DE2714773A1 - Glas fuer das einkapseln elektrischer teile - Google Patents

Glas fuer das einkapseln elektrischer teile

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Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. Helmut Missling 6300 dessen 1.4.1977
Dipl.-Ing. Richard Schlee Bismarckstrasse 5 7 1 4 7 7
* υ ι- Telefon: (0641) 71019
Dipl.-Ing. Arne Missling
* V. Mi/B 13.120
CORWING CLASS WORKS,
Corning, Comte de Stauben,
Etat da New York, ü.S.A.
Glas für das Einkapseln elektrischer Teile
Die Erfindung betrifft ein Glas, das für die Einkapselung von elektrischen Teilen, insbesondere von elektronischen Bauteilen, unter Verwendung von metallischen Teilen wie "copper-clad" oder Oumet (Stangen mit einem Kern aus Ferro-Nickel, der mit einem Mantel aus Kupfer bedeckt ist) geeignet ist.
Man weiß, daß, um das Dumet bei der Herstellung von abgeschlossenen RMumen von Elektronenröhren luftdicht einzuschließen, eine dichte Schweißnaht zwischen diesem und dem Glas erreicht werden muß, wobei die Auedehnungskurven dieser beiden Körper sorgfältig angepaßt sein müssen.
Es ist weiter bekannt, daß die stündliche Ausbringung der Zahl der Schweißungen von der Temperatur abhängig ist, bei der die Schwelßung durchgeführt wird: Je höher diese Temperatur ist, desto kurzer ist die erforderliche Zeit, um eine zufriedenstellende Schweißung bei einer gegebenen Viskosität zu erhalten· Jedoch kann die Temperatur nur über gewisse
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-«- 27U773
Grenzen hinaus angehoben werden unter der Inkaufnahme der Beschädigung der elektronischen Bauteile. Um die erforderliche Zeit für die Erzielung einer zufriedenstellenden Schweißung bei einer gegebenen Temperatur zu verringern, ist es deshalb erforderlich, die Viskosität des Glases zu erniedrigen.
Die Erniedrigung der Viskosität bei der Schweißtemperatur kommt in einer Erniedrigung des Littleton-Punktes zum Ausdruck (Erweichungstemperatur, bei der der in Frage stehende Glasfaden bestimmter Abmessung sich unter seinem eigenen Gewicht mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/mn verlängert). Es ist somit diese Eigenschaft, die bei den verschiedenen für die Schweißungen bestimmten Gläser verfolgt und gemessen werden muß.
Ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Glas erfüllt folgende charakteristische Eigenschaften:
a) Es hat einen niedrigen Littleton-Punkt, der unterhalb 550*C liegen kann;
b) es ist mit Dumet oder ähnlichem schweißbar und hat zu diesem eine Ausdehnungsdifferenz am kritischen Punkt (z.B. 400*C für das Glas), die auch so gering wie 200 ppm sein kann, nämlich 0,02 %;
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-*- 27U773
•ί.
c) es ist ohne Oxide, die das elektronische Material verunreinigen, genauer ohne Li2O und Na2O, die Siliziumkristalle verunreinigen, im Fall der Mikrodioden aus Siliziumkristall.
Diese Eigenschaften wurden von der Anmelderin mit einer Glaszusammensetzung erhalten, die von dem Grundsystem SiO1-PbO-K1O ausgeht und die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozente aufwies:
SiO2 27-33
PbO 60-70
K1O 2-6
PbO +K2O 67-72
Das SiO2 ist das das Gitter bildende Oxid. Es gibt dem Gitter seine Konsistenz und wahrscheinlich seine chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber Waschmitteln. Es ist verantwortlich für die Entglasungsphase: Bleisilikat und Kalium.
Das PbO und das K2O wirken als Modifikatoren, sie senken den Littleton-Punkt und heben den Ausdehnungskoeffizienten an (K2O ist in dieser Beziehung aktiver als PbO).
Man kann B2O2 hinzufügen, was den Littleton-Punkt weiter absenkt, ohne den Ausdehnungskoeffizienten zu sehr anzuheben und
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-ι- 271A773
den Dehnungeabstand bei der kritischen Temperatur zu vergrößern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dem oben genannten Grundsystem SiO1-PbO-K1O hinzugefügt»
B,0, 0-4
GeO, 0-4
ZnO 0-6
unter der Bedingung, daß SiO1 + B,0, + GeO, zwischen 27 und 33 % und PbO + ZnO zwischen 63 und 73 % liegen. Eine solche Glaszusanmensetzung zeigt eine Viskosität im flüssigen Zustand, die zum Ziehen auf einer industriellen Anlage großer Kapazität geeignet ist.
In nachstehender Tabelle werden vier Beispiele angegeben, wobei die Gehalte in Gewichtsprozent angegeben sind.
Beispiel
SiO1 B1O, K1O PbO InO
1 2 3 4
31 29 29,63 27
2 2 2 2
4 4 4,01 4
63 63 64,36 63
0 2 0 4
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ORIGINAL INSPECTED
27U773
Littleton-Punkt 541 #C 533#C 530#C 527#C
Liquidus 695#C 695*C 740#C 690#C Viakoaität bei
Liquidua (Poise) 35000 30000 25000 20000
Gem&e einer weiteren Aueführungeform der Erfindung wird zum Grundsystem SiO3-PbO-K1O hinzugefügt:
Al1O, 0-4
B1O, 0-6
TiO1 0-3
ZnO 0-6
CdO 0-3
CaO 0-3
SrO . 0-3
BaO 0-3
unter der Bedingung, daß SiO, + Al1O1 +B1O, + TiO1 zwischen 27 und 33%, PbO + ZnO + CdO zwiaohen 63 und 67 t und PbO + BaO + SrO zwischen 63 und 67 t liegen.
Eine derartige GIaβzusammensetzung zeigt eine Viskosität im flüssigen Zustand unter 20000 Poise und kann auf den Anlagen bearbeitet werden, die eine derartige Viskosität erfordern.
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• 5. 27U773
Beispiel für eine erfindungsgero&Be Glaszusamraenaetsungt
SiO1 27 %
PbO 65 t
K1O 4 %
B1O, 2 t
AL1Q1 2 «
An 8telle von Aluminiumoxid können folgende Oxide verwendet werden:
Fe1Q1 0-6
Y4Q1 0-4
La1Q1 0-4
So werden die Zusammensetzungen von 29 % SiO1,
63 % PbO, 4 t K1Q und 2 t B1O1 vervollständigt durch 2 % Fe1O1 oder Y1O1 oder La1Q1.
Die erfindungegemÄeen Glaszusammensetzungen habe ihre
interessanteste Anwendung für die Einkapselung von Diode« und Mikrodioden aus Silisiumkristallen, in der Form eines Rohres von 1,52 mm äußerer Durchmesser, 0,87 mm innerer Durchmesser und 3,9 mm Lange. Wie bereits suvor erwähnt worden ist, sind diese Zusammensetzungen ohne Na1O und Li1O, so dae eine Verunreinigung des Silisiumkriatalls nicht xu befürchten ist.
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Claims (1)

