CN116683225A - 一种陶瓷封接耐高压电连接器及其封接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷封接耐高压电连接器及其封接工艺，包括：陶瓷片，所述陶瓷片上封接有若干个插针；电连接壳体，包括：两个对称封接于陶瓷片两侧的外壳；去应力垫，所述去应力垫设置为高温下产生塑性形变的垫片；其中，陶瓷片与外壳之间通过去应力垫封接。所述去应力垫材质为无氧铜T；所述陶瓷片上设置有若干个通孔，所述陶瓷片通过通孔封接有插针。所述通孔的直径与插针的外径之间的间隙为0.05～0.08mm。通过去应力垫设置在陶瓷片与外壳之间，避免外壳与陶瓷片的线膨胀系数差异大，封接应力大，在有较大温度冲击的工作条件下，易出现陶瓷片开裂或连接处开裂。

Description

一种陶瓷封接耐高压电连接器及其封接工艺
技术领域
本发明涉及电连接器技术领域，具体涉及一种陶瓷封接耐高压电连接器及其封接工艺。
背景技术
电连接器是连接有源器件的器件，以达到传输电流或信号的目的。电连接器通常由插针、插座组成，插针与插针之间应具有良好的绝缘性。目前，传统的电连接器插针与插针之间主要是通过高分子材料的插座来隔离，但是在高电压、高温、高湿度等恶劣环境领域；高分子材料的耐绝缘性、耐酸碱性、耐候性不佳，使其应用受限；
目前已有采用陶瓷来替代高分子材料的电连接器，以扩展电连接器在高压领域的应用范围，但是其结构设计整体形式是外套封结构，金属件壳在外，陶瓷在内，该结构具有缺点：因外壳金属与陶瓷内芯的线膨胀系数差异大，封接应力大，在有较大温度冲击的工作条件下，易出现陶瓷开裂或连接处开裂，导致气密性难以得到有效保证。
例如，在专利号为CN 218101895U的专利申请中，公开了一种多芯陶瓷耐高压电连接器，该专利介绍了一种耐高压的电连接器，其专利中插针之间通过陶瓷来进行隔离，插针与陶瓷通过橡胶密封圈进行连接，该结构形式的电连接器无法保证气密性；
例如，在专利号为CN 104577459A的专利申请中，公开了一种采用陶瓷基粘接密封的双同轴连接器，该专利也介绍了一种耐高压的电连接器，其专利中插针之间通过陶瓷来进行隔离，插针与陶瓷通过密封胶进行粘接，该结构形式可以实现良好的耐高压及气密性，但是密封胶在长期高温环境下会加速老化，失去气密性。
在专利号为CN 108598787 A的专利申请中，公开了一种多芯陶瓷封接耐高压电连接器，该专利也介绍了一种耐高压的电连接器，其专利中插针与陶瓷之间通过陶瓷电极帽封接在一起，插座壳体与陶瓷环通过陶瓷电机座封接在一起，该结构形式可以实现良好的耐高压性及气密性，该专利中陶瓷与金属件属于外套封形式，外壳、陶瓷的装配精度要求极其严格，零件加工困难；且是通过一个陶瓷电机座进行过渡，零件数量多，成本大；另该结构属于套封形式，封接应力大，在高温度冲击的应用条件下，陶瓷易开裂或者焊缝开裂；另该专利中没介绍该电连接器的成形过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷封接耐高压电连接器及其封接工艺，解决以下技术问题：
现有的电连接器技术因外壳金属与陶瓷内芯的线膨胀系数差异大，封接应力大，在有较大温度冲击的工作条件下，易出现陶瓷开裂或连接处开裂，导致气密性难以得到有效保证。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种陶瓷封接耐高压电连接器，包括：
陶瓷片，所述陶瓷片上封接有若干个插针；
电连接壳体，包括：两个对称封接于陶瓷片两侧的外壳；
去应力垫，所述去应力垫设置为高温下产生塑性形变的垫片；
其中，陶瓷片与外壳之间通过去应力垫封接。
作为本发明进一步的方案：所述去应力垫材质为无氧铜。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷片上设置有若干个通孔，所述陶瓷片通过通孔封接有插针。
作为本发明进一步的方案：所述通孔的直径与插针的外径之间的间隙为0.05～0.08mm。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷片与插针的封接区域进行至少一次金属化处理。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷片与插针的封接区域进行镀镍并镍化处理，所述插针的材质设置为耐高温金属。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷片的材质设置为A95耐高压绝缘陶瓷。
