密封连接器制程问题研究

常旭

泰州市航宇电器有限公司  江苏泰州  225300

摘 要：密封连接器具有低泄露率、高密度、高可靠的特点，广泛应用于航天、航空等领域。本文针对密封连接器制备过程中的气泡、粘石墨、异物粘附及绝缘电阻不良等典型问题进行分析，并制定了有效措施，旨在提升产品合格率。

主题词：密封连接器；气泡；绝缘电阻不良；

1 引言

    密封连接器采用的是金属玻璃封接结构，经过高温烧结后，还需要进行磨扁、二次烧结、电镀等工序，产品加工工序多，且涉及到烧结、电镀两大特殊过程，产品投入产出率仅有75%左右。因此本文针对密封连接器制造过程中的典型问题如气泡、粘石墨、异物粘附及绝缘电阻不良等进行分析并制定有效措施，能够起到提升合格率、降低成本、提高市场竞争力的作用。

2 问题分析

2.1 气泡

密封连接器在高温融封过程中玻璃内部会产生很多气泡，气泡在热力作用下会朝着玻璃表面溢出，随着产品从高温区向低温区过渡，玻璃逐渐凝固，部分气泡留在玻璃中，气泡的表现形式有表面气泡、内部气泡及界面气泡。气泡的生成主要与产品结构、零件洁净度以及预氧化程度关系密切。

2.2粘石墨

粘石墨问题主要与石墨材料和高温扩散有关。其中，石墨材料与密度、颗粒度大小关系密切，高温扩散与温度、压力、时间等参数关系密切，但温度、时间直接影响到产品封接质量，因此，该问题主要从石墨材料、模具结构（压力）两个方面进行改进。

2.3异物粘附

电镀生产过程中，为保证生产效率，产品卸挂后统一放置于塑料淘篓中进行脱水、吹干及周转；吹干时易造成塑料受热熔化，产品表面残留塑料熔融物。因此，需要优化载具，保证产品吹干的过程中，不会产生多余物，同时保证产品表面洁净度。

2.4 缺镀

密封连接器外壳绝缘、引线镀金时，因内腔镀金层较薄，受镀液中氰根络合的影响，产品内腔个别部位会出现金被溶解的现象，造成缺镀。需要优化镀液参数，减少氰根对金的络合，让整个化学反应在一个方向上进行。

2.5红斑色差

密封连接器生产过程中会存在部分壳体出现金层缺镀以及客户要求无绑扎痕迹问题，针对此类产品都需要在原有金层上套镀金层，由于此过程为非连续电镀过程，加镀金之前需要进行活化处理，目前采用柠檬酸活化1min，Au本身电位极高，自身不易出现钝化，且常规条件下柠檬酸本身不与Au及其氧化物发生反应，镀后经常出现红斑、色差。需要对镀前工序进行优化，保证镀前金层的活化状态。

2.6绝缘电阻不良

造成绝缘电阻不稳定的因素包括以下几个方面：

a.镀后清洗对绝缘电阻的影响

密封连接器引线镀金结束后，内腔壳体与玻璃表面残留镀金液，镀金液中含有大量的有机添加剂及导电盐，其剂粘性大，无法通过简单的浸洗去除彻底，产品吹干后，导电盐析出残留在零件及玻璃表面，导电盐吸潮，玻璃表面导电性能提高，甚至直接导通。

  b 降温环境对绝缘电阻的影响

由于玻璃表面原子排列和内部不同，当玻璃从高温熔封冷却到室温时，表面存在不饱和键，为了降低表面能，它将从空气中吸附活性分子。

密封连接器产品经过120℃高温烘焙降温过程中，由于冷热空气对流影响，空气中的水气会迅速向零件及玻璃周围聚集。此时零件自身温度较高，玻璃周围（内腔较为明显）相对湿度明显低于自然环境，其相同气压和温度下饱和空气所含水蒸气质量提升。随着零件及玻璃的温度降低，表面能逐渐增加，不断吸附周围空气中的水分子，直至零件温度降至环境温度，产品玻璃的吸水能力恢复至常规环境温度下吸水能力。

      c 空气湿度对绝缘电阻影响

当空气湿度较大时，由于玻璃具有吸附性，空气中的水分就会吸附在玻璃表面，吸附量与空气的湿度和接触时间长短有关，在高湿度（相对湿度大于75%时）环境下，玻璃极易绝缘不良，绝缘电阻可降低至1000MΩ以内，因此需要保证运输周转环境干燥，避免误判造成不必要返工。

