玻璃封接工艺对玻璃的要求

玻璃和其他材料的良好封接以及封接制品≡性能的优劣，在相当大程度上取决于该封接玻璃的性能，因而封接前，对采用的封接玻璃性能的了解及选择适▲宜的玻璃与其他材料封接是极为重要的。对于与其他材料封接，玻璃的性能要求是：在受热工作状态下不变形，保持刚性固态▂，与其他材【料结合牢固，且结合处能保持良好的气密性，封接制品需有一定的热性能、电性能及有关理々化性能，因而，所选择的玻璃应具有较好的抗热震性、电绝缘性能、机械性能以及化学稳定性。

(1)玻璃的抗热震性

室温下，玻璃是一种硬而脆的材料。在外力作用下，玻璃不可♀能像金属一样产生塑性变形，而容易◆产生脆性破裂。当温度产生突发性变化时，玻璃体由于经受不住热震而破坏。然而，玻璃的热震破坏分两种情况：当经受急热时︼，玻璃体表面产生压应力，内部受到拉应力；而当经受急冷时情况∮相反，即表面产生拉应√力，内部受到压应力。由于受到瞬时热应力的作用，玻璃就从应力集中的地∴方，即玻璃与其他材料封◢接的交界处或有表面¤缺陷的地方先行破裂。但是，玻璃“耐压不耐拉”，即其抗拉强度╱仅是抗压强度的1/10左右，因而当热震温差相卐同、急热或急冷速率相同时，玻璃由热态到冷态比由冷态到热态的热震条件苛刻得多，这就是说，玻璃经受急冷的破坏性要比经受急热的破坏性大得◥多。必须指出，无论是急热或急冷，如果是在局部温度作∏用下，则热震破▼坏性较大。

影响热震性最主要的因素是玻璃的热膨胀系数a。a越大，热震性越差，故在选择与其他◤材料相封接的玻璃时，宜采用a较低←的材质，使封接体有较佳的抗热震性。此外，玻璃的抗热震性〓还与封接件的几何形状与尺寸「有关。当玻璃与其他材料封接时，如果玻璃的表面积越大，厚度越厚，则封接件的抗热震性越差。

除特殊情况下外，与其他材料封接用的玻璃分↓为两大类：一类是所谓硬(质)玻璃，它的a大约在(32~50)×10-7/℃；另↑一类是软(质)玻璃，它的a略高于88×10-7/℃。由于软玻璃比硬√玻璃的a大，故软玻璃的抗热震性一般比硬玻璃差。

(2)玻璃的热膨胀系数

选择与其他材料相封接的玻璃，两者的a必须尽可能接近∞，以使封接后产★生尽可能小的应力。如果热膨胀系数的差值△a超过±10%，则在封接界面会产生较☆大的内应力，一■旦应力超过它的强度极限，则封接件遭到破坏，这时在封接玻璃交界处出现纵向线形裂纹。为了得到无裂纹的封接ㄨ件，一般要求在玻璃的应变点以下，两者的热膨胀曲线基本接近。

(3)玻璃的电绝缘性能

作为封⌒接玻璃来说，一般要求具有较好的♂电绝缘性能，否则就不能在电子领域中得到广泛的应用。室温下，石英玻璃的电阻率高达1016Ω·cm以上，普通玻璃的电阻◎率也不低于1013Ω·cm。然而，玻璃的电阻率随着温度的上升而急㊣　剧下降。在电子玻璃中，早就规定了一个相应的参数叫T点，它是以体积电阻率108Ω·cm时的温度来＠表示玻璃绝缘性能的好坏。T点越高，则玻璃的电绝缘性能越好。

当温度超过1000℃时，由于电阻率的直线下々降，玻璃几乎成〓了导体。因为玻璃是典型的离子导电物质，其导电机理显然是碱金属离子在场强作用下的移动而造成。所以，对于绝缘性能要求较高的封接♀件来说，引入玻璃组成中的一价金属氧化物应相应减少。

另外，当玻璃表面吸附了水分或其他杂质时，表面电阻也会明显下降，如果表面析出碱金属离子，电阻就急剧下降。例如每当梅雨季节来临，许多未加“防护层”的电子元件或其他封接制品往往阻抗变小，这是由于它从潮湿空气中捕获羟基离子(OH-)而使电导增加的缘故。因此，减少玻№璃组成中的碱金属氧化物含量和加强玻璃的表面※处理，这些都有助于提高玻璃封接件的电气性能。

(4)玻璃的抗水性

大多数玻▅璃对水、酸、碱、气体▲以及化学试剂等均有较好的抵抗能力。作为封接用的电子玻璃，要求更高，否则将限制了它在各种严酷环境下的使用。玻璃的抗水性与抗热震』性类似，主要取决于玻〖璃的化学组成，尤其是碱金属氧化物。玻璃组成中碱金属氧化物愈多，抗ω　水性越差；反之，碱金属氧化物▓愈少，抗水性愈好。其次，增加玻璃组成中Al2O3、ZrO2或ZnO的含量，则有利于∮抗水性的提高。再者，通○过热处理或表面处理，也是提高玻璃抗水性行之有效的途径。

(5)玻璃的软化点

在选择封接玻︾璃时，除〓上述主要性能外，还希望玻璃的软化温度不要过高。因为过高一方面会导致熔封温度的升高，另一方面也不利于封接时的流动性，若流动性々不良，玻璃体就不可能布满整个封接空间，润湿不▂充分，封接▆强度低，这也是造成慢性渗漏的一个重要原因。

(6)对玻璃质量的要求

用于封接的玻璃在熔制后期的澄清过程中，必须充分排〒除气泡，也ㄨ不应有结石及明显的条纹。玻璃中由条纹所构成的拉应力，如果与其＠ 他材料封接所形成的应力相加，这种拉应力能使封接件炸←裂。当然，微弱的条纹不至于有这种危险。但是，气泡与毛细孔的危害性比条纹严重，它们的存在往往是玻【璃不能采用的原因，尤其是在制造管形封接件过程◆中，在车床上进行玻→璃加工时，毛细孔的一端会被封闭，如果不采取措︻施，则在加工玻管¤另一端时，由于空气的膨胀⌒，经常会形成气泡。如果气卐泡在这些封接件中形成，就可能在玻璃与其他√材料相接触的面上破裂，并在封♀接件中形成裂缝。