KR101898122B1 - Vacuum Device and Manufacturing Process Of The Same Which Comprises Vacuum Brazing - Google Patents

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염경태
최혁
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주식회사 에너메이드
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Abstract

According to one aspect of the present invention, a vacuum device increasing efficiency of a manufacturing process comprises: a first base material having a first bonding surface disposed around an inner space forming a vacuum state; a second base material having a second bonding surface facing and bonded to the first bonding surface; a bonding material layer sealing the inner space with respect to the outer space between the first bonding surface and the second bonding surface and formed by melting and solidifying a paste filler material; and a residual accommodating unit formed at a portion of a plane constituting the first bonding surface to be lower than the plane and accommodating a residual solidified since a filler material is melted.

Description

진공 소자 및 진공 브레이징을 포함하는 그 제조 방법 {Vacuum Device and Manufacturing Process Of The Same Which Comprises Vacuum Brazing} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vacuum device,

본 발명은 진공 소자 및 이를 제조하는 공정에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 페이스트 필러를 이용한 진공 브레이징 공정 및 상기 공정이 적용된 진공 소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum device and a process for manufacturing the vacuum device, and more particularly, to a vacuum brazing process using a paste filler and a vacuum device to which the process is applied.

진공 소자는 일반적으로 전극을 이루는 금속 소재와 절연 하우징 또는 스페이서 등을 이루는 세라믹 소재를 포함한다. 글라스, 사파이어 등의 절연성 기판을 포함하기도 한다. 진공 소자의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해서는 기판, 하우징 등의 비금속 소재와 금속 소재의 접합부에서 높은 진공 내압이 확보되도록 하는 기술이 매우 중요하다. The vacuum element generally includes a ceramic material that forms an electrode, an insulating housing, a spacer, or the like. Glass, sapphire, or the like. In order to miniaturize the vacuum element and improve reliability, it is very important to secure a high vacuum withstand pressure at the junction of the non-metallic material and the metallic material such as the substrate and the housing.

진공 소자 제작에는 진공 브레이징이 적용되어 왔다. 브레이징(Brazing)은 모재의 손상 없이 용가재만을 녹여서 접합할 수 있다는 장점이 있어 널리 사용되는 접합 기술이고, 진공 브레이징은 진공 챔버 내에서 브레이징 공정을 진행하는 것으로, 진공 소자 내부를 원하는 진공도로 형성하면서 브레이징 접합을 통해 기밀성을 확보할 수 있어 유용하다. Vacuum brazing has been applied to manufacture vacuum devices. Brazing is a widely used joining technique because it has the advantage of melting only joining materials without damaging the base material. Vacuum brazing is a brazing process in a vacuum chamber. By forming the inside of the vacuum device with a desired degree of vacuum, It is useful because the airtightness can be ensured through the bonding.

그런데, 세라믹 소재와 금속 소재의 접합부와 같이 이종 소재의 접합 부위에서 기밀성을 확보하는 것은 간단하지 않다. 이 경우 세라믹 소재의 표면을 메탈라이징(Metalizing) 처리해야 금속 소재와 브레이징 접합할 수 있다. 예를 들어, 알루미나 세라믹(Alumina ceramic) 소재를 금속 소재와 브레이징 접합하려면, 먼저 알루미나 세라믹 소재의 표면에 몰리브덴(Mo)-망간(Mn) 층을 형성하고 그 위에 다시 니켈(Ni) 도금하는 방식으로 메탈라이징 공정을 진행해야 한다. 더구나, 사파이어(Sapphire) 기판과 같이 메탈라이징 자체가 어려운 소재의 브레이징 접합은 현실적으로 불가능에 가깝다. However, it is not simple to secure the airtightness at the joint portion of the dissimilar materials such as the joint between the ceramic material and the metal material. In this case, the surface of the ceramic material must be metalized before brazing with the metal material. For example, in order to braze an alumina ceramic material to a metal material, a molybdenum (Mo) -manganese (Mn) layer is first formed on the surface of the alumina ceramic material, and then nickel (Ni) Metalization process should be carried out. Moreover, it is practically impossible to join the brazing material, which is difficult to metallize itself, such as a sapphire substrate.

최근 세라믹 소재를 메탈라이징 하지 않고도 금속 소재와의 브레이징 접합을 가능하게 하는 활성 용가재(Active Brazing Filler)가 개발되고 있다. 그러나 시판된 고체상의 활성 용가재의 경우 밀봉 성능이 좋지 않아 진공 브레이징에는 부적합하다. 업계에서 밀봉 성능이 어느 정도 검증된 활성 용가재는 대부분 페이스트(Paste) 상으로 제공되는데, 이 또한 진공 브레이징에 적용하기에는 어려움이 있다. 예컨대, 진공 브레이징 준비 단계에서 진공 소자의 몸체를 이루는 제 1 모재와 커버를 이루는 제 2 모재 사이에 페이스트 상의 용가재를 도포하고 이들을 포개어 두면, 높은 점도의 액체 같은 용가재가 상기 두 모재 사이의 공기 통로를 차단하여 더이상 소자 내부의 진공도를 높일 수 없게 되기 때문이다. Recently, an active brazing filler (active brazing filler) capable of brazing with a metal material without metalizing the ceramic material has been developed. However, in the case of commercially available solid active ingredients, the sealing performance is poor and is not suitable for vacuum brazing. Most of the active ingredients in the industry that have been tested to some degree of sealing performance are provided in paste form, which is also difficult to apply to vacuum brazing. For example, when a paste-like filler is applied between the first base material constituting the body of the vacuum element and the second base material constituting the body of the vacuum element in the vacuum brazing preparation step and the superficial materials are superimposed thereon, So that the degree of vacuum inside the device can no longer be increased.

