CN111122324A - 陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种陶瓷‑金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法。该测量装置包括：定位设备和拉伸设备；其中，所述定位设备包括可拆卸连接的定位腔体和定位连接杆，所述定位腔体用于陶瓷‑金属复合组件的定位，并使陶瓷‑金属复合组件的金属电极从所述定位腔体中伸出，所述定位连接杆与万能试验机连接；所述拉伸设备包括对称设置的两个卡件和对称地设置在两个卡件上的两个调节件；所述两个卡件的一端用于夹持陶瓷‑金属复合组件的金属电极，另一端依次连接有万向节、定位弹簧和拉伸连接杆，所述拉伸连接杆与万能试验机连接。本发明采用插销悬挂、螺纹拧紧、万向调整等方式，实现工件的快速装卡，进而有效提升了测量精度和测量效率。

Description

陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法

技术领域

本发明属于电子行业用高性能陶瓷领域，特别是涉及一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法。

背景技术

陶瓷-金属复合组件是现代宇航、通信、计算机数据处理、军事工程等电子工程系统中的核心部件，也是影响其性能的主要薄弱环节，要求对复合组件的基体强度、封接强度、气密性、表面质量以及尺寸精度等进行严格的质量筛查，以确保电子工程系统的控制精度以及作用可靠性。

随着科学技术的发展，对应用于各种电子器件中的陶瓷-金属封接部件的性能要求越来越高。其中，陶瓷-金属封接部件的封接强度是其最重要的技术指标之一。在电子器件的使用环境中，陶瓷-金属封接区域受到热学、力学冲击，就可能导致漏气失效或者开裂报废。因此，陶瓷-金属封接部件需要有足够的封接强度，对陶瓷-金属封接部件的封接强度的测试就成为一项重要的手段。

但是由于陶瓷-金属复合组件尺寸小(外径只有φ5mm、φ8mm)，且结构非对称，通用测量设备均无法直接应用于本产品，无法满足用户提出的指标要求，更无法保障产品的交付质量。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法，所要解决的技术问题是使其实现封接强度的快速、精准测量，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其包括：

定位设备和拉伸设备；其中，

所述定位设备包括可拆卸连接的定位腔体和定位连接杆，所述定位腔体用于陶瓷-金属复合组件的定位，并使陶瓷-金属复合组件的金属电极从所述定位腔体中伸出，所述定位连接杆与万能试验机连接；

所述拉伸设备包括对称设置的两个卡件和对称地设置在两个卡件上的两个调节件；

所述两个卡件的一端用于夹持陶瓷-金属复合组件的金属电极，另一端依次连接有万向节、定位弹簧和拉伸连接杆，所述拉伸连接杆与万能试验机连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述定位腔体内壁设有内螺纹，所述定位连接杆设有外螺纹，所述定位连接杆的一端与所述定位腔体通过螺纹连接，所述定位连接杆的另一端设置有插销孔，通过插销孔与万能试验机的上横梁插销连接。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述定位腔体为一端开口的筒状腔体，将另一端定义为底面，所述底面上设置有台阶结构，用于放置陶瓷-金属复合组件，所述台阶结构所围成的空间正好容纳陶瓷-金属复合组件的陶瓷体，且所述台阶结构的高度低于陶瓷体的高度。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述台阶结构的高度为陶瓷-金属复合组件的陶瓷体的高度的0.6～0.9倍。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述定位腔体的底面中心处开设有通孔，所述通孔的直径大于陶瓷-金属复合组件上金属电极的间距，且小于陶瓷-金属复合组件的陶瓷体的外径。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述定位腔体的底面厚度为1～3mm。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述两个卡件分别通过旋转两个调节件实现自由平移，以卡紧陶瓷-金属复合组件上的金属电极。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述万向节使两个卡件在x轴和y轴各向±90°的旋转，在法向为z轴方向的360°旋转；所述万向节通过所述定位弹簧使两个卡件沿z轴方向±5mm的伸缩。

优选的，前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其中所述拉伸连接杆的一端设置有插销孔，通过插销孔与万能试验机的中横梁插销连接。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种前述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置的使用方法，其包括：

