DE2433495A1

DE2433495A1 - Glaslotzusammensetzung

Info

Publication number: DE2433495A1
Application number: DE2433495A
Authority: DE
Inventors: Thomas Albert Sherk; Rao Ramamohana Tummala
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-07-31
Filing date: 1974-07-12
Publication date: 1975-02-20
Also published as: IT1010171B; CA1019354A; JPS5044207A; FR2239430A1; FR2239430B1; US3841883A; GB1416983A; JPS5244567B2

Description

Die Erfindung betrifft Glaslotzusammensetzungen, die insbesondere zur Herstellung von Gasentladungs-Datensichtgeräten geeignet sind. Für viele Anwendungsfälle ist es wünschenswert, beim Zusammenschweißen von Glasplatten in vorgegebener AbstandsbeZiehung ein Glaslot zu verwenden, dessen Eigenschaften nicht zwangsläufig zu einem zufriedenstellenden Fertigfabrikat führen, so daß in mancher Hinsicht den hieran gestellten Anforderungen in keiner Weise genügt wird und eine Anwendung eines derartigen Fertigfabrikates letztlich untragbar erscheint.

Als Beispiel hierfür sei die Herstellung eines Gasentladungs-Datensichtgerät angeführt, das aus zwei Glasplatten besteht, die als Bestandteil eines Gasentladungsgefäßes die hierin auftretenden Gasentladungen nach außen sichtbar machen. Die Versiegelung am Rande der Glasplatten muß dabei so getroffen sein, daß während der Lebensdauer des Datensichtgerätes, keine Änderungen der Betriebsverhältnisse eintreten können, und daß bei Anwendung des Versiegelungsverfahrensschrittes keine schädlichen Einwirkungen auf die Glasplatten entstehen, insbesondere auch im Hinblick darauf,

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daß diese Glasplatten gleichzeitig Substrate für darauf angebrachte Leitungszüge sind. >.-»"·■

Im wesentlichen kommt es also darauf an, daß Glaslote bereitgestellt werden, deren Erweichungstemperatur relativ niedrig ist, und deren thermischer Ausdehnungskoeffizient nahezu gleich ist, dem der miteinander zu verschweissenden Glasplatten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im wesentlichen nachstehend genannte Bestandteile in gleichfalls aufgeführten Gewichtsprozenten vorgesehen sind:

Bleioxid	(PbO)	60,5 -	64,0
Boroxid	(B₂O₃)	14,5 -	17,5
Zinkoxid	(ZnO)	14,5 -	15,2
Siliziumoxid	(SiO₂)	1,0 -	3,0
Kupferoxid	(CuO)	3,0 -	4,5
Wismuthoxid	(Bi₂O₃)	1,3 -	2,5

Bei Anwendung eines solchen Glaslotes zum Verschweißen von Natronkalk-Silikatglasplatten unterliegen sowohl das Glaslot als auch diese Glasplatten beim Abkühlen in Anschluß an den Verschweißungsvorgang dem gleichen Zusammenziehungsbetrag, so daß innere Spannungen als Folge von unterschiedlichen Abkühlungszusammenziehungen vermieden werden und kein Rissigwerden der Glasplatten festzustellen ist. Es hat sich sogar gezeigt, daß auch späterhin keine Haarrisse festzustellen sind, bzw. deren störende Auswirkungen.

Bei Herstellung eines Gasentladungs-Datenslchtsgerätes wird das Glaslot gemäß der Erfindung zusammen mit Glassubstraten verwendet, die in typischer Weise aus Natronkalk-Silikatglas mit ei-

-7 nem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 92 χ 10 pro

C besteht beim Erstarrungspunkt des Glaslots von ungefähr 420 C. Aus diesem Grunde sollte das Glaslot vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von angenähert 90-94 bei

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seinem Erstarrungspunkt besitzen. Dies entspricht dann etwa einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von angenähert 80 - 84 χ 10~⁷ pro ⁰C im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur (angenähert 22 °C) bis 300 ⁰C. Glaslote, die besonders für diesen vorgesehenen Prozeß geeignet sind, bestehen im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen mit jeweiligen Gewichtsprozenten:

