專(zhuān)利名稱(chēng)：磁控管以及連接磁控管元件的方法
本申請(qǐng)要求2002年11月20日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)P2002-72436的權(quán)利，該專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)诖艘米鳛閰⒖嘉墨I(xiàn)。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及產(chǎn)生微波的磁控管。
相關(guān)技術(shù)背景一般地，磁控管應(yīng)用于微波爐、等離子發(fā)光設(shè)備、干燥器及其它微波系統(tǒng)中。
當(dāng)為磁控管供電時(shí)，磁控管，一種真空管，從陰極發(fā)出熱電子，通過(guò)與強(qiáng)電子場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生微波。如此產(chǎn)生的微波通過(guò)天線饋線發(fā)射到磁控管外部，用作加熱物體的熱源。
磁控管包括具有陽(yáng)極圓筒和陽(yáng)極葉片的陽(yáng)極，具有燈絲的陰極，冷凝器，軛流圈，為燈絲供電的引線，一對(duì)磁體，一對(duì)極靴，形成磁路的磁軛，天線饋線以及將產(chǎn)生的微波發(fā)射到磁控管外部的天線帽。
磁控管在本質(zhì)上是需要保持在真空中的器件，器件中元件的連接狀態(tài)對(duì)磁控管的性能有很大影響。但是，在元件之間需要?dú)饷芊獾钠骷?，存在陶瓷與金屬的連接。因此，為了保持磁控管的性能，需要精確連接金屬元件和陶瓷元件的技術(shù)。


圖1示意性表示相關(guān)技術(shù)磁控管中燈絲引線和外部引線的連接。圖1表示連接在燈絲11上的一對(duì)燈絲引線15和連接大軛流圈(未示出)上的一對(duì)外部引線22，并且表示形成一部分真空室的金屬下密封14以及陶瓷芯柱21，這將在下面解釋。
參看圖1，在燈絲11頂部和底部具有上端屏蔽12和下端屏蔽13。在燈絲11下面具有一對(duì)燈絲引線15連接在其上面，燈絲11下面用于保持陽(yáng)極圓筒(未示出)內(nèi)下部空間氣密封的下密封14，在下密封14下面的陶瓷芯柱21。雖然沒(méi)有示出，但外部引線22連接在從陶瓷芯柱21中通過(guò)的軛流圈上。
陶瓷芯柱21的頂部具有端子板23，用于分別連接一對(duì)燈絲引線15和一對(duì)外部引線22。更具體地，雖然沒(méi)有示出，但端子板23包括沒(méi)有接觸的兩片，將一根燈絲引線15和一根外部引線22連接在其中一片上，將另外一根燈絲引線15和另外一根外部引線22連接在另外一片上。這樣，借助兩片端子板23，一對(duì)燈絲引線15和一對(duì)外部引線22從相反的側(cè)面連接在一起。
但是，制造上述結(jié)構(gòu)需要將很多元件連接在一起，相關(guān)技術(shù)的制造工藝非常復(fù)雜。也就是，將端子板23與陶瓷芯柱21頂部銅焊時(shí)，由于不可能在陶瓷芯柱21的表面直接銅焊，在利用銅焊連接端子板23之前在陶瓷芯柱的頂部表面形成額外的金屬膜。因此，在相關(guān)技術(shù)中，需要進(jìn)行金屬化以在陶瓷芯柱21的連接表面上形成金屬膜。
因?yàn)槔闷胀ㄣ~焊直接連接是不可能的，這樣對(duì)于金屬元件與陶瓷元件的精確連接，當(dāng)事先在陶瓷元件上形成金屬膜后，利用銅焊連接金屬元件和金屬膜。也就是，因?yàn)樵谙嚓P(guān)技術(shù)中不可能直接連接金屬和陶瓷，所以進(jìn)行金屬化過(guò)程，在陶瓷元件表面形成金屬膜，形成金屬與金屬的連接。
在金屬化過(guò)程中，含有鉬Mo和錳Mn的膏涂在陶瓷表面，接著在高于1600℃的溫度下加熱，在陶瓷表面形成金屬膜。但是，金屬化不但使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，而且生產(chǎn)成本高，因?yàn)樾枰~外的爐子。
并且，將燈絲引線15連接到端子板23的一側(cè)以及將外部引線22連接到端子板22的另一側(cè)需要復(fù)雜的工藝，導(dǎo)致低的生產(chǎn)率。
