CN113145955A - 一种宇航用大尺寸硅铝ltcc一体化产品的高可靠性焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电子陶瓷封装领域的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，包括玻璃绝缘子、陶瓷基板与金属管壳，焊接方法包括以下步骤：步骤1：测试玻璃绝缘子的气密性，保留测试合格的玻璃绝缘子；步骤2：将陶瓷基板按照温度曲线一通过真空回流焊焊接到金属管壳内；步骤3：将玻璃绝缘子采用助焊剂浸泡后组装到金属管壳上，然后放入到真空焊接炉中按照温度曲线二烧结，烧结完成后取出。本发明改变了焊接顺序，首先焊接陶瓷基板与金属管壳，再焊接玻璃绝缘子，减少了玻璃绝缘子承受的热应力，避免了玻璃绝缘子的撕裂。在提供给客户的100套产品中，采用本发明提供的焊接方法后，玻璃绝缘子上均未出现裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及电子陶瓷封装领域，具体是一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法。
背景技术
硅铝/LTCC一体化外壳因为兼有金属导热好、集成度高、强度高和玻璃绝缘性能好等优点，成为高可靠性外壳一类重要的分支。
玻璃、可伐合金及陶瓷基板这三种材料的热膨胀系数不同，在实际应用中发现，如果首先将玻璃绝缘子焊接到金属管壳里，再将陶瓷基板焊用真空回流焊工艺接到金属管壳上。则在焊料凝固阶段，金属管壳的形变对玻璃绝缘子的应力过大，在玻璃绝缘子周边会出现应力集中，玻璃绝缘子的挤压力过大，热应力容易使玻璃绝缘子出现裂纹，从而导致外壳密封可靠性不高，容易导致气密性失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，包括玻璃绝缘子、陶瓷基板与金属管壳，焊接方法包括以下步骤：
步骤1：测试玻璃绝缘子的气密性，保留测试合格的玻璃绝缘子；
步骤2：将陶瓷基板按照温度曲线一通过真空回流焊焊接到金属管壳内；
步骤3：将玻璃绝缘子采用助焊剂浸泡后组装到金属管壳上，然后放入到真空焊接炉中按照温度曲线二烧结，烧结完成后取出。
作为上述技术方案的改进，为了尽快检查玻璃绝缘子的缺陷，步骤1中，所述玻璃绝缘子在测试前放入到真空焊接炉中按照温度曲线一烧结。
作为上述技术方案的改进，所述温度曲线一指首先以1℃/s的升温速率升温到280℃，在280℃下持续3分钟；然后再以1℃/s的升温速率升温到330℃，在330℃下持续3分钟，最后以0.8℃/s的降温速率自然降温。
作为上述技术方案的改进，为了保持陶瓷基板与金属管壳的对位固定，步骤3中，陶瓷基板在焊接时，采用陶瓷片按照设定尺寸固定陶瓷基板，并在陶瓷基板上设置预设重量的压块，使陶瓷基板与金属管壳保持对位固定。
作为上述技术方案的改进，为了保持产品的一致性，真空焊接炉内只设有一套待焊接的陶瓷基板与金属管壳。
作为上述技术方案的改进，步骤4中，金属管壳侧壁上设有通孔，玻璃绝缘子放置到通孔中，并通过夹具夹持固定后再烧结。
作为上述技术方案的改进，所述温度曲线二指首先以1℃/s的升温速率升温到280℃，在280℃下持续3分钟，然后再以1℃/s的升温速率升温到330℃，在330℃下持续并且同时以10Pa的压强加压3分钟，最后以0.8℃/s的降温速率自然降温。
有益效果：本发明剔除了由于玻璃绝缘子本身的缺陷导致的气密性失效的问题，改变了焊接顺序，在玻璃、可伐合金及陶瓷基板之间，首先焊接陶瓷基板与金属管壳，再焊接玻璃绝缘子，减少了玻璃绝缘子承受的热应力，避免了玻璃绝缘子的撕裂。在提供给客户的100套产品中，采用本发明提供的焊接方法后，玻璃绝缘子上均未出现裂纹。
附图说明
图1为本发明的步骤实施图；
图2为本发明的温度曲线一的曲线图；
图3为本发明的温度曲线二的曲线图；
图4为本发明夹具的结构示意图；
图5为本发明金属管壳的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，包括玻璃绝缘子、陶瓷基板与如图5所示的金属管壳。如图1所示，焊接方法包括以下步骤：
