一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷器件的領(lǐng)域，尤其涉及一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，電子器件迅速向小型化、片式化方向發(fā)展。陶瓷件以其優(yōu)良的密封性能、導(dǎo)熱性能、絕緣性能和表貼封裝形式被廣泛應(yīng)用于各類軍民用高可靠、高環(huán)境適應(yīng)性、高工作溫度范圍的高端電子器件封裝。
[0003]陶瓷與金屬的優(yōu)良性能在兩者牢固連接后充分發(fā)揮出來，他們連接成功是建立在陶瓷金屬化技術(shù)的合理應(yīng)用的基礎(chǔ)上。陶瓷金屬化后為了保證焊料的流散，保護金屬化層免于焊料的侵蝕，增強焊接強度和真空氣密性，要在M O-M η金屬化層上再涂敷一層Ni。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中多采用電鍍Ni工藝，但這一過程不可避免產(chǎn)生廢物、廢氣、廢液對環(huán)境造成污染，三廢的處理必將增加工藝環(huán)節(jié)和設(shè)備，增加生產(chǎn)成本。國家環(huán)境保護政策日益嚴格，在環(huán)境敏感地區(qū)，普通工業(yè)園區(qū)內(nèi)電鍍工藝被嚴格限制，甚至明令禁止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，取代了現(xiàn)有技術(shù)中的電鍍Ni工藝，達到了環(huán)保以及成本低的母的，同時燒結(jié)Ni后又可以優(yōu)化焊料對金屬化層的潤濕，保護金屬化層免于焊料的侵蝕，增強焊接強度和真空氣密性，延長了陶瓷件的使用壽命，適合推廣應(yīng)用。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供了一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，包括以下具體步驟:
a、高溫金屬化，在陶瓷件表面采用活化Mo-Mn法進行一次高溫金屬化；
b、絲網(wǎng)印刷，使用絲網(wǎng)印刷工藝將Ni粉與黏結(jié)劑混合配制的Ni膏劑涂敷在Mo-Mn金屬化層上；
c、燒結(jié)Ni，當Ni膏劑固化后在氫氣氛爐中燒結(jié)20-30min，獲得與Mo-Mn金屬化層結(jié)合牢固且連續(xù)的Ni燒結(jié)層；
d、焊接過渡，將上述鎳化后陶瓷件無氧銅金屬件焊接；
e、測試分析，進行Ni燒結(jié)層進行厚度測試、封接強度測試、封接漏氣率檢測以及Ni燒結(jié)層和焊接過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)分析。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的氫氣氛爐燒結(jié)時的溫度范圍為1000±20°C。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的厚度測試時使用X2熒光無損測厚儀和晶相顯微鏡。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的封接強度測試時使用三點法及標準抗拉件法和萬能實驗拉力機。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的封接漏氣率檢測時使用INFIC0NVL 1000型氦質(zhì)譜檢漏儀。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的Ni燒結(jié)層和焊接過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)分析時使用JEOL2 6301 F掃描電子顯微鏡以及INCA 2 300能譜分析儀。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，取代了現(xiàn)有技術(shù)中的電鍍Ni工藝，達到了環(huán)保以及成本低的母的，同時燒結(jié)Ni后又可以優(yōu)化焊料對金屬化層的潤濕，保護金屬化層免于焊料的侵蝕，增強焊接強度和真空氣密性，延長了陶瓷件的使用壽命，適合推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝的一較佳實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明實施例包括:
一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，包括以下具體步驟:
a、高溫金屬化，在陶瓷件表面采用活化Mo-Mn法進行一次高溫金屬化；
b、絲網(wǎng)印刷，使用絲網(wǎng)印刷工藝將Ni粉與黏結(jié)劑混合配制的Ni膏劑涂敷在Mo-Mn金屬化層上；
c、燒結(jié)Ni，當Ni膏劑固化后在氫氣氛爐中燒結(jié)20-30min，獲得與Mo-Mn金屬化層結(jié)合牢固且連續(xù)的Ni燒結(jié)層；
d、焊接過渡，將上述鎳化后陶瓷件無氧銅金屬件焊接；
e、測試分析，進行Ni燒結(jié)層進行厚度測試、封接強度測試、封接漏氣率檢測以及Ni燒結(jié)層和焊接過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)分析。