본 발명은 진공 소자를 제조함에 있어서, 이종 소재의 진공 브레이징 접합 시에 페이스트 상의 용가재를 활용하여 밀봉 성능을 확보하면서도 소자 내부의 진공도를 높일 수 있는 제조 방법 및 그에 적합한 진공 소자의 구조를 제시하는 데에 그 목적이 있다. The present invention proposes a manufacturing method and a structure of a vacuum device suitable for the vacuum device, which can increase the degree of vacuum inside the device while securing the sealing performance by utilizing the paste-like filler material in the vacuum brazing of different materials It has its purpose.

전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 한 측면에 따른 진공 소자는, 진공 상태를 이루는 내부 공간 둘레에 배치된 제 1 접합면을 갖는 제 1 모재; 상기 제 1 접합면과 대면하여 접합되는 제 2 접합면을 가지는 제 2 모재; 상기 제 1 접합면과 제 2 접합면 사이에서 상기 내부 공간을 외부 공간에 대하여 밀봉하며 페이스트 용가재가 용융 및 응고되어 형성된 접합재 층; 및, 상기 제 1 접합면을 구성하는 평면 중 일부분에 상기 평면보다 낮게 형성되고, 고체 용가재가 용융된 상태로 고여 응고된 잔류물을 수용하는 잔류물 수용부;를 포함하여 구성된다. In order to solve the above-mentioned problems, a vacuum device according to an aspect of the present invention includes: a first base material having a first bonding surface disposed around an inner space forming a vacuum state; A second base material having a second bonding surface bonded to the first bonding surface in a face-to-face manner; A bonding material layer sealing the inner space between the first bonding surface and the second bonding surface with respect to the outer space and formed by melting and solidifying the paste fusing material; And a residue accommodating portion formed at a portion of a plane constituting the first joint surface, the accommodating portion being formed lower than the flat surface and containing the solidified solidified material in a molten state.

상기 잔류물 수용부는 상기 제 1 접합면에서 상기 페이스트 용가재가 도포되는 부분을 중심으로 상기 내부 공간의 반대쪽에 배치될 수 있다. The residue accommodating portion may be disposed on the opposite side of the inner space with respect to the portion to which the paste material is applied on the first joint surface.

상기 잔류물 수용부의 용적은 상기 고체 용가재의 부피 이상으로 형성되어, 상기 잔류물이 상기 제 1 접합면으로 넘치지 않도록 형성될 수 있다. The volume of the residue accommodating portion may be formed to be equal to or larger than the volume of the solid consumable material so that the residue does not overflow the first joint surface.

상기 잔류물 수용부는 상기 제 1 접합면을 따라 둘 이상 배치될 수 있다.The residue receiving portion may be disposed along two or more of the first joint surfaces.

상기 제 1 모재와 상기 제 2 모재 중 어느 하나는 금속 소재로 이루어지고, 나머지 하나는 세라믹 또는 사파이어 소재로 이루어진 것일 수 있다. Either one of the first base material and the second base material may be made of a metal material and the other one may be made of ceramic or sapphire material.

상기 진공 소자에 있어서, 상기 제 1 모재는 금속 소재로 이루어지고, 상기 제 2 모재는 사파이어 기판을 포함하며, 상기 내부 공간에 배치된 전자 방출원을 더 포함할 수 있다. In the vacuum device, the first base material may be made of a metal material, the second base material may include a sapphire substrate, and an electron emission source disposed in the inner space.

한편, 본 발명의 한 측면에 따른 진공 소자의 제조 방법은, 내부 공간 둘레에 배치된 제 1 접합면을 가지는 제 1 모재와, 상기 제 1 접합면과 대면하여 접합되는 제 2 접합면을 가지는 제 2 모재를 준비하는 모재 준비 단계; 상기 제 1 접합면에 상기 내부 공간의 둘레를 둘러싸도록 페이스트 용가재를 도포하고, 상기 제 1 접합면의 적어도 한 부분에 상기 페이스트 용가재가 도포된 높이보다 높게 상기 제 2 접합면을 지지하도록 고체 용가재를 배치하여, 상기 내부 공간으로부터 외부로 공기가 빠져나갈 틈을 형성하는 브레이징 준비 단계; 및, 진공 챔버 내에서 진공도를 높인 상태로 상기 고체 용가재 및 상기 페이스트 용가재의 융점 이상의 온도까지 가열하여 상기 내부 공간이 밀봉된 상태로 냉각하는 진공 접합 단계; 를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a vacuum device, the method including: forming a first base material having a first bonding surface disposed around an inner space and a second base material having a second bonding surface bonded to the first bonding surface, 2 base material preparing step for preparing the base material; A paste material is applied to the first bonding surface so as to surround the periphery of the inner space and a solid adhesive material is applied to at least one portion of the first bonding surface so as to support the second bonding surface at a height higher than the height at which the paste- A brazing preparation step of forming a gap through which air escapes from the inner space to the outside; And a vacuum joining step of cooling the inner space in a sealed state by heating the mixture to a temperature equal to or higher than a melting point of the solid filler and the paste filler in a vacuum chamber while increasing the degree of vacuum; .

