高可靠密封氧化亚铜半导体电嘴的方法技术

本发明专利技术提出的高可靠密封氧化亚铜半导体电嘴的方法，旨在提供一种不需要预先对金属件进行氧化处理，密封合格率高的密封方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：首先在半导体部件的下端面涂敷釉层后烧结，并将经过预先玻璃化处理的玻璃毛坯和瓷管同轴装入电嘴外壳体中，然后将上述组件放入夹具中，连同夹具一并入炉中加热，进行高温封接；封接过程分两次加热、加压完成，在每次加热过程中，通过电嘴外壳体内上端连接的瓷管，对软化的玻璃毛坯端面施加轴向压力，使软化后的玻璃毛坯充分填满密封区域空间。本方法解决了氧化膜与熔融的密封玻璃结合界面过渡层质量差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低压、高能电点火
，更具体地说，本专利技术涉及一种密封氧化亚铜半导体点火电嘴的方法。
技术介绍
氧化亚铜半导体电嘴是发动机中使用的一种点火器，它借助于点火系统中点火装置产生的电压，通过电缆传送作用于氧化亚铜半导体电嘴中心电极与侧电极(电嘴外壳体)之间，使电嘴顶端氧化亚铜半导体产生“雪崩式”放电，点燃燃烧室内的油气混合物。它具有发火电压低、火花能量大、耐热冲击、耐电火花腐蚀、对环境状况(如气压)不敏感、使用寿命长等优点。由于电嘴部分装配在燃烧室内，所处的环境条件较为恶劣，其工作环境温度约-50°C +500°C，(短时+600°C、10s)。在发动机运行过程中，氧化亚铜半导体电嘴发火端面还将会承受发动机内产生的高气压。密封玻璃与中心电极外表面、电嘴外壳体内表面之间，以及密封玻璃自身的任何不密封，将导致高热、高压的燃气从燃烧室通过氧化亚铜半导体电嘴泄漏，引起中心电极高温腐蚀，甚至使氧化亚铜半导体电嘴不能工作失效。因此要求氧化亚铜半导体电嘴除了具备发火电压等电性能外，还应具有高可靠的密封性和耐环境温度的要求。为了满足这一使用环境特点，通常可以采用将玻璃毛坯装配在电嘴特定部位， 经过高温加热，使玻璃毛坯熔融并填满该区域而达到密封。在现有技术中，按照玻璃密封时所处的封接环境不同，可以将玻璃密封技术分为以下三种微还原性气氛玻璃密封、气体(氮气、氩气等)保护玻璃密封、氧化性气氛玻璃密封。中国公开号为CN101259985、CNlOl 117276的专利公开了一种适用于经过预先氧化处理金属与玻璃之间的密封，同时封接后封接界面以外的金属表面能得到金属本色的微还原性气氛玻璃密封的方法。该方法在封接的高温下，微还原性气氛对金属件表面氧化膜有还原作用，减少了对封接后封接界面以外的金属表面的表面处理难度。但是，对于氧化亚铜半导体电嘴进行密封，由于其半导体部件端面局部烧结有含半导体的氧化亚铜材料，在高温、还原性气氛下会产生还原，而导致氧化亚铜半导体材料的半导体性能降低甚至失效， 引起产品电性能降低。由此可见，该微还原性气氛玻璃密封的方法不适宜该型氧化亚铜半导体电嘴密封。中国公开号为CN101538127公开的一种预抽真空氩气环境玻璃密封的方法，需专用设备对炉膛预抽真空，并向炉膛内回充高纯氩气进行密封，因其加工成本较大，而很少使用。现有技术氧化性气氛玻璃密封方法，适合氧化亚铜半导体电嘴的封接，是由于半导体部件在氧化性气氛中高温烧结而成。为满足电嘴高温、高压的工作环境，现有技术常采用软化温度高的密封材料，如软化温度约为720°C的一种DM346的硼硅玻璃。该方法的密封过程，是将金属件经过预先氧化处理、组装后，在氧化性气氛高温加压完成的。由于在氧化亚铜半导体电嘴封接时，封接温度高，加上氧化性环境，金属件受热在表面所生成的氧化膜不致密，生成的氧化膜厚度较大且疏松。用该氧化膜与熔融的密封玻璃结合界面的过渡层质量差，在较高的外界压强作用下(如2MPa，持续lmin)，将出现漏气现象，造成产品密封性合格率较低，约70%左右。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种不需要预先对金属件进行氧化处理，密封合格率高，。