CN114199298A - 温度压力传感器基座及基座钎焊方法 - Google Patents
温度压力传感器基座及基座钎焊方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114199298A CN114199298A CN202111559194.5A CN202111559194A CN114199298A CN 114199298 A CN114199298 A CN 114199298A CN 202111559194 A CN202111559194 A CN 202111559194A CN 114199298 A CN114199298 A CN 114199298A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- plate
- brazing furnace
- vacuum brazing
- circular
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 18
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 14
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 5
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
- G01D11/30—Supports specially adapted for an instrument; Supports specially adapted for a set of instruments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
- B23K3/04—Heating appliances
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
- B23K3/08—Auxiliary devices therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3006—Ag as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种温度压力传感器基座及基座钎焊方法，包括紫铜壳体和设于紫铜壳体上的陶瓷块；所述紫铜壳体包括竖管，设于竖管上端的盖板和设于盖板上表面上的环形板；所述盖板包括圆环形围板和设于圆环形围板内周面上边缘的内圆板，内圆板中部设有通孔，圆环形围板下端与竖管上端固定连接。本发明具有通过全新的工艺控制，使制成的温度压力传感器基座具有更高的耐压性，更好的气密性，更长的使用寿命的特点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器基座技术领域，尤其是涉及一种连接性能稳定的温度压力传感器基座及基座钎焊方法。
背景技术
随着科学技术和制造技术的快速发展，陶瓷已经广泛的应用于航空航天、能源交通、电力电子、生物医学、化工、光学和机械工程等领域，成为了国民经济发展中不可或缺的重要材料。其中氧化铝陶瓷具有介电常数小、比体积电阻小、介电损耗小和耐热冲击强度高等性能，在电子工业中可以用作集成电路基板、电绝缘瓷件等。
陶瓷与金属在化学性质和物理性质上也有很大的差别，使得陶瓷与金属连接存在诸多问题，主要体现在以下两点：
(1)陶瓷和金属难于润湿
陶瓷材料主要通过离子键或共价键结合，其电子配位稳定，故陶瓷表现出稳定的化学性质，且金属键的金属与离子键或共价键的陶瓷有很难的相容性，使得陶瓷与金属的焊接性很差；陶瓷表面较难被普通钎料润湿。
(2)陶瓷与金属连接接头易产生裂纹
当采用金属钎料连接陶瓷时，由于两者间热膨胀系数存在较大的差异，如Al2O3陶瓷的热膨胀系数为6.7×10-6K-1，而紫铜的热膨胀系数为17.5×10-6K-1，在钎焊冷却过程中，陶瓷、金属各自产生差异较大的膨胀和收缩，在接头处产生较大的热应力；由于陶瓷塑性差、弹性模量高，在接头的陶瓷侧易产生裂纹，此外，陶瓷还存在热导率低、耐热冲击能力弱的缺点，容易在加热冷却过程中在陶瓷内部出现裂纹的问题。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的陶瓷与金属的焊接性很差，陶瓷与金属连接接头易产生裂纹的不足，提供了一种连接性能稳定的温度压力传感器基座及基座钎焊方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种温度压力传感器基座，包括紫铜壳体和设于紫铜壳体上的陶瓷块；所述紫铜壳体包括竖管，设于竖管上端的盖板和设于盖板上表面上的环形板；所述盖板包括圆环形围板和设于圆环形围板内周面上边缘的内圆板，内圆板中部设有通孔，圆环形围板下端与竖管上端固定连接；所述陶瓷块包括可伸入环形板中部并与内圆板上表面接触的圆形凸台，和与圆形凸台上表面连接的圆形板；圆形凸台和圆形板中部设有贯穿孔，贯穿孔、通孔和竖管的中轴线相同，贯穿孔的直径＜通孔的直径＜竖管的内周壁的直径；圆形凸台下端面与内圆板上表面钎焊连接。
