CN114360820B - 用于空间行波管的高压绝缘端子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空间行波管的高压绝缘端子及其制备方法，本发明的一个方面公开了一种用于空间行波管的高压绝缘端子，包括：基体，基体的材料包括绝缘陶瓷，在基体的绝缘表面设置有凹槽；高压引线，高压引线竖直设置于基体的中心，与空间行波管相接；内密封件，内密封件套设于高压引线的外侧；外密封件，外密封件套设于基体的底部。

Description

用于空间行波管的高压绝缘端子及其制备方法

技术领域

本发明涉及微波电真空器件领域，具体涉及一种用于空间行波管的高压绝缘端子及其制备方法。

背景技术

空间行波管是一种可以实现微波功率放大的电真空高压器件，Ku以上波段的空间行波管一般采用6kV以上高压。一般用在空间行波管的高压绝缘端子，均采用外波纹细长型高压绝缘端子，这样的高压绝缘端子长度长，在受力过程中易致使波纹瓷断裂，降低了高压绝缘端子的可靠性；此外，在高压端子外部灌胶，还增加了高压端子的直径，这样的高压绝缘端子应用到空间行波管中，使得空间行波管不满足卫星对于器件的轻量化、小型化的要求。为满足卫星对于器件的轻量化、小型化的要求，空间行波管的长度需要缩短，而应用在空间行波管中的高压绝缘端子由于两端长度长，造成空间行波管的尺寸无法实现小型化要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明通过提供一种用于空间行波管的高压绝缘端子及其制备方法，缩短高压绝缘端子的长度，适应空间行波管小型化的要求，并提高高压绝缘端子的可靠性。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种用于空间行波管的高压绝缘端子，其特征在于，包括：基体，所述基体的材料包括绝缘陶瓷，在所述基体的绝缘表面设置有凹槽；高压引线，所述高压引线竖直设置于所述基体的中心，与空间行波管相接；内密封件，所述内密封件套设于所述高压引线的外侧；外密封件，所述外密封件套设于所述基体的底部。根据本发明的实施例，还包括：引线盘，所述引线盘套设于所述外密封件的外侧。

根据本发明的实施例，其中，所述凹槽包括：第一凹槽，所述第一凹槽位于所述基体的外部，并环绕所述内密封件；第二凹槽，所述第二凹槽位于所述基体的外部，并环绕所述第一凹槽；第三凹槽，所述第三凹槽位于所述基体的内部，并环绕所述第一凹槽。

根据本发明的实施例，其中，在竖直方向上，所述高压引线的一端与所述内密封件的一端齐平。

根据本发明的实施例，其中，所述内密封件和所述外密封件表面均包括镍镀层。

本发明的另一个方面公开了一种用于空间行波管的高压绝缘端子的制备方法，包括：提供基体，并在所述基体的绝缘表面制备凹槽；分别将所述基体、内密封件和外密封件放进焊接炉中进行第一次钎焊；将高压引线从所述内密封件中穿出；通过氩弧焊焊接所述高压引线和所述内密封件。

根据本发明的实施例，其中，在所述第一次钎焊后还包括：对引线盘和所述外密封件的外侧进行第二次钎焊。

根据本发明的实施例，其中，在所述第一次钎焊前还包括：采用钼锰法将所述基体的焊接位置进行金属化。

根据本发明的实施例，其中，将所述高压引线从所述内密封件穿出后还包括：将所述高压引线的一端和所述内密封件的一端在竖直方向上剪成齐平。

根据本发明的实施例，其中在所述第一次钎焊前还包括：在所述内密封件和所述外密封件的表面均镀镍。

根据本发明上述实施例提供的用于空间行波管的高压绝缘端子，在基体的绝缘表面设置凹槽后的爬电距离可以与相关技术中的外波纹细长型高压绝缘端子的表面爬电距离一样；且在灌胶后的直径均不变的情况下，相比于现有的外波纹细长型高压绝缘端子，在基体表面设置凹槽可以缩短高压绝缘端子的在竖直方向上的高度，进而缩短了空间行波管的长度，满足小型化的要求；提高了高压绝缘端子的可靠性，提高了空间行波管的可靠性。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的高压绝缘端子的应用场景示意图；

图2示意性示出了图1中高压绝缘端子的一组立体结构示意图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的高压绝缘端子截面结构示意图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的高压绝缘端子的制备方法流程图。

【附图标记说明】：

1：圆盘；

2：高压绝缘端子；

21：基体；

22：第一凹槽；

23：高压引线；

24：内密封件；

25：外密封件；

26：引线盘；

27：第二凹槽；

28：第三凹槽。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1示意性示出了根据本发明实施例的高压绝缘端子的应用场景示意图。

