專利名稱：一種玻璃金屬多針接插件封接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬與玻璃封接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種能有效防止和 消除多針封接插件中坡璃炸裂問題的封接工藝。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，玻璃與金屬的封接技術(shù)在電子元件、半導(dǎo) 體器件等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，能與玻璃進(jìn)行封接的材料在不斷增加， 封接的形式也在不斷增加。軍用微電子器件的封裝廣泛釆用金屬外殼或陶
瓷外殼實(shí)現(xiàn)氣密封接，其中金屬外殼大都采用Kovar合金即可伐合金為引 線和基座與硼硅玻璃構(gòu)成匹配封接。該類封接主要是依靠玻璃和金屬的氧 化膜相互浸潤結(jié)合來實(shí)現(xiàn)封接，最大的優(yōu)點(diǎn)就是氣密性和可靠性非常好， 但是也存在價(jià)格昂貴、加工困難、低導(dǎo)磁高電阻及焊接和耐腐蝕性能較差 的缺點(diǎn)。
伴隨著元器件的發(fā)展和需求，金屬封裝外殼朝著多品種、系列化方向 發(fā)展。實(shí)際生產(chǎn)中，由于應(yīng)用場(chǎng)合及要求的不同，對(duì)封接金屬的選用也出 現(xiàn)了差異，常常會(huì)出現(xiàn)用于高壓，高機(jī)械應(yīng)力和高溫度應(yīng)力場(chǎng)合的非匹配 封接件。這種封接方式得以廣泛釆用的最大優(yōu)點(diǎn)在于，用碳鋼基座來代替 Kovar基座，與Kovar引線及硅硼玻璃構(gòu)成非匹配封接，這種非匹配封接
容易加工，降低成本，且很大程度提高了焊接和抗蝕性能等，但是，使用 傳統(tǒng)封接方法在生產(chǎn)中常會(huì)出現(xiàn)玻璃炸裂現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種玻璃金屬多針接插件封接工藝，通過對(duì)各封接元件進(jìn)行退火處理，同時(shí)利用"過渡環(huán)封工藝"，可以徹底解決非匹配封接中的炸裂問題；最后對(duì) 封接好的產(chǎn)品進(jìn)行退火處理，可以進(jìn)一步防止產(chǎn)品裂紋的產(chǎn)生。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種玻璃金屬多針接 插件封接工藝，其特征在于包括以下步驟
步驟一將預(yù)封接的基座和多個(gè)芯柱在300-35(TC的加熱爐中保溫退 火20-30分鐘，隨爐冷卻后，浸泡在加有金屬清洗劑且溫度為40-6(TC的 水中進(jìn)行除油處理，20-30分鐘后，將表面烘干，再將基座和芯柱在300-500 'C的條件下進(jìn)行除氣處理，保溫20-40分鐘，并隨爐冷卻，其中，所述基 座為開有多個(gè)接插通孔的碳鋼基座，所述各芯柱為可伐合金芯柱；
步驟二使用硼硅玻璃粉分別制成多個(gè)環(huán)形封接玻璃坯一和環(huán)形封接 玻璃坯二，其中，所述各封接玻璃坯一的外徑與所述接插通孔的直徑相配
合，各封接玻璃坯二的外徑與封接玻璃坯一的內(nèi)徑相配合，各封接玻璃坯 二的內(nèi)徑與芯柱的直徑相配合，且封接玻璃坯二在20-30(TC時(shí)熱膨脹系數(shù) 在芯柱熱膨脹系數(shù)的+/-7 x 10-V °C范圍內(nèi);
步驟三將封接玻璃坯一和封接玻璃坯二分別在加熱溫度為570-650 'C的馬弗爐中進(jìn)行排蠟?；幚?，保溫2-3個(gè)小時(shí)，隨爐冷卻后，放入酒 精中清洗，將表面烘干，再在200-26(TC的加熱爐中保溫退火20-30分鐘， 隨爐冷卻后，在300-40(TC的加熱爐中進(jìn)行除氣處理，保溫20-40分鐘并 隨爐冷卻；
步驟四將基座與已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具裝配，再在基座的各接 插通孔內(nèi)對(duì)應(yīng)裝配芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二，將裝配后的燒結(jié) 模具和各組件一起在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-120(TC的網(wǎng)帶爐中熔 封燒結(jié)，隨爐冷卻后，脫模，其中，所述燒結(jié)模具由石墨制成且開有多個(gè) 安裝通孔；
步驟五將燒結(jié)后的產(chǎn)品在450-500。C的加熱爐中保溫退火20-30分 鐘，并隨爐冷卻。
所述步驟四還可以為將多個(gè)芯柱和封接玻璃坯二對(duì)應(yīng)裝配在已進(jìn)行
5除氣處理的燒結(jié)模具上，再在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-120(TC的網(wǎng)帶
