[发明专利]一种应用于玻璃和可伐合金的飞秒激光连接方法

说明书

本发明涉及一种应用于玻璃和可伐合金的飞秒连接方法。通过飞秒激光对玻璃和可伐合金结合处进行辐照，可伐合金吸收光子能量，产生等离子体，在等离子体的热作用下，焦点处的可伐合金和玻璃发生瞬时熔融，提高原子活性，进而玻璃和可伐合金的元素发生扩散现象，形成焊点。并通过改变飞秒激光相关参数，实现玻璃和可伐合金的可靠连接，又可以降低有热应力导致焊缝开裂。本发明的述方法，可实现玻璃和可伐合金的连接，保持连接区域的形貌不变，既不会发生氧化现象，也不会引入污染物，进而实现精密连接。本发明适用于对表面形貌要求严格，工作环境一般，连接部位元素含量不变的玻璃和可伐合金连接场合。

技术领域

本发明涉及玻璃和可伐合金连接技术领域，具体地说是一种应用于玻璃和可伐合金的飞秒激光连接方法。

背景技术

可伐合金，英文为KOVAR，也称铁镍钴合金。该合金在222222℃范围内具有较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，有良好可塑性，可切削加工。可伐合金作为封装行业的最常用的金属外壳材料，被广泛的应用于制作电真空元件，发射管，显像管，开关管，晶体管以及密封插头和继电器外壳，电子封装，航天继电器，集成电路中做引线和结构材料。

玻璃和可伐合金润湿性较差，玻璃和可伐合金热膨胀系数不同，封接的匹配性较差。通常生产工艺大都如下：可伐合金在高温湿氢中脱碳除气-表面预氧化处理-装夹-高温熔封，该工艺复杂，需要经过高温，浪费能源，产品都在不可控条件下进行封装的，质量得不到保证。可用于可伐合金与玻璃封装的常见方法也有锡焊连接和长脉冲激光连接，但锡焊连接需要使用松香，存在对人体不友好、引入新的杂质和不可连接复杂结合面等问题，长脉冲激光连接采用热熔的原理，由于热影响区较大，同时两种材料存在不同的热膨胀系数，残余应力易导致焊缝产生裂缝等问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种应用于玻璃和可伐合金的飞秒激光连接方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于玻璃和可伐合金的飞秒激光连接方法，该方法包括玻璃和可伐合金连接界面的变磨料顺序抛光、丙酮和乙醇顺序清洁、干燥，再利用强激光飞秒激光诱导焦点处的可伐合金和玻璃发生瞬时熔融，并通过改变飞秒激光相关参数，实现玻璃和可伐合金的可靠连接。

具体步骤为：

第一步：飞秒激光连接前，对玻璃和可伐合金连接面进行抛光处理，抛光处理工艺为：依次采用622#、1222#、1222#、2222#金刚石砂纸进行打磨，然后依次用W2.2、W1.2的金刚石研磨剂进行抛光，做到连接面结合没有裸眼可辨别的间隙；

第二步：采用丙酮对玻璃和可伐合金的待连接面进行清洁，之后采用无水乙醇进行清洁，最后在自然条件下风干；

第三步：把玻璃和可伐合金按照连接要求固定后，放置到飞秒激光连接工作台上，玻璃正对激光传输的方向，采用压板固定，保证连接过程中玻璃和可伐合金的空间位置不发生变化；

第四步：调整激光功率、脉冲频率、光斑大小等激光参数，改变扫描速度、扫描轨迹、光斑重叠率、扫描轨迹间距等加工工艺参数，使激光聚焦在结合面处，进行扫描连接；

第五步：激光连接完成后，取出工件。

进一步的，玻璃材质为熔石英、K7，K9，高硼硅玻璃或硅酸盐玻璃的透光性良好的玻璃，厚度为1mm～122mm，尺寸为1mm～1222mm。

进一步的，清洁是指玻璃和可伐合金连接面的清洁，清洁主要去除表面的油污，灰尘杂质。

进一步的，激光光源可以是单路也可以是多路并行，激光光路可以是一般光路也可以是经过时域整形的光路。

进一步的，当连接区域小于22mm时，采用一般光路、单路光源；连接区域大于22mm时，采用时域整形光路、多路并行光源。