如图1所示，在一个陶瓷材质的圆盘1上可以设置有六个高压绝缘端子2。每个高压绝缘端子2可以在圆盘1的内部均匀排布成一圈。具体地，每个高压绝缘端子2上可以设置高压引线23，高压引线23可以电连接一个电极，再将连接有电极的高压引线23从高压绝缘端子2的底部中悬空出，与器件进行连接。但高压绝缘端子的设置数量和位置并不以此为限，可以根据实际需要具体设置。

图2示意性示出了图1中高压绝缘端子的一组立体结构示意图；图3示意性示出了根据本发明实施例的高压绝缘端子截面结构示意图。

如图2～3所示，用于空间行波管的高压绝缘端子2包括：基体21，基体21的材料可以包括绝缘陶瓷，基体21的绝缘表面设置有凹槽；高压引线23，高压引线23竖直设置于基体21的中心，可以与空间行波管相接；内密封件24，内密封件24套设于高压引线23的外侧；外密封件25，外密封件25套设于基体21的底部。

如图3所示，高压绝缘端子2还可以包括引线盘26，引线盘26套设于外密封件25的外侧。

根据本发明的实施例，基体21的材料可以包括但不限于平面型绝缘陶瓷，可以是氧化铝陶瓷。陶瓷为平面型，结构强度高，再受力过程中不易折断和断裂，使得陶瓷的抗力学性能显著提高，提高空间行波管的抗力学性能。此外，空间行波管为高压真空器件，在一个成型的空间行波管上需要设置多个高压绝缘端子2，每个高压绝缘端子2上的高压引线23会连接一个电极的导线，并将导线引到真空外。采用陶瓷可以对每个电极的导线进行很好地隔离，避免因电极在通电后导线连接在一起会造成空间行波管的可靠性低。

根据本发明的实施例，在基体21的上表面和下表面分别设置的凹槽包括：第一凹槽22，第一凹槽22位于基体21的外部，并环绕内密封件24；第一凹槽22的在竖直方向上的高度可以大于等于0.5mm。

根据本发明的实施例，第二凹槽27，第二凹槽27位于基体21的外部，并环绕第一凹槽22；第二凹槽27可以呈环形，第二凹槽在竖直方向上的高度可以大于等于0.5mm，优选地，第二凹槽27在竖直方向上的高度可以小于第一凹槽22的在竖直方向上的高度。

根据本发明的实施例，第三凹槽28，第三凹槽28位于基体21的内部，并环绕第一凹槽22；第三凹槽28可以呈环形，第三凹槽28在竖直方向上的高度可以大于等于0.5mm。第三凹槽28与第二凹槽27的上下位置可以对应也可以不对应，本发明对此不做限制。

根据本发明的实施例，第一凹槽22、第二凹槽27、第三凹槽28在竖直方向上的高度范围均可以设置为大于等于0.5mm，可以防止高压绝缘端子2的结构强度低。

根据本发明的实施例，在基体上设置凹槽，凹槽的宽度、在竖直方向上的长度等尺寸可以根据实际需要进行设置，本发明不以此为限。在保证高压绝缘端子的总高度和外径不变的情况下，在基体的厚度大于等于0.5mm的情况下，朝着尽量增加高压绝缘端子内部和外部的表面爬电距离的方向选择。

根据本发明的实施例，在基体上设置凹槽，相应地在凹槽附近存在凸起，通过凹槽-凸起的方式可以增加高压绝缘端子表面的爬电距离。具体地，可以理解为基体一般采用平面型绝缘陶瓷，绝缘面可以在上下平面，绝缘陶瓷从瓷体中间击穿需要较高电压，击穿后的电压沿着绝缘陶瓷的表面导通，若没有槽的话，绝缘陶瓷的上下表面会是一条直线，导通路线将会是两条直线，因此长度非常关键；而在基体的上下平面设置凹槽，在绝缘陶瓷的总体积没有变化的情况下，绝缘陶瓷的上下表面不再是一条直线，会多出侧边的长度，因此增加了表面的爬电距离。相关技术中采用的外波纹细长型高压绝缘端子，多为细长的圆柱形，高压绝缘端子的直径和高度决定了高压绝缘端子的小型化程度，当直径不变时，降低高度，可以满足小型化的要求。爬电距离一般主要由高压绝缘端子灌胶后的直径决定，在基体的表面设置凹槽不仅可以满足绝缘功能，而且爬电距离可以与现有的外波纹细长型高压绝缘端子的表面爬电距离一样；且在灌胶后的直径均不变的情况下，相比于现有的外波纹细长型高压绝缘端子，在基体表面设置凹槽可以将高压绝缘端子的高度降低，满足小型化的要求。例如，可以将高压绝缘端子的高度由常规的18mm(数据仅为示例)减小到3.7mm(数据仅为示例)，减小了80％，空间行波管的收集极及电子枪两端的高压绝缘端子可以是空间行波管的长度缩短了14.3mm(数据仅为示例)，适应了空间行波管小型化的要求。此处的空间行波管的长度和高压绝缘端子的高度可以理解为一个方向的尺寸。

