CN213425144U - 一种便于焊接封装的陶瓷结构器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及陶瓷电子器件技术领域，尤其涉及一种便于焊接封装的陶瓷结构器件，其包括陶瓷裸件、烧结于所述陶瓷裸件的一端上的钼锰合金层、电镀或烧结于所述钼锰合金层上的金属镍层以及烧结于所述金属镍层上的金属焊料层。金属焊料膏可烧结在任意待焊部位而烧结形成金属焊料层，也容易控制焊料使用量，适合于自动化生产方式，提高了焊接效率；膏状焊料适应性强，特别适于焊接几何形状不规则或结构复杂的元器件；对于一些不能加工成型的脆性合金焊料，可制成焊料膏烧结在任意待焊部位，从而能够扩大焊料品种，进而能够得到不同种类的陶瓷结构器件。

Description

一种便于焊接封装的陶瓷结构器件

技术领域

本实用新型涉及陶瓷电子器件技术领域，尤其涉及一种便于焊接封装的陶瓷结构器件。

背景技术

目前，一般陶瓷企业只做陶瓷结构器件，即将陶瓷粉烧制成一定形状的陶瓷裸件并在其需要与金属焊接处进行烧结钼锰合金层和电镀或烧结金属镍层。然后，转由下游厂家制作成陶瓷电子器件。比如：1)在购买的陶瓷结构器件内加入磁粉等物质，用焊料片(一般在80～120微米) 装填于陶瓷结构器件与无氧铜金属基体之间，并使陶瓷结构器件与无氧铜金属基体在石墨或不锈钢材质模具中、惰性气氛下焊接密封，得到最终的陶瓷电子器件。2)生产新能源汽车动力电池的公司就是购买陶瓷结构器件，然后再将焊料片装填于陶瓷结构器件与电池壳之间，再在惰性气氛下将陶瓷结构器件焊接在电池壳上形成汽车动力电池连接器。

但是，由当前的陶瓷结构器件、焊料片、金属及其它组件制作成陶瓷电子器件时，由于焊料片极薄(一般在80～120微米)、质软、易变形，很难采用自动化设备将焊料片、陶瓷结构器件、金属配件等按一定顺序和数量装填到不锈钢或石墨焊接模具中，当前都是人工装填焊料片，尤其是多数量堆叠焊接，很难堆叠齐整，导致耗时长、效率低、良率低。整个过程很复杂，这个工序成为生产陶瓷电子器件的公司在生产中的瓶颈环节，无法自动化生产，导致需要大量的人力。而且，对于结构复杂的陶瓷电子器件，无法用焊料片进行焊接。基于当前这种陶瓷结构器件给制成陶瓷电子器件造成了诸多不便，因此，亟需创新一种适合于自动化生产的便捷、高效和可靠的陶瓷结构器件。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的主要目的是提供一种便于焊接封装的陶瓷结构器件，旨在解决现有的陶瓷结构器件不便于焊接封装的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型的便于焊接封装的陶瓷结构器件包括陶瓷裸件、烧结于所述陶瓷裸件的一端上的钼锰合金层、电镀或烧结于所述钼锰合金层上的金属镍层以及烧结于所述金属镍层上的金属焊料层。

