DE1496543C - Glaze for use in electronic solid-state components and solid-state components provided with this glaze - Google Patents
Glaze for use in electronic solid-state components and solid-state components provided with this glazeInfo
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- DE1496543C DE1496543C DE19641496543 DE1496543A DE1496543C DE 1496543 C DE1496543 C DE 1496543C DE 19641496543 DE19641496543 DE 19641496543 DE 1496543 A DE1496543 A DE 1496543A DE 1496543 C DE1496543 C DE 1496543C
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Description
Die Erfindung betrifft eine Glasur zur Verwendung in elektronischen Festkörperbauelementen, durch die das jeweilige elektronische Festkörperbauelement vor mechanischen, chemischen und thermischen Einflüssen geschützt wird sowie mit dieser Glasur versehene Festkörperbauelemente.The invention relates to a glaze for use in solid-state electronic components, by means of which the respective electronic solid-state component against mechanical, chemical and thermal influences is protected as well as solid-state components provided with this glaze.
Bei elektronischen Festkörperbauelementen mitWith solid-state electronic components with
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einem ionenempfmdliche.n Grundkörper muß dieser genschaften dadurch ungünstig beeinflußt werden,an ion-sensitive base body must have an adverse effect on these properties,
vor Feuchtigkeit und Fremdipnen wirksam geschützt Weiterhin ist es ebenfalls wünschenswert, daß dieEffective protection against moisture and foreign tipping. Furthermore, it is also desirable that the
werden, Verarbeitungstemperatur der zu schaffenden Glasurprocessing temperature of the glaze to be created
Jis ist bereits bekannt, elektronische Festkörper- zur Anpassung an die verschiedenen Anwendungsfälle
bauelemente mit einem Schutzüberzug aus plastischen 5 einstellbar ist, ohne daß die günstigen anderen Eigene
Kunststoffen zu versehen. Plastische Kunststoffe schäften dadurch nachteilig beeinflußt werden,
sind jedoch gegenüber Feuchtigkeit und Fremdionen Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird
nicht vollständig undurchlässig. Es ist auch bereits gelöst durch eine Glasur, die dadurch gekennzeichnet
bekannt, elektronische Festkörperbauelemente mit ist, daß sie Siliziumdioxid und Boroxid als Glasbildner
einem Überzug aus Glas zu versehen. Glas gewähr- io sowie 33,3 bis 44 Bindungsprozent (Quotient aus dem
leistet im Vergleich zu Kunststoffen einen besseren Produkt von Ka.tionprozent und Wertigkeit des betnechanischen
Schutz und gestattet auch eine An^ treffenden Oxids und der Summe der entsprechenden
Wendung der mit einem Überzug aus Glas versehenen Produkte aller Qxide) Aluminiumoxid sowie Kadejektronischen
Festkörperbauelemente bei höheren miumpxid und/oder Zinkoxid als .Glas,mqdifikator
Temperaturen, Bei einer aus Glas bestehenden Schutz^- 15 enthält, der Aluminiumoxidgehalt 5 bis 24 Bindungsschicht besteht jedoch die Gefahr, daß der ionenr prozent, der Siliziumdioxidgehalt 4 bis 25 Bindungsfimpfindliche
Grundkörper des Festkörperbauelemen- prozent sowie der maximale Glasmadifikatorgehalt
tes durch Bestandteile des Glasüberzuges verunreinigt 4Q Bindungsprozent plus 0,16 mal Sijiziumdioxidgewird.
halt in Bindung$prozent beträgt,It is already known that electronic solid-state components with a protective coating made of plastic 5 can be adjusted to adapt to the various applications, without having to provide the other inexpensive own plastics. Plastic shafts are adversely affected by this,
are, however, against moisture and foreign ions. The object on which the invention is based is not completely impermeable. It has also already been achieved by a glaze which is known to include solid-state electronic components in that they are coated with glass with silicon dioxide and boron oxide as glass formers. Glass guarantees as well as 33.3 to 44 bond percent (quotient from which, compared to plastics, provides a better product of cantion percent and value of the mechanical protection and also allows an encountered oxide and the sum of the corresponding turn of the with a coating Products made of glass of all Qxide) aluminum oxide as well as cadejectronic solid-state components at higher miumpxid and / or zinc oxide than .Glass, mqdificator temperatures, With a protection made of glass contains ^ - 15, the aluminum oxide content 5 to 24 bonding layer, however, there is a risk that the ionic no percent, the silicon dioxide content 4 to 25 bond-sensitive base body of the solid-state component percent as well as the maximum glass modifier content contaminated by components of the glass coating 4Q bond percent plus 0.16 times silicon dioxide. hold in bond is $ percent,
Es ist auch bereits bekannt, den ionenempfindlichen ao Insbesondere kann der Modifikatpr Berylliumoxid Grundkörper eines elektronischen Festkörperbau- in einer Konzentration bis zu 19 Bindungsprozent elemente? dadurch z,u schützen, daß man die Ober- enthalten, wobei die Berylliumoxidkonzentration nicht fläche des ionenempfindlichen Grundkörpers durch höher ist als die doppelte Summe der Konzentrationen Erzeugung einer Oxidschicht passiviert. Oxidschichten, von Zinkoxid und Kadmiumoxid. Die Gesamtkonzenbeispielsweise Siliziumdioxidschichten, sind zwar lan- 25 tration an weiteren Zusätzen beträgt nicht mehr als gere Zeit gegen Feuchtigkeit beständig, gewährleisten 5 Bindungsprozent, wobei diese Zusätze aus Zirkonjedoch nur einen unzureichenden Schutz, da sie oxid, Nioboxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, Yttriumporös sind und die Wanderung von Feuchtigkeit und oxid, Lanthanoxid, Ceroxid, Scandiumpxid, Hafniumanderen Fremdionen in den ionenempfindlichen oxid, Galliumoxid, Indiumoxid, Titandioxid oder Grundkörper ermöglichen, wenn am ipnenempfind- 30 Mischungen dieser Oxide bestehen und mit Ausnahme liehen Grundkörper ein elektrisches Feld anliegt. von Titandioxid in einer Konzentration von nichtIt is also already known that the ion-sensitive ao. In particular, the Modifikatpr beryllium oxide Basic body of an electronic solid-state structure in a concentration of up to 19 bond percent elements? by z, u protect that one contains the upper, whereby the beryllium oxide concentration is not area of the ion-sensitive base body is higher than twice the sum of the concentrations Generation of an oxide layer passivated. Oxide layers, of zinc oxide and cadmium oxide. The total concentration, for example Silicon dioxide layers are indeed lan 25 addition to other additives is not more than Resistant to moisture for a longer period of time, ensure 5 percent binding, although these additives are made of zirconium only insufficient protection, since they are oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, yttrium porous and the migration of moisture and oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, scandium oxide, hafnium others Foreign ions in the ion-sensitive oxide, gallium oxide, indium oxide, or titanium dioxide Allow base body if there are mixtures of these oxides at the inner sensitivity, and with exception borrowed base body an electric field is applied. of titanium dioxide in a concentration of not
Es wurde auch bereits versucht, elektronische Fest- mehr als 2 Bindungsprozent vorhanden sind. Weitere
körperbauelemente durch Aufbringen einer dünnen Zusätze sind in der Glasur nach der Erfindung nicht
Glasschicht in Form einer Glasur zu schützen. Die enthalten, außer in unbedeutenden Konzentrationen,
Glasur kann auf die passivierte, d. h, mit einer Oxid- 35 beispielsweise kann die Glasur bis zu 0,1 °/o Natrium
schicht versehene Oberfläche, aufgeschmolzen werden. enthalten. Die Glasur nach der Erfindung weist eine
Wenn jedoch die durch Passivieren erzeugte Oxid- Entglasungsfestigkeit über einen weiten Temperaturschicht
verhältnismäßig dünn ist, können Natrium- bereich auf und zeichnet sich durch eine vollständige
ionen sowie andere Ionen aus den üblichen für die Vermischbarkeit ihrer Bestandteile aus.
Erzeugung von Glasuren verwendeten Glasarten 40 Die Glasur nach der Erfindung kann beispielsweise
durch die Oxidschicht wandern und zum ionen- auf die passivierte Oberfläche des Halbleiters eines
empfindlichen Grundkörper gelangen. In Silicat- Festkörperbauelementes und auf die Zuleitungen
und Quarzgläsern vorhandene Natriumionen neigen aufgebracht werden. Vorzugsweise überdeckt die
in Gegenwart von Feuchtigkeit zur Hydrolyse, wo- Glasur die gesamte passivierte Oberfläche de.s HaIbdurch
sich die elektrische Leitfähigkeit des Glases 45 leiters und die in der Nähe des Halbleiters verlaufenden
erhöht. Silicat- und Quarzgläser sind daher zur Her- Zuleitungen.Attempts have also been made to establish electronic hard-wired connections with more than 2 percent of the bond. Further body components by applying a thin additive are not to be protected in the glaze according to the invention in the form of a glaze. The glaze contained, except in insignificant concentrations, can be applied to the passivated, i.e. That is, with an oxide layer, for example, the glaze can be melted on with a layer of up to 0.1% sodium. contain. The glaze according to the invention, however, if the oxide devitrification resistance produced by passivation is relatively thin over a wide temperature layer, sodium range and is characterized by complete ions and other ions from the usual for the miscibility of their constituents.