紫铜具有优良的导电性和导热性能，良好的可焊性，优良的塑性和延展性，常常用作导电、散热元件。在电子工业中Al2O3陶瓷与铜的连接件有着广泛的应用，因此实现Al2O3陶瓷与铜的连接具有重要意义。
传统传感器基座的金属壳体通常采用橡胶环与陶瓷挤压密封连接，因橡胶环在使用过程易老化，会造成气密件泄漏导致产品报废；
本发明可以有效地消除基座内部部分应力，并利用合理的钎焊工艺辅助缓解内部应力，达到工业使用要求，最终得到的温度压力传感器基座可承受20MPa的压力，气密检测其泄漏率<10-9Pa.m3/s，高低温循环(-50℃-150℃每三个小时为一个循环)可达100次以上不泄露；本发明通过全新的工艺控制，使制成的温度压力传感器基座具有更高的耐压性，更好的气密性，更长的使用寿命。
作为优选，圆形凸台的直径为圆形板厚度的1.9倍-2.1倍；圆形凸台与圆形板连接处设有R0.8-R1.0的倒角。
圆形凸台的直径为圆形板厚度的1.9倍-2.1倍的结构设置，使圆形凸台与圆形板连接处不容易断裂；
圆形凸台与圆形板连接处设有R0.8-R1.0的倒角的结构设置，使陶瓷块与紫铜壳体相对应的连接处应力不会过度集中，不容易断裂。
作为优选，圆形板的直径＜(3.5×圆形凸台的直径)。
圆形板的直径如果过大，圆形板和圆形凸台的连接处容易断裂；圆形板的直径＜(3.5×圆形凸台的直径)的结构设置，用于解决圆形板和圆形凸台的连接处容易断裂的问题。
作为优选，环形板的内侧面与环形板的上表面之间的夹角为90°；圆形凸台的外侧面与环形板的内侧面之间设有50um-100um的间隙。
环形板的内侧面与环形板的上表面之间的夹角为90°的结构设置，可增大焊接面，提高紫铜壳体与陶瓷块焊后强度；
圆形凸台的外侧面与环形板的内侧面之间设有50um-100um的间隙的结构设置，使钎焊过程中，熔化的焊料可以比较多的填充在圆形凸台的外侧面与环形板的内侧面之间，提高焊接强度。
作为优选，圆形板下表面与环形板上表面之间设有50um-100um的间距。圆形板下表面与环形板上表面之间设有50um-100um的间距的结构设置，用于防止焊料将整个陶瓷块的圆形板与环形板钎焊到一起，不会导致陶瓷开裂。
一种温度压力传感器基座的基座钎焊方法，包括如下步骤：
步骤1，准备焊件：
在圆形凸台下端面与内圆板上表面之间放置厚度为100um-150um环形的焊料，在圆形板上放置压块，使压块压住圆形板，紫铜壳体、陶瓷块、焊料和压块构成准备好的焊件；
步骤2，抽真空：
将若干个焊件放入真空钎焊炉中，利用真空钎焊炉的三级泵抽真空，使真空钎焊炉的真空度达到10-3Pa以下；
步骤3，真空钎焊炉开始加热，进行焊前准备；
步骤4，进行钎焊：
使真空钎焊炉内的温度从T3升至温度T4，T3的取值范围为720℃-780℃，T4的取值范围为860℃-880℃，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T4保持10分钟-20分钟，焊料熔化将陶瓷块和紫铜壳体连接起来；
步骤5，释放内应力：
使真空钎焊炉内的温度从T4降至T2，T2的取值范围为480℃-520℃，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持30分钟-60分钟；
步骤6，使真空钎焊炉内的温度从T2降至室温，将各个焊件从真空钎焊炉取出来，钎焊完成。
作为优选，所述焊料的制备方法包括如下步骤：
所述焊料由Ag、Cu、In和Ti组成，焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为(34.02-34.7)：(13.2-13.5)：(1-1.5)：1；
将Ag、Cu和In按照质量份数比进行配料，得到Ag、Cu和In的混合物，将混合物放入高纯石墨的熔炼坩埚进行真空熔炼，加热方式选用高频感应，将混合物熔化后浇铸成厚度为50mm-70mm的焊料锭；
利用二辊轧机轧制焊料锭，将焊料锭轧成厚度为13mm-15mm的坯料片；将坯料片分切为长度18cm-22cm，宽度为50mm-70mm的坯料段；在两块坯料段之间放一片厚度为20um-50um、长度18cm-22cm、宽度为50mm-70mm的纯Ti箔，得到呈三明治状的坯料结构，使坯料结构中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为(34.02-34.7)：(13.2-13.5)：(1-1.5)：1；