打开万能试验机控制电源，切手动控制；

将陶瓷-金属复合组件置入定位腔体中；

将定位连接杆与所述定位腔体连接；

将所述定位连接杆通过插销连接在万能试验机上，固定锁死；

将拉伸连接杆通过插销连接在万能试验机上，固定锁死；

通过手动按钮和滑轮，调整万能试验机，使得陶瓷-金属复合组件上金属电极2/3以上的长度伸入拉伸设备的两个卡件中间；

拧动两个调节件，使两个卡件将金属电极卡紧；

打开万能试验机测试软件，设定拉伸速率；

切自动控制，点击测试软件开始按钮，开始加载，直至金属电极拉脱，

完成工件封接强度测试；金属电极拉脱时的载荷力，即为陶瓷-金属复合组件的封接强度；

切手动控制，松开两个调节件，取下拉脱的陶瓷-金属复合组件；

卸下定位连接杆，取出陶瓷-金属复合组件，完成封接强度的测量。

借由上述技术方案，本发明提出的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法至少具有下列优点：

1、本发明的测量装置采用定位设备和拉伸设备，将其与万能试验机通过插销连接，解决了工件装卡繁琐的问题，极大地简化了装卡工程，提升了测量效率；此外，仅须通过更换定位腔体即可实现多种规格的陶瓷-金属复合组件的封接强度测量，具有很强的同用性。测量结果直观、通用性强，本发明可实现陶瓷-金属复合组件封接强度的直接测量、直接读取，结果直观，便于统一产品交付标准、提升交付可靠性。

2、本发明的测量装置采用的拉伸设备设有调节件、万向节和定位弹簧能够在多个方向调节，解决了工件装卡精度不高、装卡不够灵活等问题，极大地提升了测量的便捷性和测量精度。

3、本发明的方法测量便捷、效率高，针对陶瓷-金属复合组件结构特点，采用插销悬挂、螺纹拧紧、万向调整等方式，可实现工件的快速装卡，进而有效提升了测量效率，人均单日测量工件数可达300件。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例的一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置的示意图；

图2是本发明实施例的一种陶瓷-金属复合组件的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其包括定位设备1和拉伸设备3；其中，

所述定位设备1包括可拆卸连接的定位腔体12和定位连接杆11，所述定位腔体12用于陶瓷-金属复合组件2的定位，并使陶瓷-金属复合组件2的金属电极22从所述定位腔体12中伸出，所述定位连接杆11与万能试验机连接；

所述拉伸设备3包括对称设置的两个卡件311和312和对称地设置在两个卡件上311和312的两个调节件331和332；

所述两个卡件的一端用于夹持陶瓷-金属复合组件2的金属电极22，另一端依次连接有万向节34、定位弹簧35和拉伸连接杆36，所述拉伸连接杆36与万能试验机连接。

在实际使用时，陶瓷-金属复合组件的金属电极从所述定位腔体的底部伸出，并进入所述两个卡件中。

本发明中定位腔体和定位连接杆可拆卸连接，可以为卡接、螺纹连接或其它连接方式。优选定位腔体和定位连接杆的形状相配合，定位连接杆恰好伸入定位腔体中，与定位腔体相配合连接。

本发明所说的“陶瓷-金属复合组件”为陶瓷体21上连接有金属电极22，如图2所示，金属电极22的数量不限，但要位于同一平面上。

定位腔体的内部腔室根据陶瓷体来确定，与陶瓷体的形状相配合，陶瓷体为圆柱体时，优选定位腔体为圆柱形腔体，当陶瓷体为方形时，优选定位腔体为方形腔体。

本发明的测量装置仅须通过更换定位腔体即可实现多种规格的陶瓷-金属复合组件的封接强度测量，具有很强的同用性。

本发明不限制卡件的形状，通过分别旋转调节件来实现卡件的左右自由平移，自由平移量决定了卡件与金属电极的抱紧程度；两个卡件上与陶瓷-金属复合组件上的金属电极的接触面可以通过加工成花纹状，以防止抱紧时的滑脱。