爐中熔封燒結(jié)，隨爐冷卻后，脫模，再將多個(gè)芯柱通過環(huán)形封接玻璃坯一 對(duì)應(yīng)裝配在基座的各接插通孔內(nèi)，將基座與已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具裝
配，并在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-120(TC的網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)并隨爐 冷卻，其中，所述各燒結(jié)模具均由石墨制成且對(duì)應(yīng)開有多個(gè)安裝通孔。
所述燒結(jié)模具的除氣處理為將所述燒結(jié)模具在1000-120(TC的加熱 爐中保溫20-40分鐘，并隨爐冷卻。
所述各封接玻璃坯二的厚度在0. 2mm以下。
所述網(wǎng)帶爐中氮?dú)獾淖畲罅髁坎怀^10mVh且純度不低于99. 9%。 所述各封接玻璃坯一由2532玻璃粉制成，所述各環(huán)形封接玻璃坯二 由DM-305玻璃粉或DM-308玻璃粉制成。
所述各封接玻璃坯一由鐵封玻璃粉制成，所述各環(huán)形封接玻璃坯二由 DM-308玻璃粉或DM-305玻璃粉制成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明對(duì)各封接元件即欲 封接的基座、芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二分別進(jìn)行退火和除氣處 理，并對(duì)高溫?zé)Y(jié)時(shí)使用的燒結(jié)模具進(jìn)行除氣處理，使燒結(jié)完成后產(chǎn)品的 易炸裂問題得到很大程度的改善和消除2、利用"過渡環(huán)封工藝"，即釆 用非匹配封接原理，在基座和芯柱之間裝配封接玻璃坯一和封接玻璃坯 二，并要求封接玻璃坯二的熱膨脹系數(shù)靠近芯柱的熱膨脹系數(shù)，這樣能徹 底解決非匹配封接中的炸裂問題。3、對(duì)封接好的產(chǎn)品進(jìn)行退火處理，可 以進(jìn)一步消除裂紋的產(chǎn)生。經(jīng)工業(yè)性實(shí)踐證明，使用本方法制造產(chǎn)品的封 接氣密性可達(dá)到1. Ox 10-10Pa.m3/s，達(dá)到國軍標(biāo)的相關(guān)要求。
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l為本發(fā)明中基座、芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二的裝配結(jié) 構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例包括以下步驟
步驟一將預(yù)封接的基座2和多個(gè)芯柱1先進(jìn)行退火處理，即在 300-35(TC的加熱爐中保溫退火20-30分鐘，其中，優(yōu)選在35(TC的馬弗爐 中保溫退火20分鐘，隨爐冷卻；再進(jìn)行除油處理，即將基座2和多個(gè)芯 柱1浸泡在加有金屬清洗劑的40-60。C的水中20-30分鐘，其中，優(yōu)選在 浸泡在加有金屬清洗劑的5(TC的水中25分鐘，表面烘干；最后，進(jìn)行除 氣處理，即將基座2和多個(gè)芯柱1在300-50(TC的加熱爐中保溫20-40分 鐘，其中，優(yōu)選溫度為35(TC,優(yōu)選時(shí)間為25分鐘，隨爐冷卻。
基座l為開有多個(gè)接插通孔的碳鋼基座，本實(shí)施例中，基座l使用SPCC 碳鋼基座，即基座l由冷軋?zhí)妓劁摫“逯瞥?，且基?在20-30(TC時(shí)的熱 膨脹系數(shù)為115-124xio-7/°C;芯柱2為可伐合金芯柱又稱4J29芯柱，即 芯柱2在20-30(TC時(shí)的熱膨脹系數(shù)為47X10-7/°C。
步驟二使用硼硅玻璃粉分別制成多個(gè)環(huán)形封接玻璃坯一 3和環(huán)形封 接玻璃坯二4，其中，各封接玻璃坯一 3的外徑與接插通孔的直徑相配合， 各封接玻璃坯二 4的外徑與封接玻璃坯一 3的內(nèi)徑相配合，封接玻璃坯二 4的內(nèi)徑與芯柱1的直徑相配合，且要求封接玻璃坯二 4在20-30(TC時(shí)熱 膨脹系數(shù)在芯柱1熱膨脹系數(shù)的+Z-7xioTC范圍內(nèi)；其中，優(yōu)選各封接 玻璃坯二 4的厚度在0. 2mm以下。本實(shí)施方式中，使用熱膨脹系數(shù)為 (65-75 ) xio"。C的2532玻璃粉(可從北京異彩工貿(mào)有限公司購得)制 得封接玻璃坯一 3,使用熱膨脹系數(shù)為48xio"。C的DM-308玻璃粉制得環(huán) 形封接玻璃坯二 4。
步驟三將各封接玻璃坯一 3和封接玻璃坯二 4分別進(jìn)行排蠟?；?理，即分別放入在加熱溫度為570-65(TC的馬弗爐中保溫2-3個(gè)小時(shí)，隨 爐冷卻后，放入酒精中清洗，將表面烘干，再進(jìn)行退火處理，即在200-260。C的加熱爐中保溫20-30分鐘，其中，優(yōu)選在保溫溫度為20(TC的馬弗爐 中退火，隨爐冷卻后，在300-40(TC的馬弗爐中進(jìn)行除氣處理，保溫20-40 分鐘并隨爐冷卻；