[0016]上述中，所述的厚度測試時使用X2熒光無損測厚儀和晶相顯微鏡；所述的封接強度測試時使用三點法及標準抗拉件法和萬能實驗拉力機；所述的封接漏氣率檢測時使用INFIC0NVL 1000型氦質(zhì)譜檢漏儀；所述的Ni燒結(jié)層和焊接過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)分析時使用JE0L2 6301 F掃描電子顯微鏡以及INCA 2 300能譜分析儀。
[0017]進一步的，所述的氫氣氛爐燒結(jié)時的溫度范圍為1000±20°C。通過絲網(wǎng)印刷的方法在95%A1203的金屬化表面涂敷一層8-12ym厚的Ni層，隨后對樣品進行(1000±20)°C的熱處理，使Ni層和金屬化層有較好的接合。
[0018]電鍍技術(shù)是金屬Ni離子在電位差的作用下在Mo-Mn層沉積而成，表面細致、平整、致密，一般控制厚度在3-5 μπι ;而燒結(jié)Ni技術(shù)的機理是金屬Ni顆粒的堆積與燒結(jié)，其反應(yīng)包括有Ni顆粒之間的燒結(jié)、Ni顆粒與金屬Mo顆粒之間的結(jié)合、Ni顆粒與金屬化層中玻璃體的相互作用等相互影響的復(fù)雜反應(yīng)，其表面在微觀上顯得疏松、多孔、不平整、不致密(但對焊接反應(yīng)而言，未必不利)，厚度一般控制在8 -12 μπι。在宏觀層面上觀察兩者幾無差異。
[0019]燒結(jié)Ni產(chǎn)品在多年實踐批量生產(chǎn)和使用過程中未現(xiàn)異常，封接強度和封接氣密性的監(jiān)測結(jié)果均不低于國家標準及行業(yè)標準要求。幾年來，數(shù)十萬件該類產(chǎn)品在開關(guān)管及真空電子器件領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，受到用戶的肯定。
[0020]從生產(chǎn)成本方面考慮，Ni膏劑配制簡單，費用低于電鍍液及Ni板的配制，由于電鍍Ni需要在電鍍后于1000°C左右燒氫固化以增加Mo、Ni結(jié)合強度并檢驗Ni層質(zhì)量，而燒結(jié)Ni工藝也是在1000°C左右燒結(jié)，且無需電鍍“三廢”處理環(huán)節(jié)和設(shè)備，故燒結(jié)Ni生產(chǎn)成本要低于電鍍Ni，對環(huán)境無負面影響。從工藝控制方面考慮，Ni膏劑配置相對簡單，絲網(wǎng)印刷涂敷工藝操作容易，通過控制膏劑黏度和絲網(wǎng)規(guī)格即可精確控制涂層厚度，燒結(jié)Ni工藝避免了電鍍Ni層起泡、起皮、厚度不均勻等弊病，總體合格率高于電鍍Ni工藝。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，取代了現(xiàn)有技術(shù)中的電鍍Ni工藝，達到了環(huán)保以及成本低的母的，同時燒結(jié)Ni后又可以優(yōu)化焊料對金屬化層的潤濕，保護金屬化層免于焊料的侵蝕，增強焊接強度和真空氣密性，延長了陶瓷件的使用壽命，適合推廣應(yīng)用。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，其特征在于，包括以下具體步驟: a、高溫金屬化，在陶瓷件表面采用活化Mo-Mn法進行一次高溫金屬化； b、絲網(wǎng)印刷，使用絲網(wǎng)印刷工藝將Ni粉與黏結(jié)劑混合配制的Ni膏劑涂敷在Mo-Mn金屬化層上； c、燒結(jié)Ni，當Ni膏劑固化后在氫氣氛爐中燒結(jié)20-30min，獲得與Mo-Mn金屬化層結(jié)合牢固且連續(xù)的Ni燒結(jié)層； d、焊接過渡，將上述鎳化后陶瓷件無氧銅金屬件焊接； e、測試分析，進行Ni燒結(jié)層進行厚度測試、封接強度測試、封接漏氣率檢測以及Ni燒結(jié)層和焊接過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，其特征在于，所述的氫氣氛爐燒結(jié)時的溫度范圍為1000±20°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，其特征在于，所述的厚度測試時使用X2熒光無損測厚儀和晶相顯微鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，其特征在于，所述的封接強度測試時使用三點法及標準抗拉件法和萬能實驗拉力機。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，其特征在于，所述的封接漏氣率檢測時使用INFICONVL 1000型氦質(zhì)譜檢漏儀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，其特征在于，所述的Ni燒結(jié)層和焊接過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)分析時使用JE0L2 6301 F掃描電子顯微鏡以及INCA 2 300能譜分析儀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，包括以下具體步驟：高溫金屬化，絲網(wǎng)印刷，燒結(jié)Ni、焊接過渡、測試分析。通過上述方式，本發(fā)明提供的陶瓷件燒結(jié)金屬化工藝，取代了現(xiàn)有技術(shù)中的電鍍Ni工藝，達到了環(huán)保以及成本低的母的，同時燒結(jié)Ni后又可以優(yōu)化焊料對金屬化層的潤濕，保護金屬化層免于焊料的侵蝕，增強焊接強度和真空氣密性，延長了陶瓷件的使用壽命，適合推廣應(yīng)用。
【IPC分類】C04B37/02
【公開號】CN104987102
【申請?zhí)枴緾N201510451069
【發(fā)明人】高永泉, 翟文斌, 姚明亮, 黃一朗
【申請人】常熟市銀洋陶瓷器件有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月29日