CN101609773A - 真空器件的封接方法 - Google Patents
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Abstract
一种真空器件的封接方法，其包括以下步骤：提供一预封接器件，所述预封接器件包括一壳体以及一排气孔设置于该壳体上；制备一密封件，并对该密封件进行真空熔炼处理；将所述密封件设置于预封接器件的排气孔上，并对预封接器件进行抽真空处理；通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接，形成一封接好的真空器件。
Description
技术领域
本发明涉及真空技术领域，尤其涉及一种真空器件的封接方法。
背景技术
真空技术在真空电子器件的制造中起着重要的作用，真空问题越来越引起人们的关注(请参见，Vacuum problems of miniaturization of vacuumelectronic component：a new generation of compact photomultipliers，VacuumV64，P15-31(2002))。真空器件的封接质量对器件的使用寿命具有重要的影响。
请参阅图1，现有技术中，真空器件的封接方法一般包括以下步骤：提供一预封接器件100，该预封接器件100包括一排气孔102；提供一排气管110，并将该排气管110的一端通过低熔点玻璃粉108连接到上述排气孔102，另一端露出于预封接器件100外；提供一连接到抽真空系统106的真空杯104，用该真空杯104将上述排气管110罩住，并对预封接器件100进行抽真空；当达到预定真空度后，采用一聚光封口装置112加热软化排气管110进行封口。当排气管110软化后，在远离排气孔102的一端形成一封闭结构。
请参阅图2，上述方法中还可以将该预封接器件100直接置于一真空室114内，并通过一抽真空系统106对真空室114进行抽真空，当真空室114内达到预定真空度后，采用一电热封口装置116加热软化排气管110进行封口。当排气管110软化后，在远离排气孔102的一端形成一封闭结构。
然而，采用上述方法对预封接器件100进行封接，需要用到排气管110，且排气管110材料为高熔点玻璃，所以在封装好的真空器件上就会留下一突起的尾巴状排气管，这对真空器件的安全性和稳定性带来威胁。而且，所用的排气管110以及封接排气管110的低熔点玻璃粉108在加热时放出的气体会进入预封接器件100，从而影响了真空器件的真空度。
有鉴于此，确有必要提供一种真空器件的封接方法，该方法可以得到真空度高的，且安全性和稳定性好的真空器件。
发明内容
一种真空器件的封接方法，其包括以下步骤：提供一预封接器件，所述预封接器件包括一壳体以及一排气孔设置于该壳体上；制备一密封件，并对该密封件进行真空熔炼处理；将所述密封件设置于预封接器件的排气孔上，并对预封接器件进行抽真空处理；通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接，形成一封接好的真空器件。
与现有技术相比较，本技术方案提供的真空器件的封接方法，通过密封件对真空器件进行封接，使得制备的真空器件没有突起的尾巴状排气管，提高了真空器件的安全性和稳定性。而且，提前对密封件进行熔炼处理，排出密封件的内部气体，避免了后续封接步骤中气体进入预封接器件中，从而提高了真空器件的真空度。
附图说明
图1为现有技术中一种真空器件的封接装置的结构示意图。
图2为现有技术中另一种真空器件的封接装置的结构示意图。
图3为本技术方案真空器件的封接方法的流程图。
图4为本技术方案第一实施例真空器件的封接方法的流程图。
图5为本技术方案第一实施例真空器件的封接装置的结构示意图。
图6(a)-(d)为本技术方案第一实施例提供的真空器件的排气孔的剖视及俯视示意图。
图7(a)-(d)为本技术方案第一实施例提供的密封件的剖视及俯视示意图。
图8为本技术方案第二实施例真空器件的封接方法的流程图。
