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1. 最も一般的な 3 つの GTMS 欠陥
前の 2 つの記事では、密閉部品が適格であることを確認する方法について説明しました。気密性テストと信頼性テストはどちらも「事後のゲートキーピング」です。品質の高い部品を一貫して生産するには、製造プロセスの管理が必要です。 GTMS (ガラスと金属のシール) は最も古典的なパッケージングプロセスです。そのため、まず製造時にどのような欠陥が発生し、それがどのように防止されるかを見てみましょう。最も頻繁に起こる 3 つは次のとおりです。
ガラスの亀裂 — シール界面またはガラス絶縁体に亀裂が発生します。これは、最も一般的な GTMS 障害モードです。亀裂は絶縁性能を低下させ、ひどい場合には漏れ経路に発展します。
気泡と空隙 — ガラスの内部またはシール界面に気泡や空隙が発生します。気泡は断熱強度を低下させ、ひどい場合には水路に結合して漏れを引き起こします。
シール漏れ — ガラスと金属の界面での接着不良により微細な隙間が残り、最終的には気密性の低下として現れます。
2. 根本原因と予防策
3 つの欠陥タイプにはそれぞれ明確な根本原因があり、予防は対応する 3 つの方針に沿って進められます。
亀裂の防止 - 根本的な原因は、不適切な CTE マッチングまたは過度の急速冷却です。対策は材料と冷却の二重制御です。マッチしたシールにはコバール + ホウケイ酸ガラス (CTE ≈ 5.3×10⁻⁶/°C) を使用します。これは、TO46 ヘッダーや TO56 ヘッダーなどの古典的な GTMS 製品で長年採用されてきた標準的な組み合わせでもあります。
気泡の防止 - 根本的な原因は、原料中のガスが時間内に排出されないことです。対策は焼結雰囲気とプロセスの二重制御です。焼結は還元雰囲気で行われ、ガラスバッチの分解によって放出されるガスが完全に排出され、焼結前の脱ガスステップを決して省略してはなりません。
漏れの防止 - 根本的な原因は、金属表面の酸化物層の不適切な管理または不十分なガラスの濡れ性です。対策は表面状態の管理です。焼結前に、コバールハウジングは脱脂、酸洗い、予備酸化され、ガラスとその化学結合による金属の濡れが強化されます。
欠陥防止の本質はプロセス制御です。すべてのプロセスパラメータがその範囲内にある場合にのみ、欠陥率を一貫して制御できます。そして、予防が効果的かどうかは、最終的には最初の記事で説明した気密性試験によって検証する必要があります。
[次の記事プレビュー] 次の記事: セラミックと金属のシールの典型的な欠陥と防止 — 欠陥管理も可能ですが、CTMS は何が違うのでしょうか?
【用語解説】
1. CTE (熱膨張係数) : 熱膨張係数 - 温度上昇 1°C あたりの線膨張 (×10⁻⁶/°C の単位)。シーリング材料を適合させるための中心的なパラメータ
2. 濡れ性: 溶融ガラスが金属表面上に広がる能力。表面張力と界面化学反応によって決まります。
3. 前酸化: ガラスとの化学結合を強化するために封止する前に金属表面に制御された酸化物層を形成するプロセスステップ