而且，端子板23薄，容易變形，導(dǎo)致端子板23與陶瓷芯柱21之間銅焊的缺陷，并難以正確定位燈絲引線15，造成磁控管的可靠性和性能差。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明涉及充分避免由于相關(guān)技術(shù)的局限和不足引起的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的磁控管。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種磁控管，防止由于元件之間連接缺陷引起的真空泄露。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供能容易地組裝元件的磁控管。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種能夠改善連接和組裝的連接磁控管元件的方法。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，一部分將在下面的描述中給出，另一部分將從描述中更清楚，或者從實(shí)施本發(fā)明中了解。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)書(shū)面描述和權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并獲得。
為了達(dá)到這些和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如實(shí)施例及寬泛說(shuō)明的那樣，磁控管包括具有陽(yáng)極圓筒和陽(yáng)極葉片的陽(yáng)極、燈絲陰極、冷凝器、軛流圈、多根為燈絲供電的引線、磁體、極靴、形成磁路的磁軛、將產(chǎn)生的微波發(fā)射到磁控管外部的天線饋線和天線帽、在磁控管的金屬元件和陶瓷元件之間由連接材料形成的連接，其特征在于連接材料在金屬元件與陶瓷元件之間擴(kuò)散并直接滲透到陶瓷元件的內(nèi)部，從而連接兩個(gè)元件。
連接形成于陽(yáng)極圓筒頂部的上密封和天線帽底部的上陶瓷之間的部分，連接形成于支撐圍繞在天線饋線頂端的排氣管的金屬排氣管支座和天線帽下面的上陶瓷之間的部分，連接形成于陽(yáng)極圓筒下面的下密封和允許通過(guò)多根引線的陶瓷芯柱之間的部分。
連接形成于引線從中通過(guò)的陶瓷芯柱的插孔內(nèi)，連接形成于連接到燈絲的燈絲引線和連接到軛流圈的外部引線之間的部分。外部引線的直徑等于或者大于燈絲引線的直徑，外部引線在其一個(gè)末端具有凹口，用于插入燈絲引線的末端。燈絲引線在其一個(gè)末端具有一定深度的凹口，外部引線在其一個(gè)末端具有尖端，用于插入凹口中。
連接材料是銀-銅-添加劑的合金。添加劑的含量為1-10wt％。連接材料中的成分比例銀∶銅∶添加劑為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％。添加劑是從鈦、錫和鋯的至少一種之中選出的材料，其特征在于連接材料可以具有的成分比例銀∶銅∶鈦為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％，銀∶銅∶錫為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％，銀∶銅∶鋯為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％，銀∶銅∶鈦為60-68wt％∶27-33wt％∶2-5wt％。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種連接磁控管元件的方法，包括以下步驟(a)向包括金屬元件和陶瓷元件之間以及燈絲引線和外部引線之間的部分的被連接部分提供連接材料；(b)將連接材料暴露在預(yù)定溫度和預(yù)定環(huán)境下，使連接材料擴(kuò)散到被連接的部分中，滲透到陶瓷元件的內(nèi)部；以及(c)將連接材料冷卻，連接被連接的部分。
步驟(a)包括以下步驟(a1)為陽(yáng)極圓筒下面的下密封和陶瓷芯柱之間的部分提供連接材料；(a2)為陽(yáng)極圓筒頂部的上密封和天線帽下面的上陶瓷之間的部分提供連接材料；(a3)為陶瓷芯柱中的插孔和穿過(guò)插孔的燈絲引線之間以及插孔和穿過(guò)插孔的外部引線之間的部分提供連接材料；以及(a4)為燈絲引線和外部引線之間的部分提供連接材料。
步驟(a3)包括的步驟為將薄帶形的插入材料軋成圓柱形，并插入插孔中，將連接材料插入插孔的內(nèi)壁表面，將燈絲引線和外部引線從插孔的相反側(cè)穿過(guò)圓柱連接材料的內(nèi)部插入插孔。步驟(a3)包括的步驟為將已經(jīng)制備好的圓柱形連接材料插入插孔中，將連接材料插入插孔的內(nèi)壁表面，將燈絲引線和外部引線從插孔的相反側(cè)穿過(guò)圓柱連接材料的內(nèi)部插入插孔。
步驟(a4)包括的步驟為在外部引線的一個(gè)末端中形成一定深度的凹口，將連接材料放入凹口中，將燈絲引線末端插入凹口中。步驟(a4)包括的步驟為在燈絲引線的一個(gè)末端中形成凹口，在外部引線的一個(gè)末端形成尖端，將連接材料放入凹口中，將尖端插入凹口中。
