專利名稱：一種電真空器件用同軸輸能窗及封接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電真空器件，特別是一種電真空器件用同軸輸能窗及其封接方法。
背景技術(shù)：
電真空器件主要是微波或毫米波器件，它所用的同軸輸能窗就是傳輸微波或毫米波能量的寬頻帶輸能裝置。電真空器件對(duì)這種輸能裝置的要求主要有(1)不漏氣；(2)駐波比在所需頻帶內(nèi)小于2。
圖1示出了過(guò)去的同軸輸能窗的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1表示外導(dǎo)體，標(biāo)號(hào)2表示內(nèi)導(dǎo)體，標(biāo)號(hào)3表示窗瓷。這種傳統(tǒng)同軸輸能窗的制造方法大致包括步驟(1)用可伐或鉬等金屬材料車制或沖制外導(dǎo)體1，進(jìn)行化學(xué)清洗，進(jìn)行電鍍鍍鎳；(2)用鉬、蒙乃爾等金屬材料車、磨或拉制內(nèi)導(dǎo)體2，進(jìn)行化學(xué)清洗，進(jìn)而進(jìn)行電鍍鍍鎳；(3)用95％純度Al2O3陶瓷、99％純度Al2O3陶瓷或99％純度氧化鈹陶瓷制備窗瓷3，并磨光窗瓷3的內(nèi)外圓，進(jìn)而在窗瓷3的內(nèi)外圓上進(jìn)行金屬化；(4)把外導(dǎo)體1、內(nèi)導(dǎo)體2和窗瓷3組裝成如圖1所示的結(jié)構(gòu)，并在位置4處放置金屬焊料，焊料可以是純銀焊料、銀銅焊料、純銅焊料等；(5)用適當(dāng)?shù)哪＞吖潭ǜ髁慵g的相對(duì)位置，然后置入恰當(dāng)?shù)母邷貭t進(jìn)行封接。封接完成后，經(jīng)過(guò)檢漏，就獲得了成器的同軸輸能窗。
上述同軸輸能窗是目前用于電真空器件的主流同軸輸能窗。隨著工作頻率的提高，為了不使同軸窗中出現(xiàn)電磁波高次模，必須縮小外導(dǎo)體1的內(nèi)半徑。同時(shí)，為了保持同軸輸能窗的特性阻抗為50Ω，其內(nèi)導(dǎo)體2的直徑也必須相應(yīng)縮小。在使用95％純度Al2O3瓷或99％純度Al2O3瓷的情況下，如果要求同軸輸能窗能夠工作到kμ波段以上，則要求內(nèi)導(dǎo)體2的直徑在0.6mm左右。這時(shí)，窗3的內(nèi)孔直徑也在0.6mm左右。而就上述傳統(tǒng)同軸輸能窗及其方法而言，必須對(duì)窗瓷3的內(nèi)孔進(jìn)行金屬化。而對(duì)如此小的內(nèi)孔進(jìn)行金屬化，方法實(shí)現(xiàn)已經(jīng)十分困難。
為了克服這一困難，人們嘗試采用介電常數(shù)較小的99％純度的氧化鈹瓷作為窗瓷3，這時(shí)內(nèi)導(dǎo)體2的直徑可以稍微大一些，但仍需對(duì)窗瓷3的內(nèi)孔進(jìn)行金屬化。然而，由于氧化鈹在高溫下的蒸發(fā)物是有毒的，所以方法實(shí)施依賴于具有環(huán)保措施的設(shè)備，因此限制了氧化鈹瓷在同軸輸能窗中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)同軸輸能窗中存在的上述缺點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種電真空器件用新型同軸輸能窗，由外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和窗瓷組成，窗瓷置于外導(dǎo)體內(nèi)孔的臺(tái)階上，焊固，內(nèi)導(dǎo)體置于窗瓷的中心孔中軸線上，其在內(nèi)導(dǎo)體外周緣和窗瓷的中心孔內(nèi)壁之間有氧化物焊料環(huán)封接。
所述的同軸輸能窗，其所述窗瓷，由適宜于電真空器件的低損耗陶瓷制作。
所述的同軸輸能窗，其所述低損耗陶瓷，為氧化鋁瓷或氧化鈹瓷。
所述的同軸輸能窗，其所述氧化鋁瓷，為含95％純度氧化鋁瓷或99％純度氧化鋁瓷。
所述的同軸輸能窗，其所述氧化物焊料環(huán)，為微晶玻璃環(huán)。
所述的同軸輸能窗，其中的介電材料層由窗瓷層和氧化物焊料環(huán)層組成，兩層的等效介電常數(shù)取決于氧化物焊料環(huán)的介電常數(shù)，其比95％純度Al2O3或99％純度Al2O3的介電常數(shù)低，因此所獲得的同軸輸能窗的駐波比可做到更小，且適宜于用到更高的頻段。
