CN113782404B - 一种空间阴极热子组件封装系统及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间阴极热子组件封装系统及封装方法，属于电子器件封装技术领域。封装系统包括封装管，其为两端开口的中空管状，一端为安装段，另一端为封装段，安装段的开口用于连接抽真空装置，封装段的开口用于放入阴极热子组件；固定件，其固定阴极热子组件，固定件与封装段内壁面可拆卸连接。本发明采用封装管的结构存放阴极热子组件，管状结构相比于锡箔袋，有更高的结构强度，能对阴极热子组件形成防护，能避免其热丝受力弯折或变形，同时，管状结构中能形成更高的真空度，能确保阴极表面活性不受影响，封装系统结构简单，成本低，易于制造，封装操作容易，且封装后的结构便携性高，运输方便，易取出。
Description
技术领域
本发明属于电子器件封装技术领域，更具体地说，涉及一种空间阴极热子组件封装系统及封装方法。
背景技术
为满足地面通信卫星、星载雷达系统、深空探测等科技发展需求，急需建立完整的空间行波管技术平台，保证微波真空电子器件系统中行波管的寿命、可靠性，阴极作为行波管正常运行最核心的部件，其运行寿命、可靠性直接决定着行波管的性能及可靠性。
真空环境是阴极工作的基础条件，外界的H2O、O2、CO2等气体分子会损伤阴极表面的发射活性物质及表面膜层体系，如发射活性物质Ba3CaAl2O7会吸附外界的H2O、CO2导致其分解，造成阴极发射性能下跌，严重时直接造成阴极失效。因此，阴极的生产环境控制是一项综合性很强的专业工作，贯穿于阴极生产的全过程，任一环节把控不严，都会导致阴极性能与可靠性降低，进而影响行波管的寿命可靠性。
目前，空间阴极成品储存是采用锡箔袋真空封装，该封装方法简单，但阴极储存环境真空度相对偏低（约0.01Mpa），可能会影响阴极表面活性状态，同时锡箔袋热封时会不规则收缩变形，造成阴极组件的热丝弯折或变形，进而导致阴极热子组件可靠性降低。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种空间阴极热子组件封装系统，包括：
封装管，其为两端开口的中空管状，一端为安装段，另一端为封装段，安装段的开口用于连接抽真空装置，封装段的开口用于放入阴极热子组件；
固定件，其固定阴极热子组件，固定件与封装段内壁面可拆卸连接。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装系统，可选地，所述封装管还包括：
隔热段，其位于安装段和封装段之间。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装系统，可选地，
所述安装段与隔热段的连通处形成有塑腰一，塑腰一直径小于安装段及隔热段直径；
所述隔热段与封装段的连通处形成有塑腰二，塑腰二直径小于隔热段及封装段直径。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装系统，可选地，所述固定件包括：
底板；
边板，其有两个，分别形成与底板两端，边板与底板呈夹角设置；
包裹边，其包裹阴极热子组件，包裹边固定连接于两边板间的底板上。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装系统，可选地，
所述固定件的边板呈柔性弧面；
所述固定件置于封装段内时，底板与封装段内壁面接触，边板顶部与封装段内壁面抵接。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装系统，可选地，所述固定件的包裹边于阴极热子组件阴极筒尾部1/3~2/3处将其包裹。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装系统，可选地，
所述封装管由钼组玻璃制成；
所述固定件由钽皮制成。
根据本发明的另一方面，提供了一种空间阴极热子组件封装方法，包括如下步骤：
S1、组件固定，用包裹边包裹在阴极热子组件阴极筒尾部1/3~2/3处，然后将包裹边底部焊接于两边板间的底板顶面上；
S2、半封装，将固定好阴极热子组件的固定件从封装段的开口端推入封装段中，然后采用煤气单元火头将封装段的开口端烧制成圆弧面，封闭此处开口；
S3、抽真空，采用煤气单元火头将安装段开口端封接到抽真空装置的操作口上，向封装管内通氮气，并对封装管进行烘烤处理，然后将封装管内抽真空至9*10-6Pa；
