專利名稱：：用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于焊料及其使用方法，特別屬于用于氮化硼陶瓷與金屬銅封接的焊料及其使用方法。
背景技術(shù)：
：陶瓷-金屬封接是一門使陶瓷介質(zhì)與金屬牢固連接的技術(shù).就世界范圍而言，它已有60多年的發(fā)展歷史。最初是適應(yīng)真空電子器件的需求而發(fā)展起來的。我國于1958年開始試驗，至今已有近50年的歷史。目前，陶瓷與金屬封接技術(shù)主要用于真空電子器件、半導(dǎo)體、集成電路、電光源、激光、原子能、高能物理、能源、宇航、化工、冶金、醫(yī)療、電力設(shè)備等行業(yè)，作為器件外殼、電極絕緣、基板、夾持支撐等等，其應(yīng)用前景日益看好且經(jīng)久不衰。隨著真空器件的發(fā)展，目前逐漸向大功率器件發(fā)展，因此對陶瓷窗口的要求也越來越高，傳統(tǒng)的氧化鋁陶瓷逐漸被具有高導(dǎo)熱性能的氮化鋁、氮化硼陶瓷所替代。傳統(tǒng)的氧化鋁陶瓷與金屬封接，都采取先對陶瓷封接面進(jìn)行金屬化，然后通過焊料與金屬進(jìn)行封接，而氮化硼陶瓷與氧化鋁陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)不同，不能采取上述方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第1個技術(shù)問題是提供用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料。本發(fā)明所要解決的第2個技術(shù)問題上述焊料的使用方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料，包括以下重量濃度的物質(zhì)1_3%的鈦粉，余量為72Ag-28Cu焊料。當(dāng)Ti粉少于1_3%時，焊料層與陶瓷和金屬不能很好的滲透；反之Ti粉過高的含量，過多的滲透反而不能保證封接的強(qiáng)度和氣密性。所述的鈦粉的純度大于99.9%，中位徑為5iim，最大顆粒不超過10ym。為了增強(qiáng)焊料的效果，還可在焊料中加入純度大于99.9^，中位徑為5iim，最大顆粒不超過lOiim的O.1-0.5%的金。所述的金屬為銅。所述的焊料的使用方法為先將鈦粉或和金粉用硝棉調(diào)至糊狀，涂覆在氮化硼陶瓷封接處，厚度為30-40ym(鈦粉的厚度過高或過低，封閉好的陶瓷上易有裂縫，影響其氣密性)；然后與72Ag-28Cu焊料配合使用；將裝配好的工件放入真空爐中封接將真空爐抽至《2.7X10—3pa后，以1015tVmin升溫，在760-77(TC時，以46tVmin緩慢升溫至780-790°C，以使焊料熔化，滲入工件，(升溫速度過快，焊料中各種成份混合不均勻，影響焊接的質(zhì)量)；再以2025t:/min升溫至封接溫度840士l(TC，保溫35min，以5-8°C/min降至700°C，然后停止加熱隨爐降溫。申請人:認(rèn)為，由于Ti元素作為過渡元素，其特點在于它們的原子內(nèi)部電子殼層未填滿，具有很強(qiáng)的化學(xué)活潑性，對氮化物、氧化物、硅酸鹽等具有很大的親和力。因此采用純金屬Ti粉具有一定的優(yōu)越性，它很容易與Ag-Cu焊料在低于其熔點的溫度下形成液相活性合金滲透至陶瓷與金屬表面，形成很致密均勻的過渡層，從而使氮化硼陶瓷和金屬銅進(jìn)行高強(qiáng)度高氣密性的封接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，方法比較簡單，封接強(qiáng)度和氣密性非常可靠，粉末的涂覆不受陶瓷零件結(jié)構(gòu)的限制，大大的提高了氮化硼陶瓷與金屬封接的工作效率。具體實施例方式本發(fā)明的漏氣率按照SJ20600-1996標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。實施例1:先將純度大于99.9%，中位徑為5iim，最大顆粒不超過10ym的Ti粉用硝棉按照比例10g:7ml調(diào)至糊狀，涂覆在氮化硼陶瓷封接處，厚度為30iim(lX);然后用72Ag-28Cu焊料絲或者焊料片按照0.2g/cm2裝配使用(99%);將裝配好的含銅工件放入真空爐中封接將真空爐抽至《2.7X10—卞a即可升溫，保證真空度《2.7X10—3Pa的情況下，開始以13°C/min升溫，接近76(TC時以6°C/min緩慢升溫至780°C，焊料熔化后再以20°C/min升溫至封接溫度83(TC，保溫5min，以8°C/min降至700°C，然后停止加熱隨爐降溫。