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第１期机电元件Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．１

２０２５年２月ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＦｅｂ．２０２５

试验与检测

不锈钢封装外壳焊接后玻璃开裂的原因分析

王亮，肖祥，丁健

（泰州市航宇电器有限公司，江苏泰州，２２５３００）

摘要：本文通过对不锈钢封装外壳在激光焊接过程中出现的靠近焊接区域的玻璃开裂问题进行研究，

对可能造成玻璃开裂的影响因素进行分析并设计相关实验进行验证，找出了造成玻璃在激光焊接过程中出

现开裂失效的主要因素。针对分析结果，对不锈钢封装外壳零部件原材料的高温处理提出相应要求，有效

避免该问题的发生并为其他类似产品提供参考。

关键词：不锈钢封装；玻璃开裂；膨胀系数；高温处理

Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２５．０１．０１５

中图分类号：ＴＰ３９１９文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６１３３（２０２５）０１－００５６－０２

１引言

不锈钢作为一种具备诸多优异性能的金属材料，

被广泛应用在食品、医疗、装饰、建筑等领域。在玻璃

封接领域的应用则以圆形密封连接器为主，主要发挥

不锈钢良好的机械性能和耐环境性能。因其膨胀系数

较大、导热系数较低、切削性较差，在金属封装外壳产

图１玻璃最大应力分布

品中应用较少，但在需要进行激光焊接同时又有着较

高耐环境要求的场合，不锈钢封装外壳还是有着不可可以看出，玻璃在烧结后降到室温时应力表现最

替代性，因此对不锈钢材料特性和不锈钢与玻璃的匹强，玻璃烧结有效区域最大拉应力为２２ＭＰａ左右，最

配等研究仍然很有必要。本文以一款不锈钢封装外壳大压应力为２．５ＭＰａ左右，而玻璃本身的抗拉强度约

为研究对象，对其在激光焊接过程中出现的玻璃裂纹７７ＭＰａ，最大抗压强度约６００ＭＰａ，由此可见在烧结之

问题进行分析，通过对影响因素逐一进行实验验证，找后玻璃内部的应力是在安全范围之内的。

到主要因素并提出相应的改进措施，以避免后续类似

问题的发生，提高不锈钢封装外壳的使用可靠性。

２问题分析

该产品选用３０４不锈钢作为底座和压盖材料，玻

璃为常规铁封玻璃，引线为４Ｊ５０定膨胀封接铁镍合

－６

金。其中３０４不锈钢理论膨胀系数约１７．５×１０／℃，

－６

玻璃理论膨胀系数约９×１０／℃，４Ｊ５０理论膨胀系数

－６

约９．５×１０／℃，属于压缩封接体系中典型的α＞

底座

α≈α的匹配形式。对底座合件用热结构耦合进

玻璃引线

行应力仿真，分析结果如图１所示。图２玻璃裂纹形貌

收稿日期：２０２４－１２－２０

第１期王亮等：不锈钢封装外壳焊接后玻璃开裂的原因分析５７

从裂纹形貌可以看出，焊接后出现的裂纹呈径向表３试验分组及结果

分布，同时整体走向与引线中心和压盖中心的连线垂合件压盖失效／

直，这是典型的受拉开裂形貌，且受拉方向由引线中心序号标记标记试验目的样本

指向压盖中心。

１未标记Ｒ验证压盖高温处理０／６

焊接时，压盖