
70
30
50.
41
51,4
31,6
8.1
2.0
6,9
^ 3.9
400
Beisp'iuk | für | Tabelle Vl enlgliislü Gllisur niedriger |
D2 57,4 |
D7 | Ausdehnung | Hei | I)-I 62,4 |
D8 | I)S 63,0 |
Zusammonsetzuiig (in Gewichisprozonl) SiO2 ,. |
62,6 | 2,5 | 58,6 | Ituispitfl π.ι 60,5 |
3.0 | 63,6 | 2,5 | ||
P2O, | 2,5 | 8,5 | 3,0 4,7 |
2,5 | 7,8 | 3,0 8,1 |
8,0 | ||
Li1O | 2,6 | 6,3 | 4,6 | 2,8 2,7 |
|||||
K,O .' | 2.8 | 3,7 | 2,8 | 3,0 | |||||
MgO | 2,8 | 27,4 | 2.7 | 9,8 | |||||
CuO | 28,8 | -0,9 | 19,4 | - ,1 | -1,0 | ||||
ZnO | 24,3 | - 42,4 1 720 |
720 | 28,1 | 10,6 650 |
650 | 19,5 | ||
ΑΙ,Ο, | - 23,2 710 |
1 1000 |
- 15,1 760 |
V2 | - 6,7 | ||||
Linearer thermischer Ausdehnungs koeffizient χ ΙΟ7 20 bis 4(M)0C |
1000 | I 1190 |
I'/4 | 900 | 620 | ||||
Wärmebehandlung Erste Stufe C |
1100 | I | 1 | 170 | V2 1000 |
950 | |||
Stunden | V2 | V2 | 1 | Il KM)O |
900 | ||||
Zweite Stufe "C |
'/ | V2 | |||||||
Stunden | D6 | KK)O | |||||||
Dritte Stufe τ : |
58,2 | ι· | |||||||
Stunden | 3,0 4,7 4,3 |
||||||||
2,6 | 59,4 | ||||||||
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) SiO1 |
3,0 | ||||||||
p,o, | 27,2 | 19,7 | |||||||
Li2O | 4,3 | ||||||||
K2O | 17,9 | ||||||||
MgO | 29,8 | ||||||||
CaO | 830 | ||||||||
ZnO | I 200 | ||||||||
AI2O3 | 720 | V2 | |||||||
Linearer thermischer Ausdehnungs koeffizient χ 107 20 bis 4000C |
900 | ||||||||
Wärmebehandlung Erste Stufe "C |
V2 1200 |
||||||||
Stunden | |||||||||
Zweite Stufe "C |
|||||||||
Stunden | |||||||||
Dritte Stufe 0C |
|||||||||
Stunden | |||||||||
/iisummunsul/uiig (in Gowielil.spnvzuiit)
SK),
Li,O
K,O
CuO ,
Al,O,
CcO,
Al,O,
CcO,
Linearer thermischer AiisdoliiHingskoeifi/ienl
χ K)7
20 bis-UK) C
20 bis-UK) C
Wärmebehandlung
[irsle Stufe
[irsle Stufe
C
Stunden
Zweite Stufe
"C
Stunden
Dritte Stufe
C
Stunden
Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent)
(in Gewichtsprozent)
SiO2
B2C)3
P2O5
Li2O
K2O
MgO
CaO
AI2O3
CeO,
CeO,
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient χ ΙΟ7
20 bis 400 C
Wärmebehandlung
Erste Stufe
