Вжигание композитной стеклоэмали с нормированными электрофизическими свойствами

Стеклоэмалевое покрытие с нормированными электрофизическими свойствами (электропроводность, диэлектрическая проницаемость, паяемость и т.д.) задаваемыми путем введения в состав композиции неплавкой составляющей (наполнителя) называют композитной стеклоэмалью. Толщина покрытия обычно составляет 15 мкм. Вжиганием называют процесс закрепления компазитной стеклоэмали на жаростойкой (керамической, ситалловой и т.д.) подложки путем термообработки слоя пасты. Паста представляет собой высокодисперсную композицию из порошка фритты (стеклянной составляющей) и наполнителя в органическом жидкофазном связующем. При вжигании происходит термохимические превращения- выгорание связующего, оплавление фритты и сцепление с подложкой. В ряде случаев наблюдается химическое взаимодействие наполнителя со средой. В случае нанесения нескольких слоев паст с различными электрофизическими свойствами образуется многослойная структура- гетероструктура. К пей предъявляются следующие условия - совместимость слоев друг с другом при технологической обработке и эксплуатации. Совместимость должна обеспечиваться во всем диапазоне технологичских температур и химических взаимодействий предусмуториенным технологическим пройцессом и условием эксплуатации.

Различают 4 условия,необходимые для совместимости гитерослоев.

1. Малые коэффициенты, диффузии веществ

2. Отсутствие химических реакций между веществами

3. Отсутствие фазовых превращений, предшествующих слоев при термообработке последующих

4. Близость КТЛР

Для выполнения этих условий следует исключить из состава щелочные ионы, приводящие к коррозионным явлениям при протекании электротока и к снижению гидролитической устойчивости. Необходимо избегать применение серебра. Обладающего большой электродиффузией. Для ограничения химических реакций между стеклоэмалями соседних слоев необходимо обеспечить твердофазное состояние нижних слоев. Совместимость гетерослоев на основе композитных стеклоэмалей определяется фриттой. Применяют оморфную и кристаллизуемую фритту. В состав аморфной входят окислы- плавки Na₂O, K₂O, Li₂O, CaO, MgO, ZnO и др.-легкоплавкие стекла. Кристаллизуемая фритта представляет собой стеклоцемент на основе кристаллизуемого стекла- ситалла. Для смачивания поверхности и растекания, фритта должна обладать активизирующими свойствами. Это обеспечивается её основным составом и активирующими добавками (активаторы и плавни). Лучше всего растекается по керамике свинцовая фритта, хуже-боросодержащая. Значительно улучшает смачивание V₅O₅,МоО₃ (1-2 %) Снижение градиента механических напряжений в пленках гитероструктур можно добиться применяя низкотемпературные стеклоэмали-чем ниже температура вжигания, тем с меньшего температурного уровня начинаются накопления механических напряжений. Наполнитель снижает уровень напряжения.

Термохимическое осаждение при реакциях замещения

Термохимическим осаждением называют процесс образования слоя металла или окиси при высокотемпературных реакциях замещение или термораспада, протекающих на поверхности жаростойкой подложки.

Различают следующие виды термохимического осаждения.

1 .Реакция замещения

-в расплаве фритты

-в расплаве соли

2.Термораспад

-парофазная технология

-жидкофазная технология

А)из расплавов металлосодержащих органических соединений

Б)из полуколлойдных растворов

Термохимическое осаждение в реакциях замещения провдят обычно в расплаве исходного соединения (соли или фритты), предварительно нанесенного на подложку, например слой металлического титана осаждают путем последовательного нанесения на горячую (200-300°С) подложку порошка титаносодержащей соли ( TiBr₄) и вводимой в расплавленную соль фольги титана. В результате взаимодействия титана с расплавом протекает реакция замещения и в осадок выкристаллизовывается плотная пленка металлического титана, прочно сцепленная с поверхностью подложки. Термохимическое осаждение при реакциях термораспада широко применяют как средство осаждения проводниковых, резистивных и диэлектрических пленок.

Оно может протекать как в жидкой так и в парообразной фазе. Однако ввиду простоты процесса, безопасности, а так же высокой производительности оборудования широкое применение нашла жидкофазная технология. В качестве исходных жидкофазных соединений, подвергаемых термораспаду на подложке используют:

1.Металлоорганические соединения в виде (МОС) продуктов промежуточных реакций со спиртами (алголяты металлов (OR) и Me

2.Соли органических кислот (обентиновой, муравьиной, уксусной) в смеси с алкоголятами Si или Ti

3. Талогениды

В первом случае подложки смачивают смесью спиртовых растворов МОС. Молекулы МОС содержат полярные связи R-Me, поэтому хорошо смачивают подложку,развивается хемосорбция с образовнием поверхностного комплекса МОС-подложка. Полученный слой обрабатывают распыляя на него дистиллированную воду в дозированном кол-ве. Вода приводит к образованию геля исколлойдных частиц оксидов с органическим связующим,смешанных друг с другом на молекулярном уровне. Последующий нагрев до 200°С вызывает начальный термораспад в слое в результате дегитратации и удаления значительной части органической составляющей. Рисунок покрытия получают локальной обработкой поверхности световым лучом по заданной программе. С помощью фотокординатографии. В зоне луча происходит окончательный термораспад и закрепление рисунка на подложке в результате поглощения ИК.