CN105633757A - 微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其包括熔融密封时，用于对微间距玻璃密封连接器进行装夹的成型工装；进行熔融密封时，其工艺流程为玻璃体的烧结→微间距玻璃密封连接器与成型工装的组装→微间距玻璃密封连接器的熔融封装→第一接触件和第二接触件位于金属壳体外端部的打扁→微间距玻璃密封连接器的二次烧结。本方案根据微间距玻璃密封连接器的具体结构设计的成型工装能够实现微间距玻璃密封连接器的精确定位，从而保证了在熔融封装时连接器的其密封性，同时降低了有害内应力的形成。打扁工艺之后，通过二次烧结工序（熔融封装为第一次烧结）能够熔合打扁时潜在裂纹和充分消除玻璃体的内应力，彻底消除对气密封性影响。

Description

微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺
技术领域
本发明涉及电连接器，具体涉及微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺。
背景技术
原工艺流程模式：石墨模、金属件和玻胚件组装→高温玻璃封接→电蚀加工键合面（或磨削加工键合面）→电镀工序，上述方法生产的产品气密封性能难保证。主要表现在玻璃封接后，为保证产品金丝键合的使用平整和可键合的一致性，对插孔尾端键合面进行电蚀加工，或用磨削加工键合面。若用电蚀加工，电火花电热通过插孔尾端传导到玻璃体内形成热膨胀差的内应力，若用磨床加工键合面，机械力传导到玻璃体内会形成机械的内应力。这种内应力会通过后工序的加工或自然失效得以释放，破坏产品的后密封性。同时这两种加工方法也占用精密机床，效率低，成本高，不具有商业竞争性。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺通过两次烧结进行熔融密封，提高了连接器的气密封。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其包括熔融密封时，用于对微间距玻璃密封连接器进行装夹的成型工装；微间距玻璃密封连接器包括外形呈阶梯状、且其下端开设有一台阶槽的金属壳体，台阶槽上端的槽孔内烧结有大致呈梯形的玻璃体；玻璃体上开设有两排相互平行、且与台阶槽下端的槽孔连通的安装孔，两排安装孔均错位设置；在其中一排安装孔内安装有第一接触件，在另外一排安装孔内安装有第二接触件；第一接触件和第二接触件位于台阶槽下端的槽孔内的部分均开设有一内槽孔；第一接触件位于金属壳体外的端部设置有第一扁平面，第二接触件位于金属壳体外的端部设置有第二扁平面；
成型工装包括开设有若干安装槽的承烧载具，卡装在安装槽内的石墨座和使用时放置于金属壳体顶部用于压紧微间距玻璃密封连接器的配重压块；石墨座的凸部处开设有两排供第一接触件和第二接触件穿过的接触件定位孔；石墨座的下端开设有与接触件定位孔连通的限位槽，限位槽内安装有用于限制第一接触件和第二接触件向安装槽底面移动的定位件；配重压块上具有两排供第一接触件和第二接触件位于金属壳体外的端部穿过的通孔；
微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺包括以下步骤：
A、玻璃体的烧结
将含有粘结剂的玻璃粉填入具有与玻璃体外形相匹配的槽体的金属模具内，在压力作用下将玻璃粉压制成预先设计玻璃体的坯体尺寸，把胚体放入排胶炉，把坯体从150℃加热至550℃使粘结剂充分分解，之后加热至600℃~750℃进行烧结固化热处理，待坯体收缩固化后，完成玻璃体的烧结；
B、微间距玻璃密封连接器与成型工装的组装
将定位件放入石墨座的限位槽内，将金属壳体通过其下端的台阶孔安装在石墨座上的凸部上；将上述组装在一起的定位件、石墨座和金属壳体移动至承烧载具的安装槽内；
接着，将玻璃体放置在石墨座的成型面上，使玻璃体限制在台阶槽上端的槽孔内，分别将第一接触件和第二接触件装入玻璃体上的安装孔和石墨座的接触件定位孔内，使第一接触件和第二接触件具有内槽孔的端部紧贴定位件的定位面；
之后，将第一接触件和第二接触件位于金属壳体外的端部穿过配重压块上的通孔，通过配重压块对微间距玻璃密封连接器进行压紧；
C、微间距玻璃密封连接器的熔融封装