在坯料结构上放置配重为5Kg-8Kg的载重物，将坯料结构和载重物放入真空钎焊炉里，使真空钎焊炉内抽高真空并升至550℃保温2小时，使真空钎焊炉内的温度降至室温，坯料结构扩散成一体的AgCuInTi坯料；
利用四辊轧机对AgCuInTi坯料进行多道轧制，在四辊轧机对AgCuInTi坯料进行轧制的过程中，用真空钎焊炉对AgCuInTi坯料进行高真空退火；经过多道轧制，最终将AgCuInTi坯料轧制成厚度为100um-150um的薄带，使用分切机将薄带分切成宽度为5mm-7mm的窄带，利用模具将窄带冲压成环状的焊料。
作为优选，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3-1，使真空钎焊炉内的温度从室温升至温度T1，T1的取值范围为190℃-210℃，5℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T1保持20分钟-40分钟；
步骤3-2，使真空钎焊炉内的温度从T1升至温度T2，5℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持20分钟-30分钟；
步骤3-3，使真空钎焊炉内的温度从T2升至T3，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T3保持20分钟-40分钟。
作为优选，所述压块包括圆板和设于圆板下表面中部的凸针，凸针可伸入贯穿孔中，压块的质量为100g-150g。
凸针伸入贯穿孔中，压块将陶瓷块压住，使钎焊完成后，圆形凸台下端面与内圆板上表面之间钎焊层厚度被控制在20um-80um的范围内。
因此，本发明具有如下有益效果：通过全新的工艺控制，使制成的温度压力传感器基座具有更高的耐压性，更好的气密性，更长的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的一种剖视图；
图2是本发明的陶瓷块的一种结构示意图；
图3是本发明的压块的一种结构示意图；
图4是本发明的一种试验结果对比图；
图5是本发明的陶瓷块与紫铜壳体钎焊后的一种扫描电镜图；
图6是本发明钎焊后的一种压力测试图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1、图2所示的实施例是一种温度压力传感器基座，包括紫铜壳体1和设于紫铜壳体上的陶瓷块2；紫铜壳体包括竖管11，设于竖管上端的盖板12和设于盖板上表面上的环形板13；盖板包括圆环形围板121和设于圆环形围板内周面上边缘的内圆板122，内圆板中部设有通孔1221，圆环形围板下端与竖管上端固定连接；陶瓷块包括可伸入环形板中部并与内圆板上表面接触的圆形凸台21，和与圆形凸台上表面连接的圆形板22；圆形凸台和圆形板中部设有贯穿孔20，贯穿孔、通孔和竖管的中轴线相同，贯穿孔的直径＜通孔的直径＜竖管的内周壁的直径；圆形凸台下端面与内圆板上表面钎焊连接。
图2中，2-a为陶瓷块的仰视图，2-b为陶瓷块的剖视图。
圆形凸台的直径为圆形板厚度的2倍；圆形凸台与圆形板连接处设有R1.0的倒角。
圆形板的直径＜(3.5×圆形凸台的直径)。
环形板的内侧面与环形板的上表面之间的夹角为90°；圆形凸台的外侧面与环形板的内侧面之间设有100um的间隙3。
圆形板下表面与环形板上表面之间设有100um的间距4。
一种温度压力传感器基座的基座钎焊方法，包括如下步骤：
步骤1，准备焊件：
在圆形凸台下端面与内圆板上表面之间放置厚度为100um环形的焊料，在圆形板上放置如图3所示的压块5，使压块压住圆形板，紫铜壳体、陶瓷块、焊料和压块构成准备好的焊件；
压块包括圆板51和设于圆板下表面中部的凸针52，凸针可伸入贯穿孔中，压块的质量为100g-150g。
图3中的3-a为压块的仰视图，3-b为压块的剖视图。
步骤2，抽真空：
将多个焊件放入真空钎焊炉中，利用真空钎焊炉的三级泵(机械泵、罗茨泵、扩散泵)抽真空，使真空钎焊炉的真空度达到10-3Pa以下；
步骤3，真空钎焊炉开始加热，进行焊前准备；
步骤3-1，使真空钎焊炉内的温度从室温升至温度T1，T1的取值范围为190℃-210℃，5℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T1保持20分钟-40分钟；
此阶段使焊料中的有机物挥发，该阶段升温过程会出现真空度升高的现象，一般是在80℃升到180℃之间真空度从10-3Pa升高到10-1Pa左右，此时会选择在200℃保温使焊料中的轧制油挥发完全，待真空度下降到10-3Pa继续下一阶段升温；
步骤3-2，使真空钎焊炉内的温度从T1升至温度T2，T2的取值范围为480℃-520℃，5℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持20分钟-30分钟；