Production of glazes 40 types of glass used. The glaze according to the invention can, for example, migrate through the oxide layer and reach the ionic onto the passivated surface of the semiconductor of a sensitive base body. Sodium ions present in the solid-state silicate component and on the leads and quartz glasses tend to be deposited. In the presence of moisture for hydrolysis, the glaze preferably covers the entire passivated surface of the half as a result of which the electrical conductivity of the glass 45 conductor and that running in the vicinity of the semiconductor is increased. Silicate and quartz glasses are therefore used for supply lines.
stellung von Schutzschichten auf elektronischen Fest- Die Glasur nach der Erfindung verhindert Leckkörperbauelementen nicht besonders geeignet. Die ströme an der Oberfläche von Festkörperbauelebekannten Zinkboratgläser weisen zwar die vprge- menten, gewährleistet einen wirksamen chemischen nannten Nachteile von Silicat- und Quarzgläsern nicht 50 und mechanischen Schutz, ist transparent und zeichnet auf, besitzen jedoch eine unzureichende chemische sich durch geringe elektrische Leitfähigkeit, geringen Beständigkeit. dielektrischen Verlustfaktor, hohe mechanische Be-position of protective layers on electronic solid The glaze according to the invention prevents leakage body components not particularly suitable. The flows on the surface of solid-state structures known Zinc borate glasses, although they have the characteristic, ensures an effective chemical did not mention the disadvantages of silicate and quartz glasses and mechanical protection, it is transparent and distinguishes itself on, but have an inadequate chemical itself due to low electrical conductivity, low Resistance. dielectric loss factor, high mechanical load
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ständigkeit, gute chemische Beständigkeit und Tem-The invention is based on the object of constant, good chemical resistance and temperature
Glasur zur Verwendung in elektronischen Festkörper- peraturwechselbeständigkeit sowie durch einen ein-Glaze for use in electronic solid-state temperature change resistance as well as a single
bauelementen zu schaffen, die die Nachteile der bisher 55 stellbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten und eineto create components that have the disadvantages of the previously 55 adjustable coefficients of thermal expansion and a
bekannten Glasuren nicht aufweist. Insbesondere soll einstellbare geringe Verarbeitungstemperatur aus.does not have known glazes. In particular, adjustable low processing temperature should be made.
die zu schaffende Glasur eine geringe elektrische Leit- Beispielsweise weist eine Glasur nach der Erfindungthe glaze to be created has a low electrical conductivity, for example, a glaze according to the invention
fähigkeit, einen geringen dielektrischen Verlustfaktor, aus 22 bis 25 Bindungsprozent Siliziumdioxid, 32 bisability to have a low dielectric loss factor, from 22 to 25 binding percent silicon dioxide, 32 to
hohe mechanische Festigkeit, gute chemische Be- 38 Bindungsprozent Boroxid, 16 bis 20 Bindungs-high mechanical strength, good chemical bonding 38 bonding percent boron oxide, 16 to 20 bonding
ständigkeit und gute Temperaturwechselbeständigkeit 60 prozent Aluminiumoxid, Rest Zinkoxid im BereichResistance and good thermal shock resistance 60 percent aluminum oxide, the remainder zinc oxide in the area
aufweisen sowie keine Verunreinigung des ionen- von 0 bis 3000C einen Wärmeausdehnungskoeffizien-have and no contamination of the ionic from 0 to 300 0 C a coefficient of thermal expansion
empfindlichen Grundkörpers durch Ionen der Glasur ten auf, der mit dem Wärmeausdehnungskoeffizientensensitive body through ions of the glaze th on, the one with the coefficient of thermal expansion
ermöglichen und zumindest bei Verwendung in photo- eines Siliziumhalbleiters innerhalb des vorgenanntenenable and at least when used in photo a silicon semiconductor within the aforementioned
elektrischen Festkörperbauelementen transparent sein. Temperaturbereiches nahezu übereinstimmt. Die Ver-solid-state electrical components be transparent. Temperature range almost coincides. The Ver-
Der Wärmeausdehnungskoeffizient der zu schaffenden 65 arbeitungstemperatur dieser Glasur liegt bei etwaThe coefficient of thermal expansion of the working temperature to be created for this glaze is around
Glasur sollte leicht einstellbar sein, damit er dem War- 770°C. Eine Siliziumdiode, bei der der aus einerThe glaze should be easily adjustable to keep it at -770 ° C. A silicon diode in which the from one
meausdelmungskoeffizienten der Unterlage angepaßt Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 40 Ä be-meausdelmungsko? eefficient of the base adapted silicon oxide layer with a thickness of 40 Å loading
werden kann, ohne daß die anderen vorteilhaften Ei- stehende offenliegende passivierte Bereich der pn-Ver-can be without the other advantageous standing exposed passivated area of the pn connection
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bindung des Siliziumhalbleiters und die benachbarten Hinsicht, im Falle des Siliziumkristalls, neigt diebond of the silicon semiconductor and the neighboring respects, in the case of the silicon crystal, the tends to
Zuleitungen aus Molybdän mit einer Glasur der vor- Passivierungsschicht aus Siliziumdioxid, die in einerSupply lines made of molybdenum with a glaze of the pre-passivation layer made of silicon dioxide, which is in a
genannten Zusammensetzung mit einer Dicke von Stärke von 20 bis 50 Ä auf der Oberfläche des Kristallssaid composition with a thickness of 20 to 50 Å thick on the surface of the crystal
1 bis 50 μηι versehen sind, zeichnet sich durch eine vorhanden ist, dazu, sich in dem geschmolzenen Glas verbesserte Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit 5 aufzulösen, wenn die Berührungszeit mit dem ge-1 to 50 μηι are provided, is characterized by being present, in addition to being in the molten glass improved durability and resistance 5 dissolve if the contact time with the
gegenüber mechanischer, chemischer und temperatur- schmolzenen Glas etwa eine Minute übersteigt. Dascompared to mechanical, chemical and temperature-melted glass exceeds about one minute. The
bedingter Beschädigung aus. führt dazu, daß das Glas in Berührung mit dem.conditional damage. leads to the fact that the glass is in contact with the.
Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeich- Silizium der Schalterfläche tritt. Metallisches SiliziumThe invention will now come closer to hand of drawing silicon of the switch area. Metallic silicon
nungen erläutert, in denen zeigt ist ein starkes Reduktionsmittel und bewirkt dieExplained statements in which shows is a strong reducing agent and causes the
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch io Reduktion von B2O3 zu B bei etwa 6500C. Wenn das1 shows a schematic cross section through the reduction of B 2 O 3 to B at about 650 ° C. If the
ein elektronisches Festkörperbauelement mit einer geschmolzene Zinkboratglas das reine Silizium beian electronic solid-state component with a molten zinc borate glass which adds pure silicon
Glasur nach der Erfindung, etwa 650° C oder mehr für eine längere ZeitdauerGlaze according to the invention, about 650 ° C or more for a longer period of time
F i g. 2 ein Phasendiagramm mit dem Glasbildungs- berührt, wird das Glas durch das Silizium stark bebereich
einer Zinkoxid, Siliziumdioxid, Boroxid sowie einfiußt, wie z. B. durch Reduktion des B2O3, und
Aluminiumoxid enthaltenden Glasur nach der Erfin- 15 die Siliziumschaltfläche selbst wird ebenfalls nachdung,
in dem die Bestandteile der Glasur in Kationen- träglich beeinflußt,
prozent angegeben sind, Die Passivierung der Siliziumoberfläche kann da-F i g. 2 touches a phase diagram with the glass formation, the glass is heavily influenced by the silicon, zinc oxide, silicon dioxide, boron oxide as well as such. B. by reducing the glaze containing B 2 O 3 and aluminum oxide according to the invention.
percent are specified, the passivation of the silicon surface can
F i g. 3 ein Phasendiagramm zur Veranschau- durch durchgeführt werden, daß der typische Ätzlichung des in F i g. 2 dargestellten Glasbildungs- Vorgang an der Siliziumverbindung durch eine Abbereiches, wobei jedoch die Bestandteile der Glasur 2° schreckung mit einem starken Oxydierungsmittel, in Bindungsprozent angegeben sind, und wie beispielsweise konzentriertem H2O2 oder heißeF i g. 3 a phase diagram can be carried out to illustrate that the typical etching of the in FIG. 2 shown glass formation process on the silicon compound by a Abbereiches, but the components of the glaze 2 ° quenching with a strong oxidizing agent, are given in percent bonding, and such as concentrated H 2 O 2 or hot
F i g. 4 den Glasbildungsbereich nach F i g. 3 HNO3, beendet wird. Eine Siliziumdioxidschicht vonF i g. 4 shows the glass formation area according to FIG. 3 ENT 3 , is terminated. A silicon dioxide layer of
in vergrößertem Maßstab. einer Stärke von 20 bis 50 Ä entwickelt sich. Wennon an enlarged scale. a thickness of 20 to 50 Å develops. When
Das in F i g. 1 im Querschnitt schematisch dar- die Ätzung in einer neutralen Lösung, wie Wasser,The in Fig. 1 shows a schematic cross-section of the etching in a neutral solution, such as water,
gestellte elektronische Festkörperbauelement ist eine 25 abgeschreckt wird, ist die Oxidschicht dünner. Schich-Asked solid-state electronic component is a 25 is quenched, the oxide layer is thinner. Layer
Diode 10, die einen Siliziumhalbleiterkristall 12 ent- ten, die dicker als 20 bis 50 Ä sind, können in nassemDiodes 10, which contain a silicon semiconductor crystal 12 that are thicker than 20 to 50 Å, can be used in wet
hält. Der Siliziumhalbleiterkristall 12 weist eine pn-Ver- Sauerstoff bei 900 bis 10000C hergestellt werden,holds. The silicon semiconductor crystal 12 has a pn-oxygen can be produced at 900 to 1000 0 C,
bindung 14 und eine Passivierungsschicht 16 aus sind jedoch nicht von besonderem Vorteil, wenn esHowever, bond 14 and a passivation layer 16 are not particularly advantageous if there is
Siliziumdioxid auf, auf der eine dünne Glasur 18 nicht beabsichtigt ist, daß das geschmolzene GlasSilica on which a thin glaze 18 is not intended to be the molten glass
aufgebracht ist. Die Glasur 18 und die Passivierungs- 30 die passivierte Oberfläche für eine Zeitdauer berührt,is upset. The glaze 18 and passivation 30 touches the passivated surface for a period of time
schicht 16 sind im Bereich 20 weggeätzt, in dem eine die wesentlich über eine Minute hinausgeht. Demnachlayer 16 are etched away in the area 20, in which one goes well over a minute. Therefore
elektrisch leitende Schicht 22 aus aufgedampftem muß die Passivierungsschicht, das heißt die Oxidschicht,electrically conductive layer 22 made of vapor-deposited must be the passivation layer, i.e. the oxide layer,
legiertem Aluminium unmittelbar mit der P-Seite genügend stark sein im Hinblick auf die Berührungs-alloyed aluminum directly with the P-side be sufficiently strong with regard to the contact
der Verbindung 14 verbunden ist. Die vorgesehene zeit des geschmolzenen Glases mit ihr, so daß einthe connection 14 is connected. The allotted time of the molten glass with her so that a
Glasur nach der Erfindung weist einen Wärmeaus- 35 Teil der Oxidschicht zu dem Zeitpunkt übrig bleibt,Glaze according to the invention has a thermal 35 part of the oxide layer remains at the time
dehnungskoeffizienten auf, der demjenigen des Kri- an dem das Glas auf unter seinen Erweichungspunktexpansion coefficient that corresponds to the one at which the glass falls below its softening point
stalls 12 nahezu entspricht. Das Verfahren zur Her- abgeschreckt wird. Daher wird das beschriebeneStalls 12 is almost the same. The process of being deterred. Hence the described
stellung des Festkörperbauelementes ist mit Ausnahme schnelle Abkühlen für gewöhnlich durchgeführt,position of the solid-state component is usually carried out with the exception of rapid cooling,
der Herstellung der Glasur 18 bekannt und wird daher Der offenliegende passivierte Umfang der pn-Ver-the production of the glaze 18 is known and is therefore The exposed passivated scope of the pn
nicht näher erläutert. 40 bindung muß bedeckt und mit dem Glas fest verbundennot explained in detail. 40 bond must be covered and firmly attached to the glass
Die Glasur nach der Erfindung kann in jeder ge- werden, und es ist wünschenswert, daß die abgedeckte eigneten Weise auf das Festkörperbauelement auf- Zone auch den restlichen Teil der Kristalloberfläche gebracht werden. Beispielsweise kann ein dünnes sowie einen beträchtlichen Teil der benachbarten vorgeformtes Rohr mit einer Dicke von etwa 0,075 Zone der angeschlossenen Klemmen umfaßt. Bei bis 0,5 mm und mit einer der Glasur entsprechenden 45 besonderen Halbleitervorrichtungen und anderen VorZusammensetzung über die passivierte Oberfläche der richtungen in festem Aggregatzustand kann es jedoch pn-Verbindung des Siliziumhalbleiters und dem be- gemäß der Erfindung erforderlich oder wünschensnachbarten Bereich der daran befestigten elektrischen wert sein, daß sie andere und/oder größere oder Leiter geschoben und im Vakuum (beispielsweise in kleinere in die Schutzglasschicht eingeschlossene einem Vakuumofen) auf die Erweichungstemperatur 50 Flächen haben.The glaze of the invention can be used in any, and it is desirable that the covered suitable way on the solid-state component on zone also the remaining part of the crystal surface to be brought. For example, a thin as well as a considerable part of the neighboring preformed tube approximately 0.075 thick zone of connected terminals. at up to 0.5 mm and with one of the 45 special semiconductor devices and other pre-composition corresponding to the glaze However, it can do so via the passivated surface of the directions in the solid state of aggregation pn connection of the silicon semiconductor and that which is required or desired according to the invention Area of attached electrical worth that they are different and / or larger or Ladder pushed and in a vacuum (for example in smaller ones enclosed in the protective glass layer a vacuum oven) to the softening temperature 50 surfaces.
