Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СТЕКЛО
СТЕКЛО

СТЕКЛО

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для стеклосвязующих толстопленочных резистивных элементов и может быть использовано в электро-, радиотехнической, электронной и других смежных отраслях промышленности.
Сущность изобретения: стекло содержит в мас.%: оксид кремния 8...48 БФ SiO2, оксид марганца 32...61 БФ МnО, оксид бора 4...47 БФ B2O3, оксид меди 1...8 БФ CuO, оксид алюминия 7...21 Al2O3, оксид ванадия 1...8 БФ V2O5. Гидролитический класс стекла I-II, температура начала деформации стекла 520 - 620oC. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069198
Класс(ы) патента: C03C3/064, C03C8/24
Номер заявки: 94036217/33
Дата подачи заявки: 29.09.1994
Дата публикации: 20.11.1996
Заявитель(и): Московский государственный институт электронной техники
Автор(ы): Петрова В.З.; Шутова Р.Ф.; Осипенкова Н.Г.; Костенич Л.А.
Патентообладатель(и): Московский государственный институт электронной техники
Описание изобретения: Изобретение относится к составам стекол преимущественно для стеклосвязующих толстопленочных резистивных элементов и может быть использовано в электро-, радиотехнической, электронной и других смежных отраслях промышленности.
В последние годы большое внимание уделяется толстопленочным резистивным элементам, проводящая фаза которых представлена соединениями недрагоценных металлов. Применение таких резисторов позволяет снизить затраты при изготовлении схем.
Известны стекла, применяющиеся в качестве стеклосвязующего для резисторов на основе соединений недрагоценных металлов и являющиеся функциональными, то есть обеспечивающими образование проводящей фазы или некоторой ее части в процессе вжигания резистивных слоев. Применение функциональных стекол в качестве стеклосвязующего в резистивных композициях позволяет повысить однородность распределения фаз в резистивных элементах, что улучшает электрофизические свойства получаемых толстопленочных резисторов. Однако ранее разработанные стекла либо не позволяют проводить вжигание резисторов на воздухе [1] либо обладают низкой влагостойкостью [2] что затрудняет и удорожает технологический процесс, а также не позволяет получить резисторы с минимальным дрейфом сопротивления после воздействия влаги.
Указанная проблема может быть решена путем применения в качестве стеклосвязующего в резистивных композициях стекол, содержащих оксиды марганца, поскольку они имеют высокую влагостойкость и обладают поверхностной электронной проводимостью [3] что обуславливает их применение в качестве функциональных связующих для толстопленочных резистивных элементов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу и технической сущности является стекло [4] содержащее (мас.): 11.30 SiO2, 3.24 B2O3, 20.67 PbO, 0,8.20 CuO, 0,2.24 MnO. Это стекло используют в качестве стеклосвязующего для получения низкоомных толстопленочных рутениевых резисторов. Однако применение его в качестве стеклосвязующего в резистивных композициях на основе соединений недрагоценных металлов невозможно из-за наличия в составе стекла PbO. Оксид свинца (II) проявляет высокую реакционную способность по отношению к материалу проводящей фазы недрагметальных резисторов, вследствие чего в процессе вжигания в резистивных композициях протекают неконтролируемые химические реакции. Это не позволяет получать резистивные элементы со стабильными электрофизическими характеристиками.
Целью изобретения является снижение реакционной способности стекла по отношению к проводящей фазе недрагметальных резисторов.
Указанная цель достигается тем, что стекло, включающее SiO2, MnO, B2O3, CuO дополнительно содержит Al2O3 и V2O5, при следующем соотношении компонентов (мас.):
SiO2 8.48
MnO 32.61
B2O3 4.47
CuO 1.8
Al2O3 7.21
V2O5 1.8
Соотношение основных компонентов стекла (SiO2, MnO, B2O3) выбиралось таким образом, чтобы обеспечивалась максимальная влагостойкость данного материала при относительно низкой температуре размягчения стекла и ТКЛР стекла, близком к ТКЛР керамической подложки.
При содержании SiO2 в стекле менее 8 мас. влагостойкость ухудшается, а в стеклах, содержащих более 48 мас. SiO2 эффект электронной поверхностной проводимости выражен слабо.
Превышение содержания MnO свыше 61 мас. ведет к тому, что стекла плохо провариваются из-за недостаточного содержания стеклообразователей.
