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玻璃烧结加工过程中的注意事项

发布时间:2020-01-05 19:47人气:

  当金属与玻璃材料进行玻璃烧结的时候,受到许多因素的影响,其中对玻璃封装器件影响最大的因素,主要由以下四个方面:

  (l)金属表面层氧化,当金属与玻璃材料进行玻璃烧结时,一般在金属的表面层生成一层氧化层。这层氧化层在金属与玻璃材料当中的存在对于玻璃封装性能的提高是非常重要的,是调整玻璃烧结效果的一种常用方式。其中金属表面氧化层的生成品质是影响烧结性能的最主要的原因。

  (2)金属与玻璃之间的热膨胀系数,金属与玻璃之间的热膨胀系数应保持大体的接近,对于形成良好的封接性能是非常必要。烧结的玻璃和封接器件在加热的过程中,在较高的温度下封接玻璃拥有较高的流动性能,沿界面填充封接间隙,同时发生形变,同时随着金属材料的热胀冷缩而变化。当处于退温阶段时,封接玻璃的流动性逐渐减小,而金属材料的热胀冷缩变化快于玻璃材料,二者之间热胀冷缩的不一致导致封接玻璃从封接器件上脱落下来或者封接不牢。这种变化是连续发生的,同时受到温度制度的影响,因此很难界定在具体的温度条件下金属与玻璃材料之间的收缩曲线发生了分离。在生产的过程中,通常用特定温度TT来代表玻璃与金属材料二者收缩变化曲线一致时的温度。当T大于TT时,此时封接玻璃具有较高的流动性,可能产生形变,而不生成应力;当T小于TT时,封接玻璃随着本身固有的变化趋势收缩,在此时的变化过程中,TT通常称为固化温度,它的值的大小与封接玻璃在应变点处的温度比较相近。

玻璃烧结加工过程中的注意事项1

  在随机温度T条件下,假设金属与烧结玻璃间产生的收缩差事 L,并且在烧结器件内生成相对应比例的应力。这种应力大于封接玻璃自身承受的应力限度时,封接玻璃材料自身即受到破损,从而对封接器件的稳定性和气密性不利。在小于特定温度TT的条件下,金属与封接玻璃材料之间的收缩变化基本上表达了二者材料之间热膨胀系数的基本一致性,可以用如下公式表达TT的起始阶段时金属与封接玻璃材料之间的收缩差:

  L=(Ag一Am)(TT一T)

  式中Ag和Am分别代表了各种金属与封接材料从TT到二者相互匹配时的温度

  T时的热膨胀系数。

玻璃烧结加工过程中的注意事项2

  烧结后应力的存在对于封接器件的有效使用是非常不利的,因此常采用退火的方法来消除在封接玻璃内部存在的内应力。因此在玻璃烧结加工过程中适当的退火温度制度对于封接性能的好坏具有十分重要的作用。由于金属与玻璃烧结材料之间收缩变化的曲线不一致,因而在退火的过程中,退火速度不能太快,以防止应力的过多生成。当封接玻璃与封接器件的热膨胀系数一致时,不同的退火温度制度导致金属比封接玻璃的变化大,这种伸缩的不同变化导致封接强度的降低,在封接界面产生很大的应力,封接玻璃易于从金属材料上面脱落。为了降低这种内应力的生成,通常在金属与封接玻璃封接后,对金属材料部分进行单独加热。

  (2)玻璃的强度与封接面的扩散,在封接面会发生两种不同的情况。第一种是不同种类材料间的相互封接,在二者材料相互接触的界面发生扩散现象。例如玻璃材料与玻璃材料之间通过研磨而达到二者之间的封接,或者金属材料与金属材料之间通过加热使之熔合粘结在一起。第二种是在二种被封接件之间加入其他类型的材料。如金属与玻璃、金属与陶瓷等等,二者之间不会发生或者很难发生相互扩散现象,加入其他类型的材料后,这种材料可以与二种发生相互扩散,从而实现两种材料之间的封接。无论是哪一种方式,封接质量的好坏与界面物质的组成、物理化学性质等的变化是密切相关的。

  (3)烧结器件的形貌、大小以及封接面的粗糙程度

  玻璃烧结后的封接器件内残余的应力的高低,与烧结器件的形貌、大小有非常重要的关系,当封接后在封接面处产生的应力大于封接玻璃所承受的强度限制时,应力将损坏封接器件。金属材料与封接玻璃材料二者之间形成的应力与外界各种后处理因素形成的应力的叠加有时候是非常大的,可以直接导致封接器件的损坏,因此对于封接器件的形貌、大小以及封接面的粗糙程度对生成应力的大小,可以直接影响到封接器件的性能及使用。

  在实际的生产过程中,常常采用金属材料的边缘制备的较薄的方式来封接,可有效的消除应力的存在。因为金属材料一般具有一定的弹性,受到应力时可以产生一定的形变,来减缓应力的强度。在封接界面的粗糙程度较大,封接后金属材料与封接玻璃材料之间粘结较牢固,对封接的稳定性提高较为有利。

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