erwärmt werden, beispielsweise auf etwa 6000C Es sei darauf hingewiesen, daß die Schutzglasschicht
während einer Dauer von 5 Minuten. Anschließend auch auf die ionenempfindliche Oberfläche oder
kann weiter geringfügig über den Erweichungspunkt passivierte Oberfläche der elektronischen Vorrichtunerwärmt
werden, so daß eine Glasur im direkten gen in festem Aggregatzustand und auf die zuge-Kontakt
mit der passivierten Oberfläche und mit den 55 hörigen Leiter als eine dünne Glasur von etwa 1 bis
benachbarten elektrischen Leitern aufgeschmolzen 20 Mikron Stärke aufgetragen werden kann,
wird, so daß das Produkt nach F i g. 1 entsteht. Wenn eine Glasur aufgetragen wird, kann ein ande-Während
des Aufschmelzvorganges kann Stickstoff res Verfahren, das dem beschriebenen ähnlich ist,
oder ein anderes Schutzgas zugeführt werden, um bei der jedoch ein Luft enthaltender Ofen und kein
etwa innerhalb der Glasur eingeschlossene Blasen 60 Vakuum oder Schutzgas verwendet wird, angewandt
zu zerstören. Anschließend wird dann schnell auf werden und ist in den meisten Fällen bevorzugt,
50 bis 1000C unterhalb des Erweichungspunktes der weil es etwas leichter durchzuführen ist. Beispiels-Glasur
innerhalb eines Zeitraumes von 1 Minute weise ist das folgende typische Glasierungsverfahren
abgekühlt, beispielsweise durch Berührung mit dem mit Erfolg durchgeführt worden: Glas (das zunächst
Schutzgas und darauffolgende Entfernung von der 65 in einer Kugelmühle gemahlen wurde) kann in einem
Wärmequelle, beispielsweise aus dem Ofen, um eine organischen Lösungsmittel, wie z. B. Isopropanol,
Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des aufgeschlemmt werden. Die schweren Teilchen neigen
Halbleiters durch das Glas zu verhindern. In dieser dazu, sich abzusetzen, während die feinen Teilchenbe heated, for example to about 600 0 C It should be noted that the protective glass layer for a period of 5 minutes. Then also on the ion-sensitive surface or the surface of the electronic device that is passivated slightly above the softening point can be unheated, so that a glaze in direct contact with the passivated surface and with the 55-eared conductor as a thin glaze can be applied from about 1 to adjacent electrical conductors melted 20 microns thick,
so that the product according to FIG. 1 is created. When a glaze is applied, another process can be used during the melting process, nitrogen res process similar to the one described, or another protective gas can be supplied, but in the case of an oven containing air and no bubbles enclosed within the glaze 60 vacuum or Inert gas is used to destroy applied. Subsequently, it will then be up quickly and is preferred in most cases, 50 to 100 ° C. below the softening point because it is somewhat easier to carry out. Example glaze within a period of 1 minute, the following typical glazing process has been cooled, for example by contact with the successfully carried out: Glass (which was first ground protective gas and then removed from the 65 in a ball mill) can be in a heat source, for example from the oven to remove an organic solvent such as B. isopropanol, deterioration in the electrical properties of the be suspended. The heavy particles tend to prevent the semiconductor through the glass. In this to settle, while the fine particles
aufgeschlemmt bleiben. Dieses Trennen durch Ab- etwa 19 Bindungsprozent in dem .Grundglas. Das
Setzung kann durch Zentrifugierung beschleunigt Kadmiumoxid kann an Stelle des Zinkoxids vorgewerden.
In jedem Fall kann ein bestimmtes Volumen sehen sein, so daß Glasmassen, die Kadmiumoxid,
der Aufschlämmung in eine Zentrifugenschale zu- jedoch kein Zinkoxid,' wie auch solche, die sowohl
sammen mit einer Silizium-Schalterfläche gebracht 5 Zinkoxid als auch Kadmiumoxid und solche, die
werden, auf der planar verteilte Verbindungen vor- Zinkoxid, jedoch keineilei Kadmiumoxid enthalten,
handen sind. Während des Zentrifugierens setzt sich in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen,
das Glas zunächst auf der Siliziumoberfläche ab und Das Siliziumdioxid ist in dem Grundglas in einer
wird an dieser verdichtet. Nach Dekantierung des Konzentration von etwa 4 und etwa 25 Bindungs-Lösungsmittels
wird die Schalterfläche dann in einen io prozent vorhanden, während die Boroxidkonzen-Luft
enthaltenden Ofen gebracht, und das Glas wird tration aus dem Rest des Grundglases besteht. '
auf die Schalterfläche aufgeschmolzen. Dieses Ver- Es ist gefunden worden, daß zusätzlich zu dem oben
fahren kann für die Herstellung der in Fig. 1 ge- beschriebenen kritischen Verhältnis zwischen dem
zeigten Vorrichtung 10 angewandt werden. Nach Berylliumoxid und dem Kadmiumoxid und Zinkoxid
einem derartigen Schmelzen kann die Zone 20 in 15 auch ein kritisches Verhältnis zwischen der Gesamtüblicher Weise aus dem Glas 18 herausgeätzt werden, konzentration des Glasformers und derjenigen des
und der Leiter 22 kann mit dem frei liegenden P-Teil · Siliziumdioxids besteht. In dieser Hinsicht beträgt
der Verbindung verbunden werden, beispielsweise bei der Glasmasse gemäß der vorliegenden Erfindung
durch ein Metallverdampfungsverfahren. die vereinigte Konzentration des Glasmodifikatorsstay bloated. This separation by about 19 percent bond in the .Grundglas. The settling process can be accelerated by centrifugation. Cadmium oxide can be used instead of zinc oxide. In each case a certain volume can be seen, so that glass masses containing cadmium oxide are added to the slurry in a centrifuge bowl - but no zinc oxide, as well as those which are brought together with a silicon switch surface. which are, on the planar distributed compounds present zinc oxide, but not contain any cadmium oxide, are present. During centrifugation, falling within the scope of the present invention, the glass first settles on the silicon surface and the silicon dioxide is in the base glass in a is compressed on this. After decanting the concentration of about 4 and about 25 binding solvents, the counter area is then placed in an io percent while the boron oxide concentration-air-containing furnace is placed, and the glass is made up of the remainder of the base glass. '
melted onto the switch surface. This process has been found that, in addition to the above process, can be used for the production of the critical relationship described in FIG. 1 between the device 10 shown. After beryllium oxide and the cadmium oxide and zinc oxide such melting, the zone 20 in 15 can also be etched out of a critical ratio between the total usual way from the glass 18, concentration of the glass former and that of the and the conductor 22 can with the exposed P-part Is made of silicon dioxide. In this regard, the connection can be connected, for example in the case of the glass mass according to the present invention, by a metal evaporation process. the combined concentration of the glass modifier
Die Grundmasse des Glases gemäß der Erfindung 20 (Aluminiumoxid, Zinkoxid, Berylliumoxid und Kadist
ein Zinkboratglas, das eine homogene Lösung aus miumoxid) nicht mehr als 40 Bindungsprozent plus
Borat (B2O3), Aluminiumoxid (Al2O3) und Silizium- 0,16mal den Bindungsgehalt des Siliziumdioxids, aus
dioxid (SiO2) in regulierten Konzentrationen enthält, Gründen, die weiter unten besonders dargelegt werden,
dem nach Bedarf Berylliumoxid (BeO) in regulierten Alle oben angegebenen Bereiche und Gehalts-Mengen
zugesetzt werden kann. Das Grundglas a5 grenzen für das Zinkoxid, Aluminiumoxid, Siliziumenthält
ferner regulierte Konzentrationen von Zink- oxid, Borat, Berylliumoxid und Kadmiumoxid gelten
oxid (ZnO) und/oder Kadmiumoxid (CdO). Ferner für die Grundglasmasse ohne Zusätze. Innerhalb der
können geringere Mengen von Zusätzen aus Zir- beschriebenen Konzentrationsbereiche der Glasmasse
koniumoxid, Niobiumoxid, Molybdänoxid, Wolfram- gemäß der Erfindung gibt es bevorzugte einzelne Glasoxid,
Yttriumoxid, Lanthanoxid, Ceriumoxid, Skan- 30 zusammensetzungen und Zusammensetzungsbereiche,
diumoxid, Hafniumoxid^ Galliumoxid, Indiumoxid, bei denen bestimmte verbesserte Eigenschaften des
Titanoxid und Mischungen aus diesen Oxiden der Glases in größtmöglichem Maße vorhanden sind,
Grundglasmasse zugesetzt werden. Verunreinigungen, und die besonders für bestimmte Verwendungszwecke
wie Natrium (bis ,0,1 °/0), Bleioxid usw., sind uner- des Glases geeignet sind, wie es im einzelnen nachwünscht,
können jedoch einzeln und gemeinsam in 35 stehend dargelegt wird. '·-.■·
Konzentrationen vorhanden sein, die nicht ausreichen, Es wird darauf hingewiesen, daß die obigen Gehaltseine
nennenswerte Wirkung auf die Grundeigen- angaben gemäß der vorliegenden Erfindung Bindungsschaften
des Glases auszuüben. Verunreinigungen gehalte und nicht Kationgehalte .sind. Die Umwandsollten
also nur in sehr kleinen oder Spurenkonzen- lung von Kationprozent in Bindungsprozent besteht
