Изобретение относитс к способам Вэготовлени спаев диэлектриков с металлами и может быть использовано в элект ронной, приборостроительной, дерной и космической технике. Дл получени несогласованных охва- тываюших спаев диэлектриков с металлами известен способ непосредственной пайки диэлектрика с металлической арматурой , при этом диаметр соединени ограничен 2О-50 мм tilНаиболее стабильные и высокие термомеханические характеристики металлодиэлектрических спаов наблюдаютс при пай ке с манжетами из титана. Это объ сн ет с тем, что термическийкоэффициент линейного расширени (ТКЛР) титана весьма блиоок к большинству диэлектриков , а его высокие механические характеристики привод т к тому, что спай аиэлектрика с металлами находитс в сжатом состо нии до 7ОО-75О С. Одн ко лолучоиио подобных спаев св зано с исполь.чопаииом мплог роизвс дитвль иого печного вакуумного оборудовани ОЛИ специальных печей с защитной средой инертных газов. Кроме того, по техническим услови м эксплуатации титанова арматура далеко не всегда удовлетвор ет требовани , предъ вл емые к манжетам, соедин емым с диэлектриком/ так как необходимо применение таких металлов и сплавов как медь, никель, нержавеюща сталь, которые имеют значительно больший, чем у диэлектрика ТКЛР. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс способ получени несогласованных охватывающих спаев диэлектрика с металлами путем сборки диэлектрической детали и металлической манжеты с бандажом с последующей пайкой 2. Дл расширени циапавова использовани охватывающих спаев диэлектриков с металлами, имеющими ТКЛР больший. чем у диэлектрика, примен ют съемные и несъемные бандажи из метешлов с низким ТКЛР, например из молибдена, вольф38 рама, при этом необходим весьма точный выбор соответствующего внутреннего диаметра бавдажа, так как в противном случае из-за малой или большой величины зазора между диэлектриком и металлом не удаетс получить качественньй па ный шов. Кроме того, недостатком способа вл етс мала термическа стойкость металлодиэлектрических спаев, так как в случае съемных и несъемных бандажей гдзи последующих нагревах спай испытыва ет напр жени раст жени ,привод щие к разруийению.диэлектрика, а в случае несъемных бандажей ввиде припаеааемых колец из молибдена резко повыщаетс ж кость манжеты, что приводит к разрушен спаев под действием как раст гивающих, так и окружных напр жений. Недостатком несъемных бандажей вл етс также их высока стоимость и низка термохимическа устойчивость в окислительной среде, привод ща к их полному разрушению в результате окисле ни в процессе эксплуатации при повыше ных температурах. Цель изобретени - повышение термо механической прочности спа в радикаль ном направлении и термохимическойстой кости металлодиэлектрического узла, а также удеи евление процесса. Поставленна цель достигаетс за сч того, что в способе получени несогласованных охватывающих спаев диэлектри ка с металлами путем сборки диэлектрической детали и металлической манжеты с, бандажом с последующей пайкой, бандаж изготавливают из титана или его СПЛЕ1ВОВ и перед сборкой его окисл ют в воздушной среде при 600-800 С в течение 0,5-3 ч. Кроме того пайку осуществл ют в среде азота и водорода, при содержании последнего 3-8О об. % Повышение термической и механической надежности, спаев, выполненных по предлагаемому способу, обеспечиваетс следующими факторами. Как известно, ТКЛР титана линейно возрастает с температурой и несколько больше, чем у большинства известных керамических (алюмооксидных, бериллиевых и др.) материалов, а также сапфира и р да технических стекол. В то же врем он существенно ниже, чем у конструкционных металлов, 1юпопьзуемых несогласованных спа х с диэлектрика ми, таких как медь, никель, нержавеюща сталь и др. Использование титаново го бандажа при пайке металлической ма жеты с диэлектриком позвол ет создать гарантированный капил рный зазор между манжетой и диэлектриком дл заполнени , припоем и хорошего формировани па ного шва. После пайки титановый бандаж обеспечивает возникновение в спае сжимаюш {х радиальшох: напр жений, которые сохран ютс при последующих циках нагрева и охлаждени , что исключа- , ет по вление опасных дл металлодиэлектрического соединени раст гивающих напр жений и приводит к повышению термической н механической надежности соединени . Предварительное окисление титанового бандажа или его; оксидирование