可选地，所述金属焊料层为银基焊料层、铜基焊料层或银铜焊料层。

可选地，所述钼锰合金层的厚度为20～60微米，所述金属镍层的厚度为 1～10微米，所述金属焊料层的厚度为10～200微米。

可选地，所述金属焊料层的厚度为10～60微米。

可选地，所述陶瓷裸件为管状结构或方形结构。

可选地，所述陶瓷裸件的两端均设置有所述钼锰合金层、所述金属镍层以及所述金属焊料层。

可选地，所述陶瓷裸件的一端的所述金属焊料层上焊接有金属配件。

可选地，所述陶瓷结构器件包括两组所述陶瓷裸件，两组所述陶瓷裸件的所述金属配件通过中间焊料层相互焊接。

可选地，所述陶瓷结构器件为电池连接结构，所述电池连接结构的所述陶瓷裸件的另一端设置有所述钼锰合金层以及所述金属镍层。

可选地，所述陶瓷裸件的外表面上设置有沿与轴线平行的方向开设的定位槽；

或者，所述陶瓷裸件的外表面上设置有标记块。。

(三)有益效果

本实用新型的便于焊接封装的陶瓷结构器件，将金属焊料直接均匀、牢固地烧结附着在电镀的金属镍层上，其有益效果有：1、在后续焊接封装时，避免使用极薄、质软、易变形的焊料片，简化焊接工艺，适合各焊接组件的自动化装配，尤其是多数量堆叠焊接时，极大地提高产品良率和生产效率；2、金属焊料层的厚度可大范围调控，尤其是可大幅降低焊料金属的使用，最大节约原料成本达到80％；3、金属焊料层均匀、稳固地熔合在金属镍层上可避免焊料膏涂层在长途运输或装配过程中掉料的问题；4、金属焊料层适应性强，特别适于焊接几何形状不规则或结构复杂的元器件；5、焊料合金粉经过高温烧结成固溶体相，避免了合金粉中常混有部分共晶相和单质相，该不纯相会导致在后续直接焊接时，熔点不一致，焊接强度大打折扣。综上，金属焊料膏可熔合在任意待焊部位而形成金属焊料层，也容易控制焊膏使用量，适合于自动化生产方式，提高了焊接效率，并提高焊接质量；对于一些不能加工成型的脆性合金焊料，可制成焊料膏烧结在任意待焊部位，从而能够扩大焊料品种，进而能够得到不同种类的陶瓷结构器件。

另外，陶瓷结构器件的两端均设置有钼锰合金层、金属镍层以及金属焊料层，并且在其中一端的金属焊料层上焊接有金属配件。当第一端和第二端同时烧结附着金属焊料层时，在底部端放置金属配件，并使其与陶瓷裸件焊接，能够避免放置在承载体上的陶瓷结构器件上的金属焊料层被混入杂质或掉落焊料金属，从而能够保证陶瓷结构器件的加工质量，同时，进一步减少后续的焊接组件装配数量，减少焊接装配工艺，提高生产效率、可靠性和自动化水平。

此外，电池连接结构的两端可以选择同时设置钼锰合金层、金属镍层以及金属焊料层，以提升电池连接结构安装时的便利性和焊接质量，或者，电池连接结构的两端设置不同的焊料层时适合一端与铜质材料焊接，另一端与铝质或其他金属材质焊接。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施方式的陶瓷结构器件的主视图；

图2为本实用新型第一种实施方式的陶瓷结构器件的立体图；

图3为本实用新型第二种实施方式的陶瓷结构器件的主视图；

图4为本实用新型第二种实施方式的陶瓷结构器件的立体图；

图5为本实用新型第三种实施方式的陶瓷结构器件的主视图；

图6为本实用新型第三种实施方式的陶瓷结构器件的立体图；

图7为本实用新型第四种实施方式的陶瓷结构器件的主视图；

图8为本实用新型第四种实施方式的陶瓷结构器件的立体图；

图9为本实用新型第五种实施方式的陶瓷结构器件的主视图；

图10为本实用新型第五种实施方式的陶瓷结构器件的立体图；

图11为本实用新型第六种实施方式的陶瓷结构器件的主视图；

图12为本实用新型第六种实施方式的陶瓷结构器件的立体图。

【附图标记说明】

1：陶瓷裸件；2：钼锰合金层；3：金属镍层；4：金属焊料层；5：金属配件；6：中间焊料层；7：定位槽。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”、“多数量”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种便于焊接封装的陶瓷结构器件，其包括陶瓷裸件1、烧结于陶瓷裸件1的一端上的钼锰合金层2、电镀或烧结于钼锰合金层2上的金属镍层3以及烧结于金属镍层3上的金属焊料层4。钼锰合金层2、金属镍层3和金属焊料层4均为层状结构。其中，将钼锰金属粉加粘结剂、溶剂等调制成膏状(其中，调制配比及调制方式为本领域的现有技术)，印刷在陶瓷裸件1上，然后1300度左右烧结，使其与由氧化铝制备的陶瓷裸件1发生反应并形成稳固的钼锰金属层，而其它金属材料不能与氧化铝发生反应，也就不能稳固在氧化铝表面。金属镍层的作用是防止焊料在熔化状态下从疏松多孔的钼锰金属层中向下迁移而不能有效焊接。在制作过程中，将焊料合金粉制成浆料并结合粘结剂制成金属焊料膏(其中，调制配比及调制方式为本领域的现有技术)，再将金属焊料膏通过丝网印刷工艺涂覆于电镀的金属镍层3上，空气气氛下100度左右将溶剂烘干，在氢气或惰性气体等保护气氛下，在800～900度范围烧结，去除金属焊料膏中的有机物，使金属焊料膏中合金粉颗粒在金属镍层3上形成一层均匀、连续且与金属镍层3 牢固结合的金属焊料层4。