trationen vorhanden sein. 4° einfach darin, daß jeder Kationprozentwert mit derThe basic mass of the glass according to the invention 20 (aluminum oxide, zinc oxide, beryllium oxide and cadence is a zinc borate glass which is a homogeneous solution of mium oxide) no more than 40 bond percent plus borate (B 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and silicon 0.16 times the bond content of silicon dioxide, made of dioxide (SiO 2 ) contains in regulated concentrations, reasons that are specifically explained below, to which beryllium oxide (BeO) can be added in regulated ranges and content quantities as required. The base glass a 5 limits for zinc oxide, aluminum oxide, silicon also contains regulated concentrations of zinc oxide, borate, beryllium oxide and cadmium oxide, oxide (ZnO) and / or cadmium oxide (CdO). Furthermore, for the base glass mass without additives. Within the smaller amounts of additives from zir- described concentration ranges of the glass mass conium oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, tungsten- according to the invention there are preferred single glass oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, Skan- 30 compositions and composition ranges, dium oxide, hafnium oxide ^ gallium oxide, Indium oxide, in which certain improved properties of the titanium oxide and mixtures of these oxides of the glass are present to the greatest possible extent, base glass mass are added. Impurities, and particularly for certain uses, such as sodium (up to 0.1 ° / 0), lead oxide, etc., are of the glass are suitable unwanted as it nachwünscht in detail, however, can individually and forth standing together in 35th '· -. ■ ·
Concentrations are present which are insufficient. It is pointed out that the above contents have an appreciable effect on the basic properties of the glass according to the present invention. Contaminants and not cation contents. Are. The boundary should therefore only be present in very small or trace concentrations of cation percent in bond percentages. 4 ° simply in the fact that each percentage of the cation corresponds to the
Jeder Bestandteil des Glases ist in diesem voll- Kationwertigkeit multipliziert und das erhaltene Proständig aufgelöst und gleichmäßig verteilt. Das Glas dukt durch die Summe aller Produkte (Kationprozent ist über. einen weiten Temperaturbereich beständig mal Wertigkeit) in der besonderen Glasmasse divigegen Etttglasung und ist gleicherweise geeignet, als diert wird. Es wurde für nötig erachtet, die Konzendünne Röhre oder als eine dünne Glasur für den Schutz 45 trationen der Glasbestandteile in Bindungsgehalten der Stromsteuerzone von elektronischen Vorrichtun- auszudrücken, um genau den glasbildenden Bereich gen in festem Aggregatzustand verwendet zu werden für die Glasmasse der Erfindung zu umschreiben, und ebenfalls, falls erwünscht, für den Schutz von Dies wird durch einen Vergleich der Fig. 2 und 3 Eingangs- und Ausgangsklemmen oder anderer elek- der Zeichnungen deutlich veranschaulicht. In F i g. 2 irischer Leitmittel, die mit derartigen Stromsteuerzonen 5° ist ein dreieckiges 'Koordinatenphasenschema darverbunden oder ihnen zugeordnet sind. gestellt, in dem die' Konzentrationen von Silizium-Every component of the glass is multiplied in this fully cationic valency, and the resulting percentage is dissolved and evenly distributed. The glass is produced by the sum of all products (cation percentage is stable over a wide temperature range times value) in the special glass mass different from etched glazing and is equally suitable as dated. It has been found necessary to express the concentration thin tube or as a thin glaze for the protection of the glass constituents in the bond contents of the current control zone of electronic devices in order to precisely describe the glass-forming region in the solid state to be used for the glass mass of the invention , and also, if desired, for protection. This is clearly illustrated by comparing Figures 2 and 3 input and output terminals or other electrical drawings. In Fig. 2 Irish conductors connected to or assigned to such current control zones 5 ° is a triangular 'coordinate phase scheme. in which the 'concentrations of silicon
Das Siliziumdioxid und das Boroxid in der Grund- dioxid, Boroxid und Zinkoxid in Kationgehalten
glasmasse bilden den Glasbildner, während das einander gegenübergestellt sind.
Zinkoxid und/oder das Kadmiumoxid, das Alu- Wenn ein Teil des Zinkoxids durch Aluminiumoxid
miniumoxid und das Berylliumoxid (sofern vorhanden) 55 ersetzt wird (auf der Höhe von 5 Kätionprozent und
den Glasmodifikator bilden. Der Glasmodifikator ist 10 Kationprozent) ergeben sich eine Vielzahl von
in dem Grundglas in einer Konzentration von zwischen Sätzen von Unvermischbarkeitsgrenzen und Entetwa
33,3 und etwa 44 Bindungsprozent vorhanden, gläsungsgrenzen, und zwar ein Satz für jede Konwährend
der Glasbildner den Rest des Grundglases zentration an Aluminiumoxid. Demzufolge kann bei
bildet. Die zuvor ■ beschriebenen Zusätzte können 6° Verwendung von Kationprozenten ein einziger Satz
in geringeren Mengen diesem Grundglas zugesetzt von Unvermischbarkeits-.und Entglasungsgrenzen,
werden, wenn dies erwünscht ist. Das Aluminiumoxid der den gewünschten Glasbildungsbereich umschreibt,
ist in einer Konzentration von zwischen etwa 5 und nicht erhalten werden, wenn Zinkoxid in der Glasetwa
24 Bindungsprozent in dem Grundglas vor- masse durch Aluminiumoxid in verschiedenen Konhanden.
Die Konzentration des Berylliumoxids ist 65 zentrationen ersetzt wird. 'The silicon dioxide and boron oxide in the base dioxide, boron oxide and zinc oxide in cationic glass mass form the glass former, while the two are opposed to each other.
Zinc oxide and / or the cadmium oxide, the aluminum oxide and the beryllium oxide (if any) are substituted for some of the zinc oxide (at the level of 5 cation percent and the glass modifier. The glass modifier is 10 cation percent) results in a multitude of being present in the base glass at a concentration of between sets of immiscibility limits and about 33.3 and about 44 bond percent glass limits, one set for each concentration while the glass formers center the remainder of the base glass on alumina. As a result, at forms. The additives described above can be added to this basic glass in smaller amounts using a single set of cation percentages of immiscibility and devitrification limits, if this is desired. The aluminum oxide, which circumscribes the desired glass formation region, is obtained in a concentration of between about 5 and cannot be obtained if zinc oxide in the glass is about 24 binding percent in the base glass by pre-massing aluminum oxide in various constants. The concentration of beryllium oxide is 65 centrations. '
nicht höher als die doppelte Summe der Konzen- Wenn jedoch, wie in F i g. 3/dargestellt, die Kat-not higher than twice the sum of the concentrations, however, as shown in FIG. 3 / shown, the cat-
trationen des Zinkoxids und des Kadmiumoxids. iongehaltswerte der Bestandteile.in ,Bindungsgehalts-trations of zinc oxide and cadmium oxide. ion content values of the components. in, binding content
Die Berylliumoxidkonzentration ist zwischen O und werte umgewandelt werden, kann AluminiumoxidThe beryllium oxide concentration is between 0 and values can be converted to aluminum oxide
direkt an die Stelle eines Teiles des Zinkoxids treten, wie auch Berylliumoxid und Kadmiumoxid an die Stelle des Zinkoxids treten kann, so daß der erhaltene Glasmodifikator so dargestellt werden kann, als ob er vollständig aus Zinkoxid besteht, wodurch ein einziger Satz von Unvermischbarkeits- und Entglasungsgrenzen geschaffen ist, der den glasbildenden Bereich für das quartäre Zinkoxid-Boroxid-Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-System und für das Zinkoxid - Boroxid - Aluminiumoxid - Siliziumdioxid - Berylliumoxid-Kadmiumoxid-Systems klar umreißt. Der Bereich der Unvermischbarkeit ist nun durch eine einzige Linie begrenzt, ebenso wie die Zone der Entglasung. Es ist gefunden worden, daß nur innerhalb des Teiles des in F i g. 3 angedeuteten Glasbildungsbereiches, der an seinem unteren Ende durch eine Mindestkonzentration von 4 Bindungsprozent Siliziumdioxid begrenzt ist, zufriedenstellende Glasmassen mit den erforderlichen Eigenschaften hergestellt werden können.take the place of part of the zinc oxide, as do beryllium oxide and cadmium oxide Can take place of the zinc oxide, so that the obtained glass modifier can be represented as if it is made entirely of zinc oxide, creating a single set of immiscibility and devitrification limits is created, which is the glass-forming area for the quaternary zinc oxide-boron oxide-aluminum oxide-silicon dioxide system and for the zinc oxide - boron oxide - aluminum oxide - silicon dioxide - beryllium oxide-cadmium oxide system clearly outlines. The area of immiscibility is now through a limited only line, as well as the zone of devitrification. It has only been found within of the part of the in F i g. 3 indicated glass formation area, which at its lower end by a minimum concentration of 4 binding percent silicon dioxide is limited, satisfactory glass masses can be produced with the required properties.
