CN111807854A - 一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法 - Google Patents

一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，对匹配合金外导体和匹配合金内导体镀覆，对氧化铝陶瓷的柱面和内孔金属化，将匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体由外到内依次间隙装配后，在间隙内放入定量的合金焊料；再放入烧结模具中；将烧结模具放入烤箱中烧结后，去除烧结模具得到烧结半成品；将穿芯陶瓷电容器置于氧化铝陶瓷的下方，且穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体、匹配合金外导体间隙装配，在间隙内放入定量的合金焊料；将放入穿芯陶瓷电容器和合金焊料的烧结半成品放入烧结模具中；将烧结模具放入烤箱中烧结后，去除烧结模具得到陶瓷馈通滤波器。本发明制作过程简单，不需要助焊剂，有效避免了焊料溢出和助焊剂残留。

Description

一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法
技术领域
本发明属于电子元件领域。
背景技术
目前,馈通滤波器为金属玻璃封装结构,采用有机胶密封。由于玻璃的强度较差,与金属结构热失配,产品在使用过程中，经常因为气密性失效,潮气的浸入使得其绝缘电阻下降，造成整机性能失效,对于高可靠应用场合的损失不可估量.另一方面，传统产品的内部穿芯电容器，采取了焊膏涂布焊接，焊料量不可控制,助焊剂残留等不可避免，造成产品后期使用中,绝缘电阻下降和短路的失效概率很大，如前述都是产品的致命故障现象。
发明内容
发明目的：为解决现有技术存在气密性容易失效、焊料量不可控制和助焊剂残留等问题，本发明提供了一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法。
技术方案：本发明提供了一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，所述陶瓷馈通滤波器包括：匹配合金外导体、匹配合金内导体、氧化铝陶瓷和穿芯陶瓷电容器，具体包括如下步骤：
步骤1：对匹配合金外导体、匹配合金内导体镀覆，对圆柱形氧化铝陶瓷的柱面和内孔进行金属化；所述氧化铝陶瓷的抗折率≥460m；所述匹配合金外导体、匹配合金内导体以及氧化铝陶瓷的热膨胀系数相同；
步骤2：将匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体由外到内依次间隙装配，且氧化铝陶瓷的高度小于匹配合金外导体的高度；
步骤3：将预设好剂量的合金焊料填充在氧化铝陶瓷与匹配合金内导体之间的间隙内，以及匹配合金外导体与氧化铝陶瓷之间的间隙内；再将间隙装配的匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体放入烧结模具中；
步骤4：将步骤3中的烧结模具放入烤箱中进行烧结，烧结后去掉烧结模具，得到烧结半成品；
步骤5：将穿芯陶瓷电容器置于烧结半成品中的氧化铝陶瓷的下方，并与氧化铝陶瓷紧密接触，穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间间隙装配，穿芯陶瓷电容器与匹配合金外导体之间间隙装配，且穿芯陶瓷电容器与氧化铝陶瓷的高度之和等于匹配合金外导体的高度；所述穿芯陶瓷电容器包括N层穿芯陶瓷电容芯片，5≤N≤25；
步骤6：将预设好剂量的合金焊料填充在穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间的间隙内，以及匹配合金外导体与穿芯陶瓷电容器之间的间隙内；将放入穿芯陶瓷电容器和合金焊料的烧结半成品放入烧结模具中；
步骤7：将步骤6中的烧结模具放入烤箱中进行烧结，烧结后去掉烧结模具,最终得到高气密封装陶瓷馈通滤波器。
进一步的，所述匹配合金外导体与氧化铝陶瓷之间的间隙、氧化铝陶瓷与匹配合金内导体之间的间隙、匹配合金外导体与穿芯陶瓷电容器之间的间隙，以及穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间的间隙均为0.03～0.08mm。
