Способ получения порошка титаната свинца

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ТИТАНАТА ССККЦА из оксида титана и глета или -сурика свинцовых, включающий приготовление шихты из порошков исходных компонентов,обжиг и помол, отличающийся тем,что,с ц.елью получения титаната свинца для припоечного стекпокомпозиционного материала, обеспечивающего герметичное спаивание, обжиг проводят при температуре .750-1000 С с выдержкой в течение 10-50.ч, используют оксид титана следующего гранулометрического состава, мас.%: 45-60-мкм65 2-45 мкм90-98 менее 2 а глет или сурик свинцовые - следующего гранулометрического состава, мас. %: 50-100 мкм$1 4-40 мкм.89-95 менее 4 (Л 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что мольное соотношение РЬО к TiOj в шихте равно 1,0.11 ,05.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (я)g С 04 В 35!46; 37/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

89-95 а10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3477613/33 (22) 28,07.82 (46) 30. 07.91. Бюл. N 28 (72) В.И. Фирсов, П.И. Литвинов, Я.Л. Рыжик, N.A. Иелива, Г. Б. Княжер, P .А. Журавлева и А.М. Салдугей (53) 666.655 (088.8) (56) Патент США Р 3352632, кл. 2351, 1967.

Смажевская Е. Г., Фельдман Н, Б.

Пьезоэлектрическая керамика. М.:

Советское радио, 1971, с. 50-56 °

Патент США М 3360331, кл. 23-51, 196 7. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА

THTAHATA CEViPiUA H3 oKcHj(B титана и глета или .сурика свинцовых, включающий приготовление шнхты из порошков исходлых компонентов, обжиг и помол, отличающийся тем,что, с

Изобретение относится к способам получения титанатов, преимущественно титаната свинца (ТС) и может быть использовано в производстве наполнителя стекпокомпозиционных материалов для герметичного спаивания приборов электронной техники.

Известен способ получения порошкообразного ТС прокаливанием титанилоксалатов, титанилтартратов свинца, выделенных из водных растворов в виде соответствующих соединений.

Существенным недостатком этого способа является использование дррогих и дефицитных щавелевой и винной кислот.

2 целью получения титаната свинца для припоечного стеклокомпозиционного материала, обеспечивающего герметичное спаивание, обжиг проводят при о температуре .750-1000 С с выдержкой в течение 10-50.ч, используют оксид титана следующего гранулометрического состава, мас,7:

4 5-.60 . мкм «с5

2-45 мкм 90-98 менее 2 мкм (5 а глет или сурик свинцовые — следующего гранулометрического состава, мас.7.:

50-100 мкм

4-40 мкм. менее 4 мкм

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что мольное соотношение Pb0 к Т102 в хте равно 1,011, 05.

Цзвестен также способ получения порошка ТС прокаливанием совместно Q0 осажденных из водных растворов соединений титана и свинца, например, «3 гидроокисей, взятых в соотношении, необходимом для получения ТС.

Однако осуществление указанного способа требует специальной стадии приготовления растворов соединений ф титана и свинца, нейтрализации растворов и промывной воды в производственных условиях, а также сложного аппаратурного оформления,.

Кроме того, известный способ получения порошкообразного ТС включает упаривание или распыпительную сушку

1070867

45

50 водных растворов нитратов или других знн ний титана и сплава в заданном с 1отнсшс ннн с последующим прокаливянисм полученного порошка.

Указанному способу свойственны нечостяткн предыдущего способа и, кроме того, дoïñëнительный недостаток необходимость обезвреживанич ядовитых окислов азота.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ синтеза ТС из оксида титана и глета свинцового или сурика свинцового, осущест-15 вляемый обжигом смеси этих материалов.

Однако указанный способ не позволяет получить ТС с размером частиц более 0,5 мкм, что делает его непригодным для использования в качестве наполнителя легкоплавкого стекла при образовании стеклокомпозиционного материала, так как частицы ТС размером менее 2 мкм обладают склонностью 25 к агрегатированию и при введении в состав стеклокомпозиционного материала образуют при его оплавлении сгустки, препятствующие спаиванию деталей.