Erste Stufe
Stunden
Zweite Stufe
"C
Stunden
Dritte Stufe
"C
Stunden
KK)O I
812 733
20
D15
49,4 6,0 2,4
22,8
19,3 0,1
800
1200
61.0
3.0 5,0
13,7 17,3
12,1
Ii
54.7
3,0 16,3
7.4 18,6
- 1,9
620
KH)O 1
1050
49,4 2,4
22,8 6,0 19,3
15,2
800 I
12(X)
PIt
51.8
5,3 5.1
20,5 17.3
29,6
715 2
1050
1075 V4
llcispii'l D16 DIi
65,2
2,5 5,8 4,5 2,7
19,3
12,3
7(K)
1050
■ 25.41
800
1200 1
D
62,4
5,1 9,7
19,9
5.1
7(K)
IKK)
Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent)
(in Gewichtsprozent)
SiO2
P2O5
Li2O ...Ζ
K2O
ZnO
Al2O.,
PbO
MoOj
MoOj
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient χ 107
20 bis 400 C
Wärmebehandlung
Erste Stufe
Erste Stufe
T
Stunden
Zweite Stufe
C
Stunden
D 19
66.3 2.4 5,6 2,9 3.8
19.0
13.5
7(X)
1050
η at
64.8 2,4 4.6
12.5 15.7
- 13.9
650
1050
22
65.7 2,5 6.8 3.0 2.6 15,9
3.5
20.4
600
925
925
022
62.8 2,4 6.7 2,8
15.2 10.1
19.8
600 925
64.4 2.3 3,6 2.8 8.5
18.4
750
1050
Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent)
(in Gewichtsprozent)
SiO2
P2O5
Li2O
K2O
ZnO
AI2O.,
PbO
MoO1
TiOj
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient χ ΙΟ1
20 bis 400 C
Wärmebehandlung
lirsu· Stufe
lirsu· Stufe
Γ
Sluiuk-n
Zweite Stufe
C
Stunden ..
Ikispiel
D 2-1
53.7 2.3 4.5
24.3 15.2
12.3
WHl
I
I
11100
I
I
1)25
63.5
5.7
4,3
5.3
1K.7
2.5
14.4
650
1000
61.2 2,4 5.4 4.2 5.2
18.3
19.0
1 Ot H)
027
62.1
2.4 s.s
4.2 18.1
It)Ot'
/ι
23
Ziisammcnselzung (in Gewichtsprozent)
SiO2
B2O3
Li2O Na2O
K2O
MgO CaO BaO ZnO Al2O,
MgF2 TiO2 MoO., ZrO,
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient x K)7
20 bis 4(H) C
Wärmebehandlung Hrstc Stufe '
C
Stunden
Zweite Stufe
C
Stunden
Dritte Sture
C
Stunden
i δι 2733
O2X
68,5
3,0
3.9
3.9
2,0
2,6
2,0
15,7
0,5
2,0
800
1150
4
4
D2<) 60,5
4,5
3,4
5,1 18,1
4,3 4,1
18,7
580 τ
980
Beispiel η 30
68,4
3,0 2,4 1,0
2,9
1,0 17,3
4,4
16,3
800
1
1
900
non
24
Π
47,9
13,0
6,2 32,9
10
950 1
1300 1
D
71,2
12,4
25
550 1
850
Zusammensetzung (in Gewiehlspio/enU
SiO,
BjO,
IM),
I ι,O . . .
N1I-O
ΜμΟ
CiO
HaO
ZnO
Al,O1
IiO, MoO /iM.
