CN117142883A - 一种活性金属化瓷壳、制备方法及真空电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电真空器件制造的瓷壳金属化封接技术领域,尤其涉及一种活性金属化瓷壳、制备方法及真空电子器件,包括瓷壳和附着于瓷壳上的金属层,所述金属层的组分包括Ti、Ag和Cu。按质量分数记所述Ti的含量为3%~5%,Ag的含量为68%~70%,Cu的含量为25%~29%,在制备时,只需将含有Ti、Ag和Cu的活性金属粉末制膏,然后将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面,得到涂有活性金属的瓷壳,最后将涂有活性金属的瓷壳进行真空烧结,制备方法简单,可操作性强,且在制备过程中无需两次高温烧结,也无需额外进行电镀,因此无需大量能源做支撑,工艺成本低更安全环保。解决现有技术中存在的金属化瓷壳过程中烧结次数多,能源耗费大,成本高以及镀液污染环境的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电真空器件制造的瓷壳金属化封接技术领域,具体为一种活性金属化瓷壳、制备方法及真空电子器件。
背景技术
真空灭弧室等真空电子器件用瓷壳作为屏蔽结构的一部分,既需要绝缘瓷壳绝缘,又需要在将瓷壳与屏蔽罩等其他结构钎焊在一起,因此,要将瓷壳进行金属化以满足钎焊要求。目前,金属化瓷壳通常采用Mo-Mn合金层金属化的方法,传统瓷壳金属化流程参见图1,传统方法首先在瓷壳表面涂覆Mo-Mn层,然后在1400℃左右进行烧结,烧结后进行电镀Ni层,完后在800℃左右进行二次烧结,检验合格后获得用于电真空器件领域的金属化瓷壳。
可见,传统的Mo-Mn层金属化的方法存在以下的弊端:其一需要进行两次烧结,一次烧结温度1400℃,二次烧结温度800℃,在烧结过程中需要大量的能源做支撑,成本较高且工艺繁琐;其次,需要进行电镀,电镀废液的处理存在对环境污染的隐患。
发明内容
针对现有技术中存在的金属化瓷壳过程中烧结次数多,能源耗费大,成本高以及镀液污染环境的问题,本发明提供一种活性金属化瓷壳、制备方法及真空电子器件。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种活性金属化瓷壳,其特征在于,包括瓷壳和附着于瓷壳上的金属层,所述金属层的组分包括Ti、Ag和Cu。
进一步地,所述金属层中Ti的质量百分含量为3%~5%。
进一步地,所述金属层中Ag的质量百分含量为68%~70%。
进一步地,所述金属层中Cu的质量百分含量为25%~29%。
如上述活性金属化瓷壳的制备方法,包括以下步骤:
S1:将含有Ti、Ag和Cu的活性金属粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;
S2:将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面,得到涂有活性金属的瓷壳;
S3:将涂有活性金属的瓷壳进行真空烧结,得到活性金属化瓷壳。
优选地,S2中采用丝网印刷技术将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面。
优选地,S2中,活性金属粉末膏剂涂覆的厚度为15~25um。
优选地,S3中,真空烧结的温度为900℃~1000℃,烧结时间为0.5~1h。
一种真空电子器件,包括上述活性金属化瓷壳。
优选地,所述真空电子器件还包括盖板,所述盖板通过钎焊料与活性金属化瓷壳焊接。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明一种活性金属化瓷壳,该瓷壳通过采用包含Ti、Ag和Cu的金属层代替传统的Mo-Mn层,使该瓷壳在金属化的过程中只需要一次高温烧结,解决两次高温烧结带来的能源需求大,工艺成本高以及工艺复杂的问题,同时,该活性金属化瓷壳在满足钎焊工艺的同时,无需再进行任何电镀处理,在提高工艺效率的同时,减少了因瓷壳金属化处理带来的污染。
本发明还提供一种上述活性化金属瓷壳的制备方法,该方法通过将含有Ti、Ag和Cu的活性金属粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂,然后将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面,得到涂有活性金属的瓷壳,最后将涂有活性金属的瓷壳进行真空烧结,成功制备了活性化金属瓷壳,该方法简单,可操作性强,且在制备过程中无需两次高温烧结,也无需额外进行电镀,因此无需大量能源做支撑,工艺成本低更安全环保。
本发明还提供一种真空电子器件,该器件包括上述活性化金属瓷壳。
附图说明
图1为传统Mo-Mn层金属化瓷壳制备方法流程图。
图2为本发明的一种活性金属化瓷壳的示意图。
图3为本发明的活性金属化瓷壳制备方法流程图。
图4为包括活性金属化瓷壳的真空电子器件部分结构图。
其中,1-瓷壳,2-金属层,3-钎焊料,4-盖板,5-活性金属化瓷壳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,若出现术语“水平”,并不表示要求部件绝对水平,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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相连,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开了一种活性金属化瓷壳,参照图2,包括瓷壳1和附着于瓷壳1上的金属层2,所述金属层2的组分按质量分数计包括3%~5%的Ti、68%~70%的Ag和25%~29%的Cu。
参见图3,本发明还提供一种如上述活性金属化瓷壳的制备方法,包括以下步骤:
S1:将含有Ti、Ag和Cu的活性金属粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将含有Ti、Ag和Cu的活性金属粉末与粘结剂混合,在球磨机里面球磨直至混合均匀,然后进行过滤,过滤完成的即为活性金属粉末膏剂。
S2:将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面,得到涂有活性金属的瓷壳;优选地,室温条件下,采用丝网印刷设备将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为15~25um。将涂覆了活性金属的瓷壳迅速放入100~120℃烘箱中进行烘干处理,得到涂有活性金属的瓷壳。
S3:将涂有活性金属的瓷壳中进行真空烧结,完成活性金属化瓷壳的制备;其中,在升温同时对真空炉进行抽真空处理,以升温速率为4.5~6℃/min,升温至650℃~750℃后保温1~1.5h,而后以升温速率为2~3℃/min,升温至温度为900℃~1000℃,保温0.5~1h。在烧结过程中保证真空炉内真空度≤10-3Mpa。
