专利名称：一种玻璃金属多针接插件封接工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属与玻璃封接技术领域，尤其是涉及一种能有效防止和 消除多针封接插件中坡璃炸裂问题的封接工艺。
背景技术：
随着电子工业的飞速发展，玻璃与金属的封接技术在电子元件、半导 体器件等领域的应用越来越广泛，能与玻璃进行封接的材料在不断增加， 封接的形式也在不断增加。军用微电子器件的封装广泛釆用金属外壳或陶
瓷外壳实现气密封接，其中金属外壳大都采用Kovar合金即可伐合金为引 线和基座与硼硅玻璃构成匹配封接。该类封接主要是依靠玻璃和金属的氧 化膜相互浸润结合来实现封接，最大的优点就是气密性和可靠性非常好， 但是也存在价格昂贵、加工困难、低导磁高电阻及焊接和耐腐蚀性能较差 的缺点。
伴随着元器件的发展和需求，金属封装外壳朝着多品种、系列化方向 发展。实际生产中，由于应用场合及要求的不同，对封接金属的选用也出 现了差异，常常会出现用于高压，高机械应力和高温度应力场合的非匹配 封接件。这种封接方式得以广泛釆用的最大优点在于，用碳钢基座来代替 Kovar基座，与Kovar引线及硅硼玻璃构成非匹配封接，这种非匹配封接
容易加工，降低成本，且很大程度提高了焊接和抗蚀性能等，但是，使用 传统封接方法在生产中常会出现玻璃炸裂现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种玻璃金属多针接插件封接工艺，通过对各封接元件进行退火处理，同时利用"过渡环封工艺"，可以彻底解决非匹配封接中的炸裂问题；最后对 封接好的产品进行退火处理，可以进一步防止产品裂紋的产生。
为解决上述技术问题，本发明釆用的技术方案是 一种玻璃金属多针接 插件封接工艺，其特征在于包括以下步骤
步骤一将预封接的基座和多个芯柱在300-35(TC的加热炉中保温退 火20-30分钟，随炉冷却后，浸泡在加有金属清洗剂且温度为40-6(TC的 水中进行除油处理，20-30分钟后，将表面烘干，再将基座和芯柱在300-500 'C的条件下进行除气处理，保温20-40分钟，并随炉冷却，其中，所述基 座为开有多个接插通孔的碳钢基座，所述各芯柱为可伐合金芯柱；
步骤二使用硼硅玻璃粉分别制成多个环形封接玻璃坯一和环形封接 玻璃坯二，其中，所述各封接玻璃坯一的外径与所述接插通孔的直径相配
合，各封接玻璃坯二的外径与封接玻璃坯一的内径相配合，各封接玻璃坯 二的内径与芯柱的直径相配合，且封接玻璃坯二在20-30(TC时热膨胀系数 在芯柱热膨胀系数的+/-7 x 10-V °C范围内;
步骤三将封接玻璃坯一和封接玻璃坯二分别在加热温度为570-650 'C的马弗炉中进行排蜡玻化处理，保温2-3个小时，随炉冷却后，放入酒 精中清洗，将表面烘干，再在200-26(TC的加热炉中保温退火20-30分钟， 随炉冷却后，在300-40(TC的加热炉中进行除气处理，保温20-40分钟并 随炉冷却；
步骤四将基座与已进行除气处理的烧结模具装配，再在基座的各接 插通孔内对应装配芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二，将装配后的烧结 模具和各组件一起在保护气体为氮气且温度为900-120(TC的网带炉中熔 封烧结，随炉冷却后，脱模，其中，所述烧结模具由石墨制成且开有多个 安装通孔；
步骤五将烧结后的产品在450-500。C的加热炉中保温退火20-30分 钟，并随炉冷却。
所述步骤四还可以为将多个芯柱和封接玻璃坯二对应装配在已进行
5除气处理的烧结模具上，再在保护气体为氮气且温度为900-120(TC的网带
炉中熔封烧结，随炉冷却后，脱模，再将多个芯柱通过环形封接玻璃坯一 对应装配在基座的各接插通孔内，将基座与已进行除气处理的烧结模具装
配，并在保护气体为氮气且温度为900-120(TC的网带炉中熔封烧结并随炉 冷却，其中，所述各烧结模具均由石墨制成且对应开有多个安装通孔。
所述烧结模具的除气处理为将所述烧结模具在1000-120(TC的加热 炉中保温20-40分钟，并随炉冷却。
所述各封接玻璃坯二的厚度在0. 2mm以下。
所述网带炉中氮气的最大流量不超过10mVh且纯度不低于99. 9%。 所述各封接玻璃坯一由2532玻璃粉制成，所述各环形封接玻璃坯二 由DM-305玻璃粉或DM-308玻璃粉制成。
所述各封接玻璃坯一由铁封玻璃粉制成，所述各环形封接玻璃坯二由 DM-308玻璃粉或DM-305玻璃粉制成。