步骤1：将玻璃绝缘子放入到真空焊接炉中按照如图2所示的温度曲线一烧结，真空环境下的负压在玻璃绝缘子里有可能产生应力集中，通过测试烧结后的玻璃绝缘子的气密性，可以排除因自身缺陷造成产品出现气密性问题的不合格组件，保留测试合格的玻璃绝缘子。温度曲线一指首先以1℃/s的升温速率升温到280℃，在280℃下持续3分钟；然后再以1℃/s的升温速率升温到330℃，在330℃下持续3分钟，最后以0.8℃/s的降温速率自然降温。
步骤2：采用陶瓷片按照设定尺寸固定陶瓷基板，并在陶瓷基板上设置预设重量的压块，使陶瓷基板与金属管壳保持对位固定，防止在焊接过程中陶瓷基板发生移动造成对位偏差。将陶瓷基板按照温度曲线一通过真空回流焊焊接到金属管壳内。本步骤利用负压环境在陶瓷基板的上方产生垂直压力，降低陶瓷基板在焊接时的空洞率。优选地，为了保持一致性，每次真空焊接炉内只设有一套待焊接的陶瓷基板与金属管壳。
步骤3：陶瓷基板与金属管壳焊接完成之后，取下陶瓷片，压块依旧放上。金属管壳的侧壁上设有通孔，玻璃绝缘子采用助焊剂浸泡后放置到通孔中，并通过如图4所示的夹具夹持固定。其中助焊剂有助于焊料的流淌，减少焊接空洞。
玻璃绝缘子组装到金属管壳上之后，放入到真空焊接炉中按照如图3所示的温度曲线二烧结，烧结完成后取出。温度曲线二指首先以1℃/s的升温速率升温到280℃，在280℃下持续3分钟，然后再以1℃/s的升温速率升温到330℃，在330℃下持续并且同时以10Pa的压强加压3分钟，最后以0.8℃/s的降温速率自然降温。
温度曲线二与温度曲线一的区别在于，在持续330℃时同时以10Pa的压强加压3分钟，主要目的为在焊料融化阶段使真空焊接炉内的真空度降低，防止焊接过程中因为真空度过高而造成焊料飞溅。
本发明剔除了由于玻璃绝缘子本身的缺陷导致的气密性失效的问题，改变了焊接顺序，在玻璃、可伐合金及陶瓷基板之间，首先焊接陶瓷基板与金属管壳，再焊接玻璃绝缘子，减少了玻璃绝缘子承受的热应力，避免了玻璃绝缘子的撕裂。在提供给客户的100套产品中，采用本发明提供的焊接方法后，玻璃绝缘子上均未出现裂纹。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，包括玻璃绝缘子、陶瓷基板与金属管壳，其特征在于，焊接方法包括以下步骤：
步骤1：测试玻璃绝缘子的气密性，保留测试合格的玻璃绝缘子；
步骤2：将陶瓷基板按照温度曲线一通过真空回流焊焊接到金属管壳内；
步骤3：将玻璃绝缘子采用助焊剂浸泡后组装到金属管壳上，然后放入到真空焊接炉中按照温度曲线二烧结，烧结完成后取出。
2.根据权利要求1所述的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，其特征在于，步骤1中，所述玻璃绝缘子在测试前放入到真空焊接炉中按照温度曲线一烧结。
3.根据权利要求2所述的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，其特征在于，所述温度曲线一指首先以1℃/s的升温速率升温到280℃，在280℃下持续3分钟；然后再以1℃/s的升温速率升温到330℃，在330℃下持续3分钟，最后以0.8℃/s的降温速率自然降温。
4.根据权利要求1所述的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，其特征在于，步骤2中，陶瓷基板在焊接时，采用陶瓷片按照设定尺寸固定陶瓷基板，并在陶瓷基板上设置预设重量的压块，使陶瓷基板与金属管壳保持对位固定。
5.根据权利要求4所述的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，其特征在于，真空焊接炉内只设有一套待焊接的陶瓷基板与金属管壳。
6.根据权利要求1所述的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，其特征在于，步骤3中，金属管壳侧壁上设有通孔，玻璃绝缘子放置到通孔中，并通过夹具夹持固定后再烧结。
7.根据权利要求1所述的一种宇航用大尺寸硅铝LTCC一体化产品的高可靠性焊接方法，其特征在于，所述温度曲线二指首先以1℃/s的升温速率升温到280℃，在280℃下持续3分钟，然后再以1℃/s的升温速率升温到330℃，在330℃下持续并且同时以10Pa的压强加压3分钟，最后以0.8℃/s的降温速率自然降温。
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