图9为本技术方案第三实施例真空器件的封接方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本技术方案的真空器件的封接方法。
请参阅图3，本技术方案提供了一种真空器件的封接方法，其主要包括以下步骤：
步骤一，提供一预封接器件，所述预封接器件包括一壳体以及一排气孔设置于该壳体上。
所述预封接器件的材料可以为玻璃，金属等任何可以通过低熔点玻璃粉封接的材料。所述预封接器件可以为任何需进行永久性封装的器件，其体积大小可以根据实际需要选择。
所述排气孔的位置不限，孔径为2～10毫米。所述排气孔的形状不限，可以为圆柱状、倒台柱状、T型台阶状、漏斗状或其他形状。
步骤二，制备一密封件，并对该密封件进行熔炼处理。
所述密封件的材料为低熔点玻璃粉。该低熔点玻璃粉在制备成密封件之前，先于一真空环境下进行熔炼处理，以将其内部气体排出。于真空环境下进行熔炼处理的方法具体包括以下步骤：
首先，提供一定量的低熔点玻璃粉，并将该低熔点玻璃粉置于一真空环境中。所述真空环境的气体压强低于1×10-2帕。其次，对该低熔点玻璃粉进行加热，使低熔点玻璃粉处于熔融态，并保持一段时间。所述加热可以通过电热丝、红外照射或激光照射等方法实现。所述低熔点玻璃粉在熔融态下保持的时间为30～60分钟。在该过程中，低熔点玻璃粉内的气体全部排出。再次，将该低熔点玻璃粉降温至室温，熔融态的低熔点玻璃粉凝固，并将该凝固的低熔点玻璃粉取出。
该密封件可直接采用上述熔融态的低熔点玻璃粉。或者，该密封件还可以为通过机械加工上述凝固的低熔点玻璃粉或将上述熔融态的低熔点玻璃粉于一模具中凝固获得的一固态低熔点玻璃粉。该固态低熔点玻璃粉制成的密封件的形状不限，尺寸与排气孔相对应。进一步，在该密封件成型的过程中还可以形成一排气通道于该密封件上。该排气通道于该密封件上的位置不限。
本技术方案中，由于对低熔点玻璃粉进行了熔炼排气处理，所以，在后续步骤中，加热软化密封件对预封接器件进行封接的过程中，就不会有气体排出，从而避免了有气体进入预封接器件内，使得封接的真空器件可以具有较高的真空度。
步骤三，将所述密封件设置于预封接器件的排气孔上，并对预封接器件进行抽真空处理。
抽真空处理的具体步骤与密封件的结构形态相关。具体地，当密封件采用熔融态的低熔点玻璃粉，或没有排气通道的密封件时，应先对预封接器件进行抽真空，再将所述密封件设置于预封接器件的排气孔上。当密封件采用一具有排气通道的密封件时，还可以先将所述密封件设置于预封接器件的排气孔上，再对预封接器件进行抽真空。
所述抽真空的方法具体包括以下步骤：首先，将所述预封接器件置于一真空环境中或与一抽真空系统相连通，并进行抽真空。所述预封接器件的真空度根据所要制备的真空器件的真空度确定。其次，加热该预封接器件，对预封接器件进行烘烤排气。通过对预封接器件进行烘烤排气，可以尽量的将预封接器件内的空气排出。烘烤排气的温度应当低于制备密封件的低熔点玻璃粉的软化温度。
步骤四，通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接，形成一封接好的真空器件。
通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接的步骤与密封件的结构形态相关。当密封件采用熔融态的低熔点玻璃粉，可以直接降温凝固将预封接器件的排气孔封接。当密封件采用一固态的低熔点玻璃粉，则需要先加热软化，然后再降温凝固将预封接器件的排气孔封接。
以下将通过不同的实施例详细说明本技术方案的真空器件的封接方法。
请参阅图4及图5，本技术方案第一实施例提供了一种真空器件的封接方法，其主要包括以下步骤：
步骤一，提供一预封接器件304，所述预封接器件304包括一壳体306以及一排气孔308设置于该壳体306上。
所述预封接器件304的材料可以为玻璃，金属等任何可以通过低熔点玻璃粉封接的材料。所述预封接器件304的大小根据实际情况选择。请参见图6(a)-图6(d)，所述排气孔308可以为圆柱状、倒台柱状、T型台阶状、漏斗状或其他形状。其中，图6(a)为T型台阶状，图6(b)为圆柱状，图6(c)为倒台柱状，6(d)为漏斗状。