상기 고체 용가재는 그 융점 온도가 상기 페이스트 용가재의 융점 온도보다 낮은 것일 수 있다. The solid filler may have a melting point temperature lower than the melting point temperature of the paste filler.

상기 제 1 모재는 상기 제 1 접합면의 적어도 한 부분에 상기 제 1 접합면을 구성하는 평면보다 낮게, 용융된 고체 용가재를 수용하도록 형성된 잔류물 수용부를 포함하도록 형성될 수 있다. The first base material may be formed so as to include a residue accommodating portion formed in at least a portion of the first abutting surface to be lower than a plane constituting the first abutting surface and configured to receive the molten solid abutting material.

상기 제 1 모재는 금속 소재로 이루어지고, 상기 제 2 모재는 사파이어 기판을 포함하여 형성될 수 있다. The first base material may be made of a metal material, and the second base material may be formed to include a sapphire substrate.

본 발명에 따르면, 밀봉 성능과 높은 진공도가 확보된 진공 소자 및 이를 효과적으로 제조할 수 있는 제조 방법이 제공된다. 좀 더 구체적으로 본 발명은 밀봉 성능이 담보된 페이스트 상의 용가재를 이용하여 세라믹 또는 사파이어와 금속 같은 이종 소재를 메탈라이징 없이도 진공 브레이징 접합할 수 있도록 함으로서, 제조 공정의 효율성과 소자 성능의 신뢰성를 향상시키는 효과가 있다. According to the present invention, there is provided a vacuum element having a sealing performance and a high degree of vacuum, and a manufacturing method capable of effectively manufacturing the same. More specifically, the present invention enables a vacuum brazing bonding of a ceramic, sapphire, and a different material such as metal using metallurgy, without using metallization, by using a paste-like filler material having a sealing performance, thereby improving the manufacturing process efficiency and reliability .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 소자의 접합부를 보인다.
도 2는 상기 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면을 보인다.
도 3은 상기 도 1의 접합부의 진공 브레이징 접합 과정을 보인다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공 소자의 접합부 일부분을 보인다.
도 5는 상기 도 4에서 고체 용가재 용융 전후의 V-Ⅴ' 단면을 보인다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진공 소자의 접합부를 보인다.
도 7은 본 발명의 실시에 적용 가능한 고체 용가재의 다양한 예를 보인다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 진공 소자의 접합부를 보인다.
도 9는 본 발명이 적용된 전자 방출원(진공 소자)에 대한 진공도 테스트 결과를 보인다.
1 shows a junction of a vacuum device according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along line II-II 'of FIG.
FIG. 3 shows a vacuum brazing process of the joint of FIG.
4 shows a portion of a junction of a vacuum device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a section V-V 'before and after melting the solid filler in FIG.
6 shows a junction of a vacuum device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 7 shows various examples of solid fillers applicable to the practice of the present invention.
Figure 8 shows a junction of a vacuum element according to various embodiments of the present invention.
FIG. 9 shows a vacuum degree test result for an electron emission source (vacuum element) to which the present invention is applied.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 좀 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical idea of the present invention can be understood more clearly by way of examples. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be modified into various forms within the scope of the technical idea.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 소자의 접합부를 보인다. 도 2는 상기 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면을 보인다. 1 shows a junction of a vacuum device according to an embodiment of the present invention. 2 is a sectional view taken along line II-II 'of FIG.

