Способ создания электрических металлокерамических гермовводов


 


Владельцы патента RU 2495001:

Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (RU)

Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и приборостроению и может быть использовано для изготовления всех видов мощной радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры, в том числе для мощных герметичных вторичных источников питания и других электронных и электрических систем. Предлагается способ низкотемпературного создания металлокерамических герметичных электрических гермовводов любой конфигурации для приборов и блоков РЭА путем создания соединений и швов из монолитной структуры между токовводами и деталями из алюмооксидной керамики с отверстиями любых конфигураций. По периметру стыков и конструкционных зазоров токовводов и керамических деталей осуществляют направленное газодинамическое напыление порошка алюминия струей воздуха, нагретой до 200-400°C, под давлением 2-4 атмосферы. Способ обеспечивает прочное и герметичное соединение между деталями гермоввода с высокой электрической и механической прочностью. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению и радиоэлектронике и может быть использовано для изготовления всех видов электронной аппаратуры, в том числе для вторичных источников питания, где применяются герметичные корпуса и гермовводы.

Известен способ создания электрических гермовводов в металлостеклянном исполнении для электронной аппаратуры [1]. К недостаткам относятся механическая хрупкость и высокая температура спекания металлостеклянных спаев, вследствие чего невозможно применять медные токовводы.

Известен способ создания сборных электрических гермовводов [2]. К недостаткам относятся сравнительно большие габариты, сложность конструкции, ухудшение со временем герметичности вследствие пластической деформации герметизирующих прокладок.

Известен способ создания электрических клееных токовводов [3]. К недостаткам относятся низкие механическая прочность и малая герметичность, невысокая температура эксплуатации, большое влагопоглощение.

Известен способ создания электрических металлокерамических гермовводов методом металлизации керамики молибденовой пастой и спаиванием ее в заневоленном состоянии с металлической втулкой медным припоем электронным лучом [4]. К недостаткам относятся высокие температурные режимы (до 2000°C) и сложность и трудоемкость их изготовления.

Известен способ создания электрических металлокерамических гермовводов методом соединения металлических токовводов круглого сечения с изолятором из корундовой (алюмооксидной керамики с нанесением припоя и нагревом зоны спая электронно-лучевой установкой. К недостаткам относятся необходимость выполнения работ в высоком вакууме (сложное дорогостоящее оборудование), возможность получения токовводов только с круглым сечением, а также распаивание и нарушение герметичности (при нагреве) при высоких плотностях тока через токовввод [6].

Целью предлагаемого изобретения являются создание герметичных электрических металлокерамических гермовводов, отличающихся высокой герметичностью, электрической и механической прочностью, предназначенных для высокотемпературных и длительных режимов эксплуатации.

Указанная цель достигается методом соединения керамического изолятора из алюмооксидной керамики с металлическим токовводом заполнением конструкционного зазора между ними газодинамическим напылением порошков алюминия (с дисперсностью 10-50 мкм) и обеспечения герметичности и механического сцепления между ними. Именно алюминий обеспечивает максимальную адгезию с алюмооксидной керамикой. Газодинамический метод напыления порошков металлов осуществляется нанесением порошков алюминия сверхзвуковой струей газа с давлением до 6 атмосфер на поверхность и в зазоры деталей.

Металлический токоввод может быть изготовлен из серебра, меди, алюминия и их сплавов, имеющих малое электрическое сопротивление и высокую теплопроводность, а также сечения любой конфигурации - круглого, прямоугольного и в виде многогранника.

На фиг.1 показан электрический металлокерамический гермоввод, состоящий из металлического токоввода 1, керамического изолятора 2 и алюминиевой монолитной структуры 3 и 4, образованной напылением порошков алюминия. Высокая электрическая прочность гермоввода определяется материалом, размерами и диэлектрическими свойствами изолятора из алюмооксидной керамики

Токоввод устанавливают и совмещают по осям в отверстие керамического изолятора и конструкцию закрепляют на рабочем столе 11 с вытяжной вентиляцией установки газодинамического напыления 7 типа ДИМЕТ в тисках или струбцине.

