автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Синтез и физико-химические свойства стеклокомпозиционных покрытий на металлы электронной техники: титан и сплавы типа Fe-Ni и Fe-Ni-Co

лшнградский о: деж октябрьской революции и орден/

ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕБ'ОЛОДОШСЮЙ ИНСТИТУТ имени ЛЕНСОВЕТА

..........I ■ ■ ■

8119 На праг л. рукои..ои

Для сду^бного пользования Экз. J»Jffl

МАКАРОВА Любовь Андреэвка

СШи'ВЗ 'И-ПЭДМО-ЖЯЧЕСКИЕ СБОпСТВА СТШВШШОЗПЮННЫХ П0КР"ТИЙ НА МЕТАЛЛЫ ЭЛЕКЗТ ЗНОЙ ТНОшКИ:ТИТАН

и сши^ типа fe-jjf и fe ift-Co

йецяалышсть - 05.17.П - тегнологкя сшшсатнаа.

и тугоплавких игшагш.. ¿ич^ских каторкадов

А в. ? о р, э ф о р а г *" . дзссзртаща на сс екание учтЛ -о?ппсш1 кандидата хштескюс шуге

Ленингрс.; ) ,') 1990

Работа выполнена в Ленинградской техн тогическоа институте имен" Ленсовета.

Научный руководитель

док. ^р химически- наук, профессор ПРОНКйИ

Алексей Алекос 1вкч

ЧаучшЛ ко: ультанч доктор техниче' их наук,

ста^-юй ж. чник сс рудник БЕГАК

Олег Юрьевич

Официальные оппонент

доктор технических наук, профессор КУЗНЕЦОВ

■ ' - ' Александр Иванович

кандидат химических на 'с,

старший научный сотрудник 1_1Ь"Ш

Валентин Александрова

Водун^ая организация - ЛОЭП "Светлана". с

Защита состоится " " . . 1990г. в час.

на заседаний'специализированного совета К 1.33.2? .06 в Леншц^адскоы технологическом институте иы.Леповета по адресу: 198013, Ленинград, ЫоскоЬски# пр., д.26.

Г диссертацией мовшо о? :акошться в библиотеке института

Отзывы и замечания "о работе в 1-ом экземпляре, заверенные печатью, бросим направлять по адресу: 19°013, Ленинград, Л-13, Московс.сий пр., д.26, лГГИ им.Ленсовета, Учений совет.

Автореферат разослан " " 1990г.

Учений секретарь' Л 0 Ц

специализиров^-шого совета »¡л/ль-0.А.Кожевников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ^АБОТЫ

Актуальность проблем. Развитие техники и интенсификация технологических процессов трзбупт создаштя :oeux и -теркалов, способных работать в условиях повышенных теете-ратур, з химически г^рессивних средах, п4 : воздейстрчп логизирующего излучения. Стремление запятить конструкционные метали? от эззрушаюсего действия внешних сред привело к создании высокотемпературных за. ;тных покрытий. Во многих с.лгчаях покрытая на металлах выполняют сако-гоя'хельпуп роль, например, в производстве диэлектрических и изоляцг -онных покрытий для нуэд электронной техники.

Общая тенденция повышения качества электронных . уборов выдвинула целый ряд дополнительных 'злее жестких требований к электровакуумным стеклам и гх спаям с металлаш, таких как: повышенные электрическая устойчи^о.гь и механическая прочность, радиационная устойчивость и т.д.

3 связ. с развитием технологии я новыш, все возрастающим требованиями г качеству изделий перспективными являются исследования стеклокомпоэицлотшх покрытий па основе ухе известных боросялякапшх стекол, исполг iy~'vx спаивания с когаром, jm и титаном.

В связи с вилепзлозеншш, направленно исследований настоящей работы - создание стеклокошгазицаошшх покрыгтй по титану, ковару л ферроникеля, обладающих улучшенными эксплуатационными лараптеристпкш/сг, и исследование их физико-химических свойств - определяет актуальность работы.