此阶段主要让陶瓷块、紫铜壳体表面残存的杂质挥发掉，并使焊料中没有挥发完全的有机物碳化，此过程在280℃升到460℃之间会出现真空度波动，波动范围从10-3Pa升高到10-1Pa之间，选择在500℃保温使焊料内部的有机物完全挥发碳化不影响后续焊料熔化焊接，待真空度下降到10-3Pa之后继续下一阶段的升温；
步骤3-3，使真空钎焊炉内的温度从T2升至T3，T3的取值范围为720℃-780℃，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T3保持20分钟-40分钟；
步骤4，进行钎焊：
使真空钎焊炉内的温度从T3升至温度T4，T4的取值范围为860℃-880℃，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T4保持10分钟-20分钟，焊料熔化将陶瓷块和紫铜壳体连接起来；
保温时间要根据装炉量确定，50Kg以下保温5-10分钟；50-100Kg保温10-15分钟，100-200Kg保温15-20分钟，此阶段为钎焊阶段，对紫铜来说保温时间过长溶蚀越严重造成焊件报废；
步骤5，释放内应力：
使真空钎焊炉内的温度从T4降至T2，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持30分钟-60分钟；
此阶段为缓慢降温阶段，目的是消除紫铜壳体与陶瓷块焊接部位的部分内应力；
步骤6，使真空钎焊炉内的温度从T2降至室温，将各个焊件从真空钎焊炉取出来，钎焊完成。
其中，焊料的制备方法包括如下步骤：
所述焊料由Ag、Cu、In和Ti组成，焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为34.02：13.2：1：1；
将Ag、Cu和In按照质量份数比进行配料，得到Ag、Cu和In的混合物，将混合物放入高纯石墨的熔炼坩埚进行真空熔炼，加热方式选用高频感应，将混合物熔化后浇铸成厚度为50mm-70mm的焊料锭；
利用二辊轧机轧制焊料锭，将焊料锭轧成厚度为13mm-15mm的坯料片；将坯料片分切为长度18cm-22cm，宽度为50mm-70mm的坯料段；在两块坯料段之间放一片厚度为20um-50um、长度18cm-22cm、宽度为50mm-70mm的纯Ti箔，得到呈三明治状的坯料结构，使坯料结构中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为34.02：13.2：1：1；
在坯料结构上放置配重为8Kg的载重物，将坯料结构和载重物放入真空钎焊炉里，使真空钎焊炉内抽高真空并升至550℃保温2小时，使真空钎焊炉内的温度降至室温，坯料结构扩散成一体的AgCuInTi坯料；
利用四辊轧机对AgCuInTi坯料进行多道轧制，在四辊轧机对AgCuInTi坯料进行轧制的过程中，用真空钎焊炉对AgCuInTi坯料进行高真空退火；退火温度随着轧制厚度逐渐增加，经过多次论证厚的毛坯退火温度选择在450-500℃之间效果较好，轧制到厚度低于0.2mm之后选择在550-580℃退火效果较好，经过多道轧制，最终将AgCuInTi坯料轧制成厚度为100um的薄带，使用分切机将薄带分切成宽度为5mm-7mm的窄带，利用模具将窄带冲压成环状的焊料。
如图5所示，对本发明钎焊后的基座的陶瓷块与紫铜壳体焊接处进行扫描电镜图，从图5中可以看到紫铜与焊料反应层厚度为80um，陶瓷焊接较好、无裂纹。
如图6所示，对本发明的基座钎焊后进行压力测试，从图6中可以看出，对基座施加21MPa的压力，基座也不会断裂。
实施例2
实施例2中的焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为34.7：13.5：1.5：1，实施例2中的其它结构和步骤与实施例1中相同。
实施例3
实施例3中的焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为34.02：13.4：1：1，实施例3中的其它结构和步骤与实施例1中相同。
实施例4
实施例4中的焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为34.4：13.4：1.3：1，实施例4中的其它结构和步骤与实施例1中相同。
实施例5
实施例5中的焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为34.02：13.5：1.4：1，实施例5中的其它结构和步骤与实施例1中相同。
对比实验，将3个钎焊样件分别放置在不同钎焊环境中，得到不同的钎焊结果：
如图4所示，在本发明的实施例1的钎焊的过程中，在真空钎焊炉放入了陶瓷样件并在其上放置焊料，钎焊完成之后的结果如图4-a所示，本发明的钎焊工艺使焊料中的杂质挥发的更加充分，真空钎焊炉的真空度达到10-3Pa以下，通过焊后样件的表面光洁度也能佐证本发明的钎焊工艺使焊料中的杂质挥发的更完全，钎焊质量更高；