Целью изобретения является получение титаната свинца для припоечного стеклокомпозиционного материала, обеспечивающего герметичное спаивание.

Цель достигается тем, что в известном способе получения порошка титана35 та свинца из оксида титаната и глета или сурика свинцового, включающем приготовление шихты из порошков исходных KDMIIQHpHTQB> обжиг и помол.

Обжиг проводят при температуре 750- 40

1000 С с выдежкой в течение 10-50 ч используют оксид титана следующе-: го гранулометрического состава, мас.7

45-60 мкм 5Е

2 — 45 мкм ЭО-ЭМ! менее 2 мкм б5Е, а глот или сурик свинцовый следующего гранулометрического состава мас.7:

50-100 мкм с1

4-40 мкм 89-957 менее 4 мкм 1 07.

При. этом мольное соотношение РЬО к

7 0 в шихте равно 1,01 — 1,05.

Указанные пределы гранулометрического состава оксида титана и глета

55 свинцового (сурика свинцового) обеспечивают получение ТС необходимого качества с размером частиц в пределах 5-45 мкм, ч о позволяет получить стеклокомпозиционный материал . обеспечивающий герметичное спаивание.

Если зерна оксида титана размером менее 2 мкм использовать в количест— ве более 57, ухудшается растекаемость стеклокомпозиционного материала и не происходит герметичного спаивания. При использовании зерен оксида титана размером более 45-60 мкм в количестве более 57. в ТС остается непрореагировавшая окись свинца в количестве более 1 мас.l что является недопустимым, так как в процессе оплавления и спаивания стеклокомпозиционного материала происходит взаимодействие окиси. свинца с органической связкой, входящей в состав пасты для нанесения стеклопокрытия на деталь, сопровождаемое вздутием оплавленного слоя стеклокомпозиционного материала и нарушением герметичности при спаивании.

При использовании зерен глета свинцового или сурика свинцового размером менее 4 мкм в количестве более

107 происходит комкование этих материалов, ухудшается однородность шихты для синтеза ТС, повышается количество непрореагировавшей окиси свинца и нарушается герметичность при спаивании.

При наличии зерен глета свинцового или сурика свинцового размером более 50-100 мкм в количестве )1X. повышается количество непрореагировавureA окиси свинца и нарушается герметичность спаивания.

Обжиг шихты при синтезе ТС проводят при температуре 750-1000 С.

При температуре обжига ниже

750 С количество непрореагировавшей окиси свинца в ТС составляет более

1 мас.7 и требуется продолжительность выдержки более 50 ч, а при температуре обжига более 1000ОС ТС получается слишком крупнозернистым и увеличивается длительность его помола и, кроме того, увеличиваются потери окиси свинца из-за повьппения ее летучести с возрастанием температуры обжига.

Длительность выдержки может составлять 10 ч в том случае, если средняя зернистость оксида титана ближе к нижнему пределу, я температура обжига приближается к 1000 С. В том случае, когда средняя зернистость оксида титана приближается к верхнему

ВыцерхКВ ° Ч

Уровень натеканин

Мольное соотноиение

Pb0 и тьо в хвсхте

Оксан титана, мас.l

Свинцовый глет, мас.Х емпеатура банга

Нример, lt

50100 мкм 40 мкм

4елин менее

2 мкм менее

4 мкм прн испытании вахты, ео корпусов на герметичность, е10 л.мкм с

7,5

Менее 0,6

Менее О,1

850

1 ° 04

4,0

95,0

1,О

92,0

0 5

То хе

То хе

750

То не

Не более е

i I

1ООО

Менее 0,7

Менее 0,6

45 н

850

95,0

1,О

850 н

89,5

1О,0

0,5

Не более

G,7 е

92,0

То хе

То ве

92,0

5,0

0,5 и

Менее 0,7

° t

5,0 з,о

92,0

95.0 то хе е!

te более о,о

4,О

89,0

1О,О

1,О

10 пределу, а температура обжига принимается 750 С, требуется длительность

9, выдержки при обжиге 50 ч.