Bleioxid	(PbO)	61,5 -	64,0
Boroxid	(B₂O₃)	14,9 -	15,3
Zinkoxid	(ZnO)	14,5 -	15,2
Siliziumoxid	(SiO₂)	1,0 -	3,0
Kupferoxid	(CuO)	3,0 -	4,5
Wismuthoxid	(Bi₂O₃)	1,3 -	2,5

Glassorten dieser Art besitzen eine Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 415-420 C und thermische Ausdehnungskoeffizienten im Bereich zwischen 82,2 - 83,3 χ 10~ pro ⁰C zwischen Raumtemperatur bis 300 ⁰C.

Die hauptsächlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen bestehen darin, daß ein Verschweißen bzw. Löten bei relativ niedrigen Temperaturen stattfinden kann, und daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten mit denen der vorgefertigten Glassubstrate als Halbfabrikate verträglich sind. Wie bereits gesagt, zeigen die Fertigprodukte in Form von Gasentladungs-Datensichtgeräten keinerlei Mängel, die zur Beeinträchtigung der Lebensdauer bzw. ihrer Betriebsweise führen.

Die Erfindung soll nun im einzelnen beschrieben werden. Wie bereits ausgeführt, bestehen die erfindungsgemäßen Glaslote im wesentlichen aus nachstehend aufgeführten Bestandteilen mit den dazu angegebenen Gewichtsprozenten.

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Die unten aufgeführten Beispiel I-V. stellen Glaslotkompositionen dar, die besonders geeignet sind für die Fertigung von Gasentladungs-Datensichtgeräten, speziell wenn Glassubstrate Verwendung finden, die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 82 χ 10 im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur bis 300 ⁰C besitzen. In der weiteren Beschreibung soll dieser Zusatz bei den Wertangaben des thermischen Ausdehnungsdkoeffizienten entfallen, so daß dann nur noch eine zweistellige Zahl ohne Exponentialausdruck erscheint. -

	I	II	III	IV	V
PbO	61,5	64,0	61,0	61,6	60,5
^B2°3	14,9	15,3	15,0	14,5	17,5
ZnO	14,5	14,9	14,5	15,2	14,5
SiO₂	2,6	1,5	3,0	2,5	1,0
CuO	4,0	3,0	4,0	3,8	4,5
^Bi2°3	2,5	1,3	2,5	2,4	2,0

(Alle Angaben in Gewichtsprozent) α (RT-300) 82,2 83,0 80,5 81,0 80,0

(χ 10~ / ⁰C)

Erweich.	420	415	425	423	428
^TBetrieb	465	460	470	460	470

Es wird darauf hingewiesen, daß alle diese Glaskompositionen einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α besitzen der ziemlich verträglich mit dem der Glassubstrate im Vorfertigungsstadium ist. Weiterhin ist von Bedeutung, daß sich bei Verwendung dieser Glaslote die vorgefertigten Substrate bei einer Temperatur zusammen-

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schweißen lassen, die wesentlich unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der die auf diesen Glassubstraten aufgetragene Magnesiumoxid-Überzugsschicht brüchig, bzw. rissig wird (zwischen 485 - 505 ⁰C) was unausweichlich eintritt, wenn eines der dielektrischen Gläser verwendet wird, das an anderer Stelle beschrieben und besonders für wechselstrombetriebene Gasentladungs-Datensichtgeräte geeignet ist.

Es ist weiterhin hervorzuheben, daß gegenüber bisher verwendeten Gläsern erfindungsgemäß ein relativ niedriger Betragsbereich von Bleioxid vorgesehen ist; hinzu kommt jedoch der erfindungsgemäße Zusatz eines relativ geringen, aber bedeutsamen kritischen Anteils von Wismuthoxid. Letzterer Bestandteil ist von ganz besonderer Bedeutung im Hinblick auf das Erzielen eines geringen Ausdehnungskoeffizienten und niedriger Erweichungstemperaturen der sich ergebenden Glaslote.