Включают установку с двумя контейнерами 8 и 9 порошков корунда и порошков алюминия, пистолетом со сверхзвуковым соплом 5 и компрессором 6 с фильтром для очистки воздуха 10. Производят зачистку соединяемых деталей воздушной смесью порошка корунда из контейнера 8 под давлением 2-4 атмосферы. Переключателем 12 установку переключают на второй контейнер 9 с порошком алюминия и напыляют нагретой до 200-400°C под давлением 2-4 атмосферы струей воздуха порошок алюминия по периметру конструкционных зазоров и стыков до образования галтели. При этом температура соединяемых деталей не превышает 150°C. С целью осевого упрочнения и повышения герметичности допускают создание в стержнях токовводов радиальные проточки и конические отверстия в керамике.

В результате создают герметичную механически прочную монолитную металлокерамическую структуру 3 и 4 в выше указанных зонах. Технология изготовления отличается простотой и малой трудоемкостью, а также допускает изготовление гермовводов в готовых блоках, содержащих электронные схемы и ЭРИ.

Оборудование для газодинамического напыление недорогое, занимает мало места (4 кв.м).

Литература

1. Технология производства радиоэлектронной аппаратуры. // Х.И. Ханке, X. Фабиан // Москва: «Энергия», 1980 г.

2. Основы вакуумной техники // Б.И. Королев, В.И. Кузнецов, А.И. Пипко, В.Я Плисковский //, Москва: «Энергия», 1975 г.

3. Технология производства интегральных микросхем, // В.Н. Черняев //, Москва: «Энергия», 1977 г.

4. А.с. (СССР) №17008800, МПК С04В 37/02. Способ изготовления металлокерамических узлов. Авторы А. Аитов, Н.С. Костюков, М.И. Муминов, Нурматов, О.Ю. Скривников, 1992 г.

5. Патент US №6896933 US Method of maintaining a non obstructed interior opening in kinetie spray nossler // Van Stenkiste T.N., Hubert T, Smith J.K. et. al., 2005 г.

6. Патент SU 1708800, кл. С04В 37,02, опубл. 30.01.1991. Способ создания электрических металлокерамических гермовводов.

Способ создания электрических металлокерамических гермовводов, включающий соединение металлических токовводов с керамическими изоляторами из алюмооксидной керамики любых конфигураций, отличающийся тем, что прочное и герметичное соединение - монолитную металлокерамическую структуру в зонах стыков и конструкционных зазоров деталей гермоввода получают направленным сверхзвуковым газодинамическим напылением порошков алюминия по периметру конструкционных зазоров и стыков струей воздуха под давлением 2-4 атмосферы, нагретой до 200-400°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий на керамические изделия и может применяться в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности.
Изобретение относится к керамическим материалам и их соединениям с металлическими изделиями при изготовлении отдельных узлов электровакуумной аппаратуры, использующейся в радио- и электронной технике.

Изобретение относится к области соединения пайкой двух материалов, имеющих различные термомеханические свойства, и может быть использовано для соединения деталей газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к сборке металлической детали и детали, выполненной из керамического материала на основе карбида кремния и/или углерода, и может быть использовано в области авиации: в соплах, камерах сгорания и оборудовании дожигания турбомашин.

Изобретение относится к области соединения пайкой металлической детали на основе титана и детали из керамического материала на основе карбида кремния (SiC) и/или углерода.

Изобретение относится к металлургической промышленности, к машиностроению, а именно к соединению выполненных из разнородных или однородных по материалу деталей, и может найти применение в производстве сборочных единиц изделия в космической, авиационной технике, в приборостроении, в транспорте, электронике и других областях.

Изобретение относится к способу получения металлостеклянных и металлокерамических соединений и соединений металл-металл, используемых в твердооксидных топливных элементах.