将微间距玻璃密封连接器与成型工装组装在一起的结构移至气氛烧结炉内，加热至850℃~1150℃，待玻璃体全部由固态变为液态后开始降温，缓慢冷却，完成连接器的气密封接；
D、第一接触件和第二接触件位于金属壳体外端部的打扁
采用第一接触件打扁模具对第一接触件位于金属壳体外端部施加压力，在第一接触件上形成第一扁平面；采用第二接触件打扁模具对第二接触件位于金属壳体外端部施加压力，在第二接触件上形成第二扁平面；
E、微间距玻璃密封连接器的二次烧结
将进行打扁处理的微间距玻璃密封连接器再次固定在成型工装上，移至气氛烧结炉内，加热至850℃~1150℃开始降温，缓慢冷却至400℃~600℃时，保持5-20分钟去应力退火处理。
本发明的有益效果为：本方案根据微间距玻璃密封连接器的具体结构设计了一款与微间距玻璃密封连接器外形大致相同的成型工装，其能够实现微间距玻璃密封连接器的精确定位，从而保证了在熔融封装时连接器的其密封性，同时降低了有害内应力的形成。
通过手动或气动压床上安装的第一接触件打扁模具和第二接触件打扁模具来对第一接触件和第二接触件进行打扁键合面（第一扁平面和第二扁平面的加工）打扁精度由模具保证，从而降低对压床精度要求，产品插孔分上下两排，每只产品打两次（两排），每打一排约1到2秒，大大提高了打扁效率，降低设备要求。
打扁工艺之后，通过二次烧结工序（熔融封装为第一次烧结）能够熔合打扁时潜在裂纹和充分消除玻璃体的内应力，彻底消除对气密封性影响。
附图说明
图1为微间距玻璃密封连接器的立体图。
图2为微间距玻璃密封连接器的剖视图。
图3为微间距玻璃密封连接器的玻璃体的立体图。
图4微间距玻璃密封连接器固定在成型工装上的剖视图。
图5为图4中A部的放大图。
图6为成型工装的石墨座一个视角的立体图。
图7为成型工装的石墨座另一个视角的立体图。
图8为成型工装的定位件的立体图。
图9为成型工装的配重压块的立体图。
图10为多个微间距玻璃密封连接器固定安装在承烧载具的安装槽内的立体图。
图11为第二接触件打扁模具加工第二接触件的示意图。
图12为第一接触件打扁模具加工第一接触件的示意图。
图13为微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺的流程图。
1、微间距玻璃密封连接器；11、金属壳体；111、台阶槽；12、玻璃体；121、安装孔；13、第一接触件；131、第一扁平面；132、内插孔；14、第二接触件；141、第二扁平面；2、成型工装；21、承烧载具；22、安装槽；23、石墨座；231、凸部；232、成型面；233、接触件定位孔；234、限位槽；24、定位件；241、定位面；25、配重压块；3、第二接触件打扁模具；31、第二下模座；311、第二弧形槽；32、第二冲头；321、成型凸头；4、第一接触件打扁模具；41、第一下模座；411、限位孔；412、第一弧形槽；42、第一冲头。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
该微间距玻璃密封连接器1熔融密封工艺包括熔融密封时，用于对微间距玻璃密封连接器1进行装夹的成型工装2。如图1至图2所示，微间距玻璃密封连接器1包括外形呈阶梯状、且其下端开设有一台阶槽111的金属壳体11，台阶槽111上端的槽孔内烧结有大致呈梯形的玻璃体12。
如图3所示，玻璃体12上开设有两排相互平行、且与台阶槽111下端的槽孔连通的安装孔121，两排安装孔121均错位设置；在其中一排安装孔121内安装有第一接触件13，在另外一排安装孔121内安装有第二接触件14；第一接触件13和第二接触件14位于台阶槽111下端的槽孔内的部分均开设有一内槽孔132；第一接触件13位于金属壳体11外的端部设置有第一扁平面131，第二接触件14位于金属壳体11外的端部设置有第二扁平面141。
如图4至图10所示，成型工装2包括开设有若干安装槽22的承烧载具21，卡装在安装槽22内的石墨座23和使用时放置于金属壳体11顶部用于压紧微间距玻璃密封连接器1的配重压块25；石墨座23的凸部231处开设有两排供第一接触件13和第二接触件14穿过的接触件定位孔233；石墨座23的下端开设有与接触件定位孔233连通的限位槽234，限位槽234内安装有用于限制第一接触件13和第二接触件14向安装槽22底面移动的定位件24；配重压块25上具有两排供第一接触件13和第二接触件14位于金属壳体11外的端部穿过的通孔。