предотвращает взаимодействие титана с металлической манжетой, могло бы привести к образованию легкоплавких эвтектик , а также исключает возможное ь диффузйонное сцепление бандажа с манжетой, в результате чего практически полностью снимаютс окружные напр жени , действующие в металлодиэлектрическом спае. Кроме того, окисна пледка замедл ет диффузию водорода в титан при его нагреве и восстан9вительной среде и позвол ет осуществл ть пайку сборочных единиц в печах с защитной азотно-водородной газовой средой. Окисление титанового бандажа произбод т при 600-800° С соответственно в течение 3-О,5 ч. При снижении температуры окислени пайки 60О С образующа с пленка недостаточна дл надежной защиты титана, в результате чего бандаж не будет выполн ть указанную вьш1е функцию . Окисление титана выще приводит к изменению свойств титанового бандажа. Предлагаемым способом возможно по лучить надежные спаи, например полупроводников с металлами, при использовании титанового бандажа. , П р и м е р. Дл получени охватывающегб1спа ке замическоГо диска диаметром 120мм и толщиной 4 мм с медной манжетой 0,8 мм готов т бандаж из титанового сплава марки ВТ-5 в виде кольца толщиной 4мм и высотой, равной толщине диска. Перед сборкой в узел бандаж окисл ют в воздушной среде при 7 ОС С в течение 60 мин. Пайку узлов осуществл ют припоем ПСр-72В в среде азота с добавлением з-5О об. % водорода, Во всех случа хThe invention relates to methods for the preparation of junctions of dielectrics with metals and can be used in electronic, instrument-making, nuclear and space technology. In order to obtain inconsistent envelopes of dielectrics with metals, a method of direct soldering of a dielectric with metal fittings is known, and the diameter of the joint is limited to 2О-50 mm til. The most stable and high thermomechanical characteristics of metal-dielectric joints are observed with titanium cuffs. This is due to the fact that the thermal coefficient of linear expansion (TCLE) of titanium is very close to most dielectrics, and its high mechanical characteristics lead to the fact that the junction with metals is in a compressed state to 7OO-75O C. Such junctions are associated with the use of the MIPLOGES of the DITLE vacuum furnace equipment of OLI special furnaces with a protective environment of inert gases. In addition, according to the technical conditions of operation, titanium fittings do not always satisfy the requirements for cuffs connected to a dielectric (since it is necessary to use metals and alloys such as copper, nickel, stainless steel, which have significantly more than have dielectric TCLE. The closest technical solution to the present invention is a method of obtaining inconsistent covering junctions of the dielectric with metals by assembling a dielectric part and a metal cuff with a bandage followed by soldering 2. To expand the use of the covering junctions of dielectrics with metals having a TCLE greater. than the dielectric, removable and non-removable bandages from low-TCLE metals are used, for example, molybdenum, a wolf38 frame, and a very precise choice of the corresponding internal bavdage diameter is necessary, since otherwise because of the small or large gap between the dielectric and metal does not succeed in getting a good quality weld. In addition, the disadvantage of the method is the low thermal stability of the metal-dielectric junctions, since in the case of removable and non-removable bands, later subsequent heatings, the junction undergoes tensile stresses, resulting in damage to the dielectric, and in the case of non-removable bands, the soldered molybdenum rings the cuff bone increases, which leads to rupture of the junctions under the action of both tensile and circumferential stresses. The disadvantage of fixed bandages is also their high cost and low thermochemical stability in an oxidizing environment, resulting in their complete destruction as a result of oxidation during operation at elevated temperatures. The purpose of the invention is to increase the thermo-mechanical strength of the spa in the radical direction and the thermochemical strength of the metal-dielectric unit, as well as to reduce the process. This goal is achieved due to the fact that in the method of obtaining inconsistent enveloping junctions with metals by assembling