[发明专利]钛酸盐微波介质陶瓷与金属钎焊用活性钎料及其制备方法

说明书

本发明提供一种钛酸盐微波介质陶瓷与金属钎焊用活性钎料及其制备方法，质量分数含量范围分别为Cu：60～85％，锡：5～15％，钛：8～15％，镍：3～8％，含氟硼酸钾适量。经过球磨混料、压制成型、真空烧结、退火、轧制等工艺制备而成。本发明提供的Cu‑Sn‑Ti‑Ni活性钎料熔点在930～1100℃之间，降低了传统陶瓷与金属钎焊用活性钎料中对银的要求，极大程度上降低了陶瓷金属化成本，解决了非氧化物陶瓷与金属难钎焊的问题，使用本发明Cu‑Sn‑Ti‑Ni活性钎料，焊接工艺简单，得到的接头连接紧密，性能良好。

技术领域

本发明属于钎焊技术领域，具体涉及一种钛酸盐微波介质陶瓷与金属钎焊用活性钎料及其制备方法，通过添加Ni、Ti等表面活性元素增强钎料对钛酸盐微波介质陶瓷表面的亲和力。

背景技术

随着5G时代的到来，截至2020年8月，全球已建成超过70万个5G基站，预计年底达到150万个。每个基站由3面天线组成，平均每面天线上需要64个滤波器，因此，介质滤波器需求总量可达10亿只，所需使用的滤波器数量巨大，5G时期，国内基站用滤波器拥有广阔的应用和市场前景。陶瓷滤波器是将陶瓷材料制成片状，两面涂银作为电极，经过直流高压极化后就具有压电效应，起滤波的作用，具有Q值高，幅频、相频特性好，体积小、信噪比高等特点，利用压电效应实现了电信号→机械振动→电信号的转化，逐渐取代了传统的LC滤波网络，在5G基站射频处理单元RRU建设上具有十分重要的价值

金属化工艺是陶瓷滤波器制备过程中必不可少的环节，决定了陶瓷滤波器是否能大规模生产，目前陶瓷滤波器采用的金属化工艺主要是表面覆银，产生金属表面层，最后在表面上镀金属(银、铜、镍等)，这种方法对银的消耗极大，使得陶瓷滤波器的成本增加，因此，采用活性金属钎焊法，即采用活性钎料直接对金属与陶瓷进行钎焊，可以极大程度上节约银的用量，降低生产成本。

钎焊是采用比母材熔点低的一种或几种金属材料作钎料，陶瓷、金属母材之间的钎料在高温下熔化成液态，其中的活性组元与陶瓷发生化学反应，形成稳定的反应梯度层，与母材相互扩散实现连接。

常用钎料根据其熔点分为软钎料和硬钎料，软钎料主要指分为锌基、镓基、锡基合金；硬钎料主要指铜基、银基、铝基、镍基合金，常用于陶瓷和金属的异种材料间的钎焊。技术难点：

(1)钎料对金属陶瓷的不浸润，即冶金不相容，通过向钎料中加入Si、Nb等过渡族金属元素可以使陶瓷表面润湿性得到明显改善，使得钎料对硅酸盐陶瓷具有较大的亲和力；(2)陶瓷与金属的热膨胀系数差异较大，在接头处易出现热应力，即物性不匹配。

目前，国内外研究的陶瓷与金属钎焊主要是氧化物陶瓷(如氧化铝陶瓷)与金属之间的钎焊方法及焊料制备，而对钛酸盐一类的非金属陶瓷与金属的钎焊研究较少，目前微波介质陶瓷滤波器多为非氧化物陶瓷，因此，钛酸盐陶瓷与金属的钎焊方法的研究具有十分重要的意义，开发与陶瓷表面润湿性好的活性钎焊料，实现钛酸盐类微波介质陶瓷金属化的大规模生产十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可直接用于钛酸盐微波介质陶瓷与金属钎焊的活性钎料及其制备方法，弥补现有对非金属氧化物陶瓷与金属钎焊技术的不足，实现钛酸盐陶瓷金属化的大规模生产，降低陶瓷滤波器的生产成本。采用本发明的活性焊剂可实现钛酸盐与大多数金属(银、铜、镍等)间的钎焊，得到的接头表面光洁，形状尺寸稳定，焊件的组织性能变化不大，采用本发明实现的金属化后的滤波器电性能及应用性能优越，传导性能稳定。

本发明的目的是这样实现的：它的各组成成分(合金粉末)的质量分数含量范围分别为Cu：60～85％，锡：5～15％，钛：8～15％，镍：3～8％，含氟硼酸钾适量。

所述银粉纯度为99.99％，100～300目。

所述铜粉纯度为99.9％，100～300目。

所述钛粉纯度为99.99％，100～300目。