S4、全封装，采用封离火头从塑腰一处将封装段至隔热段全封闭，并剥离安装段。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装方法，可选地，所述步骤S1中，包裹边焊接时，焊接电压为150~200V，焊接时间为1~2s。
根据本发明实施例的空间阴极热子组件封装方法，可选地，所述步骤S2中，煤气单元火头烧制过程中，从安装段开口端向封装段通氮气。
有益效果
相比于现有技术，本发明至少具备如下有益效果：
（1）本实施例的空间阴极热子组件封装系统，采用封装管的结构存放阴极热子组件，管状结构相比于锡箔袋，有更高的结构强度，能对阴极热子组件形成防护，能避免其热丝受力弯折或变形，同时，管状结构中能形成更高的真空度，能确保阴极表面活性不受影响；
（2）本实施例的空间阴极热子组件封装系统，塑腰一的设置方便达到真空度后封闭剥离安装段，隔热段配合塑腰二则能有效阻隔烧制过程中的热量，防止热量对封装段内的阴极热子组件的存放产生影响；
（3）本实施例的空间阴极热子组件封装系统，结构简单，成本低，易于制造，封装后的结构便携性高，运输方便，且易取出；
（4）本实施例的空间阴极热子组件封装方法，能够对阴极热子组件进行高真空度下的封存，确保阴极表面活性状态不受影响，且封存操作方便，同时能避免热丝的损伤，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1示出了本发明的封装管示意图；
图2示出了本发明的固定件示意图；
图3示出了本发明将固定件放入封装管后的示意图；
图4示出了本发明的封装系统完成封装后的状态示意图；
图5示出了本发明的封装方法流程图；
附图标记：
1、封装管；
10、安装段；11、隔热段；12、封装段；120、封接位一；13、塑腰一；130、封接位二；14、塑腰二；
2、固定件；
20、底板；21、边板；22、包裹边；
3、阴极热子组件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
实施例1
本实施例的空间阴极热子组件封装系统，包括：
封装管1，其为两端开口的中空管状，一端为安装段10，另一端为封装段12，安装段10的开口用于连接抽真空装置，封装段12的开口用于放入阴极热子组件3；
固定件2，其固定阴极热子组件3，固定件2与封装段12内壁面可拆卸连接。
基于现有的空间阴极成品储存方式的缺陷，本实施例采用封装管1的结构存放阴极热子组件3，管状结构相比于锡箔袋，有更高的结构强度，能对阴极热子组件3形成防护，能避免其热丝受力弯折或变形，同时，管状结构中能形成更高的真空度，能确保阴极表面活性不受影响。
本实施例的封装管1如图1所示，呈两端开口的中空管状，其一开口端处称为安装段10，此处开口端用于抽真空时与抽真空装置的操作口封接，另一端开口处称为封装段12，阴极热子组件3固定在固定件2上后，通过此开口端放入封装管1内。
进一步地，本实施例设置了固定件2，通过固定件2形成了阴极热子组件3与封装管1的间接连接固定，能避免阴极热子组件3放入封装管1后无需移动造成碰撞损坏，同时也使得封装管1的结构设计更为自由，方便降低封装管1的加工生产成本。
通过本实施例的封装系统，阴极热子组件3通过固定件2置于封装管1内后，即可先封闭一端开口，然后通过另一端开口抽真空后再进行封闭，由此形成了内部真空的管件，在保证真空度环境下对阴极热子组件3提供有效的防护，从而确保其使用寿命使用效果不受影响。
实施例2
本实施例的空间阴极热子组件封装系统，在实施例1的基础上做进一步改进，所述封装管1还包括：
隔热段11，其位于安装段10和封装段12之间；
所述安装段10与隔热段11的连通处形成有塑腰一13，塑腰一13直径小于安装段10及隔热段11直径；
所述隔热段11与封装段12的连通处形成有塑腰二14，塑腰二14直径小于隔热段11及封装段12直径。
如图1所示，本实施例的封装管1，自一端开口至另一端开口依次分为安装段10、隔热段11与封装段12，其中，安装段10与隔热段11间的连通处形成有塑腰一13，隔热段11与封装段12之间形成有塑腰段二14。
本实施例中封装管1为玻璃管，其中安装段10、隔热段11及封装段12的内径相同，外径相同，方便加工成型，塑腰段一13和塑腰段二14是通过煤气单元火头烧制成型。
本实施例的封装管1制备如下：
