RU2152909C2 - Low-melting glass - Google Patents

Low-melting glass Download PDF

Info

Publication number
RU2152909C2
RU2152909C2 RU98102550A RU98102550A RU2152909C2 RU 2152909 C2 RU2152909 C2 RU 2152909C2 RU 98102550 A RU98102550 A RU 98102550A RU 98102550 A RU98102550 A RU 98102550A RU 2152909 C2 RU2152909 C2 RU 2152909C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
temperature
low
soldering
zno
Prior art date
Application number
RU98102550A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98102550A (en
Inventor
Галина Евтихиевна Рачковская
В.Б. Поляков
О.С. Семенкова
А.В. Поляков
Original Assignee
Белорусский государственный технологический университет
СКТБ электроники, приборостроения и автоматизации
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский государственный технологический университет, СКТБ электроники, приборостроения и автоматизации filed Critical Белорусский государственный технологический университет
Priority to RU98102550A priority Critical patent/RU2152909C2/en
Publication of RU98102550A publication Critical patent/RU98102550A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2152909C2 publication Critical patent/RU2152909C2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
    • C03C3/072—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron
    • C03C3/074—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron containing zinc
    • C03C3/0745—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron containing zinc containing more than 50% lead oxide, by weight

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: technology of glass, more particularly use as solder and sealant in manufacture of high-temperature thermally sensitive quartz resonators. SUBSTANCE: low-melting glass for soldering and sealing monocrystalline Z-cut quartz comprises wt.%: PbO, 80.5- 82.5; B2O3, 5.5-7.5; SiO2, 0.5-0.9; ZnO, 5.5-6.5; Cu2O, 1.0- 1.5; Bi2O3, 1.0-2.5; Co2O3, 1.5-3.5. EFFECT: lower TKLP and higher softening and soldering temperature of glass. 2 tbl

Description

Изобретение относится к технологии стекла, а именно к составам легкоплавких некристаллизующихся стекол, и предназначено для использования в качестве спая и герметика в производстве кварцевых высокотемпературных термочувствительных резонаторов, в частности резонаторов марок РКТВ 206 и РКОВ 206, на основе которых производятся терморегуляторы с аналоговым и цифровым выходом. The invention relates to glass technology, and in particular to compositions of low-melting non-crystallizing glasses, and is intended for use as a junction and sealant in the production of quartz high-temperature thermosensitive resonators, in particular resonators of the RKTV 206 and RKOV 206 brands, based on which temperature controllers with analog and digital output are manufactured .

Указанные терморегуляторы состоят из корпуса, выполненного из монокристаллического кварца Z-среза и характеризуются интервалом рабочих температур от 0 до 400oC.These temperature controllers consist of a housing made of single-crystal quartz Z-section and are characterized by a range of operating temperatures from 0 to 400 o C.

Стекла для герметизации таких резонаторов должны иметь температурный коэффициент линейного расширения, согласованный с ТКЛР монокварца Z-среза (100-105•10-7К-1), образовывать прочный вакуумный спай с кварцем и иметь температуру спаивания (герметизации) 460 ± 10oC, т.е. выше максимальной рабочей температуры резонатора, для обеспечения стабильной его работы в области высоких температур.Glasses for sealing such resonators must have a temperature coefficient of linear expansion consistent with the thermal expansion coefficient of Z-section monoquartz (100-105 • 10 -7 K -1 ), form a strong vacuum junction with quartz and have a soldering (sealing) temperature of 460 ± 10 o C , i.e. above the maximum operating temperature of the resonator, to ensure stable operation in the high-temperature region.

Известно стекло для герметизации микросхем, содержащее, мас. %: SiO2 13-18; В2O3 5,5-9,5; Al2O3 6-8; PbO 60,5-64,5; ZnO 4-6; SnO2 1-2; ZrO2 1-2. Недостатками стекла являются высокая температура начала размягчения (430+10oC) и низкий температурный коэффициент линейного расширения (60±2)•10-7 1/град [1].Known glass for sealing microcircuits containing, by weight. %: SiO 2 13-18; In 2 O 3 5.5-9.5; Al 2 O 3 6-8; PbO 60.5-64.5; ZnO 4-6; SnO 2 1-2; ZrO 2 1-2. The disadvantages of glass are the high temperature of the onset of softening (430 + 10 o C) and the low temperature coefficient of linear expansion (60 ± 2) • 10 -7 1 / deg [1].