Изобретение относится к производству металлокерамических материалов, в частности к штифтам (пинам) для фиксации изделий при обжиге. .
Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к изготовлению многоштырьковых вакуумно-плотных металлокерамических ножек для электровакуумных приборов различного назначения.

Изобретение может быть использовано для соединения реактивной пайкой металлических элементов, а именно первого элемента в виде концевой крышки (5, 6) вакуумного патрона со вторым элементом в виде цилиндрического корпуса (4) с использованием присадочного сплава. Первый металлический элемент содержит никель и серебро. Второй элемент содержит ионно-ковалентный оксид по меньшей мере на своей поверхности. Присадочный сплав образует жидкий припой (1), содержащий титан и серебро, который обеспечивает смачивание подлежащих соединению поверхностей. Состав припоя выбирают с учетом содержания никеля в первом элементе из условия получения стабильного реакционного слоя заданной толщины на границе второго элемента и сведения к минимуму образования интерметаллических соединений в паяном соединении. Обеспечение хорошей смачиваемости припоем поверхности второго элемента и отсутствие интерметаллических соединений дает возможность получить паяное соединение высокой прочности. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к батарее твердооксидных электролитических элементов (SOEC), изготовляемой способом, который включает следующие стадии: (a) формирование первого блока батареи элементов путем чередования по меньшей мере одной соединительной пластины и по меньшей мере одного узла элемента, причем каждый узел элемента содержит первый электрод, второй электрод и электролит, расположенный между этими электродами, а также обеспечение стеклянного уплотнителя между соединительной пластиной и каждым узлом элемента, причем стеклянный уплотнитель имеет следующий состав: от 50 до 70 мас.% SiO2, от 0 до 20 мас.% Аl2О3, от 10 до 50 мас.% СаО, от 0 до 10 мас.% МgО, от 0 до 2 мас.% (Na2O+K2O), от 0 до 10 мас.% В2O3 и от 0 до 5 мас.% функциональных элементов, выбранных из TiO2, ZrO2, F2, P2O5, МоО3, Fе2O3, MnO2, La-Sr-Mn-O перовскита (LSM) и их комбинаций; (b) превращение указанного первого блока батареи элементов во второй блок со стеклянным уплотнителем толщиной от 5 до 100 мкм путем нагревания указанного первого блока до температуры 500°C или выше и воздействия на батарею элементов давлением нагрузки от 2 до 20 кг/см2; (c) превращение указанного второго блока в конечный блок батареи твердооксидных электролитических элементов путем охлаждения второго блока батареи, полученного на стадии (b), до температуры ниже, чем на стадии (b), при этом стеклянный уплотнитель на стадии (a) представляет собой лист стекловолокон. Также изобретение относится к применению Е-стекла в качестве стеклянного уплотнителя в батареях твердооксидных электролитических элементов. Предлагаемые батареи демонстрируют малую степень ухудшения свойств в процессе эксплуатации. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение предлагает способ изготовления имеющей фланец металлической детали и может быть использовано для паяного соединения её с керамической деталью, у которой коэффициент термического расширения (КТР) гораздо ниже КТР металлического изделия. Этот способ включает (а) нанесение первого твердого припоя на первую часть металлического изделия, (б) обмотку первой части металлического изделия отрезком ограничивающего металлического элемента в виде проволоки и (в) нагрев узла из металлического изделия, ограничивающего металлического элемента и первого твердого припоя до температуры, превышающей температуру солидуса первого твердого припоя, как правило, до температуры в диапазоне 300-2500°С, для получения имеющей фланец металлической детали, причем КТР металлического изделия (КТР1) больше КТР ограничивающего металлического элемента (КТР2) на 10-300%. Технический результат изобретения - минимизировать негативное влияние разницы в КТР соединяемых металлической и керамической деталей. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 пр., 1 табл.
Наверх