CN105948825A - 一种用于钎焊的陶瓷复合层及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于钎焊的陶瓷复合层及其制作方法，用于钎焊的陶瓷复合层包括陶瓷基体，所述陶瓷基体的表面设置有金属化层，所述金属化层的表面设置有用于钎焊的通过印刷并经烧结成型的焊料层。用于钎焊的陶瓷复合层的制作方法，包括以下步骤：称取质量百分比为72%~70%的纯银粉与质量百分比为28%~30&铜粉，将所述纯银粉和所述铜粉在混料机中混合均匀后得到混合原料。本发明将焊片制成焊料浆料，将焊料浆料事先涂印及烧结在金属化层上，于是，在焊接时少了一道人工粘贴焊片工序，即可以降低焊接成本；并且，对位100%准确，提高焊接产品的合格率5%~10%，同时也没有产生多余的边角料，焊接成本下降30%~35%。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钎焊的陶瓷复合层及其制作方法，属陶瓷与金属焊接制造技术领域。
背景技术
陶瓷金属化产品具有优良的高频介质特性、耐高温、耐腐蚀、不变形、电绝缘性好、真空致密以及优良的机械物理性多种特点， 被广泛应用于绝缘封接、功率电子、电子封装、微电子技术 半导体器件和集成电路、电力电子、继电器、功率模块等，及激光和红外技术激光器谐振腔、放电管等行业。由于陶瓷与金属是不能直接焊接在一起的，因此必须先将陶瓷与金属焊接面作好金属化层；陶瓷金属化层是在陶瓷表面印涂或沉积一层金属合金薄膜，通过烧结，从而形成金属合金层与陶瓷紧密结合，即成为陶瓷金属化产品。
当陶瓷表面有了金属化层之后仍不能与金属直接焊接，为了实现陶瓷与金属的焊接，现有传统的钎焊工艺是将已生产好的陶瓷金属化产品，在金属与合金之间加入一层焊片，在一定温度下于焊接炉内进行焊接。由于前述的焊片是单独分开的，是在焊接过程中通过人工将焊片放在陶瓷与金属之间，故而导致焊接工艺极为复杂、且工艺技术难度也高，并且，工效低，产品合格率也低，也不能进行自动化生产。
并且，现有传统的钎焊工艺中起焊接作用的焊片通常使用银或银铜合金等，其作法是将焊料合成后再熔化，然后压成薄片，最后再根据产品焊接面的图形冲压成需要的焊片。在冲压焊片时，正常情况下有50%左右的边角料，因银价格昂贵，多余的边角料需回收重新制作焊片，也就是说，要经过再次熔化、冲压，其工艺复杂，故而导致焊片生产价格偏高。特别是，在进行焊接时需将焊片放于陶瓷与金属之间，并且三者要完全吻合，否则将影响焊接性能。因焊片很薄，传统方式是靠人工粘贴焊片，但是，即便人工粘贴，也有对位不准确，严重影响焊接性能。
中国专利文献号CN 105330340 A于2016年02月17日公开了一种用于钎焊的氧化铝陶瓷金属化方法，工艺步骤如下：（1) 将氧化铝陶瓷用清洁剂进行清洗去除表面粘附的油污，然后在1000～1200℃保温烧结50～70min，除去可挥发的有机物和水分；（2) 将步骤（1)烧结后的氧化铝陶瓷用铝箔覆盖表面不需沉积金属层的部位，然后采用真空磁控溅射、真空蒸镀或离子镀的方法在氧化铝陶瓷未覆盖铝箔部位的表面依次沉积Ti、Zr 或Hf 金属层，Mo或Cr金属层，Ni或Cu 金属层，得到沉积金属层的氧化铝陶瓷；（3)将步骤（2)得到的沉积了金属层的氧化铝陶瓷置于真空烧结炉中并对真空烧结炉抽真空，当炉内真空度达到4×10-3Pa时开始加热，将炉内温度升至430～480℃并在该温度下保温20～40min，然后再升温至900～1200℃保温20～60min，保温结束后随炉冷却至室温即完成氧化铝陶瓷的金属化，在上述升温和保温过程中保持炉内真空度高于 6×10-3Pa。
