金属与玻璃封接工艺简述

1、金属与玻璃封装生产的元器件

玻璃与金属的封接用途广泛，如：手表盖、锂电池盖、5G集成信号盒封装、压力传感器封接、激光器、红外线器件和电光源等方面，都需要用到。金属与玻璃的封接技术要求很高，不仅要求有一定的机械强度，而且要求在高真空的情况下，有极好的气密性和导电性。

2、金属与玻璃封接工艺简述

我们常用的金属与玻璃封接是管状式封接，封接件由盖板、玻璃体和芯柱三部分构成（如下图所示）。在一定的温度、气氛等条件下，玻璃体作为一种良好的绝缘材料，将不同材质的盖板和芯柱封接成密封件，封接玻璃具有透气率低（可达10-10 Pa m3/s）、抗热震性能好、耐压（耐压值达340 MPa）、耐腐蚀等优良性能。

金属玻璃封接需要注意以下几个问题：

①玻璃和金属合金材料的热膨胀系数要基本一致或比较接近，以达到封接件的内应力减少到最低限度。

②金属及合金材料的熔点要高于玻璃的软化温度。

③要求金属要有良好的可塑性和延展性。

④玻璃和金属及合金必须经过清洁处理，否则会引起封接处漏气或爆裂。

⑤某些金属或合金与玻璃封接前，需做烧氢除气处理。

⑥封接件应尽量做到像玻璃仪器一样地进行退火处理以减轻应力。

3、金属与玻璃封接热力学性能，气密性对产品质量的重要性。

（1）热稳定性：封接玻璃在经历大幅度变温过程后各项物理性质、化学性质均保持稳定称为玻璃的热稳定性。在封接元器件应用过程中常常要考虑加热冷却循环过程中的稳定性，在这一系列的过程中玻璃自身组分要处于稳定状态，各项性能如特征温度、热膨胀系数等要与实际要求相符。

（2）抗热震性：抗热震性又称耐热冲击性，是材料一系列物理性质的综合表现，主要表征材料承受非常剧烈的温度变化后其结构仍未被破坏的性能，例如热膨胀系数、弹性模量、致密度、导热系数等，除此之外材料几何形状也影响着抗热震性。抗热震性主要是通过测试封接整体的热循环次数。

（3）电绝缘性能：决定封接玻璃电绝缘性能的因素有玻璃的成分、玻璃的特征温度、玻璃的化学稳定性。在表征方面是用电阻测试仪通过在一定温度下对玻璃电阻的测量，再用转化公式计算电阻率。在封接电子元器件方面玻璃的电绝缘性能就显得尤为重要，这就对玻璃的介质损耗、介电常数以及击穿电压等有着不同的要求。

（4）气密性：气密性是外壳也是元器件的重要指标之一，外壳不仅是封装芯片的外衣，同时对元器件起支撑（电连接、热传导、机械保护等）作用，是元器件的重要组成部分， 气密性不好会使外界水汽、杂质离子或气体进入元器件的腔体内而产生表面漏电或者污染。

4、结语

金属与玻璃封接技术加工工艺过程对材料的要求比较苛刻，需要有完善的工艺条件和成熟的材料方案，才能够做好实际应用中金属和玻璃材料的封接。
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