根据本发明的实施例，第一凹槽22和第二凹槽27可以组成灌胶区域，在后续应用过程中进行灌胶密封，可以防止空间行波管在空气中被高压击穿。第三凹槽28在应用过程中位于空间行波管的内侧，属于真空区域。

根据本发明的实施例，在竖直方向上，高压引线23的一端与内密封件24的一端齐平，高压引线的另一端悬空在高压绝缘端子的外部。具体地，可以是位于高压绝缘端子上部的高压引线23的一端与内密封件24的一端齐平。高压引线23的一端与内密封件24的一端齐平可以增加高压引线23与内密封件24之间焊接密封的可靠性能。

根据本发明的实施例，外密封件25套设在基体21的底部，可以是套封结构，但本发明并不以次为限，外密封件25还可以与基体21组成平面封接的结构。外密封件25的材料可以包括但不限于可伐合金。

根据本发明的实施例，内密封件24套设在高压引线23的外侧，高压引线23竖直设置于基体21的中心，可以理解为内密封件24与基体21为针封结构，但本发明并不以此限，内密封件24与基体21还可以为平面封接的结构。

根据本发明的实施例，内密封件24和外密封件25的表面均包括镍镀层。内密封件24的材料可以包括但不限于可伐合金、纯镍、钼等可以平面型绝缘陶瓷密封封接的金属，内密封件24表面的镍镀层或外密封件25表面的镍镀层可以阻止焊料沿着内密封件24或外密封件25的材料的晶界进入内密封件24或外密封件，避免扩大晶界，造成内密封件24或外密封件25的缓慢漏气。

根据本发明上述实施例提供的用于空间行波管的高压绝缘端子，可以缩短了高压绝缘端子的长度，提高了绝缘端子的可靠性，进一步的缩短的空间行波管的长度，提高了空间行波管的可靠性。

图4示意性示出了根据本发明实施例的高压绝缘端子的制备方法流程图。

如图4所示，该方法包括步骤S401～S404。

步骤S401，提供基体，并在基体的绝缘表面制备凹槽。

根据本发明的实施例，可以提供一个平面型绝缘陶瓷，可以是氧化铝陶瓷，在氧化铝陶瓷上通过模具制做出凹槽。

步骤S402，分别将基体、内密封件和外密封件放进焊接炉中进行第一次钎焊。

根据本发明的实施例，在第一次钎焊前可以将基体的焊接位置采用钼锰法进行陶瓷金属化。还可以在内密封件和外密封件的外表面镀镍，镀镍可以阻止焊料沿着内密封件的材料或外密封件的材料的晶界进入，致使晶界扩大，造成内密封件或外密封件的缓慢漏气。

根据本发明的实施例，可以将基体、内密封件和外密封件放进焊接炉中，实现一次焊接密封。可以采用钎焊的方式进行焊接。具体地钎焊方式可以预先准钎焊模具，分别将基体、内密封件和外密封件、与钎焊模具进行装配，在焊缝处绑AuCu20焊料。

根据本发明的实施例，可以在氢气保护炉中进行钎焊，具体地，可以先以升温速度不超过15℃/min，升温到885～905℃，保温10～20min；其次，以升温速度不超过20℃/min，升温到910～930℃，保温1～3min；再次，在30分钟内冷却道590～610℃；最后，在15min内冷却到390～410℃，然后随氢气保护炉冷却到室温。