中国专利文献号CN 104485397 A于2015年04月01日公开了一种高导热、高出光率LED 用陶瓷和镜面铝复合基板及制备工艺，包括陶瓷基板、烧结设置在陶瓷基板上表面的铜金属层、位于铜金属层 上方的铝箔、镀于铜金属层上表面的陶瓷基板镀镍层、镀于铝箔下表面的铝箔镀镍层、以及钎焊于陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间的以实现陶瓷基板和铝箔连接的钎焊层。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种操作简便、成本低的用于钎焊的陶瓷复合层及其制作方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种用于钎焊的陶瓷复合层，包括陶瓷基体，其结构特征是所述陶瓷基体的表面设置有金属化层，所述金属化层的表面设置有用于钎焊的通过印刷并经烧结成型的焊料层。
进一步，所述金属化层的厚度大于或等于焊料层的厚度。
进一步，所述焊料层的厚度为0.25mm~1.2mm。
一种用于钎焊的陶瓷复合层的制作方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一，首先制作陶瓷基体，并在陶瓷基体的表面制作金属化层，待用；
步骤二，称取质量百分比为72%~70%的纯银粉与质量百分比为28%~30&铜粉，将所述纯银粉和所述铜粉在混料机中混合均匀后得到混合合金原料；
步骤三，将步骤二得到的混合原料过200目筛，然后得到焊料粉，待用；
步骤四，将质量百分比为5%~3%的粘结胶剂放入质量百分比为95%~97%的松油醇中进行充分溶解并得到混合胶液，并于搅拌机内将混合胶液充分混合均匀；
步骤五，制作焊料浆料：将步骤三得到的焊料粉放入步骤四得到的混合胶液内，并于搅拌机内搅拌24小时，然后过200目筛，最后得到焊料浆料；其中，焊料粉的用量为质量百分比80%~88%；混合胶液的用量为质量百分比20%~12%；
步骤六，制作印刷网板：按照陶瓷基体上的金属化层的图形制好网板；
步骤七，采用厚膜印刷工艺将步骤五得到的焊料浆料印刷于金属化层（1）的表面得到焊料层（3），焊料层（3）的厚度约为35-40um；
步骤八，将印刷好的产品放入烘箱内，于150℃~160℃烘烤1小时；
步骤九，将经过步骤八得到的烘干后的产品降到室温，然后放入氢气保护气氛炉内于常压780℃~810℃进行烧结；
步骤十，将烧结好的产品取出，自然冷却至室温后，作例行检测；
步骤十一，将经过例行检测后的产品密封包装。
所述步骤四，粘结胶剂包括乙基纤维素。
所述步骤六位于步骤一与步骤二之间。
本发明是将原来在焊接前需要单独准备的焊片，改为：将起焊接作用的类似于焊片的材料制成焊料浆料，然后将焊料浆料事先涂印及烧结在金属化层上，于是，在焊接时少了一道人工粘贴焊片工序，即可以降低焊接成本；并且，因按原有陶瓷金属图形的形状印刷焊料，对位100%准确，提高焊接产品的合格率5%~10%，同时也没有产生多余的边角料，焊接成本下降30%~35%。
综上所述，本发明具有操作简便、成本低的特点。
附图说明
图1为本发明一实施例的局部剖切示意图。
图2为本发明使用时的立体示意图。
图中：1为金属化层，2为陶瓷基体，3为焊料层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图2，本用于钎焊的陶瓷复合层，包括陶瓷基体2，所述陶瓷基体2的表面设置有金属化层1，所述金属化层1的表面设置有用于钎焊的通过印刷并经烧结成型的焊料层3。
在本实施例中，所述金属化层1的厚度大于或等于焊料层3的厚度。
所述焊料层3的厚度为0.25mm~1.2mm。
陶瓷基体2，见图2所示，其产品的外形包含圆形等各种形状。陶瓷基体2不仅包含氧化铝陶瓷基体，也包含能在陶瓷体表面可做金属化层的其他陶瓷体。
金属化层1不仅指包含钼锰镍层，它也包含能在陶瓷基体表面可做金属化层的其他金属或合金。
焊料层3不仅指包含银和铜，也包含到能促使让陶瓷与金属焊接的其他金属或合金合材料的焊料。
一种用于钎焊的陶瓷复合层的制作方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一，首先制作陶瓷基体2，并在陶瓷基体2的表面制作金属化层1，待用。
