способ создания электрических металлокерамических гермовводов

Классы МПК:C04B37/02 с металлическими изделиями 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-03-16
публикация патента:

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.

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2495001

patent-2495001.pdf

Класс C04B37/02 с металлическими изделиями 

металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики -  патент 2490237 (20.08.2013)
способ получения герметичного металлокерамического спая с помощью компенсирующего элемента -  патент 2455263 (10.07.2012)
соединение пайкой металлической детали с деталью из керамического материала -  патент 2432345 (27.10.2011)
сборка металлической детали и детали, выполненной из керамического материала на основе sic и/или на основе с -  патент 2427555 (27.08.2011)
паяное соединение между металлической деталью на основе титана и деталью из керамического материала на основе карбида кремния (sic) и/или углерода -  патент 2416587 (20.04.2011)
способ неразъемного соединения деталей -  патент 2415822 (10.04.2011)
способ получения соединений металл-стекло, металл-металл и металл-керамика -  патент 2366040 (27.08.2009)
штифт для обжига металлокерамических изделий на сотовых подставках -  патент 2336147 (20.10.2008)
способ изготовления вакуумно-плотных металлокерамических многоштырьковых ножек -  патент 2231507 (27.06.2004)
способ изготовления и термической обработки деталей из алюмооксидной керамики и прецизионных сплавов электроракетных двигателей малой тяги -  патент 2220832 (10.01.2004)
Наверх