CN114243358B - 气密性金属封装结构及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气密性金属封装结构及制作方法，属于金属封装技术领域，包括铝合金盒体、硅铝密封件以及多针芯连接器，铝合金盒体的侧壁设置有第一安装孔；硅铝密封件设置在第一安装孔内，硅铝密封件上设有第二安装孔；多针芯连接器设置于第二安装孔内。本发明提供的气密性金属封装结构，利用扩散焊的方式在铝合金盒体焊接多针芯连接器的部分焊接硅铝复合材料，将多针芯连接器焊接至硅铝材料位置，解决了铝合金和多针芯连接器热膨胀系数不匹配的问题，同时由于主体材料是铝合金，解决了硅铝材料强度低的问题，采用该结构既实现了金属封装的气密性，又保证了金属封装的强度，在金属封装中有巨大的应用前景。

Description

气密性金属封装结构及制作方法

技术领域

本发明属于金属封装技术领域，具体涉及一种气密性金属封装结构及气密性金属封装结构的制作方法。

背景技术

在金属封装中，经常需要焊接多针芯连接器。金属盒体经常采用2系或者6系铝合金，铝合金的热膨胀系数为23，而多针芯连接器采用可伐合金，可伐合金的热膨胀系数为5.2。在将多针芯连接器焊接至铝合金盒体之后，由于温度降低，两者的热膨胀系数相差较大，无法保障气密性。即使焊接之后气密性良好，但是经过温度循环环境试验后，仍会导致气密性问题。

目前有一种解决方式是采用硅铝合金替代铝合金，硅铝复合材料的热膨胀系数为7.2，与可伐合金相差较小，可以解决气密性问题，但是硅铝合金强度较低，韧性差，经常发生盒体断裂的现象，并且价格昂贵，从而限制了其在金属封装中的应用。

发明内容

本发明实施例提供一种气密性金属封装结构，旨在解决现有铝合金盒体焊接气密性差的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种气密性金属封装结构，包括：铝合金盒体、硅铝密封件以及多针芯连接器，所述铝合金盒体的侧壁设置有第一安装孔；所述硅铝密封件设置在所述第一安装孔内，所述硅铝密封件上设有第二安装孔；多针芯连接器，设置于所述第二安装孔内。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述硅铝密封件为锥形结构，所述硅铝密封件与所述第一安装孔为过盈配合。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二安装孔内设有台阶孔，所述多针芯连接器设置在所述台阶孔内。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述铝合金盒体的底板设有与所述第一安装孔垂直连通的排气孔。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述铝合金盒体的开口处设有支撑台阶，所述支撑台阶处设有盒盖。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二安装孔内电镀镍金层。

第二方面，本发明实施例还提供了一种所述的气密性金属封装结构的制作方法，所述方法包括：

在铝合金盒体侧壁设置第一安装孔，并在所述铝合金盒体上设置与所述安装孔连通的排气孔；

将硅铝密封件焊接在所述第一安装孔内；

在硅铝密封件上加工第二安装孔；

在所述第二安装孔内电镀镍金；

将多针芯连接器焊接在所述第二安装孔内。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述硅铝密封件采用扩散焊焊接在所述第一安装孔内，焊接时外部施加压力。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述多针芯连接器采用钎焊焊接在所述第二安装孔内。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述铝合金盒体的盒盖采用激光封装。

本发明提供的气密性金属封装结构及制作方法，与现有技术相比，有益效果在于：在铝合金盒体局部焊接硅铝复合材料，将多芯连接器焊接至硅铝材料位置，由于硅铝复合材料的热膨胀系数为7.2，与可伐合金较为接近，可以保证在焊接完成后和环境试验后气密性良好，从而解决了金属封装多针芯连接器焊接后的气密性问题，同时保证了金属封装具有较高的强度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气密性金属封装结构的铝合金盒体的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的铝合金盒体与硅铝密封件装配过程的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的铝合金盒体与硅铝密封件装配完成的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的硅铝密封件上设置第二安装孔的结构示意图；

