CN107285649B - 一种低熔点玻璃封接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低熔点玻璃封接方法，包括以下步骤：(1)取镍铁合金，去除其表面油脂和污垢后，再进行表面预氧化处理；(2)将经过表面预氧化处理的镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条装夹在一起，然后通过真空炉在400～450℃条件下进行封装即可。本发明解决了现有高温封装工艺气密性和漏气率高的问题，解决了现有高温封装工艺金属件表面氧化严重的问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃封接工艺领域，具体地说涉及一种低熔点玻璃封接方法。
背景技术
目前在电子封装行业，将玻璃与金属封装起来的封装方法一般是匹配封接或失配封接。其中最主要的封接工艺就是4J29和DM-305的封接，这两种封接工艺的封接温度为970℃，存在的主要的问题有：
1.高温封接后器件密封性差，产品漏气率高(玻璃材料温度过高是热膨胀系数变化大，容易导致玻璃碎裂)。2.高温封接后玻璃面行差，且玻璃不能镀光学膜。无法适应当前通讯行业高速发展的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种气密性好、漏气率低、玻璃面行好的低熔点玻璃封接方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低熔点玻璃封接方法，包括以下步骤：
(1)取镍铁合金，去除其表面油脂和污垢后，再进行表面预氧化处理；
(2)将经过表面预氧化处理的镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条装夹在一起，然后通过真空炉在400～450℃条件下进行封装即可。
镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条的装夹方法按现有封装工艺的方法进行，可根据待焊玻璃件和金属件的具体形状和结构而设计。
镍铁合金与玻璃热膨胀匹配度好，经过表面预氧化处理后，由于玻璃中含有多种氧化物，因此可以和镍铁合金的氧化层有较好的浸润，提高封接效果。
进一步地，步骤(1)中，待焊玻璃件在焊接前通过超声波清洗去除表面颗粒物，以尽可能地增大待焊玻璃件的接触面，提高封接效果。
进一步地，步骤(1)中，表面预氧化处理的温度为300～400℃，时间为10～20s。在实施本发明的过程中，发明人发现，在此条件下，镍铁合金表面氧化程度最合适，与玻璃的浸润度较好。
进一步地，步骤(1)中，无铅焊条由颗粒粒径≤0.006mm的无铅焊料通过压制成型机加工成型。这种无铅焊条，封接效果可靠，密封性好。无铅焊料优选玻化状态好，且热膨胀系数和玻璃接近的材料，应用于光窗时，加工成焊料环，便于使用。
进一步地，步骤(2)中，封装过程具体为：以1～3℃/min的升温速率从常温升至400～450℃，然后在此温度下保温15～25min，最后退火降温。
待焊玻璃件可以根据客户需求定制，材料选择标准玻璃材料如K9，尺寸和光谱要求根据客户需求再加工。
本发明的有益效果体现在：
本发明采用低熔点玻璃焊接工艺(焊接温度400～450℃)，可以克服现有高温封接的存在问题，本发明选用材料热膨胀系数接近的无铅焊条、镍铁合金和待焊玻璃件，通过真空炉，使待焊玻璃件均匀达到软化点和共晶点，封接后，得到的产品在气密性和外光上都有良好的性能，且可以保留完整的光学指标。
本发明解决了现有高温封装工艺气密性和漏气率高的问题，解决了现有高温封装工艺金属件表面氧化严重的问题。
本发明可以提供带镀膜的光学窗口，镀膜以后的光学窗口在指定波段透过率可达99.8％，相较于普通玻璃提高了8％，可以适用于更高标准的光学探测器上使用。
本发明提高了生产效率，更低温度的焊接工艺对疯转设备的要求更低，可以更有效率的生产产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
以下实施例所使用的各种原料，如未作特别说明，均为本领域公知的市售产品。
实施例1
一种低熔点玻璃封接方法，包括以下步骤：
(1)取镍铁合金，去除其表面油脂和污垢后，再进行表面预氧化处理；
去除表面油脂和污垢可采用现有常用的机械净化，去油，化学清洗和烘干的方法进行；表面预氧化处理的温度为350℃，时间为15s；