根据本发明的实施例，在第一次钎焊后，可以进行气密性检验，可以将漏率小于等于1×10^-10Pa·m³/s的情况下，视为合格。

根据本发明的实施例，在第一次钎焊后还可以对引线盘和外密封件的外侧进行第二次钎焊。

根据本发明的实施例，可以在氢气炉中以钎焊的方式实现引线盘和外密封件的焊接，实现引线盘和外密封件的套封结构。

根据本发明的实施例，在第二次钎焊后，可以进行气密性检验，可以将漏率小于等于1×10^-10Pa·m³/s的情况下，视为合格。

步骤S403，将高压引线从内密封件中穿出。

根据本发明的实施例，将高压引线从内密封件中穿出后，利用斜口钳等工具将高压引线的一端和内密封件的一端剪成齐平，可以增强高压引线和内密封件焊接之间的可靠性。

步骤S404，通过氩弧焊焊接高压引线和内密封件。

根据本发明的实施例，可以通过氩弧焊的方式焊接高压引线和内密封件，焊接电流可以是8～12A，氩气流量可以设置为15L/min，还可以提前送氩气5s，滞后送氩气5s，保证氩气的气氛。具体参数的设置还可以根据实际情况进行设置。高压引线和内密封件采用分体的方式，在高压引线从内密封件穿出后再进行焊接，可以满足引线盘后续装配过程中密封焊接等出现的问题。但本发明并不以氩弧焊的焊接方式为限制，还可以采用脉冲氩弧焊、钎焊、激光焊等方法。

根据本发明的实施例，在氩弧焊焊接后，可以进行气密性检验，可以将漏率小于等于1×10^-10Pa·m³/s的情况下，视为合格。

根据本发明的实施例，通过本发明提供的制备用于空间行波管的方法，不仅可以缩短高压绝缘端子的长度，提高了绝缘端子的可靠性，而且工艺易于实现和完成，有助于该项技术的推广应用。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于空间行波管的高压绝缘端子，其特征在于，包括：

基体，所述基体的材料包括绝缘陶瓷，在所述基体的绝缘表面设置有凹槽；

高压引线，所述高压引线竖直设置于所述基体的中心，与空间行波管相接；

内密封件，所述内密封件套设于所述高压引线的外侧，所述高压引线和所述内密封件采用分体的方式，所述内密封件与所述高压引线之间通过氩弧焊焊接，所述氩弧焊焊接的焊接电流包括8~12A；

外密封件，所述外密封件套设于所述基体的底部；

其中，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽组成灌胶区域，所述高压引线和所述内密封件在竖直方向上齐平的一端在所述灌胶区域内，且低于所述灌胶区域的上表面；

其中，所述基体、所述内密封件和所述外密封件通过第一次钎焊实现一次焊接密封，在所述第一次钎焊中，先以升温速度不超过15℃/min，升温到885~905℃，保温10~20min；其次，以升温速度不超过20℃/min，升温到910~930℃，保温1~3min；再次，冷却到590~610℃，最后冷却到390~410℃，然后随氢气保护炉冷却到室温。

2.根据权利要求1所述的用于空间行波管的高压绝缘端子，还包括：

引线盘，所述引线盘套设于所述外密封件的外侧。

3.根据权利要求1所述的用于空间行波管的高压绝缘端子，其中，所述第一凹槽位于所述基体的外部，并环绕所述内密封件；

所述第二凹槽位于所述基体的外部，并环绕所述第一凹槽；

所述凹槽还包括第三凹槽，所述第三凹槽位于所述基体的内部，并环绕所述第一凹槽。

4.根据权利要求1所述的用于空间行波管的高压绝缘端子，其中，所述内密封件和所述外密封件表面均包括镍镀层。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的用于空间行波管的高压绝缘端子的制备方法，包括：

提供基体，并在所述基体的绝缘表面制备凹槽；

分别将所述基体、内密封件和外密封件放进焊接炉中进行第一次钎焊，以实现一次焊接密封，其中，在所述第一次钎焊中，先以升温速度不超过15℃/min，升温到885~905℃，保温10~20min；其次，以升温速度不超过20℃/min，升温到910~930℃，保温1~3min；再次，冷却到590~610℃，最后冷却到390~410℃，然后随氢气保护炉冷却到室温；

将高压引线从所述内密封件中穿出；

通过氩弧焊焊接所述高压引线和所述内密封件，其中，所述高压引线和所述内密封件采用分体的方式，所述氩弧焊焊接的焊接电流包括8~12A；

其中，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽组成灌胶区域，所述高压引线和所述内密封件在竖直方向上齐平的一端在所述灌胶区域内，且低于所述灌胶区域的上表面。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在所述第一次钎焊后还包括：

对引线盘和所述外密封件的外侧进行第二次钎焊。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在所述第一次钎焊前还包括：

采用钼锰法将所述基体的焊接位置进行金属化。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，将所述高压引线从所述内密封件穿出后还包括：

将所述高压引线的一端和所述内密封件的一端在竖直方向上剪成齐平。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在所述第一次钎焊前还包括：

在所述内密封件和所述外密封件的表面均镀镍。