4-b的样件是因真空钎焊炉中的真空度大于5x10-2Pa，焊料表面轻微氧化，影响焊接质量；
4-c的样件是因真空钎焊炉中的真空度大于5×10-1Pa，焊料内部有机物挥发不完全造成部分焊料熔化效果不好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种温度压力传感器基座，其特征是，包括紫铜壳体(1)和设于紫铜壳体上的陶瓷块(2)；所述紫铜壳体包括竖管(11)，设于竖管上端的盖板(12)和设于盖板上表面上的环形板(13)；所述盖板包括圆环形围板(121)和设于圆环形围板内周面上边缘的内圆板(122)，内圆板中部设有通孔(1221)，圆环形围板下端与竖管上端固定连接；所述陶瓷块包括可伸入环形板中部并与内圆板上表面接触的圆形凸台(21)，和与圆形凸台上表面连接的圆形板(22)；圆形凸台和圆形板中部设有贯穿孔(20)，贯穿孔、通孔和竖管的中轴线相同，贯穿孔的直径＜通孔的直径＜竖管的内周壁的直径；圆形凸台下端面与内圆板上表面钎焊连接。
2.根据权利要求1所述的温度压力传感器基座，其特征是，圆形凸台的直径为圆形板厚度的1.9倍-2.1倍；圆形凸台与圆形板连接处设有R0.8-R1.0的倒角。
3.根据权利要求1所述的温度压力传感器基座，其特征是，圆形板的直径＜(3.5×圆形凸台的直径)。
4.根据权利要求1所述的温度压力传感器基座，其特征是，环形板的内侧面与环形板的上表面之间的夹角为90°；圆形凸台的外侧面与环形板的内侧面之间设有50um-100um的间隙(3)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的温度压力传感器基座，其特征是，圆形板下表面与环形板上表面之间设有50um-100um的间距(4)。
6.一种适用于权利要求1所述的温度压力传感器基座的基座钎焊方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1，准备焊件：
在圆形凸台下端面与内圆板上表面之间放置厚度为100um-150um环形的焊料，在圆形板上放置压块(5)，使压块压住圆形板，紫铜壳体、陶瓷块、焊料和压块构成准备好的焊件；
步骤2，抽真空：
将若干个焊件放入真空钎焊炉中，利用真空钎焊炉的三级泵抽真空，使真空钎焊炉的真空度达到10-3Pa以下；
步骤3，真空钎焊炉开始加热，进行焊前准备；
步骤4，进行钎焊：
使真空钎焊炉内的温度从T3升至温度T4，T3的取值范围为720℃-780℃，T4的取值范围为860℃-880℃，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T4保持10分钟-20分钟，焊料熔化将陶瓷块和紫铜壳体连接起来；
步骤5，释放内应力：
使真空钎焊炉内的温度从T4降至T2，T2的取值范围为480℃-520℃，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持30分钟-60分钟；
步骤6，使真空钎焊炉内的温度从T2降至室温，将各个焊件从真空钎焊炉取出来，钎焊完成。
7.根据权利要求6所述的温度压力传感器基座的基座钎焊方法，其特征是，所述焊料的制备方法包括如下步骤：
所述焊料由Ag、Cu、In和Ti组成，焊料中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为(34.02-34.7)：(13.2-13.5)：(1-1.5)：1；
将Ag、Cu和In按照质量份数比进行配料，得到Ag、Cu和In的混合物，将混合物放入高纯石墨的熔炼坩埚进行真空熔炼，加热方式选用高频感应，将混合物熔化后浇铸成厚度为50mm-70mm的焊料锭；
利用二辊轧机轧制焊料锭，将焊料锭轧成厚度为13mm-15mm的坯料片；将坯料片分切为长度18cm-22cm，宽度为50mm-70mm的坯料段；在两块坯料段之间放一片厚度为20um-50um、长度18cm-22cm、宽度为50mm-70mm的纯Ti箔，得到呈三明治状的坯料结构，使坯料结构中的Ag、Cu、In和Ti的质量份数比为(34.02-34.7)：(13.2-13.5)：(1-1.5)：1；
在坯料结构上放置配重为5Kg-8Kg的载重物，将坯料结构和载重物放入真空钎焊炉里，使真空钎焊炉内抽高真空并升至550℃保温2小时，使真空钎焊炉内的温度降至室温，坯料结构扩散成一体的AgCuInTi坯料；
利用四辊轧机对AgCuInTi坯料进行多道轧制，在四辊轧机对AgCuInTi坯料进行轧制的过程中，用真空钎焊炉对AgCuInTi坯料进行高真空退火；经过多道轧制，最终将AgCuInTi坯料轧制成厚度为100um-150um的薄带，使用分切机将薄带分切成宽度为5mm-7mm的窄带，利用模具将窄带冲压成环状的焊料。