본 도면은 한 실시예에 따른 진공 소자의 일부분을 도시한다. 본 실시예에 따른 진공 소자는 하우징 또는 전극 등의 기능을 하는 구조물로서 내부 공간(110)의 적어도 일부분을 형성하는 제 1 모재(11)와, 구조적으로 커버로서의 기능을 하는 제 2 모재(21)를 구비한다. 좀 더 구체적인 예로서, 상기 제 1 모재(11)는 상기 내부 공간(110)의 상부로 열린 개구부의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성된 금속 전극 부재일 수 있다. 상기 제 1 모재(11)의 상부에는 평면으로 이루어진 제 1 접합면(111)이 형성된다. 상기 제 2 모재(21)는 세라믹, 반도체 소재 등 비금속 소재로 이루어진 것일 수 있으며, 예컨대 사파이어 기판일 수도 있다. 제 2 모재(21)의 바닥면에서 그 외곽에 가까운 부분이 상기 제 1 접합면(111)과 대면하여 접합되는 제 2 접합면(211)을 이룬다. 도시된 실시예는 본 발명의 주된 구성요소들이 눈에 잘 띄도록 제 1 접합면(111)이 상기 제 1 모재(11)의 상단에 위치한 것이나, 상기 제 1 접합면(111)의 위치는 이에 한정되지 않으며 상단면 내측으로 단차를 두어 배치되는 것과 같이 다른 형태로 변형될 수도 있다. This figure shows a portion of a vacuum element according to one embodiment. The vacuum device according to the present embodiment includes a first base material 11 forming at least a part of the inner space 110 and a second base material 21 functioning as a cover structurally, Respectively. As a more specific example, the first base material 11 may be a metal electrode member formed to surround the opening of the upper portion of the inner space 110. A first bonding surface 111 is formed on the first base material 11. The second base material 21 may be made of a non-metallic material such as a ceramic or a semiconductor material, and may be, for example, a sapphire substrate. A portion of the bottom surface of the second base material 21 that is close to the outer periphery thereof forms a second bonding surface 211 to be bonded to the first bonding surface 111 in facing relation. In the illustrated embodiment, the first joining face 111 is located at the upper end of the first base material 11 so that the main components of the present invention are conspicuous, but the position of the first joining face 111 is And may be deformed into another shape, such as being disposed with a stepped portion inside the upper surface.

본 발명에 따른 진공 소자의 제조 과정 중, 상기 제 1 모재(11)와 제 2 모재(21)를 서로 접합하여 밀봉하기 위한 준비 단계에서, 제 1 접합면(111) 위에는 상기 내부 공간(110)의 개구부 둘레를 둘러싸도록 페이스트 용가재(31)를 도포한다. 여기서 상기 페이스트 용가재(31)는 사파이어 기판을 메탈라이징 없이 금속 소재와 브레이징 접합할 수 있는 활성 용가재(Active Brazing Filler)로서 밀봉 성능이 확인된 페이스트 상의 용가재일 수 있다. In the preparation step of bonding and sealing the first base material 11 and the second base material 21 during the manufacturing process of the vacuum device according to the present invention, the inner space 110 is formed on the first bonding surface 111, A paste-like material 31 is applied so as to surround the periphery of the opening. The paste-like material 31 may be an active brazing filler material capable of brazing a sapphire substrate with a metal material without metalizing, and may be a paste-like filler whose sealing performance is confirmed.

한편, 상기 제 1 접합면(111)을 구성하는 평면의 일부분에는 고체 용가재(32)가 배치된다. 상기 고체 용가재(32)는 전술한 바와 같이 도포된 페이스트 용가재(31)보다 상기 평면으로부터 높은 위치에서 상기 제 2 접합면(211), 즉 사파이어 기판의 바닥면을 지지할 수 있도록 돌출되게 배치된다. 상기 고체 용가재(32)는 상기 제 1 접합면(111) 일측에 마련된 잔류물 수용부(112)에 배치될 수 있다. 상기 잔류물 수용부(112)는 상기 제 1 접합면(111)을 구성하는 평면 중 일부분에 상기 평면보다 낮게 형성되고, 그 모양 및 용적의 측면에서 상기 고체 용가재(32)가 용융된 상태로 고인 잔류물을 수용할 수 있는 정도로 형성된다. On the other hand, a solid filler material 32 is disposed on a part of a plane constituting the first bonding surface 111. The solid filler material 32 is disposed so as to protrude from the upper surface of the paste fountain material 31 applied as described above so as to support the second bonding surface 211, that is, the bottom surface of the sapphire substrate. The solid filler material 32 may be disposed in the residue receiving portion 112 provided at one side of the first bonding surface 111. [ The residue accommodating portion 112 is formed at a portion of a plane constituting the first joint surface 111 to be lower than the plane, and in terms of shape and volume, the solid accommodating portion 32 is in a molten state, So as to accommodate the residue.

도 3은 상기 도 1의 접합부의 진공 브레이징 접합 과정을 보인다.FIG. 3 shows a vacuum brazing process of the joint of FIG.

상기 진공 브레이징 접합 과정은, 내부 공간(110) 둘레에 배치된 제 1 접합면을 가지는 제 1 모재(11)와, 상기 제 1 접합면과 대면하여 접합되는 제 2 접합면을 가지는 제 2 모재(21)를 준비하는 모재 준비 단계; 상기 제 1 접합면에 상기 내부 공간(110)의 둘레를 둘러싸도록 페이스트 용가재(31)를 도포하고, 상기 제 1 접합면의 적어도 한 부분에 상기 페이스트 용가재(31)가 도포된 높이보다 높게 상기 제 2 접합면을 지지하도록 고체 용가재(32)를 배치하여, 상기 내부 공간(110)으로부터 외부로 공기가 빠져나갈 틈을 형성하는 브레이징 준비 단계; 및, 진공 챔버 내에서 진공도를 높인 상태로 상기 고체 용가재(32) 및 상기 페이스트 용가재(31)의 융점 이상의 온도까지 가열하여 상기 내부 공간(110)이 밀봉된 상태로 냉각하는 진공 접합 단계; 를 포함하여 구성된다. The vacuum brazing process includes a first base material 11 having a first bonding surface disposed around the inner space 110 and a second base material 11 having a second bonding surface bonded to the first bonding surface, 21); (31) is coated on the first bonding surface so as to surround the periphery of the inner space (110), and at least one portion of the first bonding surface is coated with the paste A brazing preparation step of disposing a solid filler material (32) so as to support the joint surface, thereby forming a gap to allow air to escape from the internal space (110) to the outside; And a vacuum joining step of cooling the internal space (110) in a sealed state by heating to a temperature equal to or higher than a melting point of the solid sticking material (32) and the paste sticking material (31) in a vacuum chamber while increasing the degree of vacuum. .