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种，其特征在于，包括如下步骤，首先在半导体部件的下端面涂敷含氧化亚铜半导体的高温釉层后烧结，然后同轴装入中心电极、锁紧螺母焊接固定，随后将上述组件、预先玻璃化处理的密封玻璃毛坯、瓷管同轴放入电嘴外壳体内腔，然后将上述组件放入专用夹具中，连同夹具一并入炉中加热，进行高温封接，封接过程分两次加热、加压完成，在每次加热过程中，通过电嘴外壳体内上端连接的瓷管，对软化的玻璃毛坯端面施加轴向压力，使软化后的玻璃毛坯充分填满密封区域空间。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果。密封合格率高，且不需要预先对金属件进行氧化处理。本专利技术在氧化亚铜半导体电嘴的半导体部件、电嘴外壳体、中心电极、瓷管所形成的空间放置经过玻璃化预处理的硼硅密封玻璃毛坯，分两次加热、加压高温烧结，并通过对瓷管端面施加轴向压力作用于软化的密封玻璃，与金属氧化层充分润湿接触，充分填满特定的密封区域，减少密封玻璃之间的间隙、气泡，有效提高了密封玻璃与密封部位周围零件之间，以及密封玻璃内部的致密性， 增大密封玻璃与金属的中心电极和金属的电嘴外壳体密封部位的玻璃密度，实现氧化亚铜半导体电嘴发火端与外部连接端的气密性，从而解决了氧化膜与熔融的密封玻璃结合界面过渡层质量差的问题。利用本专利技术提供的密封方法，一方面可以保证氧化亚铜半导体性质不改变，另一方面又减少了对金属件的预处理过程，同时，在第一次加热加压过程中，金属件表面生成适宜氧化膜，密封玻璃也得到软化，加压使密封玻璃变形与金属表面氧化膜接触，可以防止后续高温加热使金属表面再次氧化，第二次加热出炉后再次加压，可增大密封玻璃的致密度， 提高产品密封性合格率，密封合格率可达到95%以上。本专利技术采用经过预先玻璃化处理的、具有较高软化温度的硼硅玻璃材料，在一定加热温度、氧化性气氛情况下，分两次对瓷管轴向施加压力封接完成密封区域空间的密封， 进一步增大密封玻璃与金属的中心电极和金属的电嘴外壳体密封部位的玻璃密度，实现氧化亚铜半导体电嘴发火端与外部连接端的气密性，从而提高该型氧化亚铜半导体电嘴的生产合格率。附图说明本专利技术的具体结构由以下的实施例及其附图给出，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。图1是半导体部件涂敷釉端结构示意图。4图2是半导体部件、中心电极、锁紧螺母的组合结构示意图。图3是半导体部件装入电嘴外壳体的结构示意图。图4是本专利技术中氧化亚铜半导体电嘴的结构示意图。图中1.半导体部件，2.中心电极，3.密封玻璃毛坯，4.电嘴外壳体，5.瓷管， 6.衬套，7.锁紧螺母。具体实施例方式图1 图4描述了由半导体部件1、中心电极2、密封玻璃毛坯3、电嘴外壳体4、瓷管5等，依次装配构成的氧化亚铜半导体电嘴。其中，半导体部件1夹于中心电极2和锁紧螺母7之间。半导体部件1是预先涂半导体釉后高温“烧结”成的一个独立部件，然后与密封玻璃等装入电嘴外壳体4，进行电嘴玻璃密封，该过程称为“封接”。中心电极2和锁紧螺母7的端部固联。密封玻璃毛坯3可以采用一种经过预先玻璃化处理的、具有较高软化温度的硼硅玻璃材料。本专利技术提出的，是在氧化亚铜半导体电嘴的半导体部件发火端面预先涂敷含氧化亚铜半导体的高温釉，放置硼硅密封玻璃毛坯3 ； 分两次加热、加压高温烧结在中心电极2与瓷管5之间放置经过玻璃化预处理的硼硅密封玻璃毛坯3，并通过对瓷管端面施加轴向压力作用于软化的密封玻璃毛坯3，使封接过程中密封玻璃完全熔融，与金属氧化层充分润湿接触，充分填满半导体部件、电嘴外壳体、中心电极、瓷管所形成的特定空间的密封区域。两次加热加压完成封接过程。第一次是在相对较低的，金属表面能生成适宜厚度氧化膜的780V 870°C温度加热保温，同时密封玻璃毛坯 3受热软化，通过对瓷管5端面施加外力作用于软化的密封玻璃毛坯3上，软化的密封玻璃毛坯3变形填充密封空间，并与金属件上的氧化膜接触，防止第二次加热中金属件表面继续氧化；第二次是在900°C 980°C高温，密封玻璃完全熔融、与金属氧化层充分润湿接触， 出炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，
申请(专利权)人：成都泛华航空仪表电器有限公司，
类型：发明
国别省市：