玻璃与其他材料封接的原理

玻璃与其他材料封接的含义是:加热无机玻璃,使其与其他材料表面达到良好的浸润而紧密 地结合在一起,随后玻璃和其他材料冷却到室温时,玻璃和其他材料仍能牢固地封接在一起,成 为一^个整体。

所谓玻璃与其他材料的封接,就是要将玻璃和其他材料紧密的粘接在一起,形成强度高而不 透气的永久封接。随着现代科学技术的发展,在电子工业、核能工业、航空航天和现代通信等高 新领域中,器件的小型化、结构元件的精密化程度不断提高,电子元器件的种类越来越多,制品 的形状也越来越复杂,它们对封接制品的气密性和可靠性的要求越来越高,对工作环境的要求也 越来越高。用于封接的材料种类有多种,从化学成分上大致可以分为有机材料、无机材料和金属 材料三类。其中,有机材料包括环氧树脂、有机硅橡胶、硅酮树脂等有机高分子材料,主要用于 低温封接;无机材料主要包括玻璃、搪瓷等,主要适用于高温、气密性封接;金属材料主要是 Pb-Sn焊锡等焊料,主要适用于电子产品中的焊接。

封接玻璃是指一切能与其他材料如各种金属或合金、陶瓷以及别种玻璃(包括微晶玻璃)封 接在一起的玻璃。封接玻璃作为无机封接材料的一种,由于其在气密性和耐热性方面优于有机高 分子材料,在电绝缘性能方面又优于金属材料,因而封接玻璃具有广泛的应用领域。用得最多的 就是玻璃与金属的封接,而玻璃与玻璃以及玻璃与陶瓷的封接也日趋增多。

玻璃之所以与其他材料可以进行封接,是由它本身性质所决定的。玻璃具有热软化型粘接剂 的功能。玻璃被加热后,软化、熔融,具有流动性,不仅可以自身互相粘接,而且还可以和金属 或陶瓷粘接。若玻璃的热膨胀特性和被封接材料相符合时,便可以达到极强的粘接状态。

通常,当两种材料进行封接时,在封接界面附近有两类情况:一类叫做相互扩散,是指两种 不同材料之间封接时在交界面直接产生的相互扩散。例如玻璃和玻璃光学研磨封接,以及金属之 间的熔接;另一类叫做熔化扩散,这类是指为便于封接,在交界处放入异种材料,使材料之间产 生熔化扩散现象。例如玻璃和金属、陶瓷与金属难以直接发生相互扩散的封接,这种场合下产生 熔化扩散现象。然而,无论是相互扩散或是熔化扩散,界面附近的组成、性质和材质内部的组 成、性质是不同的,这种变化对封接件的稳定性有很大的影响。

作为封接材料,玻璃可以用于:①陶瓷-陶瓷封接,如集成电路、高密度磁头的磁隙、硅芯 片、底座、传感器、MEMS、MOEMS等;②金属-金属封接,如电热元件、家用电器等;③玻 璃-玻璃封接,如彩色显像管屏锥等;④玻璃-金属封接,如对绝缘性、可靠性和气密性要求高的电真空器件、航天继电器、McM模块等。


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