一种用于微波窗的封装组件、焊接方法及微波窗

文档序号:409269 发布日期:2021-12-17 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于微波窗的封装组件、焊接方法及微波窗 (Packaging assembly for microwave window, welding method and microwave window ) 是由 耿志辉 张瑞 杨修东 廖云峰 徐寿喜 于 2021-09-27 设计创作,主要内容包括:本公开提供了一种用于微波窗的封装组件,其特征在于,包括:至少一个一体成型的工字型介质窗片,用于保证微波源器件内部的密封性;和/或至少一个一体成型的C字型介质窗片,用于增加微波窗的带宽;其中,每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片的两端均设置至少一个焊料槽,焊料槽用于放置焊料丝以使介质窗片与所述微波窗的窗框进行焊接。本公开还提供了一种用于微波窗的封装组件的焊接方法、微波窗。(The present disclosure provides a package assembly for a microwave window, comprising: at least one integrally formed I-shaped dielectric window sheet for ensuring the sealing property inside the microwave source device; and/or at least one integrally formed C-shaped dielectric window piece for increasing the bandwidth of the microwave window; and at least one solder groove is formed at two ends of each I-shaped medium window piece and each C-shaped medium window piece, and the solder grooves are used for placing solder wires so as to weld the medium window pieces and the window frames of the microwave windows. The present disclosure also provides a welding method for a packaging component of a microwave window and the microwave window.)

一种用于微波窗的封装组件、焊接方法及微波窗

技术领域

本公开涉及电子行业真空电子学技术领域,具体涉及一种用于微波窗的封装组件、焊接方法及微波窗。

背景技术

回旋管是一种新型相干微波辐射源器件,能工作在高频率波段且具有较高的功率容量和工作带宽,回旋管在成像雷达、电子对抗、定向能武器、材料处理、等离子体加热等领域具有广泛的应用前景。根据馈入激励存在与否,回旋管可分为回旋振荡管和回旋管放大器两类;对于低功率的回旋振荡管和大部分的回旋管放大器,其工作模式为TEon模。

微波窗是微波真空器件的重要部件,微波窗主要包括介质窗片、窗框、法兰等。微波窗的功能有两方面:一是微波馈入或微波输出的通道,二是隔离微波管内真空和外部大气环境的屏障。微波窗中,介质窗片的真空密封性能至关重要,它既是微波通道的窗口,又是微波管内真空和外部大气的屏障;为了完成介质窗片与窗框之间的金属钎焊,介质窗片的圆周侧面(介质窗片的封接面)需要进行金属化,以保证钎焊的真空密封性能和密封强度。在微波窗满足传输特性的条件下,微波窗介质窗片的厚度与微波的工作频率成反比,也就是说,随着工作频率的提高,介质窗窗片的厚度越来越薄;致使介质窗片的封接面越来越小,容易造成介质窗密封性能的下降。

现有技术中为了拓展回旋管微波窗的带宽,采用多窗片的微波窗结构,在多介质窗片结构中,微波窗的传输性能对窗片间的间隙比较敏感;为了保证窗片间的间隙,通常采用在介质窗片之间放置薄铜环的方式,薄铜片的厚度既要保证加工强度还要考虑薄铜片对电场的扰动,该方法不适用于简化介质窗片的焊接工艺和提高微波窗的高频性能。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题,本公开提供了一种用于微波窗的封装组件、焊接方法及微波窗,旨在解决现有技术中的简化介质窗片的焊接工艺和提高微波窗的高频性能等技术问题。

本公开的第一个方面提供了一种用于微波窗的封装组件,包括:至少一个一体成型的工字型介质窗片,用于保证微波源器件内部的密封性;和/或至少一个一体成型的C字型介质窗片,用于增加微波窗的带宽;其中,每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片的两端均设置至少一个焊料槽,焊料槽用于放置焊料丝以使介质窗片与所述微波窗的窗框进行焊接。

