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申请号:CN202310039670.3
申请日:2023-01-13
代理机构:北京金宏来专利代理事务所(特殊普通合伙) 11641
代理人:许振强
公开号(公开):CN115974575A
公开日期(公开):2023-04-18
申请人(公开):中航富士达科技股份有限公司
发明人(公开):党作红; 刘帅; 陈原
IPC分类(公开):C04B41/90;C04B37/02
CPC发明(公开):C04B37/023;C04B41/52;C04B41/90;C04B41/009
发明名称(公开):一种高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法
摘要(公开):本发明涉及一种高抗拉高气密性的陶瓷‑金属蝶形封装连接器的制备方法,包括以下步骤:复相陶瓷绝缘子内外表面金属化;装配及钎焊封装:本发明其可用来解决封接碳钢以及无氧铜的膨胀系数与陶瓷膨胀系数差异过大的问题,采取设计一体化,无需对石墨模具进行复杂加工处理,所得封接件气密性可达1*10‑9Pa.m3/s以上满足管壳标准要求,芯柱抗拉强度可达131.5Mpa;本发明生产效率高,产量大,生产时间短,生产投资小设备简易高效;本发明设计出简易操作并效果良好的钎焊工艺,且该钎焊工艺不限于母材及对焊材料的种类,可根据其物理化学性能调整工艺及焊料,不局限于金属‑陶瓷可延申到金属‑金属焊接、陶瓷‑陶瓷焊接,并且都可获得优异的封接性能。
权利要求
权利要求
1.一种高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,复相陶瓷绝缘子(1)内外表面金属化:
S1-1,表面清洗及准备;
S1-2,涂金属膏;
S1-3,氢炉烧结定型;
S1-4,镀镍;
S2,装配;
S3,钎焊封装:
S3-1,真空管式炉烧结预处理;
S3-2,真空管式炉烧结;
S3-3,冷却。
2.根据权利要求1所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述S1-1中,所述表面清洗及准备的具体方法为:
首先将复相陶瓷绝缘子(1)用洗净剂超声处理后,使用流水冲洗;然后用去离子水煮沸两次,每次15min,烘干后备用;清洗烘干后的复相陶瓷绝缘子(1)应立即进入下一个工序或放入干燥器内保存,备用;
所述S1-2中所述涂金属膏的具体方法为:
所述金属膏为将质量百分比浓度为44.0-46.0%Mo、18.1-18.4%MnO、20.0-21.0%Al2O3、12.0-12.3%SiO2、2.0-2.5%CaO、1.0-1.3%MgO、0.5-0.7%Fe2O3混合均匀的金属粉,通过有机粘结剂调成具有粘度的金属膏,最后将金属膏涂敷在复相陶瓷绝缘子(1)内外表面上,涂层厚度为60-70微米;所述有机粘结剂为高固硝棉溶液;
所述S1-3中所述氢炉烧结定型的具体方法为:
将涂好金属膏的复相陶瓷绝缘子(1)装入氢炉中进行烧结定型;在氢气炉中以1450-1550℃下烧结,保温时间为60-70min;为防止在升温过程中MoO3挥发和金属化表层金属被氧化,在1000℃以上时,金属化气氛用N2、H2混合气和水气;水气的气体露点控制在0-30℃;在1000℃以下时,金属化气氛用N2、H2混合气和含微量氧化气体;所述含微量氧化气体为空气;空气占总气体量的0.25%-1%;
所述S1-4中所述镀镍的具体方法为:
在烧结定型后的复相陶瓷绝缘子(1)金属化层上电镀4-5微米的镍层。
3.根据权利要求1所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述S2中,所述装配的具体方法为:
2-1、对复相陶瓷绝缘子(1)及母材(2)表面进行等离子处理,去除表面残留的灰尘杂质;
2-2、将复相陶瓷绝缘子(1)放置与母材(2)中;固定复相陶瓷绝缘子(1)的位置后放入焊料片A(3)及焊料片B(4);焊料片A(3)放置于母材(2)上的圆形凹槽里,焊料片B(4)放置于复相陶瓷绝缘子(1)表面的圆形凹槽里;在固定完之后将整体放入石墨模具A(6)中,将两边的芯柱(5)导线穿过复相陶瓷绝缘子(1)以及石墨模具B(7)上留有的定位孔;最后将石墨模具B(7)放于对立芯柱(5)之间;
2-3、将工装之后的整体放入真空管式炉进行下一步烧结。
4.根据权利要求1所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述S3-1中,所述真空管式炉烧结预处理的具体方法为:
真空管式炉烧结前采用真空预处理:通过电泵抽取管式炉的管内空气,当管内压强不再变化后,打开减压器阀门将氮气冲入真空管式炉内,真空管式炉内压强为正压后再打开电泵抽真空;持续三次,最后一次拔掉电泵上的管道放置于水中,持续通氮气;
所述S3-2中,所述真空管式炉烧结的具体方法为:
以10℃/min的升温速率对真空管式炉体进行加热,在790℃时进行保温20-40min,之后以5℃/min的升温速率升至钎焊温度850℃-920℃,在850℃-920℃保温30min-90min;
所述S3-3中,所述冷却的具体方法为:
保温结束后以5℃/min冷却速率降温至400-500℃,保温30min,之后以10℃/min冷却至室温最后取出封接件。
5.根据权利要求2所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述复相陶瓷绝缘子(1)为热压烧结的Al2O3/TiC;所述镍层需在氢炉中经过1000℃、15-20min预烧结;复相陶瓷绝缘子(1)镀镍后公差±0.03;所述洗净剂为乙酸。
6.根据权利要求3所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述焊料片A(3)及焊料片B(4)为Ag72Cu80共晶焊片,所述母材(2)为碳钢金属,所述芯柱(5)为无氧铜;所述母材(2)及芯柱(5)均做镀金处理,厚度为1-5μm;所述芯柱(5)与所述复相陶瓷绝缘子(1)内壁留有10-20μm的钎焊缝隙,所述复相陶瓷绝缘子(1)与所述母材(2)之间也留有10-20μm的钎焊缝隙。
7.根据权利要求6所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述钎焊缝隙的钎料填缝方法为毛细作用吸入。
8.根据权利要求2所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述高固硝棉溶液为质量百分比浓度硝化棉25-60%,环氧树脂0-10%,酯类溶剂15-45%,醇类溶剂10-45%;其中每100g金属粉添加的高固硝棉溶液为70ml。
9.根据权利要求4所述的高抗拉高气密性的陶瓷-金属蝶形封装连接器的制备方法,其特征在于,所述真空管式炉内为无氧环境。
说明书
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