CN104701116A - 一种大功率连续波磁控管阴极引出线 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大功率连续波磁控管引出线结构。该结构在相关部位采用金铜焊料、金铜镍焊料和纯镍焊料焊接；在绝缘陶瓷筒与第一封接环连接的一端设置有与绝缘陶瓷筒同心的绝缘陶瓷圆环；在极靴靠近屏蔽帽一端的内壁上开有至少三个周长为3/4圆周的圆形凹槽，圆形凹槽内装有宝石瓷制作的宝石杆，宝石杆的外表面与引出线的外表面正切接触并夹持引出线。本发明提高了磁控管耐压性能，降低磁控管管内焊料蒸发，提高磁控管阴阳极同心度控制精度。

Description

一种大功率连续波磁控管阴极引出线

技术领域

本发明属于真空电子器件领域，具体涉及一种大功率连续波磁控管阴极引出线。

背景技术

连续波磁控管具有效率高、结构简单、抗载能力强，适应加热对象的状态变化的优势；直接用交流电供电，经济方便；大多用电磁铁产生磁场，不仅稳定性好，而且还可以对工作状态进行调节。然而随着大功率连续波磁控管对可靠性要求的不断提高，磁控管耐压、工作稳定性的需求也随之提升，提高磁控管管内真空度等常规手段，已经无法满足上述需求。

目前常见的连续波磁控管阴极引出线结构有CK-611型连续波磁控管的阴极引出线，其存在以下缺点：其屏蔽帽与支持筒采用锗铜焊料焊接，在磁控管使用时，该处温度较高、蒸发严重，对磁控管的耐压性能有较大影响；屏蔽帽与引出线之间为悬空，引出线处于无支撑状态，磁控管工作时，引出线温度较高，材料应力释放时零件会变形，导致引出线同心度不可控；封接环与绝缘陶瓷采用铜银焊料焊接，银的饱和蒸汽压较低，磁控管工作时，不可能完全避免打火，而且该处是磁控管内阴阳极之间最近的距离，因此该处是打火比较严重的区域；在扼流筒与绝缘陶瓷处为该管阴阳极最近距离，约1.0mm，真空中高压击穿距离为20kV/mm，即该处的击穿电压为20kV，磁控管正常工作时的高压为13kV，浪涌电压约18kV，比较接近该处的击穿电压，极易造成磁控管打火。

专利申请号为201310168125.0的发明专利申请公开了一种2450MHz大功率连续波磁控管，在引线杆和支持筒之间设置有耐高温、保持引线杆垂直度的宝石瓷，但该专利并没有公开宝石瓷的设置方式。

发明内容

本发明提出一种新型大功率连续波磁控管引出线结构，提高了磁控管耐压性能，降低磁控管管内焊料蒸发，提高磁控管阴阳极同心度控制精度。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种大功率连续波磁控管阴极引出线，包括绝缘陶瓷筒，位于绝缘陶瓷筒一端的第一封接环，位于绝缘陶瓷筒另一端的第二封接环，与第一封接环另一端连接的大接头，位于绝缘陶瓷筒内的扼流筒，位于扼流筒内的支持筒，位于支持筒一端的极靴，位于极靴另一端的屏蔽帽，位于支持筒另一端的底座，与底座相连的小接头，位于小接头内部的小封接环，位于小封接环中间的瓷筒，位于支持筒内的灯丝扼流筒，位于灯丝扼流筒内部的引出线，与引出线一端配合的引线接头，与扼流筒一端相连的上极靴，位于大接头外部的阴极引线柱，位于引线接头外部的灯丝引线柱；在大接头与第一封接环配合处，第一封接环与绝缘陶瓷筒配合处，绝缘陶瓷筒与第二封接环配合处，第二封接环与上极靴配合处，扼流筒与上极靴连接处，均采用金铜焊料焊接。