万向节是变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置。

万向节的作用：可实现两个卡件在轴向及法向的微调整，进而解决由于工件自身尺寸公差所导致的装卡偏心问题，提升装卡的灵活度；

定位弹簧的作用：可实现两个卡件在Z轴向的微调整，进而实现金属电极装卡长度的微调，提升装卡的灵活度；

本发明所说的“万能试验机”为集拉伸、弯曲、压缩、剪切、环刚度等功能于一体的材料试验机，主要用于金属、非金属材料力学性能试验。万能试验机是能进行拉伸、压缩、弯曲以及扭转等多种不同试验的力学试验机。最常见的有杠杆摆式和油压摆式两种。

本发明不限定定位设备和拉伸设备的材质，可以选择不锈钢、合金等金属。

作为优选实施方案，所述定位腔体12内壁设有内螺纹，所述定位连接杆11设有外螺纹，所述定位连接杆11的一端与所述定位腔体12通过螺纹连接，所述定位连接杆11的另一端设置有插销孔111，通过插销孔111与万能试验机的上横梁插销连接。

具体的，定位连接杆的上部通过插销穿过插销孔实现与万能试验机上横梁的连接；定位连接杆与陶瓷-金属复合组件的接触部位必须平整、光滑，以防接触不实。

作为优选实施方案，所述定位腔体12为一端开口的筒状腔体，将另一端定义为底面，所述底面上设置有台阶结构121，用于放置陶瓷-金属复合组件2，所述台阶结构121所围成的空间正好容纳陶瓷-金属复合组件2的陶瓷体21，且所述台阶结构121的高度低于陶瓷体21的高度。

具体的，所述台阶结构的内径与陶瓷-金属复合组件的陶瓷体的外径一致，呈动配合，以便于陶瓷-金属复合组件的装卡。

作为优选实施方案，所述台阶结构121的高度为陶瓷-金属复合组件2的陶瓷体21的高度的0.6～0.9倍。

作为优选实施方案，所述定位腔体12的底面中心处开设有通孔，所述通孔的直径大于陶瓷-金属复合组件上金属电极22的间距，且小于陶瓷-金属复合组件2的陶瓷体21的外径。

本发明通孔的直径在金属电极间距和陶瓷-金属复合组件外径范围之内，以确保陶瓷-金属复合组件的金属电极能够穿过该通孔，而陶瓷-金属复合组件的陶瓷体不能够穿过。

作为优选实施方案，所述定位腔体12的底面厚度为1～3mm。

所述定位腔体的底面厚度在1mm～3mm范围之内，不能太薄，以确保测量时满足定位腔体无变形，同时不能太厚，以确保金属电极与卡件有足够的抱紧长度。

作为优选实施方案，所述两个卡件311和312分别通过旋转两个调节件331和332实现自由平移，以卡紧陶瓷-金属复合组件2上的金属电极22。

作为优选实施方案，所述万向节使两个卡件在x轴和y轴各向±90°的旋转，在法向为z轴方向的360°旋转；所述万向节通过所述定位弹簧使两个卡件沿z轴方向±5mm的伸缩。

如何实现以上旋转和伸缩：通过万向节自身沿轴向和法向的旋转，带动两个卡件的旋转；通过拉伸或按压两个卡件，将力传导到定位弹簧，通过定位弹簧的形变，实现两个卡件的伸缩。

作为优选实施方案，所述拉伸连接杆36的一端设置有插销孔361，通过插销孔361与万能试验机的中横梁插销连接。

如图1和图2所示，本发明的另一实施例提出一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置的使用方法，其具体包括以下步骤：

