CN113381218A - 一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器及其制造方法，其电连接器包括硅铝合金外壳、低温封接玻璃和低碳钢接触件；其制造方法，包括以下步骤：制备玻璃绝缘子；外壳进行前处理；接触件进行预氧化处理；在烧结模具上喷涂高温保护涂层；组装各零部件，放入烧结炉中进行烧结熔封；去氧化皮和清洗处理；玻璃绝缘子外露表面涂抹高温胶并固化处理；镀金处理，获得电连接器。本发明实现了硅铝合金密封烧结，不仅改善传统可伐合金玻璃烧结密封电连接器在与T/R组件壳体焊接过程中材料匹配性不佳的问题，还提高了烧结的结合力，解决密封电连接器使用过程中的密封性失效，提高该类电连接器使用可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电连接器领域，具体涉及一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器及其制造方法。
背景技术
目前，在T/R组件上广泛使用密封电连接器进行内外信号传输，电连接器通常焊接在T/R壳体上，在传输信号的同时，还确保组件实现整体密封。在T/R组件上使用的密封电连接器，主要由可伐合金材料(4J29)与DM-305、DM-308电子封装玻璃进行高温烧结而成，为了确保组件壳体与电连接器焊接匹配性，T/R组件壳体材料通常也为4J29。但随着电子封装技术朝小型化、轻量化、高密度组装化方向发展的要求，目前，在国内外已开始使用硅铝合金作为雷达T/R组件、微波放大器等封装外壳，而传统的可伐合金密封连接器与硅铝合金膨胀系数差异较大，焊接封装时会产生较大的应力，组件壳体对密封连接器主要产生拉应力，当应力超过连接器承受能力后，会使玻璃开裂，导致产品漏气，出现密封性失效。
在轻量化发展过程中，电连接器出现了铝合金替代可伐合金加工外壳的方案，如公开号为的CN203574164U的中国专利提供了一种密封连接器，但是铝合金外壳存在两个缺陷，一是铝合金材料较软，用于加工连接器外壳后，由于壁较薄，连接器壳体受外力影响容易变形使产品漏气，可靠性不高；二是铝合金膨胀系数比可伐合金差异较大，约为可伐合金的5倍，与硅铝合金相比，约为硅铝合金的2倍，铝合金密封连接器与硅铝合金壳体膨胀系数相差较大，仍然存在焊接应力过大的问题。
为解决上述问题，公开号为CN110943048A的中国专利提供了一种复合型硅铝合金封装壳体，直接烧结固定接触件或利用二次玻璃封接来固定连接器，但硅铝合金直接与玻璃结合，结合力较差，结合面容易产生裂纹导致漏气，另外玻璃烧结温度下玻璃呈熔融状态，仍具有较高的黏性，烧结后的玻璃会残留少量小气泡，在运输及使用过程中应力释放或受到外部应力容易在玻璃外露表面出现微裂纹，不影响气密性，这些微裂纹集中在上述过程中容易受到外力的接触件根部，但在后续的电镀过程中会导致镀液或焊接过程中导致助焊剂残留，清洗不干净时，残留的镀液会腐蚀接触件根部，或是助焊剂影响接触电阻，二次玻璃封接相比常规钎焊温度更高，其产生的应力更容易引起玻璃微裂纹。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器及其制造方法，实现硅铝合金密封烧结，不仅改善传统可伐合金玻璃烧结密封电连接器在与T/R组件壳体焊接过程中材料匹配性不佳的问题，还提高烧结的结合力，解决密封电连接器使用过程中的密封性失效，提高该类电连接器使用可靠性。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：选用低温封接玻璃粉制备玻璃绝缘子；选用硅铝合金加工外壳，并对外壳进行前处理；选用低碳钢或4J50加工接触件，并将接触件放入高温氧化炉中进行预氧化处理，氧化温度控制在500℃～800℃；在烧结模具上喷涂高温保护涂层；