При содержании B2O3 более 47 мас. в стеклах наблюдается ликвация, менее 4 мас. стекла теряют способность к пленкообразованию, что ухудшает качество резистивных слоев.
Введение Al2O3 повышает влагостойкость стекла, однако содержание Al2O3 более 21 мас. нежелательно с точки зрения увеличения тугоплавкости системы.
CuO и V2O5 вводили для регулирования сопротивления стекломатериала с целью получения номиналов резисторов в возможно широком диапазоне, а также для достижения оптимальных значений ТКС резисторов. Выбор пределов концентрации CuO обусловлен тем, что как при более низких, так и при более высоких значениях концентраций не достигается оптимального значения ТКС резисторов. Эффект от введения менее 1 мас. V2O5 незначителен, а при введении его более 8 мас. ТКС резисторов увеличивается.
Кроме того, введение в состав стекла дополнительно Al2O3 и V2O5 при указанном выше соотношении остальных компонентов способствует расширению области стеклообразования исследуемой системы, сведений о чем ранее не имелось. Это позволяет получить стеклосвязующее для толстопленочных композиционных резистивных материалов, которое, в отличие от известных, инертно по отношению к проводящей фазе недрагметальных резистивных композиций, обладает высокой электропроводностью за счет значительного содержания MnO, имеет хорошую влагостойкость, обусловленную большим содержанием оксидов кремния и алюминия, при этом ТКЛР стекла близок к ТКЛР алюмооксидной керамики, а температура размягчения стекломатериала относительно невелика.
Изобретение поясняется конкретными примерами.
Стекла получали следующим образом. Порошки исходных химически чистых компонентов шихты высушивали, взвешивали в определенных количествах, соответствующих заданным составам стекол (табл. 1), тщательно перемешивали и сплавляли в корундизовых тиглях емкостью 100 мл в печи с карбидкремниевыми нагревателями. Подъем температуры в печи осуществляли со скоростью 5. 10oC/мин, при достижении температуры 1350.1450oC расплав выдерживали в течение 30.45 минут. Расплав вырабатывали в виде образцов требуемой конфигурации, а также гранулировали в воду.
Гранулят стекол высушивали при 110.140oC в течение 4.5 часов в сушильном шкафу и измельчали до удельной поверхности 600.1000 м2/кг на планетарной мельнице в халцедоновом барабане.
Изготавливали резистивные композиции, содержащие в заданных соотношениях полученные стеклопорошки и порошки соединений недрагоценных металлов в качестве приводящей фазы. Затем приготовляли пасты для толстопленочных резисторов путем смешивания резистивных композиций с раствором этилцеллюлозы в терпинеоле на пастотерке. Соотношение порошка резистивной композиции и раствора этилцеллюлозы выбиралось таким образом, чтобы обеспечивалось высокое качество трафаретной печати.
Плотность стекол измеряли методом гидростатического взвешивания.
Температуру размягчения и ТКЛР стекол определяли методом дилатометрии по стандартной методике на дилатометре ДКВ-5А.
Гидролитический класс стекол определяли порошковым методом.
Тестовые образцы резисторов для измерения электрофизических параметров изготавливали на подложках из высокоглиноземистой керамики ВК-94. Резистивные элементы формировали из приготовленной пасты методом трафаретной печати с последующей сушкой и вжиганием в конвейерной печи в воздушной атмосфере при температуре 720 850oC.
Качество толстых пленок оценивали визуально под микроскопом типа МБС-9.
Сопротивление полученных резисторов измеряли омметром Е6-10.
Температурную зависимость сопротивления резисторов измеряли при помощи хромельалюмелевого термоэлектрического преобразователя, потенциометра КСП-4 и омметра Е6-10.
Результаты испытаний показывают (табл. 2), что на основе стекла заявляемого состава, в отличие от стекла [4] можно получать резистивные пасты, не содержащие драгоценных металлов и обеспечивающие получение резистивных элементов со стабильными электрофизическими параметрами.
В результате улучшения характеристик толстопленочных резистивных элементов, не содержащих драгоценных металлов, обеспечивается повышение качества гибридных интегральных схем, и это дает основание ожидать существенный экономический эффект от их внедрения.
Формула изобретения: Стекло, включающее SiO2, MnO, B2O3, CuO, отличающееся тем, что дополнительно содержит Al2O3 и V2O5 при следующем соотношении компонентов, мас.
SiO2 8 48
MnO 32 61
B2O3 4 47
CuO 1 8
Al2O3 7 21
V2O5 1 8