CN109704803B - 一种铝碳化硅管壳绝缘子及其烧结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝碳化硅管壳绝缘子及其烧结方法，将铝碳化硅管壳放置在烧结模具上，将玻璃粉空心管套在铝碳化硅管壳上的对应孔位上，中间穿入引线，然后将孔两端隔开并填充碳粉，将模具连同管壳一起放入微波烧结炉中，调节微波输出功率和时间进行烧结，完成铝碳化硅管壳、绝缘子和引线的焊接。本发明通过微波选择性加热的方式提供不同温度场，实现铝碳化硅管壳的玻璃绝缘子烧结，解决传统烧结过程中铝碳化硅不耐热的问题。
Description
技术领域
本发明属于铝碳化硅管壳焊接技术领域，具体涉及一种铝碳化硅管壳绝缘子及其烧结方法。
背景技术
铝碳化硅由于其独特的材料特性，在电子封装领域应用广泛，是航空航天等恶劣环境下的首选材料。高体积分数的铝碳化硅管壳导热好，型变量小，可靠性高，属于微波及混合电路类管壳的高端产品，但是铝碳化硅管壳本身也存在很大的缺点，很难进行绝缘子焊接。
目前市场上的绝缘子大多为玻璃类或陶瓷类，其烧结温度普遍在800℃-1200℃，烧结过程中大多需要将管壳在真空或保护气氛下整体加热，且时间较长，而这种工艺根本不适合铝碳化硅管壳的绝缘子烧结，因为铝碳化硅材料在这么高温下持续加热会产生一系列未知变化，其材料本身不耐高温。本发明主要是提供了一种铝碳化硅管壳的绝缘子烧结方法，在不影响其性能的前提下解决其绝缘子烧结问题，为扩大铝碳化硅在管壳领域的应用奠定基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种铝碳化硅管壳绝缘子及其烧结方法，速度快，良率高，气密性满足国军标相关要求。
本发明采用以下技术方案：
一种铝碳化硅管壳绝缘子烧结方法，将铝碳化硅管壳放置在烧结模具上，将铝碳化硅管壳放置在烧结模具上，将玻璃粉空心管套在铝碳化硅管壳上对应玻璃粉空心管套设置的孔位上，中间穿入引线，然后将孔两端隔开并填充碳粉，将模具连同管壳一起放入微波烧结炉中，调节微波输出功率和时间进行烧结。
具体的，烧结模具由不锈钢和石墨混合制成，不锈钢设置在非加热区，石墨设置在加热区。
具体的，引线为铜或可伐。
具体的，微波烧结炉的微波输出功率为100～10000W，烧结时间为1～60min。
具体的，采用石墨纸将孔两端隔开，然后向孔位填充碳粉，确保碳粉将孔位掩埋。
具体的，引线和铝碳化硅管壳之间通过绝缘玻璃焊接。
本发明的另一个技术方案是，一种铝碳化硅管壳绝缘子，铝碳化硅管壳绝缘子为空心圆柱体或空心T型圆柱结构，气密性小于10-10Pa·m3/s。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种铝碳化硅管壳绝缘子烧结方法，能够实现铝碳化硅管壳和引线之间通过玻璃绝缘子良好焊接，气密性达标，解决了铝碳化硅管壳绝缘子难烧结问题，为后续管壳元器件封装焊接预留更高的温度梯度，铝碳化硅管壳设计变得简单多样化，烧结方式效率高，速度快，能源利用率高，安全且不造成污染，最重要的是易于控制，适合大批量生产。
进一步的，本发明中绝缘烧结使用的模具为不锈钢和石墨组合模具，在不需要加热的地方才有不锈钢材质，需要烧结的铝碳化硅孔周围为石墨材质，石墨导热快，这种模具设置有利于整体管壳温度梯度分布。
进一步的，绝缘子为空心玻璃管结构，中间空心部分连接可伐或铜引线，外围与铝碳化硅连接，绝缘子结构根据需要可灵活多样。
进一步的，引线采用铜材质或可伐合金，主要起导电作用，与传统绝缘子引线相同，也可以是其它材质，根据客户需求而定。
进一步的，绝缘子烧结过程在微波烧结炉中进行，炉膛空间设计较大，微波发生器周圈分布，功率可调节范围宽，目的在于满足较大尺寸、复杂结构产品批量生产。
进一步的，微波烧结的特性可以实现铝碳化硅管壳的局部加热，在烧结过程中，玻璃粉颗粒能够迅速升温从而达到熔点以上，与之接触的孔周围在碳粉(导微波特性)的帮助下也能够快速升温，但温度较玻璃粉略低，这种烧结方式能够形成以孔为中心，向外温度递减的温度场，因此，既满足了绝缘子烧结的需要，又能够避免非焊接区域温度过高，在不破坏铝碳化硅材质的情况下可实现快速焊接；
本发明一种铝碳化硅管壳绝缘子，烧结的绝缘子结合强度高，润湿性好，裂纹倾向低，高低温循环冷热冲击1000次后气密性依然满足要求，管壳的可靠性更高，满足高精尖领域管壳需求。
综上所述，本发明通过微波选择性加热的方式提供不同温度场，实现铝碳化硅管壳的玻璃绝缘子烧结，解决传统烧结过程中铝碳化硅不耐热的问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为绝缘子焊接孔结构示意图；
图2为焊接模具示意图；
图3为绝缘子焊接装置示意图。
其中，1.铝碳化硅壳体；2.玻璃粉空心管套；3.引线；4.碳粉；5.石墨；6.石墨纸；7.烧结模具。
