RU2819582C1 - Способ изготовления металлостеклянных узлов в колпаковой печи - Google Patents
Способ изготовления металлостеклянных узлов в колпаковой печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819582C1 RU2819582C1 RU2023114221A RU2023114221A RU2819582C1 RU 2819582 C1 RU2819582 C1 RU 2819582C1 RU 2023114221 A RU2023114221 A RU 2023114221A RU 2023114221 A RU2023114221 A RU 2023114221A RU 2819582 C1 RU2819582 C1 RU 2819582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- furnace
- bell
- metal
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления металлостеклянных узлов и может быть использовано в приборостроении, например, при изготовлении электрических изоляторов и гермовводов. Техническим результатом изобретения является исключение появления газовых пузырей в стекле. Способ изготовления металлостеклянных узлов в колпаковой печи включает откачку воздуха, наполнение колпака печи защитным газом, нагрев, выдержку при заданной температуре и охлаждение вместе с печью. Воздух откачивают до давления в печи 0,013-0,0013 Па, затем нагревают печь до температуры 400-500°С, выдерживают данную температуру, пока давление воздуха в колпаке станет не более 0,013 Па, после чего проводят наполнение колпака формиргазом, состоящим из технических водорода и азота, и нагрев до заданной температуры, обеспечивающей спай стекла с металлом. 4 ил.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления металлостеклянных узлов и может быть использовано в приборостроении, например, при изготовлении электрических изоляторов и гермовводов.
Известен способ изготовления металлостеклянных изделий [Патент РФ № 2737451, опубл. 2020.11.30]https://patentimages.storage.googleapis.com/2a/49/49/4faf5b1a2e8e61/RU2737451C1.pdf, в котором оснастку из никеля предварительно отжигают в вакууме при температуре 1000°С. Элементы ввода СВЧ корпус и токоввод, изготовленные из ковара, и стеклянную заготовку из стекла С52-1 устанавливают в оснастку из никеля. В корпус вводят оснастку из никеля. Всю сборку разогревают в среде азота до 920°С, выдерживают при этой температуре в течение 5 минут и охлаждают. При разогреве до 920°С стекло заготовки принимает окончательную форму и размеры изолятора и спаивается с корпусом и токовводом. После охлаждения полученный ввод СВЧ снимают с оснастки и удаляют из него оснастку. Использование никеля или медно-никелевого сплава для изготовления не прилипающей к расплавленному стеклу оснастки позволяет устранить загрязнения поверхности стекла материалом оснастки, что упрощает процесс изготовления изделий, поскольку отпадает необходимость очистки поверхности стекла от загрязнений; устраняет погрешности размеров изделий, возникающих вследствие износа оснастки; упрощает изготовление оснастки, поскольку изготовление оснастки из никеля не требует столь жесткой техники безопасности, как при использовании графита.
Данное техническое решение направлено на устранение загрязнения поверхности стекла графитом, но не направлено на устранение газовых пузырей в стекле, на прочность металлостеклянного спая и т.п.
Известен способ изготовления металлостеклянного ввода в печи камерной ПКЗ-1,0-7 в азоте. Перед спаиванием втулка, вывод и стеклянный изолятор собирают в специальном приспособлении, которое обеспечивает регламентируемое конструкторской документацией расположение деталей. Приспособление в специальном контейнере помещают в нагретую камеру. После выдержки в печи контейнер с узлами устанавливают в специальное приспособление для охлаждения, куда по внешнему контуру подается азот. Осуществляется выдержка в течение 35 минут, затем контейнер перемещают в следующий охлаждающий контур и это повторяется еще дважды до охлаждения до комнатной температуры (≈22°C). Это позволяет снизить внутренние напряжения в спае и, следовательно, повышает надежность соединителя. Элементами режима спаивания являются температура, время выдержки и расход азота. Границы, в которых допустимо их варьирование, определяются физической природой адгезии стекла к металлу. Спай образуется в диапазоне размягчения стекла от 106 Пуаз до 104 Пуаз. Для С52-1 это соответствует интервалу температур T ∈[825;1130] °C. Время, минимально необходимое для образования спая, равняется 10 минутам [А.А. Александров, Е.М. Сукнёва. Анализ существующих проблем производства металлостеклянных соединений СВЧ -компонентов. Молодая наука Сибири//:Электрон. Науч. Журн.-2018- №1].
