RU2725443C1 - Apparatus for microwave heating soldering - Google Patents

Apparatus for microwave heating soldering Download PDF

Info

Publication number
RU2725443C1
RU2725443C1 RU2019117799A RU2019117799A RU2725443C1 RU 2725443 C1 RU2725443 C1 RU 2725443C1 RU 2019117799 A RU2019117799 A RU 2019117799A RU 2019117799 A RU2019117799 A RU 2019117799A RU 2725443 C1 RU2725443 C1 RU 2725443C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heater
soldering
quartz
box
Prior art date
Application number
RU2019117799A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Асхат Загидуллович Хайбулов
Виктор Николаевич Борисов
Николай Андреевич Ордин
Николай Владимирович Горбоконин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2019117799A priority Critical patent/RU2725443C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725443C1 publication Critical patent/RU2725443C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/04—Heating appliances

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: device for microwave heating soldering can be used for soldering of complex composite items from metal and ceramics. Microwave unit includes heat-insulating box 1 installed in chamber, having base 2 for placement of soldered article 7 and cover 3 on it. Quartz cap 6 is located in said box and covers the soldered article. On side inner surface of heat-insulating box 1 there is heater 4 made in form of heat-releasing layer, material of which is capable to convert electric energy into heat energy. Quartz cap 6 is connected to an external source of inert gas by means of quartz pipeline 5 with a pressure regulator supplied to the gas cap. Heater 4 creates temperature inside box 1 in range from 100 to 1300 °C.EFFECT: device provides absence of control operations for gas supply to working chamber of furnace, expansion of conditions of heater usage in various protective environments and in air atmosphere.1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Данное техническое решение относится к электротехнике, в частности к электрическому нагреву магнитным полем, с использованием СВЧ. Область применения - технологические операции по пайке деталей сложно-комбинированных изделий из металла и керамики, выполнение без дефектов паяных соединений, работающих в тяжелых условиях импульсного возрастания температуры, агрессивных сред, динамических нагрузок и т.д.This technical solution relates to electrical engineering, in particular to electric heating by a magnetic field, using microwave. Scope - technological operations on the soldering of parts of complex metal and ceramic products, the implementation of defect-free soldered joints operating in severe conditions of a pulsed increase in temperature, aggressive media, dynamic loads, etc.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен способ, на который получен патент РФ №2511722 «Способ пайки изделий из стали, меди и медных сплавов серебросодержащими припоями», МПК: В23К 1/008, В23К 1/19, В23К 103/18; приоритет от 12.02.2013 г, опубликовано 10.04.2014 г; авторы Лопатина Е.С., Симунова С.С., Трегубов В.А., Баталова Е.И.The known method for which the patent of the Russian Federation No. 2511722 “Method of brazing products from steel, copper and copper alloys with silver-containing solders”, IPC: V23K 1/008, V23K 1/19, V23K 103/18; priority of 02/12/2013; published on 04/10/2014; authors Lopatina E.S., Simunova S.S., Tregubov V.A., Batalova E.I.

Устройство для пайки содержит вакуумную печь, форвакуумный насос, изделие.The soldering device comprises a vacuum furnace, a foreline pump, and an article.

Недостатком данного устройства является применение дополнительного оборудования в виде форвакуумных насосов, что обуславливается дополнительными затратами при изготовлении деталей, что в свою очередь также усложняет технологию пайки и требует наличие дополнительных контрольных операций. Предварительный нагрев собранных изделий под пайку в вакууме 1×10-2 - 2×10-3 мм рт. ст.The disadvantage of this device is the use of additional equipment in the form of fore-vacuum pumps, which is caused by additional costs in the manufacture of parts, which in turn also complicates the soldering technology and requires additional control operations. Pre-heating the assembled products for soldering in vacuum 1 × 10 -2 - 2 × 10 -3 mm RT. Art.