Die nachstehende Probenberechnung zeigt die Art, in der Kationprozente ohne weiteres in Bindungsprozente für eine Probemasse umgerechnet werden können, deren Bestandteile die folgenden Kationgehalte haben:The sample calculation below shows the way in which cation percentages are easily converted into binding percentages for a sample mass whose components have the following cation contents:
prozentcation
percent
prozentBinding
percent
Boroxid Silicon dioxide
Boron oxide
44,6
11,0
31,411.0
44.6
11.0
31.4
50,00
11,80
22,4615.74
50.00
11.80
22.46
Zinkoxid Alumina
zinc oxide
Die 11,0 Kationprozent Siliziumdioxid werden durch folgende Rechnung in die entsprechenden Bindungsprozent umgerechnet: The 11.0 cation percent silicon dioxide is converted into the corresponding binding percent using the following calculation:
11,0-411.0-4
4444
11-4 + 46,6-3+ 11-3 + 31,4-2 297,611-4 + 46.6-3 + 11-3 + 31.4-2 297.6
= 15,74= 15.74
Bindungsprozent Siliziumdioxid.Binding Percentage Silicon Dioxide.
Eine ähnliche Rechnung kann hinsichtlich der 46,6 Kationprozent Borat angestellt, werden. Sein entsprechender Bindungsgehalt ist 50,00 Bindungsprozent. Die Umrechnung von 11,0 Kationprozent Aluminiumoxid in Bindungsprozent ergibt 11,8 Bindungsprozent, und die Umrechnung von 31,4 Kationprozent Zinkoxid ergibt 22,46 Bindungsprozent. Das Zinkoxid, das Aluminiumoxid, Berylliumoxid und Kadmiumoxid können nun gegenseitig ersetzt werden, und zwar innerhalb der angegebenen Grenzen auf einer Bindungsprozentgrundlage. So können auch Siliziumdioxid und Boroxid gegenseitig ersetzt werden.A similar calculation can be made with regard to the 46.6 cation percent borate. His the corresponding bond content is 50.00 bond percent. The conversion of 11.0 cation percent aluminum oxide in percent bonding gives 11.8 percent bonding, and the conversion of 31.4 cation percent Zinc oxide gives 22.46 percent bond. The zinc oxide, the aluminum oxide, the beryllium oxide and the cadmium oxide can now be substituted for each other within the specified limits a retention percentage basis. In this way, silicon dioxide and boron oxide can also be replaced for one another.
Es ist notwendig, das reine Zinkboratglas zu modifizieren, um die erforderliche chemische Haltbarkeit und andere Eigenschaften des Glases gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Reines Zinkboratglas ist nur wenig oder gar nicht für den Schutz von ionenempfindlichen Oberflächen von Stromsteuerstoffen geeignet, da es sehr leicht entglast, durch atmosphärische Feuchtigkeit angegriffen wird und einen derartig kurzen Verarbeitungsbereich hat, daß es nicht wirksam in geeignete Formen verarbeitet werden kann. In der Vergangenheit ist Silizium dem Zinkboratglas hinzugefügt worden, um dadurch zu versuchen, bestimmte Eigenschaften, insbesondere chemische Haltbarkeit, zu verbessern. Viele der erwähnten Siliziumdioxid-Zinkborat-Glasmassen fallen jedoch in den Unvermischbarkeitsbereich, so daß homogene Massen nicht erhalten werden.It is necessary to modify the pure zinc borate glass, the required chemical durability and other properties of the glass according to the Obtain the present invention. Pure zinc borate glass is little or no protection from ion-sensitive surfaces of electricity control substances, as it devitrifies very easily, through atmospheric moisture is attacked and has such a short processing range that it cannot be effectively processed into suitable forms. In the past, silicon was that Zinc borate glass has been added to try to achieve certain properties, in particular chemical durability, to improve. Many of the silica-zinc borate glass masses mentioned are covered however, in the immiscible range, so that homogeneous masses are not obtained.
Nur bei Verwendung des quartären Glassystems unter Verwendung von Aluminiumoxid sowie von Siliziumdioxid, Boroxid und entweder Zinkoxid oder Kadmiumoxid oder beiden kann die Entglasung des Glases in erheblichem Maße ausgeschaltet und die chemische Haltbarkeit des Glases in angemessenerOnly when using the quaternary glass system using aluminum oxide and Silica, boron oxide, and either zinc oxide or cadmium oxide or both can reduce the devitrification Glass turned off to a considerable extent and the chemical durability of the glass in reasonable
ίο Weise erhöht werden. Ferner weist ein derartiges Glas bei bestimmten Konzentrationen seiner Bestandteile eine genügende Erhöhung des Temperaturbereichs auf, bei dem das Glas verarbeitet werden kann, so daß ohne weiteres Röhren aus dem GJas gezogen werden können. Der Konzentrationsbereich des Glasmodifikators, der für die Erhaltung einer bedeutenden Verringerung der Entglasungstendenz des Glases und für die Erhaltung einer wesentlichen Erhöhung des Verarbeitungsbereiches und der chemisehen Haltbarkeit, Härte und Widerstandsfähigkeit erforderlich ist, liegt zwischen 33,3 und 40 bis 44 Bindungsprozent, je nach der Siliziumdioxidkonzentration, wie es in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist. Der Grundglasmodifikator umfaßt Zinkoxid und/oder Kadmiumoxid und Aluminiumoxid und kann zusätzlich Berylliumoxid enthalten.ίο way to be increased. Furthermore, such a Glass a sufficient increase in the temperature range at certain concentrations of its constituents on, in which the glass can be processed, so that without further tubes from the GJas can be drawn. The concentration range of the glass modifier necessary to obtain a significant reduction in the devitrification tendency of the glass and for the maintenance of an essential Increase in the processing range and chemical durability, hardness and resistance required is between 33.3 and 40 to 44 binding percent, depending on the silicon dioxide concentration, as shown in Figs. 3 and 4 is shown. The base glass modifier comprises zinc oxide and / or Cadmium oxide and aluminum oxide and may additionally contain beryllium oxide.
Die untere Grenze der Aluminiumoxidkonzentration wird durch die niedrigste Konzentration bestimmt, die eine wesentliche Verbesserung sowohl auf die chemische Haltbarkeit als auch auf die Widerstandsfähigkeit des Glases gegen Entglasung ausübt. Diese untere Grenze für Aluminiumoxid ist 5 Bindungsprozent. Der Höchstgehalt an Aluminiumoxid, der an die Stelle von Zinkoxid treten kann, beträgtThe lower limit of the aluminum oxide concentration is determined by the lowest concentration, which is a significant improvement in both chemical durability and resistance of the glass against devitrification. This lower limit for alumina is 5 percent binding. The maximum amount of aluminum oxide that can take the place of zinc oxide is
etwa 24 Bindungsprozent. Über 24 Bindungsprozent hinaus überwiegt die Tendenz des Aluminiumoxids, die Entglasung des Glases zu bewirken und seine Liquidustemperatur zu erhöhen, die Vorteile, die die Einführung von Aluminiumoxid in das Glas mit sich bringt. Für die meisten Zwecke beträgt ein bevorzugter Konzentrationsbereich für das Aluminiumoxid etwa 8 bis etwa 16 Bindungsprozent. In diesem Bereich weist das Aluminiumoxid größte Wirksamkeit auf, in dem es die Entglasungstendenz des Glases fast vollständig aufhebt und den Verarbeitungsbereich des Glases wesentlich erhöht und die chemische Haltbarkeit, Härte und Widerstandsfähigkeit des Glases verbessert, ohne die Verarbeitungstemperatur wesentlich zu erhöhen oder die anderen zweckmäßigen Eigenschäften der Glasmasse nachteilig zu beeinträchtigen. Über 16 Bindungsprozent hinaus und bis zu 24 Bindungsprozent verschlechtert die zusätzliche Konzentration von Aluminiumoxid in diesem Glas die wünschenswerten Eigenschaften des Glases nicht, trägt jedoch nicht zu weiteren Verbesserungen des Glases bei.about 24 percent binding. Beyond 24 percent binding, the tendency of aluminum oxide predominates, to effect the devitrification of the glass and to increase its liquidus temperature, the advantages that the Bringing in aluminum oxide into the glass. For most purposes it is a preferred one Concentration range for the alumina about 8 to about 16 percent binding. In this area Alumina is most effective in that it almost eliminates the tendency of glass to devitrify completely eliminates and significantly increases the processing range of the glass and the chemical durability, The hardness and resistance of the glass are improved without affecting the processing temperature significantly to increase or to adversely affect the other useful properties of the glass mass. Beyond 16 percent binding and up to 24 percent binding, the additional concentration worsens aluminum oxide in this glass does not have the desirable properties of the glass, however, does not contribute to further improvements of the glass.
Berylliumoxid in einer Konzentration von bis zu etwa 19 Bindungsprozent kann an die Stelle von Zinkoxid und/oder Kadmiumoxid in den Glas treten, vorausgesetzt jedoch, daß die Berylliumoxidkonzentration in Bindungsprozent nicht die doppelte Summe der Zinkoxid- und Kadmiumoxidkonzentrationen, ausgedrückt in Bindungsprozent, übersteigt. Dies ist erforderlich, um die Integrität und die Vorteile des Zinkboratsystems zu erhalten. Innerhalb der beschriebenen Konzentrationsbereiche erhöht das Berylliumoxid den Verarbeitungsbereich (Viskosität) und die strukturelle Stärke des Glases. Über eineBeryllium oxide in a concentration of up to about 19 binding percent can take the place of Zinc oxide and / or cadmium oxide will enter the glass, provided, however, that the beryllium oxide concentration not twice the sum of the zinc oxide and cadmium oxide concentrations in binding percentage, expressed in percentage of binding, exceeds. This is required for integrity and benefits of the zinc borate system. This increases within the concentration ranges described Beryllium oxide determines the processing area (viscosity) and structural strength of the glass. Over a
11 1211 12
Konzentration von 19 Bindungsprozent hinaus kann Die Gesamtkonzentration an Glasmodifikator kann
kein weiterer Vorteil von dem Berylliumoxid abge- nicht 40 Bindungsprozent plus 0,16 mal die Bindungsleitet
werden. . gehaltskonzentration an Siliziumdioxid überschreiten.
