一種用于釬焊的陶瓷復合層及其制作方法
【專利摘要】一種用于釬焊的陶瓷復合層及其制作方法，用于釬焊的陶瓷復合層包括陶瓷基體，所述陶瓷基體的表面設置有金屬化層，所述金屬化層的表面設置有用于釬焊的通過印刷并經燒結成型的焊料層。用于釬焊的陶瓷復合層的制作方法，包括以下步驟：稱取質量百分比為72%~70%的純銀粉與質量百分比為28%~30&銅粉，將所述純銀粉和所述銅粉在混料機中混合均勻后得到混合原料。本發明將焊片制成焊料漿料，將焊料漿料事先涂印及燒結在金屬化層上，于是，在焊接時少了一道人工粘貼焊片工序，即可以降低焊接成本；并且，對位100%準確，提高焊接產品的合格率5%~10%，同時也沒有產生多余的邊角料，焊接成本下降30%~35%。
【專利說明】一種用于釬焊的陶瓷復合層及其制作方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種用于釬焊的陶瓷復合層及其制作方法，屬陶瓷與金屬焊接制造技術領域。
[0003]
【背景技術】
[0004]陶瓷金屬化產品具有優良的高頻介質特性、耐高溫、耐腐蝕、不變形、電絕緣性好、真空致密以及優良的機械物理性多種特點，被廣泛應用于絕緣封接、功率電子、電子封裝、微電子技術半導體器件和集成電路、電力電子、繼電器、功率模塊等，及激光和紅外技術激光器諧振腔、放電管等行業。由于陶瓷與金屬是不能直接焊接在一起的，因此必須先將陶瓷與金屬焊接面作好金屬化層；陶瓷金屬化層是在陶瓷表面印涂或沉積一層金屬合金薄膜，通過燒結，從而形成金屬合金層與陶瓷緊密結合，即成為陶瓷金屬化產品。
[0005]當陶瓷表面有了金屬化層之后仍不能與金屬直接焊接，為了實現陶瓷與金屬的焊接，現有傳統的釬焊工藝是將已生產好的陶瓷金屬化產品，在金屬與合金之間加入一層焊片，在一定溫度下于焊接爐內進行焊接。由于前述的焊片是單獨分開的，是在焊接過程中通過人工將焊片放在陶瓷與金屬之間，故而導致焊接工藝極為復雜、且工藝技術難度也高，并且，工效低，產品合格率也低，也不能進行自動化生產。
[0006]并且，現有傳統的釬焊工藝中起焊接作用的焊片通常使用銀或銀銅合金等，其作法是將焊料合成后再熔化，然后壓成薄片，最后再根據產品焊接面的圖形沖壓成需要的焊片。在沖壓焊片時，正常情況下有50%左右的邊角料，因銀價格昂貴，多余的邊角料需回收重新制作焊片，也就是說，要經過再次熔化、沖壓，其工藝復雜，故而導致焊片生產價格偏高。特別是，在進行焊接時需將焊片放于陶瓷與金屬之間，并且三者要完全吻合，否則將影響焊接性能。因焊片很薄，傳統方式是靠人工粘貼焊片，但是，即便人工粘貼，也有對位不準確，嚴重影響焊接性能。
[0007]中國專利文獻號CN105330340 A于2016年02月17日公開了一種用于釬焊的氧化鋁陶瓷金屬化方法，工藝步驟如下:(I)將氧化鋁陶瓷用清潔劑進行清洗去除表面粘附的油污，然后在1000?1200°C保溫燒結50?70min，除去可揮發的有機物和水分；(2)將步驟
(I)燒結后的氧化鋁陶瓷用鋁箔覆蓋表面不需沉積金屬層的部位，然后采用真空磁控濺射、真空蒸鍍或離子鍍的方法在氧化鋁陶瓷未覆蓋鋁箔部位的表面依次沉積T1、Zr或Hf金屬層，Mo或Cr金屬層，Ni或Cu金屬層，得到沉積金屬層的氧化招陶瓷；(3)將步驟(2)得到的沉積了金屬層的氧化鋁陶瓷置于真空燒結爐中并對真空燒結爐抽真空，當爐內真空度達到4X 10—3Pa時開始加熱，將爐內溫度升至430?480°C并在該溫度下保溫20?40min，然后再升溫至900?1200 C保溫20?6Omin，保溫結束后隨爐冷卻至室溫即完成氧化招陶fe的金屬化，在上述升溫和保溫過程中保持爐內真空度高于6 X 10—3Pa。
[0008]中國專利文獻號CN 104485397 A于2015年04月01日公開了一種高導熱、高出光率LED用陶瓷和鏡面鋁復合基板及制備工藝，包括陶瓷基板、燒結設置在陶瓷基板上表面的銅金屬層、位于銅金屬層上方的鋁箔、鍍于銅金屬層上表面的陶瓷基板鍍鎳層、鍍于鋁箔下表面的鋁箔鍍鎳層、以及釬焊于陶瓷基板鍍鎳層和鋁箔鍍鎳層之間的以實現陶瓷基板和鋁箔連接的釬焊層。
[0009]
【發明內容】