进一步地,每个工字型介质窗片的水平宽度与所述窗框的焊接面积呈正相关;每个C字型介质窗片的水平宽度与所述窗框的焊接面积呈正相关。

进一步地,每个工字型介质窗片和所述每个C字型介质窗片的两端外表面均为金属化层,所述金属化层用于与所述窗框进行良好焊接。

进一步地,每个C字型介质窗片的中心位置设置排气孔,所述排气孔用于导出窗片之间的气体。

进一步地,每个工字型介质窗片和所述每个C字型介质窗片为对称结构且同轴设置。

进一步地,至少一个一体成型的C字型介质窗片分别设置于所述工字型介质窗片的两侧。

进一步地,每个工字型介质窗片的和所述每个C字型介质窗片的厚度均与所述微波窗的微波工作频率呈反比。

进一步地,焊料丝为银铜合金焊料丝或金铜合金焊料丝。

本公开的第二个方面提供了一种基于本公开第一个方面提供的用于微波窗的封装组件的焊接方法,包括:将微波窗窗框和封装组件放置于钎焊炉内进行焊接,以使所述封装组件与所述微波窗的窗框通过所述焊料丝焊接。

本公开的第三个方面提供了一种微波窗,包括:本公开第一个方面提供的用于微波窗的封装组件。

本公开提供的一种用于微波窗的封装组件、焊接方法及微波窗,采用工字型或C字型介质窗片结构构成封装组件,有效提高了介质窗片与窗框之间的封接面积,从而提高了微波窗的密封性能和密封强度,以及介质窗片的散热能力;通过在介质窗片圆周侧面加开焊料槽,在焊料槽内放置焊料丝,可以保证焊料在封接面上的流散性,有利于提高介质窗片的焊接稳定性和可靠性。对于多介质窗片结构,工字型或C字型介质窗片结构的d1或d2可以精确定位和保证介质窗片的间距,从而可以简化介质窗片的焊接工艺和提高微波窗的高频性能。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势,现在将参考结合附图的以下描述,其中:

图1示意性示出了本公开一实施例的工字型和C字型介质窗片结构的示意图;

图2示意性示出了本公开一实施例的单介质窗片结构的微波窗的示意图;

图3示意性示出了本公开一实施例的图2中A部位的放大图;

图4示意性示出了本公开一实施例的双层介质窗片结构的微波窗的封装组件的示意图;

图5示意性示出了本公开一实施例的三层介质窗片结构的微波窗的封装组件的结构图;

图6示意性示出了本公开一实施例的多层介质窗片结构的微波窗的封装组件的示意图。

具体实施方式

以下,将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而,明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例,而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义,除非另外定义。应注意,这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义,而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

本公开的实施例提供了一种用于微波窗的封装组件,包括:至少一个一体成型的工字型介质窗片,用于保证微波源器件内部的密封性;和/或至少一个一体成型的C字型介质窗片,用于增加微波窗的带宽;其中,每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片的两端均设置至少一个焊料槽,焊料槽用于放置焊料丝以使介质窗片与所述微波窗的窗框进行焊接。

本公开的实施例提供了一种用于微波窗的封装组件,利用一体成型的工字型介质窗片和/或C字型介质窗片,有效提高了介质窗片与窗框之间的封接面积,从而提高了微波窗的密封性能和密封强度,以及介质窗片的散热能力;通过在介质窗片圆周侧面加开焊料槽,在焊料槽内放置焊料丝,可以保证焊料在封接面上的流散性,有利于提高介质窗片的焊接稳定性和可靠性。对于多介质窗片的微波窗结构,工字型或C字型介质窗片结构的d1或d2可以精确定位和保证介质窗片的间距,从而可以简化介质窗片的焊接工艺的同时提高微波窗的高频性能。

图1示意性示出了本公开一实施例的工字型和C字型介质窗片结构的示意图。

如图1所示,图1a为工字型介质窗片10的结构示意图,可看出工字型介质窗片10为左右及上下对称结构;图1b为C字型介质窗片20的结构示意图,可看出C字型介质窗片20为上下对称结构,且每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片采用一体成型结构设计,其制备材料为金属材质、金属氧化物材质、陶瓷材质等。