본 도면에서 (a)는 상기 모재 준비 단계 및, 상기 브레이징 준비 단계가 완료된 상태로, 진공 챔버 내에서 상기 내부 공간(110) 내의 공기를 상기 제 1 및 제 2 모재(11, 21) 외부로 배출(Av)하여 진공도를 높이는 과정을 보인다. 이때, 전술한 바와 같이 고체 용가재(32)가 상기 제 2 모재(21)의 적어도 일부분은 상기 페이스트 용가재(31)가 도포된 높이보다 높게 들어올린 상태로 지지하기 때문에, 상기 페이스트 용가재(31)가 높은 점도의 액체에 가까운 상태임에도 불구하고 상기 두 모재(11, 21) 사이에 공기가 소통할 수 있는 틈이 형성되는 것이다. 이로 인해 상기 내부 공간(110)을 진공 소자에 요구되는 수준의 높은 진공도로 만들 수 있다. (A) shows a state in which the air in the inner space 110 is discharged to the outside of the first and second base materials 11 and 21 in the vacuum chamber in a state where the base material preparing step and the brazing preparation step are completed. (Av) to increase the degree of vacuum. At this time, since the solid filler material 32 supports at least a part of the second base material 21 in a state where it is raised higher than the height at which the paste filler material 31 is applied as described above, A gap is formed between the two base materials 11 and 21 so that the air can communicate with each other even though the liquid is close to a liquid having a high viscosity. Accordingly, the internal space 110 can be made to have a high degree of vacuum required for a vacuum device.

본 도면에서 (b)는 진공 챔버 내에서 진공도를 충분히 높인 상태로 내부의 온도를 고체 용가재의 융점에 도달한 모습을 보인다. 상기 고체 용가재는 그 융점 온도가 상기 페이스트 용가재(31)의 융점 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 먼저 고체 용가재의 융점 온도에 도달하면, 상기 고체 용가재는 용융되어 전술한 잔류물 수용부 내에 고이고(32M 참조), 이때 제 2 모재(21)의 들려있던 부분이 내려와 상기 페이스트 용가재(31)와 접촉하게 된다. In the figure, (b) shows a state in which the internal temperature reaches the melting point of the solid filler in the vacuum chamber while the degree of vacuum is sufficiently raised. It is preferable that the melting temperature of the solid filler is lower than the melting point of the paste filler (31). When the temperature reaches the melting point of the solid filler material, the solid filler material melts and becomes solid in the above-mentioned residue accommodation section (see 32M). At this time, the portion where the second base material 21 is held is lowered and contacted with the paste filler material 31 .

도면에서 (c)는 진공 챔버 내의 온도를 페이스트 용가재의 융점 온도 이상으로 높였다가 냉각함으로써, 상기 페이스트 용가재가 상기 두 모재(11, 21) 사이에서 용융되었다가 다시 응고되며 접합재 층(31M)을 이룬 모습을 보인다. In the drawing, (c) shows a state in which the temperature in the vacuum chamber is raised to the melting point temperature or higher of the paste fusing material, and then cooled to cool the paste fusing material between the two base materials 11 and 21 and then solidify again to form a bonding material layer 31M It shows.

한편, 여기에 도시되지는 않았으나 본 발명에 따른 진공 브레이징 접합 진행 시에는 위의 (a) 내지 (c)에 도시된 과정을 상기 제 2 모재(21)의 상부에 무게추를 올린 상태로 진행할 수 있다. 이를 통해 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다. Meanwhile, although not shown here, when the vacuum brazing joint according to the present invention is proceeded, the processes shown in the above (a) to (c) can be performed in a state where the weight is raised on the upper portion of the second base material 21 have. This can improve the sealing performance.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 소자의 접합부 일부분을 보인다.4 shows a portion of a junction of a vacuum device according to an embodiment of the present invention.