一種電真空器件用新型同軸輸能窗的封接方法，包括制備外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和窗瓷，并進(jìn)行相關(guān)處理，焊接為毛坯件，其不對(duì)窗瓷的中心孔內(nèi)壁進(jìn)行金屬化；且包括(1)制備氧化物焊料環(huán)；(2)將制備的氧化物焊料環(huán)置于內(nèi)導(dǎo)體外周緣和窗瓷的中心孔內(nèi)壁之間，定位；(3)將第(2)步得到的半成品置于高溫爐中加熱，至氧化物焊料環(huán)熔化，使窗瓷與內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)金屬氧化物良好浸潤(rùn)并封接起來(lái)；(4)高溫爐冷卻后，取出，得成品同軸輸能窗。
所述的封接方法，其不在內(nèi)導(dǎo)體外表面以電鍍鍍鎳。
所述的封接方法，其現(xiàn)有封接方法步驟和本發(fā)明方法的步驟，可以打亂進(jìn)行。
本發(fā)明的同軸輸能窗適用于任何電真空器件。


圖1已有的微波毫米波輸能窗結(jié)構(gòu)及方法示意圖；圖2本發(fā)明的微波毫米波輸能窗結(jié)構(gòu)及方法示意圖；圖3本發(fā)明的微波毫米波輸能方法示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2是本發(fā)明提出的同軸輸能窗的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及方法示意圖。
本發(fā)明的一種用于電真空器件的微波或毫米波同軸輸能窗，包括外導(dǎo)體1、內(nèi)導(dǎo)體2、窗瓷3和氧化物焊料環(huán)4。
本發(fā)明的同軸輸能窗的制造方法，包括步驟(1)用可伐或鉬等金屬材料車制或沖制外導(dǎo)體1，外導(dǎo)體1為空心環(huán)裝體，內(nèi)孔壁上有一臺(tái)階5，然后進(jìn)行化學(xué)清洗，進(jìn)而則進(jìn)行鍍鎳；(2)用95％純度氧化鋁瓷或99％純度氧化鋁瓷制作窗瓷3，窗瓷3有一中心孔6，并對(duì)其外圓進(jìn)行金屬化(注意勿需對(duì)其中心孔6內(nèi)壁進(jìn)行金屬化)；(3)把外導(dǎo)體1和窗瓷3裝成圖3的結(jié)構(gòu)，即將窗瓷3置于外導(dǎo)體1內(nèi)孔的臺(tái)階5上，并在窗瓷3外圓壁與外導(dǎo)體1內(nèi)孔壁之間(如圖3中31標(biāo)示的位置)放置純銀、純銅或銀銅等合適的金屬焊料，置入恰當(dāng)?shù)母邷貭t烘烤，把外導(dǎo)體1和窗瓷3封接在一起；(4)用鉬或可伐等金屬材料車制或拉制內(nèi)導(dǎo)體2，在本實(shí)施例中進(jìn)而在內(nèi)導(dǎo)體2外表面以電鍍鍍鎳；(5)由于實(shí)驗(yàn)證明內(nèi)導(dǎo)體2鍍鎳與否對(duì)后續(xù)方法的實(shí)現(xiàn)影響不大，所以作為本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以省去上述步驟(4)中的鍍鎳工序；(6)制備氧化物焊料環(huán)4，氧化物焊料環(huán)4可以使用任何恰當(dāng)?shù)难趸锊牧希部梢允褂萌魏闻R當(dāng)?shù)闹苽浞椒?；作為本?shí)施例的特例，氧化物焊料環(huán)4的材料為微晶玻璃；(7)在窗瓷3的中心孔6(如圖3所示)中插入內(nèi)導(dǎo)體2，并在內(nèi)導(dǎo)體2外周緣和窗瓷3的中心孔6內(nèi)壁之間放置氧化物焊料環(huán)4，定位，形成圖2所示的結(jié)構(gòu)；(8)把圖2所示的結(jié)構(gòu)置入具有恰當(dāng)氣氛的高溫爐中，加熱到恰當(dāng)?shù)臏囟?，這時(shí)氧化物焊料環(huán)熔化，一方面與窗瓷3良好浸潤(rùn)并封接起來(lái)，同時(shí)，熔化的氧化物也與在內(nèi)導(dǎo)體2上形成的金屬氧化物良好浸潤(rùn)并封接起來(lái)；(9)高溫爐冷卻后，可取出如圖2所示的成品同軸輸能窗。