上述镍铁合金，按重量百分份，其组成为：镍33％、碳0.6％、硅2％、铝0.7％、铁余量；
(2)将经过表面预氧化处理的镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条装夹在一起，然后通过真空炉进行封装即可；
待焊玻璃件在焊接前通过超声波清洗去除表面颗粒物；
无铅焊条由颗粒粒径0.005～0.006mm的无铅焊料通过压制成型机加工成型；
封装过程具体为：以2℃/min的升温速率从常温升至450℃，然后在此温度下保温20min，最后退火降温(降温速率1℃/min)。
经过检测，通过本实施例方法所封接的产品漏气率小于1×10-11Torr.L/sec，玻璃面行好，镀光学膜后，日光透过率可达99.8％。
实施例2
一种低熔点玻璃封接方法，包括以下步骤：
(1)取镍铁合金，去除其表面油脂和污垢后，再进行表面预氧化处理；
去除表面油脂和污垢可采用现有常用的机械净化，去油，化学清洗和烘干的方法进行；表面预氧化处理的温度为300℃，时间为20s；
上述镍铁合金，按重量百分份，其组成为：镍32％、碳0.5％、硅2.5％、铝1％、铁余量；
(2)将经过表面预氧化处理的镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条装夹在一起，然后通过真空炉进行封装即可；
待焊玻璃件在焊接前通过超声波清洗去除表面颗粒物；
无铅焊条由颗粒粒径0.002～0.004mm的无铅焊料通过压制成型机加工成型；
封装过程具体为：以3℃/min的升温速率从常温升至430℃，然后在此温度下保温15min，最后退火降温(降温速率1.5℃/min)。
经过检测，通过本实施例方法所封接的产品漏气率小于1×10-11Torr.L/sec，且玻璃面行好，镀光学膜后，日光透过率可达99.2％。
实施例3
一种低熔点玻璃封接方法，包括以下步骤：
(1)取镍铁合金，去除其表面油脂和污垢后，再进行表面预氧化处理；
去除表面油脂和污垢可采用现有常用的机械净化，去油，化学清洗和烘干的方法进行；表面预氧化处理的温度为400℃，时间为10s；
上述镍铁合金，按重量百分份，其组成为：镍35％、碳0.75％、硅1.5％、铝0.5％、铁余量；
(2)将经过表面预氧化处理的镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条装夹在一起，然后通过真空炉进行封装即可；
待焊玻璃件在焊接前通过超声波清洗去除表面颗粒物；
无铅焊条由颗粒粒径0.003～0.005mm的无铅焊料通过压制成型机加工成型；
封装过程具体为：以1℃/min的升温速率从常温升至400℃，然后在此温度下保温25min，最后退火降温(降温速率0.5℃/min)。
经过检测，通过本实施例方法所封接的产品漏气率小于1×10-11Torr.L/sec，玻璃面行好，镀光学膜后，日光透过率可达98.7％。
上述实施例所使用的镍铁合金，是发明人为本发明低熔点玻璃封接方法专门设计的，这几种镍铁合金与玻璃的浸润度更好，能够保证封接效果，防止漏气。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种低熔点玻璃封接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取镍铁合金，去除其表面油脂和污垢后，再进行表面预氧化处理，表面预氧化处理的温度为300～400℃，时间为10～20s；
(2)将经过表面预氧化处理的镍铁合金、待焊玻璃件以及无铅焊条装夹在一起，然后通过真空炉在400～450℃条件下进行封装即可，封装过程具体为：以1～3℃/min的升温速率从常温升至400～450℃，然后在此温度下保温15～25min，最后退火降温；
其中，镍铁合金，按重量百分份，其组成为：镍33％、碳0.6％、硅2％、铝0.7％、铁余量，或者为镍32％、碳0.5％、硅2.5％、铝1％、铁余量，或者为镍35％、碳0.75％、硅1.5％、铝0.5％、铁余量；无铅焊条由颗粒粒径≤0.006mm的无铅焊料通过压制成型机加工成型。
2.如权利要求1所述的低熔点玻璃封接方法，其特征在于：步骤(1)中，待焊玻璃件在焊接前通过超声波清洗去除表面颗粒物。
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