В качестве прототипа был выбран патент Японии №JP2001058259 «Пайка, способ и устройство для пайки»; МПК: В23K-001/00, В23K-001/008, В23K-031/02, В23K-101/40, H01L-021/60, Н05K-003/34, приоритет 19.06.2000 г, опубликовано 06.03.2001 г, автор: SEIKI SHINKO.As a prototype, Japan patent No. JP2001058259 "Soldering, method and device for soldering"; IPC: В23K-001/00, В23K-001/008, В23K-031/02, В23K-101/40, H01L-021/60, Н05K-003/34, priority June 19, 2000, published on March 6, 2001, author: SEIKI SHINKO.

Устройство для пайки содержит вакуумную камеру печи, образец, опорный стол, нагреватель, вакуумный насос, устройство для подачи в камеру водорода, генератор СВЧ.The soldering device comprises a vacuum chamber of the furnace, a sample, a support table, a heater, a vacuum pump, a device for supplying hydrogen to the chamber, and a microwave generator.

Недостатком данного устройства является увеличение времени процесса пайки, что связано с использованием вакуумной системы и водородной газовой средой. Высокая сложность процесса пайки, связанная с применением атмосферы газовой среды водорода, усложняет технологию изготовления деталей, увеличивает количество контрольных операций, которые заключаются в измерении объема газа в фиксированном диапазоне непосредственно на всем протяжении процесса пайки.The disadvantage of this device is the increase in the time of the soldering process, which is associated with the use of a vacuum system and a hydrogen gas medium. The high complexity of the soldering process associated with the use of an atmosphere of a hydrogen gas environment complicates the manufacturing technology of parts, increases the number of control operations that involve measuring the gas volume in a fixed range directly throughout the soldering process.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является сокращение времени процесса пайки, упрощение конструкции.The task to which the invention is directed is to reduce the time of the soldering process, simplifying the design.

Технический результат заключается в отсутствие контрольных операций по подаче газа в рабочую камеру печи, расширение условий использования нагревателя в различных защитных средах, а так же в воздушной атмосфере. Это позволяет решить задачу сокращения временного интервала управления процессом пайки, экономии затрат на энергию, упрощения конструкции.The technical result consists in the absence of control operations for supplying gas to the working chamber of the furnace, expanding the conditions for using the heater in various protective environments, as well as in the air atmosphere. This allows us to solve the problem of reducing the time interval for controlling the soldering process, saving energy costs, simplifying the design.

Технический результат достигается тем, что устройство для пайки СВЧ нагревом, включающее камеру в печи, нагреватель, генератор СВЧ, согласно изобретению, снабжено теплоизоляционным боксом, внутри которого на боковой поверхности расположен нагреватель, выполненный в виде теплоотдающего слоя, кварцевый трубопровод, соединенный с кварцевым колпаком, с возможностью подачи в колпак инертного газа, и регулятор давления подаваемого газа.The technical result is achieved by the fact that the device for soldering microwave heating, including a chamber in the furnace, a heater, a microwave generator, according to the invention, is equipped with a heat-insulating box, inside of which there is a heater made in the form of a heat-transfer layer, a quartz pipe connected to a quartz cap , with the possibility of supplying an inert gas to the cap, and a pressure regulator of the supplied gas.

Совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата - отсутствие контрольных операций по подаче газа в рабочую камеру печи, расширение условий использования нагревателя в различных защитных средах, а так же в воздушной атмосфере. Это позволяет решить задачу сокращение временного интервала управления процессом пайки, экономию затрат на энергию благодаря более высокому КПД СВЧ устройства, упрощения конструкции.The combination of essential features provides a technical result - the absence of control operations for the gas supply to the working chamber of the furnace, the expansion of the conditions for using the heater in various protective environments, as well as in the air atmosphere. This allows us to solve the problem of reducing the time interval for controlling the soldering process, saving energy costs due to the higher efficiency of the microwave device, simplifying the design.

Достигаемый результат, обеспечивается не только наличием известных отличительных признаков, но и зависит от взаимодействия их с другими существенными признаками заявляемого устройства. Это позволяет устройству расширить свои функциональные возможности и обеспечить решение задачи сокращения времени процесса пайки, упрощения конструкции.The achieved result is ensured not only by the presence of known distinctive features, but also depends on their interaction with other essential features of the claimed device. This allows the device to expand its functionality and provide a solution to the problem of reducing the time of the soldering process, simplifying the design.