步驟四將基座2與已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具裝配，再在基座2的 各接插通孔內(nèi)對(duì)應(yīng)裝配芯柱1、封接玻璃坯一 3和封接玻璃坯二 4,將裝 配后的燒結(jié)模具和各組件一起在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-120(TC的 網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)，隨爐冷卻后，脫模。其中，所述燒結(jié)模具由石墨制成 且開有多個(gè)安裝通孔，且燒結(jié)模具的除氣處理為將燒結(jié)模具在1000-1200 'C的加熱爐中保溫20-40分鐘，并隨爐冷卻。另外，網(wǎng)帶爐中氮?dú)獾淖畲?流量不超過10m3/h且純度不低于99. 9%，且燒結(jié)溫度優(yōu)選1020°C。
步驟五將燒結(jié)后的產(chǎn)品在450-500。C的加熱爐中保溫退火20-30分 鐘，并隨爐冷卻即可。其中，優(yōu)選溫度為45(TC。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例l不同之處在于本實(shí)施方式的步驟5中將各芯柱 1和封接玻璃坯二 4先進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，即將各芯柱1和封接玻璃坯二 4對(duì)應(yīng) 裝配在已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具上，再在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?900-120(TC的網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)，隨爐冷卻后，脫模；再將已完成預(yù)燒結(jié) 的多個(gè)芯柱l通過環(huán)形封接玻璃坯一 3對(duì)應(yīng)裝配在基座2的各接插通孔內(nèi)， 再將基座2與已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具裝配后，在保護(hù)氣體為氣氣且溫 度為900-120(TC的網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)并隨爐冷卻。其中，兩次燒結(jié)過程中 使用的燒結(jié)模具均由石墨制成且開有多個(gè)安裝通孔，燒結(jié)模具的除氣處理 為將燒結(jié)模具在1000-120(TC的加熱爐中保溫20-40分鐘，并隨爐冷卻。 另外，兩次燒結(jié)過程中網(wǎng)帶爐中氮?dú)獾淖畲罅髁坎怀^IO mVh且純度不 低于99.9%,且燒結(jié)溫度優(yōu)選102(TC。
作為其他的優(yōu)選實(shí)施例封接玻璃坯一 3由2532玻璃粉制成，且各 環(huán)形封接玻璃坯二 4由熱膨脹系數(shù)為49xio-VX:的DM-305玻璃粉制成。 封接玻璃坯一 3由熱膨脹系數(shù)為(92-98 ) xio^rC的鐵封玻璃粉即TF玻璃粉制成，各環(huán)形封接玻璃坯二 4由DM-308玻璃粉或DM-305玻璃粉制成。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡 是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效 變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其特征在于包括以下步驟步驟一將預(yù)封接的基座(2)和多個(gè)芯柱(1)在300-350℃的加熱爐中保溫退火20-30分鐘，隨爐冷卻后，浸泡在加有金屬清洗劑且溫度為40-60℃的水中進(jìn)行除油處理，20-30分鐘后，將表面烘干，再將基座(2)和芯柱(1)在300-500℃的條件下進(jìn)行除氣處理，保溫20-40分鐘，并隨爐冷卻，其中，所述基座(1)為開有多個(gè)接插通孔的碳鋼基座，所述各芯柱(2)為可伐合金芯柱；步驟二使用硼硅玻璃粉分別制成多個(gè)環(huán)形封接玻璃坯一(3)和環(huán)形封接玻璃坯二(4)，其中，所述各封接玻璃坯一(3)的外徑與所述接插通孔的直徑相配合，各封接玻璃坯二(4)的外徑與封接玻璃坯一(3)的內(nèi)徑相配合，各封接玻璃坯二(4)的內(nèi)徑與芯柱(1)的直徑相配合，且封接玻璃坯二(4)在20-300℃時(shí)熱膨脹系數(shù)在芯柱(1)熱膨脹系數(shù)的+/-7×10-7/℃范圍內(nèi)；步驟三將封接玻璃坯一(3)和封接玻璃坯二(4)分別在加熱溫度為570-650℃的馬弗爐中進(jìn)行排蠟?