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可伐金属玻璃封接的的密封方式

2022-10-05
  可伐金属玻璃封接广泛应用于微电子金属封装、继电器、连接器、太阳能真空集热器等需要真空气密性的场合。大部分配套密封采用可伐合金和高硅硼硬玻璃;但玻璃不会渗入可伐合金,而是通过可伐合金和玻璃表面氧化膜的渗入和熔合实现气密密封。在实际生产中,首先将可伐合金在高温湿氢中脱碳脱气,然后对可伐合金表面进行预氧化,后将可伐合金引线和底盘与玻璃毛坯安装在一起,实现紧密结合玻璃和可伐合金在高温惰性或微氧化气氛中进行。 
目前,可伐金属玻璃封接的密封方式有两种:匹配密封和压缩密封。匹配封接是选择膨胀系数比较接近的玻璃和金属(在常温至玻璃软化温度范围内),并在高温封接后的逐渐冷却过程中保持玻璃和金属以相同的方式收缩,从而降低玻璃和金属之间的收缩差异。由此产生的内应力避免了开裂。压缩密封是指所选金属材料的膨胀系数大于玻璃的膨胀系数。封口冷却时,金属的收缩率大于玻璃,使金属对玻璃产生压缩应力(玻璃承受压缩的能力远大于金属。抗拉强度),以达到密封的目的。目前的压缩密封工艺还有待完善。密封选择的材料和控制参数有待进一步讨论,而采用压缩密封有电性能差的致命弱点。
可伐金属玻璃封接封口工艺参数主要包括封口气氛、封口温度和封口时间。三者相互关联,不能孤立对待。对密封气氛对密封性能影响的认识存在一定差异。有些人认为密封应该是惰性的。应在还原性或弱还原性气氛中进行。需要指出的是,密封气氛非常重要,可伐合金经过预氧化处理后表面形成的氧化膜的成分和厚度,很可能会因密封过程中气氛的不同而发生变化。在高温下。因此,在选择密封气氛时,尽量保证在密封过程中氧化膜的成分和厚度不会发生明显变化,否则就会失去可伐合金可控氧化的意义。封口温度对封口性能也有很大影响:封口温度过低,玻璃粘度大,流动性不好,封口区难以填满;如果过高,玻璃容易沸腾,在密封界面处形成气泡,降低密封强度和气密性。在相同的密封气氛下,密封温度和密封时间都会影响密封性能。这取决于方法和几何尺寸。一般来说,可伐金属玻璃封接温度高的时候,时间可以短一些;当温度低时,时间可以很长。鉴于目前国内玻璃-可伐合金密封件厂家使用同一种硼硅硬玻璃,密封温度和密封时间相差较大(900-1030℃10-120min),密封环境也不同,导致在不同性质的密封气氛中。对参数进行优化,进一步提高密封质量,提高密封件的产品一致性。
可伐金属玻璃封接过程是一个复杂的物理化学反应过程。烧结参数需要根据整个密封过程中玻璃与金属的氧化反应来确定。除了保证玻璃在凝固过程中的膨胀系数与金属基本相同外,金属的预氧化、玻璃液的粘度变化、二次再结晶和相分离玻璃在冷却过程中需要充分考虑。