[发明专利]高可靠密封氧化亚铜半导体电嘴的方法

说明书

技术领域

本发明属于低压、高能电点火技术领域，更具体地说，本发明涉及一种密封氧化亚铜半导体点火电嘴的方法。

背景技术

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℃～+500℃，(短时+600℃、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、CN101117276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℃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1min)，将出现漏气现象，造成产品密封性合格率较低，约70％左右。

发明内容

本发明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，高可靠密封氧化亚铜半导体电嘴的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高可靠密封氧化亚铜半导体电嘴的方法，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。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。