應(yīng)該把圖2看作是本發(fā)明的輸能窗的結(jié)構(gòu)示意圖，無(wú)論如何改變圖2所示的各個(gè)零件的材料、尺寸或形狀，都仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。另外，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的輸能窗的上述方法也應(yīng)理解為一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于精通本領(lǐng)域的人士而言，上述方法可以有許多變化。比如，可以先用氧化物焊料環(huán)把內(nèi)導(dǎo)體2和窗瓷3封接起來(lái)，然后再用金屬焊料把封接過(guò)的內(nèi)導(dǎo)體2和窗瓷3與外導(dǎo)體1封接起來(lái)。又比如，可以把各個(gè)零件裝配成如圖2所示的結(jié)構(gòu)，并在外導(dǎo)體1和窗瓷3之間的接縫位置放置好金屬焊料，然后在恰當(dāng)?shù)臏囟认乱淮芜M(jìn)行封接。但無(wú)論如何修改上述方法步驟，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種電真空器件用同軸輸能窗，由外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和窗瓷組成，窗瓷置于外導(dǎo)體內(nèi)孔的臺(tái)階上，焊固，內(nèi)導(dǎo)體置于窗瓷的中心孔中軸線上，其特征在于，在內(nèi)導(dǎo)體外周緣和窗瓷的中心孔內(nèi)壁之間有氧化物焊料環(huán)封接。
2.如權(quán)利要求1所述的同軸輸能窗，其特征在于，所述窗瓷，由適宜于電真空器件的低損耗陶瓷制作。
3.如權(quán)利要求2所述的同軸輸能窗，其特征在于，所述低損耗陶瓷，為氧化鋁瓷或氧化鈹瓷。
4.如權(quán)利要求3所述的同軸輸能窗，其特征在于，所述氧化鋁瓷，為含95％純度氧化鋁瓷或99％純度氧化鋁瓷。
5.如權(quán)利要求1所述的同軸輸能窗，其特征在于，所述氧化物焊料環(huán)，為微晶玻璃環(huán)。
6.如權(quán)利要求1所述的同軸輸能窗，其特征在于，其中的介電材料層由窗瓷層和氧化物焊料環(huán)層組成，兩層的等效介電常數(shù)取決于氧化物焊料環(huán)的介電常數(shù)，其比95％純度Al2O3或99％純度Al2O3的介電常數(shù)低，因此所獲得的同軸輸能窗的駐波比可做到更小，且適宜于用到更高的頻段。
7.一種電真空器件用同軸輸能窗的封接方法，包括制備外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和窗瓷，并進(jìn)行相關(guān)處理，焊接為毛坯件，其特征在于，不對(duì)窗瓷的中心孔內(nèi)壁進(jìn)行金屬化；且包括(1)制備氧化物焊料環(huán)；(2)將制備的氧化物焊料環(huán)置于內(nèi)導(dǎo)體外周緣和窗瓷的中心孔內(nèi)壁之間，定位；(3)將第(2)步得到的半成品置于高溫爐中加熱，至氧化物焊料環(huán)熔化，使窗瓷與內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)金屬氧化物浸潤(rùn)并封接起來(lái)；(4)高溫爐冷卻后，取出，得成品同軸輸能窗。
8.如權(quán)利要求7所述的封接方法，其特征在于，不在內(nèi)導(dǎo)體外表面以電鍍鍍鎳。
9.如權(quán)利要求7所述的封接方法，其特征在于，現(xiàn)有封接方法步驟和本發(fā)明方法的步驟，可以打亂進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及電真空器件，特別是一種電真空器件用新型同軸輸能窗及其封接方法。其封接方法，包括制備外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和窗瓷，并進(jìn)行相關(guān)處理，焊接為毛坯件，其不對(duì)窗瓷的中心孔內(nèi)壁進(jìn)行金屬化；且包括制備氧化物焊料環(huán)；將制備的氧化物焊料環(huán)置于內(nèi)導(dǎo)體外周緣和窗瓷的中心孔內(nèi)壁之間，定位；將得到的半成品置于高溫爐中加熱，至氧化物焊料環(huán)熔化，使窗瓷與內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)金屬氧化物良好浸潤(rùn)并封接起來(lái)；高溫爐冷卻后，得成品同軸輸能窗。本發(fā)明的同軸輸能窗，其中的介電材料層由窗瓷層和氧化物焊料環(huán)層組成，將同軸輸能窗的駐波比做到更小，且適宜于用到更高的頻段。
文檔編號(hào)H01J23/00GK1630010SQ200310122329
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者王自成, 肖茂賀, 趙建東 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所