封接结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种封接结构，包括陶瓷腔体、陶瓷引针、金属引针和导电层，所述陶瓷腔体的表面开设有通孔，所述导电层设置在所述通孔的孔壁表面，所述金属引针和所述陶瓷引针设置在所述通孔沿长度方向的不同段中并密封所述通孔，所述金属引针向所述陶瓷腔体外侧凸出，所述导电层与所述金属引针电连接，用于将所述金属引针与所述陶瓷腔体中的电学元件电连接。本发明专利技术还公开了一种封接结构的制备方法。

Sealing structure and preparation method thereof

The invention discloses a sealing structure, including a ceramic cavity, a ceramic lead, a metal lead and a conductive layer. A through hole is arranged on the surface of the ceramic cavity, and the conductive layer is arranged on the hole wall of the through hole. The metal lead and the ceramic lead are arranged in different sections along the length direction of the through hole and are dense. The through hole is sealed, and the metal lead pin protrudes to the outside of the ceramic cavity, and the conductive layer is electrically connected with the metal lead pin for electrically connecting the metal lead pin with the electric element in the ceramic cavity. The invention also discloses a preparation method of the sealing structure.

【技术实现步骤摘要】
封接结构及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷材料真空封接领域，特别是涉及一种封接结构及其制备方法。
技术介绍
陶瓷，因其具有优异的高温力学性能及特有的光、声、电、磁、热及功能复合效益而被广泛应用到通讯、电子、能源环保、航空、航天、军事等高
解决真空环境的绝缘陶瓷腔体中的电学元件导电的常规方法是，在绝缘陶瓷腔体上开孔，然后再封接上引针，从而实现陶瓷腔体密封且通过引针实现腔体内至腔体外的导电。如果用金属材料作为引针材料，由于陶瓷与金属的膨胀系数不能完全匹配，因此会使封接强度较低、气密性不高。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种气密性强、强度高的封接结构及其制备方法。一种封接结构，包括陶瓷腔体、陶瓷引针、金属引针和导电层，所述陶瓷腔体的表面开设有通孔，所述导电层设置在所述通孔的孔壁表面，所述金属引针和所述陶瓷引针设置在所述通孔沿长度方向的不同段中并密封所述通孔，所述金属引针向所述陶瓷腔体外侧凸出，所述导电层与所述金属引针电连接，用于将所述金属引针与所述陶瓷腔体中的电学元件电连接。在其中一个实施例中，所述陶瓷腔体和所述陶瓷引针的材料包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、镁铝尖晶石、碳化硅、氮化硅及氮化铝中的至少一种。在其中一个实施例中，所述陶瓷腔体和所述陶瓷引针的膨胀系数差值相差小于5％。在其中一个实施例中，所述陶瓷引针和所述陶瓷腔体的主要组分的材料相同，质量分数相差小于5％。在其中一个实施例中，所述陶瓷引针的长度为所述通孔的长度的1/2～3/4。在其中一个实施例中，所述金属引针的材料包括可伐、钛、钼、不锈钢及铌中的至少一种。在其中一个实施例中，所述金属引针的长度为所述通孔的长度的1/2～1/4。在其中一个实施例中，所述导电层的材料包括为钼锰复合层、钛钼复合层及碳层中的至少一种。一种封接结构的制备方法，包括：提供陶瓷腔体，所述陶瓷腔体的表面开设有通孔；在所述通孔的孔壁表面形成导电层；将陶瓷引针放置于所述通孔沿长度方向的一段中，并将所述导电层、所述陶瓷引针以及所述陶瓷腔体焊接；以及将金属引针放置于所述通孔沿长度方向的另一段中并使所述金属引针向所述陶瓷腔体外侧凸出，并将所述导电层、所述金属引针及所述陶瓷引针焊接，从而密封所述通孔。在其中一个实施例中，所述导电层、所述陶瓷引针以及所述陶瓷腔体在1300℃～1700℃进行所述焊接。在其中一个实施例中，所述导电层、所述金属引针及所述陶瓷引针在700℃～1000℃进行所述焊接。在其中一个实施例中，在所述通孔的孔壁表面形成所述导电层包括：将金属膏剂，覆于所述陶瓷腔体的所述通孔的孔壁表面；干燥所述孔壁表面的金属膏剂，形成金属涂层；沿所述通孔长度方向对所述干燥的金属涂层钻孔进行形状修饰，使干燥的所述金属涂层形成所述导电层，并使形成有所述导电层的所述通孔能够容纳所述陶瓷引针和所述金属引针；以及烧结所述带有所述导电层的陶瓷腔体。所述封接结构中，引针结构包括金属引针和陶瓷引针，陶瓷引针和陶瓷腔体连接，能够克服金属引针和陶瓷腔体直接连接造成的材料不匹配，膨胀系数差异大的问题，使陶瓷腔体和引针的连接处的气密性更强。金属引针的柔韧性比陶瓷引针强，金属引针向所述陶瓷腔体外侧凸出能够使引针凸出部分具有更好的韧性，避免陶瓷引针凸出时由于其硬脆性造成的引针结构易损坏。导电层作为中介，通过分别连接陶瓷腔体内的电学元件以及金属引针，实现陶瓷腔体和金属引针的连接同时实现陶瓷腔体内外的电连接。