Способ соединения стекла с металлом Советский патент 1979 года по МПК C03C27/02 

1

Изобретение относится к технологии изготовления электровакуумных и полупроводниковых приборов.

Известен способ соединения стекла с металлом, заключающийся в том, что стекло с металлом соединяют высокочастотным нагревом с последующим отжигом 1.

Способ пригоден для спаев деталей простейшей конфигурации, диаметр которых не превыщает 120 мм. Этот способ не позволяет получать надежные крупногабаритные спаи.

Наиболее близким к изобретению является способ соединения стекла с металлом нутем высокочастотного нагрева (ВЧ), последующего отжига при 500-540°С в течение 15-60 мин и охлаждения 2.

Однако такой способ вносит элемент ненадежности из-за возникающих избыточных внутренних напряжений в спае для деталей диаметром более 150 мм. В процессе переноса изделий после высокочастотной заварки в печь для последующего отжига возникают трудности, связанные с тем, что требуется большая осторожность, чтобы не нарушить спай в результате резкого охлаждения.

Целью изобретения является повышение качества спая деталей диаметром более 300 мм.

Указанная цель достигается тем, что в способе соединения стекла с металлом путем сборки деталей, высокочастотного нагрева, отжига в течение 15-25 мин и последующего охлаждения перед высокочастотным нагревом собранные детали нагревают до 440-460°С в течение 1,5-2,5 ч, выдерживают при этой температуре 10- 15 мин, отжиг осуществляют при 540-

560°С, а о.хлаждение осуществляют до 440-460°С со скоростью 1, град/мин, далее со скоростью 3-5 град/мин ,до комнатной температуры.

В процессе спаивания стекла с мeтaЛv oм

используют подвижную печь сопротивления, установленную на вертикальных стойках, многовнтковый индуктор, которому задается движение в вертикальной плоскости (снизу вверх).

Собранный к за.варке узел, представляющий собой специальную оправку, на которую установлены металлическая и стеклянная детали, помещается в соответствующее гнездо так, чтобы печь сопротивления находилась над указанным узлом. Снизу под собранным узлом устанавливается индуктор. Внач,. де нагрев ведут с помощью печи сопротивления, устанавливаемой так, чтобы осуществлялся равномерный нагрев до

450±10°С в течение 1,5-2,5 ч. После выдержки при этой температуре в течение 10-15 мин приподнимают невыключенную печь сопротивления вверх, на минимальную высоту, обеспечивающую просмотр места спая, а к месту соединения деталей снизу подводят индуктор для заварки. После получения металло-стеклянного спая выключают индуктор, опускают его вниз, а печь сопротивления устанавливают в прежнее положение, повышают температуру до 550±10°С и производят выдержку в течение 15-20 мин. Далее осуществляют охлаждение заваренного узла со скоростью 1,5-2 град/мин до 450±10°С, а дальнейщее охлаждение следует со скоростью 3-5 град/мин до 30-50°С. Предлагаемый способ позволяет получить надежные спаи стекла с металлом, которые свободны от избыточных напряжений. Спаи получаются механически прочными и термически стойкими. Получение спаев в крупногабаритных изделиях диаметром более 300 мм расширяет диапазон применения этих изделий в различных отраслях электровакуумного производства и полупроводниковой техники. Применение операции предварительного нагрева перед ВЧ-заваркой и последующие подобранные экспериментально режимы позволили существенно снизить процент брака (в 4-5 раз) в готовых изделиях. Пример 1. Установленные на специальную оправку детали из стекла (С52-1) и ковара (29НК) помещают в подготовленное приспособление. Сверху опускают печь сопротивления, устанавливая ее на необходимом уровне получаемого затем спая. Нагревают печь до 440°С в течение 2,5 ч, производят при этой температуре выдержку в течение 15 мин, затем, подняв печь на необходимое для просмотра расстояние, снизу нодводят к месту предполагаемого спая индуктор. После получения спая индуктор отводят в прежнее положение, а сверху к месту спая подводят печь сопротивления, поднимают ее температуру до 560°С и выдерживают в течение 15 мин. Далее снижают температуру печи до 440°С со скоростью 2 град/мин, а затем - со скоростью 5 град/мин - до комнатной температуры. После охлаждения полученного спая печь сопротивления поднимают вверх и извлекают из приспособления спаянные детали. Пример 2. При осуществлении примера 2 использовались те же приемы, что и в примере 1, но режимы иные. Предварительный подогрев производят до 460°С в течение 1,5 ч, делают выдержку при этой температуре в течение 10 мин, последующий после высокочастотной заварки - при 540°С в течение 25 мин, затем охлаждают полученный спай до 460°С со скоростью 1,5 град/мин и далее со скоростью 3 град/мин - до комнатной температуры. Полученные спаи отличаются высокой надежностью. Специально оборудованная оснастка создает возможность последовательного и равномерного разогрева стеклянной детали во избежание ее разрушения в процессе спаивания. Формула изобретения Способ соединения стекла с металлом путем сборки деталей, высокочастотного нагрева, отжига в течение 15-25 мин и последующего охлаждения, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества спая деталей диаметром более 300 мм, перед высокочастотным нагревом собранные детали нагревают до 440-4бО°С в течение 1,5-2,5 ч, выдерживают при этой температуре 10-15 мин, отжиг осуществляют при 540-560°С, а охлаждение осуществляют до 440-460°С со скоростью 1,5-2 град/мин, далее со скоростью 3-5 град/мин до комнатной температуры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Роус Б. Стекло в электронике. М., «Советское радио, 1969, с. 190-195. 2.Кондакова Л. В. и др. Стеклометаллические корпуса для полупроводниковых и электровакуумных приборов. М., «Энергия, 1978, с. 50.