本發明專利技術公開了一種低溫金屬杜瓦的窗架與光學窗口的真空密封焊接方法，窗架為可伐合金材料，光學窗口為對紅外透光的材料。該方法采用銦作為焊料，在光學窗口的焊接處真空鍍膜Ｃｒ／Ａｕ層作為過渡層，在低溫下焊接。本發明專利技術的最大優點是由于在低溫下焊接，不會對紅外光學窗口上的減反射膜產生任何不良影響；采用軟金屬銦作為焊料連結，可以緩沖光學窗口材料與可伐合金材料膨脹系數的差異，其漏氣率優于３×１０↑［－１２］乇．升／秒；放氣率相對傳統工藝要小很多。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于紅外焦平面探測器的低溫金屬杜瓦焊接工藝，具體是指。
技術介紹
高真空低溫金屬杜瓦是保證低溫紅外焦平面探測器正常工作的關鍵部件。紅外輻射信號是通過低溫金屬杜瓦的紅外光學窗口入射到紅外焦平面探測器上，由紅外焦平面探測器將輻射信號轉為電信號輸出。紅外光學窗口由玻璃、石英、鍺、硅、硫化鋅、硒化鋅、藍寶石等材料經光學加工制成，它與金屬杜瓦是通過可伐合金窗架密封聯結的，其密封性與機械強度的好壞將直接影響杜瓦的真空度，進而影響器件的性能。目前，可伐合金窗架與紅外光學窗口的真空密封聯結通常有二種方法一種是采用低熔點的PbO-SiO2、PbO-B2O3-SiO2、B2O3、Li2O-B2O3、Na2O-P2O5、B2O3-P2O5、P2O5-SnO-ZnO系玻璃為焊料直接進行焊接，它的優點是機械強度好，缺點是由于空氣中的氫和氦對玻璃系焊料有滲透，滲透率隨溫度的升高按指數關系增大，因此，杜瓦的長期真空密封性不好。另一種是采用低溫有機膠膠接，這種方法的優點是工藝簡單，但由于低溫有機膠在真空下會持續放氣，會污染探測器，同時又不耐高溫(≤80℃)，難以長期保持杜瓦內的真空度。因此，現有的可伐合金窗架與紅外光學窗口的密封方法都不理想，必須要探索一種新方法來實現可伐合金窗架與紅外光學窗口的長期真空密封聯結。
技術實現思路
本專利技術的目的就是要提供一種可伐合金窗架與紅外光學窗口的長期真空密封聯結的方法。本專利技術是采用焊接方法聯結的，其步驟如下1.采用常規的光刻和掩膜方法在紅外光學窗口1與可伐合金窗架2凹槽相的接觸環形面上用離子束濺射方法，依次濺射鉻層101，厚度為300-400埃；金層102，厚度為1μm。然后在紅外光學窗口的非焊接面上真空蒸涂減反射膜203。2.按可伐合金窗架凹槽201的形狀和尺寸加工一個銦環3，銦環的高度要高于凹槽深度0.02-0.04mm。3.在可伐合金窗架凹槽內均勻涂上氯化鋅的乙二醇飽和溶液，作為助焊劑，將上述加工好的銦環作為焊料放在凹槽內，再將其放入電加熱爐4上，用罩子罩在電加熱爐上，充入氮氣，在氮氣的保護下，加熱到160-170℃，保持5-6分鐘，此時，焊料熔融且很飽滿的填滿槽內，然后停止加熱，自然降至室溫，再將其浸入無水乙醇中蕩洗，再在氮氣保護下加熱至35-40℃烘干。4.對步驟1制備好的光學窗口的透光部位用光刻膠進行保護，保護紅外窗口上的減反射膜，在光學窗口邊緣的環行金層102上均勻涂上一層松香的乙醇飽和溶液，將光學窗口放入可伐合金窗架凹槽上，使光學窗口的環行金層與凹槽內的銦相接觸，然后在光學窗口上加一有重量的壓塊5，再將其放入加熱爐4內，充入氮氣，在氮氣的保護下，加熱到160-170℃，保持10分鐘，此時，焊料熔融且焊料完全與金層貼合。