进一步的，所述步骤4具体为：将步骤3中的烧结模具放入烤箱，在800℃±20℃下烧结4～6分钟后关闭烤箱，待烧结模具冷却至200℃±10℃后将烧结模具从烤箱中取出，再将该烧结模具在室温下冷却至20℃±5℃。
进一步的，所述步骤7具体为：将步骤6中的烧结模具放入烤箱，在300℃±10℃温度下烧结4～6分钟后关闭烤箱，待该烧结模具冷却至100℃±10℃后将该模具从烤箱中取出，再将该烧结模具在室温下冷却至20℃±5℃。
进一步的，所述烧结模具使用石墨材质。
有益效果：本发明制作过程简单，不需要助焊剂，有效避免了焊料溢出和助焊剂残留，从而不再有传统结构产品的失效隐患存在；且本发明制造的高气密封装陶瓷馈通滤波器可满足目前高可靠模块及组件的电源馈电要求，气密性优于5×10-9(Pa·m3)/s；适于高可靠射频、微波、毫米波模块及组件(以下简称模块及组件)的馈电输入端口，起到电平输入、防止电平杂波干扰的作用，同时还具有密封模块及组件，使得焊接和封焊后的模块及组件具有高气密性，提高其长期使用的可靠性。
附图说明
图1为本发明制做的高气密封装陶瓷馈通滤波器的结构图。
标号说明：1：匹配合金内导体,2：氧化铝陶瓷，3：匹配合金外导体，4：穿芯陶瓷电容器，5：焊料。
具体实施方式
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。本实施例提供一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，通过该方法制备出来的馈通滤波器的结构如图1所示：由匹配合金外导体1、氧化铝陶瓷2、匹配合金内导体3和穿芯陶瓷电容器4间隙装配而成，装配后由烧结模具固定，经钎焊烧结而成为完整结构；所述穿心陶瓷电容器具有柱面和内孔电极，包括N层陶瓷电容器芯片，5≤N≤25。
本实施例烧结工艺分两部烧结，先烧结氧化铝陶瓷，再烧结陶瓷电容器，具体步骤为：
步骤1：匹配合金外导体和匹配合金内导体采用匹配金属加工和镀覆而成，是馈通滤波器的外结构件和电流通路导体，对圆柱形氧化铝陶瓷的柱面和内孔进行金属化，以确保焊料濅润性良好，避免焊接无空洞、气泡等不利情况；所述氧化铝陶瓷的抗折率≥460m；匹配合金外导体、匹配合金内导体需与氧化铝陶瓷热膨胀系数保持一致，以免烧结过程因热膨胀系数不匹配导致陶瓷开裂失去气密作用
步骤2：将匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体由外到内依次间隙装配，且氧化铝陶瓷的高度小于匹配合金外导体的高度；
步骤3：将预设好剂量的合金焊料5填充在氧化铝陶瓷与匹配合金内导体之间的间隙内，以及匹配合金外导体与氧化铝陶瓷之间的间隙内；再将间隙装配的匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体放入烧结模具中；
步骤4：将步骤3中的烧结模具放入烤箱中进行烧结，烧结后去掉烧结模具，得到烧结半成品；
步骤5：将穿芯陶瓷电容器置于烧结半成品中的氧化铝陶瓷的下方，与氧化铝陶瓷紧密接触，穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间间隙装配，穿芯陶瓷电容器与匹配合金外导体之间间隙装配，且穿芯陶瓷电容器与氧化铝陶瓷的高度之和等于匹配合金外导体的高度；
步骤6：将预设好剂量的合金焊料5填充在穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间的间隙内，以及匹配合金外导体与穿芯陶瓷电容器之间的间隙内；将放入穿芯陶瓷电容器和合金焊料的烧结半成品放入烧结模具中；
步骤7：将步骤6中烧结模具放入烤箱中进行烧结，烧结后去掉烧结模具,最终得到高气密封装陶瓷馈通滤波器。
优选的，匹配合金外导体、匹配合金内导体、氧化铝陶瓷、穿心陶瓷电容器间隙装配时，单边间隙为0.03～0.08mm，以确保焊料流淌充分充盈间隙与热膨胀间隙的同时兼顾定位及顺利装配。
优选的，所述步骤4具体为：将步骤3中的烧结模具放入烤箱，在800℃±20℃下烧结4～6分钟后关闭烤箱，待烧结模具冷却至200℃±10℃后将烧结模具从烤箱中取出，再将该烧结模具在室温下冷却至20℃±5℃。
优选的，所述步骤7具体为：将步骤6中的烧结模具放入烤箱，在300℃±10℃温度下烧结4～6分钟后关闭烤箱，待该烧结模具冷却至100℃±10℃后将该模具从烤箱中取出，再将该烧结模具在室温下冷却至20℃±5℃。
优选的，所述烧结模具使用石墨材质。