步骤二，称取质量百分比为72%~70%的纯银粉与质量百分比为28%~30&铜粉，将所述纯银粉和所述铜粉在混料机中混合均匀后得到混合原料。
实际制作时，既可以采用质量百分比为72%的纯银粉与质量百分比为28%&铜粉进行混和，也可以采用70%的纯银粉与质量百分比为30&铜粉进行混和，都能得到差不多的技术效果。
步骤三，将步骤二得到的混合原料过200目筛，然后得到焊料粉，待用。
步骤四，将质量百分比为5%~3%的粘结胶剂放入质量百分比为95%~97%的松油醇中进行充分溶解并得到混合胶液，并于搅拌机内将混合胶液充分混合均匀。
步骤五，制作焊料浆料：将步骤三得到的焊料粉放入步骤四得到的混合胶液内，并于搅拌机内搅拌24小时，然后过200目筛，最后得到焊料浆料；其中，焊料粉的用量为质量百分比80%~88%；混合胶液的用量为质量百分比20%~12%。
步骤六，制作印刷网板：按照陶瓷基体2上的金属化层1的图形制好网板。
步骤七，采用厚膜印刷工艺将步骤五得到的焊料浆料印刷于金属化层（1）的表面得到焊料层（3），焊料层（3）的厚度约为35-40um；
步骤八，将印刷好的产品放入烘箱内，于150℃~160℃烘烤1小时；
步骤九，将经过步骤八得到的烘干后的产品降到室温，然后放入氢气保护气氛炉内于常压780℃~810℃进行烧结；
在本实施例中，烧结时，可以才采用如上所述的氢气保护气氛炉，也可以采用其它气氛炉进行烧结。
步骤十，将烧结好的产品取出，自然冷却至室温后，作例行检测。
步骤十一，将经过例行检测后的产品密封包装。
所述步骤四，粘结胶剂包括乙基纤维素。
所述步骤六位于步骤一与步骤二之间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种用于钎焊的陶瓷复合层，包括陶瓷基体（2），其特征是所述陶瓷基体（2）的表面设置有金属化层（1），所述金属化层（1）的表面设置有用于钎焊的通过印刷并经烧结成型的焊料层（3）。
2.根据权利要求1所述的用于钎焊的陶瓷复合层，其特征是所述金属化层（1）的厚度大于或等于焊料层（3）的厚度。
3.根据权利要求1所述的用于钎焊的陶瓷复合层，其特征是所述焊料层（3）的厚度为0.25mm~1.2mm。
4.一种如权利要求1所述的用于钎焊的陶瓷复合层的制作方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一，首先制作陶瓷基体（2），并在陶瓷基体（2）的表面制作金属化层（1），待用；
步骤二，称取质量百分比为72%~70%的纯银粉与质量百分比为28%~30&铜粉，将所述纯银粉和所述铜粉在混料机中混合均匀后得到混合合金原料；
步骤三，将步骤二得到的混合原料过200目筛，然后得到焊料粉，待用；
步骤四，将质量百分比为5%~3%的粘结胶剂放入质量百分比为95%~97%的松油醇中进行充分溶解并得到混合胶液，并于搅拌机内将混合胶液充分混合均匀；
步骤五，制作焊料浆料：将步骤三得到的焊料粉放入步骤四得到的混合胶液内，并于搅拌机内搅拌24小时，然后过200目筛，最后得到焊料浆料；其中，焊料粉的用量为质量百分比80%~88%；混合胶液的用量为质量百分比20%~12%；
步骤六，制作印刷网板：按照陶瓷基体（2）上的金属化层（1）的图形制好网板；
步骤七，采用厚膜印刷工艺将步骤五得到的焊料浆料印刷于金属化层（1）的表面得到焊料层（3），焊料层（3）的厚度约为35-40um；
步骤八，将印刷好的产品放入烘箱内，于150℃~160℃烘烤1小时；
步骤九，将经过步骤八得到的烘干后的产品降到室温，然后放入氢气保护气氛炉内于常压780℃~810℃进行烧结；
步骤十，将烧结好的产品取出，自然冷却至室温后，作例行检测；
步骤十一，将经过例行检测后的产品密封包装。
5.根据权利要求4所述的用于钎焊的陶瓷复合层的制作方法，其特征是所述步骤四，粘结胶剂包括乙基纤维素。
6.根据权利要求4所述的用于钎焊的陶瓷复合层的制作方法，其特征是所述步骤六位于步骤一与步骤二之间。
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