Известно стекло, предлагаемое в качестве герметика, содержащее, мас.%: PbO 72,5-77; В2O3 7,0-11,0; Bi2O3 6,0-12,0; ZnO 1,5-2,5; SiO2 0,5-1,2; Ti2O3 1,0-6,0; Nb2O5 0,5-1,3 [2] . Существенным недостатком стекла является содержание в его составе высокотоксичного компонента - оксида таллия, что требует особых условий синтеза стекла, а также низкая водоустойчивость (IV гидролитический класс).Known glass, proposed as a sealant, containing, wt.%: PbO 72.5-77; B 2 O 3 7.0-11.0; Bi 2 O 3 6.0-12.0; ZnO 1.5-2.5; SiO 2 0.5-1.2; Ti 2 O 3 1.0-6.0; Nb 2 O 5 0.5-1.3 [2]. A significant drawback of glass is the content in its composition of a highly toxic component - thallium oxide, which requires special conditions for the synthesis of glass, as well as low water resistance (IV hydrolytic class).

Наиболее близким к предлагаемому стеклу по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее, мас.%: PbO 16,0-33,0; В2O3 2,0-2,5; SiO2 1,0-1,5; ZnO 3,0-6,0; Bi2O3 60,0-75,0 [3].Closest to the proposed glass in terms of technical nature and the achieved result is glass containing, wt.%: PbO 16,0-33,0; In 2 O 3 2.0-2.5; SiO 2 1.0-1.5; ZnO 3.0-6.0; Bi 2 O 3 60.0-75.0 [3].

Стекло характеризуется хорошей адгезионной прочностью к пьезокварцу и высокой влагостойкостью. Однако ТКЛР стекла составляет 120-135•10-7K-1, а температура начала размягчения и температура спаивания ниже требуемых значений, что не позволяет применять данное стекло для герметизации высокотемпературных терморегуляторов указанных марок, т.к. ограничивает верхний предел рабочей температуры резонатора.Glass is characterized by good adhesive strength to piezoelectric and high moisture resistance. However, the glass expansion coefficient of glass is 120-135 • 10 -7 K -1 , and the temperature of the onset of softening and the temperature of soldering are lower than the required values, which does not allow the use of this glass for sealing high-temperature temperature regulators of these grades, since limits the upper limit of the operating temperature of the resonator.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение ТКЛР и повышение температуры начала размягчения и спаивания стекла в целях обеспечения стабильной работы резонатора при высоких температурах (до 400oC).The objective of the invention is to reduce the TEC and increase the temperature of the onset of softening and soldering of glass in order to ensure stable operation of the resonator at high temperatures (up to 400 o C).

Для решения поставленной задачи предлагается легкоплавкое стекло, включающее PbO, B2O3, SiO2, ZnO, Cu2O, Bi2O3, Co2O3, которое содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%: PbO 80,5 - 82,6; B2O3 5,5 - 7,5; SiO2 0,5-0,9, ZnO 5,0-6,5; Cu2O 1,0 - 1,5; Bi2O3 1,0 - 2,5; Co2O3 1,5 - 3,5.To solve this problem, low-melting glass is proposed, including PbO, B 2 O 3 , SiO 2 , ZnO, Cu 2 O, Bi 2 O 3 , Co 2 O 3 , which contains these components in the following ratio, wt.%: PbO 80, 5 - 82.6; B 2 O 3 5.5 - 7.5; SiO 2 0.5-0.9, ZnO 5.0-6.5; Cu 2 O 1.0 - 1.5; Bi 2 O 3 1.0 - 2.5; Co 2 O 3 1.5 - 3.5.

