Однако методы устранения остаточных напряжений в стекле отличны от методов устранения напряжений, обусловленных различием КТР.

Технологический процесс спаивания металла со стеклом включает следующие основные операции:

1. подготовку стекла и металла к спаиванию

2. изготовление спая

3. отжиг спая

4. контроль

Подготовка стекла заключается в получении требуемой поверхности спая и поверхностной обработке. Большая часть спаиваемых стеклянных заготовок имеет трубчатую форму или форму диска. Торцевую плоскость трубок в массовом производстве получают оплавлением - отрезком газовым пламенем на станках для обработки стекла или отрезкой абразивным кругом. Цилиндрическую поверхность диска получают шлифованием. После этих операций с целью удаления стеклянной пыли, абразива и других загрязнений промывка в теплой подкисленной воде и затем в проточной воде с последующей сушкой в термостатах. Поверхностная обработка стекол производится для увеличения или уменьшения поверхностного сопротивления, удаления адсорбированной влаги и газов. Для этого выполняют промывку растворами кислот, очистку водяным паром и в тлеющем разряде, гидрофобную обработку, создание поверхностных покрытий испарением в вакууме, восстановление солей, металлов и др.

Подготовка металлов перед спаиванием предусматривает:

придание металлу нужной формы;

создание на поверхности слоя (обычно окисла металла) смачиваемого стеклом;

увеличение шероховатости поверхности до Rz= 20¸5 мкм для увеличения механической прочности спая;

снижение содержания газов, растворенных в металле;

обезуглероживание поверхностных слоев металла;

устранение загрязнений и трещин;

уменьшение поверхностного сопротивления сплава. Выполнение этих задач достигается путем последовательного применения разнообразных механических, химических и других операций различных для отличающихся друг от друга сплавов. Заключительной всегда является операция обезгаживания металла необходимая для предупреждения выделения газа и образования газовых пузырей на поверхности слоя.

Изготовление спая

Процесс образования спая рассмотрим на примере получения бусинкового спая (рис.1,а) в газовом пламени. Такие спаи нужны при впаивании вводов в оболочку. В этом случае стекло, предварительно нанесенное на ввод, упрощает изготовление ввода, сводя впаивание металлического стержня в стекло к спаиванию двух стекол. Для выполнения спая подготовляют заранее отрезок стеклянной трубки на 0,1 .0,2 мм больше диаметра ввода, длина и толщина стенки трубки принимаются равными длине и толщине будущего спая. После предварительного нагрева стержня ввода (с целью получения слоя адгезионных окислов) трубка быстро насаживается на стержень и при непрерывном вращении стержня прогревается тонким пламенем до спаивания с металлом. Нагревание начинается у одного конца трубочки и его место перемещается к другому концу трубочки. Благодаря чему воздух вытесняется из зазора между стеклом и вводом и спай получается равномерный и без пузырей.

Спаивание может быть выполнено кроме нагрева газовым пламенем, в печи, при помощи индуктивного нагрева и джоулевого тепла, с использованием соответствующих печей или установок. При спаивании часто используют различные приспособления и прессформы для обеспечения правильного взаимного расположения вводов относительно оболочки.

Отжиг спаев

Отжиг спаев применяется для устранения закалочных напряжений и управления в некоторых пределах термическими напряжениями. Устранение остаточных и управление термическими напряжениями достигается посредством некоторой пластической деформации стекла, происходящей при выдержке спая в течение определенного времени при некоторой температуре с последующим охлаждением его до комнатной температуры с такой скоростью, чтобы возникающие напряжения не превосходили определенной величины.

Контроль спаев

Целью контроля спаев является отделение негодных приборов из представленных к реализации.

Контроль выполняется по большему количеству параметров, важнейшими из них являются:

1. качество спая - газонепроницаемость и высокое омическое сопротивление;

2. величина остаточных напряжений;

3. видимые дефекты.

Технологические требования к конструкции спаев

металла со стеклом

Основу этих требований составляет получение герметичных спаев металла со стеклом, обеспечивающих длительную эксплуатацию изделий без отказа. Основные требования к технологичности конструкции изделия следующие:

1. Стекло должно хорошо смачивать металл, с которым оно спаивается и иметь малую газонепроницаемость.

2. Стекло должно иметь высокую прочность и термоустойчивость, определенные диэлектрические свойства, противоэлектролизную стойкость.

3. Температура плавления металла должна быть выше температуры плавления стекла.

4. Стеклянная часть спая должна иметь плавные переходы (радиусы, конусы и тому подобное) от одного элемента изделия к другому.

5. Граница спая должна представлять собой однообразную геометрическую поверхность: цилиндр, плоскость, тор и так далее.

6. Конструкция спая, удовлетворяющая требованиям технологии представлена на рис.1

Литература

1. В.А. Бачин. Диффузионная сварка стекла и керамики с металлами.-М.: Машиностроение, 1986. – 184 с;ил.

2. Любимов М.Л. Спаи металла со стеклом. М. Энергия 1968. 280с.

3. Роус Р. Стекло в электронике. М. Советское радио. 1969. 356с.