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。
金属与玻璃封装生产的元器件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10-10Pam3/s)、抗热震性能好、耐压(耐压值达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。