步骤二：将处理后的外壳和接触件依次装入烧结模具，再将压制好的玻璃绝缘子套装接触件上，并装入外壳中的封接孔；
步骤三：将步骤二中组装好的产品放入烧结炉中进行烧结熔封，烧结温度控制在500℃～580℃之间，烧结过程中采用高纯氮气保护，高温烧结时间控制在15min～25min，烧结完成后缓慢冷却至室温，获得烧结合件；
步骤四：将步骤三中的烧结合件进行去氧化皮和清洗处理；
步骤五：将清洗后的烧结合件上玻璃绝缘子外露表面涂抹高温胶并固化处理；
步骤六：将外露的金属进行镀金处理，电镀完成后，获得电连接器。
外壳材料选择硅铝合金，与轻量化发展的T/R组件壳体材料匹配，避免焊接应力过大的问题，改善焊接过程中玻璃绝缘子的受力情况，保证电连接器与T/R组件壳体焊接后的气密性，同时实现外壳、玻璃绝缘子和接触件的热膨胀系数依次递减，形成压缩烧结，符合玻璃抗压不抗拉的材料特性，保证烧结后玻璃的气密性。
进一步地，所述步骤一中玻璃绝缘子的制备过程包括以下步骤：
步骤一一：选用已添加粘接剂造粒成型的低温封接玻璃粉，玻璃粉粒度在30目～120目之间；
步骤一二：使用自动压片设备将玻璃粉压制成圆管状玻璃绝缘子；
步骤一三：对步骤一二中制得的玻璃绝缘子放入链式排胶炉中进行排胶处理，排胶温度控制在150℃～350℃；
步骤一四：将步骤一三中的玻璃绝缘子放在高温玻化炉中进行玻化处理，玻化温度控制在400℃～450℃。
进一步地，所述步骤一中外壳的前处理包括以下步骤：
步骤一五：对外壳表面进行电镀镍处理，镍层厚度控制在5μm～13μm；
步骤一六：将电镀后的外壳放入高温氧化炉中进行氧化处理，氧化处理温度控制在450℃～550℃。
进一步地，所述步骤四中去氧化皮处理前，包括以下步骤：
步骤四一：接触件尾端进行磨削处理，加工金丝键合平面，安装后与T/R组件金丝键合。
进一步地，所述外壳材料中的硅含量为40％～60％，保证其热膨胀系数与玻璃绝缘子、接触件匹配。
进一步地，所述低碳钢牌号为10#钢、20#钢、45#钢。
进一步地，所述玻璃绝缘子的材料为铋酸盐系、磷酸盐系或铅系低温封接玻璃。
一种任一上述制造方法中的具有硅铝合金外壳的密封电连接器，包括外壳和接触件，外壳中开设有若干封接孔，接触件中部通过玻璃绝缘子固定在封接孔中，且接触件两端伸出封接孔，玻璃绝缘子外露表面覆盖高温胶，避免镀液及助焊剂等有机溶剂残留，外壳、玻璃绝缘子和接触件的热膨胀系数依次递减，形成压缩烧结，符合玻璃抗压不抗拉的材料特性，保证烧结后玻璃的气密性。
所述玻璃绝缘子的管壁厚度≤0.5mm，控制烧结时产生的应力，避免玻璃绝缘子开裂，玻璃绝缘子的封接高度≥1mm，确保有效的封接长度，进而保证气密性。
所述接触件为插孔或插针。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，通过硅铝合金外壳、低温封接玻璃、低碳钢接触件，组成新的硅铝合金匹配封接组合，并在玻璃烧结后形成一个具有气密功能的密封电连接器，其产品泄漏率、绝缘电阻、介质耐电压、可焊性等关键技术指标达到现有密封电连接器水平，硅铝合金密封电连接器与T/R组件壳体匹配性更优，焊接应力小，长期使用玻璃不易开裂，整机密封性优良，可靠性更高，解决了现有可伐合金和铝合金密封电连接器与T/R组件壳体不匹配，焊接后漏气问题，不改变原有的结构设计，同时电连接器重量更轻，符合装备轻量化的发展需求。玻璃绝缘子外露表面覆盖高温胶，避免镀液及助焊剂等有机溶剂残留。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的侧视剖视图；
图3是图1的俯视图。