Количественное сочетание указанных компонентов в предлагаемом составе легкоплавкого стекла, предназначенного для герметизации высокотемпературных резонаторов, позволяет повысить температуру начала размягчения и температуру спаивания при одновременном снижении ТКЛР стекла, что даст возможность получить согласованный спай стекла с материалом корпуса резонатора и обеспечит стабильную работу последнего в области рабочих температур до 400oC.A quantitative combination of these components in the proposed composition of low-melting glass, designed to seal high-temperature resonators, allows to increase the softening temperature and soldering temperature while reducing the thermal expansion coefficient of the glass, which will make it possible to obtain a consistent glass junction with the material of the resonator body and ensure the stable operation of the glass in the operating temperature range up to 400 o C.

Из источников литературы не известно стекло для спаев и герметизации с данным сочетанием компонентов и предлагается впервые. From literature sources, glass for junctions and sealing with this combination of components is not known and is offered for the first time.

Шихту для варки стекла приготавливают из следующих сырьевых материалов: свинцового сурика, борной кислоты, кварцевого песка, оксидов цинка, меди, висмута и кобальта. Сырьевые материалы взвешивают на технических весах, тщательно перемешивают, просеивают через сито N 0,5 и готовую шихту засыпают в корундовые тигли, которые загружают в холодную электрическую печь. Варка стекла осуществляется при температуре 850 - 900oC с выдержкой при максимальной температуре 15 - 20 мин. Скорость подъема температуры в электрической печи 300oC в 1 ч.A mixture for cooking glass is prepared from the following raw materials: lead minium, boric acid, quartz sand, zinc, copper, bismuth and cobalt oxides. Raw materials are weighed on a technical balance, mixed thoroughly, sieved through a sieve N 0.5 and the finished mixture is poured into corundum crucibles, which are loaded into a cold electric furnace. Glass is melted at a temperature of 850 - 900 o C with exposure at a maximum temperature of 15 - 20 minutes. The rate of temperature rise in an electric furnace 300 o C in 1 h

Составы предлагаемого легкоплавкого стекла и их физико-химические свойства представлены в табл. 1. The compositions of the proposed low-melting glass and their physico-chemical properties are presented in table. 1.

Сопоставляя показатели физико-химических свойств предлагаемого стекла и прототипа, можно заключить, что предлагаемое стекло хорошо согласовывается по ТКЛР с монокристаллическим кварцем Z-среза, что обеспечивает образование прочного спая этих двух материалов. Стекло имеет температуры начала размягчения и спаивания выше, чем у прототипа, в результате чего обеспечивается стабильная работа резонатора при максимальной рабочей температуре 400oC.Comparing the physical and chemical properties of the proposed glass and the prototype, we can conclude that the proposed glass is well coordinated by TECL with single crystal Z-cut quartz, which ensures the formation of a strong junction of these two materials. The glass has a softening and soldering start temperature higher than that of the prototype, which ensures stable operation of the resonator at a maximum operating temperature of 400 o C.

Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, либо склонны к кристаллизации в интервале температур 200 - 600oC, т.е. в области температуры спаивания, либо не соответствуют требованиям по ТКЛР и температуре спаивания.Compositions located outside the claimed field, or are prone to crystallization in the temperature range 200 - 600 o C, i.e. in the area of soldering temperature, or do not meet the requirements for thermal expansion coefficient and temperature of soldering.

В силу указанных причин запредельные составы не могут быть использованы для герметизации кварцевого высокотемпературного терморезонатора. For these reasons, transcendental compositions cannot be used to seal a quartz high-temperature thermoresonator.

Использование предлагаемого легкоплавкого стекла в качестве спая и герметика в производстве высокотемпературных резонаторов позволило разработать на их основе электронные термометры и терморегуляторы с аналоговым и цифровым выходом класса точности до 0,1 %. The use of the proposed low-melting glass as a junction and sealant in the production of high-temperature resonators made it possible to develop electronic thermometers and temperature controllers with analog and digital output of accuracy class up to 0.1% on their basis.

Источники информации
1. Авт. св. СССР N 1313817, МКИ4 С 03 С 3/074, опубл. 30.05.87. Бюл. N 20.Sources of information
1. Auth. St. USSR N 1313817, MKI 4 S 03 S 3/074, publ. 05/30/87. Bull. N 20.

