[发明专利]一种蓝宝石的扩散焊连接方法

说明书

本发明提供了一种蓝宝石的扩散焊连接方法，属于蓝宝石制造技术领域。本发明将待连接的蓝宝石母材进行表面抛光处理，得到预处理蓝宝石；将有机液体和低熔点玻璃粉末混合，得到浆料液；所述低熔点玻璃粉末的熔点不高于500℃；将所述浆料液喷涂在所述预处理蓝宝石的待焊面，然后将喷涂有浆料液的待焊面相接放置，用夹具固定并施压；所述夹具的热膨胀系数小于蓝宝石母材的热膨胀系数；对所述夹具和预处理蓝宝石加热使所述预处理蓝宝石的晶片界面融合，然后进行冷却。本发明利用低熔点玻璃粉末优良的流动性和润湿性促进待焊蓝宝石之间的接触和相互扩散，同时利用夹具与蓝宝石之间的热膨胀系数差异实现蓝宝石接头的加压。

技术领域

本发明涉及蓝宝石制造技术领域，尤其涉及一种蓝宝石的扩散焊连接方法。

背景技术

蓝宝石主要由α-Al₂O₃构成，具有高硬度、高熔沸点、高耐磨性等优点。同时由于其透光性好，透射光散射率低，已被广泛应用在医疗器械、航空航天、军事工业等领域，比如用于制作航空器材观察窗口等。

目前，人工蓝宝石的制作方法有提拉法、泡生法、热交换法等。其中最主流的提拉法，在现有技术条件下晶坯生长直径极限仅350mm左右。切片加工后晶片产品直径最大不超过300mm。远不足以满足上述领域对蓝宝石晶片的尺寸需求。为解决这一问题，需要提出一种可以将多块蓝宝石晶片连接起来的方法。

现有的连接蓝宝石晶片的方法有三大类：粘接法、扩散焊接法、钎焊法。浆液粘接法并没有实现晶片之间原子层面的结合，因而可靠性差，满足不了高端场合的应用需求。扩散焊接法需要施加非常高的温度和压力，不适于批量制作，且现有的扩散焊接方法因为两侧待焊接材料之间存在的缝隙难以消除，导致焊缝处的接触和扩散速度很慢，扩散需要很长时间，而且界面融合比例较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蓝宝石的扩散焊连接方法。本发明提供的连接方法能够实现蓝宝石原子层面的结合，提高接头力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种蓝宝石的扩散焊连接方法，包括以下步骤：

将待连接的蓝宝石母材进行表面抛光处理，得到预处理蓝宝石；

将有机液体和低熔点玻璃粉末混合，得到浆料液；所述低熔点玻璃粉末的熔点不高于500℃；

将所述浆料液喷涂在所述预处理蓝宝石的待焊面，然后将喷涂有浆料液的待焊面相接放置，用夹具固定并施压；所述夹具的热膨胀系数小于蓝宝石母材的热膨胀系数；

对所述夹具和预处理蓝宝石加热使所述预处理蓝宝石的晶片界面融合，然后进行冷却。

优选地，所述低熔点玻璃粉末的熔点为350～480℃。

优选地，所述低熔点玻璃粉末的平均颗粒直径为0.25～10μm。

优选地，所述夹具为耐高温材质，所述夹具的热膨胀系数在500～2000℃下为4×10^-6～7×10^-6/K。

优选地，所述夹具的材质为钨或钼。

优选地，对所述夹具和预处理蓝宝石加热的温度为700～2000℃。

优选地，由室温升温至所述加热的温度的升温速率为1～20℃/min。

优选地，所述保温的时间为1～8h。

优选地，所述夹具包括底板和设置于所述底板两侧的侧板，所述侧板设置有紧固螺栓孔，所述紧固螺栓孔内部设置有螺栓，所述固定为拧紧所述螺栓进行固定。