Данное техническое решение направлено на снижение внутренних напряжения в спае, но не решает задачи исключения в нём пузырьков.
Наиболее близким техническим решением является получение спая в автоматизированной колпаковой печи, в котором первоначально проводят откачку атмосферы до разряжения 93 Па и наполнение колпака азотом. Затем проводят нагрев и выдержку при заданной температуре в течение 15-25 минут и затем охлаждение до 535°С-545°С. Далее азот в колпаке замещают водородом. Затем узлы остывают вместе с печью до T = 65°С. График процесса представлен на Рис. 1 [Лгалов В.В. и др. «Технология получения металлостеклянных соединений СВЧ компонентов в автоматизированной колпаковой печи», Сборник тезисов «Системы связи и радионавигации» АО НПП «Радиосвязь», Красноярск, 2016 г.]. Процесс позволяет снизить образование газовых пузырьков до 2-3%. Недостатком данного способа является использование чрезвычайно взрывоопасного чистого водорода, а также брак по газовым пузырям составляющий несколько процентов.
Техническим результатом настоящего изобретения является исключение из технологического процесса изготовления металлостеклянных узлов использование чрезвычайно взрывоопасного чистого водорода и исключение газовых пузырей в стекле.
Технический результат обеспечивается способом изготовления металлостеклянных узлов в колпаковой печи, в котором проводят откачку воздуха, наполнение колпака защитным газом, нагрев, выдержку при заданной температуре и охлаждение вместе с печью, отличающийся тем, что воздух откачивают до давления 0,013-0,0013 Па, затем нагревают печь до температуры 400-500°С, выдерживают данную температуру пока давление воздуха в колпаке станет не более 0,013 Па, после чего проводят наполнение колпака формиргазом, состоящим из технических водорода и азота, нагрев до заданной температуры, обеспечивающей спай стекла с металлом. При нагреве до температуры 400-500°С при достижении в колпаке давления воздуха 0,013-0,0013 Па происходит обезгаживание спаиваемых деталей, графитовой оснастки и подколпачной арматуры, что исключает появление газовых пузырей в стекле. При этом давление воздуха в колпаке повышается. Обезгаживание завершается, когда давление воздуха в колпаке станет не более 0,013 Па.
Для получения спая со стеклом необходимо окисление металлических деталей. От толщины окисной пленки зависит качество спаев. При слишком большой или малой толщине окисной пленки спай получается ненадежным. Наполнение колпака проводится формиргазом, состоящим из 95% азота и 5% водорода [А. Кантер. Вакуумная пайка — залог качественного паяного соединения. Технологии в электронной промышленности, № 6’2013 стр. 31]. В техническом водороде, согласно ГОСТ 3022-80 объёмная доля паров воды составляет 0,2 %. Технический азот содержит, согласно ГОСТ 9293-74, объёмную долю кислорода не менее 0,4%. Количество кислорода, содержащегося в техническом водороде и техническом азоте при наличии водорода, в данном случае не полностью восстанавливающего оксид металла, создаёт на поверхности металлических деталей оптимальную окисную плёнку. В водороде высшего сорта допустимая объёмная доля паров воды по ГОСТ Р 51673-2000 составляет всего лишь 0,0002%, а азот повышенной чистоты содержит, согласно ГОСТ 9293-74. объёмную долю кислорода 0,01%. Практически полное отсутствие кислорода в таких газах не позволит провести какое-либо окисление металлических деталей и, следовательно, исключает смачивание металлических деталей стеклом.
В соответствии с предложенным техническим решением были изготовлены групповые металлостеклянные вводы со стеклом С52-1 с диаметром вводов 0,5 мм (Рис. 2), 1,0 мм (Рис. 3) и 2,0 мм (Рис. 4) в высокотемпературных вакуумных печах: двухколпаковой отечественной СГВ-2.4 и одноколпаковой чехословацкой PZ-810.
Проведенные испытания изготовленных групповых металлостеклянных вводов на воздействие механических, климатических, температурных и других факторов в соответствии с ГОСТ РВ 20.57.416, а также проверка на наличие в стекле газовых пузырьков показали положительные результаты. Положительные результаты были получены при изготовлении металлостеклянных гермовводов в формиргазе содержащей инертный газ аргон вместо азота. Но использование инертных газов вместо азота при изготовлении металлостеклянных узлов нецелесообразно из-за их высокой стоимости.