8.根据权利要求6所述的温度压力传感器基座的基座钎焊方法，其特征是，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3-1，使真空钎焊炉内的温度从室温升至温度T1，T1的取值范围为190℃-210℃，5℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T1保持20分钟-40分钟；
步骤3-2，使真空钎焊炉内的温度从T1升至温度T2，5℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持20分钟-30分钟；
步骤3-3，使真空钎焊炉内的温度从T2升至T3，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T3保持20分钟-40分钟。
9.根据权利要求6或7或8所述的温度压力传感器基座的基座钎焊方法，其特征是，所述压块包括圆板(51)和设于圆板下表面中部的凸针(52)，凸针可伸入贯穿孔中，压块的质量为100g-150g。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111559194.5A CN114199298A (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 温度压力传感器基座及基座钎焊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111559194.5A CN114199298A (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 温度压力传感器基座及基座钎焊方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114199298A true CN114199298A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80655292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111559194.5A Pending CN114199298A (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 温度压力传感器基座及基座钎焊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114199298A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01219072A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Ngk Insulators Ltd | 金属・セラミックス接合体 |
| EP1255099A2 (de) * | 2001-05-04 | 2002-11-06 | Trafag AG | Drucksensor zur Druckerfassung in einem Motorbrennraum sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| CN101327551A (zh) * | 2008-06-05 | 2008-12-24 | 华中科技大学 | 一种钎焊材料及其制备方法以及用其进行钎焊的方法 |
| CN104681273A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 北京有色金属研究总院 | 一种新型高压陶瓷电容器电极及制备方法 |
| CN105436741A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-30 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种银-铜-铟-钛中温钎焊料 |
| CN108890060A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-11-27 | 西安成立航空制造有限公司 | 一种紫铜与SiC陶瓷的钎焊工艺 |
-
2021
- 2021-12-20 CN CN202111559194.5A patent/CN114199298A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01219072A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Ngk Insulators Ltd | 金属・セラミックス接合体 |