a dielectric part and a metal cuff with a bandage followed by soldering, the bandage is made of titanium or its SPLE1BOV and before assembly it is oxidized in air at 600 -800 ° C for 0.5-3 hours. In addition, brazing is carried out in an atmosphere of nitrogen and hydrogen, with the content of the latter being 3-8 O vol. % The increase in thermal and mechanical reliability of the junctions made by the proposed method is provided by the following factors. As is well known, the thermal expansion coefficient of titanium increases linearly with temperature and is slightly higher than that of most of the known ceramic (alumina, beryllium, etc.) materials, as well as sapphire and a number of technical glasses. At the same time, it is significantly lower than that of structural metals, 1Up-inconsistent dielectric diets, such as copper, nickel, stainless steel, etc. The use of a titanium band when brazing a metal dielectric allows for a guaranteed capillary gap between the cuff and dielectric for filling, with solder and good formation of a weld joint. After soldering, the titanium bandage ensures the occurrence of compressing radial-shock: jolts that remain with subsequent heating and cooling cycles, which eliminates the appearance of tensile stresses dangerous for the metal-dielectric compound and leads to an increase in thermal and mechanical reliability of the junction. . Pre-oxidation of the titanium band or his; oxidation prevents the interaction of titanium with a metal cuff, could lead to the formation of low-melting eutectics, and also eliminates the possible diffusion bonding of the band to the cuff, as a result of which the circumferential stresses acting in the metal-dielectric junction are almost completely removed. In addition, the oxide blanket slows down the diffusion of hydrogen into titanium when it is heated and regenerating environment and allows soldering of assembly units in furnaces with a protective nitrogen-hydrogen gas medium. The oxidation of the titanium band is produced at 600-800 ° C, respectively, for 3-O, 5 hours. When the oxidation temperature of the 60O C soldering is lowered, the resulting film is insufficient for reliable protection of the titanium, as a result of which the bandage will not perform the specified function. Higher oxidation of titanium leads to a change in the properties of the titanium band. With the proposed method, it is possible to obtain reliable junctions, for example, semiconductors with metals, using a titanium band. , PRI me R. To obtain a 120 mm diameter, 4 mm thick, 4 mm disc with a 0.8 mm copper cuff, a bandage is made of a VT-5 titanium alloy in the form of a 4 mm thick ring and a height equal to the thickness of the disc. Before assembly, the bandage is oxidized in air at 7 ° С for 60 minutes. The soldering of the assemblies is carried out with the solder PSR-72B in a nitrogen atmosphere with the addition of s-5O vol. % hydrogen, in all cases
получают надежные вакуумно-пдотные соединени .get reliable vacuum-pdotnye connections.
Аналогичные узлы, спа нные в среде одного азота, имеют выход годных около 7О%, что объ сн етс окислением меди в процессе пайки и худшим формирование па ного шва иэ-эа плохой смачиваемос меди припоем.Similar nodes, soldered in a single nitrogen environment, have a yield of about 7O%, which is explained by the oxidation of copper during the soldering process and the worst result in the formation of a solder ee-poor poorly wettable copper with solder.
При пайке в среде чистого вoдqpoдa после 1фебыванк при повышенной температуре более 60 мин бандаж начинает разрушатьс за счет поглощени водорода . Поэтому рекомендуемой газовой средой вл есгс смесь азота с водородом при содержании от 3 до 50%. When soldering in a clean water environment after 1x at an elevated temperature for more than 60 minutes, the bandage begins to break down due to the absorption of hydrogen. Therefore, the recommended gaseous medium is a mixture of nitrogen with hydrogen with a content of from 3 to 50%.
Механическа прочность титана после пайки в азотно-водородной среде возрастает на 6-11% от исходной, что вли ет на надежность спаев.The mechanical strength of titanium after brazing in a nitrogen-hydrogen medium increases by 6-11% from the initial one, which affects the reliability of the junctions.