本公开的实施例中,每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片的两端外表面均为金属化层,该金属化层用于与微波窗的窗框进行良好焊接。具体地,每个工字型介质窗片10的水平宽度与窗框的焊接面积呈正相关,每个C字型介质窗片20的水平宽度与窗框的焊接面积也呈正相关,即随着工字型介质窗片10的水平宽度和C字型介质窗片20的水平宽度的增加,其与微波窗的窗框的焊接面积增加。其中,每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片同轴设置于微波窗的圆柱形内筒壁内。

具体地,每个C字型介质窗片的中心位置设置排气孔,排气孔用于导出窗片之间的气体。本公开的实施例中,该排气孔的形状及数量可根据实际应用需求设置,本公开的实施例对此不做限定。

如图1所示,每个工字型介质窗片10和每个C字型介质窗片20的上下两端设置至少一个焊料槽11,焊料槽11可以为圆孔形或方形孔位,用于放置焊料丝以使介质窗片与微波窗的窗框进行焊接。通过在介质窗片的圆周侧面加开焊料槽11,在焊料槽11内放置焊料丝,可以保证焊料在封接面上的流散性,有利于提高介质窗片的焊接稳定性和可靠性。优选地,焊料丝可以为银铜合金焊料丝或金铜合金焊料丝或其他金属合金焊料丝等。

本公开的实施例中,如图1所示,通过合理控制每个工字型介质窗片10和每个C字型介质窗片20两侧的空白处宽度d1和d2,以使精确定位和保证介质窗片的间距,从而可以简化介质窗片的焊接工艺和提高微波窗的高频性能。

根据本公开的实施例,在多层介质窗片结构的微波窗中,该微波窗可以包括一个工字型介质窗片10和偶数倍的C字型介质窗片20,其中,每个C字型介质窗片20分别设置于工字型介质窗片10两侧,以使该封装组件整体成对称结构设计,以满足实际应用需求。

需说明的是,本公开实施例中的工字型介质窗片、C字型介质窗片、焊料槽仅为示例性说明,其可根据实际应用进行调整优化,例如每个工字型介质窗片和每个C字型介质窗片上下盖两端的焊料槽根据介质窗片尺寸的增加而设置多个,以保证较佳的焊接效果。

本公开的另一方面提供一种用于微波窗的封装组件的焊接方法,该方法中用于微波窗的封装组件结构如上述内容所示,此处对其不再详细赘述。该焊接方法包括:将微波窗窗框和封装组件放置于钎焊炉内进行焊接,以使所述封装组件与所述微波窗的窗框通过所述焊料丝焊接。

具体地,封装组件与微波窗窗框的焊接在高温钎焊炉内完成。其中,钎焊炉主要分为真空炉和氢炉,真空炉主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接;氢炉的优点是炉内充还原性气体或惰性气体保护,加热比较均匀。

本公开的实施例中,钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间,钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度约40℃,以保证钎料能填满间隙。钎焊保温时间视工件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。尺寸和热容量较大部件的保温时间要长些,以保证加热均匀。钎料与母材作用强烈的,保温时间要短些。总体而言,一定的保温时间可促使钎料与母材相互扩散,形成牢固结合所必需的。具体地,对于银铜焊料丝(AgCu28),该型焊料的固相线和液相线分别为779℃和875℃,对于金铜焊料丝(Au80Cu20),其熔点为910℃。

本公开的再一方面提供一种微波窗,该微波窗包括上述实施例内容所示的用于微波窗的封装组件,其中,该封装组件通过焊料丝焊接于微波窗的窗框上。

下面将结合本公开具体的实施例中的微波窗的结构,对本公开的技术方案进行详细说明。应当理解,图2~6中示出的微波窗及封装组件的结构仅是示例性的,以帮助本领域的技术人员理解本公开的技术方案,并非用以限制本公开的保护范围。

