以高硼硅玻璃为代表的先进玻璃材料和以蓝宝石为代表的先进透明陶瓷材料具有优异的光学和力学性能,它们与金属的连接广泛应用于太阳能集热器、LED发光二极管、微波和红外窗口、新能源电池等应用领域。现有连接手段遇到的困难首先界面结合较弱,接头强度较低;其次在于热膨胀系数不匹配,接头应力较大。本实验室研究的超声波钎焊技术是新兴的特种连接技术,特别适用于陶瓷和玻璃等特种难焊材料的连接,目前已经成功应用于蓝宝石和二氧化硅等材料。促进界面的反应结合,提高接头强度。通过陶瓷颗粒掺杂钎焊材料,实现良好热膨胀系数匹配的钎焊。该技术对环境条件要求很低,可以实现在大气环境下的钎焊,适应性很强,效率很高。可代
替传统的玻璃/陶瓷表面金属化后再钎焊的工艺,从而简化工艺流程,提高可靠性和生产效率。图1是与某航
天科技集团共同研发的蓝宝石/invar 合金红外窗口的超声波钎焊封装案例。蓝宝石厚度为0.5mm,钎料带宽度 2mm,封装连接宽度为2mm。蓝宝石/钎料、钎料/invar 合金界面均结合牢固。气密试验通过率从以前的80%左右提高到95%以上。该技术可望应用于更多的电子器材封装、太阳能集热器制造、电池封装、发光器件、散热器件等。