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可伐(Kovar)合金作為電子封裝行業(yè)中常用的金屬外殼材料,由于其具有與鉬組玻璃為接近的線膨脹系數(shù),以及在與鉬組玻璃封接(熔封)過程中能產生小的封接應力,從而獲得良好的氣密性。為使金屬管殼能達到氣密性封接,在整個封接工藝中,退火工序無疑起著一個承上啟下的重要作用,它既了金屬零件在前序——制造加工中產生的內應力,又為金屬零件在后續(xù)工序——封接工序的實施作好了材料組織上的準備。
可伐合金物理性能
比重 8.36
密度 0.3020lb/in3
導熱性 120.0 BTU-in/hr/ft2/°F
彈性系數(shù)(E) 20.0 x 103 ksi
電阻(70.0°F) 294.0 ohm-cir-mil/ft
居里溫度 815°F
熔點 2640°F
磁性
Kovar®合金在居里溫度之下都有磁性,磁性能取決于熱處理。硬度越小,導磁率越高,滯后損失越小。
可伐合金作為電子封裝行業(yè)常用金屬外殼材料,為使金屬管殼達到氣密性封接。
可伐外殼在封接前退火的目的在于:
(1)機械加工應力。可伐在冷加工發(fā)生塑性形變時,約有施加能量的10%~15%轉化為內能,即所說的內應力,從而使可伐材料組織處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)中,在室溫下,這種狀態(tài)能維持相當長的時間而不致發(fā)生明顯的變化。若一旦對它加熱,將發(fā)生一系列的組織和性能變化,使其材料組織趨向一種穩(wěn)定狀態(tài),這種組織和性能的變化,特別是組織結構的變化反映在封接面上,就是高溫封接中對鉬組玻璃的拉應力,可能會導致玻璃產生微小裂紋而漏氣;
(2)加工硬化。可伐零件在冷加工制造成型的過程中,由于內部的材料組織發(fā)生晶粒拉長、晶粒破碎等缺陷,使晶體缺陷大量增加,位錯密度增大。位錯之間距離越小,彼此間干擾越大,每個位錯線都存在一個應力場,位錯通過各自應力場相互作用,使可伐的硬度、彈性增加,而塑性下降,也就是加工硬化。加工硬化若不,在高溫封接時,位錯之間相互作用的應力場將會因晶體的回復或再結晶而被打破,失去平衡,這也對金屬與玻璃的封接有一定的應力影響;
(3)使材料組織均勻、細化、穩(wěn)定、一致;
(4)金屬表面脫碳。碳作為一種還原物質,具有強烈還原性,高溫下會奪氧生成C0,因而會在金屬與玻璃的封接面或玻璃中產生氣泡,不僅降低了金屬與玻璃的封接強度,也嚴重地影響了玻璃的性能,這在封接工藝中是絕不允許的;
(5)去除內部吸附氣體。
除上述外,在適當?shù)臍夥罩羞M行高溫熱處理,還具有進一步清潔金屬零件的作用。
可伐合金毛細管是指內徑很細的長條形管子。
Kovar合金又稱封接合金或定膨脹合金。在-70至500℃溫度范圍內,具有比較恒定的較低或中等程度膨脹系數(shù)的合金。主要類型有鐵鎳、鐵鎳鈷、鐵鎳鉻系合金。還有無氧銅、鎢、鉬及其合金和復合材料。主要用于電子工業(yè)及電真空工業(yè)作封接材料。
可伐合金組織結構
合金按規(guī)定的熱處理制度處理后,再經(jīng)-78.5℃冷凍,大于等于4h不應出現(xiàn)馬氏體組織。但當合金成分不當時,在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉變,相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹系數(shù)相應增高,致使封接件的內應力劇增,甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到,鎳是穩(wěn)定γ相的主要元素,鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織越趨向穩(wěn)定。合金成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外晶粒粗大也會促進γ→α相變。
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