实施例1

如图2所示为单层介质窗片结构的微波窗的结构示意图。该单介质窗片结构的微波窗30至少包括窗框31、水套32、水嘴33、法兰34及一工字型介质窗片10。其中,将工字型介质窗片10与微波窗30的窗框31进行焊接,可以有效增加介质窗片与窗框的封接面积,提高封接强度和散热面积。如图3所示,在工字型介质窗片10上的焊料槽11内放置焊料丝,可以提高焊料的流散性和均匀性,提高窗片密封的成功率。此外,可以避免多余焊料浸润到窗片正面,从而降低窗片上二次电子轰击的风险。

对于单介质窗片结构的微波窗,从对称角度而言,通常采用工字型介质窗片10,亦可以采用C字型介质窗片20代替工字型介质窗片10进行焊接。

实施例2

如图4所示,本实施例所示的为用于双层介质窗片结构的微波窗的封装组件的示意图,本实施例中的微波窗结构如图2所示。该用于双介质窗片结构的微波窗的封装组件包括:一工字型介质窗片10和一C字型介质窗片20。其中,工字型介质窗片10作为主窗片,用来保障微波源器件内部真空环境的良好密封性;C字型介质窗片20作为辅助窗片,用来增加微波窗的带宽。具体地,C字型介质窗片20的侧壁开焊料槽,为了避免窗片之间出现气穴,辅助窗片中心开设排气孔21,该排气孔用来导出窗片之间的气体。

由于工字型介质窗片10和C字型介质窗片20的结构改进,该窗片结构形式本身具有定位功能,且焊料置于焊料槽11内,使得微波窗片可以一次性完成焊接。对于双层介质窗片结构,主窗片亦可以采用C字型介质窗片20,辅助窗片亦可以采用工字型介质窗片10。

实施例3

如图5所示,本实施例所示的为用于三层介质窗片结构的微波窗的封装组件的示意图,本实施例中的微波窗结构如图2所示。该用于三层介质窗片结构的微波窗的封装组件包括:一工字型介质窗片10和两个C字型介质窗片20。其中,考虑到微波窗结构的对称性,工字型介质窗片10设置于中心位置,每个C字型介质窗片20分别设置于工字型介质窗片10两侧。为了避免窗片之间出现气穴,每个C字型介质窗片20中心均开设排气口21,用来导出窗片之间的气体。因为窗片结构形式本身具有定位功能,且焊料置于焊料槽内,因此三层介质窗片结构的微波窗片可以一次性完成焊接,提高窗片焊接效率,简化焊接工艺。

实施例4

如图6所示,本实施例所示的为用于多层介质窗片结构的微波窗的封装组件的示意图,本实施例中的微波窗结构如图2所示。该用于多层介质窗片结构的微波窗的封装组件包括:一工字型介质窗片10和至少4个C字型介质窗片20,其中,为保证微波窗结构的对称性,在多层介质窗片结构的微波窗的封装组件中,C字型介质窗片20的数量为2的偶数倍,且对称分布设置在工字型介质窗片10的两侧。由于工字型介质窗片10和C字型介质窗片20的结构形式本身具有精确的定位功能,且焊料置于焊料槽11内,不影响介质窗片间的安装定位,因此,多层介质窗片结构的微波窗片亦可以一次性完成焊接,从而提高窗片焊接效率,简化焊接工艺,避免了多次焊接所引起的输出窗变形及封接面漏的问题。

尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本公开,但是这样的图示和描述应认为是说明性的或示例性的而非限制性的,如图2~图6所示为根据本公开实施例示意的封装组件的结构示意图,在实际应用过程中该封装组件中可为其他形状设置的窗片结构或设计更为简易,此实施例并不构成对微波窗中的封装组件的限定。

本领域技术人员可以理解,本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种范围组合和/或结合,即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地,在不脱离本公开精神和教导的情况下,本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开,但是本领域技术人员应该理解,在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下,可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此,本公开的范围不应该限于上述实施例,而是应该不仅由所附权利要求来进行确定,还由所附权利要求的等同物来进行限定。

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