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高功率微波窗口封接中的石英玻璃与金属钎焊工


随着高功率微波传输技术发展,对微波窗口结构性能要求越来越高,因窗口介质材料击穿和密封性能带来的问题成为制约超高功率微波装置的瓶颈。在高功率微波作用在微波介质材料上时,热击穿、密封界面泄露、热应力破裂等破坏性因素都会造成微波窗口的失效。熔融工艺石英玻璃微波窗口材料具有绝缘电阻率高、介电强度高、耐热震性好、高温强度高、耐腐蚀能力强、表面电荷累积率低,微波工作状态下仍可以保持有极高的电路阻率和介电强度,特别是在微波频带内介电损耗极低,因此选用高纯度石英玻璃作为微波窗口材料十分具有应用潜力。

微波窗口封接中石英玻璃与金属钎焊

石英玻璃微波窗口的封接工艺一般有环氧树脂密封、活性金属钎焊、低温金锡共晶钎焊、氧化物软玻璃封接工艺,烧结粉沫工艺不适用于石英玻璃封接,因为较高的温度工艺过程容易造成石英玻璃析晶,强度下降。在选用封接工艺时一般要考虑以下几方面素:1、烘烤除气温度;2、工作耐温;3、漏气率等。环氧树脂密封的除气温度一般限制在200℃以下,工作温度限制在120℃以下,漏气率相对较高,真空失效时间较短。活性金属钎焊一般选用含有钛、锆等活性金属元素的合金钎料在700——900℃的焊接温度、高真空条件下进行石英玻璃和金属框架的焊接,活性金属焊料容易对石英玻璃造成晶间应力损坏,所以活性金属直接钎焊对操作者要求相对较高。软玻璃封接封接温度一般在600℃左右,选用玻璃焊料时应充分匹配框架、焊料、石英玻璃三者之间的线膨胀系数搭配关系,以保证依靠恰到好处的收缩应力能够实现良好密封。金锡共晶封接工艺需要在石英玻璃和金属框架密封部位镀一定厚度的金层,在金锡共晶钎料加热到320℃左右时,实现石英玻璃和金属框架的封接,金锡共晶封接工艺可以耐受最高260℃的除气温度,最高工作温度也可以接近260℃,密封泄漏率也可以控制在较低的水平上。为进一步缓解石英玻璃和金属框架之间的热应力,可以增加金等塑性较高的中间层。

  在实际应用过程中,活性金属直接钎焊和金锡共晶封接工艺在不同使用温度工况中形成了高低温度搭配的工艺体系,并且取得了较好的材料结构参数。



【更新时间:2022/12/5】
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