Claims (5)

1.一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，所述陶瓷馈通滤波器包括：匹配合金外导体、匹配合金内导体、氧化铝陶瓷和穿芯陶瓷电容器，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1：对匹配合金外导体、匹配合金内导体镀覆，对氧化铝陶瓷的柱面和内孔进行金属化；所述氧化铝陶瓷的抗折率≥460Mpa；所述匹配合金外导体、匹配合金内导体以及氧化铝陶瓷的热膨胀系数相同；
步骤2：将匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体由外到内依次间隙装配，且氧化铝陶瓷的高度小于匹配合金外导体的高度；
步骤3：将预设好剂量的合金焊料填充在氧化铝陶瓷与匹配合金内导体之间的间隙内，以及匹配合金外导体与氧化铝陶瓷之间的间隙内；再将间隙装配的匹配合金外导体、氧化铝陶瓷、匹配合金内导体放入烧结模具中；
步骤4：将步骤3中的烧结模具放入烤箱中进行烧结，烧结后去掉烧结模具，得到烧结半成品；
步骤5：将穿芯陶瓷电容器置于烧结半成品中的氧化铝陶瓷的下方，并与氧化铝陶瓷紧密接触，穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间间隙装配，穿芯陶瓷电容器与匹配合金外导体之间间隙装配，且穿芯陶瓷电容器与氧化铝陶瓷的高度之和等于匹配合金外导体的高度；所述穿芯陶瓷电容器包括N层穿芯陶瓷电容芯片，5≤N≤25；
步骤6：将预设好剂量的合金焊料填充在穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间的间隙内，以及匹配合金外导体与穿芯陶瓷电容器之间的间隙内；将放入穿芯陶瓷电容器和合金焊料的烧结半成品放入烧结模具中；
步骤7：将步骤6中的烧结模具放入烤箱中进行烧结，烧结后去掉烧结模具,最终得到高气密封装陶瓷馈通滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，其特征在于，所述匹配合金外导体与氧化铝陶瓷之间的间隙、氧化铝陶瓷与匹配合金内导体之间的间隙、匹配合金外导体与穿芯陶瓷电容器之间的间隙，以及穿芯陶瓷电容器与匹配合金内导体之间的间隙均为0.03～0.08mm。
3.根据权利要求1所述的一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，其特征在于，所述步骤4具体为：将步骤3中的烧结模具放入烤箱，在800℃±20℃下烧结4～6分钟后关闭烤箱，待烧结模具冷却至200℃±10℃后将烧结模具从烤箱中取出，再将该烧结模具在室温下冷却至20℃±5℃。
4.根据权利要求1所述的一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，其特征在于，所述步骤7具体为：将步骤6中的烧结模具放入烤箱，在300℃±10℃温度下烧结4～6分钟后关闭烤箱，待该烧结模具冷却至100℃±10℃后将该模具从烤箱中取出，再将该烧结模具在室温下冷却至20℃±5℃。
5.根据权利要求1所述的一种高气密封装陶瓷馈通滤波器的制备方法，其特征在于，所述烧结模具使用石墨材质。
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