Данная работа выполнялась в соотве-ствин с ^шенняш Государственного Комитета СССР по »tacite и технике np,i Совете Министров CCùlj и Госплана СССР за 1$ 472/248 от Г"? декабря 1980г. и К ISI/224 от 3.12.81г. по рвывнаю научно-технической проблемы О 36.02.

Целью работы являлось изучена" физико-химических и эксплуатационных свойств стеютокомпозиавонпых покрытий на основе стекол C52-I, С89-Г и СЗ-89. ..зучено влияние введения в исходные стекла тугоплавких ^г.сядов: ¿fcQ.,

па электрш»чсгте сг йства, -ч-

кяческую устойчивость по отг^шеншэ к воздействию морского-тумана и выс^к .1 влажности, воздействии радиации.

На:, .ная новизна. Рентгенсфазовым, электронномикрос-ко1Г-ческим, микрорек геноспектральным зализом изучено вг чшодействие в цистеках исуо, дое стекло - добавки тугоплавких оксидов. Исследовано влияние состава стекл^ошо-"ициё яа э. .ктрячеикие, свойства (э-.эктропро^пдность и да-олектрическпе гчрактерастики), механическую прочность, хи-шч :кую г "Т0йчиб0"ТЬ к воэдейстн" d повышенной влажности и робкого тукана, радиационную стойкость спаев "стеклоком-пози" :я - металл". косладсх-н механизм взаимодействия ме?,;-д; стзклокс лозицней и металлом. Показано, что образование переходного слоя мезду стеклокомпоЕИгщей а металлом зависит как от свойств металла, так и с"отава стенлокомпози- . ции. "бнг--ущепо обр юваше ряда кристаллических <ЗМ в • ' переходной зоне. Выявлена взаимосвязь терьгчеханических свойств пая о электрическими характеристиками стеклоком-позиции.

Практическая значимость работы. Разработаны техноло- ' гичесгас процессы изготовления диэлектрических и изоляци-ыших стскликомпозэдаошш: покрытий, ъключавгцие в себя приготовлзнко пасты для формирования-покрытия. Стработаны •rssibu. подсушки'и режимы обжига столлокомлози; .лонного покрытия при получений.металло-сте'клятй.íx спаев. Пред^огены состаы creí токомпозицаЗ, о^шдавдях улучшенным« электро-изолях^.онными характеристиками и bi ^окой химичеоко;: к радиационной устойчивость!.

Исследование физико-химических свойств и L-.сплуата-даонных характеристик сиаев "стеклокомпозиция-металл", где в качестве стегтокомпозиций использованы системы на основе сгзкол C52-I, C89-I и СЗ-89, а нах.-лнителей - оксиды германия, церия, циркония, ш^шя, ниобия и титана позвал лло регомевдовато. их дл~ использования в спаях при облучении - и ^--..вантами до доз порядка IC^-IO7 Гр.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзных конференциях студенческих научнь^ работ (Куйбы-

шев, 1985г. и Ленинград, 1986г.), '»а проблемных семинарах лаборатории покрытий ИУ.С АН СССР, на Всесоюзной концепции молодых ученых пФизхишя-90" (Москва, НИФХИ шл.Л.Я.. Л'лшова). --------------------- -------- •» - -■-•■

По теме диссертации опубликовано 3 статьи, сделано 2 доклада на Всесоюзных конференциях.

Обт -)м работы. Диссертация изложена на 107,отрат^цах машин шсного текста, состоит из введег'я, трех глав, выводов и приложений, содер!_.т 7 таблиц, 23 ^унка и список литературы, вклоч^щий 157 наименований.'

КРАТКОЗ С0ДЕР2АЫЕ РАБОТЫ'

В первой лаве п_вводится обзор заруС •*и,,х и отечественных работ, посвященных современ ал направлениям развития теории и проблемам спаиЕан. .1 стекла с металле!. Пог запо, что до с;.х пор общепринятой теории стекло-металлического спг т нет Этот факт объясняется сложно тп флзико-хи.'.шчес-ких процессов, происходящих л зоне контакта стекла с металлом и многообразие'! свойств материал в, участ^дих ь образовании спая. '

Рассмотрены физико-химические : эксплуатационные свойства спаев ка основе титана, ковара н ферроникеля .. соответствугтнш стекла»,и.