本实施例中的预封接器件304为一真空电子器件。壳体306为玻璃，壳体306上开有一排气孔308。该预封接器件304还进一步包括了置于该壳体306内的其他电子元件(图中未显示)。该排气孔308的孔径优选为2～10毫米。该排气孔308设置成T型台阶状，以便于设置密封件300。
可以理解，所述预封接器件304不限于真空电子器件，任何需进行永久性封装的器件均可。
步骤二，制备一密封件300，该密封件300包括至少一排气通道302。
所述密封件300的制备方法具体包括以下步骤：
首先，提供一定量的低熔点玻璃粉，并将该低熔点玻璃粉置于一真空环境中。所述真空环境的气体压强低于1×10-2帕。其次，对该低熔点玻璃粉进行加热，使低熔点玻璃粉处于熔融态，并保持一段时间。所述加热可以通过电热丝、红外照射或激光照射等方法实现。所述低熔点玻璃粉在熔融态下保持的时间为30～60分钟。在该过程中，低熔点玻璃粉内的气体全部排出。再次，将该低熔点玻璃粉降温至室温，熔融态的低熔点玻璃粉凝固。最后，通过机械加工将熔炼后的低熔点玻璃粉制成一密封件300。
本实施例中，为了避免机械加工的复杂性，还可以采用熔融成型的方法制备密封件300，其具体包括以下步骤：首先，提供一定量的低熔点玻璃粉，并将该低熔点玻璃粉置于一模具里。所述模具的形状与所要制备的密封件300的形状相同。其次，将载有低熔点玻璃粉的模具置于一真空环境中，该真空环境中的气体压强低于1×10-2帕。再次，对该低熔点玻璃粉进行加热以使其处于熔融态，并保持30～60分钟，以将其内部气体全部排出。再次，将该低熔点玻璃粉降温至室温，熔融态的低熔点玻璃粉凝固。最后，将凝固后的低熔点玻璃粉脱模，形成一密封件300。
请参见图7，该密封件300包括至少一排气通道302。该排气通道302的孔径为1～5毫米。该密封件300的形状不限，可以为圆柱状、台柱状、T型台阶状或其他形状。本实施例优选地，使密封件300的形状与排气孔308的形状相对应。所述排气通道302的位置不限，可以设置于密封件300的中间或侧面。本实施例中，所述密封件300为一中空圆柱体，且其中空部分作为排气通道302。
步骤三，将所述密封件300设置于预封接器件304的排气孔308上，并对预封接器件304进行抽真空。
将所述密封件300设置于预封接器件304的排气孔308上，确保密封件300的排气通道302与排气孔308相连通，以便于排气。本实施例中，可以将任意形状的密封件300设置于任意形状的排气孔308上，只要确保密封件300的排气通道302与排气孔308相连通，可以排气即可。
对预封接器件304进行抽真空可以通过真空杯或真空室来实现。本实施例中，优选地，将该预封接器件304置于一真空室312内，通过改变真空室312的真空度来实现对预封接器件304进行抽真空。具体包括以下步骤：首先，提供一真空室312，该真空室312与一抽真空系统310相连通，且该真空室312内壁设置有一加热装置314。所述加热装置314可以为电热丝、红外照射器或激光照射器等。其次，将所述预封接器件304置于真空室312内，并进行抽真空。所述预封接器件304的真空度根据所要制备的真空器件的真空度确定。最后，加热该预封接器件304，对预封接器件304进行烘烤排气。
通过对预封接器件304进行烘烤排气，可以尽量的将预封接器件304内的空气排出。烘烤排气的温度应当低于制备密封件300的低熔点玻璃粉的软化温度。本实施例中，采用低熔点玻璃粉制备的密封件300的软化温度为390℃，烘烤排气的温度为100～330℃。
步骤四，加热软化该密封件300，然后降温凝固，从而对预封接器件304的排气孔308进行封接，形成一封接好的真空器件。
加热可以通过加热装置314来实现。当加热使密封件300软化后，停止加热。密封件300开始凝固，并将上述预封接器件304的排气孔308封接。然后，将封接好的真空器件取出。
可以理解，该步骤中，为了防止软化的密封件300滴到预封接器件304的内部，加热的温度不宜太高，要确保软化的密封件300具有一定的粘滞性，具体加热温度可以根据制备密封件300的低熔点玻璃粉的软化温度选择。本实施例中，制备密封件300的低熔点玻璃粉的软化温度为390℃，加热温度为400～500℃。