图5为图4提供的硅铝密封件上设置第二安装孔的另一角度视图；

图6为本发明实施例提供的多针芯连接器与铝合金盒体安装后的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的气密性金属封装结构的结构示意图；

附图标记说明：

1、铝合金盒体；2、排气孔；3、第一安装孔；4、硅铝密封件；5、第二安装孔；6、多针芯连接器；7、支撑台阶；8、盒盖。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的气密性金属封装结构进行说明。所述气密性金属封装结构，包括铝合金盒体1、硅铝密封件4以及多针芯连接器6，铝合金盒体1的侧壁设置有第一安装孔3；硅铝密封件4设置在第一安装孔3内，硅铝密封件4上设有第二安装孔5；多针芯连接器6设置于第二安装孔5内。

本实施例提供的气密性金属封装结构，与现有技术相比，在铝合金盒体1局部焊接硅铝复合材料，将多芯连接器焊接至硅铝材料位置，由于硅铝复合材料的热膨胀系数为7.2，与可伐合金较为接近，可以保证在焊接完成后和环境试验后气密性良好，从而解决了金属封装多针芯连接器6焊接后的气密性问题，同时保证了金属封装具有较高的强度。

作为本实施例硅铝密封件4的一种实施方式，参见图1至图3，硅铝密封件4为锥形结构，硅铝密封件4与第一安装孔3为过盈配合。锥形结构的硅铝密封件4，具有定位作用，便于硅铝密封件4的焊接固定。

上述特征硅铝密封件4的一种变形实施方式为，参见图4，第二安装孔5内设有台阶孔，多针芯连接器6设置在台阶孔内。通过设置的台阶孔，便于与多针芯连接器6插接的电器元件的插接。

基于上述的硅铝密封件4，参见图1至图3，作为铝合金盒体1的另一种变形实施方式为，铝合金盒体1的底板设有与第一安装孔3垂直连通的排气孔2。通过设置的排气孔2，用于焊接时排气，提高焊接质量。

基于上述的硅铝密封件4，参见图4至图6，作为铝合金盒体1的另一种变形实施方式，铝合金盒体1的开口处设有支撑台阶7，支撑台阶7处设有盒盖8。一方面对盒盖8实现定位，另一方面使盒盖8与铝合金盒体1的上表面平齐。

在硅铝密封件4及铝合金盒体1的基础上，第二安装孔5内电镀镍金层。以对多针芯连接器6实现保护，也便于焊接。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种所述的气密性金属封装结构的制作方法，所述方法包括：

步骤一，在铝合金盒体1侧壁设置第一安装孔3，并在铝合金盒体1上设置与安装孔连通的排气孔2；参见图1；

步骤二，将硅铝密封件4焊接在第一安装孔3内，参见图2及图3；

步骤三，在硅铝密封件4上加工第二安装孔5，参见图4及图5；

步骤四，在第二安装孔5内电镀镍金；

步骤五，将多针芯连接器6焊接在第二安装孔5内，参见图6。

作为步骤二的一种可能的实现方式，硅铝密封件4采用扩散焊焊接在第一安装孔3内，焊接时外部施加压力。

与其他焊接方法相比，扩散焊具有以下优点：

1)扩散焊时因基体不过热、不熔化，可以在不降低被焊材料性能的情况下焊接几乎所有的金属或非金属，特别适合于熔焊和其他方法难以焊接的材料，如活性金属、耐热合金、陶瓷和复合材料等。对于塑性差或熔点高的同种材料，以及不互溶或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料，扩散焊是较适宜的焊接方法。

