Kovar（科瓦合金）是一種鐵鎳鈷合金（Fe-Ni-Co），因其熱膨脹係數（CTE）與某些玻璃（如硼矽酸鹽玻璃）接近，常用於電子封裝、真空器件和光電元件中與玻璃的密封對接。以下是Kovar與玻璃對接時適用的溫度環境及相關注意事項：
1. 熱膨脹匹配的溫度範圍
Kovar的熱膨脹係數在室溫至約400°C的範圍內與硼矽酸鹽玻璃（如Pyrex或Schott 8329玻璃）高度匹配（CTE約為5–6 ppm/°C）。此匹配特性確保了兩者在升溫或冷卻過程中膨脹/收縮一致，避免因熱應力導致密封破裂。
- 關鍵溫度區間：300–450°C
在此範圍內，Kovar與玻璃的CTE差異最小，是密封後殘餘應力最低的溫度區間。
2. 對接工藝的溫度要求
- 熔封溫度：
玻璃與Kovar的對接通常需加熱至玻璃的軟化點（如硼矽酸鹽玻璃約為820–900°C）。此時玻璃呈塑性狀態，可與Kovar表面形成氣密性密封。 - 退火溫度：
熔封後需進行緩慢退火（通常在450–500°C範圍內），以消除內部應力，防止冷卻時開裂。
3. 適用工作溫度環境
- 長期使用溫度：
Kovar-玻璃密封件在-50°C至+450°C範圍內可穩定工作。
若超出此範圍，可能因CTE差異增大導致密封失效。 - 短期峰值溫度：
可耐受短暫（數分鐘）的500–550°C高溫，但需避免急劇冷卻。
4. 注意事項
- 溫度均勻性：
加熱或冷卻過程中需保持均勻的溫度梯度，防止局部應力集中。 - 氧化控制：
Kovar在高溫下易氧化，需在惰性氣體（如氮氣、氬氣）或真空環境中進行熔封。 - 玻璃類型選擇：
需嚴格匹配玻璃的CTE（例如Schott 8329、Corning 7052玻璃專為Kovar設計）。 - 冷卻速率：
退火後需以≤2°C/分鐘的速度緩慢冷卻至室溫，避免熱衝擊。
5. 典型應用場景
- 真空管、雷射二極管封裝。
- 半導體傳感器的氣密封裝。
- 航太電子元件的耐高低溫封裝。
總結
Kovar與玻璃的對接需在820–900°C高溫熔封，並在450°C以下環境長期使用。關鍵在於CTE匹配、溫度均勻性及退火工藝控制。選擇專用匹配玻璃類型（如硼矽酸鹽玻璃）是確保密封可靠性的核心。
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