本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明对各封接元件即欲 封接的基座、芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二分别进行退火和除气处 理，并对高温烧结时使用的烧结模具进行除气处理，使烧结完成后产品的 易炸裂问题得到很大程度的改善和消除2、利用"过渡环封工艺"，即釆 用非匹配封接原理，在基座和芯柱之间装配封接玻璃坯一和封接玻璃坯 二，并要求封接玻璃坯二的热膨胀系数靠近芯柱的热膨胀系数，这样能彻 底解决非匹配封接中的炸裂问题。3、对封接好的产品进行退火处理，可 以进一步消除裂紋的产生。经工业性实践证明，使用本方法制造产品的封 接气密性可达到1. Ox 10-10Pa.m3/s，达到国军标的相关要求。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本发明中基座、芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二的装配结 构示意图。
具体实施例方式
实施例1
本实施例包括以下步骤
步骤一将预封接的基座2和多个芯柱1先进行退火处理，即在 300-35(TC的加热炉中保温退火20-30分钟，其中，优选在35(TC的马弗炉 中保温退火20分钟，随炉冷却；再进行除油处理，即将基座2和多个芯 柱1浸泡在加有金属清洗剂的40-60。C的水中20-30分钟，其中，优选在 浸泡在加有金属清洗剂的5(TC的水中25分钟，表面烘干；最后，进行除 气处理，即将基座2和多个芯柱1在300-50(TC的加热炉中保温20-40分 钟，其中，优选温度为35(TC,优选时间为25分钟，随炉冷却。
基座l为开有多个接插通孔的碳钢基座，本实施例中，基座l使用SPCC 碳钢基座，即基座l由冷轧碳素钢薄板制成，且基座1在20-30(TC时的热 膨胀系数为115-124xio-7/°C;芯柱2为可伐合金芯柱又称4J29芯柱，即 芯柱2在20-30(TC时的热膨胀系数为47X10-7/°C。
步骤二使用硼硅玻璃粉分别制成多个环形封接玻璃坯一 3和环形封 接玻璃坯二4，其中，各封接玻璃坯一 3的外径与接插通孔的直径相配合， 各封接玻璃坯二 4的外径与封接玻璃坯一 3的内径相配合，封接玻璃坯二 4的内径与芯柱1的直径相配合，且要求封接玻璃坯二 4在20-30(TC时热 膨胀系数在芯柱1热膨胀系数的+Z-7xioTC范围内；其中，优选各封接 玻璃坯二 4的厚度在0. 2mm以下。本实施方式中，使用热膨胀系数为 (65-75 ) xio"。C的2532玻璃粉(可从北京异彩工贸有限公司购得)制 得封接玻璃坯一 3,使用热膨胀系数为48xio"。C的DM-308玻璃粉制得环 形封接玻璃坯二 4。
步骤三将各封接玻璃坯一 3和封接玻璃坯二 4分别进行排蜡玻化处 理，即分别放入在加热温度为570-65(TC的马弗炉中保温2-3个小时，随 炉冷却后，放入酒精中清洗，将表面烘干，再进行退火处理，即在200-260。C的加热炉中保温20-30分钟，其中，优选在保温温度为20(TC的马弗炉 中退火，随炉冷却后，在300-40(TC的马弗炉中进行除气处理，保温20-40 分钟并随炉冷却；
步骤四将基座2与已进行除气处理的烧结模具装配，再在基座2的 各接插通孔内对应装配芯柱1、封接玻璃坯一 3和封接玻璃坯二 4,将装 配后的烧结模具和各组件一起在保护气体为氮气且温度为900-120(TC的 网带炉中熔封烧结，随炉冷却后，脱模。其中，所述烧结模具由石墨制成 且开有多个安装通孔，且烧结模具的除气处理为将烧结模具在1000-1200 'C的加热炉中保温20-40分钟，并随炉冷却。另外，网带炉中氮气的最大 流量不超过10m3/h且纯度不低于99. 9%，且烧结温度优选1020°C。
步骤五将烧结后的产品在450-500。C的加热炉中保温退火20-30分 钟，并随炉冷却即可。其中，优选温度为45(TC。
实施例2
本实施例与实施例l不同之处在于本实施方式的步骤5中将各芯柱 1和封接玻璃坯二 4先进行预烧结，即将各芯柱1和封接玻璃坯二 4对应 装配在已进行除气处理的烧结模具上，再在保护气体为氮气且温度为 900-120(TC的网带炉中熔封烧结，随炉冷却后，脱模；再将已完成预烧结 的多个芯柱l通过环形封接玻璃坯一 3对应装配在基座2的各接插通孔内， 再将基座2与已进行除气处理的烧结模具装配后，在保护气体为氣气且温 度为900-120(TC的网带炉中熔封烧结并随炉冷却。其中，两次烧结过程中 使用的烧结模具均由石墨制成且开有多个安装通孔，烧结模具的除气处理 为将烧结模具在1000-120(TC的加热炉中保温20-40分钟，并随炉冷却。 另外，两次烧结过程中网带炉中氮气的最大流量不超过IO mVh且纯度不 低于99.9%,且烧结温度优选102(TC。
