[发明专利]一种可靠的微波介质陶瓷与金属的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种可靠的微波介质陶瓷与金属的焊接方法。

背景技术

微波介质陶瓷是近二十多年来发展起来的一种新型的功能陶瓷材料，它是指应用于微波频率（主要是300MHz～30GHz 频段）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料。由于它具有高介电常数、低介电损耗、温度系数小等优良性能，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求，因此适于制造多种微波元器件，在雷达、汽车电话、无绳电话、GPS 天线等方面具有广泛的应用。

介质滤波器是下一代民用移动通讯设备中的关键器件，而微波陶瓷介质材料的制备和陶瓷与金属的焊接工艺的好坏是决定介质滤波器优劣的关键。只有解决好陶瓷和金属的焊接工艺问题，并且使其性能满足器件结构环境使用要求，才能在今后的市场竞争中立于不败之地。

而目前微波介质陶瓷与金属的焊接主要是通过全热风回流焊机完成的，如图8所示， 首先在微波介质陶瓷5的镀银端面均匀涂抹一层无铅焊膏，再将微波介质陶瓷放入铝制腔体13的定位槽中，其工作原理如图9所示，典型的多温区回流焊机的工作过程，多温区可以分为四个工作区间，升温区a、保温区b、焊接区c和冷却区d，当焊接件进人升温区a时，升温区a也称干燥区，焊膏中的溶剂和气体蒸发掉。同时，焊膏中的助焊剂润湿腔体底部的定位浅坑和介质柱镀银端面。当焊接件进人保温区b时，使微波介质陶瓷5和镀银铝腔13得到了充分的预热。当焊接件进人焊接区c时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对腔体底部焊接区和微波介质陶瓷端面润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡面。最后，焊接件进人冷却区d，使焊点凝固，此时完成了微波介质陶瓷和金属的再流焊。

现有技术的缺陷主要表现在：

①全热风回流焊机主要是表面贴装器件的焊接，其内部工作区域的高度不高，对于超高的金属腔体，将无法焊接，适用范围较窄；

②由于滤波器内部腔体边壁的存在，热风的对流会遇到阻碍，滤波器腔体内部温度不均，从而微波介质陶瓷内部产生热应力，直接导致陶瓷断裂，严重影响了焊接质量；

③滤波器的铝制腔体13和微波介质陶瓷材料的物理性质差异较大，影响焊接质量，比如，滤波器的铝制腔体13和微波介质陶瓷材料的热膨胀系数相差较大，经过严格的环境温度冲击，容易发生焊接面的撕裂，从而导致焊接失效，其次，滤波器的铝制腔体13的导热率远大于陶瓷的导热率，其升温和降温速率较快，而严格控制铝制腔体13和陶瓷的升温和降温速率一致，会导致焊接过程漫长，焊接成本大大增加；

④为防止镀银表面在高温时氧化，现有回流焊中需要充惰性气体，如氮气等，这也相应地增加了焊接成本；

⑤金属焊接表面没有排气孔，在升温过程中，焊膏中的气体无法顺利排出，会引起虚焊，影响焊接件的结构可靠性。

⑥即使通过全热风回流焊机的陶瓷和金属腔体的焊接件，由于两者膨胀系数的巨大差别，也无法顺利通过严格的产品温度可靠性试验。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提出一种可靠的微波介质陶瓷与金属的焊接方法，解决现有全热风回流式焊接中滤波器的铝制腔体和微波介质陶瓷材料性质差别较大的问题，增强焊接结构件的环境可靠性，同时不受焊件形状结构的限制，节约焊接成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可靠的微波介质陶瓷与金属的焊接方法，它包括以下步骤：①将微波介质陶瓷的镀银端面均匀涂抹一层无铅焊膏并固定在镀银金属基座的定位槽上，然后将其作为一个整体放置在上定位板和下定位板的槽口中，槽口内设有隔热垫片，并通过定位销钉将定位板和下定位板夹紧固定，形成待焊接组件；②将待焊接组件置入盛有全氟聚醚液体的密闭容器中；③加热全氟聚醚液体直至形成均匀的全氟聚醚蒸汽，升温速率为0.5~3℃/秒；④保温0.5~2分钟，直至待焊接组件达到与蒸汽相同的温度为止，在此过程中，全氟聚醚蒸汽与镀银金属基座和微波介质陶瓷的接触面进行热交换并形成液态膜，无铅焊膏便在液态膜的覆盖下熔化并形成焊锡面；⑤降温，降温速率为0.5~3℃/秒。

所述的镀银金属基座上均匀分布有排气孔。

所述的镀银金属基座上设置有定位槽。

所述的上定位板和下定位板上设置有通孔。

所述的隔热垫片由聚四氟乙烯材料制成。

所述的上定位板和下定位板的槽口内设有隔热垫片。

整个待焊接组件是通过定位销钉夹紧固定。