Claims (1)
- Способ изготовления металлостеклянных узлов в колпаковой печи, в котором проводят откачку воздуха, наполнение колпака защитным газом, нагрев, выдержку при заданной температуре и охлаждение вместе с печью, отличающийся тем, что воздух откачивают до давления 0,013-0,0013 Па, затем нагревают печь до температуры 400-500°С, выдерживают данную температуру, пока давление воздуха в колпаке станет не более 0,013 Па, после чего проводят наполнение колпака формиргазом, состоящим из технических водорода и азота, нагрев до заданной температуры, обеспечивающей спай стекла с металлом.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2819582C1 true RU2819582C1 (ru) | 2024-05-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU804588A1 (ru) * | 1978-07-30 | 1981-02-15 | Предприятие П/Я А-1001 | Способ изготовлени узлов изСТЕКлА и KOBAPA |
| SU1155572A1 (en) * | 1983-03-11 | 1985-05-15 | Petr P Makhnachev | Method of making metal-glass joint |
| CN102515571A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-27 | 深圳职业技术学院 | 一种金属与玻璃不匹配封接的方法 |
| RU2737451C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-11-30 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Способ изготовления металлостеклянных изделий |
| RU2762324C1 (ru) * | 2021-03-22 | 2021-12-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает "Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ получения паяного соединения |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU804588A1 (ru) * | 1978-07-30 | 1981-02-15 | Предприятие П/Я А-1001 | Способ изготовлени узлов изСТЕКлА и KOBAPA |
| SU1155572A1 (en) * | 1983-03-11 | 1985-05-15 | Petr P Makhnachev | Method of making metal-glass joint |
| CN102515571A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-27 | 深圳职业技术学院 | 一种金属与玻璃不匹配封接的方法 |
| RU2737451C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-11-30 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Способ изготовления металлостеклянных изделий |
| RU2762324C1 (ru) * | 2021-03-22 | 2021-12-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает "Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ получения паяного соединения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛГАЛОВ В.В. и др. "Технология получения металлостеклянных соединений СВЧ компонентов в автоматизированной колпаковой печи", Сборник тезисов "Системы связи и радионавигации", АО "НПП "Радиосвязь", Красноярск, 2016 г. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103380097B (zh) | 用于特别是电池的贯通连接件以及利用超声波熔焊将贯通连接件整合在外壳中的方法 | |
| KR101853160B1 (ko) | 피드스루 | |
| EP0091909B1 (en) | Lower temperature glass and hermetic seal means and method | |
| US3370874A (en) | Hermetic metal-to-glass seal and application thereof | |
| US4612647A (en) | High performance laser and method of making same | |
| CN101531474A (zh) | 一种玻璃金属多针接插件封接工艺 | |
| RU2819582C1 (ru) | Способ изготовления металлостеклянных узлов в колпаковой печи | |
| KR102328205B1 (ko) | 알루미늄 복합재와 유리 절연 단자를 실링하는 데 사용되는 저온 글라스링의 제조 및 그 사용방법 | |
| US1893380A (en) | Soldering apparatus | |
| US2210699A (en) | Vacuum-tight insulated lead-in structure | |
| US2561520A (en) | Vacuumtight seal for electrical apparatus and method of forming such seals | |
| CN108129037B (zh) | 一种钼-玻璃密封绝缘子封接方法 | |
| CN107378166B (zh) | 一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺 | |
| JP2015069732A (ja) | 化学強化ガラスを用いた気密端子およびその製造方法 | |
| US4163656A (en) | Method of manufacturing a lead-through of a metal element through a ceramic component by means of sealing | |
| JPH0574977A (ja) | アルミナ基体の亀裂を無くす方法 | |
| US1110303A (en) | Method of manufacturing alloys of tungsten and other highly refractory metals related to it. | |
| RU2730959C1 (ru) | Способ получения паяного соединения | |
| CN114873913A (zh) | 钛合金与可伐合金封接用玻璃焊料、其制备方法及其应用 | |
| CN114213025A (zh) | 一种用于钽电容盖组封接玻璃的制备方法及封接工艺 | |
| RU2457189C1 (ru) | Способ изготовления соединения токовводов с корпусом электровакуумного прибора | |
| US586055A (en) | Manufacttiee of incandescent lamps | |
| US9741461B2 (en) | Contact pins for glass seals and methods for their production | |
| RU2762324C1 (ru) | Способ получения паяного соединения | |
| JPH11135084A (ja) | 電池用アルミニウム製封口蓋 |