基于人造视网膜植入器件的三氧化二铝陶瓷基片与Ti环的钎焊封接方法技术

基于人造视网膜植入器件的三氧化二铝陶瓷基片与金属Ti环钎焊封接方法，它属于焊接技术领域，具体涉及基于人造视网膜植入器件的Al

Brazing sealing method of three oxidation two aluminum ceramic substrate and Ti ring based on artificial retina implantation device

The invention relates to a sealing method of a three oxidation two aluminum ceramic substrate and a metal Ti ring brazing based on an artificial retina implantation device, belonging to the welding technical field, in particular to a Al based on artificial retina implantation device

【技术实现步骤摘要】
基于人造视网膜植入器件的三氧化二铝陶瓷基片与Ti环的钎焊封接方法
本专利技术属于焊接
，具体涉及基于人造视网膜植入器件的Al2O3陶瓷基片与金属Ti环钎焊封接方法。
技术介绍
在人造视网膜结构中，Al2O3陶瓷与金属Ti环的连接不仅要满足一定的连接强度和气密性，而且还要使得整个连接接头具有生物相容性，即整个人造视网膜的结构中不得含有对人体有害的成分。而现有技术无法满足人造视网膜结构中Al2O3陶瓷与金属Ti环的连接。Al2O3陶瓷与金属Ti具有优良的生物兼容性，已经在生物材料领域占领着重要地位。目前，实现Al2O3陶瓷与金属Ti连接的方法主要有扩散焊、钎焊等，其中钎焊法是研究最多应用最广的连接方法。由于Al2O3陶瓷表面较难被活性金属钎料所润湿，为了实现Al2O3陶瓷和金属Ti的连接，需要对Al2O3陶瓷表面进行金属化处理。目前实现Al2O3陶瓷与金属Ti的钎焊连接方式均在较高的温度下实现连接。在中国公开专利“一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与Ti环钎焊封接方法”(申请公布号：CN105598542A)中公开采用真空钎焊是实现Al2O3陶瓷与金属Ti环连接，该专利采用TiNi钎料，TiNi钎料中由于Ni不具有生物相容性，使用TiNi钎料连接的视网膜器件在植入人体后，会对人体产生损伤；而且该专利的钎焊温度为990℃～1450℃，仍然存在焊接温度较高的问题。
技术实现思路
本专利技术目的要解决现有真空钎焊是实现Al2O3陶瓷与金属Ti环连接存在采用TiNi钎料，会对人体产生损伤，且焊接温度较高的问题，而提供基于人造视网膜植入器件的Al2O3陶瓷基片与金属Ti环钎焊封接方法。基于人造视网膜植入器件的Al2O3陶瓷基片与Ti环的钎焊封接方法，具体是按以下步骤完成的：一、制备钎料片：按照金属Ti环尺寸，将Au-Si钎料片冲制成与金属Ti环尺寸相匹配的Au-Si钎料环；二、试样清洗：将金属Ti环、Al2O3陶瓷片和Au-Si钎料环分别置于丙酮溶液中，在温度为25～35℃的条件下超声清洗7min～12min，依次得到清洗后金属Ti环、清洗后Al2O3陶瓷片和清洗后Au-Si钎料；三、Al2O3陶瓷表面金属化：①、将清洗后Al2O3陶瓷片固定放置于物理气相沉积设备的试样台上，关闭真空炉腔，启动真空系统，将真空度抽到≤1×10-5Pa的条件下，同时将真空炉腔预热到350～400℃，充入氩气，调节其流量为150sccm～220sccm，同时将脉冲电压设置为-850V～-950V，在温度为350～400℃、真空度为≤1×10-5Pa、氩气气体流量为150sccm～220sccm和脉冲电压为-850V～-950V条件下氩离子清洗10min～15min，得到氩离子清洗后Al2O3陶瓷片；②、氩离子清洗后，用引弧针在Ti靶表面引弧，并继续在温度为350～400℃、真空度为≤1×10-5Pa、氩气气体流量为150sccm～220sccm和脉冲电压为-850V～-950V条件下利用Ti离子再次清洗，清洗时间为10min～15min，得到Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片；③、Ti离子结束后，调节氩气的气体流量，使压强保持为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，将Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片置于溅射靶前，Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片与溅射靶的距离为8cm～12cm，在温度为350～400℃、压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在60min～120min内，在Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片表面沉积厚度为0.1μm～0.5μm的金属Ti层，得到沉积Ti层Al2O3陶瓷片；④、转换靶材，保持压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，在温度为350～400℃、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在60min～120min内，在沉积Ti层Al2O3陶瓷片的金属Ti层之上沉积一层厚度为2μm～4μm的金属Mo层，得到沉积Mo层/Ti层Al2O3陶瓷片；⑤、再次转换靶材，继续保持压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，在温度为350～400℃、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在30min～60min内，在沉积Mo层/Ti层Al2O3陶瓷片的金属Mo层之上沉积一层厚度为0.1μm～0.5μm的Au层，沉积结束后，关闭电源和氩气开关，待真空腔的温度降至80～120℃时，关闭真空系统，充入过滤后的洁净空气至开门，取样，得到金属化后Al2O3陶瓷片；四、金属Ti环表面金属化：①、将清洗后金属Ti环固定放置于物理气相沉积设备的试样台上，关闭真空炉腔，启动真空系统，将真空度抽到≤1×10-5Pa的条件下，同时将真空炉腔预热到350～400℃，充入氩气，调节其流量为150～220sccm，同时将脉冲电压设置为-850～-950V，在温度为350～400℃、真空度为≤1×10-5Pa、氩气气体流量为150sccm～220sccm和脉冲电压为-850V～-950V条件下氩离子清洗10min～15min，得到氩离子清洗后金属Ti环；②、氩离子清洗结束后，调节氩气的流量，使得压强保持为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，将氩离子清洗后金属Ti环置于溅射靶前，氩离子清洗后金属Ti环与溅射靶的距离为8cm～12cm，在温度为350～400℃、压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在60min～120min内，在氩离子清洗后金属Ti环表面沉积厚度为2μm～4μm的金属Mo层，得到沉积Mo层金属Ti环；③、转换靶材，保持压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，在温度为350～400℃、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在30min～60min内，在沉积Mo层金属Ti环的金属Mo层之上沉积一层厚度为0.1μm～0.5μm的Au层，得到沉积Au层/Mo层金属Ti环，沉积结束后，关闭电源和氩气开关，待真空腔的温度降至80～120℃时，关闭真空系统，充入过滤后的洁净空气至开门，取样，得到金属化后金属Ti环；五、封接：将清洗后Au-Si钎料置于金属化后Al2O3陶瓷片和金属化后金属Ti环之间，组成待焊装焊件，将待焊装焊件放置在真空钎焊炉中，当真空度达到1.50×10-5Pa～2.50×10-5Pa之后，在加热速度为8℃/min～12℃/min下加热至温度为390～420℃，并在温度为390～420℃为下保温3min～5min，再控制冷却速度为5℃/min～10℃/min冷却至温度为80～120℃，然后随炉冷却至室温，即完成人造视网膜植入器件的Al2O3陶瓷基片与金属Ti环钎焊封接。本专利技术采用Au-Si钎料实现Al2O3陶瓷与金属Ti环的连接，为了提高连接接头的连接强度以达到视网膜器件的要求，在Al2O3陶瓷与金属Ti环的待焊接面上通过磁控溅射的方式沉积金属化层，在Al2O3陶瓷表面沉积一层较薄的并与其具有较好粘附力的金属Ti，然后再继续在金属Ti层和金属Ti环之上磁控溅射沉积一层较厚的与Au-Si钎料具有较好润湿性的金属Mo层，为了抑制金属Mo层在封接之前发生氧化影响后续的封接反应，在沉积的金属Mo层之上再沉积一层较薄的Au层，保护金属M本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于人造视网膜植入器件的Al