作为本发明进一步的方案：所述插针的端部设置有球头，所述外壳的中部设置有长方形通孔，所述去应力垫的中部开设有安装通槽，所述插针贯穿于长方形通孔和安装通槽的内部，所述外壳的一侧通过螺纹杆安装有端面面板。
一种陶瓷封接耐高压电连接器的封接工艺,其特征在于，包括以下步骤：
在陶瓷片的通孔内封接插针，并对所述陶瓷片与插针的封接区域进行至少一次金属化处理；
电连接壳体进行镀镍处理，将电连接壳体的两个外壳对称设置在陶瓷片两端，所述陶瓷片与外壳之间通过去应力垫封接；所述陶瓷片与外壳之间采用端封结构进行封接。
作为本发明进一步的方案：
所述外壳、去应力垫、陶瓷片和插针在封接工装进行定位下，封接组成一个整体；
所述陶瓷片与外壳进行封接的封接方式为真空钎焊，封接温度为600℃～1300℃，封接真空度高于为1*10-3Pa。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过陶瓷片与外壳之间通过去应力垫封接，去应力垫为在高温下产生塑性形变的垫片，通过去应力垫在封接过程中，受到高温产生塑性形变来达到松弛应力效果；同时，通过去应力垫设置在陶瓷片与外壳之间，避免外壳与陶瓷片的线膨胀系数差异大，封接应力大，在有较大温度冲击的工作条件下，易出现陶瓷片开裂或连接处开裂。
(2)本发明通过陶瓷片上安装插针，使得插针之间通过陶瓷来进行隔离，增加插针之间绝缘性；电连接壳体分为两个部分，两个对称设置的外壳中间通过陶瓷隔开，显著提高绝缘性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明侧面的剖视图；
图3是本发明的俯视图；
图4是本发明去应力垫的结构示意图；
图5是本发明插针的结构示意图；
图6是本发明陶瓷片的剖视图；
图7是本发明陶瓷片的俯视图；
图8是本发明外壳的俯视图；
图9是本发明外壳的结构示意图。
图中：1、插针；11、球头；2、外壳；21、端面面板；22、长方形通孔；3、去应力垫；31、安装通槽；4、陶瓷片；41、若干个通孔。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-9所示，本发明为一种陶瓷封接耐高压电连接器，包括：
陶瓷片4，陶瓷片4上封接有若干个插针1；
电连接壳体，包括：两个对称封接于陶瓷片4两侧的外壳2；
去应力垫3，去应力垫3设置为高温下产生塑性形变的垫片；
其中，陶瓷片4与外壳2之间通过去应力垫3封接。
具体的，通过陶瓷片4与外壳2之间通过去应力垫3封接，去应力垫3为在高温下产生塑性形变的垫片，通过去应力垫3在封接过程中，受到高温产生塑性形变来达到松弛应力效果。
同时，若干个插针1之间通过陶瓷来进行隔离，增加插针之间绝缘性；电连接壳体分为两个部分，两个对称设置的外壳2中间通过陶瓷隔开，显著提高绝缘性。
在本发明其中一个实施例中，去应力垫3材质为无氧铜。
具体的，无氧铜在高温下会发生塑性变形，即材料外形的改变，但不会发生形状记忆效应。在高温下，铜原子的热运动加快，导致晶界和晶内的位错活动增强，同时晶粒可能发生再结晶，这些因素都会促进无氧铜材料的塑性变形。使得去应力垫3在封接过程中，受到高温产生塑性变形，来达到松弛应力效果。
在本发明其中一个实施例中，陶瓷片4上设置有若干个通孔41，陶瓷片4通过通孔41封接有插针1。
具体的，通过通孔41封接插针1，便于将插针1安装在陶瓷片4上。
在本发明其中一个实施例中，通孔41的直径与插针1的外径之间的间隙为0.05～0.08mm。便于将插针1安装到通孔41内。
在本发明其中一个实施例中，陶瓷片4与插针1的封接区域进行至少一次金属化处理。
具体的，便于使得陶瓷片4与插针1封接的更加紧固。
在本发明其中一个实施例中，陶瓷片4与插针1的封接区域进行镀镍并镍化处理，插针1的材质设置为耐高温金属。
具体的，便于使得插针1可以和封接区域一起进行镀镍并镍化处理，便于使得陶瓷片4的封接区域与插针1封接为一个整体，现陶瓷片4与插针1的连接处开裂或连接处开裂，保证电连接器的气密性。在本实施方案中插针1的材质可设置为N4纯镍、N6纯镍、Ni201纯镍或Ni200纯镍。
在本发明其中一个实施例中，陶瓷片4的材质设置为A95耐高压绝缘陶瓷。
在本发明其中一个实施例中，插针1的端部设置有球头11，外壳2的中部设置有长方形通孔22，去应力垫3的中部开设有安装通槽31，插针1贯穿于长方形通孔22和安装通槽31的内部，外壳2的一侧通过螺纹杆安装有端面面板21。
具体的，插针1的端部设置有球头11，便于插针1的使用，长方形通孔22和安装通槽31便于插针1的安装。
实施例二
一种陶瓷封接耐高压电连接器的封接工艺,其特征在于，包括以下步骤：