  1. -'" 271A773
    Patentansprüche.·
    Ί.» Glasausammensetzung mit einem geringen Littleton-Punkt, die mit Oumet und Ahnlichen metallischen Teilen schweißbar und für die Einkapselung elektrischer Teile bestimmt ist, besondere von elektrischen Bauteilen, vie Dioden und insbesondere von Mikrodioden aus Slliaiumkristall, mit einer GrundzustisHsnsatzung aus SiO1 und PbO, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zusammensetzung 27 bis 33 Gew.t SiO,, 60 - 70 Gew.% PbO und weiter 2-6 Gew.t K,0 enthalt, wobei die Summe von PbO U1O cwischen 67 und 72 Gew. 1 liegt, und da8 in der Zusammensetzung kein LiO, und Na1O enthalten ist, um nicht den 8illziurakrletall zu verunreinigen.
    2. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl deren Littleton-Punkt unter 550*C liegt.
    3, Glaszusamnensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dae diese in Gewichtsprozenten enthält:
    Ba0, 0-4 GeO, 0-4 ZnO 0-6
    unter der Bedingung, daß SiO1 + 8,0, + GeO, zwischen 27 und 33 % und PbO + ZnO zwischen 63 und 73 % liegen.
    709841/0951
    ORIGINAL INSPECTED
    '*' 27H773
    • I
    4. GIaβzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die zusätzlich B,O, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus PbO + K3O + B2O, zwischen 69 und 71 Gewichtsprozenten liegt.
    5. Glaszusammensetzung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gew.t :
    SiO, 31 oder 4 SiO, 29 oder 4 SiO3 29 ,63 oder ,01 SiO, 27 BaO, 2 63 BaO, 2 63 B1O, 2 /36 BaO, 2 2 KaO K,0 K,0 4 K2O 4 PbO PbO PbO 64 PbO 63 ZnO ZnO 4.
    6. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzlich in Gew.% enthält:
    AIaO, 0-4
    B,0, 0-6
    TiO, 0-3
    ZnO 0-6
    CdO 0-3
    CaO 0-3
    SrO . 0-3
    BaO 0-3
    unter der Bedingung, daß SiO, + Al1O, .+ B,0, + TiO,
    zwischen 27 und 33 %, PbO + ZnO + CdO zwischen
    709841/0951 -
    "'" 27U773
    • ι.
    §3 und C7 % und PbO ♦ BaO ♦ SrO svlaohan 63 und «7 % ILmqmn,
    7. ClmmiiiinMttang nach Anspruch 1, dadurch gakannlaichnat, daB diaaa in 0«w.% «u»lt«lloh «nthtXtt
    Al9O9 0-4
    Pa9O9 0-6
    T9O9 0-4
    0-4.
    ·. OlaMUMHMMRMtsnng nach Anepruch J, gakannsaiohnat duxoh folfanda lueaMMBaatsvng in O«w«tt
    IiO9 2? oder SiO9 29 ffaO ti FbO €3 K9O 4 K9O 4 odar S9O9 2 odar S9O9 2 Al9O9 2 Fe9O9I T9O9 « 2 La9O9I
    9. aiauttaaaaaaMtming aaea «iaea dar A»aprteh· 2 l)ia ·« da4«roh gakanaiaielaet, da· di«M alt Dom* odar ain— antayg—hand— Material aiaa Aaadahnanyailif faraas «a luritiaehan •Makt (■·■. 400#C) a«f«aiatr dia ao «axinf «ia 200 ppm aain kana.
    7098A1 /0951
DE2714773A 1976-04-09 1977-04-02 Gläser auf der Basis SiO↓2↓-PbO-K↓2↓O für das Einkapseln elektrischer Teile Expired DE2714773C3 (de)

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DE2714773B2 DE2714773B2 (de) 1978-09-21
DE2714773C3 DE2714773C3 (de) 1983-12-08

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FR2347318A1 (fr) 1977-11-04
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