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著錄項目
申請號:CN202310039670.3
申請日:2023-01-13
代理機構:北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
代理人:許振強
公開號(公開):CN115974575A
公開日期(公開):2023-04-18
申請人(公開):中航富士達科技股份有限公司
發明人(公開):黨作紅; 劉帥; 陳原
IPC分類(公開):C04B41/90;C04B37/02
CPC發明(公開):C04B37/023;C04B41/52;C04B41/90;C04B41/009
發明名稱(公開):一種高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法
摘要(公開):本發明涉及一種高抗拉高氣密性的陶瓷?金屬蝶形封裝連接器的制備方法,包括以下步驟:復相陶瓷絕緣子內外表面金屬化;裝配及釬焊封裝:本發明其可用來解決封接碳鋼以及無氧銅的膨脹系數與陶瓷膨脹系數差異過大的問題,采取設計一體化,無需對石墨模具進行復雜加工處理,所得封接件氣密性可達1*10?9Pa.m3/s以上滿足管殼標準要求,芯柱抗拉強度可達131.5Mpa;本發明生產效率高,產量大,生產時間短,生產投資小設備簡易高效;本發明設計出簡易操作并效果良好的釬焊工藝,且該釬焊工藝不限于母材及對焊材料的種類,可根據其物理化學性能調整工藝及焊料,不局限于金屬?陶瓷可延申到金屬?金屬焊接、陶瓷?陶瓷焊接,并且都可獲得優異的封接性能。
權利要求
權利要求
1.一種高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于:包括以下步驟:
S1,復相陶瓷絕緣子(1)內外表面金屬化:
S1-1,表面清洗及準備;
S1-2,涂金屬膏;
S1-3,氫爐燒結定型;
S1-4,鍍鎳;
S2,裝配;
S3,釬焊封裝:
S3-1,真空管式爐燒結預處理;
S3-2,真空管式爐燒結;
S3-3,冷卻。
2.根據權利要求1所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述S1-1中,所述表面清洗及準備的具體方法為:
首先將復相陶瓷絕緣子(1)用洗凈劑超聲處理后,使用流水沖洗;然后用去離子水煮沸兩次,每次15min,烘干后備用;清洗烘干后的復相陶瓷絕緣子(1)應立即進入下一個工序或放入干燥器內保存,備用;
所述S1-2中所述涂金屬膏的具體方法為:
所述金屬膏為將質量百分比濃度為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混合均勻的金屬粉,通過有機粘結劑調成具有粘度的金屬膏,最后將金屬膏涂敷在復相陶瓷絕緣子(1)內外表面上,涂層厚度為60-70微米;所述有機粘結劑為高固硝棉溶液;
所述S1-3中所述氫爐燒結定型的具體方法為:
將涂好金屬膏的復相陶瓷絕緣子(1)裝入氫爐中進行燒結定型;在氫氣爐中以1450-1550℃下燒結,保溫時間為60-70min;為防止在升溫過程中MoO3揮發和金屬化表層金屬被氧化,在1000℃以上時,金屬化氣氛用N2、H2混合氣和水氣;水氣的氣體露點控制在0-30℃;在1000℃以下時,金屬化氣氛用N2、H2混合氣和含微量氧化氣體;所述含微量氧化氣體為空氣;空氣占總氣體量的0.25%-1%;
所述S1-4中所述鍍鎳的具體方法為:
在燒結定型后的復相陶瓷絕緣子(1)金屬化層上電鍍4-5微米的鎳層。
3.根據權利要求1所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述S2中,所述裝配的具體方法為:
2-1、對復相陶瓷絕緣子(1)及母材(2)表面進行等離子處理,去除表面殘留的灰塵雜質;
2-2、將復相陶瓷絕緣子(1)放置與母材(2)中;固定復相陶瓷絕緣子(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)上的圓形凹槽里,焊料片B(4)放置于復相陶瓷絕緣子(1)表面的圓形凹槽里;在固定完之后將整體放入石墨模具A(6)中,將兩邊的芯柱(5)導線穿過復相陶瓷絕緣子(1)以及石墨模具B(7)上留有的定位孔;最后將石墨模具B(7)放于對立芯柱(5)之間;
2-3、將工裝之后的整體放入真空管式爐進行下一步燒結。
4.根據權利要求1所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述S3-1中,所述真空管式爐燒結預處理的具體方法為:
真空管式爐燒結前采用真空預處理:通過電泵抽取管式爐的管內空氣,當管內壓強不再變化后,打開減壓器閥門將氮氣沖入真空管式爐內,真空管式爐內壓強為正壓后再打開電泵抽真空;持續三次,最后一次拔掉電泵上的管道放置于水中,持續通氮氣;
所述S3-2中,所述真空管式爐燒結的具體方法為:
以10℃/min的升溫速率對真空管式爐體進行加熱,在790℃時進行保溫20-40min,之后以5℃/min的升溫速率升至釬焊溫度850℃-920℃,在850℃-920℃保溫30min-90min;
所述S3-3中,所述冷卻的具體方法為:
保溫結束后以5℃/min冷卻速率降溫至400-500℃,保溫30min,之后以10℃/min冷卻至室溫最后取出封接件。
5.根據權利要求2所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述復相陶瓷絕緣子(1)為熱壓燒結的Al2O3/TiC;所述鎳層需在氫爐中經過1000℃、15-20min預燒結;復相陶瓷絕緣子(1)鍍鎳后公差±0.03;所述洗凈劑為乙酸。
6.根據權利要求3所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述焊料片A(3)及焊料片B(4)為Ag72Cu80共晶焊片,所述母材(2)為碳鋼金屬,所述芯柱(5)為無氧銅;所述母材(2)及芯柱(5)均做鍍金處理,厚度為1-5μm;所述芯柱(5)與所述復相陶瓷絕緣子(1)內壁留有10-20μm的釬焊縫隙,所述復相陶瓷絕緣子(1)與所述母材(2)之間也留有10-20μm的釬焊縫隙。
7.根據權利要求6所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述釬焊縫隙的釬料填縫方法為毛細作用吸入。
8.根據權利要求2所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述高固硝棉溶液為質量百分比濃度硝化棉25-60%,環氧樹脂0-10%,酯類溶劑15-45%,醇類溶劑10-45%;其中每100g金屬粉添加的高固硝棉溶液為70ml。
9.根據權利要求4所述的高抗拉高氣密性的陶瓷-金屬蝶形封裝連接器的制備方法,其特征在于,所述真空管式爐內為無氧環境。
說明書
摘要圖片

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