[0010]本發明的目的旨在提供一種操作簡便、成本低的用于釬焊的陶瓷復合層及其制作方法，以克服現有技術中的不足之處。
[0011]按此目的設計的一種用于釬焊的陶瓷復合層，包括陶瓷基體，其結構特征是所述陶瓷基體的表面設置有金屬化層，所述金屬化層的表面設置有用于釬焊的通過印刷并經燒結成型的焊料層。
[0012]進一步，所述金屬化層的厚度大于或等于焊料層的厚度。
[0013]進一步，所述焊料層的厚度為0.25mm?1.2mm。
[0014]—種用于釬焊的陶瓷復合層的制作方法，其特征是包括以下步驟:
步驟一，首先制作陶瓷基體，并在陶瓷基體的表面制作金屬化層，待用；
步驟二，稱取質量百分比為72%?70%的純銀粉與質量百分比為28%?30&銅粉，將所述純銀粉和所述銅粉在混料機中混合均勻后得到混合合金原料；
步驟三，將步驟二得到的混合原料過200目篩，然后得到焊料粉，待用；
步驟四，將質量百分比為5%?3%的粘結膠劑放入質量百分比為95%?97%的松油醇中進行充分溶解并得到混合膠液，并于攪拌機內將混合膠液充分混合均勻；
步驟五，制作焊料漿料:將步驟三得到的焊料粉放入步驟四得到的混合膠液內，并于攪拌機內攪拌24小時，然后過200目篩，最后得到焊料漿料;其中，焊料粉的用量為質量百分比80%?88% ；混合膠液的用量為質量百分比20%?12% ；
步驟六，制作印刷網板:按照陶瓷基體上的金屬化層的圖形制好網板；
步驟七，采用厚膜印刷工藝將步驟五得到的焊料漿料印刷于金屬化層(I)的表面得到焊料層(3)，焊料層(3)的厚度約為35-40um;
步驟八，將印刷好的產品放入烘箱內，于150 °0160 °C烘烤I小時；
步驟九，將經過步驟八得到的烘干后的產品降到室溫，然后放入氫氣保護氣氛爐內于常壓780 °081 (TC進行燒結；
步驟十，將燒結好的產品取出，自然冷卻至室溫后，作例行檢測；
步驟十一，將經過例行檢測后的產品密封包裝。
[0015]所述步驟四，粘結膠劑包括乙基纖維素。
[0016]所述步驟六位于步驟一與步驟二之間。
[0017]本發明是將原來在焊接前需要單獨準備的焊片，改為:將起焊接作用的類似于焊片的材料制成焊料漿料，然后將焊料漿料事先涂印及燒結在金屬化層上，于是，在焊接時少了一道人工粘貼焊片工序，即可以降低焊接成本;并且，因按原有陶瓷金屬圖形的形狀印刷焊料，對位100%準確，提高焊接產品的合格率5%?10%，同時也沒有產生多余的邊角料，焊接成本下降30%?35%。
[0018]綜上所述，本發明具有操作簡便、成本低的特點。
[0019]
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一實施例的局部剖切示意圖。
[0021]圖2為本發明使用時的立體示意圖。
[0022]圖中:I為金屬化層，2為陶瓷基體，3為焊料層。
[0023]
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。
[0025]參見圖1-圖2，本用于釬焊的陶瓷復合層，包括陶瓷基體2，所述陶瓷基體2的表面設置有金屬化層1，所述金屬化層I的表面設置有用于釬焊的通過印刷并經燒結成型的焊料層3。
[0026]在本實施例中，所述金屬化層I的厚度大于或等于焊料層3的厚度。
[0027]所述焊料層3的厚度為0.25mm?1.2mm。
[0028]陶瓷基體2，見圖2所示，其產品的外形包含圓形等各種形狀。陶瓷基體2不僅包含氧化鋁陶瓷基體，也包含能在陶瓷體表面可做金屬化層的其他陶瓷體。
[0029]金屬化層I不僅指包含鉬錳鎳層，它也包含能在陶瓷基體表面可做金屬化層的其他金屬或合金。
[0030]焊料層3不僅指包含銀和銅，也包含到能促使讓陶瓷與金屬焊接的其他金屬或合金合材料的焊料。
[0031]—種用于釬焊的陶瓷復合層的制作方法，其特征是包括以下步驟:
步驟一，首先制作陶瓷基體2，并在陶瓷基體2的表面制作金屬化層1，待用。
[0032]步驟二，稱取質量百分比為72%?70%的純銀粉與質量百分比為28%?30&銅粉，將所述純銀粉和所述銅粉在混料機中混合均勻后得到混合原料。