作为其他的优选实施例封接玻璃坯一 3由2532玻璃粉制成，且各 环形封接玻璃坯二 4由热膨胀系数为49xio-VX:的DM-305玻璃粉制成。 封接玻璃坯一 3由热膨胀系数为(92-98 ) xio^rC的铁封玻璃粉即TF玻璃粉制成，各环形封接玻璃坯二 4由DM-308玻璃粉或DM-305玻璃粉制成。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡 是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效 变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1. 一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其特征在于包括以下步骤步骤一将预封接的基座(2)和多个芯柱(1)在300-350℃的加热炉中保温退火20-30分钟，随炉冷却后，浸泡在加有金属清洗剂且温度为40-60℃的水中进行除油处理，20-30分钟后，将表面烘干，再将基座(2)和芯柱(1)在300-500℃的条件下进行除气处理，保温20-40分钟，并随炉冷却，其中，所述基座(1)为开有多个接插通孔的碳钢基座，所述各芯柱(2)为可伐合金芯柱；步骤二使用硼硅玻璃粉分别制成多个环形封接玻璃坯一(3)和环形封接玻璃坯二(4)，其中，所述各封接玻璃坯一(3)的外径与所述接插通孔的直径相配合，各封接玻璃坯二(4)的外径与封接玻璃坯一(3)的内径相配合，各封接玻璃坯二(4)的内径与芯柱(1)的直径相配合，且封接玻璃坯二(4)在20-300℃时热膨胀系数在芯柱(1)热膨胀系数的+/-7×10-7/℃范围内；步骤三将封接玻璃坯一(3)和封接玻璃坯二(4)分别在加热温度为570-650℃的马弗炉中进行排蜡玻化处理，保温2-3个小时，随炉冷却后，放入酒精中清洗，将表面烘干，再在200-260℃的加热炉中保温退火20-30分钟，随炉冷却后，在300-400℃的加热炉中进行除气处理，保温20-40分钟并随炉冷却；步骤四将基座(2)与已进行除气处理的烧结模具装配，再在基座(2)的各接插通孔内对应装配芯柱(1)、封接玻璃坯一(3)和封接玻璃坯二(4)，将装配后的烧结模具和各组件一起在保护气体为氮气且温度为900-1200℃的网带炉中熔封烧结，随炉冷却后，脱模，其中，所述烧结模具由石墨制成且开有多个安装通孔；步骤五将烧结后的产品在450-500℃的加热炉中保温退火20-30分钟，并随炉冷却。
2. 按照权利要求l所述的一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其特征在于所述步骤四为将多个芯柱(1)和封接玻璃坯二 (4)对应装配在已进行除气处理的烧结模具上，再在保护气体为氮气且温度为900-120(TC的 网带炉中熔封烧结，随炉冷却后，脱模，再将多个芯柱(1)通过环形封 接玻璃坯一 (3)对应装配在基座(2)的各接插通孔内，将基座(2)与 已进行除气处理的烧结模具装配，并在保护气体为氮气且温度为900-1200 'C的网带炉中熔封烧结并随炉冷却，其中，所述各烧结模具均由石墨制成且对应开有多个安装通孔。
3. 按照权利要求l或2所述的一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其 特征在于所述烧结模具的除气处理为将所述烧结模具在1000-120(TC的 加热炉中保温20-40分钟，并随炉冷却。
4. 按照权利要求l或2所述的一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其 特征在于所述各封接玻璃坯二 (4)的厚度在O. 2mm以下。
5. 按照权利要求l或2所述的一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其 特征在于所述网带炉中氮气的最大流量不超过10 m3/h且纯度不低于 99. 9%。
6. 按照权利要求l或2所述的一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其 特征在于所述各封接玻璃坯一 (3)由2532坡璃粉制成，所述各环形封 接玻璃坯二 (4)由DM-305玻璃粉或DM-308玻璃粉制成。
7. 按照权利要求l或2所述的一种玻璃金属多针接插件封接工艺，其 特征在于所述各封接玻璃坯一 (3)由铁封玻璃粉制成，所述各环形封 接玻璃坯二 (4)由匿-308玻璃粉或DM-305玻璃粉制成。
全文摘要
本发明公开了一种玻璃金属多针接插件封接工艺，将预封接的基座和多个芯柱分别进行退火、除油和除气处理，使用硼硅玻璃粉分别制成封接玻璃坯一和封接玻璃坯二，将封接玻璃坯一和封接玻璃坯二分别进行排蜡玻化、清洗、退火和除气处理，然后将基座、芯柱、封接玻璃坯一和封接玻璃坯二在已除气处理后的烧结模具中装配，再进行高温封接烧结，最后对烧结后的产品进行退火处理。本发明通过对各封接元件进行退火处理，同时利用“过渡环封工艺”，可以彻底解决非匹配封接中的炸裂问题；最后对封接好的产品进行退火处理，可以进一步防止产品裂纹的产生。
文档编号C03C29/00GK101531474SQ20091002207
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者任利娜, 生 冯, 杨文波, 水 胡, 赵洪刚 申请人:西安华泰有色金属实业有限责任公司