Рассмотрены раз.'ччные конструкции сп^ев металла со стеклом, используемые в электровакуумных пртбор?". Проанализированы как достоинства,, гак и я<" 'остатки различных конструкционно уг юв электронных приборов, изготовленных из спаев типа ковар-стекло, титан-стекло, ферроникель-стекло. Отмечается, напрам р, чалая устойчивость электрических характеристик, лри длительной работе в конструкциях ножек электро гкуумных приборов, в уелг иях юздейсг-вия ионизирующего излучения может пг-исход- гь разрушение спал стекло-металл и, как елг -ствие этого, выход приборов

ИЗ ч^троя.

На основг"ии литературных данных рассмотрены с рани-' чения в чзго^овлет... качественных спазв самых различных конструкций и размсг --в.

В последнее время находят все болылее применепие концентрические (коаксилььые) и плоские спаи. Такие с„аи го-паздс боле' технологичны вследстьг того, ч^о процесс их изготовления исключает ручной труд и, в конечном итого может быть тголноогыо автоматизировав, поэтому параметры спая отмечаются более высокой надежностью и стабильностью харак-тер!"тпк по cpvJKem.j со огнями других видов.

ja слйт'^ронпои про ^«¡пленное ч при спаивании ¡»¡дссиб^Ша деталей из металла и стекла часто применяется предварительное остекловыван^е мс-алли ческой поверхности тонким слоим ч50-100 мкм) стояча. Данный метод облегчает пол челне ; качественного спая.

Наряду с традиционно пхншеняющишся диэлектриками в технологии спаивашц. с металлаш больше интерес представляет использование для это*. цели композиционных материалов. Последние сильно различаются в зависимости от используемой мат! :цц и вводимых добавок, tip:. переходе от стскл к стеклокогдюзицкошшы материалам процесс /.заш,г действия ■ .с глет лом услоапяетсл. При это;-; существенную роль могу. 1^'рать вторичные процессы в самих когнюзиционных ма. зрла-лаг ог счет образования нобгч фаз п их взаимодействия с MS'ijJtriM. Сведения, имеющиеся в литере дае, о злияпи частичной кристаллизации стекла в спае g металлом, а также влияние оксид в-наполпителеп на физико-хзши^ские и физико-механические своГзтва спаеь весьма ограничены и ■ противоречива.

Приборы электронной техники в течение всего периода работы генерируют .. лектромагнитное излучение с различной длин^Р волны. Кроме т^го, эти приборы, а так~е приборы, в которых мсцользуютсг интегральные схемы могут попасть под воздейста.г (как кратковременно", так и длительное) иондзи,..дщего излучения. Под действием излу :ения измекк-

ются не только режим работы, но и происходят изменения механической прочности и физико-химических свойств ксстр™.-ционннх материалов. Приведен краткий обзор литературных. • данных о воздействии ионизирующих излучений на (^зико-ха • мические и механические характеристики стекол и яомпози- . цпй па их основе. °

Рассмотрено действие излучения на электрические свойства стекол и „лталлоз. ;

Сведения о влиянии излучения па Физико-химические и механ* ческие свойства спая мсталл-стеююкомпозиция в открытой зарубежной .и отече1 венпой литерату.е практическ. отсутствуют.

Во второй главе дано описание' используемых в ра.оте методик синтеза у анализа стекол и сте! окомпозиций, проведения зк"пер"мепта и исследования паев, а тпкяо инструментальные методы анализа.

Особое, внимание уделено исследовани" структуры стек-локошозищ..; и процессов, прстекехгдх на граыце стекло-композиция-металл.

Синтез стекол проводился в электрической печи в корун-. довых тиглях при температурах 1300-1550°С (дл~ б^с^елоч- ' них стекол) н Ю00-1£л>0°С (для щелочных/ из реактивов ¡ квалификации "ч" я "хч".