其中，拆分来看，印刷、电镀和烧结以及金属焊料膏的成分和配比分别为本领域的现有技术，但将金属焊料层4直接设置于金属镍层3上这种结构并非是本领域现有的，因为现有技术中采用的是焊接前在陶瓷结构器件与金属配件之间上放置金属焊料片然后再进行焊接操作。采用本实用新型的技术方案避免了后续焊接封装时装填薄焊料片工序所带来的不利影响，如：无法自动化、需人工填料装配、焊料片质软变形影响焊接效果，可以节约焊料片用量，并解决复杂构件无法用焊料片焊接、合金粉中多种物相熔点不一致影响焊接强度等的问题，为实现后续制作成陶瓷电子器件时的自动化装配组件、焊接提供了前提条件和保障。

本实用新型的便于焊接封装的陶瓷结构器件，将金属焊料层4直接烧结在电镀的金属镍层3上，以便于将其他结构焊接封装于陶瓷裸件1上，从而能够简化焊接工艺，并提高焊接质量。而且，金属焊料膏可烧结在任意待焊部位而形成金属焊料层4，也容易控制焊膏使用量，适合于自动化生产方式，提高了焊接效率；膏状焊料适应性强，特别适于焊接几何形状不规则或结构复杂的元器件；对于一些不能加工成型的脆性合金焊料，可制成焊料膏烧结在任意待焊部位，从而能够扩大焊料品种，进而能够得到不同种类的陶瓷结构器件。

其中，金属焊料层4可以为银基焊料层、铜基焊料层或银铜焊料层，银基焊料、铜基焊料和银铜焊料等这些材料的成分和配比为本领域的现有技术。金属焊料层4为银铜焊料层时，可以选择按银72％、铜28％的比率来制备焊料膏并烧结而形成层状结构。通过银铜焊料层可以很好地将铜质配件焊接于金属镍层3上。在其他实施方式中，金属焊料层4还可以为由其他已知的金属材料制备。

在优选的实施方式中，钼锰合金层2的厚度为20～60微米，金属镍层3 的厚度为1～10微米，金属焊料层4的厚度为10～200微米。并且，金属焊料层4的厚度还可以优选为10～60微米，采用烧结金属焊料膏的方式容易控制焊膏使用量，可以让金属焊料层4做得更薄，从而可以节省生产成本。

另外，为了方便进一步的加工，陶瓷裸件1可以优选为管状结构，例如，圆管或方管等。而在其他实施方式中，陶瓷裸件1还可以根据实际需求制成不同的形状，例如，方形结构。

参见图3和图4，在第二种实施方式中，陶瓷裸件1的两端均设置有钼锰合金层2、金属镍层3以及金属焊料层4，以适应两端均需要焊接金属配件制成新的陶瓷结构器件(例如，用于后续再加工生产多极管或者继电器等的陶瓷结构器件)的情况。在生产时直接将金属焊料层4烧结在陶瓷裸件1的两端，可以大幅减轻后续操作人员的焊接装配难度，提高加工效率和产品质量。

进一步地，基于第二种实施方式，在第三种实施方式中进行进一步改进，具体参见图5和图6，陶瓷裸件1的一端的金属焊料层4上焊接有金属配件5。陶瓷结构器件的两端均设置有钼锰合金层2、金属镍层3以及金属焊料层4，并且在其中一端的金属焊料层4上焊接有金属配件5。在对第二端烧结金属焊料层4时，能够避免放置在承载体上的陶瓷结构器件的第一端上的金属焊料层4被混入杂质或掉落焊料金属，从而能够保证陶瓷结构器件的加工质量。同时，也避免了金属焊料膏在烧结成金属层时，底面的金属焊料层4熔化后与承载体的直接接触而导致的底面焊料粘在承载体上的缺陷。下游生产厂家使用时只需在陶瓷裸件1中加入磁粉等介质后再在另一端面焊接金属配件，即可得到二极管。焊料膏烧结成金属焊料层可在氢气炉或惰性气体保护炉中连续生产，而非采用真空炉进行间歇式生产，采用上述实施方式可以极大地提高产能且节约能耗。而且，一端用金属配件封接后，从另一端加入磁粉等介质时，磁粉等介质不会从底部漏出，只需在上部加一配件即可实现物件装配和焊接封装，极大地减少焊接工艺、节约材料、提高焊接良率和生产效率。