Расширенная функция, обеспечиваемая известными отличительными признаками, и получение неожиданного результата от использования этих признаков в совокупности с другими признаками, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".The expanded function provided by the well-known distinguishing features, and obtaining an unexpected result from the use of these features in conjunction with other features, indicates that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Краткое описание фигур чертежаBrief Description of the Drawings

На фиг. показан внешний вид устройства для пайки СВЧ нагревом.In FIG. shows the appearance of a device for soldering microwave heating.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Как показано на фиг. СВЧ установка состоит из теплоизоляционного бокса 1, выполненного из теплоизоляционного материала. Теплоизоляционный бокс 1 состоит из основания 2 и крышки 3. Внутри крышки 3 установлен нагреватель 4. Нагреватель 4 выполнен в виде теплоотдающего слоя, состоящего из материалов, которые способны проводить преобразование тепловой энергии. Элементный состав из Si, Al, Na, K, С, В, Fe, W, в виде размолотой крупки, смешанной со связующим веществом в виде силикатного стекла наносят на внутреннюю поверхность теплоизоляционного бокса. Этот теплоотдающий слой является нагревателем.As shown in FIG. The microwave installation consists of a heat-insulating box 1 made of heat-insulating material. The heat-insulating box 1 consists of a base 2 and a cover 3. A heater 4 is installed inside the cover 3. The heater 4 is made in the form of a heat transfer layer consisting of materials that are capable of converting thermal energy. The elemental composition of Si, Al, Na, K, C, B, Fe, W, in the form of crushed grains mixed with a binder in the form of silicate glass is applied to the inner surface of the heat-insulating box. This heat transfer layer is a heater.

Это позволяет расширить условия использования нагревателя 4 в различных защитных средах, а так же в воздушной атмосфере.This allows you to expand the conditions of use of the heater 4 in various protective environments, as well as in the air.

Теплоизоляционный бокс 1 выполнен в форме цилиндра, на внутренней боковой поверхности которого расположен нагреватель 4. Внутри бокса 1 расположена система ввода инертного газа, выполненная в виде кварцевой трубки 5 и кварцевого колпака 6. Нагреватель 4 создает температуру внутри бокса 1 в диапазоне от 100 до 1300°С.The heat-insulating box 1 is made in the form of a cylinder, on the inner side surface of which a heater 4 is located. Inside the box 1 there is an inert gas injection system made in the form of a quartz tube 5 and a quartz cap 6. The heater 4 creates a temperature inside the box 1 in the range from 100 to 1300 ° C.

Конструкция устройства значительно упрощена по сравнению с прототипом за счет неиспользования вакуумной системы и отсутствия системы ввода водорода газообразного.The design of the device is greatly simplified in comparison with the prototype due to the non-use of the vacuum system and the absence of a gaseous hydrogen injection system.

Устройство работает следующим образом. Изделие для пайки 7 устанавливают на основание 2. После установки изделие для пайки 7 накрывают кварцевым колпаком 6 и крышкой 3. Полученную сборную конструкцию СВЧ установки соединяют с кварцевым трубопроводом 5 внутри рабочего пространства резонатора 8. Подают инертный газ от внешнего источника 9 по трубопроводу 10 через регулятор давления подаваемого газа 11 по кварцевой трубке 5 в кварцевый колпак 6. Заполнение внутреннего пространства кварцевого колпака 6 инертным газом обеспечивают непрерывной подачей газа на весь период нагрева и охлаждения процесса пайки.The device operates as follows. The product for soldering 7 is installed on the base 2. After installation, the product for soldering 7 is covered with a quartz cap 6 and a cover 3. The resulting prefabricated design of the microwave installation is connected to the quartz pipe 5 inside the working space of the resonator 8. An inert gas is supplied from external source 9 through pipe 10 through the pressure regulator of the supplied gas 11 through the quartz tube 5 to the quartz cap 6. Filling of the inner space of the quartz cap 6 with inert gas provides a continuous supply of gas for the entire heating and cooling period of the soldering process.