在进行成型工装2设计时，优选成型工装2的所有部件均选用高纯度、高密度石墨材料制成。
如图13所示，微间距玻璃密封连接器1熔融密封工艺包括以下步骤：
A、玻璃体12的烧结
将含有粘结剂的玻璃粉填入具有与玻璃体12外形相匹配的槽体的金属模具内，在压力作用下将玻璃粉压制成预先设计玻璃体12的坯体尺寸，把胚体放入排胶炉，把坯体从150℃加热至550℃使粘结剂充分分解，之后加热至600℃~750℃进行烧结固化热处理，待坯体收缩固化后，完成玻璃体12的烧结；
B、微间距玻璃密封连接器1与成型工装2的组装
将定位件24放入石墨座23的限位槽234内，将金属壳体11通过其下端的台阶孔安装在石墨座23上的凸部231上；将上述组装在一起的定位件24、石墨座23和金属壳体11移动至承烧载具21的安装槽22内；
接着，将玻璃体12放置在石墨座23的成型面232上，使玻璃体12限制在台阶槽111上端的槽孔内，分别将第一接触件13和第二接触件14装入玻璃体12上的安装孔121和石墨座23的接触件定位孔233内，使第一接触件13和第二接触件14具有内槽孔132的端部紧贴定位件24的定位面241；
之后，将第一接触件13和第二接触件14位于金属壳体11外的端部穿过配重压块25上的通孔，通过配重压块25对压紧微间距玻璃密封连接器1进行压紧；
C、微间距玻璃密封连接器1的熔融封装
将微间距玻璃密封连接器1与成型工装2组装在一起的结构移至气氛烧结炉内，加热至850℃~1150℃，待玻璃体12全部由固态变为液态后，开始降温，缓慢冷却，完成连接器的气密封接；
D、第一接触件13和第二接触件14位于金属壳体11外端部的打扁
采用第一接触件打扁模具4对第一接触件13位于金属壳体11外端部施加压力，在第一接触件13上形成第一扁平面131；采用第二接触件打扁模具3对第二接触件14位于金属壳体11外端部施加压力，在第二接触件14上形成第二扁平面141；
E、微间距玻璃密封连接器1的二次烧结
将进行打扁处理的微间距玻璃密封连接器1再次固定在成型工装2上，移至气氛烧结炉内，加热至850℃~1150℃开始降温，缓慢冷却至400℃~600℃时，保持5-20分钟去应力退火处理。
在本发明的一个实施例中，优选金属壳体11、第一接触件13和第二接触件14均采用定膨胀合金（4J29或4J44）制成，定膨胀合金的热膨胀系数与玻璃体12的热膨胀系数在玻璃体12转化温度Tg以下相等。金属壳体11、第一接触件13和第二接触件14材料的选择，能够形成热膨胀匹配的封接结构，减少有害的内应力，提高连接的气密性。
如图12所示，第一接触件打扁模具4包括第一下模座41和第一冲头42，第一下模座41长度方向具有一排对第二接触件14进行保护的限位孔411和第一下模座41端面设置有一排与限位孔411平行的第一弧形槽412；
如图11所示，第二接触件打扁模具3包括第二下模座31和第二冲头32，第二下模座31长度方向的端面设置有一排第二弧形槽311；第二冲头32上设置有一排对第一接触件13进行保护的条形槽，相邻条形槽之间形成对第二接触件14进行冲压的成型凸头321。
进行第一扁平面131和第二扁平面141加工时，优选所有第一接触件13上的第一扁平面131均位于同一水平面，所有第二接触件14上的第二扁平面141均位于同一水平面。这样设置后确保了金丝键合的一致稳定可靠，防止键合困难和脱键的目的。
该微间距玻璃密封连接器1熔融密封工艺还包括在微间距玻璃密封连接器1外表面为金属部分进行镀膜处理工序。这样可以在微间距玻璃密封连接器1外表面形成一层保护层，杜绝了外界腐蚀性气体和液体腐蚀金属壳体11、第一接触件13和第二接触件14。
综上所述，本方案根据微间距玻璃密封连接器1的具体结构设计的成型工装2能够实现微间距玻璃密封连接器1的精确定位，从而保证了在熔融封装时连接器的其密封性，同时降低了有害内应力的形成。打扁工艺之后，通过二次烧结工序（熔融封装为第一次烧结）能够熔合打扁时潜在裂纹和充分消除玻璃体12的内应力，彻底消除对气密封性影响。

Claims (5)