Kadmiumoxid kann an die Stelle eines Teiles oder Wenn diese obere Grenze überschritten wird, neigt
allen Zinkoxids auf einer Bindungsgehaltsgrundlage 5 die Glasmasse zur Entglasung. Das ist aus den F i g. 3
treten und hat den Vorteil, daß dadurch der Wärme- und 4 ersichtlich, aus welchen noch hervorgeht, daß
ausdehnungskoeffizient erhöht wird, so daß dieser die Entglasungszone durch eine Linie begrenzt ist,
Koeffizient für einen bestimmten Zweck auf einen die geneigt ist, so daß die Linie von 40 Bindungsgewünschten
Bereich gebracht werden kann. Wärme- prozent Modifikator bei 4 Bindungsprozent Siliziumausdehnungskoeffizienten
bis zu 62 · 10""7/°C können 10 dioxid zu 44 Bindungsprozent Modifikator bei 25Bindadurch
erhalten werden, daß bis etwa 24 Bindungs- dungsprozent Siliziumdioxid verläuft,
prozent Kadmiumoxid an die Stelle des Zinkoxids Das Boroxid (des Zinkborat enthaltenden Glases
gesetzt werden. Bei einem Gehalt von 5 bis 8 Bindungs.- _., der Erfindung) bildet den Rest der Grundglasmasse,
prozent bewirkt Kadmiumoxid die Verringerung der Die Boroxidkonzentration ändert sich je nach den
Verarbeitungstemperatur. des Glases um etwa 15 bis 15 Konzentrationen der anderen obenerwähnten Be-250C.
Hohe Konzentrationen an Kadmiumoxid haben standteile, und bewegt sich für gewöhnlich zwischen
jedoch einen nachteiligen Einfluß auf die chemische etwa 31 und etwa 63 Bindungsprozent, ist jedoch
Haltbarkeit des Glases, so daß die Kadmiumoxid- vorzugsweise in einer Konzentration zwischen etwa
konzentration auf einem Minimum gehalten wird, 32 und etwa 54 Bindungsprozent vorhanden. Ein
das mit den Erfordernissen für den Wärmeausdeh- 20 wesentlicher Gehalt an Boroxid sowie an Zinkoxid
nungskoeffizient vereinbar ist. oder Kadmiumoxid ist notwendig, um die Grund-Siliziumdioxid
wird direkt an die Stelle von Boroxid eigenschaften und die Integrität des Glases zu erhalten,
auf einer Bindungsgehaltsgrundlage gesetzt, und zwar In dem bevorzugten Konzentrationsbereich für das
innerhalb bestimmter Grenzen, und bewirkt die Borat ist die Siliziumdioxidkonzentration höher als
Verringerung der Entglasungstendenz des Glases, 25 24 Bindungsprozent, einem bevorzugten Konzentraauch
wenn die Siliziumoxidkonzentration nur 4 Bin- tionsbereich für das Siliziumdioxid.
dungsprozent beträgt. Niedrigere Konzentrationen an Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung können
Siliziumdioxid sind im allgemeinen unzureichend, bestimmte Zusätze, wie bereits beschrieben, der
um eine nennenswerte vorteilhafte Wirkung zu haben. Grundglasmasse zugeführt werden. Derartige Zusätze
Siliziumdioxid hat ferner die Wirkung, daß die Ver- 30 können wahlweise verwendet werden und umfassen
arbeitungstemperatur der Glasmasse verringert wird, Zirkoniumoxid (ZrO2), Niobiumoxid (Nb2O6), Molybwenn
es in einer mittelmäßigen Konzentration vor- dänoxid (MoaO5), Wolframoxid (WO3), Yttriumoxid
handen ist. Beispielsweise wird die Verarbeitungstem- (Y2O3), Lanthanoxid (La2O3), Ceriumoxid (CeO2),
peratur des Glases um etwa 15° C verringert, wenn Scandiumoxid (Sc2O3), Hafniumoxid (HfO2), Galliumdas
Siliziumdioxid in einer Höhe von 5 Bindungspro- 35 oxid (Ga2O3) und Indiumoxid (In2O3), und diese
zent vorhanden ist. Für Verwendungszwecke, bei denen Zusätze können entweder allein oder in beliebigen
eine möglichst geringe Verarbeitungstemperatur für Mischungen in dem Glas vorhanden sein, und zwar
das Glas erwünscht ist, ist das Siliziumdioxid Vorzugs- bis zu einer Gesamtkonzentration von etwa 2 Binweise
in einer Konzentration zwischen etwa 5 und dungsprozent des Endproduktes (Grundglas plus
etwa 8 Bindungsprozent vorhanden. Wenngleich die 40 Zusätze). Demnach bilden die Grundglasmasse plus
Glasverarbeitungstemperatur durch die Gegenwart die Zusätze, sofern vorhanden, das Endprodukt,
von 17 Bindungsprozent Siliziumdioxid um etwa Titanoxid (TiO2) kann ebenfalls in gleicher Weise
35°C über das (bei einem Siliziumdioxidgehalt von bis zu einer Gesamtmenge von etwa 5 Bindungs-5
bis 8 Bindungsprozent vorhandene) Minimum prozent, gerechnet auf das Endprodukt und nicht auf
erhöht wird, wird die chemische Haltbarkeit wesentlich 45 die Grundglasmasse, zugesetzt werden. Die höchsterhöht,
während die Entglasungstendenz des Glases zulässige Gesamtmenge einer Mischung der Zusätze
wesentlich verringert und der Wärmeausdehnungs-^. einschließlich Titanoxid beträgt jedoch auch 5 Binkoeffizient
ebenfalls gesenkt wird. Über etwa 17 Bin- dungsprozent, d. h. bis zu 2 Bindungsprozent der
dungsprozent Siliziumdioxid hinaus wird keine weitere ersten Gruppe von Zusätzen plus bis zu 3 Bindungs-Verbesserung
in der chemischen Haltbarkeit erhalten, 50 prozent Titanoxid. Alle derartigen Zusätze üben gewenngleich
der Wärmeausdehnungskoeffizient weiter ringfügige besondere Einflüsse auf bestimmte Eigensinkt
und die Glasverarbeitungstemperatur ansteigt. schäften des Glases aus, und es wurde festgestellt,
Selbst an der oberen Konzentrationsgrenze für SiIi- daß diese Zusätze in technischer Hinsicht unbedenklich
ziumdioxid, nämlich 25 Bindungsprozent, und an sind, da sie die elektrischen Eigenschaften des Glases
der Grenze der Mischbarkeit, weiden wesentliche 55 nicht stören.Concentration of 19 percent bond can be derived The total concentration of glass modifier no further benefit can be derived from the beryllium oxide - not 40 percent bond plus 0.16 times the bond. . exceed the concentration of silicon dioxide. Cadmium oxide can take the place of a part or If this upper limit is exceeded, all zinc oxide on a bond content basis tends to devitrify the glass mass. That is from the fig. 3 step and has the advantage that the heat and 4 can be seen, from which it can also be seen that the expansion coefficient is increased so that this the devitrification zone is limited by a line, coefficient for a specific purpose on one that is inclined, so that the line of 40 tie can be brought to desired area. Heat percent modifier at 4 bond percent silicon expansion coefficients up to 62 · 10 "" 7 / ° C, 10 dioxide to 44 bond percent modifier at 25 bond can be obtained by the fact that up to about 24 bond percent silicon dioxide runs,
percent cadmium oxide in place of zinc oxide The boron oxide (of the zinc borate-containing glass. With a content of 5 to 8 bond.- _., the invention) forms the remainder of the base glass mass, percent cadmium oxide causes the reduction in The boron oxide concentration changes depending according to the processing temperature. of the glass by about 15 to 15 concentrations of the other Be-25 0 C mentioned above. High concentrations of cadmium oxide have constituents, and usually ranges between, however, an adverse effect on the chemical bond percent of about 31 and about 63 percent, but this is the durability of the glass, so that the cadmium oxide is preferably kept to a minimum at a concentration between about 32 and about 54 percent binding. A ratio of boron oxide and zinc oxide, which is essential for thermal expansion, is compatible with the requirements. or cadmium oxide is necessary in order to obtain the basic silicon dioxide directly in place of boron oxide properties and the integrity of the glass, set on a bond content basis, namely in the preferred concentration range for that within certain limits, and causes the borate is the silicon dioxide concentration higher than the reduction in the devitrification tendency of the glass, 25-24 binding percent, a preferred concentration even if the silicon oxide concentration is only 4 binding range for the silicon dioxide.
application percentage. Lower concentrations of silica are generally inadequate, certain additives, as already described, in order to have an appreciable beneficial effect, can also according to the present invention. Base glass mass are fed. Such additions of silicon dioxide also have the effect that the processing 30 can be used optionally and include working temperature of the glass mass is reduced, zirconium oxide (ZrO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 6 ), molybwhen there is preddening oxide (Mo a O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), yttrium oxide. For example, the processing temperature (Y 2 O 3 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), temperature of the glass is reduced by about 15 ° C when scandium oxide (Sc 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ) , Gallium the silicon dioxide at a level of 5 bond peroxide (Ga 2 O 3 ) and indium oxide (In 2 O 3 ), and this is present in a cent. For purposes in which additives can be present either alone or in any one as low as possible processing temperature for mixtures in the glass, namely the glass is desired, the silicon dioxide is preferred up to a total concentration of about 2 bin wise in a concentration between about 5 and formation percent of the final product (base glass plus about 8 bond percent present. Albeit the 40 additives). Accordingly, the base glass mass plus glass processing temperature through the presence of the additives, if any, form the end product, from 17 percent bond percent silicon dioxide to about titanium oxide (TiO 2 ) can also be in the same way 35 ° C above (with a silicon dioxide content of up to a total amount of about 5 bond (5 to 8 bond percent present) minimum percentage, calculated on the end product and not increased, the chemical durability will be significantly 45 added to the base glass mass. The highest increases, while the devitrification tendency of the glass significantly reduces the total allowable amount of a mixture of additives and the thermal expansion ^. however, including titanium oxide, the Bink coefficient is also lowered. Above about 17 binding percent, ie up to 2 binding percent of the silicon dioxide binding percent, no further first group of additives plus up to 3 binding improvement in the chemical durability is obtained, 50 percent titanium oxide. All such additives also exert minor special influences on the coefficient of thermal expansion on certain intrinsic properties, and the glass processing temperature rises. It was found, even at the upper concentration limit for silicon dioxide, that these additives are technically harmless, namely 25 percent bonding, and because they limit the miscibility of the electrical properties of the glass, substantial 55 do not bother.