一、取一玻璃管，其内径为9.5mm，外径为11.5mm，长度为300mm；
二、烧制，自一端开口处取30~40mm处烧制塑腰一13，塑腰一13长度为9~15mm，内径为3~4mm，自一端开口处取60~80mm处烧制塑腰二14，塑腰二14长度为9~15mm，内径为3~4mm；
由此形成了如图1所示的本实施例的封装管1。
本实施例的封装管1，在进行封装时，阴极热子组件3通过固定件2置入封装段12后，封闭封装段12处的开口，然后通过安装段10处开口套接在抽真空设备抽真空，满足真空度条件后，对塑腰一13处进行烧制，密封此处，将封装管1整个密封，安装段10剥离舍弃，如图4所示，此时，隔热段11配合塑腰二14能有效阻隔热量，防止热量对封装段12内的阴极热子组件3的存放产生影响。
完成封装后的结构如图4所示，真空度高，便携性高，易于运输，且取出方便。
实施例3
本实施例的空间阴极热子组件封装系统，在实施例2的基础上做进一步改进，所述固定件2包括：
底板20；
边板21，其有两个，分别形成与底板20两端，边板21与底板20呈夹角设置；
包裹边22，其包裹阴极热子组件3，包裹边22固定连接于两边板21间的底板20上。
如图2所示，本实施例通过包裹边22将阴极热子组件3固定在固定件2上，固定件2底板20的长度宽度均大于阴极热子组件3的尺寸，固定件2通过底板20及边板21与封装段12内壁的接触来实现可拆卸连接，如图3所示，能有效限制固定件2在封装单12内的运动趋势，且能有效防止阴极热子组件3的台阶端、热子腿等部位与固定件2或封装管1发生碰撞，对阴极热子组件3形成有效的防护。
实施例4
本实施例的空间阴极热子组件封装系统，在实施例3的基础上做进一步改进，所述固定件2的边板21呈柔性弧面；
所述固定件2置于封装段12内时，底板20与封装段12内壁面接触，边板21顶部与封装段12内壁面抵接。
如图2所示，本实施例中，底板20与边板21均为薄板，更具体地说，本实施例采用长度40~60mm，宽度3~5mm，厚度1mm的金属薄板，将其长度方向两端相向弯折，两端弯折的长度均为10~15mm，并将其弯折呈弧面，由此形成了本实施例的底板20与边板21结构，由于尺寸及金属特性，此时的边板21呈柔性，一方面方便放入封装段12，另一方面放入封装段12后，边板21回弹的力会使封装段12对固定件2形成有效的约束，能限制其运动趋势，从而保护固定件2上的阴极热子组件3。
实施例5
本实施例的空间阴极热子组件封装系统，在实施例4的基础上做进一步改进，所述固定件2的包裹边22于阴极热子组件3阴极筒尾部1/3~2/3处将其包裹。
如图2所示，包裹边22与此处位置包裹阴极热子组件3，能在有效固定阴极热子组件3的同时，避免限位结构对阴极热子组件3的使用效能产生影响，也避免包裹边22在焊接固定时的温度等影响阴极热子组件3的使用效能。
实施例6
本实施例的空间阴极热子组件封装系统，在实施例5的基础上做进一步改进，所述封装管1由钼组玻璃制成；所述固定件2由钽皮制成。
本实施例采用钼组玻璃制作封装管1，一方面能确保强度的可靠性，另一方面钼组玻璃属于电真空玻璃，与金属钼或可伐合金有相近的膨胀系数，相比于传统玻璃更容易烧制塑性，且封接应力小，更容易达到封闭效果。
采用钽皮制作固定件2，因为其延展性好，容易与封装段12内壁配合限制运动趋势，且其热膨胀系数小，稳定性好，在焊接包裹边22时不会影响阴极热子组件3的效能。
实施例7
本实施例的空间阴极热子组件封装方法，如图5所示，包括如下步骤：
S1、组件固定，用包裹边22包裹在阴极热子组件3阴极筒尾部1/3~2/3处，然后将包裹边22底部焊接于两边板21间的底板20顶面上，焊接时，焊接电压为150~200V，焊接时间为1~2s，由于焊接过程在常压下进行，电压超过200V，容易使焊点产生氧化，并出现发黑、炸点的情况，且会影响阴极热子组件3的效能，电压小于150V，焊接不牢固，影响固定阴极热子组件3的可靠性，焊接时间大于两秒会影响阴极热子组件3的效能，小于一秒影响焊接可靠性；
S2、半封装，将固定好阴极热子组件3的固定件2从封装段12的开口端推入封装段12中，然后采用煤气单元火头将封装段12的开口端烧制成圆弧面，封闭此处开口，煤气单元火头烧制过程中，从安装段10开口端向封装段12通氮气，氮气为保护气体，能对阴极热子组件3有效保护，隔断空气，避免烧制过程中热量、蒸汽、湿度等对阴极热子组件3的使用效能产生影响；
