Компании Hitachi и Hitachi Chemical разработали и начали поставки опытных образцов низкоплавкого стекла потенциальным заказчикам, а начало массового производства намечено на 2014 год.
При этом к 2015-му производители ожидают достичь уровня продаж в 2 млрд иен.
В состав нового стекла, плавящегося при температурах от 220 до 300 ˚C, в качестве основных элементов вошли ванадий, серебро, теллур и кислород. Кроме того, в материале есть небольшие количества таких элементов, как фосфор, барий и вольфрам, и нет галогенов (включая фтор) и свинца. Поскольку новое стекло, как и самое обычное оконное, основано на оксидной структуре, его можно использоваться в качестве адгезионного материала на воздухе, в атмосфере азота и в вакууме.
Образцы низкоплавкого стекла (фото Hitachi).
Низкоплавкое стекло обладает несколькими явными преимуществами перед ближайшими конкурентами — золото-оловянным (AuSn) припоем и теплоактивируемыми эпоксидными смолами, которые также могут использоваться в качестве адгезионных материалов в интервале температур от 220 до 300 ˚C. В сравнении с AuSn стекло намного дешевле (по уверениям Hitachi), а кроме того, оно обеспечивает лучшую герметичность и водостойкость в сравнении с теплоактивируемыми эпоксидными смолами.
Кроме того, стеклянный адгезионный материал обладает свойствами, которых AuSn и эпоксидные смолы не имеют вовсе. Так, он может быть использован для связывания материалов с различными коэффициентами термического расширения, таких как металлы, керамика и резина. В качестве источника тепла, кроме обычного нагревания, может применяться лазер, что также уникально.
О разработке первого варианта низкоплавкого стекла, которое можно было использовать в качестве связующего при температурах 350–400 ˚C, Hitachi сообщила в 2009 году. Та версия содержала ванадий, фосфор и кислород. Помимо довольно высокой температуры, другим недостатком стекла-2009 была его недостаточная надёжность, что вызывалось высокой гигроскопичностью структурных фрагментов PO4.
В новом материале теллур и серебро используются в качестве элементов, эффективно снижающих температуру плавления (из-за их слабого взаимодействия с ионами кислорода, особенно в случае с серебром), а барий с его огромным ионным радиусом служит преградой на пути водных молекул, что положительно сказывается на надёжности стекла. Наконец, количество структурных элементов PO4 было сведено к абсолютному минимуму, который не может больше влиять на надёжность материала.