【技术特征摘要】
1.基于人造视网膜植入器件的Al2O3陶瓷基片与金属Ti环钎焊封接方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：一、制备钎料片：按照金属Ti环尺寸，将Au-Si钎料片冲制成与金属Ti环相匹配的Au-Si钎料环；二、试样清洗：将金属Ti环、Al2O3陶瓷片和Au-Si钎料环分别置于丙酮溶液中，在温度为25～35℃的条件下超声清洗7min～12min，依次得到清洗后金属Ti环、清洗后Al2O3陶瓷片和清洗后Au-Si钎料；三、Al2O3陶瓷表面金属化：①、将清洗后Al2O3陶瓷片固定放置于物理气相沉积设备的试样台上，关闭真空腔，启动真空系统，将真空度抽到≤1×10-5Pa的条件下，同时将真空炉腔预热到350～400℃，充入氩气，调节其流量为150sccm～220sccm，同时将脉冲电压设置为-850V～-950V，在温度为350～400℃、真空度为≤1×10-5Pa、氩气气体流量为150sccm～220sccm和脉冲电压为-850V～-950V条件下氩离子清洗10min～15min，得到氩离子清洗后Al2O3陶瓷片；②、氩离子清洗后，用引弧针在Ti靶表面引弧，并继续在温度为350～400℃、真空度为≤1×10-5Pa、氩气气体流量为150sccm～220sccm和脉冲电压为-850V～-950V条件下利用Ti离子再次清洗，清洗时间为10min～15min，得到Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片；③、Ti离子清洗结束后，调节氩气的气体流量，使压强保持为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，将Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片置于溅射靶前，Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片与溅射靶的距离为8cm～12cm，在温度为350～400℃、压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在60min～120min内，在Ti离子清洗后Al2O3陶瓷片表面沉积厚度为0.2μm～1μm的金属Ti层，得到沉积Ti层Al2O3陶瓷片；④、转换靶材，保持压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，在温度为350～400℃、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在60min～120min内，在沉积Ti层Al2O3陶瓷片的金属Ti层之上沉积一层厚度为2μm～4μm的金属Mo层，得到沉积Mo层/Ti层Al2O3陶瓷片；⑤、再次转换靶材，继续保持压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，在温度为350～400℃、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在30min～60min内，在沉积Mo层/Ti层Al2O3陶瓷片的金属Mo层之上沉积一层厚度为0.1μm～0.5μm的Au层，沉积结束后，关闭电源和氩气开关，待真空腔的温度降至80～120℃时，关闭真空系统，充入过滤后的洁净空气至开门，取样，得到金属化后Al2O3陶瓷片；四、金属Ti环表面金属化：①、将清洗后金属Ti环固定放置于物理气相沉积设备的试样台上，关闭真空炉腔，启动真空系统，将真空度抽到≤1×10-5Pa的条件下，同时将真空炉腔预热到350～400℃，充入氩气，调节其流量为150～220sccm，同时将脉冲电压设置为-850～-950V，在温度为350～400℃、真空度为≤1×10-5Pa、氩气气体流量为150sccm～220sccm和脉冲电压为-850V～-950V条件下氩离子清洗10min～15min，得到氩离子清洗后金属Ti环；②、氩离子清洗结束后，调节氩气的流量，使得压强保持为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，将氩离子清洗后金属Ti环置于溅射靶前，氩离子清洗后金属Ti环与溅射靶的距离为8cm～12cm，在温度为350～400℃、压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在60min～120min内，在氩离子清洗后金属Ti环表面沉积厚度为2μm～4μm的金属Mo层，得到沉积Mo层金属Ti环；③、转换靶材，保持压强为0.5×10-1Pa～1.5×10-1Pa，在温度为350～400℃、氩气气氛和4kV～5kV的负高压下，在30min～60min内，在沉积Mo层金属Ti环的金属Mo层之上沉积一层厚度为0.1μm～0.5μm的Au层，得到沉积Au层/Mo层金属Ti环，沉积结束后，关闭电源和氩气开关，待真空腔的温度降至80～120℃时，关闭真空系统，充入过滤后的洁净空气至开门，取样，得到金属化后金属Ti环；五、封接：将清洗后Au-Si钎料置于金属化后Al2O3陶瓷片和金属化后金属Ti环之间，组成待焊装焊件，将待焊装焊件放置在真空钎焊炉中，当真空度达到1.50×10-5Pa～2.50×10-5Pa之后，在加热速度为8℃/min～12℃/min下加热至温度为390～420℃，并在温度为390～420℃为下保温3min～5min，再控制冷却速度为5℃/min～10℃/min冷却至温度为80～120℃，然后随炉冷却至室温，即完成人造视网膜植入器件的Al2O3陶瓷基片...

【专利技术属性】
技术研发人员：林铁松，杨汉高，王茂昌，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44