(1)打开万能试验机控制电源，切手动控制；

(2)将陶瓷-金属复合组件2置入定位设备1的定位腔体12中；

(3)将定位连接杆11连接到定位腔体12上，拧紧；

(4)将定位连接杆11插入万能试验机的上横梁，通过插销连接，固定锁死；

(5)将拉伸连接杆356插入万能试验机的中横梁，通过插销连接，固定锁死；

(6)通过手动按钮和滑轮，调整中横梁高度，使得陶瓷-金属复合组件2上金属电极22约有2/3以上的长度伸入拉伸设备2的两个卡件311和312中间；

(7)拧动调节件331和332，确保金属电极22与两个卡件311和312锁紧；

(8)打开万能试验机测试软件，设定拉伸速率；拉伸速率可以是0.1mm/min～5mm/min；

(9)切自动控制，点击测试软件开始按钮，开始加载，直至金属电极22拉脱，完成工件封接强度测试；金属电极22拉脱时的载荷力就是陶瓷-金属复合组件2的封接强度；

(10)切手动控制，松开卡件311和312，取下拉脱的金属电极22；

(11)拧下定位腔体12，取出陶瓷-金属复合组件2，完成封接强度测量。

采用前述的陶瓷金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法，分别对同一批次的单电极和双电极的陶瓷金属复合组件进行测量，将测得的数据列在表1中。

表1测量数据

由表1可见，本发明的陶瓷金属复合组件封接强度测量装置及其使用方法得到的数据具有可重复性，并具有可实操行。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，包括：

定位设备和拉伸设备；其中，

所述定位设备包括可拆卸连接的定位腔体和定位连接杆，所述定位腔体用于陶瓷-金属复合组件的定位，并使陶瓷-金属复合组件的金属电极从所述定位腔体中伸出，所述定位连接杆与万能试验机连接；

所述拉伸设备包括对称设置的两个卡件和对称地设置在两个卡件上的两个调节件；

所述两个卡件的一端用于夹持陶瓷-金属复合组件的金属电极，另一端依次连接有万向节、定位弹簧和拉伸连接杆，所述拉伸连接杆与万能试验机连接。

2.根据权利要求1所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述定位腔体内壁设有内螺纹，所述定位连接杆设有外螺纹，所述定位连接杆的一端与所述定位腔体通过螺纹连接，所述定位连接杆的另一端设置有插销孔，通过插销孔与万能试验机的上横梁插销连接。

3.根据权利要求1所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述定位腔体为一端开口的筒状腔体，将另一端定义为底面，所述底面上设置有台阶结构，用于放置陶瓷-金属复合组件，所述台阶结构所围成的空间正好容纳陶瓷-金属复合组件的陶瓷体，且所述台阶结构的高度低于陶瓷体的高度。

4.根据权利要求3所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述台阶结构的高度为陶瓷-金属复合组件的陶瓷体的高度的0.6～0.9倍。

5.根据权利要求3所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述定位腔体的底面中心处开设有通孔，所述通孔的直径大于陶瓷-金属复合组件上金属电极的间距，且小于陶瓷-金属复合组件的陶瓷体的外径。

6.根据权利要求3所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述定位腔体的底面厚度为1～3mm。

7.根据权利要求1所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述两个卡件分别通过旋转两个调节件实现自由平移，以卡紧陶瓷-金属复合组件上的金属电极。

8.根据权利要求1所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述万向节使两个卡件在x轴和y轴各向±90°的旋转，在法向为z轴方向的360°旋转；所述万向节通过所述定位弹簧使两个卡件沿z轴方向±5mm的伸缩。

9.根据权利要求1所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置，其特征在于，所述拉伸连接杆的一端设置有插销孔，通过插销孔与万能试验机的中横梁插销连接。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的陶瓷-金属复合组件封接强度测量装置的使用方法，其特征在于，包括：

打开万能试验机控制电源，切手动控制；

将陶瓷-金属复合组件置入定位腔体中；

将定位连接杆与所述定位腔体连接；

将所述定位连接杆通过插销连接在万能试验机上，固定锁死；

将拉伸连接杆通过插销连接在万能试验机上，固定锁死；

通过手动按钮和滑轮，调整万能试验机，使得陶瓷-金属复合组件上金属电极2/3以上的长度伸入拉伸设备的两个卡件中间；

拧动两个调节件，使两个卡件将金属电极卡紧；

打开万能试验机测试软件，设定拉伸速率；

切自动控制，点击测试软件开始按钮，开始加载，直至金属电极拉脱，

完成工件封接强度测试；金属电极拉脱时的载荷力，即为陶瓷-金属复合组件的封接强度；

切手动控制，松开两个调节件，取下拉脱的陶瓷-金属复合组件；

卸下定位连接杆，取出陶瓷-金属复合组件，完成封接强度的测量。

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