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摘要：伴随着科学技术的不断发展，针对不同材料的利用范围和利用方式也在逐渐地扩大。在玻璃制品的应用过程当中，为了探讨预烧结温度对玻璃-玻璃封接键合的影响，开展实验，并且对实验的结果现象进行分析，为提升对于预烧结温度以及封接玻璃的研究提供参考。
关键词：烧结；玻璃；预烧结温度；封接玻璃
引言：在不同的温度之下对于玻璃烧结也会产生不同的后果影响，将不同温度情况下的预烧结样品进行封接键合实验，能够有效帮助探索出在封接玻璃过程但中预烧结温度的影响，帮助有效开展预烧结温度影响的探索。经过试验可以了解到预烧结温度对于玻璃基板之上的玻璃料表面影响会伴随着温度变化而产生改变，进而寻求到最为适合的烧制温度和键合效果。
1.预烧结温度意义
所为烧结温度指的是在针对一些耐火材料进行烧结时，其实现气孔最小、产品的性能最优良的一个特定温度，在这个温度的状况之下，材料本身可以达到最佳的使用效果，而预烧结温度则是激光键合工作的最后一道工序。激光键合在近年来的使用过程当中能够有效地帮助开展键合工作，并且十分高效便捷。近些年来，伴随着电子元器件的集成度不断提升，因此在封装工艺方面也逐渐被细化和精确化，封装工艺当中，激光封装是一种较为新型的，但是封装效果较好的技术，这种技术能够保证在较小的部分开展封装，尤其是在一些细小的电子器件方面，能够有效体现出自身的优点。激光封装目前来说仍在探索之中，并且在使用过程当中较为突出的一个问题就是温度分布不均匀的情况之下，封装器件会被损坏。预烧结工艺的质量对于玻璃材料的基板能够具有十分有效的印象，为了可以有效探索最佳的温度，提升预烧结工艺的发展程度，可以针对预烧结最高温度开展分析研究，并且探索出最适宜玻璃预烧结温度[1]。
2.实验
在试验之前，首先需要准备实验所需要的材料，进行预烧结温度对于玻璃封接键合工作的影响分析中，所使用到的玻璃粉是可以吸光的自主研发的铋酸盐低温玻璃粉，这种玻璃粉的性质决定了其的软化点温度为420℃，并且膨胀系数为5.2×10-7℃-1。封接工作主要面向的材料包含有三大类，其中低熔点封接玻璃所述的类型是无机封接材料，这种封接材料是一种较为先进的焊料，因此具有耐热性好、化学性稳定以及机械强度高等优势，在使用的过程当中具有良好的表现。其余的封接材料还包含了金属封接材料、有机封接材料。
其次将铋酸盐玻璃粉通过添加酒精和粘合剂的方式配成玻璃浆料，其中玻璃粉的比重占有三分之二，所使用的玻璃基板则是选用了Codel1737玻璃。该实验主要分为六种不同烧结温度峰值设定，分别为410℃、440℃、470℃、500℃、530℃以及560℃。在不同的温度情况下开展实验，并且在烧结炉当中进行烧结，其中不同峰值温度下定的烧结升温曲线示意图如图1所示。
图 1 预烧结实验玻璃升温曲线示意图
图中的曲线可以表明在室温的情况下开展烧结实验，当温度升高速度保证在每分钟升温10℃的情况下，并且将温度增加到180℃，这时能够有效地将实验样品当中玻璃浆料的水喝酒精元素加以蒸发筛除。并且在以后升温按照美分钟10摄氏度的速度匀速升温，当温度达到了330℃的时候，在浆料当中存在的有机黏结剂就会蒸发消失，或者是通过燃烧的现象消失。持续升温，这期间的温度升速控制在每分钟升温5℃的速度，并且将温度升至峰值温度，开展半个小时的保温工作，并且直至烧结炉当中的温度自然冷却到同室温相同。
3.实验结果
通过对于实验的过程以及试验的样本进行观察，可以发现以下结果。当同样的材料在不同的烧结温度环境下进行烧结实验，就会由于玻璃料以及玻璃基板本身所具有的特性而产生不同的热膨胀变化[2]。热膨胀系数和物质的特点性质有关，玻璃料以及玻璃基板分别拥有自身的热膨胀系数。试验当中不同烧结温度环境下，内应力也会发生变化，如下图所示。
图 2 烧结温度变化下内应力最大值的变化情况
经过仿真实验可以明显的观察到，玻璃料以及玻璃基板这两个不同的主体膨胀系数变化具有差异性。玻璃料自身所表现出的膨胀系数是伴随着温度升高而不断增加的，而玻璃基板所表现出的膨胀系数却并没有表现出严重明显的改变。其中预烧结最高温度设定为410℃的试验样品烧结结果表现出已经距离玻璃料软化点较为接近，但是却并没有达到真正的软化点。在440℃下的温度中实施烧结工作，发现玻璃材料在烧结后，表面并没有出现太大的孔洞，而小型孔洞的面积也有所降低，和410℃的烧结样品相比具有较大的改善，玻璃表面也没有发现太大的颗粒，同时玻璃表面更加平整。由此我们可以得出以下结论，玻璃的预烧结温度需要大于玻璃的软化温度。而470℃条件下的玻璃在烧结后所得到的表面也是最为平整的，同时孔洞的直径较小，且浅，几乎形成了一种较为顺滑的平面，但是左上角发现了共晶析现象。当温度达到500℃度时，开始出现大量的共晶颗粒。而在温度达到530℃时，所出现的烧结成果和410℃条件下的烧结情况相同，在玻璃表面能够发现共晶现象，同时出现各种大小不一的孔洞。而出现这种现象的原因可能是玻璃经过高温加热后出现的软化现象，温度在持续上升到达共晶所产生的温区，从而形成整体较为坚固的共晶颗粒，降低了玻璃材料的流动性，从而在玻璃表明出现大量孔洞。细小的孔洞则是在坚固的共晶的影响下，是气体集聚无法溢出而形成的，从而只能以小孔的形式出现在玻璃材料的表面，直接挥发或是直接燃烧。
论文作者:霍玉凯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/15
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