По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве отсутствует вакуумная система, и используют не водород, а инертный газ - аргон. Это позволяет сократить число контрольных операций по подаче газа в рабочую камеру печи, так как инертный газ - аргон по сравнению с водородом безопасен. Это позволяет решить задачу сокращения временного интервала управления процессом пайки.Compared with the prototype in the proposed device there is no vacuum system, and they use not hydrogen, but an inert gas - argon. This allows you to reduce the number of control operations on the gas supply to the working chamber of the furnace, since an inert gas - argon in comparison with hydrogen is safe. This allows us to solve the problem of reducing the time interval for controlling the soldering process.

Затем включают магнетрон СВЧ печи, который воздействует на нагреватель 4. С излучающей поверхности нагревателя 4, обращенной непосредственно в рабочее пространство бокса 1, излучающая теплота передается на тепловоспринимающее изделие для пайки 7 и поднимает температуру внутри рабочего пространства бокса 1 до температуры плавления припоя в составе изделия для пайки 7.Then turn on the magnetron of the microwave oven, which acts on the heater 4. From the radiating surface of the heater 4, directly facing the working space of the box 1, the radiating heat is transferred to the heat-receiving product for soldering 7 and raises the temperature inside the working space of the box 1 to the melting temperature of the solder in the composition of the product for soldering 7.

Кварцевое стекло не может преобразовывать энергию и, тем самым, оно не нагревается. СВЧ волны проникают через него, не ослабевая при этом, без преобразования энергии. Это позволяет использовать кварцевые детали в требуемом диапазоне температур нагрева от 100 до 1300°С.Quartz glass cannot convert energy and, therefore, it does not heat up. Microwave waves penetrate through it, without weakening at the same time, without energy conversion. This allows the use of quartz parts in the required range of heating temperatures from 100 to 1300 ° C.

Были проведены эксперименты по пайке стеклометалических образцов в виде титанового корпуса, коварового штыря и стеклоприпоя, которые были спаяны в камерной печи СГВ 2.4.215 ИЗ и в СВЧ печи Sanyo ЕМС-1900. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.Experiments were carried out on the brazing of glass-metal samples in the form of a titanium case, an insidious pin and glass solder, which were soldered in a chamber furnace SGV 2.4.215 IZ and in a microwave oven Sanyo EMC-1900. The experimental results are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

По сравнению с устройствами для пайки камерного типа, устройство для пайки СВЧ нагревом позволяет сократить временной интервал процесса пайки элементов (штырей, капиллярных соединений, и т.д.), экономить затраты на энергию, упростить конструкцию печи.Compared to chamber type soldering devices, a microwave heat soldering device reduces the time interval for soldering elements (pins, capillary joints, etc.), saves energy costs, and simplifies the design of the furnace.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не были обнаружены аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественной всем существенным признакам данного изобретения. Это подтверждает, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна».When conducting analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, no analogues were found that are characterized by a combination of features that are identical to all the essential features of this invention. This confirms that the claimed invention meets the requirement of "novelty."

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предложенное изобретение может быть использовано для изготовления паяных изделий для использования их в авиационной, космической технике, в атомной энергетике и т.д. Были проведены испытания предложенного варианта устройства для пайки на существующем в настоящее время оборудовании с использованием имеющихся материалов. Это доказывает его работоспособность и подтверждает промышленную применимость.The proposed invention can be used for the manufacture of soldered products for use in aviation, space technology, in nuclear energy, etc. Tests of the proposed embodiment of the soldering device were carried out on existing equipment using existing materials. This proves its performance and confirms industrial applicability.