Heispiel
1133
48.9
2.1
1.0
2.1
1.0
5,0
33.2
9.K
Ii 34
40 IO
30 20
I)
5K,5
5.5
8.0
18.5
D 3d
40.3
1.0 44.7
Fortsetzung
1)33 | Bei 1)34 |
|
Linearer thermischer Ausdehnungs koeffizient χ K)7 20 bis 4000C |
28,3 | 25,2 |
Wärmebehandlung Erste Stufe 0C |
730 | 825 |
Stunden | 1 900 |
|
Zweite Stufe 0C |
1 | |
Stunden | ||
Dritte Stufe
0C .... |
||
Stunden |
1)35 | Ι)3ίι |
26,1 | 12,9 |
700 ~> |
900 1 |
K)(X) | |
2 |
Tabelle VII Eigenschaften von Uberzugs/Verbindung'smaterialien
Lötglas | Gewichts | Entglastcs Glas | Gewichts | Verbund- | Erwei | Thermischer lineare | 20 bis | Ausdehnungskoeffizient χ 10" | 20 bis | 20 bi | |
:ispiel | Nr. (Tabellen |
prozent | Nr. (Tabelle |
prozent |
stofT-
Schmclz- Temperatur |
chungs temperatur |
20 bis | 200" C | (per "C) 20 bis |
400" C | 500" C |
I bis V) | 80 | VI) | 20 | (0C) | (0C) | 100" C | 29,0 | 300" C | 36,6 | ||
A. | 60 | D2 | 40 | 550 | 430 | 15,1 | 38,4 | 31,4 | |||
B | 40 | D2 | 60 | 600 | 466 | 9,6 | 26,8 | 19,2 | 36,1 | ||
C | 50 | D2 | 50 | 850 | 530 | 25,0 | 14,2 | 37,0 | |||
D | 30 | D 3 | 50 | 630 | 460 | 18,5 | 33,0 | 29,4 | |||
E | 20 | D2 | 830 | 550 | 25,5 | ||||||
80 | 20 | 26,2 | 56,0 | ||||||||
F | 60 | D2 | 40 | 750 | 539 | 8,5 | 20 | 40,2 | 31,1 | 45,0 | |
G | 40 | D2 | 60 | 800 | 566 | 6,8 | 28,6 | 14,6 | 21,0 | ||
H | 20 | D2 | 80 | 1000 | 600 | 3,0 . | 11,6 | 4.4 | 5.5 | ||
J | 80 | D2 | 20 | 1050 | 610 | 1,3 | 47,8 | 3,9 | 57,7 | ||
K | 27 | 60 | D2 | 40 | 600 | 445 | 32 | 20,7 | 52.8 | 31.4 | |
L | 2 | 40 | D2 | 60 | 600 | 470 | 27,3 | 13.3 | |||
M | 2 | 20 | D2 | 80 | 850 | 500 | 5,1 | 9,9 | 8.0 | 9,6 | |
N | 2 | 50 | D2 | 50 | 1050 | 575 | 4,6 | 18,0 | 6.3 | 29,0 | 27,5 |
P | 2 | 50 | D2 | 50 | 1000 | 850 | 35.0 | 21.0 | 49.0 | ||
Q | 3 | 50 | D2 | 50 | 760 | 540 | 18,5 | 44.0 | 40,0 | 42,5 | |
R | 3 | 50 | D2 | 50 | 800 | 580 | 79,5 | 41.0 | |||
S | 3 | D2 | 1000 | 330 | 43,8 | ||||||
3 | |||||||||||
17 , | |||||||||||
22 | |||||||||||
27 | |||||||||||
41 | |||||||||||
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Gluswerkstoff zum überziehen, Abdichten oder Verbinden eines Gegenstandes mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 50 χ 10 7/"C, gekennzeichnet durch eine Mischung aus mindestens einemnicht kristallisierten Lötglas mit mindestens eint cntglusten Glas in solchen Anteilen, daß c Gluswerkstoff einen linearen Würmeuusdchnunj koefflzicntcn aufweist, der annähernd gleich de jenigen des Gegenstandes ist, wobei die Lötgli und die cntglusten Glasphasen sich nicht gcgcseitig lösen und das entglaste Glas bzw. die entglasten Gläser so gewählt ist bzw. sind, daß sein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bzw. der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als 30 χ IO~7 pro "C ist.2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entglaste Glas oder die cntglasten Gläser 20 bis 80% des Gesamtgewichts des erwähnten Werkstoffes bilden.3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lölglas oder mindestens eines der Lötgläscr die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) aufweist:PbO 30 bis 80%B,O3 5 bis 30% '5SiO, 0 bis 5%ZnO 0 bis 40%BaO 0 bis 30%.204. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lölglas oder mindestens eines der Lötgläser die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:P,O5 44 bis 70%ZnO 0 bis 45%SiO, 0 bis 5%BaO 0 bis 43%AUO, 0 bis 26%CnO 0 bis 31%5. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötglas oder mindestens eines der Lötgläser die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:SiO, 35 bis 66%ZnO 0 bis 6%B1O, 0 bis 19%Bad 0 bis 21% A°AKO3 O bis 15%CaO* O bis 4%I i,O O bis 24%Na2O O bis 13%K,O O bis 29%MgO O bis 4%BaF2 O bis 16%CaF2 O bis 8%506. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötglus oder eines der Lötgläscr die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:B2O1 45 bis 70% ssSiO2 4 bis 20%BaO O bis 40%Al2O/ O bis 10%LiO O bis 25% ^Na1O O bis 6%K1O O bis 3%MgO O bis 10%Werkstoff mich Anspruch 1 oder 2, dadurch 6s gekennzeichnet, daß das Lölglas oder mindestens eines der Lo" tglüscr die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:ZnO 51 bis 70%B,O3 10 bis 40%SiO, O bis 9%AUO3 O bis 7%V2O5 · O bis 60%8. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das entglaste Glas oder mindestens eines der entglasten Gläser im wesentlichen die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:SiO, 45 bis 88%" A1,Ö, O bis 36%LUO O bis 27%MgO O bis 32%,zusammen mit einem Keimbildungsinillel9. Werkstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kcrnbüdungsmitlcl P2O5 ist.10. Werkstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das einglaste Glas oder mindestens eines der einglasten Gläser im wesentlichen die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:SiO, 45 bis 82%AUO3 : 10 bis 36%Li,O O bis 25%MgO O bis 32%,wobei das erwähnte Kcimhildungsmitlcl P2O5 und ein aus V,Os,TiO,, MoO3, WO3 ausgewähltes Material aufweist.11. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das cntglaste Glas oder mindestens eines der entglastcn Gläser im wesentlichen die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:SiO2 32 bis 54%AUO3 3 bis 25%ZnO 32 bis 56%12. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das cntglaste GIa! oder mindestens eines der entglastcn Gläser irr wesentlichen die folgende Zusammensetzung ir Gewichtsprozent aufweist:SiO2 O bis 43%AI2O1 O bis 29%ZnO 21 bis 70%B2O1 14 bis 58%,wobei der Anteil von B2O3 mindestens 30 Ge wichlsprozcnt betragt, wenn derjenige von AI2O kleiner ist als ungcführ S Gewichtsprozent.13. Verfahren zum überziehen, Abdichten ode Verbinden eines Gegenstandes mit einem lineare thermischen Ausdehnungskoeffizienten von wen gcr als SO χ 10 7 pro T mit einem Glaswerl stoff nach einem der Ansprüche I bis 12, gi kennzeichnet durch folgende Schritte: Herstellu! eines mindestens ein Lötglas enthaltenden Pulver Herstellung eines einen entglastcn Werkstoff en hallenden Pulvers, wobei der cntglaste Werkstc ein cntglustcs Glas oder eine Mischung aus en glasten Glasern aufweist mit einem resultierend! linearen thermischen Ausdehnungskoeffizient(von nicht mehr als ungeliihr 30 χ ΙΟ"'7 pro C; Mischen des I.iHgliispulvcrs und des Pu i ve rs aus dem einglasten Werkstoff in solchen Anteilen, dall eine PuIVermischung erzeugt, die flli dun fertigen Glaswerkstoff einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ergibt, der annähernd der gleiche jsl wie derjenige des Gegenstandes; Aufbringen der erwähnten Puivormischung auf30don Gegenstand: Hrhitziing der Puivormischung auf ihre Schmelztemperatur, wodurch sie geschmolzen und mil dom Gegenstand verbunden wird.14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gckonnzoiehnui, daß die Anteile so bestimmt sind, daß 20 bis 80% des Gesamtgewichtes dor orwlihnlcn Pulvermischung der entglasie Werkstoff bildet.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1176325C2 (de) | Thermisch entglasbare Zink-Silizium-Boratglaeser fuer die Abdichtung vorgeformter Teile aus Glas, Metall oder Keramik | |
