유리 대 금속 봉인의 일반적인 결함 및 예방 - '검증 품질'에서 '제조 품질'까지

1. GTMS의 가장 일반적인 세 ​​가지 함정

처음 두 기사에서는 씰이 적격인지 확인하는 방법에 대해 논의했습니다. 기밀 테스트와 신뢰성 테스트는 "사후 점검"입니다. 적격 부품의 지속적인 생산은 제조 공정 제어에 달려 있습니다. GTMS(Glass to Metal Seal)는 가장 고전적인 포장 공정으로, 생산 과정에서 어떤 불량이 발생할 수 있는지, 어떻게 방지할 수 있는지 먼저 살펴보겠습니다. 가장 일반적인 세 ​​가지:

유리 균열 - 균열은 밀봉 경계면이나 유리 절연체 내부에서 발생합니다. 이것이 가장 일반적인 GTMS 실패 모드입니다. 균열은 단열 성능을 저하시킬 수 있으며 심한 경우 누출 경로가 발생할 수 있습니다.

기포 및 공극 – 유리 내부 또는 밀봉 인터페이스에 기포 또는 공극이 나타납니다. 기포는 단열재의 강도를 감소시킬 수 있으며 심한 경우 채널에 연결되어 누출을 일으킬 수 있습니다.

밀봉 누출 – 유리-금속 경계면의 접착력이 좋지 않으면 작은 틈이 생겨 궁극적으로 기밀성 실패로 나타날 수 있습니다.

2. 근본 원인 및 예방 조치

이러한 세 가지 결함 유형 각각에는 명확한 근본 원인이 있으며 예방 조치는 세 가지 해당 방향에 따라 진행됩니다.

균열 방지 - 근본 원인은 부적절한 CTE 매칭 또는 너무 빠른 냉각입니다. 이에 대한 대책은 재료와 냉각을 이중으로 제어하는 ​​것입니다. 지지 씰은 Kovar 합금 + 붕규산 유리(CTE ⁻ 5.3×10⁻⁶/°C)로 만들어집니다. 이는 TO46 및 TO56 커넥터와 같은 기존 GTMS 제품에서 사용되는 장기 표준 조합이기도 합니다.

기포 방지 - 근본적인 이유는 원료의 가스가 제때에 배출되지 않는다는 것입니다. 대책은 소결 분위기와 공정을 이중으로 제어하는 ​​것입니다. 즉, 환원 분위기에서 소결하여 유리 배치 재료가 분해될 때 방출되는 가스가 완전히 배출되도록 하고, 소결 전 탈기 단계를 건너뛰어서는 안 됩니다.

누출 방지 - 근본 원인은 금속 표면의 산화물 층을 잘못 제어하거나 유리 젖음성이 부족하기 때문입니다. 대책은 표면 상태 제어입니다. 소결하기 전에 Kovar 합금 쉘을 탈지하고, 산세 처리하고 사전 산화시켜 유리와 금속의 습윤성 및 화학적 결합을 향상시킵니다.

결함 예방의 핵심은 프로세스 제어입니다. 각 프로세스 매개변수가 해당 창 내에 있는 경우에만 결함률을 항상 제어할 수 있습니다. 그리고 예방 효과가 있는지 여부는 궁극적으로 첫 번째 글에서 언급한 기밀성 테스트를 통해 검증되어야 합니다.

[다음 기사 미리보기] 다음 기사: 세라믹-금속 씰의 일반적인 불량과 예방 - 불량 관리도 되는데, CTMS는 어떻게 다른가요?

[어휘]

1. CTE(열팽창계수) : 열팽창계수 - 온도 상승 1°C당 선형 팽창, 단위 × 10⁻⁶/°C; 씰링 재료 매칭을 위한 핵심 매개변수

2. 습윤성(Wettability) : 녹은 유리가 금속 표면에 퍼지는 능력으로, 표면 장력과 계면 화학 반응에 의해 결정됩니다.

3. 사전 산화(Pre-Oxidation) : 유리와의 화학적 결합을 강화하기 위해 밀봉 전 금속 표면에 제어된 산화물 층을 형성하는 공정 단계입니다.