2. Авт. св. СССР N 1316986, МКИ4 С 03 С 8/24, опубл. 15.06.87. Бюл. N 22.2. Auth. St. USSR N 1316986, MKI 4 C 03 C 8/24, publ. 06/15/87. Bull. N 22.

3. Авт. св. СССР N 1567536, С 03 С 8/10, опубл. 30.05.90. Бюл. N 20. 3. Auth. St. USSR N 1567536, C 03 C 8/10, publ. 05/30/90. Bull. N 20.

Claims (1)

Легкоплавкое стекло для спаивания и герметизации монокристаллического кварца Z-среза, включающее PbO, ZnO, B2O3, Bi2O3, SiO2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Cu2O, Co2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbO - 80,5 - 82,5; B2O3 - 5,5 7,5; SiO2 - 0,5 - 0,9; ZnO - 5,0 - 6,5; Cu2O - 1,0 - 1,5; Bi2O3 - 1,0 - 2,5; Co2O3 - 1,5 - 3,5.Fusible glass for soldering and sealing single crystal Z-cut quartz, including PbO, ZnO, B 2 O 3 , Bi 2 O 3 , SiO 2 , characterized in that it additionally contains Cu 2 O, Co 2 O 3 in the following ratio of components, wt.%: PbO - 80.5 - 82.5; B 2 O 3 - 5.5 to 7.5; SiO 2 - 0.5 - 0.9; ZnO - 5.0-6.5; Cu 2 O - 1.0-1.5; Bi 2 O 3 - 1.0 - 2.5; Co 2 O 3 - 1.5 - 3.5.
RU98102550A 1998-02-16 1998-02-16 Low-melting glass RU2152909C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102550A RU2152909C2 (en) 1998-02-16 1998-02-16 Low-melting glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102550A RU2152909C2 (en) 1998-02-16 1998-02-16 Low-melting glass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98102550A RU98102550A (en) 1999-11-27
RU2152909C2 true RU2152909C2 (en) 2000-07-20

Family

ID=20202215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98102550A RU2152909C2 (en) 1998-02-16 1998-02-16 Low-melting glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2152909C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540749C2 (en) * 2013-07-01 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Специальное Конструкторское Техническое Бюро Электроники, Приборостроения и Автоматизации" Low-melting glass "2lg"
CN112299720A (en) * 2020-11-16 2021-02-02 成都光明光电有限责任公司 Low temperature sealing glass

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540749C2 (en) * 2013-07-01 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Специальное Конструкторское Техническое Бюро Электроники, Приборостроения и Автоматизации" Low-melting glass "2lg"
CN112299720A (en) * 2020-11-16 2021-02-02 成都光明光电有限责任公司 Low temperature sealing glass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2668057B2 (en) Low expansion transparent glass ceramics
JP5173123B2 (en) Inorganic composition
US4202700A (en) Glassy composition for hermetic seals
CA2338354C (en) Li2o-al2o3-sio2 type transparent crystallized glass and crytallizable glass
JPS5826049A (en) Cdo-tho2-free high refractive index optical glass having optical state nd=1.85-2.05 and vd=25-43
JPH05147974A (en) Seal bonding material
RU2152909C2 (en) Low-melting glass
JP4452025B2 (en) Glass for communication package windows
US4784976A (en) Glass-ceramics containing NZP-type crystals
JPS60255643A (en) Lead-free low-melting glass
RU2185343C2 (en) Fusible glass
JPH08104539A (en) Transparent low-expanding crystallized glass
JPH0422862B2 (en)
JPH07126037A (en) Glass for bonding and sealing
JPH11116275A (en) Composition for low temperature sealing
RU2237623C1 (en) Low-melting glass
JP3402314B2 (en) Method for producing low melting point sealing composition and method for using the same
JPH08183632A (en) Low melting point glass
JPS59164649A (en) Glass composition for sealing
JPH05170481A (en) Seal bonding composition having low melting point
JP2731422B2 (en) Glass for near infrared absorption filter
RU2237624C1 (en) Glass for glass ceramic cement
KR890012896A (en) High clarity glass-ceramic products and preparation method thereof
JP3425749B2 (en) Sealing material
JPH0597470A (en) Sealing composition having low melting point

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120217

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140420

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160217