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可伐(Kovar)合金作为电子封装行业中常用的金属外壳材料,由于其具有与钼组玻璃为接近的线膨胀系数,以及在与钼组玻璃封接(熔封)过程中能产生小的封接应力,从而获得良好的气密性。为使金属管壳能达到气密性封接,在整个封接工艺中,退火工序无疑起着一个承上启下的重要作用,它既了金属零件在前序——制造加工中产生的内应力,又为金属零件在后续工序——封接工序的实施作好了材料组织上的准备。
可伐合金物理性能
比重 8.36
密度 0.3020lb/in3
导热性 120.0 BTU-in/hr/ft2/°F
弹性系数(E) 20.0 x 103 ksi
电阻(70.0°F) 294.0 ohm-cir-mil/ft
居里温度 815°F
熔点 2640°F
磁性
Kovar®合金在居里温度之下都有磁性,磁性能取决于热处理。硬度越小,导磁率越高,滞后损失越小。
可伐合金主要有铁镍、铁镍钴、铁镍铬系合金。
铁镍合金简介
铁镍合金是一种在弱磁场中具有高磁导率和低矫顽力的低频软磁材料。早期铁镍合金用于通信,其后采用一种热处理工艺和真空冶炼的方法使合金特性得到较大的提高。含Ni78%的铁镍合金在弱磁场中的磁导率比硅钢高约10~20倍,普遍用于灵敏继电器、磁屏蔽、和无线电变压器、精密的交流和直流仪表、电流互感器(见互感器)中。在铁镍合金中加入钼、锰、钴、铜、铬等元素,可得具有更大初始磁导率μi和磁导率μm的三元、四元铁镍合金。
铁镍合金具有窄而陡的磁滞回线,在弱磁场中具有很大磁导率和很小的矫顽力,但它的电阻率不大,只适合在1 兆赫以下的频率范围工作,否则涡流损耗太大。铁镍合金的加工性能好,可制成各种形状复杂、尺寸要求的元件。但它的磁性能对机械应力比较敏感,工艺因素对磁性能的影响较大,如冲压会使μb下降,因而产品性能一致性不易满足。铁镍合金的成本高。常用的铁镍合金的特性和用途列于表。
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可伐合金作为电子封装行业常用金属外壳材料,为使金属管壳达到气密性封接。
可伐外壳在封接前退火的目的在于:
(1)机械加工应力。可伐在冷加工发生塑性形变时,约有施加能量的10%~15%转化为内能,即所说的内应力,从而使可伐材料组织处于一种不稳定的状态中,在室温下,这种状态能维持相当长的时间而不致发生明显的变化。若一旦对它加热,将发生一系列的组织和性能变化,使其材料组织趋向一种稳定状态,这种组织和性能的变化,特别是组织结构的变化反映在封接面上,就是高温封接中对钼组玻璃的拉应力,可能会导致玻璃产生微小裂纹而漏气;
(2)加工硬化。可伐零件在冷加工制造成型的过程中,由于内部的材料组织发生晶粒拉长、晶粒破碎等缺陷,使晶体缺陷大量增加,位错密度增大。位错之间距离越小,彼此间干扰越大,每个位错线都存在一个应力场,位错通过各自应力场相互作用,使可伐的硬度、弹性增加,而塑性下降,也就是加工硬化。加工硬化若不,在高温封接时,位错之间相互作用的应力场将会因晶体的回复或再结晶而被打破,失去平衡,这也对金属与玻璃的封接有一定的应力影响;
(3)使材料组织均匀、细化、稳定、一致;
(4)金属表面脱碳。碳作为一种还原物质,具有强烈还原性,高温下会夺氧生成C0,因而会在金属与玻璃的封接面或玻璃中产生气泡,不仅降低了金属与玻璃的封接强度,也严重地影响了玻璃的性能,这在封接工艺中是绝不允许的;
(5)去除内部吸附气体。
除上述外,在适当的气氛中进行高温热处理,还具有进一步清洁金属零件的作用。
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