综上所述，对绝缘电阻不良问题需要从镀后清洗优化、降温环境及周转运输环境控制三个方面进行改进。

3 改进措施

3.1 气泡

在保证产品密封性指标＜1×10-3pa·cm3/s前提下，对零件前处理和预氧化工艺进行优化。主要优化内容有：

1）空壳体转电镀清洗前增加一道煤油浸泡刷洗工序，可以更加有效的清除已凝固的切削液，保证壳体清洗质量；

2）优化预氧化工艺，采用三元气氛与氧化炉进行零件氧化，通过色卡准确识别鼠灰色，控制预氧化的质量；

3.2 粘石墨

每批新模具和库存模具使用前必须清洗，连续使用10次或每5天或需重新清洗，但无法完全彻底解决粘石墨问题。

优化石墨模具结构，在模具四周边增加台阶，减少模具与壳体的接触面积，经过数十次实验验证，壳体均不粘石墨，粘石墨问题基本杜绝。

3.3 异物粘附

采用不锈钢淘篓替代塑料淘篓装载进行的脱水、吹干，过程中不会产生异物。不锈钢本身具有一定硬度，产品装载其中，易产生撞伤。在其表面喷涂一层四氟乙烯，保证产品在于其接触过程中，不会形成撞伤。

3.4 缺镀

当镀金槽中金含量降低时，游离的氰根含量增加。引线电镀过程中，镀槽的反应主要朝两个方向进行，分别是阴极金属原子沉积及阴极低电流密度区金属原子的络合（即溶解）。密封连接器内腔底部镀金层厚度为法兰位置的1/8，此位置处于电流密度低区，金原子易被络合溶解形成缺镀。其中，pH值越高，氰根的络合能力越强。

分别选取700只25芯产品分10组进行电镀，其中5组进行金含量梯度验证，金含量分别为4g/L、5g/L、6g/L、7g/L；另4组进行pH值梯度验证，分别为5.9、6.0、6.1、6.2。经过试验随着金含量的升高、pH值的降低，缺镀比例出现了一定程度的降低，考虑电镀成本控制，最终选取参数为金量控制范围为6.5～7g/L，pH值控制在6.0～6.1，此参数下可以保证产品无缺镀不良产生。

3.5 红斑色差

    将镀前活化溶液由柠檬酸更改为30g/L KCN水溶液，氰化物中的氰根本身会对金原子进行吸附及溶解，针对此，将氰化物水溶液作为镀金层的活化溶液，保证其镀前活化状态，镀后产品不会出现红斑、色差等问题。

3.6 绝缘电阻不良

3.6.1 优化清洗工艺

    a）原有镀后清洗工序为：冷水浸洗→冷水浸洗→热水冲洗→吹干检验→盐酸清洗→冷热水冲洗→烘干→抽检；

    b） 优化后清洗工序为：冷水浸洗→冷水浸洗→80℃热水超声洗→热水冲洗→吹干→检验。

    改进后的工序增加了各道浸洗时间，可以更加彻底的将镀液交换出来；

3.6.2 周转包装改进

产品烘焙后降温过程，玻璃表面的水吸附量明显大于于常规自然温度的产品，所以需要提供一个较为干燥的降温环境。针对上述问题制定的技术方案为：将产品装入专用托盘内烘焙，出烘箱后，产品表面盖一层无硫纸，无硫纸表面平铺一层干燥剂；冷却2min即装入配套的自封袋内降温，运输过程中将包装好的产品装入专用收纳箱内，其中放置一定数量的干燥剂；参照此方法，跟踪验证了9个批次产品电性能，合格率基本上都是100%

4 结论

密封连接器的制备过程中问题很多，本文列举的气泡、粘石墨、异物粘附、缺镀、绝缘电阻不良等典型问题，通过优化预氧化工艺方法、石墨模具结构设计、脱水载具、电镀金工艺、电镀后处理工艺及周转包装方式得到明显改善

参考文献：

[1] 上官小红，颜宝锋，祝捷.玻璃金属封接件电镀后绝缘电阻稳定性研究.  [J]:新技术新工艺,2008.12：16-17.

[2] 赵书华，宋春玲.金属与玻璃封接工艺的研究. [J].吉林师范大学学报,2005.2(1): 85-87.

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