可伐金屬玻璃封接廣泛應用于微電子金屬封裝、繼電器、連接器、太陽能真空集熱器等需要真空氣密性的場合。大部分配套密封采用可伐合金和高硅硼硬玻璃;但玻璃不會滲入可伐合金,而是通過可伐合金和玻璃表面氧化膜的滲入和熔合實現氣密密封。在實際生產中,首先將可伐合金在高溫濕氫中脫碳脫氣,然后對可伐合金表面進行預氧化,后將可伐合金引線和底盤與玻璃毛坯安裝在一起,實現緊密結合玻璃和可伐合金在高溫惰性或微氧化氣氛中進行。
目前,可伐金屬玻璃封接的密封方式有兩種:匹配密封和壓縮密封。匹配封接是選擇膨脹系數比較接近的玻璃和金屬(在常溫至玻璃軟化溫度范圍內),并在高溫封接后的逐漸冷卻過程中保持玻璃和金屬以相同的方式收縮,從而降低玻璃和金屬之間的收縮差異。由此產生的內應力避免了開裂。壓縮密封是指所選金屬材料的膨脹系數大于玻璃的膨脹系數。封口冷卻時,金屬的收縮率大于玻璃,使金屬對玻璃產生壓縮應力(玻璃承受壓縮的能力遠大于金屬。抗拉強度),以達到密封的目的。目前的壓縮密封工藝還有待完善。密封選擇的材料和控制參數有待進一步討論,而采用壓縮密封有電性能差的致命弱點。
可伐金屬玻璃封接封口工藝參數主要包括封口氣氛、封口溫度和封口時間。三者相互關聯,不能孤立對待。對密封氣氛對密封性能影響的認識存在一定差異。有些人認為密封應該是惰性的。應在還原性或弱還原性氣氛中進行。需要指出的是,密封氣氛非常重要,可伐合金經過預氧化處理后表面形成的氧化膜的成分和厚度,很可能會因密封過程中氣氛的不同而發生變化。在高溫下。因此,在選擇密封氣氛時,盡量保證在密封過程中氧化膜的成分和厚度不會發生明顯變化,否則就會失去可伐合金可控氧化的意義。封口溫度對封口性能也有很大影響:封口溫度過低,玻璃粘度大,流動性不好,封口區難以填滿;如果過高,玻璃容易沸騰,在密封界面處形成氣泡,降低密封強度和氣密性。在相同的密封氣氛下,密封溫度和密封時間都會影響密封性能。這取決于方法和幾何尺寸。一般來說,可伐金屬玻璃封接溫度高的時候,時間可以短一些;當溫度低時,時間可以很長。鑒于目前國內玻璃-可伐合金密封件廠家使用同一種硼硅硬玻璃,密封溫度和密封時間相差較大(900-1030℃10-120min),密封環境也不同,導致在不同性質的密封氣氛中。對參數進行優化,進一步提高密封質量,提高密封件的產品一致性。
可伐金屬玻璃封接過程是一個復雜的物理化學反應過程。燒結參數需要根據整個密封過程中玻璃與金屬的氧化反應來確定。除了保證玻璃在凝固過程中的膨脹系數與金屬基本相同外,金屬的預氧化、玻璃液的粘度變化、二次再結晶和相分離玻璃在冷卻過程中需要充分考慮。