进一步，本实施例在将封接好的真空器件取出前，还包括一对封接好的真空器件进行冷却的步骤。冷却可以是自然冷却，也可以是水冷或风冷。
请参见图8，本技术方案第二实施例提供了一种真空器件的封接方法，其主要包括以下步骤：
步骤一，提供一预封接器件304，所述预封接器件304包括一壳体306以及一排气孔308设置于该壳体306上。
所述预封接器件304与本技术方案第一实施例提供的预封接器件304相同。
步骤二，对该至少一预封接器件304进行抽真空。
所述对预封接器件304进行抽真空的方法与本技术方案第一实施例中步骤三提供的抽真空方法相同。
步骤三，制备至少一密封件300，并将该密封件300对应设置于预封接器件304的排气孔308上。
所述提供密封件300的方法与本技术方案第一实施例提供密封件300的方法相同，都需要对制备密封件300的低熔点玻璃粉进行熔炼。其区别在于，本实施例中提供的密封件300无需排气通道。该密封件300可以提前置入真空室312中，并通过一机械手(图中未显示)或通过其他方式设置于预封接器件304的排气孔308上。
本实施例中，由于先对预封接器件304进行抽真空，然后将一密封件300对应设置于预封接器件304的排气孔308上。该方法可以保证预封接器件304的排气更加畅通，提高了排气效率。
步骤四，加热软化该密封件300，然后降温凝固，从而对预封接器件304的排气孔308进行封接，形成一封接好的真空器件。
所述加热软化该密封件300以及降温凝固的方法与本技术方案第一实施例提供的方法相同。
请参见图9，本技术方案第三实施例提供了一种真空器件的封接方法，其主要包括以下步骤：
步骤一，提供至少一预封接器件304，所述预封接器件304包括一壳体306以及一排气孔308设置于该壳体306上。
所述预封接器件304与本技术方案第一实施例提供的预封接器件304相同。
步骤二，对该至少一预封接器件304进行抽真空。
所述对预封接器件304进行抽真空的方法与本技术方案第一实施例中步骤三提供的抽真空方法相同。
步骤三，提供一定量的熔融态的低熔点玻璃粉，并将该一定量的熔融态的低熔点玻璃粉对应设置于预封接器件304的排气孔308上。
为了防止熔融态的低熔点玻璃粉掉入预封接器件304内，该熔融态的低熔点玻璃粉应当具有一定的粘度。
将该一定量的熔融态的低熔点玻璃粉对应设置于预封接器件304的排气孔308上之前先在真空环境下保持30～60分钟，以进行熔炼处理，将其内部的气体全部排出。所以，在封接排气孔308时就不会有气体排出，从而避免了有气体进入预封接器件304内，使得封接的真空器件可以具有较高的真空度。
本实施例中，由于先对预封接器件304进行抽真空，然后将一定量的熔融态的低熔点玻璃粉对应设置于预封接器件304的排气孔308上。该方法可以保证预封接器件304的排气更加畅通，提高了排气效率。
步骤四，冷却凝固，从而对预封接器件304的排气孔308进行封接，形成一封接好的真空器件
所述冷却凝固的方法与本技术方案第一实施例提供的方法相同。
本实施例中，通过控制熔融态的低熔点玻璃粉的量，可以对不同孔径大小的排气孔308进行封接，方法简单，易于实现。
本技术方案提供的真空器件的封接方法具有以下优点：第一，通过加热软化低熔点玻璃粉制备的密封件或直接设置熔融态的低熔点玻璃粉对真空器件进行封接，使得制备的真空器件没有突起的尾巴状排气管，提高了真空器件的安全性和稳定性。第二，在真空环境中对所选用的低熔点玻璃粉进行提前熔炼，可以排出其内部的气体，进一步提高了真空封接后得到的真空器件的真空度。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (13)
1.一种真空器件的封接方法，其包括以下步骤：
提供一预封接器件，所述预封接器件包括一壳体以及一排气孔设置于该壳体上；
制备一密封件，并对该密封件进行真空熔炼处理；
将所述密封件设置于预封接器件的排气孔上，并对预封接器件进行抽真空处理；