参见图4,本发明还提供一种真空电子器件,包括上述的活性金属化瓷壳5和盖板4,所述盖板4通过钎焊料3与活性金属化瓷壳5焊接。将利用上述方法制备的活性金属化瓷壳5利用钎焊工艺与盖板4焊接装配,然后观察焊缝并进行气密性检测,气密性检测通过氦质谱检漏仪进行检测,漏率达到10-9级。将所需钎焊的零件进行装配后置于真空炉中进行钎焊,在升温同时对真空炉进行抽真空处理,以升温速率为2℃~3℃/min,升至450℃后保温0.5~1h,而后以升温速率为1.5~2.5℃/min,升至650℃~700℃,保温时间为1h。在钎焊过程中保证真空炉内真空度≤10-3Mpa。
实施例1
按质量分数计,将3%的Ti、70%的Ag和27%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为15um,置于100℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为5℃/min升温至700℃保温1h,然后以升温速率为2℃/min升温至900℃条件下进行真空烧结保温1h,得到活性金属化瓷壳。
实施例2
按质量分数计,将3.5%的Ti、69%的Ag和27.5%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为20um,置于120℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为4.5℃/min升温至720℃保温0.8h,然后以升温速率为3℃/min升温至1000℃条件下进行真空烧结保温0.5h,得到活性金属化瓷壳。
实施例3
按质量分数计,将5%的Ti、68%的Ag和27%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为18um,置于110℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为6℃/min升温至750℃保温0.5h,然后以升温速率为3℃/min升温至970℃条件下进行真空烧结保温0.9h,得到活性金属化瓷壳。
实施例4
按质量分数计,将4%的Ti、70%的Ag和26%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为23um,置于120℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为6℃/min升温至700℃保温1h,然后以升温速率为3℃/min升温至950℃条件下进行真空烧结保温1h,得到活性金属化瓷壳。
实施例5
按质量分数计,将4.5%的Ti、69%的Ag和26.5%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为20um,置于115℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为5.5℃/min升温至690℃保温0.7h,然后以升温速率为2.5℃/min升温至1000℃条件下进行真空烧结保温1h,得到活性金属化瓷壳。
实施例6
按质量分数计,将3%的Ti、68%的Ag和29%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为20um,置于110℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为5℃/min升温至700℃保温0.6h,然后以升温速率为2.5℃/min升温至980℃条件下进行真空烧结保温0.8h,得到活性金属化瓷壳。
实施例7
按质量分数计,将4%的Ti、68%的Ag和28%的Cu混合粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;将活性金属粉末膏剂采用丝网印刷技术涂覆在瓷壳表面,膏剂涂覆厚度为25um,置于118℃烘干,得到涂有活性金属的瓷壳;将涂有活性金属的瓷壳以升温速率为5℃/min升温至720℃保温0.8h,然后以升温速率为3℃/min升温至1000℃条件下进行真空烧结保温1h,得到活性金属化瓷壳。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例,并不用以对本发明的技术方案进行任何限制,本领域技术人员应当理解的是,在不脱离本发明精神和原则的前提下,该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换,这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种活性金属化瓷壳,其特征在于,包括瓷壳(1)和附着于瓷壳(1)上的金属层(2),所述金属层(2)的组分包括Ti、Ag和Cu。
2.根据权利要求1所述的活性金属化瓷壳,其特征在于,所述金属层(2)中Ti的质量百分含量为3%~5%。
3.根据权利要求1所述的活性金属化瓷壳,其特征在于,所述金属层(2)中Ag的质量百分含量为68%~70%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的活性金属化瓷壳,其特征在于,所述金属层(2)中Cu的质量百分含量为25%~29%。
5.如权利要求1-4任一项所述的活性金属化瓷壳的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将含有Ti、Ag和Cu的活性金属粉末制膏,得到活性金属粉末膏剂;
S2:将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面,得到涂有活性金属的瓷壳;
S3:将涂有活性金属的瓷壳进行真空烧结,得到活性金属化瓷壳。
6.根据权利要求5所述的活性金属化瓷壳的制备方法,其特征在于,S2中采用丝网印刷技术将活性金属粉末膏剂涂覆在瓷壳表面。
7.根据权利要求5所述的活性金属化瓷壳的制备方法,其特征在于,S2中,活性金属粉末膏剂涂覆的厚度为15~25um。
8.根据权利要求5所述的活性金属化瓷壳的制备方法,其特征在于,S3中,真空烧结的温度为900℃~1000℃,烧结时间为0.5~1h。
9.一种真空电子器件,其特征在于,包括权利要求1-4任一项所述的活性金属化瓷壳。
10.根据权利要求9所述的真空电子器件,其特征在于,还包括盖板(4),所述盖板(4)通过钎焊料(3)与活性金属化瓷壳(5)焊接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Baolin Inventor after: Xiang Zhengshun Inventor after: Li Peng Inventor after: Li Lalian Inventor after: Wang Wenjing Inventor before: Zhang Baolin Inventor before: Xiang Zhengsheng Inventor before: Li Peng Inventor before: Li Lalian Inventor before: Wang Wenjing |
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CB03 | Change of inventor or designer information |