；幚?，保溫2-3個(gè)小時(shí)，隨爐冷卻后，放入酒精中清洗，將表面烘干，再在200-260℃的加熱爐中保溫退火20-30分鐘，隨爐冷卻后，在300-400℃的加熱爐中進(jìn)行除氣處理，保溫20-40分鐘并隨爐冷卻；步驟四將基座(2)與已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具裝配，再在基座(2)的各接插通孔內(nèi)對(duì)應(yīng)裝配芯柱(1)、封接玻璃坯一(3)和封接玻璃坯二(4)，將裝配后的燒結(jié)模具和各組件一起在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-1200℃的網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)，隨爐冷卻后，脫模，其中，所述燒結(jié)模具由石墨制成且開有多個(gè)安裝通孔；步驟五將燒結(jié)后的產(chǎn)品在450-500℃的加熱爐中保溫退火20-30分鐘，并隨爐冷卻。
2. 按照權(quán)利要求l所述的一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其特征在于所述步驟四為將多個(gè)芯柱(1)和封接玻璃坯二 (4)對(duì)應(yīng)裝配在已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具上，再在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-120(TC的 網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)，隨爐冷卻后，脫模，再將多個(gè)芯柱(1)通過環(huán)形封 接玻璃坯一 (3)對(duì)應(yīng)裝配在基座(2)的各接插通孔內(nèi)，將基座(2)與 已進(jìn)行除氣處理的燒結(jié)模具裝配，并在保護(hù)氣體為氮?dú)馇覝囟葹?00-1200 'C的網(wǎng)帶爐中熔封燒結(jié)并隨爐冷卻，其中，所述各燒結(jié)模具均由石墨制成且對(duì)應(yīng)開有多個(gè)安裝通孔。
3. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其 特征在于所述燒結(jié)模具的除氣處理為將所述燒結(jié)模具在1000-120(TC的 加熱爐中保溫20-40分鐘，并隨爐冷卻。
4. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其 特征在于所述各封接玻璃坯二 (4)的厚度在O. 2mm以下。
5. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其 特征在于所述網(wǎng)帶爐中氮?dú)獾淖畲罅髁坎怀^10 m3/h且純度不低于 99. 9%。
6. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其 特征在于所述各封接玻璃坯一 (3)由2532坡璃粉制成，所述各環(huán)形封 接玻璃坯二 (4)由DM-305玻璃粉或DM-308玻璃粉制成。
7. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，其 特征在于所述各封接玻璃坯一 (3)由鐵封玻璃粉制成，所述各環(huán)形封 接玻璃坯二 (4)由匿-308玻璃粉或DM-305玻璃粉制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃金屬多針接插件封接工藝，將預(yù)封接的基座和多個(gè)芯柱分別進(jìn)行退火、除油和除氣處理，使用硼硅玻璃粉分別制成封接玻璃坯一和封接玻璃坯二，將封接玻璃坯一和封接玻璃坯二分別進(jìn)行排蠟?；⑶逑?、退火和除氣處理，然后將基座、芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二在已除氣處理后的燒結(jié)模具中裝配，再進(jìn)行高溫封接燒結(jié)，最后對(duì)燒結(jié)后的產(chǎn)品進(jìn)行退火處理。本發(fā)明通過對(duì)各封接元件進(jìn)行退火處理，同時(shí)利用“過渡環(huán)封工藝”，可以徹底解決非匹配封接中的炸裂問題；最后對(duì)封接好的產(chǎn)品進(jìn)行退火處理，可以進(jìn)一步防止產(chǎn)品裂紋的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)C03C29/00GK101531474SQ20091002207
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者任利娜, 生 馮, 楊文波, 水 胡, 趙洪剛 申請(qǐng)人:西安華泰有色金屬實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司