封接玻璃粉BD-83

金属-玻璃用封接玻璃粉

封接玻璃背景
可伐合金与玻璃封接广泛运用于微电子金属封装、继电器、接插件、太阳能真空集热管、激光器等有气密性要求的场合。由于玻璃与可伐合金并不浸润，因而一般都是通过可伐合金表面的氧化膜与玻璃的浸润融合实现气密封接。
      国内相关封装厂的实际生产工艺大都如下：可伐合金在高温湿氢中脱碳除气----可伐合金引线和底盘表面预氧化处理---可伐合金引线和底盘与玻坯装架----可伐合金与玻璃高温熔封。这种封接方法大问题是工艺复杂，可伐合金需要多次经历高温，浪费资源，而且产品都是在不可控条件下完成封接的，导致封接质量得不到保障，产品的一致性差。

工具/原料
封接玻璃粉BD-83、可伐合金4j29、金属熔封加温设备、玻璃片


一、封接玻璃粉特性

项目 单位 指标
创纳粉体，封接玻璃，牌号：BD-83
热膨胀系数（Tr-250℃） 10-7/℃ 60-80
平均粒径 um 5.0±1.0
流动性直径 mm 25±2.0
软化温度 ℃ 390±10
封接温度 ℃ 420-600可选
封接时间 min 10±5
烧成后颜色 - 黑色或绿色或墨绿色
结晶型or非结晶型 - 非结晶型
常温粉末外观 - 灰色或淡绿色粉末
是否含铅 - 是
主要成分 - PbO/B2O3/Al2O3/SIO2/TiO2
用途 用于金属-玻璃封接

二、采用匹配封接

目前，玻璃与金属的封接方式有两种：匹配封接和压缩封接。
    匹配封接是选用膨胀系数比较接近的玻璃和金属（在常温到玻璃软化温度范围内），在高温封接后的逐渐冷却过程中使玻璃和金属收缩保持一致，从而减少由于玻璃与金属收缩差而产生的内应力，避免开裂现象。   
压缩封接是指选用的金属材料的膨胀系数比玻璃膨胀系数大，在封接冷却时由于金属收缩比玻璃收缩大，从而使金属对玻璃产生一个压应力（利用玻璃承受抗压能力远大于金属抗拉能力的特性），以此达到封接目的。
目前的压缩封接工艺还有待完善。封接所选取的材料和控制参数都有待进一步探讨，而且采用压缩封接存在电性能较差的致命弱点。
    玻璃与金属封接过程是一个复杂的物理化学反应过程。根据整个封接过程中玻璃与金属氧化反应来确定烧结参数。除了要玻璃在固化过程中的膨胀系数与金属膨胀系数基本保持一致外，金属预氧化、玻璃液粘度变化、二次再结晶及冷却时的玻璃分相现象都充分考虑。

案例：激光器内可伐合金与玻璃封接，封接后颜色一般为黑色或绿色，气密性良好，封接温度为450°内、粘接剂适量，无需颜料。


三、关于玻璃与金属的膨胀系数以及如何选择封接基材


玻璃与金属的膨胀系数主要决定于材料成份。只要选定了玻璃牌号和金属牌号，其膨胀系数也就确定了。
    金属材料通常选用4J29铁镍钴可伐合金（Fe54％、Ni29％和Co17％），其膨胀系数为4.7×10－6/℃。与4J29进行匹配封接的玻璃牌号主要有DM-305、DM-308、DM-320等。由于它们的成份不相同,在封接时温度和时间的参数也不相同，而且所选材料牌号不同而封接后效果也有差异。例如，在同等工艺条件下，选用DM-305玻璃封接后其绝缘电阻和耐压强度都要好于DM-308玻璃。而DM-308玻璃封接后其封接结合力比DM-305强。
另外关于太阳能真空集热管的金属-玻璃粉封接
     因为玻璃管内管吸收太阳光，比较热，膨胀；外管由于真空的存在，温度较低，不膨胀，这样，真空管自身应力形成，容易涨破。一般市面上解决方案为两种，一种是竹节状，一种是螺旋状。但是，这两种基本都不是很牢靠，玻璃制品，容易破碎。     另一种的玻璃金属封接直通管，使用内部为金属管道，外部用玻璃保持真空，金属部分用波纹管来抵消膨胀。此种真空管安全系数大大提高，关键在于玻璃跟金属的熔合状态不容易形成，一般用作玻璃-金属熔封和压封两种。比较牢靠的是熔封，此类真空管用于槽式光热发电比较多。

四．注意事项
①封接玻璃粉的型号要选择正确，尤其是对封接温度、膨胀系数、烧结后颜色
②可伐合金种类繁多，选择膨胀系数适合封接的可伐合金较好，例如可伐合金4j29