Концентрация щелочноземельных металлов определялась методом атомно-адсорбционной спектроскопии на приборе /\ A S - W в ¿озцуапо-ацэгаленовом плшлеш на макет,»уме резонансных ланий поглощения при токе к с: 10 А,

сирина щели 30 мкм. Химический анализ ечнтезнро!. лпшх стекол показал, что составы сгекол елнтезу и анализу совпадают в пределах требований ГОСТа 6 8 Ч 04 - .

В качестве объектов исс гедования были попользованы спаи и "стеклокомлозипия-мога^л". В спаях лспс.тьзовалг титан марки BTI-0 0ЫМ-90С27-71, -овар 29НК ГОСТ 14080- ,, 78 и ферроникель Ó2H ГОСТ 14080-78, размер^ подложек 20х?пх0,5 юи Спаиваемая поверхность подло^зк обработана по 7-8 классу чистоты. Посла механической обработки метал-

даческяе детали обезтаривалт* и травили. В ..ачестве спецИ' альной операп? подготовки всех металлов к спаивань.^-про изводил х О'алдгг в i-^дороде или вакууме.

■ Отжиг деталей г - ковара и феррошг. :ля проь.дился пр температуре T.G5C И50°С в течгтие 30 шнут в атмосфере влажного водорода.

/гжиг титана -роводалс,!1 при : мператур« 1Ю0°С в ы кууме, так как в водороде титан становится хрупким, быт стр"^ поглощения водорода.

Из стекол н .стеклокомпозиций -приготавливались пасх Стекла подверглась .¿змель» ник в этиловом ошрто ..л пл ^-тарной ж тъшще АС-3. Размол доводился в яиювом 6и[ бапо с яшмоБи;® карами. Вес навески стекла - 50 г, азе шаров - 100 г, ксдачест о спирта - ц0 ш. Время помола I чаг Г/^нулометрг-еокий анализ показал, что ЪЪ% асп размолотого стекла имыт размер 1-3 дам, частиц - & 10 ыкм.

Для приготовлен я пасты исходные компоненты neper paxi в трехвалковой пастотцрке в течение 30 мин. Колич тво добавляемых исходных компонентов определялось по f зкаемостк лстн п^ стандартной метод :<е для обеспочеь оптимальных реологических ивойств при испс ¿зов^чик•т] .фэрет. с ячейкой 50 ььм. '

Для измерения КДТР порошкового■стекла 1* стекло а акций формовались штабики 5"'5х50 мм из смеси исходно? по^лшп'с парафиновой крошкой (1% от i шески стещгЛ, Смесь стекла с парафиног нагревалась до.130°С и про га лась через скто 04. В специальной пресоформе, при лс нии на пресс 3S Ш1а, из. этавяевал^ь шчабики. Затем i фин выжигали в муфельной печи при G50°C в л'ечение 30 Те дерат^оный коэффициент линейного расшг^ения иылар' приборе ДКВ-4 по с андартной методике с точность» +2.PV7 град"1.

Исследование эле-трических свойств покрытий про т в соответствии с ГОСТ $433.2-71 'измерение влект^ кого с лротивленпя) и ГОСТ 2234.2-77 (опрэ/ ленке дг

раческой проницаемости и тангенса "тла диэлектрических потерь) о использованием тераомметра Е6-3, основная г'гре»- -ность - 6-105? и измерителя добротности Нуметр Е4-4, погрешность измерений - не более о%.

Изучение структуры стекол и стеклокомпоБиций, а также процессов, пропс;.лдяидах на границе раздела, пров доюсь па ионизационной рентгеновской установке ДРОН-З с ^споль-зовашг я медноы антикатодг с никелевым фкш-ром в диапазоне уг; в от 3 до 45°.

I дптеновский спектральный микроанализ проводился на приборах "СотеЬа^ п МБ. .о фирмы "Сапес ,* Диаметр электронного зовда не превшг->л I шел.

