陶瓷和金属连接在电子制造和封装有着广泛的应用,包括晶体管、电连通器、雷达、微波器件、光电器件等等都需要用到陶瓷与金属的连接。Kovar合金和Al2O3的连接,通常被用于军用或者航天的陶瓷封装、金属封装中,来为元器件提供高可靠性和良好气密性的保护。Kovar合金与Al2O3常用胶粘与活性钎焊的方法连接。然而胶粘的可靠性和气密性较差,而且易老化,不耐腐蚀,高服役温度下容易导致连接失效。活性金属钎焊虽然具有强度和可靠性高的优点,但是连接过程需要高温（＞800℃）和高真空等苛刻的连接条件,并且活性钎料含有高成本的贵金属,这些都严重限制了活性金属钎焊连接陶瓷与金属的进一步应用。为了克服胶粘和活性钎焊连接的缺点,本实验通过玻璃钎焊的方法,650℃空气气氛的条件下,获得了高强度的Kovar合金/Al2O3接头。通过热性能对比,选择摩尔比例为35:30:15:20的Bi2O3-B2O3-Zn O-Si O2玻璃作为钎焊玻璃料,该玻璃钎料的玻璃化转变温度Tg为403℃,热膨胀系数CTE为8.1×10-6℃-1。钎焊前需对Kovar合金母材表面进行预氧化处理,生成致密的氧化层。玻璃钎料对Kovar合金氧化层表现出了良好的润湿性,625℃～725℃温度范围内,润湿角仅为30°～10°。玻璃钎料在连接过程中,与两侧Al2O3和Kovar合金母材反应,分别生成了Zn Al2O4和Zn Fe2O4与金属Bi。Al2O3母材中的Al元素向玻璃中扩散,在玻璃中析晶生成了弥散分布的Zn Al2O4颗粒,对玻璃产生了弥散强化。玻璃钎料与Kovar合金氧化层发生氧化还原反应,生成了金属Bi。Al2O3陶瓷母材一侧,玻璃钎料进入Al2O3的晶界中,并与Al2O3反应,在Al2O3/玻璃界面生成Zn Al2O4。在Kovar合金氧化层/玻璃界面处观察到反应生成了150 nm厚的Zn Fe2O4反应层,形成了化学结合的Kovar合金氧化层/玻璃界面。650℃保温20分钟的工艺条件下,获得了最高的剪切强度,达51.69 MPa。随温度升高,接头强度先升高后下降。温度升高后玻璃钎料层中出现了更多的Bi球,恶化了接头组织。剪切强度随着金属Bi增多而下降,断裂位置普遍发生在Bi球集中的玻璃钎料层内部。