通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接，形成一封接好的真空器件。
2.如权利要求1所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述预封接器件的材料为玻璃或金属。
3.如权利要求1所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述预封接器件的排气孔的孔径为2～10毫米。
4.如权利要求1所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述密封件为固态的低熔点玻璃粉或熔融态的低熔点玻璃粉。
5.如权利要求4所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述制备一密封件，并对该密封件进行熔炼处理的方法具体包括以下步骤：提供一定量的低熔点玻璃粉，并将该低熔点玻璃粉置于一压强低于1×10-2帕的真空环境中；对该低熔点玻璃粉进行加热，使低熔点玻璃粉处于熔融态，并保持30～60分钟；使该低熔点玻璃粉降温至室温，熔融态的低熔点玻璃粉凝固；通过机械加工将熔炼后的低熔点玻璃粉制成一密封件。
6.如权利要求4所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述制备一密封件，并对该密封件进行熔炼处理的方法具体包括以下步骤：提供一定量的低熔点玻璃粉，并将该低熔点玻璃粉置于一模具里；将载有低熔点玻璃粉的模具置于一压强低于1×10-2帕的真空环境中；对该低熔点玻璃粉进行加热，使低熔点玻璃粉处于熔融态，并保持30～60分钟；使该低熔点玻璃粉降温至室温，熔融态的低熔点玻璃粉凝固；将凝固后的低熔点玻璃粉脱模，形成一密封件。
7.如权利要求4所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述制备一密封件，并对该密封件进行熔炼处理的方法具体包括以下步骤：提供一定量的低熔点玻璃粉；将该低熔点玻璃粉置于一压强低于1×10-2帕的真空环境中；对该低熔点玻璃粉进行加热，使低熔点玻璃粉处于熔融态，并保持30～60分钟，得到一密封件。
8.如权利要求4所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述将密封件设置于预封接器件的排气孔上，并对预封接器件进行抽真空处理的方法为先对预封接器件进行抽真空处理，再将一密封件设置于预封接器件的排气孔上。
9.如权利要求4所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述密封件包括至少一排气通道，将密封件设置于预封接器件的排气孔上，并对预封接器件进行抽真空处理的方法为先将一密封件设置于预封接器件的排气孔上，再对预封接器件进行抽真空。
10.如权利要求4所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接的方法为先加热软化该密封件再降温凝固，将排气孔封接或直接降温凝固，将排气孔封接。
11.如权利要求1所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述对预封接器件进行抽真空处理的方法具体包括以下步骤：提供一真空室，该真空室与一抽真空系统相连通，且该真空室内壁设置有一加热装置；将所述预封接器件置于真空室内，并进行抽真空；加热该预封接器件，对预封接器件进行烘烤排气。
12.如权利要求11所述的真空器件的封接方法，其特征在于，所述加热装置包括电热丝、红外照射器或激光照射器。
13.如权利要求1所述的真空器件的封接方法，其特征在于，通过密封件对预封接器件的排气孔进行封接之后，进一步包括一对封接好的真空器件进行冷却的步骤，冷却的方法包括自然冷却、水冷或风冷。
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