降到室溫后，將其浸入無水乙醇中蕩洗，去除光刻膠，再在氮氣保護下加熱到40℃烘干?？煞ズ辖鸫凹芘c紅外光學窗口的焊接完畢。本專利技術的優點如下 1.整個焊接過程是在較低的溫度下進行，不超過170℃，不會對紅外光學窗口上的減反射膜產生任何不良影響。2.采用軟金屬銦作為焊料連結，可以緩沖光學窗口材料與可伐合金材料膨脹系數的差異，其漏氣率優于3×10-12乇.升/秒；放氣率相對傳統工藝要小很多。附圖說明圖1為本專利技術的可伐合金窗架與紅外光學窗口焊接的結構示意圖。圖2為圖1的局部放大圖。圖3為鍺光學窗口焊接前后長波紅外透過率情況。圖4為硫化鋅光學窗口焊接前后中波紅外透過率情況。圖5為石英光學窗口焊接前后短波紅外透過率情況。圖6為寶石片光學窗口焊接前后可見-近紅外透過率情況。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步的詳細說明目前常用透紅外窗口材料有玻璃、石英、鍺、硅、硫化鋅、硒化鋅、藍寶石。由于這些紅外窗口材料基體上對紅外光透過率都不高，往往要在其兩表面透光部位形成減反射膜。針對此特點，本專利技術為防止光刻和離子束濺射對減反射膜質量的影響，首先采用常規的光刻和掩膜方法在紅外光學窗口1與可伐合金窗架2的凹槽201相接觸的環形面上用離子束濺射方法，依次濺射鉻層101，厚度為300-400埃；金層102，厚度為1μm，作為過渡層，其牢度可以滿足焊接要求。然后在紅外光學窗口的非焊接面上真空蒸涂減反射膜103。采用軟金屬銦作為焊料連結，目的是可以緩解光學窗口材料與可伐合金材料膨脹系數的差異。其次焊接溫度低，不會對紅外光學窗口上的減反射產生任何不良影響。下面提供幾個采用上述步驟焊接的實施例的測量結果實施例1鍺光學窗口(長波紅外，以海洋衛星用窗口樣品焊接統計)從圖3可見，鍺光學窗口焊接前后透過率沒有發生明顯變化。用檢漏儀進行漏率檢測，情況如下 實施例2硫化鋅光學窗口(七號衛星用中波紅外窗口樣品焊接統計)從圖4可見，硫化鋅光學窗口焊接前后透過率沒有發生明顯變化。用檢漏儀進行漏率檢測，情況如下 實施例3石英光學窗口(以七號衛星用短波紅外窗口樣品焊接統計)從圖5可見，石英光學窗口焊接前后透過率沒有發生明顯變化。用檢漏儀進行漏率檢測，情況如下 實施例4寶石片光學窗口從圖6可見，寶石片光學窗口焊接前后透過率沒有發生明顯變化。用檢漏儀進行漏率檢測，情況如下 權利要求1.一種，其特征在于具體步驟如下A.首先采用常規的光刻和掩膜方法，在紅外光學窗口(1)與可伐合金窗架(2)凹槽(201)相焊接的環形面上用離子束濺射方法，依次濺射鉻層(101)，厚度為300-400埃；金層(102)，厚度為1μm；然后在紅外光學窗口表面的非焊接面上真空蒸涂減反射膜(203)；B.按可伐合金窗架凹槽(201)的形狀和尺寸加工一個銦環(3)，銦環的高度要高于凹槽深度0.02-0.04mm；C.在可伐合金窗架凹槽(201)內均勻涂上氯化鋅的乙二醇飽和溶液，作為助焊劑，將上述加工好的銦環(3)作為焊料放在凹槽內，再將其放入爐內(4)，在氮氣的保護下，加熱到160-170℃，保持5-6分鐘，此時，焊料熔融且很飽滿的填滿槽內，然后停止加熱，自然降至室溫，再將其浸入無水乙醇中蕩洗，再在氮氣保護下加熱至35-40℃烘干；D.