Eigenschaften des Glases nicht verschlechtert, und Es ist auch festgestellt worden, daß andere Oxide,Properties of the glass are not deteriorated, and it has also been found that other oxides,
der Wärmeausdehnungskoeffizient ist sehr niedrig die früher anderen Zinkboratgläsern zugesetzt wurden,the coefficient of thermal expansion is very low, which was previously added to other zinc borate glasses,
(38· 10-'/0C bei O bis 30O0C). Die Verarbeitungs- wie z.B. Bleioxid (PbO), Magnesiumoxid (MgO),(38 · 10 - '/ 0 C at 0 to 30O 0 C). The processing such as lead oxide (PbO), magnesium oxide (MgO),
temperatur des Glases bei einer solchen Grenze ist Germaniumoxid (GeO2) u. dgl., in dem vorliegendentemperature of the glass at such a limit is germanium oxide (GeO 2 ) and the like, in the present case
800 gegenüber 657° C für ein Glas mit 15 Bindungs- 60 Glassystem bedenklich sind. In dieser Hinsicht beein-800 versus 657 ° C for a glass with 15 bond 60 glass system are questionable. In this regard,
prozent Siliziumdioxid und gegenüber 640ö C für trächtigt Bleioxid die chemische Haltbarkeit derpercent silicon dioxide and compared to 640 ö C for lead oxide impairs the chemical durability of the
ein Glas mit 5 Bindungsprozent Siliziumdioxid. Die Glasmasse beträchtlich und senkt auch wesentlicha glass with 5 percent silicon dioxide bonding. The glass mass considerably and also lowers significantly
höhere Verarbeitungstemperatur ist bei bestimmten den Wärmeausdehnungskoeffizienten. Magnesiumoxidhigher processing temperature is with certain the coefficient of thermal expansion. Magnesium oxide
Anwendungen von Vorteil, besonders dort, wo auf- bildet in Gegenwart einer wesentlichen Menge vonApplications advantageous, especially where it forms in the presence of a substantial amount of
einanderfolgende miteinander vereinbare Glasschich- 65 Aluminiumoxid, beispielsweise über 6 Bindungspro-successive mutually compatible glass layers 65 aluminum oxide, for example via 6 bonding pro-
ten aufgebracht werden sollen, wobei miteinander in zent, die Verbindung MgAl2O4, die aus dem Glasth should be applied, with each other in cent, the compound MgAl 2 O 4 , which from the glass
Verbindung stehende elektronische Schaltungswege ausfällt und daher außerordentlich bedenklich ist.Related electronic circuit paths fail and is therefore extremely questionable.
zwischen diesen Schichten angeordnet sind. Germaniumoxid ist ebenfalls bedenklich, und zwar,are arranged between these layers. Germanium oxide is also of concern, namely,
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weil es die Ausdehnungsfähigkeit des Glases und 40 · 10~7/° C, einer niedrigen Verarbeitungstemperatur dessen Herstellungskosten erhöht und außerdem von etwa 670° C und erhöhter chemischer Haltdie chemische Haltbarkeit verringert, ohne im wesent- barkeit besteht aus dem folgenden: liehen vorteilhafte Eigenschaften beizusteuern. . Konzentrationbecause it increases the expansibility of the glass and 40 · 10 ~ 7 / ° C, a low processing temperature, its manufacturing cost and also decreases the chemical durability of about 670 ° C and increased chemical durability, without essentially consisting of the following: lent advantageous properties contribute. . concentration
Dementsprechend ist die Glasmasse gemäß der 5 Bestandteile in BindungsprozentAccordingly, the glass mass according to FIG. 5 is constituents in binding percent
vorliegenden Erfindung auf die oben beschriebenen Siliziumdioxid 16,5present invention to the silica 16.5 described above
Bestandteile, Konzentrationsbereiche und Grenzen Boroxid 49,5Components, concentration ranges and limits boron oxide 49.5
beschränkt, so daß jede spezifische Glasmasse, die Aluminiumoxid 10limited so that any specific glass mass containing alumina 10
dadurch umschrieben ist, die verbesserte chemische Berylliumoxid 0 bis 6thereby circumscribing the improved chemical beryllium oxide 0 to 6
Haltbarkeit, Härte, geringe elektrische Leitfähigkeit io Kadmiumoxid 0 bis 4Durability, hardness, low electrical conductivity io cadmium oxide 0 to 4
und dielektrischen Verlust sowie regulierte Aus- Zinkoxid Restand dielectric loss as well as regulated zinc oxide residue
dehnungsfähigkeit und Verarbeitüngstemperatur aufweist, wodurch sie außerordentlich geeignet zur Ein besonders geeigneter Satz von Glasmassen mit Verwendung bei der Herstellung verbesserter ge- einer sehr niedrigen Verarbeitungstemperatur von schützter elektronischer Vorrichtungen in festem 15 etwa 628°C und einem niedrigen Wärmeausdehnungs-Aggregatzustand ist. koeffizienten von 45 · 10~7/°C besteht aus demA particularly suitable set of glass compositions for use in the manufacture of improved, very low processing temperature of protected electronic devices in a solid state of about 628 ° C and a low thermal expansion state. coefficient of 45 · 10 ~ 7 / ° C consists of the
Die Glasmasse kann aus im wesentlichen reinen folgenden:The glass mass can essentially consist of the following:
Oxiden hergestellt werden,' wobei jede geeignete KonzentrationOxides can be produced 'at any suitable concentration
Verfahrenstechnik angewandt werden kann, die die Bestandteile ■ -m BindungsprozentProcess engineering can be applied, which the constituents ■ - m binding percentage
Reinheit des Glases erhält und die vollständige 20 Siliziumdioxid 4 bis 8Purity of the glass is maintained and the full 20 silicon dioxide 4 to 8
Lösung und gleichmäßige Verteilung aller Bestandteile Boroxid 54 bis 62Solution and even distribution of all components boron oxide 54 to 62
in dem Glas gewährleistet. Beispielsweise kann ein Aluminiumoxid 5 bis 8guaranteed in the glass. For example, an aluminum oxide can range from 5 to 8
15-kW-Ofen mit 8 Siliziumkarbid-Heizvorrichtungen Kadmiumoxid 5 bis 815 kW furnace with 8 silicon carbide heaters, cadmium oxide 5 to 8
in Mullit-Schutzröhren verwendet werden. Das Glas Zinkoxid Restused in mullite protective tubes. The glass of zinc oxide residue
kann in einem Platin-Fülleinsatz enthalten sein, der 25can be contained in a platinum filler insert, the 25th
in einem keramischen Tiegel sitzt und mit einem Platin- Glasmassen mit außerordentlich geringem Wärmedeckel verschlossen ist. Um eine Glasfüllung herzu- ausdehnungskoeffizienten (38 · 1O-7/0 C), der nahezu stellen, werden die Oxide direkt in den Fülleinsatz mit demjenigen des Siliziumhalbleiterkristalls (36 · gewogen, bis dieser voll ist. Der Deckel wird dann 10~7/°C) übereinstimmt, sowie mit mittelmäßiger geschlossen, und der geschlossene Fülleinsatz, der sich 30 Verarbeitungstemperatur bestehen aus dem folgenden: in dem keramischen Tiegel befindet, wird in den Ofen Konzentration gebracht. Ein Gaseinlaßstutzen aus Platin leitet einen Bestandteile jn Bindungsprozentsits in a ceramic crucible and is sealed with a platinum glass mass with an extremely low heat cover. In order to produce a coefficient of expansion (38 · 10 -7 / 0 C), which is almost equal, the oxides are weighed directly into the filling insert with that of the silicon semiconductor crystal (36 · until it is full. The lid is then 10 ~ 7 / ° C), as well as with medium closed, and the closed filling insert, which is 30 processing temperature, consists of the following: in the ceramic crucible is brought into the furnace concentration. A platinum gas inlet port conducts a constituent to a percent bond
Gasstrom, wie z. B. Argon, derart durch die Glas- Siliziumdioxid 22 bis 25Gas flow, such as B. argon, so through the glass silicon dioxide 22-25
schmelze, daß er Blasen erzeugt, wodurch die Verun- Boroxid 32 bis 38melt to create bubbles, causing the impurities to boron oxide 32 to 38
reinigung von der Ofenwandung so gering wie möglich 35 Aluminiumoxid 16 bis 20cleaning of the furnace wall as little as possible 35 aluminum oxide 16 to 20
gehalten und die Glasschmelze umgerührt wild. Bei Zinkoxid Restheld and the molten glass stirred wildly. In the case of zinc oxide, the remainder
einer Temperatur von etwa 1350 bis 13750C lösena temperature of about 1350 to 1375 0 C dissolve
sich alle Oxide auf, und das Glas ist dünnflüssig. Die Glasmassen mit hohem Wärmeausdehnungskoeffi-Temperatür von 1350 bis 1375°C wird von dem Glas zient, der nahezu mit denjenigen von Germaniumselbst in etwa 3 Stunden erreicht. Das Glas kann dann 40 und Galliumarsenid-Halbleiterkristallen (60 bis 62 · bei dieser Temperatur etwa 2 bis 4 Stunden gehalten 10~7/°C) übereinstimmt, sowie mit niedrigen Schmelzwerden, woraufhin es schnell abgekühlt wird, indem punkten (etwa 640°C) bestehen aus folgendem: es in einen massiven Aluminiumtrog gegossen wird,all oxides are on, and the glass is thin. The glass masses with a high coefficient of thermal expansion of 1350 to 1375 ° C are cient of the glass, which almost reaches that of germanium itself in about 3 hours. The glass can then match 40 and gallium arsenide semiconductor crystals (60 to 62 x 10 ~ 7 / ° C kept at this temperature for about 2 to 4 hours), as well as having low melting points, after which it is quickly cooled by dotting (about 640 ° C ) consist of the following: it is poured into a solid aluminum trough,
wo es bei Raumtemperatur abkühlen kann. - Bestandteile . Konzentrationwhere it can cool down at room temperature. - components. concentration
F. in Bindungsprozent F. in bond percentage
Bestimmte bevorzugte einzelne Glasmassen und 45 oy · mcjjo -a 1/5Certain preferred single glasses and 45 oy · mc jj o -a 1/5
Glasmassenbereiche innerhalb der beschriebenen Be- ^ l m-(, -0 Glass mass areas within the described loading ^ lm - (, - 0
reiche der Glasmassen gemäß der voiliegenden ΔΤ ΓΟ3^ ·' I1"' '·', ή . . ιη range of the glass masses according to the enclosed ΔΤ ΓΟ3 ^ · 'I 1 "''·', ή .. ιη
Erfindung schaffen bestimmte besonders verbesserte Aiuminiumoxia 0 djs ±u .Invention provide certain particularly improved Aiuminiumoxia 0 djs ± u.