图中：1-外壳，2-接触件，3-玻璃绝缘子。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图3所示，一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器，包括外壳1和接触件2，外壳1中开设有若干封接孔，接触件2中部通过玻璃绝缘子3固定在封接孔中，且接触件2两端伸出封接孔，玻璃绝缘子3外露表面覆盖高温胶，避免镀液或助焊剂等有机溶剂残留，外壳1、玻璃绝缘子3和接触件2的热膨胀系数依次递减。
所述外壳1的材料选用硅含量为40％～60％的硅铝合金，接触件2的材料选用低碳钢或4J50，低碳钢牌号为10#钢、20#钢或45#钢，玻璃绝缘子3的材料选用铋酸盐系、磷酸盐系或铅系低温封接玻璃，保证与外壳1、玻璃绝缘子3和接触件2三者的热膨胀系数匹配，并形成压缩烧结，符合玻璃抗压不抗拉的材料特性，保证烧结后玻璃的气密性。同时外壳1材料与轻量化发展的T/R组件壳体材料匹配，避免焊接应力过大的问题，改善焊接过程中玻璃绝缘子3的受力情况，保证电连接器与T/R组件壳体焊接后的气密性。
如图1、图2所示，所述接触件2为插孔，也能够根据需求更换为插针。接触件2尾端设置磨扁，在安装后与T/R组件金丝键合。
本实施例中，玻璃绝缘子3的管壁厚度≤0.5mm，控制烧结时产生的应力，避免玻璃绝缘子3开裂，玻璃绝缘子3的封接高度≥1mm，确保有效的封接长度，进而保证气密性。
本申请还提供一种上述的具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：待烧结的玻璃绝缘子3、外壳1、接触件2以及烧结模具进行烧结前的准备工作：
制备玻璃绝缘子3：首先选用已添加粘接剂造粒成型的低温封接玻璃粉，玻璃粉粒度在30目～120目之间；然后使用自动压片设备将玻璃粉压制成圆管状玻璃绝缘子3；再将中制得的玻璃绝缘子3放入链式排胶炉中进行排胶处理，排胶温度控制在150℃～350℃；最后将玻璃绝缘子3放在高温玻化炉中进行玻化处理，玻化温度控制在400℃～450℃；
外壳1前处理：对外壳1表面进行电镀镍处理，镍层厚度控制在5μm～13μm；再将电镀后的外壳1放入高温氧化炉中进行氧化处理，氧化处理温度控制在450℃～550℃；
接触件2预氧化：放入高温氧化炉中进行预氧化处理，氧化温度控制在500℃～800℃；
烧结模具处理：喷涂高温保护涂层；
步骤二：将处理后的外壳1和接触件2依次装入烧结模具，再将压制好的玻璃绝缘子3套装接触件2上，并装入外壳1中的封接孔；
步骤三：将步骤二中组装好的产品放入烧结炉中进行烧结熔封，烧结温度控制在500℃～580℃之间，烧结过程中采用高纯氮气保护，高温烧结时间控制在15min～25min，烧结完成后缓慢冷却至室温，获得烧结合件；
步骤四：将步骤三中的烧结合件中接触件尾端进行磨削处理，加工金丝键合平面，再整体进行去氧化皮和清洗处理；
步骤五：将清洗后的烧结合件上玻璃绝缘子3外露表面涂抹高温胶并固化处理，高温胶涂抹厚度控制在0.1mm内，不影响对接，涂抹均匀，确保玻璃绝缘子3外露表面全覆盖；
步骤六：将外露的金属进行镀金处理，电镀完成后，获得电连接器。
本发明提供的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器及其制造方法，通过硅铝合金外壳、低温封接玻璃、低碳钢接触件，组成新的硅铝合金匹配封接组合，并在玻璃烧结后形成一个具有气密功能的密封电连接器，其产品泄漏率、绝缘电阻、介质耐电压、可焊性等关键技术指标达到现有密封电连接器水平，硅铝合金密封电连接器与T/R组件壳体匹配性更优，焊接应力小，长期使用玻璃不易开裂，整机密封性优良，可靠性更高，解决了现有可伐合金和铝合金密封电连接器与T/R组件壳体不匹配，焊接后漏气问题，不改变原有的结构设计，同时电连接器重量更轻，符合装备轻量化的发展需求。玻璃绝缘子外露表面覆盖高温胶，避免镀液及助焊剂等有机溶剂残留。
Claims (10)