DE2533687C2 (de) | Gemisch von Bleiborat-Lötglaspartikeln und einem hochschmelzenden Füllstoff niedrigerer Wärmeausdehnung und seine Verwendung | |
DE2823904C2 (de) | Dichtungsglas des Systems B&darr;2&darr;0&darr;3&darr;-Pb0-Bi&darr;2&darr;0&darr;3&darr; sowie Si0&darr;2&darr; und/oder Al&darr;2&darr;0&darr;3&darr;, insbesondere für Flüssigkristallanzeigen bei Verwendung von handelsüblichen Na&darr;2&darr;0-Ca0-Si0&darr;2&darr;-Gläsern | |
DE69904889T2 (de) | Elektrisch leitende Paste und Glassubstrat mit aufgetragenem elektrischen Schaltkreis | |
DE1596851A1 (de) | Widerstandsmaterial und aus diesem Widerstandsmaterial hergestellter Widerstand | |
DE2332441C3 (de) | Glaskeramischer Gegenstand mit einer aus Kupfer und/oder Silber bestehenden, auf einen Bereich seiner Oberfläche begrenzten metallischen Uberzugsschicht und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1812733B2 (de) | Glaswerkstoff zum Überziehen . Abdichten oder Verbinden von Gegenstanden mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 50 χ 10 hoch 7 / Grad C | |
DE2610303C2 (de) | Siebdruckpaste für dicke, elektrisch leitende, Leiterbahnen bildende Schichten auf einem keramischen Substrat | |
DE2731452A1 (de) | Glasfritten-zubereitung zum verschmelzen von fensterglas | |
DE2750156A1 (de) | Dichtmasse | |
DE2143531A1 (de) | Zement für Glaskeramik niedriger Dehnung | |
DE1596949A1 (de) | Entglasendes Loetglas | |
DE1496465B2 (de) | Kristallisierte abdichtglaeser mit waermeausdehnungskoeffi zienten von hoechstens 70 x 10 hoch 7 grad c (0 450 grad c) die bei temperaturen unter 700 grad c entglast worden sind und verfahren zur herstellung einer kristallisierten glasab dichtung | |
DE1596934A1 (de) | Den elektrischen Strom leitende Loetglasmischungen und Verfahren zum Aufbringen derselben auf Glasoberflaechen | |
DE1812733C (de) | Glaswerkstoff zum Überziehen , Abdichten oder Verbinden von Gegenstanden mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 50 χ 10 hoch 7 / Grad C | |
DE1596995A1 (de) | Glaslot | |
DE1496467A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Abdichtung als vorgeformte Teile verbindender Koerper oder als auf wenigstens einem Teil der Oberflaeche eines vorgeformten Koerpers haftend gebundene Materialschicht | |
DE2703814C2 (de) | ||
DE1953891B2 (de) | Hochtemperaturfestes Kittmaterial | |
DE1931761A1 (de) | Loesbare Schmelzverbindung zum Zusammenfuegen von Teilen und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE1146991B (de) | Elektrisches Heizelement | |
WO2004016559A1 (de) | Glas-keramik-verbundwerkstoff keramische folie schichtverbund oder mikrohybrid mit diesem verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung | |
EP0889522A2 (de) | Keramikgehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung | |
JPH0283283A (ja) | 低熱膨張釉の形成方法 | |
DE1496467C (de) | Verfahren zum Verbinden eines entglas ten Glaskörpers mit einem vorgeformten Korper |