Typische Fehler und Vorbeugung bei der Glas-Metall-Versiegelung – von „geprüfter Qualität“ zur „manufakturierten Qualität“

1. Die drei häufigsten GTMS-Defekte

In den beiden vorherigen Artikeln wurde erläutert, wie überprüft werden kann, ob versiegelte Teile qualifiziert sind. Hermetiktests und Zuverlässigkeitstests sind beides „nachträgliches Gatekeeping“; Die kontinuierliche Herstellung qualifizierter Teile ist auf die Kontrolle des Fertigungsprozesses angewiesen. GTMS (Glas-zu-Metall-Versiegelung) ist das klassischste Verpackungsverfahren. Schauen wir uns also zunächst an, welche Fehler in der Produktion entstehen und wie diese verhindert werden. Die drei häufigsten:

Glasrisse – Risse treten an der Dichtungsschnittstelle oder im Glasisolator auf; Dies ist der häufigste GTMS-Fehlermodus. Risse verschlechtern die Isolationsleistung und entwickeln sich in schweren Fällen zu Leckpfaden.

Blasen und Hohlräume – Blasen oder Hohlräume treten im Glas oder an der Dichtungsschnittstelle auf. Blasen verringern die Isolationsfestigkeit und bilden in schweren Fällen Kanäle, die zu Undichtigkeiten führen.

Dichtungsleckage – eine schlechte Verbindung an der Glas-Metall-Grenzfläche hinterlässt mikroskopisch kleine Lücken, die sich letztendlich als Hermetikversagen bemerkbar machen.

2. Ursachen und vorbeugende Maßnahmen

Jeder der drei Fehlertypen hat eine eindeutige Grundursache, und die Prävention erfolgt in drei entsprechenden Richtungen:

Rissverhinderung – die Hauptursachen sind eine falsche WAK-Anpassung oder eine zu schnelle Abkühlung; Die Gegenmaßnahme ist die doppelte Kontrolle von Materialien und Kühlung: Passende Dichtungen verwenden Kovar + Borosilikatglas (CTE ≈ 5,3×10⁻⁶/°C). Dies ist auch die Standardkombination, die seit langem von klassischen GTMS-Produkten wie den TO46- und TO56-Stiftleisten übernommen wird.

Blasenverhinderung – die Hauptursache ist das Gas in den Rohstoffen, das nicht rechtzeitig abgeführt wird; Die Gegenmaßnahme ist eine doppelte Kontrolle der Sinteratmosphäre und des Prozesses: Das Sintern erfolgt in einer reduzierenden Atmosphäre, so dass die von der zerfallenden Glascharge freigesetzten Gase vollständig abgeführt werden, und der Entgasungsschritt vor dem Sintern darf niemals übersprungen werden.

Verhinderung von Lecks – die Hauptursachen sind eine unsachgemäße Kontrolle der Oxidschicht auf der Metalloberfläche oder eine unzureichende Benetzbarkeit des Glases. Die Gegenmaßnahme ist die Kontrolle des Oberflächenzustands: Vor dem Sintern wird das Kovar-Gehäuse entfettet, mit Säure gebeizt und voroxidiert, um die Benetzung des Metalls durch das Glas und deren chemische Bindung zu verbessern.

Der Kern der Fehlervermeidung ist die Prozesskontrolle – nur wenn jeder Prozessparameter innerhalb seines Fensters bleibt, kann die Fehlerrate dauerhaft unter Kontrolle bleiben; und ob die Prävention wirksam ist, muss letztlich durch die im ersten Artikel beschriebene Hermetikprüfung überprüft werden.

[Vorschau auf den nächsten Artikel] Nächster Artikel: Typische Defekte und Verhinderung der Keramik-Metall-Versiegelung – auch Defektkontrolle, aber was macht CTMS anders?

[Glossar]

1. CTE (Wärmeausdehnungskoeffizient) : der Wärmeausdehnungskoeffizient – ​​die lineare Ausdehnung pro 1 °C Temperaturanstieg in Einheiten von ×10⁻⁶/°C; der Kernparameter für passende Dichtungsmaterialien

2. Benetzbarkeit : Die Fähigkeit von geschmolzenem Glas, sich über eine Metalloberfläche auszubreiten, bestimmt durch Oberflächenspannung und chemische Reaktionen an der Grenzfläche

3. Voroxidation : ein Prozessschritt, der vor dem Versiegeln eine kontrollierte Oxidschicht auf der Metalloberfläche bildet, um die chemische Bindung mit dem Glas zu verbessern