S3、抽真空，采用煤气单元火头将安装段10开口端封接到抽真空装置的操作口上，向封装管1内通氮气辅助保护，并对封装管1进行烘烤处理，烘烤温度为450℃，烘烤1小时，有效排除封装管1内的水分，使其内部充分干燥，且有氮气保护，能将水分对阴极热子组件3的影响降至最低，然后将封装管1内抽真空至9*10-6Pa；
S4、全封装，采用封离火头，在低压风与煤气辅助情况下，从塑腰一13处将封装段12至隔热段11全封闭，并剥离安装段10，最终形成如图4所示的封装结构，有效地改善阴极热子组件3的封存气氛与封存时长，并能确保其效能与使用寿命。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种空间阴极热子组件封装系统，其特征在于，包括：
封装管（1），其为两端开口的中空管状，一端为安装段（10），另一端为封装段（12），安装段（10）的开口用于连接抽真空装置，封装段（12）的开口用于放入阴极热子组件（3）；
固定件（2），其固定阴极热子组件（3），固定件（2）与封装段（12）内壁面可拆卸连接;
所述固定件（2）包括：底板（20）；边板（21），其有两个，分别形成与底板（20）两端，边板（21）与底板（20）呈夹角设置；底板（20）与边板（21）均为薄板，采用长度40~60mm，宽度3~5mm，厚度1mm的金属薄板，将其长度方向两端相向弯折，两端弯折的长度均为10~15mm，并将其弯折呈弧面；
包裹边（22），其包裹阴极热子组件（3），包裹边（22）固定连接于两边板（21）间的底板（20）上；
所述固定件（2）的边板（21）呈柔性弧面；
所述固定件（2）置于封装段（12）内时，底板（20）与封装段（12）内壁面接触，边板（21）顶部与封装段（12）内壁面抵接；
所述固定件（2）的包裹边（22）于阴极热子组件（3）阴极筒尾部1/3~2/3处将其包裹。
2.根据权利要求1所述的一种空间阴极热子组件封装系统，其特征在于，所述封装管（1）还包括：
隔热段（11），其位于安装段（10）和封装段（12）之间。
3.根据权利要求2所述的一种空间阴极热子组件封装系统，其特征在于：
所述安装段（10）与隔热段（11）的连通处形成有塑腰一（13），塑腰一（13）直径小于安装段（10）及隔热段（11）直径；
所述隔热段（11）与封装段（12）的连通处形成有塑腰二（14），塑腰二（14）直径小于隔热段（11）及封装段（12）直径。
4.根据权利要求1所述的一种空间阴极热子组件封装系统，其特征在于：
所述封装管（1）由钼组玻璃制成；
所述固定件（2）由钽皮制成。
5.一种空间阴极热子组件封装方法，基于权利要求1~4任意一条所述的空间阴极热子组件封装系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1、组件固定，用包裹边（22）包裹在阴极热子组件（3）阴极筒尾部1/3~2/3处，然后将包裹边（22）底部焊接于两边板（21）间的底板（20）顶面上；
S2、半封装，将固定好阴极热子组件（3）的固定件（2）从封装段（12）的开口端推入封装段（12）中，然后采用煤气单元火头将封装段（12）的开口端烧制成圆弧面，封闭此处开口；
S3、抽真空，采用煤气单元火头将安装段（10）开口端封接到抽真空装置的操作口上，向封装管（1）内通氮气，并对封装管（1）进行烘烤处理，然后将封装管（1）内抽真空至9*10-6Pa；
S4、全封装，采用封离火头从塑腰一（13）处将封装段（12）至隔热段（11）全封闭，并剥离安装段（10）。
6.根据权利要求5所述的一种空间阴极热子组件封装方法，其特征在于：所述步骤S1中，包裹边（22）焊接时，焊接电压为150~200V，焊接时间为1~2s。
7.根据权利要求5所述的一种空间阴极热子组件封装方法，其特征在于：所述步骤S2中，煤气单元火头烧制过程中，从安装段（10）开口端向封装段（12）通氮气。
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2021
- 2021-08-05 CN CN202110898669.7A patent/CN113782404B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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