在陶瓷片4的通孔41内封接插针1，并对陶瓷片4与插针1的封接区域进行至少一次金属化处理；
电连接壳体进行镀镍处理，将电连接壳体的两个外壳2对称设置在陶瓷片4两端，陶瓷片4与外壳2之间通过去应力垫3封接；陶瓷片4与外壳2之间采用端封结构进行封接。
具体的，因外壳2与陶瓷片4的线膨胀系数差异大，封接应力大，在有较大温度冲击的工作条件下，易出现陶瓷开裂或连接处开裂，导致气密性难以得到有效保证；本实施例的一种实施方式中外壳2的材质为316L不锈钢，外壳2在封接前进行镀镍，保证外壳2的稳定性；为减小外壳2与陶瓷片4之间封接应力，以及降低外壳2与陶瓷片4的装配难度，外壳2与陶瓷片4通过端封进行连接，便于外壳2与陶瓷片4的安装；为进一步降低封接应力，外壳2与陶瓷片4之间垫放去应力垫3，去应力垫3选用无氧铜，以期通过无氧铜在封接过程中发生变形来达到松弛应力效果。
在本发明其中一个实施例中，外壳2、去应力垫3、陶瓷片4和插针1在封接工装进行定位下，封接组成一个整体；
所述陶瓷片4与外壳2进行封接的封接方式为真空钎焊，封接温度为600℃～1300℃，封接真空度高于为1*10-3Pa。
具体的，通过使用AgCu28进行真空钎焊，外壳2、陶瓷片4和插针1之间通过真空钎焊形成密闭封接，为保证气密性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，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。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷封接耐高压电连接器，其特征在于，包括：
陶瓷片(4)，所述陶瓷片(4)上封接有若干个插针(1)；
电连接壳体，包括：两个对称封接于陶瓷片(4)两侧的外壳(2)；
去应力垫(3)，所述去应力垫(3)设置为高温下产生塑性形变的垫片；
其中，陶瓷片(4)与外壳(2)之间通过去应力垫(3)封接。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述去应力垫(3)材质为无氧铜。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述陶瓷片(4)上设置有若干个通孔(41)，所述陶瓷片(4)通过通孔(41)封接有插针(1)。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述通孔(41)的直径与插针(1)的外径之间的间隙为0.05～0.08mm。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述陶瓷片(4)与插针(1)的封接区域进行至少一次金属化处理。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述陶瓷片(4)与插针(1)的封接区域进行镀镍并镍化处理，所述插针(1)的材质设置为耐高温金属。
7.根据权利要求6所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述陶瓷片(4)的材质设置为A95耐高压绝缘陶瓷。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器,其特征在于，所述插针(1)的端部设置有球头(11)，所述外壳(2)的中部设置有长方形通孔(22)，所述去应力垫(3)的中部开设有安装通槽(31)，所述插针(1)贯穿于长方形通孔(22)和安装通槽(31)的内部，所述外壳(2)的一侧通过螺纹杆安装有端面面板(21)。
9.一种陶瓷封接耐高压电连接器的封接工艺,其特征在于，包括以下步骤：
在陶瓷片(4)的通孔(41)内封接插针(1)，并对所述陶瓷片(4)与插针(1)的封接区域进行至少一次金属化处理；
电连接壳体进行镀镍处理，将电连接壳体的两个外壳(2)对称设置在陶瓷片(4)两端，所述陶瓷片(4)与外壳(2)之间通过去应力垫(3)封接；所述陶瓷片(4)与外壳(2)之间采用端封结构进行封接。
10.根据权利要求9所述的一种陶瓷封接耐高压电连接器的封接工艺,其特征在于，所述外壳(2)、去应力垫(3)、陶瓷片(4)和插针(1)在封接工装进行定位下，封接组成一个整体；
所述陶瓷片(4)与外壳(2)进行封接的封接方式为真空钎焊，封接温度为600℃～1300℃，封接真空度高于为1*10-3Pa。
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