[发明专利]光电子器件透明光学窗口的气密封接方法

说明书

本发明提供光电子器件透明光学窗口的气密封接方法，旨在提供一种封接工艺过程简单，结合质量高、连接强度高，封接结构成品率高的气密封接方法。本发明通过下述技术方案予以实现：按照所需封接的透明陶瓷窗口面积，在可伐合金上加工通孔，并预留焊接面。将透明陶瓷窗口先镀上双面增透膜，再在预定焊接面表面镀铬Cr、镍Ni和金Au三层致密金属过渡层。在可伐合金金属管壳的预定焊接面表面先镀镍Ni后镀金Au的两层金属过渡层。将镀有增透膜和金属过渡层的透明陶瓷片、焊料预制件和镀有金属过渡层的可伐合金金属管壳叠加组装在一起，采用Au系焊料，进行两步真空焊接处理，完成可伐合金金属管壳与透明陶瓷片之间的气密封接的封装结构件。

技术领域

本发明涉及可广泛使用于微电子管壳封装、继电器、接插件、太阳能真空集热管光电子器件真空气密封装和光电设备等有气密性要求的光电子器件透明光学窗口的气密封接方法，具体涉及一种透明陶瓷与可伐合金的气密封接方法。

背景技术

光电器件一般将芯片置于密闭外壳内，以防止敏感的光学器件受到外界光线影响，但必须留出一条光通道，需要在外壳内设计一个导光的盖板也就是光窗。光学性能要求的不同，出现了不同的光窗材料和封装结构，但始终没有形成一致的工业方法和标准，从而导致生产周期的延长和费用的提高。在微电子封装最常用的金属管壳是可伐合金，是光窗与金属管帽封接的基本形式，其中光窗封装技术对光电器件的正常工作起着至关重要的作用，影响光窗封接技术主要是管壳与光窗之间的连接技术。科技不断进步，光电器件对封接组件的气密性和光电光窗的封接技术可靠性要求越来越高，常采用气密封装的形式，以增加器件的长期可靠性，因此一般采用金属、陶瓷、硅或毫米厚的玻璃制作气密管壳，使得电和光互连时确保其气密封接，还可抽真空或充入惰性气体的办法,来防潮气、水汽或污染物进入管壳内或侵蚀管壳内的环境。在封接以后，光窗必须起到能使特定波长光线透过的作用。即光窗具有特定的光学性质以提高器件的性能。生产得到可靠的玻璃光窗与金属框组合件，封接后其残余应力应该最小。那么掌握封接玻璃光窗与金属框的特定性质就非常必要。每种光窗材料都与它们的化学组成和加工过程决定的独特的性质有关。高透明陶瓷是在整个波段透过率接近玻璃材料的、具有高力学性能和高化学稳定性的、相对密度可达100％的多晶结构致密焊接体。同时，透明陶瓷窗口在抗强冲击、耐热(熔点>1500℃)和化学稳定性等方面具有其它窗口材料无法比拟的优势。

光学窗口的真空气密封接一般采用熔焊方法、玻璃焊料钎焊方法和合金焊料法。所谓熔焊方法是指在高温下玻璃窗口的焊接面发生熔融软化，从而与可伐合金表面的氧化膜发生反应，形成冶金结合面，从而获得气密封接结构；但由于光窗只是局部受热，能够很好地保持光窗表面的平整。但是熔封区域存在很大的温度梯度，而且与金属的热导存在较大差异，存在残余热应力，从而影响了光窗的光学性能。玻璃焊料钎焊方法则是通过高温下熔融态的玻璃焊料与玻璃窗口封接面和可伐合金表面的氧化膜之间分别发生反应，形成冶金结合面，从而获得气密封接结构。这两种技术封接的光学窗口，其封接面均为玻璃相或陶瓷相构成，界面脆性大，封接过程中的残余应力无法得到有效地释放，抗应力冲击能力差，可靠性不高。合金焊料法是指采用金属焊料为合金材料，经一定温度下的高温处理，最终实现对窗口与可伐合金两种异质材料之间的焊接，生产中最常用的焊料是金锡共晶焊料,通常在280℃熔融和焊接。合金焊料法相比前两种方法力学性能更好，可靠性更高。中国专利公开号CN10317227公开的光学玻璃与可伐合金的气密封接方法，采用Pb系焊料封接光学玻璃与可伐合金。但都未涉及到透明陶瓷与可伐合金的封接方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种封接工艺过程简单，结合质量高、连接强度高，封接结构成品率高的光电子器件透明光学窗口的气密封接方法。