1.一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选用低温封接玻璃粉制备玻璃绝缘子(3)；选用硅铝合金加工外壳(1)，并对外壳(1)进行前处理；选用低碳钢或4J50加工接触件(2)，并将接触件(2)放入高温氧化炉中进行预氧化处理，氧化温度控制在500℃～800℃；在烧结模具上喷涂高温保护涂层；
步骤二：将处理后的外壳(1)和接触件(2)依次装入烧结模具，再将压制好的玻璃绝缘子(3)套装接触件(2)上，并装入外壳(1)中的封接孔；
步骤三：将步骤二中组装好的产品放入烧结炉中进行烧结熔封，烧结温度控制在500℃～580℃之间，烧结过程中采用高纯氮气保护，高温烧结时间控制在15min～25min，烧结完成后缓慢冷却至室温，获得烧结合件；
步骤四：将步骤三中的烧结合件进行去氧化皮和清洗处理；
步骤五：将清洗后的烧结合件上玻璃绝缘子(3)外露表面涂抹高温胶并固化处理；
步骤六：将外露的金属进行镀金处理，电镀完成后，获得电连接器。
2.如权利要求1所述的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于，所述玻璃绝缘子(3)的制备过程包括以下步骤：
步骤一一：选用已添加粘接剂造粒成型的低温封接玻璃粉，玻璃粉粒度在30目～120目之间；
步骤一二：使用自动压片设备将玻璃粉压制成圆管状玻璃绝缘子(3)；
步骤一三：对步骤一二中制得的玻璃绝缘子(3)放入链式排胶炉中进行排胶处理，排胶温度控制在150℃～350℃；
步骤一四：将步骤一三中的玻璃绝缘子(3)放在高温玻化炉中进行玻化处理，玻化温度控制在400℃～450℃。
3.如权利要求1所述的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于，所述步骤一中外壳(1)的前处理包括以下步骤：
步骤一五：对外壳(1)表面进行电镀镍处理，镍层厚度控制在5μm～13μm；
步骤一六：将电镀后的外壳(1)放入高温氧化炉中进行氧化处理，氧化处理温度控制在450℃～550℃。
4.如权利要求1所述的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于，所述步骤四中去氧化皮处理前，包括以下步骤：
步骤四一：接触件(2)尾端进行磨削处理。
5.如权利要求1所述的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于：所述外壳(1)材料中的硅含量为40％～60％。
6.如权利要求1所述的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于：所述低碳钢牌号为10#钢、20#钢或45#钢。
7.如权利要求1所述的一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器的制造方法，其特征在于：所述玻璃绝缘子(3)的材料为铋酸盐系、磷酸盐系或铅系低温封接玻璃。
8.一种具有硅铝合金外壳的密封电连接器，为权利要求1至7任一所述的密封电连接器，其特征在于：包括外壳(1)和接触件(2)，外壳(1)中开设有若干封接孔，接触件(2)中部通过玻璃绝缘子(3)固定在封接孔中，且接触件(2)两端伸出封接孔，玻璃绝缘子(3)外露表面覆盖高温胶，外壳(1)、玻璃绝缘子(3)和接触件(2)的热膨胀系数依次递减。
9.如权利要求8所述的一种硅铝合金密封电连接器，其特征在于：所述玻璃绝缘子3的管壁厚度≤0.5mm，玻璃绝缘子3的封接高度≥1mm。
10.如权利要求8所述的一种硅铝合金密封电连接器，其特征在于：所述接触件(2)为插孔或插针。
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