實施例2:先將Ti粉用硝棉按照比例10g:7ml調(diào)至糊狀，涂覆在氮化硼陶瓷封接處，厚度為40m(3%);然后用72Ag-28Cu焊料絲或者焊料片按照0.15g/cm2裝配使用(97%);將裝配好的工件放入真空爐中封接將真空爐抽至《2.7X10—3Pa即可升溫。保證真空度《2.7X10—3Pa的情況下，開始以15°C/min升溫，接近77(TC時以5°C/min緩慢升溫到785°C，焊料熔化后再以23°C/min升溫至封接溫度84(TC，保溫4min，以5°C/min降至700°C，然后停止加熱隨爐降溫。實施例3:先將6克鈦粉、4克金粉用硝棉按照比例10g:7ml調(diào)至糊狀，涂覆在氮化硼陶瓷封接處，厚度為35m(2%);然后用72Ag-28Cu焊料絲或者焊料片按照0.18g/cm2裝配使用(98%);將裝配好的工件放入真空爐中封接將真空爐抽至《2.7X10—3Pa即可升溫。保證真空度《2.7X10—3Pa的情況下，開始以10°C/min升溫，在76(TC時以4°C/min緩慢升溫到790°C，焊料熔化后再以25°C/min升溫至封接溫度85(TC，保溫3min，以7°C/min降至700°C，然后停止加熱隨爐降溫。實施例1、2、3的結(jié)果如表1所示。表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料，其特征在于包括以下重量濃度的物質(zhì)1-3％的鈦粉，余量為72Ag-28Cu焊料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料，其特征在于所述的鈦粉的純度大于99.9%，中位徑為5iim，最大顆粒不超過10iim。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料，其特征在于所述的金屬為銅。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料，其特征在于在焊料中加入純度大于99.9%，中位徑為5iim，最大顆粒不超過10iim的0.1-0.5%的金。5.權(quán)利要求1所述的氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料的使用方法為先將鈦粉或和金粉用硝棉調(diào)至糊狀，涂覆在氮化硼陶瓷封接處，厚度為30-40i！m;然后與72Ag-28Cu焊料配合使用；將裝配好的工件放入真空爐中封接將真空爐抽至《2.7X10—卞a后，以10-15°C/min升溫，在760_770°C時，以4-6。C/min緩慢升溫至780-790°C，以使焊料熔化，滲入工件；再以20-25°C/min升溫至封接溫度840士10。C，保溫3-5min，以5_8°C/min降至700°C，然后停止加熱隨爐降溫。全文摘要本發(fā)明公開了用于氮化硼陶瓷與金屬封接的焊料及其使用方法，所述的焊料包括以下重量濃度的物質(zhì)1-3％的鈦粉，余量為72Ag-28Cu焊料。其使用方法為先將Ti粉用硝棉調(diào)至糊狀，涂覆在BN陶瓷封接處，厚度為30~40μm；然后用72Ag-28Cu焊料裝配使用；將裝配好的工件放入真空爐中封接。在真空爐中保證真空度≤2.7×10-3Pa的情況下，封接溫度840±10℃，保溫3~5min。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，方法比較簡單，封接強(qiáng)度和氣密性非?？煽浚勰┑耐扛膊皇芴沾闪慵Y(jié)構(gòu)的限制，大大的提高了氮化硼陶瓷與金屬封接的工作效率。文檔編號B23K35/30GK101733583SQ20091018584公開日2010年6月16日申請日期2009年12月7日優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日發(fā)明者吳華夏,方衛(wèi),肖兵,阮智文申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所