[发明专利]一种预成型低温玻璃焊片及其丝网印刷制造方法

说明书

本发明公开了一种预成型低温玻璃焊片及其丝网印刷制造方法，该方法包括步骤：S1、制备以高温封接玻璃为核、低温封接玻璃为壳的复合玻璃粉，其中核粒径为15～20μm，占复合玻璃粉重量的75～85％；S2、将复合玻璃粉、溶剂、增塑剂混合制成浆料；S3、丝网印刷形成焊片图案；S4、去气、预烧结、低压烧结成型，其中预烧结温度高于增塑剂的分解温度且低于低温封接玻璃的软化温度，烧结温度高于低温封接玻璃的软化温度且低于高温封接玻璃的软化温度。本发明通过选择特定复合玻璃粉为原料，配合低压烧结工艺，在焊片中嵌入高温封接玻璃构成增强骨架，巧妙地实现了目标焊接层的精准厚度，避免了焊接热点的出现，适合大功率应用场合。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体是一种预成型低温玻璃焊片及其丝网印刷制造方法。

背景技术

焊料玻璃是一种可以用来焊接玻璃至其他玻璃、陶瓷或金属的的特殊玻璃；广泛应用于电真空和微电子技术、激光和红外技术、高能物理、能源、宇航、汽车等众多领域中。玻璃焊料形式有很多种，预成型低温玻璃焊片是一种近年逐渐兴起的先进焊接材料，具有钎料含量稳定、焊接空洞率低、助焊剂残留少的优点，适合高品质要求的焊接场合。

在使用预成型低温玻璃焊片进行焊接时，将预成型低温玻璃焊片放置于需要封装的区域，然后在预成型低温玻璃焊片上放置元件，通过回流焊使预成型低温玻璃焊片熔融软化，当温度下降到软化点以下便完成封装过程。在焊接时，预成型焊片熔融从固态逐渐转变为液态，黏度逐渐降低，受表面张力的影响，被焊接的元件被漂浮在流动的焊料上，容易导致焊料凝固时无法元件保持原有的平行状态；特别是精细结构的小尺寸预成型玻璃焊片用于焊接重量大的玻璃、陶瓷元件时，玻璃、陶瓷元件容易在熔化的玻璃焊片表面失去平衡、发生倾斜、坍塌，导致焊接层变形、厚度不一致，出现焊接热点；进而经历反复热循环后，容易在焊接处、特别是热点处出现层间剥离，影响焊接的可靠性；严重的话，还会导致器件间热性能的离散。这给提升大功率应用场合中的预成型玻璃焊片的品质提出了挑战。

此外，丝网印刷作为制造精细小尺寸预成型低温玻璃焊片的主要手段之一，可以根据所需的焊片形状和厚度来设计丝网形状的网孔目数，可以实现特殊的焊片形状要求，比如环形、异形尺寸的预成型玻璃焊片等。在丝网印刷技术的基础上，如何克服在预成型玻璃焊片出现焊接热点是一个难点。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的第一目的在于提供一种可以克服焊接热点的预成型低温玻璃焊片的丝网印刷制造方法。

本发明的第二目的在于提供一种可以克服焊接热点的预成型低温玻璃焊片。

为实现本发明的第一目的，本发明的技术方案是：一种预成型低温玻璃焊片的丝网印刷制造方法，包括以下步骤：S1、制备以高温封接玻璃为核心颗粒、低温封接玻璃为壳层的复合玻璃粉，其中高温封接玻璃核心颗粒粒径为15～20μm，占复合玻璃粉重量的75～85％；S2、将复合玻璃粉、溶剂、增塑剂混合均匀，形成浆料；S3、将浆料用丝网印刷形成焊片图案；S4、去气、预烧结、低压烧结成型，得到预成型低温玻璃焊片，其中预烧结温度高于增塑剂的分解温度、且低于所述低温封接玻璃的软化温度，烧结温度高于所述低温封接玻璃的软化温度、且低于所述高温封接玻璃的软化温度。

通过选择以高温封接玻璃为核心颗粒、低温封接玻璃为壳层的复合玻璃粉为主要原料，经过预烧结和低压烧结，作为核心颗粒的高温封接玻璃构成了预成型玻璃焊片的增强骨架；作为复合玻璃粉的包覆层使得在预成型玻璃焊片在低温即可实现良好封作用。通过工艺的配合，壳层低温封接玻璃在低压烧结时软化、熔融填充高温封接玻璃核心颗粒之间的空隙，消除了高温封接玻璃核心颗粒之间的空洞。复合玻璃粉的结构加上这种填充作用进一步使预成型玻璃焊片内相邻的高温封接玻璃核心颗粒之间保持均匀且及其有限的距离，使得其增强骨架在焊接使用时受热也不易坍塌，被焊接的元件不容易在预成型玻璃焊片上失去平衡，保证了焊接层精准的厚度，有效克服了焊接热点的出现，避免了焊接层的层间剥离，提高预成型玻璃焊片的焊接质量。