进一步，在极靴与支持筒配合处，支持筒与底座配合处，底座与小封接环配合处，小封接环与引线接头配合处，均采用金铜镍焊料焊接。

进一步，在极靴与屏蔽帽配合处采用纯镍焊料焊接。

进一步，在绝缘陶瓷筒与第一封接环连接的一端设置有与绝缘陶瓷筒同心的绝缘陶瓷圆环，绝缘陶瓷圆环的内径与绝缘陶瓷筒的内径相同而其外径小于绝缘陶瓷筒的外径。

进一步，在极靴靠近屏蔽帽一端的内壁上开有至少三个周长为3/4圆周的圆形凹槽，圆形凹槽内装有宝石瓷制作的宝石杆，宝石杆的外表面与引出线的外表面正切接触并夹持引出线。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于，通过改进组件的焊接材料，减少了磁控管打火时焊料的蒸发和绝缘陶瓷的污染，改进了磁控管耐压性，进一步在较大程度上延长了磁控管寿命。通过对陶瓷结构改进，延长了磁控管打火路径，提高了磁控管耐压性能。通过在靴设置宝石杆，使宝石杆与引出线形成正切接触，对引出线进行支撑，在磁控管工作时，纯铁的极靴受热膨胀，镶嵌在极靴内部的宝石杆，会均匀向内部挤压引出线，保证引出线不会因热应力释放而形变，有效的提高了磁控管阴阳极同心度的控制精度。

附图说明

图1是本发明大功率连续波磁控管阴极引出线整体结构示意图。

图2是本发明中上极靴组合示意图。

图3是图2中部位A处缘陶陶瓷的凸出结构放大示意图。

图4是极靴及宝石杆组合示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是为确定本发明焊料而做的试验Au—Cu相图。

具体实施方式

如图1所示，本发明大功率连续波磁控管阴极引出线，包括绝缘陶瓷筒1，位于绝缘陶瓷筒1一端的第一封接环8，位于绝缘陶瓷筒1另一端的第二封接环9，与第一封接环8另一端连接的大接头17，位于绝缘陶瓷筒1内的扼流筒2，位于扼流筒2内的支持筒3，位于支持筒3一端的极靴4，位于极靴4另一端的屏蔽帽13，位于支持筒3另一端的底座5，与底座5相连的小接头6，位于小接头6内部的小封接环20，位于小封接环20中间的瓷筒7，位于支持筒3内的灯丝扼流筒10，位于灯丝扼流筒10内部的引出线11，与引出线11一端配合的引线接头14，与扼流筒2一端相连的上极靴12，位于大接头17外部的阴极引线柱18，位于引线接头14外部的灯丝引线柱15，其特征在于，在大接头17与第一封接环8配合处，第一封接环8与绝缘陶瓷筒1配合处，绝缘陶瓷筒1与第二封接环9配合处，第二封接环9与上极靴12配合处，扼流筒2与上极靴12连接处，均采用金铜焊料焊接。

进一步，在极靴4与支持筒3配合处，支持筒3与底座5配合处，底座5与小封接环20配合处，小封接环20与引线接头14配合处，均采用金铜镍焊料焊接。

进一步，在极靴4与屏蔽帽13配合处采用纯镍焊料焊接。

上述采用金铜焊料后，磁控管打火时焊料蒸发较少，改进了磁控管耐压性。另外，即使存在少量的焊料蒸发，对绝缘陶瓷污染也比较小，而绝缘陶瓷的绝缘性能是决定磁控管寿命的重要指标，因此较大程度上延长了磁控管寿命。

本发明为确定焊料的选取，做了大量的试验并获得大量数据：

A、铜焊料排除

表14J33封接可伐与不同焊料焊接后的晶粒度对比

焊接方式	晶粒度
		未焊接	7级
AgCu28焊料焊接	6.5级
		Cu焊料焊接	3.5级

从表1可以看出，纯铜焊料焊接后的4J33可伐材料，其晶粒度仅为3.5级，而真空电子器件中允许可伐最大晶粒度为4.5级以上，这种晶粒度的可伐已经不能使用，因此不建议采用铜焊料。

B、金系焊料选取

从图6看出，金含量在40%～75%的金铜焊料，在固相线以下形成无限固溶体，但当冷却到410℃以下时会形成金属化合物，会影响封接质量。为了避免化合物的形成在钎焊后的冷却过程中，可以采用从500℃骤冷到室温的方法，使得它没有足够的时间来形成化合物。但是在陶瓷金属封接过程中，为了防止陶瓷炸裂，钎焊时的温度需要慢升慢降，所以本发明选用金含量为35%的金铜焊料，这种含量的金铜焊料在降温的过程中就不需要考虑化合物的生成问题了。

