發布日期：2022-11-05 點擊率：52
玻璃和其他材料的良好封接以及封接制品性能的優劣，在相當大程度上取決于該封接玻璃的性能，因而封接前，對采用的封接玻璃性能的了解及選擇適宜的玻璃與其他材料封接是極為重要的。對于與其他材料封接，玻璃的性能要求是：在受熱工作狀態下不變形，保持剛性固態，與其他材料結合牢固，且結合處能保持良好的氣密性，封接制品需有一定的熱性能、電性能及有關理化性能，因而，所選擇的玻璃應具有較好的抗熱震性、電絕緣性能、機械性能以及化學穩定性。
(1)玻璃的抗熱震性
室溫下，玻璃是一種硬而脆的材料。在外力作用下，玻璃不可能像金屬一樣產生塑性變形，而容易產生脆性破裂。當溫度產生突發性變化時，玻璃體由于經受不住熱震而破壞。然而，玻璃的熱震破壞分兩種情況：當經受急熱時，玻璃體表面產生壓應力，內部受到拉應力；而當經受急冷時情況相反，即表面產生拉應力，內部受到壓應力。由于受到瞬時熱應力的作用，玻璃就從應力集中的地方，即玻璃與其他材料封接的交界處或有表面缺陷的地方先行破裂。但是，玻璃“耐壓不耐拉”，即其抗拉強度僅是抗壓強度的1/10左右，因而當熱震溫差相同、急熱或急冷速率相同時，玻璃由熱態到冷態比由冷態到熱態的熱震條件苛刻得多，這就是說，玻璃經受急冷的破壞性要比經受急熱的破壞性大得多。必須指出，無論是急熱或急冷，如果是在局部溫度作用下，則熱震破壞性較大。
影響熱震性最主要的因素是玻璃的熱膨脹系數a。a越大，熱震性越差，故在選擇與其他材料相封接的玻璃時，宜采用a較低的材質，使封接體有較佳的抗熱震性。此外，玻璃的抗熱震性還與封接件的幾何形狀與尺寸有關。當玻璃與其他材料封接時，如果玻璃的表面積越大，厚度越厚，則封接件的抗熱震性越差。
除特殊情況下外，與其他材料封接用的玻璃分為兩大類：一類是所謂硬(質)玻璃，它的a大約在(32~50)×10-7/℃；另一類是軟(質)玻璃，它的a略高于88×10-7/℃。由于軟玻璃比硬玻璃的a大，故軟玻璃的抗熱震性一般比硬玻璃差。
(2)玻璃的熱膨脹系數
選擇與其他材料相封接的玻璃，兩者的a必須盡可能接近，以使封接后產生盡可能小的應力。如果熱膨脹系數的差值△a超過±10%，則在封接界面會產生較大的內應力，一旦應力超過它的強度極限，則封接件遭到破壞，這時在封接玻璃交界處出現縱向線形裂紋。為了得到無裂紋的封接件，一般要求在玻璃的應變點以下，兩者的熱膨脹曲線基本接近。
(3)玻璃的電絕緣性能
作為封接玻璃來說，一般要求具有較好的電絕緣性能，否則就不能在電子領域中得到廣泛的應用。室溫下，石英玻璃的電阻率高達1016Ω·cm以上，普通玻璃的電阻率也不低于1013Ω·cm。然而，玻璃的電阻率隨著溫度的上升而急劇下降。在電子玻璃中，早就規定了一個相應的參數叫T點，它是以體積電阻率108Ω·cm時的溫度來表示玻璃絕緣性能的好壞。T點越高，則玻璃的電絕緣性能越好。
當溫度超過1000℃時，由于電阻率的直線下降，玻璃幾乎成了導體。因為玻璃是典型的離子導電物質，其導電機理顯然是堿金屬離子在場強作用下的移動而造成。所以，對于絕緣性能要求較高的封接件來說，引入玻璃組成中的一價金屬氧化物應相應減少。
另外，當玻璃表面吸附了水分或其他雜質時，表面電阻也會明顯下降，如果表面析出堿金屬離子，電阻就急劇下降。例如每當梅雨季節來臨，許多未加“防護層”的電子元件或其他封接制品往往阻抗變小，這是由于它從潮濕空氣中捕獲羥基離子(OH-)而使電導增加的緣故。因此，減少玻璃組成中的堿金屬氧化物含量和加強玻璃的表面處理，這些都有助于提高玻璃封接件的電氣性能。
(4)玻璃的抗水性
大多數玻璃對水、酸、堿、氣體以及化學試劑等均有較好的抵抗能力。作為封接用的電子玻璃，要求更高，否則將限制了它在各種嚴酷環境下的使用。玻璃的抗水性與抗熱震性類似，主要取決于玻璃的化學組成，尤其是堿金屬氧化物。玻璃組成中堿金屬氧化物愈多，抗水性越差；反之，堿金屬氧化物愈少，抗水性愈好。其次，增加玻璃組成中Al2O3、ZrO2或ZnO的含量，則有利于抗水性的提高。再者，通過熱處理或表面處理，也是提高玻璃抗水性行之有效的途徑。
(5)玻璃的軟化點
在選擇封接玻璃時，除上述主要性能外，還希望玻璃的軟化溫度不要過高。因為過高一方面會導致熔封溫度的升高，另一方面也不利于封接時的流動性，若流動性不良，玻璃體就不可能布滿整個封接空間，潤濕不充分，封接強度低，這也是造成慢性滲漏的一個重要原因。
(6)對玻璃質量的要求
用于封接的玻璃在熔制后期的澄清過程中，必須充分排除氣泡，也不應有結石及明顯的條紋。玻璃中由條紋所構成的拉應力，如果與其他材料封接所形成的應力相加，這種拉應力能使封接件炸裂。當然，微弱的條紋不至于有這種危險。但是，氣泡與毛細孔的危害性比條紋嚴重，它們的存在往往是玻璃不能采用的原因，尤其是在制造管形封接件過程中，在車床上進行玻璃加工時，毛細孔的一端會被封閉，如果不采取措施，則在加工玻管另一端時，由于空氣的膨脹，經常會形成氣泡。如果氣泡在這些封接件中形成，就可能在玻璃與其他材料相接觸的面上破裂，并在封接件中形成裂縫。
(慧樸科技，huiputech)
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