본 도면은 제 1 모재(110)에서 잔류물 수용부(112) 및 고체 용가재(32)의 형상을 좀 더 구체적으로 예시하는 것으로서, 각 구성요소들에 관한 사항은 전술한 실시예의 경우와 동일하다. 상기 잔류물 수용부(112)는 오목한 홈 형태로 형성되어 상기 고체 용가재(32)가 용융되었을 때 이를 수용함은 물론, 고체 용가재(32)가 용융되기 전까지 쓰러지지 않도록 지지하는 기능을 겸하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 고체 용가재(32)는 안정적으로 세워질 수 있도록 원뿔형 등으로 형성된 것일 수 있다. This figure is a more specific illustration of the shapes of the residue accommodating portion 112 and the solid consumable material 32 in the first base material 110, and the respective constituent elements are the same as those in the above-described embodiment . The residue accommodating portion 112 is formed in a concave groove shape to accommodate the solid support member 32 when the solid support member 32 is melted and also has a function of supporting the solid support member 32 so that it does not collapse until it is melted . Also, the solid filler material 32 may be formed in a conical shape or the like so that the solid filler material 32 can stand stably.

도 5는 상기 도 4에서 고체 용가재 용융 전후의 V-Ⅴ' 단면을 보인다. FIG. 5 shows a section V-V 'before and after melting the solid filler in FIG.

(a)는 고체 용가재(32)가 용융되기 전의 상태로서 전술한 바와 같다. (b)는 상기 고체 용가재가 용융되어 잔류물 수용부(112) 내에 고인 상태(32M)를 보인다. 편의상 이를 잔류물(32M)이라 부르기로 한다. 이때, 잔류물(32M)의 높이는 제 1 접합면(111)과 같거나 더 낮은 것이 바람직하다. 제 1 접합면(111)으로 넘쳐 페이스트 용가재(31)와 섞이면서 밀봉 성능이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. (a) is the same as described above before the solid filler metal 32 is melted. (b) shows a state (32M) in which the solid consumable material is melted and remains in the residue accommodating portion 112. For convenience, this is called residue 32M. At this time, it is preferable that the height of the residue 32M is equal to or lower than the height of the first joint surface 111. [ To prevent the sealing performance from being lowered by mixing with the paste fusing material (31) overflowing to the first bonding surface (111).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진공 소자의 접합부를 보인다.6 shows a junction of a vacuum device according to an embodiment of the present invention.

본 도면은 전술한 제 1 모재(11)와 페이스트 용가재(31) 및 고체 용가재(32)를 제 1 접합면(111) 위에서 바라본 모습인데, 본 실시예와 같이, 전술한 잔류물 수용부(112)와 고체 용가재(32)는 상기 제 1 접합면(111)을 따라 다수의 위치에 배치될 수 있다. 이 경우 다수의 고체 용가재(32)가 제 2 모재를 전체적으로 들어올려 내부 공간으로부터 공기가 쉽게 빠져나갈 수 있도록 충분한 틈이 확보될 수 있다. This figure is a view of the first base material 11, the paste base material 31 and the solid base material 32 as seen from above on the first bonding surface 111. As in this embodiment, the above- And the solid filler material 32 may be disposed at a plurality of positions along the first bonding surface 111. In this case, a sufficient clearance can be secured so that a large number of solid pourable materials 32 lift the second base material as a whole and the air can easily escape from the inner space.

도 7은 본 발명의 실시에 적용 가능한 고체 용가재의 다양한 예를 보인다.Fig. 7 shows various examples of solid fillers applicable to the practice of the present invention.

고체 용가재는, 전술한 바와 같이, 그 상단부가 도포된 페이스트 용가재의 높이보다 높게 세워져서 제 2 모재의 하중을 지지할 수 있는 형태와 크기 및 강성을 가지는 것이면 그 형태에 특별한 제약은 없다. 예를 들면, 원기둥형 고체 용가재(32a), 각기둥형 고체 용가재(32b), 원뿔형 고체 용가재(32c), 또는 원추형 고체 용가재(32d) 등 다양한 모양의 고체 용가재가 적용될 수 있다. 다만, 자세의 안정성이나 구조적 강성의 측면에서 원뿔형이나 원추형 등이 유리할 수 있다. As described above, there is no particular limitation on the shape of the solid filler as long as the solid filler has a shape, size and rigidity capable of supporting the load of the second base material by being raised higher than the height of the paste filler coated with the upper end. For example, various shapes of solid fillers such as a cylindrical solid filler 32a, a prismatic solid filler 32b, a conical solid filler 32c, or a conical solid filler 32d can be applied. However, cone shape or cone shape can be advantageous in terms of posture stability and structural rigidity.

한편, 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예들은 공통적으로 잔류물 수용부와 고체 용가재가 페이스트 용가재 도포 위치보다 바깥쪽에, 다시 말해 도포된 페이스트 용가재를 중심으로 내부 공간의 반대쪽에 위치한 경우에 해당한다. 이러한 배치는 진공 소자의 내부 공간에 불필요한 잔류물이 남지 않도록 한다는 점에 이점이 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. On the other hand, in the embodiments described above with reference to Figs. 1 to 6, when the residue accommodating portion and the solid consumable material are located on the outer side of the paste material application position, that is, on the opposite side of the inner space, . This arrangement is advantageous in that no unnecessary residue is left in the internal space of the vacuum element. However, the present invention is not limited thereto.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 진공 소자의 접합부를 보인다.Figure 8 shows a junction of a vacuum element according to various embodiments of the present invention.

