Спаиваемость стекол с металлами
Спай – неотъемлемая часть любого ЭВП и ряда ППП. Спай должен обеспечивать герметичность внутреннего объема прибора (иначе он выйдет из строя).
Поскольку поверхность металлов покрыта оксидами, а стекло (химически) является сплавом оксидов, то стекло, как правило, хорошо смачивает металлы (практически все).
Для надежности спая важно, чтобы напряжения в нем не привели к нарушению сплошности стекла или области контакта стекло – металл. Спаи могут быть согласованными (ТКЛР стекла ТКДР металла) и несогласованными (ТКЛР стекла ТКДР металла). Напряжения в спае зависят отряда факторов (в первую очередь – от величин ТКЛР стекла и металла). Тепловое расширение металлов практически (почти) линейно зависит от температуры. У стекол тепловое расширение близко к линейному до точки трансформации, а далее значительно сильнее зависит от температуры, т.е. на кривой расширения стекла есть точка перегиба, но в диапазоне рабочих температур зависимость теплового расширения стекол от температуры «можно считать линейной».
Анализ напряжения в спае.
Замечение: Напряжение в спае начнут возникать после того, как оба элемента спая станут упругими. У стекол это происходит при вязкости около 1014Па*с
ТКЛР Ме больше чем стекла (αм> αc), т.е стекло- сжато, металл – растянут.
бс= (αм- αc)∆Т*Ес/(1+f*Ec/Eм) – формула напряжения в стекле
1)чем меньше ∆α (ТКЛР) – тем меньше бс;
2)чем меньше Ем- тем меньше бс;
3)чем больше f – тем меньше напряж в стекле бс; f =Sc/Sм
4)чем меньше ∆Т –тем меньше бс
5)чем меньше Ес – тем меньше бс
Замечание:
Первыми тремя указанными факторами можно управлять!
Можно впаивать тонкие металлические вводы из мягкого пластичного металла (малое значение Е), например, из меди , и получать несогласованные надежные спаи.
В крупных ЭВП (значение Sм – велико) спаи обязательно должны быть соглаованы.
Напряжения в спае могут возникать из-за различных температур охлаждения элементов спая.