| EP1255099A2 (de) * | 2001-05-04 | 2002-11-06 | Trafag AG | Drucksensor zur Druckerfassung in einem Motorbrennraum sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| CN101327551A (zh) * | 2008-06-05 | 2008-12-24 | 华中科技大学 | 一种钎焊材料及其制备方法以及用其进行钎焊的方法 |
| CN104681273A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 北京有色金属研究总院 | 一种新型高压陶瓷电容器电极及制备方法 |
| CN105436741A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-30 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种银-铜-铟-钛中温钎焊料 |
| CN108890060A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-11-27 | 西安成立航空制造有限公司 | 一种紫铜与SiC陶瓷的钎焊工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105499459B (zh) | 异质金属构筑成形方法 | |
| CN101531474B (zh) | 一种玻璃金属多针接插件封接工艺 | |
| CN108161274B (zh) | 一种用于电真空器件的封接钎料及其制备方法 | |
| CN109534842B (zh) | 功率半导体模块用焊接工艺 | |
| CN108417885B (zh) | 铝壳动力锂离子电池的复合极柱构建与复合玻璃封接方法 | |
| EP2676757A1 (en) | Reliable welding method for microwave dielectric ceramics and metal | |
| CN103100825A (zh) | 一种预合金化金锡预成型焊片的制备方法 | |
| CN114349471B (zh) | 一种用于igbt封装的陶瓷覆铝板及其制备方法 | |
| CN103172277A (zh) | 一种光学玻璃与可伐合金的气密封接方法 | |
| CN106735668A (zh) | 一种W/CuCrZr穿管模块的钎焊连接方法 | |
| CN114199298A (zh) | 温度压力传感器基座及基座钎焊方法 | |
| CN104387103A (zh) | 一种氧化锆陶瓷与金属材料的钎焊方法 | |
| CN115028467B (zh) | 低空洞率陶瓷覆铜板及其制备方法 | |
| CN109572135B (zh) | 一种钽钢复合板及其制备方法 | |
| CN114101831B (zh) | 传感器基座及基座钎焊方法 | |
| CN113579389A (zh) | 一种用于混凝土机械异种金属的真空钎焊方法 | |
| CN1126630C (zh) | 紫铜坩埚的银钎焊接方法 | |
| JPS60170585A (ja) | 超硬合金と鋼の接合部材およびその製造方法 | |
| CN111269020A (zh) | 用于微型高温氧浓度传感器保护层的真空扩散焊方法 | |
| CN111463046A (zh) | 一种银氧化锌片状电触头及其制备方法 | |
| CN107298535A (zh) | 一种钛合金-k4玻璃异种材料的复合连接方法 | |
| CN112897884B (zh) | 一种预成型低温玻璃焊片及其丝网印刷制造方法 | |
| CN1587155A (zh) | 真空集热玻璃管与低膨胀合金金属端盖的封接方法 | |
| CN111058966A (zh) | 脉冲发动机硬隔板的制作方法 | |
| CN201970005U (zh) | 等离子切割机用电极头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 372, Jinpeng Street, Sandun Town, Xihu District, Hangzhou, Zhejiang 310030 Applicant after: Zhejiang Yatong New Materials Co.,Ltd. Address before: 310030 Sandun Industrial Zone, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG ASIA GENERAL SOLDERING & BRAZING MATERIAL Co.,Ltd. |