Физико-химические' свойст-з материалов изучались поел'" облучения р -лу^чю на имцул* оном уско^теле электронов ЭЛ1рт-2 с х-рак-ерастй"ами Ее = 1,5 .^=ЗЛ0~® с,

В& = 0,25 Мрад/с. Набранная доза облучения 6=1,39.10 хр.

Облучение ^ -квантами чротзодилоеь н установке К-120000 ча непрерывном > -излучении Поглощенная

доза Ю6 Гр. ' .

Испытание образцов на воздействие соляного (морского) •тумана проводились в соответствии о ГОС1* 20.5"~.4Г5 31, г \ испытания на воздействие влаги - ГОСТ 20.54.406-81 при Т = (40+2)°С и относительной влажности воздуха "73±3)%.

В третьей главе изложены экспериментальные резуль"!-. ты и проведено их обсуждение. Сопоставление электрических хпрактеристп стекол, используемых для получения спаев стекло-металл, с аналогичными характеристиками, полученными для спаев показало, что величина обг"много соаротивле-ния (Яу) пг неясного слоя несколько уменьшается по сравнению с Яу основного стекла, диэлектрическая проница^ ¡ость остается неизменной, а тангьлс угла диэлектрических потерь (£ ) переходного '\г"я немного возрастает отьоентех ю стекла.

Как известно, электрические свойства стекол и компо-оицк" ка их основе определяются природой частиц, которые

участвуют в переносе электричества. Этими истицами могут быть как собс? энные ионы целсчных металлов, так и -ли примесе'. льоо электроны. Исследование температурной зави-, симости олектропровс ности показывает/ .то природа носителе тока в них е меняется, как сохраняется линейная ' зависимость для функции = ^( */т) (рис.1).

ллиян^е оксидов-наполш :елей на темпер. гурщ-ю зависимость э ^ктросопротивлекгя стрчлокомлозяций

Пгт переходе от материала подложки к покрытию неиз-

бегло возникает скачок или гр-диент свойств, в частности термического расширения, в резул тате что в покрытии появляются внутренние напряжения, что монет приводить к снижению прочности сцепления, бы трому разрушению покрытий при эксплуатации. Контроле внутренних напряжений оценивался по изменению величины прогиба металлической пллстинк с односторонним покрышек.. Для проверти экспериментальных данных по кривизпе пластины были проведены расчеты, которые хорошо согласуются с измеренная величипами прогибов. При исследовании спаев металл-стекло и металл-стек' локомлозиция установлено, что наибольшие внутренние на-пртаения и, соответственно, прогибы, наблюдаются у спа^ с ковяром. 7 спз.ев с титаном и ~ ферроникелем внутренние папрлясния ниже гл счет более близ: ¡х значений КЯТР спаи-гаемтк материалов. При сопоставлении значений прогибов спая мСжалл-стеклокомпоз«ция с объешвд. сопротивлением наблюдается зависимость: снижение шутпенних напряжений в , спае приводит к повышению электрического сбгротквлешя. • ' В сп тх. с большой величиной внутренних напряжений (в данном случае напря^кия'растяжения) - более рыхлая структу-. ■ ра, меньшая плотность (больший молярный объег\ что облег-.чаёт г ;грацшо носителе* электричества. .

Рг смотрено.влияние ионизирующего излучения на электрические характерней®! спае', стеклококпозиционкых покрь-! . глй с ковароы, феррощкьлеи а-гатайом. '

В результате облучетая стекол к металлостектокомпози-цконных спаев образуются первичны!, дефек-ч структуры, равномерно- .распределение по сб_.ллу. Зги дефекты структуры, ' препятствуют миграции носителей тока. В соогвет гьии с теорией ыикронеоднородного стрэения стекла Р.Л.Мюллер?. в объеме стекла, при его синтезе, образуются области (тжи), обогащенные ионами одного типа, в кохор'т облегчена мигра7 циа этих ионов. Облучение стекла г ст> :локомпозипяй электронами, по-видимому, приводит к дкепергароьчнию подового рода микрокеоднородиостей, что сопровождается возрастанием сопротивления. Помимо простых дефекгов я структуре сте-