Die Reihenfolge der oben beschriebenen fünf Glassorten bezieht sich auf die Brauchbarkeit in der Herstellung von Gasentladungs-Datensichtgeräten. So ist z. B. die Ausführung V, obgleich noch brauchbar, wesentlich weniger wünschenswert als die anderen beschriebenen Glassorten in den Ausführungen I - IV, und zwar in der Hauptsache deshalb, weil die Erweichungs- und Betriebstemperaturen etwas erhöht und der thermische Ausdehnungskoeffizient etwas erniedrigt gegenüber denen der anderen Glassorten ist. Die in den Ausführungen I - IV beschriebenen Glassorten besitzen im wesentlichen folgende Gewichtsprozentanteile ihrer Bestandteile:

61,0 - 64,0 14,5 - 15,3

14,5 - 15,2 1,5 - 3,0 3,0 - 4,0 1/3 - 2,5

Bleioxid	(PbO)
Boroxid	(B₂O₃)
Zinkoxid	(ZnO)
Siliziumoxid	(SiO₂)
Kupferoxid	(CuO)
Wismuthoxid	(Bi₂O )

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Hinsichtlich der drei kritschen Parameter nämlich der Erweichungstemperatur, der Betriebstemperatur und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, sind die in den Ausführungen I und Il angegebenen Glassorten wesentlich mehr geeignet für die Herstellung von Gasentladungs-Datensichtgeräten, als es die anderen Glassorten sind. Diese Glaslot-Kompositionen bestehen im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent:

Bleioxid	(PbO)	61,5 -	64,0
Boroxid	(B₂O₃)	14,9 -	15,3
Zinkoxid	(ZnO)	14,5 -	14,9
Siliziumoxid	(SiO₂)	1,5 -	2,6
Kupferoxid	(CuO)	3,0 -	4,0
Wismuthoxid	(Bi₂O )	1,3 -	2,5

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Glaslotzusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus nachstehend genannten Bestandteilen in den gleichfalls aufgeführten Gewichtsprozenten:

Bleioxid (PbO) 60,5 - 64,0 Boroxid (B₂O₃) 14,5 - 17,5 Zinkoxid (ZnO) 14,5 - 15,2 Siliziumoxid (SiO₂) 1,0 - 3,0 Kupferoxid (CuO) 3,0 - 4,5 Wismuthoxid (Bi₂O₃) 1,3 - 2,5

2. Glaslotzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch unten aufgeführte Gewichtsprozentanteile für folgende der bereits genannten Bestandteile:

Bleioxid (PbO) ... 61,0 - 64,0 Boroxid (B₂O₃)... 14,5 - 15,3 Siliziumoxid (SiO₂)... 1,5 - 3,0 Kupferoxid (CuO) ... 3,0 - 4,0

3. Glaslotzusammensetzung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsprozentanteile für unten aufgeführte Bestandteile zwischen folgenden Grenzwerten liegen:

Boroxid (B₂O₃)... 14 ,9 - 15 /3 Zinkoxid (ZnO) ... 14 ,5 - 14 ,9

4. Glaslotzusammensetzung nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch die Gewichtsprozentanteile nachstehend aufgeführter der oben genannten Bestandteile:

Bleioxid (PbO) ... 61,5-64,0 Siliziumoxid (SiO₂)... 1,5-2,6

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Glaslotzusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Gewichtsprozentanteile:

Bleioxid (PbO) ... 61,5 Boroxid (B₂O₃)... 14,9 Zinkoxid (ZnO) ... 14,5 Siliziumoxid (SiO₂) ... 2,6 Kupferoxid (CuO) ... 4,0 Wismuthoxid (Bi₂O-).. 2,5

6. Glaslotzusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Gewichtsprozentanteile:

Bleioxid (PbO) ... 64,0 Boroxid (B₂O₃)... 15,3 Zinkoxid (ZnO) ... 14,9 Siliziumoxid (SiO₂)... 1,5 Kupferoxid (CuO) ... 3,0 Wismuthoxid (Bi₂O₃).. . 1,3

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