В состав исходной шихты вводят избыток окиси свинца, равный потерям йа испарение при термической обработке.

Иольное соотношение РЬО и TiO< не должно превышать 1,05, так как в этом случае может оставаться непрореагировавшая окись свинца в количестве, превышающем 1 мас.X. С другой стороны, это соотношение .не должно быть менее 1,01, иначе в смеси реагирующих РЪО и Т10 после улетучивания части РЬО может обнаруживаться недостаток РЪО, приводящий к отклонению состава ТС от стехиометрического и изменению свойств порошка ТС.

Способ получения порошка титаната свинца осуществляется следующим образом.

74,3 кг свинцового глета смешивают с 26,6 кг оксида титана TiO< (гранулометрической состав для примеров

1-13 приведен. в таблице).

Полученную шихту обжигают в камерной электрической печи в атмосфере воздуха.

Подъем температуры осуществляют со скоростью 50-100 С/ч, охлаждениесо скоростью 25-50 С/ч.

Образовавшийся ТС измельчают в шаровой мельнице до удельной поверхности. 1300-1500 см2 /г и просеивают через сито с размером ячейки 45 мкм.

Приготовленный порошок ТС по известной технологии смешивают с легко7086 7 плавким стеклом и циркоя< 1 пня получения стеклокомпозицио11мо1 о материала, як11яющегося стеклопри11оем для

5 герметизации керамического корпуса интегральных схем типа Т0-116.

Изготавливают 500 корпусов на стеклокомпозиционном материале с применением полученного ТС.

10 Изготовленные корпуса подвергаются испытанию на герметичность на гслиевом течеискателе по известной методике.

Данные примеров сведены в таблицу.

Как видпо нз таблицы, уровень герметичности спая стеклокомпозиционного материала с применением ТС по предлагаемому способу получения не превы-5 -1 шает 10 л .мкм.с, что обеспечивает надежную герметизацию корпусов интегральных схем (ИС) и низкую температуру спаивания, позволяющую сохранить высокие эксплуатационные характеристики ИС.

Спай стеклокомпозиционного материала с применением ТС, полученного по известному способу (прототипу), получить невозможно, так как растекание стеклокомпозиционного материала отЗО сутствует.

Использование предлагаемого спосо-: ба папучения порошкообразного ТС поз воляет создать низкотемпературный стекпокомпозиционный материал (темпе" ратура спаивания ниже 450 С), обеспечивающий надежное и герметичное соединение деталей из керамики и металла в приборах электронной техники, а также в других областях техники, где

4р предъявляются аналогичные требования.

107086 7

1lj)of(<>I))IIf å(èI1 I,I1)л111(у,1 иксия титана, мас.Х

Свинцовый глет, мас.7.

Нылеркка, ч

Уровень иатекаиия

Мол ьное соотвоТемпгратура обки| а

45»

60 мкм

245 мкм

440 мкм

50100 мкм менее

2 мкм менее

4 мкм шихтьь

4,5

Не более

0,5

95,0

0,5

То яе

7,5

1 °

I °

Не более

0,7

92,0

5,0

90,0

0,5

5,0!

О о

0,5

Не более

0,8 l,5

То же

98,0

6,6

Менее 0,8

0,4

93,0

1,01

4,0

95,0

1,0

Не более

0,7 и

1,05

То ве

То ке

Редактор С. Титова Техред А.Кравчук КорректорА. Обручар

Заказ 3129, Тираж 453 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул. Гагарина, 101

ПримерФ

wr nue и

T i0 в лик те г елия при испытании корпусов иа герметичиость, т 10 п.мкм с