附图说明图1为本专利技术实施例的封接结构的结构示意图；图2为本专利技术实施例的封接结构的制备方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术的封接结构及其制备方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。实施例附图中各种不同对象按便于列举说明的比例绘制，而非按实际组件的比例绘制。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种封接结构，包括陶瓷腔体1、陶瓷引针3、金属引针4和导电层2，所述陶瓷腔体1的表面开设有通孔，所述导电层2设置在所述通孔的孔壁表面，所述金属引针4和所述陶瓷引针3设置在所述通孔沿长度方向的不同段中并密封所述通孔，所述金属引针4向所述陶瓷腔体1外侧凸出，所述导电层2与所述金属引针4电连接，用于将所述金属引针4与所述陶瓷腔体1中的电学元件5电连接。所述封接结构中，引针结构包括金属引针4和陶瓷引针3，陶瓷引针3和陶瓷腔体1连接，能够克服金属引针4和陶瓷腔体1直接连接造成的材料不匹配，膨胀系数差异大的问题，使陶瓷腔体1和引针的连接处的气密性更强。金属引针4的柔韧性比陶瓷引针3强，金属引针4向所述陶瓷腔体1外侧凸出能够使引针凸出部分具有更好的韧性，避免陶瓷引针3凸出时由于其硬脆性造成的引针结构易损坏。导电层2作为中介，通过分别连接陶瓷腔体1内的电学元件5以及金属引针4，实现陶瓷腔体1和金属引针4的连接同时实现陶瓷腔体1内外的电连接。所述陶瓷腔体1用于封装所述腔体内的电学元件5。在一实施例中，所述电学元件5需要在真空环境下工作，所述陶瓷腔体1内部可以提供真空环境，与所述陶瓷腔体1外的环境隔绝。在其中一个实施例中，所述陶瓷腔体1的材料可以为绝缘材料，所述陶瓷腔体1的材料优选为氧化铝、氧化锆、氧化钇、镁铝尖晶石、碳化硅、氮化硅及氮化铝中的至少一种。在一实施例中，所述陶瓷腔体1的形状为与容纳的电学元件5结构相匹配的立方体结构，优选为形状规则的立方体结构，形状规则的立方体结构一方面在生产时容易制造，便于大规模生产；另一方面形状规则的立方体结构形成的空腔结构规则，在容纳所述电学元件5时结构紧凑。优选的，可以为长方体结构。所述陶瓷腔体1开设有通孔，所述通孔开设在所述陶瓷腔体1的表面，通过所述通孔实现陶瓷腔体1内部和外部的连通。所述通孔可以开设在所述陶瓷腔体1的表面的任何位置，可以根据所述陶瓷腔体1内部的电学元件5的位置决定所述通孔的位置设置，以方便所述引针和所述电学元件5连接为谊。所述通孔的长度方向为所述陶瓷腔体1内部向外部的方向，所述通孔的长度方向与所述陶瓷腔体1的通孔的开口所在的表面呈一定角度，优选为所述通孔的长度方向与所述陶瓷腔体1的通孔的开口所在的表面相互垂直，一方面便于钻孔，另一方面所述通孔的垂直结构有利于进一步形成所述导电层2和容纳引针。在一实施例中，所述通孔可以为柱状结构或锥体结构。优选为与所述引针结构一致的形状，例如为圆柱体结构。所述通孔优选为直孔，但不限于直孔，也可以是有一定弧度或弯曲状的孔。所述导电层2设置于所述通孔的孔壁表面，所述导电层2作为所述金属引针4和所述陶瓷腔体1内部的电学元件5电连接的桥梁，与所述金属引针4和所述电学元件5分别连接。所述导电层2可以为平行于通孔长度方向的条状结构、连续的设置在孔壁表面的环状结构，或者不规则结构等。所述导电层2可以分布在所述通孔的孔壁表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封接结构，其特征在于，包括陶瓷腔体、陶瓷引针、金属引针和导电层，所述陶瓷腔体的表面开设有通孔，所述导电层设置在所述通孔的孔壁表面，所述金属引针和所述陶瓷引针设置在所述通孔沿长度方向的不同段中并密封所述通孔，所述金属引针向所述陶瓷腔体外侧凸出，所述导电层与所述金属引针电连接，用于将所述金属引针与所述陶瓷腔体中的电学元件电连接。

【技术特征摘要】
1.一种封接结构，其特征在于，包括陶瓷腔体、陶瓷引针、金属引针和导电层，所述陶瓷腔体的表面开设有通孔，所述导电层设置在所述通孔的孔壁表面，所述金属引针和所述陶瓷引针设置在所述通孔沿长度方向的不同段中并密封所述通孔，所述金属引针向所述陶瓷腔体外侧凸出，所述导电层与所述金属引针电连接，用于将所述金属引针与所述陶瓷腔体中的电学元件电连接。2.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述陶瓷腔体和所述陶瓷引针的材料包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、镁铝尖晶石、碳化硅、氮化硅及氮化铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述陶瓷腔体和所述陶瓷引针的膨胀系数差值相差小于5％。4.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述陶瓷引针和所述陶瓷腔体的主要组分的材料相同，质量分数相差小于5％。5.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述陶瓷引针的长度为所述通孔的长度的1/2～3/4。6.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述金属引针的材料包括可伐、钛、钼、不锈钢及铌中的至少一种。7.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述金属引针的长度为所述通孔的长度的1/2～1/4。8.根据权利要求1所述的封接结构，其特征在于，所述导电层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晓霞，张嵘，李冬梅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11