кол и стеклокомпозицнй происходит <"}разоваше и более сложных. В качестве, .жжш : дефектов могут выстутлть своеобразные ко;лплексы,' состоящие из "простого дефекта + приме сний кон" •

Р^ примере изменения удельного объемного сопротивления спая кова^-стеклокомпозиция (рис,2) рапсыотрено действие оксидов- лшолшзтелей на электрические свойства: вве- ' деш" Се02 и .-Л 2гсог чэвс^'летс.. возрастанием сопротквле-г ния с.теклокомпо&иция, что улучшает электроизоляционные хара: ге.гчсинз1 спая увеличивает его стойкость к электролизу к, следовательно, :рпводкт к возрастании срока службы всего элек. „х>ваку,>люго прибора. Возрастание электросопротивления, по-видимому, связано с избирательным взаи-годействием кс. яонииов стекла друг с другг 1 и образованием пи.ропсаднородной структуры, Так, например, в щелочном боросилшсатном стекле С52-1 носителями электричества, яь шлются щелочные ноны, образукпдш полярные фрагменты 'структуры типа Ме^и^ и Не. О $1* 0,?д . Введение оксида церия сопосБсадае.тся переходом щелочных ионов к церию и появлению новых- структурных фрагментов типа. Ш+-0~Св0^2, в которых .щело'чкЫо ион^'свх .аны более прочно, чем в бора'. • 1шх и силикатных гщйир'овках* При этом возрастает и степень блокирования'^ело.чесодес&ащйх- группировок, что пшво-дит к падению электропроводности. • '

• В реаулътате облучения четнрехвалзк.ный церий захватывает электрон и переходит в Сг^, ■меняя свою координации с 17 на ,У1;. Это явление сопровождается диспергированием щелочесодерзЕащпх фрагментов структуры, что в свою очередь увеличивает счпротавле;ае стеклокомпозищп'. Аналогичный механизм предложен и для £ * , Введение ^еО^, лА^О^-и Т£ (^сопровождается образованием аналогичных ¡делочесодьр-жащих.группировок типа Не,*0 Однако в этих фраг-

ментах структуры'Щелочной ион закреплен менее прочно, чем в боратнюс я силикатных. Поэтому энергия активации электро-проводност: падает й при этом, возрастает сама электропроводность. В результате облучения появляются новые фрагыен-

Изменение удельного объемного сопро^вления спая "нова. - Сой-1.

МОС.%

i Ч

S '

5

о -

а _ в зависимости от $ добавк? d . то же, после р -облучсрчя, в _ то же, после fr -облучения. T¿0

А-МгОь ;

Рис. 2

ты структуры, в которых щелочные 1гчк связаны еще слабее и, как следствие зтс ч>, нг1ладается дальнейший р°-,т электропроводности, т.е. электроизоляционные характеристика аодооного рода ст^клокомпозьций ухудшаются.

вменения в структуре под „действием как р> так л ^ -облучения (при дозах до 10^ Гр) являются обратимыми и в результат^ отайга при температуре 770 К исчезают.

Исследование влгтия г-ссщил-наполнителей. на структуру стеклокомпозацйй методами Р$А, электронной микроскопии гокр чало (тас'л."'), что во время формирования, а затем высокотемпературной вы/чрнки в слое покрытия происходит зашодейотвиг стеши, и наполнителей. Изучение влияния • и ^ -обучения на структуру стеклокомпозиции показало, что поело эздгЧствля ионизирующего обучения образцы стеклох «позиционных покрытий остается рентгеноаморфшж. во всем интервале доз оилученля- Сопоставление рентгенч,-гр.лм исходных и прошедших облучение образцов показано ■их идентичность. .

Появление новых, максимумов, не обнаружено,, лишь оксида 'л ^еОдязмешглк-'глодифякацивд.- Отсутствие центров окрашивания и прификс!)' кр1"?аллизацци, появления новых', фаз '.^идетельстзует о;стабильности данных покрытий.