C、试验数据

在本发明试验过程中做了金铜焊接后的晶粒度分析、烘烤试验和抗拉试验，分析结果如下表所示：

表2AuCu35焊料封接陶瓷后的试验数据

分析方法	结果
		晶粒度分析	晶粒度5.5级
抗拉试验	5.7～6.6kN
		烘烤试验	650℃烘烤6次，未漏气

从表2看出，AuCu35焊料可以进行陶瓷金属封接。

上述试验结果表明：金系焊料可以进行陶瓷金属封接，应是大功率连续波磁控管的首选焊料，可有效避免由于高频打火造成的焊料蒸发。

如图2和图3所示，本发明在绝缘陶瓷筒1与第一封接环8连接的一端增加一个与绝缘陶瓷筒1同心的绝缘陶瓷圆环21，绝缘陶瓷圆环21的内径与绝缘陶瓷筒1的内径相同而其外径小于绝缘陶瓷筒1的外径。通过上述陶瓷结构改进，延长了扼流筒2与第一封接环8之间的磁控管电子打火路径，从而提高了磁控管的耐压性能，磁控管该处的击穿电压接近40kV。磁控管耐压性能由30kV提高至40kV后，其功率容量也由原来的75kW提高至100kW甚至更高，提升了磁控管功率容量。

如图4和图5所示，本发明在极靴4靠近屏蔽帽13一端的内壁上开有至少三个周长为3/4圆周的圆形凹槽，圆形凹槽内装有宝石瓷制作的宝石杆16，宝石杆16的外表面与引出线11的外表面正切接触并夹持引出线11，从而对引出线11产生支撑作用，保证引出线11不会因热应力释放而形变，有效的提高了磁控管阴阳极同心度的控制精度

如图4和图5所示，本发明在极靴4下方开有至少三个3/4圆环的非通孔，非通孔内装有宝石瓷制作的宝石杆16，宝石杆16与引出线11的正切接触并夹持引出线11，

做为本发明的优选方案，所述圆形凹槽为四个。

做为本发明的另一个优选方案，宝石杆16被铆接在极靴4内，可以防止宝石杆16从圆形凹槽中滑出。

Claims (7)

1.一种大功率连续波磁控管阴极引出线，包括绝缘陶瓷筒（1），位于绝缘陶瓷筒（1）一端的第一封接环（8），位于绝缘陶瓷筒（1）另一端的第二封接环（9），与第一封接环（8）另一端连接的大接头（17），位于绝缘陶瓷筒（1）内的扼流筒（2），位于扼流筒（2）内的支持筒（3），位于支持筒（3）一端的极靴（4），位于极靴（4）另一端的屏蔽帽（13），位于支持筒（3）另一端的底座（5），与底座（5）相连的小接头（6），位于小接头（6）内部的小封接环（20），位于小封接环（20）中间的瓷筒（7），位于支持筒（3）内的灯丝扼流筒（10），位于灯丝扼流筒（10）内部的引出线（11），与引出线（11）一端配合的引线接头（14），与扼流筒（2）一端相连的上极靴（12），位于大接头（17）外部的阴极引线柱（18），位于引线接头（14）外部的灯丝引线柱（15），其特征在于，在大接头（17）与第一封接环（8）配合处，第一封接环（8）与绝缘陶瓷筒（1）配合处，绝缘陶瓷筒（1）与第二封接环（9）配合处，第二封接环（9）与上极靴（12）配合处，扼流筒（2）与上极靴（12）连接处，均采用金铜焊料焊接。

2.如权利要求1所述的大功率连续波磁控管阴极引出线，其特征在于，在极靴（4）与支持筒（3）配合处，支持筒（3）与底座（5）配合处，底座（5）与小封接环（20）配合处，小封接环（20）与引线接头（14）配合处，均采用金铜镍焊料焊接。

3.如权利要求1所述的大功率连续波磁控管阴极引出线，其特征在于，在极靴（4）与屏蔽帽（13）配合处采用纯镍焊料焊接。

4.如权利要求1、2或3所述的大功率连续波磁控管阴极引出线，其特征在于，在绝缘陶瓷筒（1）与第一封接环（8）连接的一端设置有与绝缘陶瓷筒（1）同心的绝缘陶瓷圆环（21），绝缘陶瓷圆环（21）的内径与绝缘陶瓷筒（1）的内径相同而其外径小于绝缘陶瓷筒（1）的外径。

5.如权利要求1、2或3所述的大功率连续波磁控管阴极引出线，其特征在于，在极靴（4）靠近屏蔽帽（13）一端的内壁上开有至少三个周长为3/4圆周的圆形凹槽，圆形凹槽内装有宝石瓷制作的宝石杆（16），宝石杆（16）的外表面与引出线（11）的外表面正切接触并夹持引出线（11）。

6.如权利要求5所述的大功率连续波磁控管阴极引出线，其特征在于，所述圆形凹槽为四个。

7.如权利要求5所述的大功率连续波磁控管阴极引出线，其特征在于，宝石杆（16）被铆接在极靴（4）内。