1.微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其特征在于，包括熔融密封时，用于对微间距玻璃密封连接器进行装夹的成型工装；所述微间距玻璃密封连接器包括外形呈阶梯状、且其下端开设有一台阶槽的金属壳体，所述台阶槽上端的槽孔内烧结有大致呈梯形的玻璃体；所述玻璃体上开设有两排相互平行、且与所述台阶槽下端的槽孔连通的安装孔，两排安装孔均错位设置；在其中一排安装孔内安装有第一接触件，在另外一排安装孔内安装有第二接触件；所述第一接触件和第二接触件位于台阶槽下端的槽孔内的部分均开设有一内槽孔；所述第一接触件位于金属壳体外的端部设置有第一扁平面，所述第二接触件位于金属壳体外的端部设置有第二扁平面；
所述成型工装包括开设有若干安装槽的承烧载具，卡装在所述安装槽内的石墨座和使用时放置于所述金属壳体顶部用于压紧微间距玻璃密封连接器的配重压块；所述石墨座的凸部处开设有两排供第一接触件和第二接触件穿过的接触件定位孔；所述石墨座的下端开设有与所述接触件定位孔连通的限位槽，所述限位槽内安装有用于限制所述第一接触件和第二接触件向安装槽底面移动的定位件；所述配重压块上具有两排供第一接触件和第二接触件位于金属壳体外的端部穿过的通孔；
所述微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺包括以下步骤：
A、玻璃体的烧结
将含有粘结剂的玻璃粉填入具有与所述玻璃体外形相匹配的槽体的金属模具内，在压力作用下将玻璃粉压制成预先设计玻璃体的坯体尺寸，把胚体放入排胶炉，把坯体从150℃加热至550℃使粘结剂充分分解，之后加热至600℃~750℃进行烧结固化热处理，待坯体收缩固化后，完成玻璃体的烧结；
B、微间距玻璃密封连接器与成型工装的组装
将定位件放入石墨座的限位槽内，将金属壳体通过其下端的台阶孔安装在所述石墨座上的凸部上；将上述组装在一起的定位件、石墨座和金属壳体移动至承烧载具的安装槽内；
接着，将玻璃体放置在石墨座的成型面上，使玻璃体限制在台阶槽上端的槽孔内，分别将第一接触件和第二接触件装入玻璃体上的安装孔和石墨座的接触件定位孔内，使第一接触件和第二接触件具有内槽孔的端部紧贴定位件的定位面；
之后，将第一接触件和第二接触件位于金属壳体外的端部穿过配重压块上的通孔，通过配重压块对微间距玻璃密封连接器进行压紧；
C、微间距玻璃密封连接器的熔融封装
将微间距玻璃密封连接器与成型工装组装在一起的结构移至气氛烧结炉内，加热至850℃~1150℃，待玻璃体全部由固态变为液态后开始降温，缓慢冷却，完成连接器的气密封接；
D、第一接触件和第二接触件位于金属壳体外端部的打扁
采用第一接触件打扁模具对第一接触件位于金属壳体外端部施加压力，在第一接触件上形成第一扁平面；采用第二接触件打扁模具对第二接触件位于金属壳体外端部施加压力，在第二接触件上形成第二扁平面；
E、微间距玻璃密封连接器的二次烧结
将进行打扁处理的微间距玻璃密封连接器再次固定在成型工装上，移至气氛烧结炉内，加热至850℃~1150℃开始降温，缓慢冷却至400℃~600℃时，保持5-20分钟去应力退火处理。
2.根据权利要求1所述的微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其特征在于，所述金属壳体、第一接触件和第二接触件均采用定膨胀合金制成，所述定膨胀合金的热膨胀系数与玻璃体的热膨胀系数在玻璃体转化温度Tg以下相匹配。
3.根据权利要求1所述的微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其特征在于，所述第一接触件打扁模具包括第一下模座和第一冲头，所述第一下模座长度方向具有一排对第二接触件进行保护的限位孔和第一下模座端面设置有一排与所述限位孔平行的第一弧形孔；
所述第二接触件打扁模具包括第二下模座和第二冲头，所述第二下模座长度方向的端面设置有一排第二弧形槽；所述第二冲头上设置有一排对第一接触件进行保护的条形槽，相邻条形槽之间形成对所述第二接触件进行冲压的成型凸头。
4.根据权利要求1-3任一所述的微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其特征在于，所有第一接触件上的第一扁平面均位于同一水平面，所有第二接触件上的第二扁平面均位于同一水平面。
5.根据权利要求1-3任一所述的微间距玻璃密封连接器熔融密封工艺，其特征在于，还包括在微间距玻璃密封连接器外表面为金属部分进行镀膜处理工序。
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