[发明专利]一种实现耐高温金属外壳的焊接方法

权利要求书

1.一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：采用4J29材料的金属帽体(2)电镀底镍后表面电镀金，帽口尺寸为15mm×20mm，光窗材料选取硒化锌，尺寸为14.9mm×19.9mm(光窗边缘金属化处理，表面焊接层为金层)，InSn48预成型焊片尺寸根据帽口长宽、光窗片金属化层的宽度及所需填充的焊接体积确定；

步骤二：准备实验仪器，实验仪器采用真空钎焊炉替代传统钎焊所用的链式网带炉，真空炉具有温度控制准确、炉内气氛与真空度可控、操作方法简便的特点；

步骤三：进炉前使用无水乙醇清洗金属帽体(2)与硒化锌光窗(1)，去除材料表面的油污和其他污物，挑选平整的焊片进行装夹，真空焊接炉加热平板上的温度均匀性良好，且通过抽真空方式使炉腔真空度维持在50Pa左右，减少焊料(11)氧化物的生成；

步骤四：焊料(11)在真空条件或保护气氛下加热至熔化，与金属帽体(2)和光窗片金属化表面发生化学反应形成金属间化合物实现金属帽体与光窗片的可靠连接，焊料(11)熔化后部分气体残余在光窗片底部的焊料(11)中，通过向内部施加一定的气压，减小残余气体的体积，并根据公式

式中，P₁为施加气压前的初始压强，V₁为施加气压前的焊接界面初始体积，T₁为施加气压前的温度，P₂为施加气压后的最终压强，V₂为施加气压后的焊接界面残余气体体积，即空洞体积，T₂为施加气压后的温度；

步骤五：在焊料(11)熔化前将真空腔内的压强降低到P₁，待焊料(11)完全熔化后再往真空腔内充气至气压P₂，则焊接界面内的残余气体(即空洞)被压缩为很小的体积V₂，焊接过程中施加气压前后的T₁与T₂基本相等，所以真空焊接后的空洞体积由此可知，真空焊接后的空洞体积主要取决于P₁/P₂的比值，更有助于减小残留在光窗片底部的残余气体体积，获得较低的焊接空洞率；

步骤六：焊接初始阶段无加热，用高纯氮气“冲洗”炉腔后再利用真空泵抽走炉腔内的气体，反复两次充气、抽气，第二阶段是保持低压真空状态，炉膛开始加热从室温以5℃/min～8℃/min的速度升温至焊接峰值温度180℃，并保温5min直至焊料(11)完全熔化。

步骤七：使用氦质谱检漏仪对焊接好的管帽进行气密性检测；

步骤八：为了检验焊接管帽承受高低温变化的能力，根据光电器件外壳产品的使用情况对光窗管帽进行了温度循环考核，基于InSn48合金焊料(11)的熔点，进行温度循环试验，试验温度-55～85℃，循环次数为10次温度循环完成后再次测试漏率。

2.根据权利要求1所述的一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，所用焊料(11)厚度为0.05mm，宽度为0.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，其特征在于：所述步骤三中，整个过程采用热电偶可对焊接件表面进行温度跟踪实测，从而方便控制炉内实验过程的温度，使温度可视化和可控化。

4.根据权利要求1所述的一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，其特征在于：所述步骤五中，借助合适的夹具，在窗片上提供额外的压力提高焊接接触面积，促进金属帽体及光窗片上镀金层与熔化焊料(11)的反应，以减少焊接空洞率，提高焊接的质量。

5.根据权利要求1所述的一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，其特征在于：所述步骤五中，真空炉的发热部件是石英管内的加热丝通电后加热丝发热，通过热辐射的方式传热至真空腔的平面焊接托板。

6.根据权利要求1所述的一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，其特征在于：所述步骤六中，为保证焊接件受热均匀，在130℃和160℃时分别保温5min，最后阶段停止加热，并向炉膛内充入一定时间的高纯氮气，使得炉膛内得以降温，待焊料(11)固化后，以便于形成良好的焊接件。