(a)는 잔류물 수용부(112)와 고체 용가재(32)가 도포된 페이스트 용가재(31)보다 안쪽에 배치된 경우를 나타낸다. 고체 용가재의 잔류물이 진공 소자의 내부 공간에 노출되어도 문제되지 않는 경우도 있을 수 있고, 페이스트 용가재(31)가 용융되면서 제 1 접합면(111)을 모두 적셔 상기 잔류물 수용부(112) 상부 둘레를 둘러싸면서 접합재 층을 형성하면 내부 공간에 대해 상기 고체 용가재 잔류물이 노출되지 않도록 할 수도 있다. (a) shows a case where the residue accommodating portion 112 and the solid filler material 32 are disposed inside the paste filler material 31 coated with the residue. The residue of the solid filler may not be a problem even if the residue of the solid filler is exposed to the inner space of the vacuum device and the paste filler 31 is melted so that the first joint surface 111 is completely wet, When the bonding material layer is formed so as to surround the periphery, the solid sticking residue may not be exposed to the inner space.

(b)는 잔류물 수용부(112)와 고체 용가재(32)를 가운데에 두고 외측 페이스트 용가재(311)와 내측 페이스트 용가재(312)가 도포된 형태의 배치를 나타낸다. 이 경우에도 고체 용가재 잔류물이 내부 공간에 노출되는 것을 방지할 수 있다.(b) shows an arrangement in which an outer paste reservoir 311 and an inner paste reservoir 312 are coated with the residue reservoir 112 and the solid reservoir 32 at the center. In this case as well, it is possible to prevent the solid resorbable material residue from being exposed to the inner space.

한편, (c)는 막대형 고체 용가재(32L)가 도포된 페이스트 용가재(31)를 받침으로 삼아 지렛대 같은 형태로 배치된 모습을 보인다. 페이스트 용가재(31)의 점성이 높으므로 막대형 고체 용가재(32L)의 일부가 그 위에 살짝 묻히듯이 얹어진 채로 제 2 모재의 하중을 지지할 수도 있다. On the other hand, (c) shows the paste-like material 31 coated with the rod-shaped solid filler 32L as a base and arranged in a lean-like shape. Since the viscosity of the paste fusing material 31 is high, a part of the rod-shaped solid fusing material 32L may be supported while being slightly buried thereon to support the load of the second base material.

도 9는 본 발명이 적용된 전자 방출원(진공 소자)에 대한 진공도 테스트 결과를 보인다. FIG. 9 shows a vacuum degree test result for an electron emission source (vacuum element) to which the present invention is applied.

진공 소자가 완성된 후에 그 내부의 진공도를 직접 측정할 수 있는 방법은 알려져있지 않으나, 간접적으로 전자 방출원을 갖는 진공 소자를 제조하고, 그 전자 방출 특성을 3~4회 정도 반복적으로 관찰함으로써 내부 공간의 진공도를 확인할 수 있다. 진공도가 충분히 높은 경우에는 전자 방출원이 에이징 된 후로는 방출 전류의 저하가 거의 나타나지 않지만, 진공도가 낮으면 내부 공간에 남아있는 기체의 영향으로 방출 반복 횟수에 따라 방출 전류가 낮아지는 양상을 보이기 때문이다. Although it is not known how to directly measure the degree of vacuum after the completion of the vacuum element, a vacuum element having an electron emission source is indirectly manufactured, and by repeatedly observing the electron emission characteristic thereof about 3 to 4 times, The vacuum degree of the space can be confirmed. When the degree of vacuum is sufficiently high, the emission current does not substantially decrease after the electron emitter is aged. However, when the degree of vacuum is low, the emission current decreases according to the number of repetition of emission due to the influence of gas remaining in the internal space to be.

본 그래프에 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 소자는 2회차 및 3회차 전자 방출시에 거의 동일한 방출 전류값을 보임으로써 충분히 높은 진공도가 확보되었음을 확인할 수 있다. As shown in the graph, the vacuum device according to the present invention exhibits almost the same emission current value at the second and third time electron emission, and thus it can be confirmed that a sufficiently high degree of vacuum is secured.

11: 제 1 모재
110: 내부 공간 112: 고체 용가재 수용부
21: 제 2 모재 31: 페이스트 용가재
32: 고체 용가재
11: First base material
110: inner space 112:
21: Second base material 31: Paste material
32: Solid matter

Claims (10)