2)扩散焊接头质量好，其显微组织和性能与母材接近或相同，在焊缝中不存在熔焊缺陷，也不存在过热组织和热影响区。焊接参数易于精确控制，批量生产时接头质量和性能稳定。

3)焊件精度高、变形小。因焊接时所加压力较小，工件多是整体加热，随炉冷却，故焊件整体塑性变形很小，焊后的工件一般不再进行机械加工。

4)可以焊接大截面工件j I为焊接所需压力不大，故大截面焊接所需设备的吨位不高，易于实现。

5)可以焊接结构复杂、接头不易接近以及厚薄相差较大的工件，能对组装件中的许多接头同时实施焊接。

扩散焊的缺点如下：

1)焊件表面的制备和装配质量要求较高，特别是对接合表面要求严格。

2)焊接热循环时间长，生产率低。每次焊接快则几分钟，慢则几十个小时。对某些金属会引起晶粒长大。

3)设备一次性投资较大，且焊接工件的尺寸受到设备的限制，无法进行连续式批量生产。

扩散焊特别适用于要求真空密封，要求接头与母材等强度，要求无变形的小零件。它是制造真空密封、耐热、耐振和不变形接头的唯一方法，因此在工业生产中得到广泛的应用。在电真空设备中金属与非金属的焊接，切削刀具中硬质合金、陶瓷、高速钢与碳钢的焊接，都有采用扩散焊接的方法。

作为步骤六的一种可能的实现方式，参见图6，多针芯连接器6采用钎焊焊接在第二安装孔5内。

钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊时，首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污，以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点的不同，钎焊又分为硬钎焊和软钎焊。

钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间。

较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化；较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。钎焊形成的焊缝称为钎缝。钎焊所用的填充金属称为钎料。

钎焊过程：表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化(工件未熔化)，并借助毛细作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷凝后即形成钎焊接头。

真空扩散焊和真空钎焊是两种完全不同的焊接方法。真空扩散悍是一种在真空里进行的，焊件之间紧密贴合，在适当的温度和压力(工件贴合压力)下，保持一段时间，使接触面之间进行原子间的扩散，从而形成联接的焊接方法。真空扩散悍可以在金属与金属之间进行，也可以在金属和陶瓷之间进行。真空钎焊：它是采用液相线温度比母材固相线温度低的金属材料作钎料，将零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料润湿母材、填充接头间隙并与母材相互溶解和扩散，随后，液态钎料结晶凝固，从而实现零件的连接(被焊件不熔化，仅是焊料熔化)。两者均可以在真空中进行焊接，也可以在保护性气体中进行。

本实施例中，参见图7，铝合金盒体1的盒盖8采用激光封装。

本发明提供了一种气密性金属封装结构，利用扩散焊的方式在铝合金盒体1焊接多针芯连接器6的部分焊接硅铝复合材料，将多针芯连接器6焊接至硅铝材料位置，解决了铝合金和多针芯连接器6热膨胀系数不匹配的问题，同时由于主体材料是铝合金，解决了硅铝材料强度低的问题，采用该结构既实现了金属封装的气密性，又保证了金属封装的强度，在金属封装中有巨大的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

在铝合金盒体（1）侧壁设置第一安装孔（3），并在所述铝合金盒体（1）上设置与所述安装孔连通的排气孔（2）；

将硅铝密封件（4）焊接在所述第一安装孔（3）内；

在硅铝密封件（4）上加工第二安装孔（5）；

在所述第二安装孔（5）内电镀镍金；

将多针芯连接器（6）焊接在所述第二安装孔（5）内；

所述硅铝密封件（4）采用扩散焊焊接在所述第一安装孔（3）内，焊接时外部施加压力；

所述多针芯连接器（6）的材质为可伐合金。

2.如权利要求1所述的气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述硅铝密封件（4）为锥形结构，所述硅铝密封件（4）与所述第一安装孔（3）为过盈配合。

3.如权利要求1所述的气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述第二安装孔（5）内设有台阶孔，所述多针芯连接器（6）设置在所述台阶孔内。

4.如权利要求1所述的气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述铝合金盒体（1）的底板设有与所述第一安装孔（3）垂直连通的排气孔（2）。

5.如权利要求1所述的气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述铝合金盒体（1）的开口处设有支撑台阶（7），所述支撑台阶（7）处设有盒盖（8）。

6.如权利要求1所述的气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述多针芯连接器（6）采用钎焊焊接在所述第二安装孔（5）内。

7.如权利要求1所述的气密性金属封装结构的制作方法，其特征在于，所述铝合金盒体（1）的盒盖（8）采用激光封装。