具体实施方式
请参阅图1，图2和图3，本发明提供了一种铝碳化硅管壳绝缘子烧结方法，首先将铝碳化硅壳体1放置在专用烧结模具7上，并在需要烧结绝缘子的地方设计相应孔位，将提前制备好的玻璃粉空心管套2在对应孔位上，中间穿入引线3(铜、可伐或其它金属等)，然后将孔两端分别用石墨纸6隔开，向孔位的地方填充碳粉4，将烧结模具7连同铝碳化硅壳体1一起放入自制微波烧结炉中，调节微波输出功率和时间开始烧结，结束后即完成铝碳化硅管壳、绝缘子和引线之间的焊接，此方法速度快，良率高，气密性满足国军标相关要求，适合大批量生产。
本发明一种铝碳化硅管壳绝缘子烧结方法，包括以下步骤：
S1、将提前设计好孔位的铝碳化硅管壳放置在不锈钢和石墨混合的定制模具上，模具上有限位槽可将管壳固定；
绝缘子由低温玻璃粉造粒、干压成型、预烧结等工序提前制备，管壳绝缘子焊接孔位按照常规设计，结构为空心圆柱体或空心T型圆柱，具体根据客户要求或绝缘子尺寸可灵活调整。
绝缘烧结使用的模具为不锈钢和石墨组合模具，在不需要加热的地方才有不锈钢材质，需要烧结的铝碳化硅孔周围为石墨材质，石墨导热快，这种模具设置有利于整体管壳温度梯度分布。
S2、将玻璃粉空心管套在管壳孔位上，中间穿入引线(铜、可伐或其它金属等)；
玻璃粉空心管由低温玻璃粉结合添加剂进行造粒，然后模具压制成型，预烧结后得到。
S3、将孔两端分别用石墨纸隔开，然后向孔位的地方填充碳粉，确保碳粉能够完全将孔位掩埋；
S4、将烧结模具连同铝碳化硅管壳一起放入微波烧结炉中，调节微波输出功率为100～10000W，烧结时间为1～60min，运行程序开始烧结；
本发明采用微波烧结，可以对铝碳化硅管壳选择性加热，即对需要烧结绝缘子的地方进行加热烧结，不用焊接绝缘子的地方温度较低，对铝碳化硅管壳起到保护作用。
S5、烧结结束后取出管壳，清理表面，即完成绝缘子烧结，引线和铝碳化硅管壳之间通过绝缘玻璃良好焊接，气密性小于10-10Pa·m3/s，达到国军标要求。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1、将提前设计好孔位的铝碳化硅管壳放置在不锈钢和石墨混合的定制模具上，模具上有限位槽可将管壳固定；
S2、将自制的玻璃粉空心管套在管壳孔位上，中间穿入可伐引线；
S3、将孔两端分别用石墨纸隔开，然后向孔位的地方填充碳粉，确保碳粉能够完全将孔位掩埋；
S4、将模具连同管壳一起放入自制微波烧结炉中，调节微波输出功率为100W，烧结时间为60min，运行程序开始烧结；
S5、烧结结束后取出管壳，清理表面，即完成绝缘子烧结，引线和铝碳化硅管壳之间通过绝缘玻璃良好焊接，气密性小于10-10Pa·m3/s，达到国军标要求。
实施例2
S1、将提前设计好孔位的铝碳化硅管壳放置在不锈钢和石墨混合的定制模具上，模具上有限位槽可将管壳固定；
S2、将自制的玻璃粉空心管套在管壳孔位上，中间穿入可伐引线；
S3、将孔两端分别用石墨纸隔开，然后向孔位的地方填充碳粉，确保碳粉能够完全将孔位掩埋；
S4、将模具连同管壳一起放入自制微波烧结炉中，调节微波输出功率为10KW，烧结时间为10min，运行程序开始烧结；
S5、烧结结束后取出管壳，清理表面，即完成绝缘子烧结，引线和铝碳化硅管壳之间通过绝缘玻璃良好焊接，气密性小于10-10Pa·m3/s，达到国军标要求。
实施例3
S1、将提前设计好孔位的铝碳化硅管壳放置在不锈钢和石墨混合的定制模具上，模具上有限位槽可将管壳固定；
S2、将自制的玻璃粉空心管套在管壳孔位上，中间穿入可伐引线；
S3、将孔两端分别用石墨纸隔开，然后向孔位的地方填充碳粉，确保碳粉能够完全将孔位掩埋；
S4、将模具连同管壳一起放入自制微波烧结炉中，调节微波输出功率为5000W，烧结时间为30min，运行程序开始烧结；
S5、烧结结束后取出管壳，清理表面，即完成绝缘子烧结，引线和铝碳化硅管壳之间通过绝缘玻璃良好焊接，气密性小于10-10Pa·m3/s，达到国军标要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种铝碳化硅管壳绝缘子烧结方法，其特征在于，将铝碳化硅管壳放置在烧结模具上，将玻璃粉空心管套在铝碳化硅管壳上对应玻璃粉空心管套设置的孔位上，中间穿入铜或可伐引线，所述引线和铝碳化硅管壳之间通过绝缘玻璃焊接，将孔两端分别用石墨纸隔开，然后向孔位的地方填充碳粉，确保碳粉将孔位掩埋，将烧结模具连同管壳一起放入微波烧结炉中，微波烧结炉的微波输出功率为100~10000W，烧结时间为1~60min，烧结模具为不锈钢和石墨组合模具，不锈钢设置在非加热区，石墨设置在加热区，调节微波输出功率和时间进行烧结，制备的铝碳化硅管壳绝缘子为空心圆柱体或空心T型圆柱结构，气密性小于10-10Pa·m3/s。
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