Eigenschaften. Alle derartigen Massen sind hart und : JUKuniumoxia r t 'Properties. All such masses are hard and : JUKuniumoxia r t '
widerstandsfähig und haben einen spezifischen elek- 50 m 0XI es. ■resistant and have a specific elec- 50 m 0XI es . ■
frischen Widerstand von mehr als 10° Ohm-cm beifresh resistance of more than 10 ohm-cm
600° C. Wenn es also erwünscht ist, eine größtmögliche ' Glasmassen, die besonders für die Glasur von600 ° C. If it is so desired, the largest possible 'glass mass, especially for the glaze of
chemische Haltbarkeit bei möglichst geringer Ver- Berylliumoxid - Keramikhalbleitern u. dgl. geeignetchemical durability with the lowest possible beryllium oxide - ceramic semiconductors etc. suitable
arbeitungstemperatur zu erhalten, wird die folgende sind, bestehen ausfolgendem:Working temperature will be the following, consist of the following:
Masse hergestellt, und zwar nach dem oben be- 55 Bestandteile KonzentrationMass produced, namely according to the above-mentioned component concentration
schriebenen Verfahren: in Bindungsprozentwritten procedures: in binding percentage
Bestandteile . konzentration ' Siliziumoxid 14bis 16 j 66 5 höchstens"Components. concentration 'silicon oxide 14 to 16 j 66 5 at most "
5 in Bindungsprozent Boroxid 50 bis 52 J 5 in bond percent boron oxide 50 to 52 J.
Siliziumdioxid ;.. 16,5 Aluminiumoxid ... 5Silicon dioxide; .. 16.5 aluminum oxide ... 5
Boroxid '.. 50 60 Berylliumoxid. 12 bis 18Boron oxide '.. 50 60 beryllium oxide. 12 to 18
Aluminiumoxid ". 10 bis 12 . Zinkoxid RestAluminum oxide ". 10 to 12. Zinc oxide balance
Berylliumoxid'. 0 bis 6Beryllium oxide '. 0 to 6
Zirkoniumoxid 1 Die nachstehend angegebenen besonderen Glas-Titanoxid 1 massen veranschaulichen weitere erfindungsgemäßeZirconia 1 The particular glass titania given below 1 masses illustrate further inventive
Zinkoxid Rest 65 Zusammensetzungen, die die verbesserten chemischen,Zinc Oxide Residue 65 Compounds That Enhance The Improved Chemical,
mechanischen und wärmetechnischen Eigenschaftenmechanical and thermal properties
Eine besonders bevorzugte Glasmasse mit einem aufweisen, die dem Glas gemäß der vorliegenden niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa Erfindung innewohnen:A particularly preferred glass mass having one that corresponds to the glass according to the present invention low coefficient of thermal expansion inherent in about invention:
5016
50
E
izentratio (
E.
izentratio
F
η in Bindjlasmass
F.
η in bind
ungsproziG
proc
5016
50
4416
44
606th
60
606th
60
606th
60
;nt)H
; nt)
6060
5050
5016
50
3424
34
606th
60
40
7
>108 680
40
7th
> 10 8
41
7
>108 670
41
7th
> 10 8
41
7
>108 670
41
7th
> 10 8
44
6
>108 650
44
6th
> 10 8
45
5
>108 640
45
5
> 10 8
44
5
>108 650
44
5
> 10 8
4444
66th
>108 > 10 8
40
"■8
>108 670
40
"■ 8
> 10 8
38
7
>108 800
38
7th
> 10 8
47
5
>108 625
47
5
> 10 8
60
6
>108 640
60
6th
> 10 8
tur (0C) Processing tempera
tur ( 0 C)
koeffizient (bei 0 bis
300°C)10-7/°C
Chemische Haltbarkeit
(Größenordnung
0 bis 8) Thermal expansion
coefficient (from 0 to
300 ° C) of 10- 7 / ° C
Chemical durability
(Magnitude
0 to 8)
(Ohm-cm bei 600° C)Specific resistance
(Ohm-cm at 600 ° C)
Die chemische Haltbarkeit wurde durch den folgenden Versuch festgestellt: Die Glasprobe wurde zum Teil abgedeckt, und die verbleibende Oberfläche wurde dadurch angegriffen, daß sie zunächst in Wasser bei atmosphärischem Druck 1 Stunde lang gekocht wurde. Danach wurde die Probe herausgenommen und getrocknet, und die Höhe der zwischen der abgedeckten Fläche und der angegriffenen Fläche entstandenen Stufe wurde mit einem Profilmesser gemessen. Diejenigen Glasproben, bei denen diese Stufe eine Höhe von weniger als 1000 Ä aufwies, erhielten die Zahl 8, die nur geringe Korrosion anzeigt, während diejenigen Glasproben, bei denen die Stufenhöhe mindestens 10 000 Ä betrug, die Zahl 0 erhielten, die eine sehr geringe Korrosionsbeständigkeit anzeigt. Zwischenwerte liegen proportional zwischen diesen Randwerten. Ein Wert von 5 (der eine Stufenhöhe von 4000 Ä oder besser anzeigt) bedeutete eine wesentliche Verbesserung in der chemischen Haltbarkeit.Chemical durability was determined by the following test: The glass sample was partially covered, and the remaining surface was attacked by first immersing it in water was boiled at atmospheric pressure for 1 hour. Then the sample was taken out and dried, and the height between the covered area and the attacked area Step was measured with a profile knife. Those glass samples where this Level was less than 1000 Å, were given the number 8, which indicates only slight corrosion, while those glass samples in which the step height was at least 10,000 Ä received the number 0, which indicates a very low corrosion resistance. Intermediate values lie proportionally between these Marginal values. A value of 5 (indicating a step height of 4000 Å or better) meant an essential one Improvement in chemical durability.
Die vorstehenden Beispiele zeigen klar, daß die Glasmassen der vorliegenden Erfindung eine verbesserte chemische Haltbarkeit, regulierte Verarbeitungstemperaturen und Wärmeausdehnungskoeffizienten, verbesserte Härte und geeignete niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Derartige Massen können leicht hergestellt und leicht als Schutzschicht in den elektronischen Vorrichtungen in festem Aggregatzustand gemäß der vorliegenden Erfindung eingeführt werden. Derartige Vorrichtungen zeichnen sich durch verlängerte Lebensdauer und verbesserte Leistung aus, ohne daß Störungen infolge des Reißens oder der Trennung der Glasschicht entweder von der ionenempfindlichen Oberfläche oder von den elektrischen Leitern entstehen, an denen sie befestigt wurde. Vorrichtungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, vertragen einen Wärmeunterschied zwischen +300 und —195° C innerhalb von 2 Sekunden und können bei Temperaturen bis zu 5000C aufbewahrt werden, ohne daß sie dadurch beschädigt würden. Sie sind ebenfalls außerordentlich widerstandsfähig gegenüber mechanischen Erschütterungen. Demzufolge sind sie chemisch, mechanisch und wärmetechnisch haltbar. Ihre verbesserten Eigenschaften sind auf das mechanisch widerstandsfähige, chemisch haltbare und wärmebeständige Glas der vorliegenden Erfindungzurückzuführen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit demjenigen der ionenempfindlichen Oberflächen und deren elektrischen Leitern nahezu übereinstimmt. Demzufolge zeichnen sich die Vorrichtungen und die Glasmasse gemäß der vorliegenden Erfindungdurch wesentlich verbesserte Eigenschaften aus. Weitere Vorteile der Erfindung sind aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen. The above examples clearly show that the glass compositions of the present invention have improved chemical durability, controlled processing temperatures and coefficients of thermal expansion, improved hardness and suitably low electrical conductivity. Such masses can be easily manufactured and easily introduced as a protective layer in the solid state electronic devices according to the present invention. Such devices provide increased life and improved performance without the interference of cracking or separation of the glass layer from either the ion-sensitive surface or the electrical conductors to which it is attached. Devices according to the present invention were prepared tolerate a heat difference between +300 and -195 ° C within 2 seconds and may be stored at temperatures up to 500 0 C, without that it would be damaged. They are also extremely resistant to mechanical shocks. As a result, they are chemically, mechanically and thermally durable. Their improved properties are due to the mechanically strong, chemically durable and heat-resistant glass of the present invention, the coefficient of thermal expansion of which almost matches that of the ion-sensitive surfaces and their electrical conductors. Accordingly, the devices and the glass mass according to the present invention are characterized by significantly improved properties. Further advantages of the invention can be found in the above description.
209 549/467209 549/467
Claims (14)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US32175663A | 1963-11-06 | 1963-11-06 | |
| US32175663 | 1963-11-06 | ||
| DEJ0026841 | 1964-11-06 | ||
| US456458A US3392312A (en) | 1963-11-06 | 1965-05-17 | Glass encapsulated electronic devices |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1496543A1 DE1496543A1 (en) | 1969-04-03 |
| DE1496543B2 DE1496543B2 (en) | 1972-11-30 |
| DE1496543C true DE1496543C (en) | 1973-06-20 |
Family
ID=
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