О практическом.использовании : случайных 'результатов В последнее время у нас в стране и за рубеяом ведутся интенсивные работы по шкрошниатюрязации радиоэлектронной аппаратуры, .замене электровакуумных приборов полупроводниковыми и т.п. В результате создания малогабарит- • ных приборов возрастают удельные, например, электрические нагрузки на_изоляционные материалы, а внх.д советских товаров на международный, рынок предполагает их эксплуатацию как в условиях тропической кары и влажности, так и в других экстремальных условиях.

В результате проведения настоящей работы получены с;лклоксмпоаиционные : тгериалы, обладающие повышенной химической устойчивостью, белее высоким электричесг "м соиро-

Таблица I

Результаты РМ стеклокомпоз цпй на основе С389 для тирана ВТ1-0

Эксид

АГ203

О5

¿10.

О-е О,

ТС О ,

с38э

При обштге 930е

Следы

л. >

дОг , нзт других статических сГяз

Выдержка при 1000 С

.3 -ЬаО- 25('Од(санборш1т) 3 А'бг • 2 О'г мулли т З.А(оО ■ ¿с'Ол - йорстерпт кт-^&Ог/гАЪО'- ; В-ЬиО -2¿с'Ог

, пет других кристаллических хаз

СсОд, нет других кгас-тплшчссглх <Гпз

йсо;

талличеекпх Фаз

нот других крлс-

, нет друлс{ крпс-талл».че ~*-кпх-фаз

кристабалит, елг ^ц_

¿ЛСоО

ЪъО^-^гЫОр. следы

- стабилгза-"213!11У'1_ _

С'-О.С; глс^о • ; £ ■ 2с.

ъо,-,

ВаТс'О*,

;Ъ$о - гАсдО ■ 2£10х ктастабалит

типлени~м и более низкими диэлектрическими потерят.л, чем исходные серийные стекла.

Стеклоког.шоеицаоннье материалы били рекомэг^ованы дп .применения в качестве мекслойпой изоляции гибридных интегральных схем, а таккв для предвар: тельного остекловыванпя выводов, при изготовлении поа^с электровакуумных, приборов.

Увеличение электросопротивления стеклокомг зиций, по сравнению с исходными стеклами, при введениз оксидов-напг лштглей позволяет уменьшать толщину изоляционных слоев, что еде. зет более компактным сам прапор, а уменьшение диэлектрических потерь - снижает потери электрической мощности и уменьшает нагрев изоляционных слоев, что в свою очередь улучшает условия эксплуатации приборов, увеличивает срок их службы.

По материалам диссертационной работы получено положи-'; . тельное решение о вмаче пторского свидетельств" К 4361717/31-02/157729 от 29.06.1988г. и подана заявка на изобретение,

РЧВОДЫ:

1. Показ на возможность использования оксидов германия, титана, цера. :, циркония а ниобия в. качестве наполнителей для "олучения с-еклок"шлозг'щй, используемых в спаях электровакуумных приборов, а также в качестве межслойной изоляции г гибридных интегральных схемах.

2. Проведено комшпксное исследование влияния введеп-■ых оксидов-н,' то л ни т лей на физико-химические и экснлуата-

ц;к .лше свойства композиций на основе электровакуумных стекол С52—I, С8Э I и ?3-89.

3. Методами рентгеновазового, мнкроренггекосаектра..ыю-го анализов, ростровоЕ олектронной микроскопии изучены взаимодействия в системах "стекло-оксид-наполштель-металл". Обнаружено образование новых кристаллических и аморфных продуктов, определяющих механическую прочность и электрические свойства стёклокомпозиций.' Так, например, • введение в исходное стеклр оксида, алюминия выдержка при 1000°С сопров&.д-ется образованием муллита, фостерита и санборшта, что приводит к:'росту. электрического .сопротивления композиций..

4. На' базе .изученных- стеклоко-лшозлций получены спаи "стекдокомпозиция-металл" с титаном, коь ром и ферроникелем Исследованы их физико-химические и. эксплуатационные свойства. Показано', ■ что уменьшение механических напряжений в спае сопровождается ростом электрического сопротивления и уменьшением диэлектрических потерь в спае.

