CN101733583A - 用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料及其使用方法，所述的焊料包括以下重量浓度的物质：1-3％的钛粉，余量为72Ag-28Cu焊料。其使用方法为：先将Ti粉用硝棉调至糊状，涂覆在BN陶瓷封接处，厚度为30~40μm；然后用72Ag-28Cu焊料装配使用；将装配好的工件放入真空炉中封接。在真空炉中保证真空度≤2.7×10^-3Pa的情况下，封接温度840±10℃，保温3~5min。本发明与现有技术相比，方法比较简单，封接强度和气密性非常可靠，粉末的涂覆不受陶瓷零件结构的限制，大大的提高了氮化硼陶瓷与金属封接的工作效率。

Description

用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料及其使用方法

技术领域：

本发明属于焊料及其使用方法，特别属于用于氮化硼陶瓷与金属铜封接的焊料及其使用方法。

背景技术

陶瓷-金属封接是一门使陶瓷介质与金属牢固连接的技术.就世界范围而言，它已有60多年的发展历史。最初是适应真空电子器件的需求而发展起来的。我国于1958年开始试验，至今已有近50年的历史。目前，陶瓷与金属封接技术主要用于真空电子器件、半导体、集成电路、电光源、激光、原子能、高能物理、能源、宇航、化工、冶金、医疗、电力设备等行业，作为器件外壳、电极绝缘、基板、夹持支撑等等，其应用前景日益看好且经久不衰。

随着真空器件的发展，目前逐渐向大功率器件发展，因此对陶瓷窗口的要求也越来越高，传统的氧化铝陶瓷逐渐被具有高导热性能的氮化铝、氮化硼陶瓷所替代。传统的氧化铝陶瓷与金属封接，都采取先对陶瓷封接面进行金属化，然后通过焊料与金属进行封接，而氮化硼陶瓷与氧化铝陶瓷的微观结构不同，不能采取上述方法。

发明内容

本发明所要解决的第1个技术问题是提供用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料。

本发明所要解决的第2个技术问题上述焊料的使用方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料，包括以下重量浓度的物质：1-3％的钛粉，余量为72Ag-28Cu焊料。

当Ti粉少于1-3％时，焊料层与陶瓷和金属不能很好的渗透；反之Ti粉过高的含量，过多的渗透反而不能保证封接的强度和气密性。

所述的钛粉的纯度大于99.9％，中位径为5μm，最大颗粒不超过10μm。

为了增强焊料的效果，还可在焊料中加入纯度大于99.9％，中位径为5μm，最大颗粒不超过10μm的0.1-0.5％的金。

所述的金属为铜。

所述的焊料的使用方法为：

先将钛粉或和金粉用硝棉调至糊状，涂覆在氮化硼陶瓷封接处，厚度为30-40μm(钛粉的厚度过高或过低，封闭好的陶瓷上易有裂缝，影响其气密性)；然后与72Ag-28Cu焊料配合使用；

将装配好的工件放入真空炉中封接：

将真空炉抽至≤2.7×10^-3Pa后，以10~15℃/min升温，在760-770℃时，以4~6℃/min缓慢升温至780-790℃，以使焊料熔化，渗入工件，(升温速度过快，焊料中各种成份混合不均匀，影响焊接的质量)；再以20~25℃/min升温至封接温度840±10℃，保温3~5min，以5-8℃/min降至700℃，然后停止加热随炉降温。

申请人认为，由于Ti元素作为过渡元素，其特点在于它们的原子内部电子壳层未填满，具有很强的化学活泼性，对氮化物、氧化物、硅酸盐等具有很大的亲和力。因此采用纯金属Ti粉具有一定的优越性，它很容易与Ag-Cu焊料在低于其熔点的温度下形成液相活性合金渗透至陶瓷与金属表面，形成很致密均匀的过渡层，从而使氮化硼陶瓷和金属铜进行高强度高气密性的封接。

本发明与现有技术相比，方法比较简单，封接强度和气密性非常可靠，粉末的涂覆不受陶瓷零件结构的限制，大大的提高了氮化硼陶瓷与金属封接的工作效率。

具体实施方式：

本发明的漏气率按照SJ20600-1996标准进行检测。

实施例1：

先将纯度大于99.9％，中位径为5μm，最大颗粒不超过10μm的Ti粉用硝棉按照比例10g∶7ml调至糊状，涂覆在氮化硼陶瓷封接处，厚度为30μm(1％)；然后用72Ag-28Cu焊料丝或者焊料片按照0.2g/cm²装配使用(99％)；

将装配好的含铜工件放入真空炉中封接：

将真空炉抽至≤2.7×10^-3Pa即可升温，保证真空度≤2.7×10^-3Pa的情况下，开始以13℃/min升温，接近760℃时以6℃/min缓慢升温至780℃，焊料熔化后再以20℃/min升温至封接温度830℃，保温5min，以8℃/min降至700℃，然后停止加热随炉降温。

实施例2：

先将Ti粉用硝棉按照比例10g∶7ml调至糊状，涂覆在氮化硼陶瓷封接处，厚度为40μm(3％)；然后用72Ag-28Cu焊料丝或者焊料片按照0.15g/cm²装配使用(97％)；

将装配好的工件放入真空炉中封接：

将真空炉抽至≤2.7×10^-3Pa即可升温。保证真空度≤2.7×10^-3Pa的情况下，开始以15℃/min升温，接近770℃时以5℃/min缓慢升温到785℃，焊料熔化后再以23℃/min升温至封接温度840℃，保温4min，以5℃/min降至700℃，然后停止加热随炉降温。

实施例3：

先将6克钛粉、4克金粉用硝棉按照比例10g∶7ml调至糊状，涂覆在氮化硼陶瓷封接处，厚度为35μm(2％)；然后用72Ag-28Cu焊料丝或者焊料片按照0.18g/cm²装配使用(98％)；

将装配好的工件放入真空炉中封接：

将真空炉抽至≤2.7×10^-3Pa即可升温。保证真空度≤2.7×10^-3Pa的情况下，开始以10℃/min升温，在760℃时以4℃/min缓慢升温到790℃，焊料熔化后再以25℃/min升温至封接温度850℃，保温3min，以7℃/min降至700℃，然后停止加热随炉降温。

实施例1、2、3的结果如表1所示。

表1：

	漏气率
		实施例1	8％
实施例2	4％
		实施例3	2％

Claims (5)

1.用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料，其特征在于：包括以下重量浓度的物质：1-3％的钛粉，余量为72Ag-28Cu焊料。

2.根据权利要求1所述的用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料，其特征在于：所述的钛粉的纯度大于99.9％，中位径为5μm，最大颗粒不超过10μm。

3.根据权利要求1所述的用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料，其特征在于：所述的金属为铜。

4.根据权利要求1所述的用于氮化硼陶瓷与金属封接的焊料，其特征在于：在焊料中加入纯度大于99.9％，中位径为5μm，最大颗粒不超过10μm的0.1-0.5％的金。

5.权利要求1所述的氮化硼陶瓷与金属封接的焊料的使用方法为：

先将钛粉或和金粉用硝棉调至糊状，涂覆在氮化硼陶瓷封接处，厚度为30-40μm；然后与72Ag-28Cu焊料配合使用；

将装配好的工件放入真空炉中封接：

将真空炉抽至≤2.7×10^-3Pa后，以10-15℃/min升温，在760-770℃时，以4-6℃/min缓慢升温至780-790℃，以使焊料熔化，渗入工件；再以20-25℃/min升温至封接温度840±10℃，保温3-5min，以5-8℃/min降至700℃，然后停止加热随炉降温。