Claims (1)

Устройство для пайки СВЧ нагревом, содержащее камеру, нагреватель и генератор СВЧ, отличающееся тем, что оно снабжено теплоизоляционным боксом, установленным в камере и имеющим основание для размещения на нем паяемого изделия, кварцевым колпаком, расположенным в упомянутом боксе и накрывающим паяемое изделие, при этом на боковой внутренней поверхности теплоизоляционного бокса расположен нагреватель, выполненный в виде теплоотдающего слоя, а кварцевый колпак соединен с внешним источником инертного газа кварцевым трубопроводом с регулятором давления подаваемого в колпак газа.A device for soldering microwave heating, containing a chamber, a heater and a microwave generator, characterized in that it is equipped with a heat-insulating box installed in the chamber and having a base for placing a soldered article on it, a quartz cap located in the said box and covering the soldered product, while on the side inner surface of the heat-insulating box there is a heater made in the form of a heat-transfer layer, and the quartz cap is connected to an external source of inert gas by a quartz pipe with a pressure regulator for the gas supplied to the cap.
RU2019117799A 2019-06-07 2019-06-07 Apparatus for microwave heating soldering RU2725443C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117799A RU2725443C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Apparatus for microwave heating soldering

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117799A RU2725443C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Apparatus for microwave heating soldering

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725443C1 true RU2725443C1 (en) 2020-07-02

Family

ID=71509896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117799A RU2725443C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Apparatus for microwave heating soldering

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725443C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1222451A1 (en) * 1983-04-25 1986-04-07 Предприятие П/Я Р-6011 Apparatus for affixing semiconductor wafers
JP2001058259A (en) * 1999-06-18 2001-03-06 Shinko Seiki Co Ltd Soldering method and soldering apparatus
WO2010045257A1 (en) * 2007-03-27 2010-04-22 Varel International, Ind., L.P. Thermally stable polycrystalline diamond compact
RU2511722C1 (en) * 2013-02-12 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1222451A1 (en) * 1983-04-25 1986-04-07 Предприятие П/Я Р-6011 Apparatus for affixing semiconductor wafers
JP2001058259A (en) * 1999-06-18 2001-03-06 Shinko Seiki Co Ltd Soldering method and soldering apparatus
WO2010045257A1 (en) * 2007-03-27 2010-04-22 Varel International, Ind., L.P. Thermally stable polycrystalline diamond compact
RU2511722C1 (en) * 2013-02-12 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5945373B1 (en) Magnesium smelting apparatus and smelting method using microwaves
CN103542715A (en) Composite sintering furnace for target material
CN102967140A (en) Integral microwave vacuum sintering furnace
RU2725443C1 (en) Apparatus for microwave heating soldering
CN104741722A (en) TiNi solder vacuum brazing TZM alloy and ZrC/W composite method
CN101441150B (en) Vacuum thermal insulation heating apparatus
Herrmann et al. Joining technology—A challenge for the use of SiC components in HTRs
CN103269535B (en) Microwave material science workstation
CN104725066A (en) Hot pressing reaction sintering connection method for ceramic material titanium silicon carbide
CN103157875A (en) Vacuum brazing furnace using metal quartz integral radiant heater
JP2017088974A (en) Magnesium refining device and refining method utilizing microwave
CN102745680B (en) Method and device for preparing expanded graphite
CN202695372U (en) Composite conduction structure of high thermal conduction material
CN205537094U (en) Fill water cooling formula hydrogen sintering stove
GB2409392A (en) Method and apparatus using microwave energy
ATE550705T1 (en) VARIABLE THERMAL RESISTANCE SYSTEM
CN109662561B (en) Molecular resonance electric cooker
Leutard et al. Monitoring density and temperature in C/C composites processing by CVI with induction heating
JPS5519456A (en) Production of hard-to-work metal pipe
Tarau et al. Sodium VCHP with Carbon‐Carbon Radiator for Radioisotope Stirling Systems
CN1400458A (en) High-temp. long-life compactly-heating method of corrosive medium
CN103178164A (en) Method for manufacturing phase-change sunflower heat-dissipating device
CN211886911U (en) Small high-temperature heating device for material testing machine
CN201298001Y (en) Vacuum insulated heating device
JPS59137785A (en) Heating furnace