5. Изучены технологические факторы, влияющие на качест ео мегаллостеклокой'шоайциошшх спаев. Наилучшие результаты получены, например, ■ для спая гитан-чтеклокомпчзицкя (стекло С3-ъ9 + 10-15$ ) при толщине покрытия 70 мкм и выдержке при температуре оплавления 930°С в течение 15 минут.

6. Ме" 7дзля шкрорентгеносьоктрального и металлогр: и-некого гтализов, а также' электр<" той микроскопии изучены

взаимодействия на границе "стиклокомпозиция-металл". Показано, что взаимодействие на гран де раздала зависит от свойств оксида-наполнителя и способа получения спал. Так, например, нанесение стеклоком^озиции "стекло" С52-1+2 на пгдложку из ковара прив дат к синхронному изменешш концентрации "онов ислса н п:п:оля в объеме стевлоки^озпцаи при практически неизменной концентрации ионов алюминия, кремния и циС'Ковия. При замене оксида циркония на оксид германия этого явления не наблюдается.

7. Изучено влияние р - и ^ -облучения на физико-химические и эксплуатационные характеристики металлостеклянных и металлостегтокомпозиционкых спаев. Установлено, что Ьош-Н0Ш1Я в спаях при облучении доз~й до 10® Гр носят обратн-м'чй характер. Мет дом РМ показано, что стекло згяюзицяон-г"'э покрытия остаются рсптгеполпорТчаг^г во всем интервале доз облучения ц только оксиды ниобия и .'ермния изменят свою модификации. Электронномгпфоскоппчосксгисследова!ше такзсе подтвердило, что' гч - ц ^ -облучение нр приводит к из-мече: 1Ю. структуры и появлении новых фаз. ■'

8. В результате проведенной 'работы выбраны составы

' • стеклокошозицяй, обладающих 'оп'ткальшги фяРт*ко-химичес-риш г .эксплуатационные свойствами. Оптамаг'-ное с<">дероение оксда-наполнителя - 10-15 мае.;?.,Подобный состав'стек-локсмпозициа обладает нонбол' э удачным сочетанием высоких . диэлектрических свойств с теркомеханическиш характерясти • .к&.л и химической устойчивость^ к воздействии высокой'влажности' и морского тумана, а также : воздействию ишпгзиру»-щэй•радиации.

9. Разработаны 'технологические процессы изготовления стеклокощтозициогшых покрытий по титану, ковару и ферронг-е-лю. Зти покрчтия обладают улучшенными электроизоляционными свойстве.®, повышенной химической а ¿еруомехакической устойчивостью, стойкостью к воздействию тонизирующей радиации. На составы подана заявка на (задачу авторского свидетельства.

Основное содержание работ;! изложено в следупщ/'х дубли-

кацкях

1, Макарова Л.А., Новс.юнец Я.Ю. О термическ 1 обработке ""итана и его сплавов//Журнал прикладной химии. -Ь86г. - П 2733-В8:. - U. 1075.

2. Макарова Л.Л. Электрические свойства аяшоборосы-ликатного пойр-тик для титана//£урнал прикладной учини. -1989. - )i 6IIJ-B89. - С.285-267.

Макарова I.A. Чбразг лашь Ti' 0 F^ при взаимодействии '.гитана со стеклообразуждаи расшшвалш//Актуалыша проблемы оовременной химии. - Куйбышев. - 1985. - C.I68.

4. Макарова I.A. Иг хяедсваше взаимодействия ыяишиц: г, таллов с рас: ¡авами оксидных с текил//XL студонч.научи. ¿оп^ринциягТез.докдада. - 1ешшград//Ш1 им.Ленсовета, 1Ü83. - C.I75.

5. ; Макарова I.A. 0 некоторых сврйстаах ситаллообраз-Шх покрытий/'/Всесовзная хмк&аропщя молодых ученых и специалистов по физической хеши "Физхимця-90"Дезпсы доклада. - М.: Ш1Ш им.л.Я.Карпова, 1990. - С. 125.