此外，基于第三种实施方式，在第四种实施方式中进行进一步改进，具体参见图7和图8，陶瓷结构器件包括两组陶瓷裸件1，两组陶瓷裸件1 的金属配件5通过中间焊料层6相互焊接。其中，中间焊料层6同样可以为银铜焊料层或其他材料的焊料膏层。下游生产厂家使用时只需在陶瓷裸件1中加入磁粉后再在图7中的两个端面焊接金属配件，即可得到三极管。而且，通过第二种实施方式、第三种实施方式和第四种实施方式进行任意组合，可得到不同种类的多极管。

参见图9和图10，在第五种实施方式中，陶瓷结构器件可以为电池连接结构，电池连接结构的陶瓷裸件1的另一端设置有钼锰合金层2以及金属镍层3。电池连接结构的两端设置不同的焊料层时适合一端与铜质材料焊接，另一端与铝质或其他金属材质焊接。或者，电池连接结构的两端还可以选择同时设置钼锰合金层2、金属镍层3以及金属焊料层4，以提升动力电池连接器安装时的便利性和焊接质量。

另外，基于前述多种实施方式，在第六种实施方式中进行进一步改进，具体参见图11和图12，陶瓷裸件1的外表面上设置有沿周向方向开设的定位槽7，定位槽7的数量可以为一个或多个，主要作用是便于在印刷钼锰或焊料膏时，方便自动化装置夹具识别所夹位置，并将大量的陶瓷裸件1平整排列成一个平面，便于整体印刷、烘干，然后翻转，印刷另一面。

或者，在其他的实施方式中，陶瓷裸件1的外表面上还可以设置有沿与轴线平行的方向开设的限位槽，限位槽的数量可以为一个或多个，以用于在防止陶瓷结构器件在工作过程中发生周向转动。例如，电池壳上设置有限位块，而在将电池连接结构焊接于电池壳上时，先保证限位块和限位槽卡合，再完成金属焊料层4与电池壳的相对焊接，从而能够在保证轴向连接稳定的前提下，还保证周向连接稳定，从而能够避免因汽车行驶过程中的振动导致的周向转动而让焊接失效，进而保证电池连接结构的工作稳定性，以进一步提升汽车动力电池的使用寿命。

进一步地，在其他实施方式中，陶瓷裸件1的外表面上还可以印刷或压印有标记块，具体可以是可供自动化设备识别金属焊料层类别的标记，方便在陶瓷裸件1的外表面上的两个端面烧结不同金属焊料层的焊接过程中，自动化设备自动识别金属焊料层类别，并与相应的金属材料按顺序装配。

需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷结构器件包括陶瓷裸件、烧结于所述陶瓷裸件的一端上的钼锰合金层、电镀或烧结于所述钼锰合金层上的金属镍层以及烧结于所述金属镍层上的金属焊料层。

2.如权利要求1所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述金属焊料层为银基焊料层、铜基焊料层或银铜焊料层。

3.如权利要求1所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述钼锰合金层的厚度为20～60微米，所述金属镍层的厚度为1～10微米，所述金属焊料层的厚度为10～200微米。

4.如权利要求3所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述金属焊料层的厚度为10～60微米。

5.如权利要求1-4任意一项所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷裸件为管状结构或方形结构。

6.如权利要求5所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷裸件的两端均设置有所述钼锰合金层、所述金属镍层以及所述金属焊料层。

7.如权利要求6所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷裸件的一端的所述金属焊料层上焊接有金属配件。

8.如权利要求7所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷结构器件包括两组所述陶瓷裸件，两组所述陶瓷裸件的所述金属配件通过中间焊料层相互焊接。

9.如权利要求5所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷结构器件为电池连接结构，所述电池连接结构的所述陶瓷裸件的另一端设置有所述钼锰合金层以及所述金属镍层。

10.如权利要求5所述的便于焊接封装的陶瓷结构器件，其特征在于，所述陶瓷裸件的外表面上设置有沿周向方向开设的定位槽；

或者，所述陶瓷裸件的外表面上设置有标记块。

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