[0033]實際制作時，既可以采用質量百分比為72%的純銀粉與質量百分比為28%&銅粉進行混和，也可以采用70%的純銀粉與質量百分比為30&銅粉進行混和，都能得到差不多的技術效果。
[0034]步驟三，將步驟二得到的混合原料過200目篩，然后得到焊料粉，待用。
[0035]步驟四，將質量百分比為5%?3%的粘結膠劑放入質量百分比為95%?97%的松油醇中進行充分溶解并得到混合膠液，并于攪拌機內將混合膠液充分混合均勻。
[0036]步驟五，制作焊料漿料:將步驟三得到的焊料粉放入步驟四得到的混合膠液內，并于攪拌機內攪拌24小時，然后過200目篩，最后得到焊料漿料;其中，焊料粉的用量為質量百分比80%?88% ；混合膠液的用量為質量百分比20%?12%。
[0037]步驟六，制作印刷網板:按照陶瓷基體2上的金屬化層I的圖形制好網板。
[0038]步驟七，采用厚膜印刷工藝將步驟五得到的焊料漿料印刷于金屬化層(I)的表面得到焊料層(3)，焊料層(3)的厚度約為35-40um; 步驟八，將印刷好的產品放入烘箱內，于150 °0160 °C烘烤I小時；
步驟九，將經過步驟八得到的烘干后的產品降到室溫，然后放入氫氣保護氣氛爐內于常壓780 °081 (TC進行燒結；
在本實施例中，燒結時，可以才采用如上所述的氫氣保護氣氛爐，也可以采用其它氣氛爐進行燒結。
[0039]步驟十，將燒結好的產品取出，自然冷卻至室溫后，作例行檢測。
[0040]步驟十一，將經過例行檢測后的產品密封包裝。
[0041 ]所述步驟四，粘結膠劑包括乙基纖維素。
[0042]所述步驟六位于步驟一與步驟二之間。
[0043]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種用于釬焊的陶瓷復合層，包括陶瓷基體(2)，其特征是所述陶瓷基體(2)的表面設置有金屬化層(1)，所述金屬化層(I)的表面設置有用于釬焊的通過印刷并經燒結成型的焊料層(3)。2.根據權利要求1所述的用于釬焊的陶瓷復合層，其特征是所述金屬化層(I)的厚度大于或等于焊料層(3)的厚度。3.根據權利要求1所述的用于釬焊的陶瓷復合層，其特征是所述焊料層(3)的厚度為0.25mm?1.2mm04.一種如權利要求1所述的用于釬焊的陶瓷復合層的制作方法，其特征是包括以下步驟: 步驟一，首先制作陶瓷基體(2)，并在陶瓷基體(2)的表面制作金屬化層(1)，待用；步驟二，稱取質量百分比為72%?70%的純銀粉與質量百分比為28%?30&銅粉，將所述純銀粉和所述銅粉在混料機中混合均勻后得到混合合金原料； 步驟三，將步驟二得到的混合原料過200目篩，然后得到焊料粉，待用； 步驟四，將質量百分比為5%?3%的粘結膠劑放入質量百分比為95%?97%的松油醇中進行充分溶解并得到混合膠液，并于攪拌機內將混合膠液充分混合均勻； 步驟五，制作焊料漿料:將步驟三得到的焊料粉放入步驟四得到的混合膠液內，并于攪拌機內攪拌24小時，然后過200目篩，最后得到焊料漿料;其中，焊料粉的用量為質量百分比80%?88% ；混合膠液的用量為質量百分比20%?12% ； 步驟六，制作印刷網板:按照陶瓷基體(2)上的金屬化層(I)的圖形制好網板； 步驟七，采用厚膜印刷工藝將步驟五得到的焊料漿料印刷于金屬化層(I)的表面得到焊料層(3)，焊料層(3)的厚度約為35-40um; 步驟八，將印刷好的產品放入烘箱內，于150 °0160 °C烘烤I小時； 步驟九，將經過步驟八得到的烘干后的產品降到室溫，然后放入氫氣保護氣氛爐內于常壓780 °081 (TC進行燒結； 步驟十，將燒結好的產品取出，自然冷卻至室溫后，作例行檢測； 步驟十一，將經過例行檢測后的產品密封包裝。5.根據權利要求4所述的用于釬焊的陶瓷復合層的制作方法，其特征是所述步驟四，粘結膠劑包括乙基纖維素。6.根據權利要求4所述的用于釬焊的陶瓷復合層的制作方法，其特征是所述步驟六位于步驟一與步驟二之間。
【文檔編號】C04B41/90GK105948825SQ201610372520
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】薛錫榮, 王 華, 王一華, 蔣鑰
【申請人】佛山市康榮精細陶瓷有限公司