對步驟A制備好的光學窗口的透光部位用光刻膠進行保護，保護紅外窗口上的減反射膜，在光學窗口邊緣的環行金層(102)上均勻涂上一層松香的乙醇飽和溶液，將光學窗口放入可伐合金窗架凹槽(201)上，使光學窗口的環行金層與凹槽內的銦相接觸，然后在光學窗口上加一有重量的壓塊(5)，再將其放入爐內(4)，在氮氣的保護下，加熱到160-170℃，保持10分鐘，此時，焊料熔融且焊料完全與金層貼合，降到室溫后，將其浸入無水乙醇中蕩洗，去除光刻膠，再在氮氣保護下加熱到40℃烘干，可伐合金窗架與紅外光學窗口的焊接完畢。全文摘要本專利技術公開了一種，窗架為可伐合金材料，光學窗口為對紅外透光的材料。該方法采用銦作為焊料，在光學窗口的焊接處真空鍍膜Cr/Au層作為過渡層，在低溫下焊接。本專利技術的最大優點是由于在低溫下焊接，不會對紅外光學窗口上的減反射膜產生任何不良影響；采用軟金屬銦作為焊料連結，可以緩沖光學窗口材料與可伐合金材料膨脹系數的差異，其漏氣率優于3×10文檔編號C23C14/48GK1820885SQ20061002504公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種低溫金屬杜瓦的窗架與光學窗口的真空密封焊接方法，其特征在于具體步驟如下：Ａ．首先采用常規的光刻和掩膜方法，在紅外光學窗口（１）與可伐合金窗架（２）凹槽（２０１）相焊接的環形面上用離子束濺射方法，依次濺射鉻層（１０１），厚度為３０ ０－４００埃；金層（１０２），厚度為１μｍ；然后在紅外光學窗口表面的非焊接面上真空蒸涂減反射膜（２０３）；Ｂ．按可伐合金窗架凹槽（２０１）的形狀和尺寸加工一個銦環（３），銦環的高度要高于凹槽深度０．０２－０．０４ｍｍ；Ｃ．在 可伐合金窗架凹槽（２０１）內均勻涂上氯化鋅的乙二醇飽和溶液，作為助焊劑，將上述加工好的銦環（３）作為焊料放在凹槽內，再將其放入爐內（４），在氮氣的保護下，加熱到１６０－１７０℃，保持５－６分鐘，此時，焊料熔融且很飽滿的填滿槽內，然后停止加熱，自然降至室溫，再將其浸入無水乙醇中蕩洗，再在氮氣保護下加熱至３５－４０℃烘干；Ｄ．對步驟Ａ制備好的光學窗口的透光部位用光刻膠進行保護，保護紅外窗口上的減反射膜，在光學窗口邊緣的環行金層（１０２）上均勻涂上一層松香的乙醇飽和溶液，將 光學窗口放入可伐合金窗架凹槽（２０１）上，使光學窗口的環行金層與凹槽內的銦相接觸，然后在光學窗口上加一有重量的壓塊（５），再將其放入爐內（４），在氮氣的保護下，加熱到１６０－１７０℃，保持１０分鐘，此時，焊料熔融且焊料完全與金層貼合，降到室溫后，將其浸入無水乙醇中蕩洗，去除光刻膠，再在氮氣保護下加熱到４０℃烘干，可伐合金窗架與紅外光學窗口的焊接完畢。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王小坤，張亞妮，朱三根，劉向陽，
申請(專利權)人：中國科學院上海技術物理研究所，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]
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