진공 상태를 이루는 내부 공간 둘레에 배치된 제 1 접합면을 갖는 제 1 모재;
상기 제 1 접합면과 대면하여 접합되는 제 2 접합면을 가지는 제 2 모재;
상기 제 1 접합면과 제 2 접합면 사이에서 상기 내부 공간을 외부 공간에 대하여 밀봉하며 페이스트 용가재가 용융 및 응고되어 형성된 접합재 층; 및,
상기 제 1 접합면을 구성하는 평면 중 일부분에 상기 평면보다 낮게 형성되고, 고체 용가재가 용융된 상태로 고여 응고된 잔류물을 수용하는 잔류물 수용부;를 포함하고,
상기 제 1 모재와 상기 제 2 모재 중 어느 하나는 금속 소재이고, 나머지 하나는 세라믹 또는 사파이어 소재인,
진공 소자.
A first base material having a first bonding surface disposed around an inner space forming a vacuum state;
A second base material having a second bonding surface bonded to the first bonding surface in a face-to-face manner;
A bonding material layer sealing the inner space between the first bonding surface and the second bonding surface with respect to the outer space and formed by melting and solidifying the paste fusing material; And
And a residue accommodating portion formed at a portion of a plane constituting the first joint surface to be lower than the flat surface and accommodating a residue solidified and solidified in a molten state of the solid consumable material,
Wherein one of the first base material and the second base material is a metal material and the other is a ceramic or sapphire material,
Vacuum element.
제 1 항에 있어서,
상기 잔류물 수용부는 상기 제 1 접합면에서 상기 페이스트 용가재가 도포되는 부분을 중심으로 상기 내부 공간의 반대쪽에 배치된,
진공 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the residue accommodating portion is disposed on the opposite side of the inner space with respect to the portion to which the paste-
Vacuum element.
제 1 항에 있어서,
상기 잔류물 수용부의 용적은 상기 고체 용가재의 부피 이상으로 형성되어, 상기 잔류물이 상기 제 1 접합면으로 넘치지 않도록 형성된,
진공 소자.
The method according to claim 1,
And the volume of the residue accommodating portion is formed to be equal to or larger than the volume of the solid consumable material, so that the residue does not overflow the first joint surface,
Vacuum element.
제 1 항에 있어서,
상기 잔류물 수용부는 상기 제 1 접합면을 따라 둘 이상 배치된,
진공 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the residue receiving portion is disposed at least two along the first abutment surface,
Vacuum element.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모재는 금속 소재로 이루어지고,
상기 제 2 모재는 사파이어 기판을 포함하며,
상기 내부 공간에 배치된 전자 방출원을 더 포함하는,
진공 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first base material is made of a metal material,
Wherein the second base material comprises a sapphire substrate,
Further comprising an electron emission source disposed in the inner space,
Vacuum element.
내부 공간 둘레에 배치된 제 1 접합면을 가지는 제 1 모재와, 상기 제 1 접합면과 대면하여 접합되는 제 2 접합면을 가지는 제 2 모재를 준비하는 모재 준비 단계;
상기 제 1 접합면에 상기 내부 공간의 둘레를 둘러싸도록 페이스트 용가재를 도포하고, 상기 제 1 접합면의 적어도 한 부분에 상기 페이스트 용가재가 도포된 높이보다 높게 상기 제 2 접합면을 지지하도록 고체 용가재를 배치하여, 상기 내부 공간으로부터 외부로 공기가 빠져나갈 틈을 형성하는 브레이징 준비 단계; 및,
진공 챔버 내에서 진공도를 높인 상태로 상기 고체 용가재 및 상기 페이스트 용가재의 융점 이상의 온도까지 가열하여 상기 내부 공간이 밀봉된 상태로 냉각하는 진공 접합 단계; 를 포함하고,
상기 모재 준비 단계에서, 상기 제 1 모재와 상기 제 2 모재 중 어느 하나는 금속 소재이고, 나머지 하나는 세라믹 또는 사파이어 소재인,
진공 소자의 제조 방법.
A base material preparing step of preparing a first base material having a first bonding surface disposed around the inner space and a second base material having a second bonding surface facing the first bonding surface;
A paste material is applied to the first bonding surface so as to surround the periphery of the inner space and a solid adhesive material is applied to at least one portion of the first bonding surface so as to support the second bonding surface at a height higher than the height at which the paste- A brazing preparation step of forming a gap through which air escapes from the inner space to the outside; And
A vacuum joining step of cooling the inner space in a sealed state by heating to a temperature equal to or higher than a melting point of the solid filler and the paste filler in a vacuum chamber while the degree of vacuum is increased; Lt; / RTI >
In the base material preparation step, one of the first base material and the second base material is a metal material, and the other is a ceramic or sapphire material.
A method of manufacturing a vacuum device.
제 7 항에 있어서,
상기 고체 용가재는 그 융점 온도가 상기 페이스트 용가재의 융점 온도보다 낮은,
진공 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The solid filler has a melting point lower than the melting point of the paste,
A method of manufacturing a vacuum device.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 모재는 상기 제 1 접합면의 적어도 한 부분에 상기 제 1 접합면을 구성하는 평면보다 낮게, 용융된 고체 용가재를 수용하도록 형성된 잔류물 수용부를 포함하도록 형성된,
진공 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the first base material is formed to include at least a part of the first bonding surface and a residue receiving portion formed to receive the molten solid filler metal lower than a plane constituting the first bonding surface,
A method of manufacturing a vacuum device.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 모재는 금속 소재로 이루어지고,
상기 제 2 모재는 사파이어 기판을 포함하는,
진공 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the first base material is made of a metal material,
Wherein the second base material comprises a sapphire substrate,
A method of manufacturing a vacuum device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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