步驟(a)包括的步驟為提供連接材料，其厚度為50-200微米。
步驟(b)包括的步驟為將連接材料暴露在800-1000℃的溫度范圍內(nèi)，用于擴(kuò)散和滲透連接材料，其特征在于步驟(b)包括的步驟為將連接材料暴露在真空中，用于當(dāng)真空度為1×10-3-1×10-5托時(shí)擴(kuò)散和滲透連接材料?；蛘呖晒┻x擇的是，步驟(b)包括的步驟為將連接材料暴露在氫氣中，用于擴(kuò)散和滲透連接材料；或者步驟(b)包括的步驟為將連接材料暴露在氬氣中，用于擴(kuò)散和滲透連接材料。
應(yīng)該理解的是，上面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都是例證性的和解釋性的，是為了對(duì)如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
附圖簡(jiǎn)述所提供的附圖是為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，附圖包括在本申請(qǐng)中并作為說(shuō)明書(shū)的一部分。附解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1是示意性地表示相關(guān)技術(shù)磁控管燈絲引線與外部引線連接的剖面；圖2表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的整個(gè)磁控管的剖面；圖3表示根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的磁控管燈絲引線和外部引線連接的剖面；圖4表示根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的磁控管燈絲引線和外部引線連接的剖面；圖5表示根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的磁控管燈絲引線和外部引線連接的剖面；圖6表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的連接元件添加劑重量百分比與連接強(qiáng)度的曲線；圖7表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的連接元件添加劑重量百分比與連接元件熔點(diǎn)的曲線；圖8表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例連接元件擴(kuò)散深度與溫度的曲線；圖9A表示實(shí)際連接部分良好連接的照片；以及圖9B表示由連接組元過(guò)量擴(kuò)散引起實(shí)際連接部分較差連接的照片。
優(yōu)選實(shí)施例詳述下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中的實(shí)例表示在附圖中。在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例解釋時(shí)，相同的元件被賦予相同的名稱(chēng)和符號(hào)，其中將省去重復(fù)的解釋。下面參看圖2將解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的磁控管。
參看圖2，陽(yáng)極110包括陽(yáng)極圓筒111以及陽(yáng)極葉片112。陽(yáng)極圓筒111是頂和底都開(kāi)放的圓柱形。陽(yáng)極葉片112沿徑向從陽(yáng)極圓筒111的內(nèi)圓周上伸出。相鄰陽(yáng)極葉片112之間的空間形成諧振腔。
燈絲120，它用作陰極，裝在多個(gè)葉片112的中心空間內(nèi)，在燈絲120與陽(yáng)極葉片112之間有交互作用空間，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在其中交互作用。在燈絲120的頂部和底部具有上端屏蔽121和下端屏蔽122，一對(duì)燈絲引線160連接到燈絲120的下端。
上極靴133裝在陽(yáng)極圓筒111的頂部開(kāi)放端內(nèi)，垂直于陽(yáng)極110和燈絲120的軸線，同樣地，下極靴134裝在陽(yáng)極圓筒111的底部開(kāi)放端內(nèi)。
裝在陽(yáng)極圓筒111頂部和底部的上密封140和下密封150，都是圓柱形的金屬容器。上密封140在陽(yáng)極圓筒111頂部與上陶瓷330之間密封，以及下密封150在陽(yáng)極圓筒111底部與陶瓷芯柱240之間密封，將分別在下面解釋。
在圓柱形上密封140和圓柱形下密封150的外圓周分別具有一對(duì)磁體131，以及環(huán)繞上述元件的磁軛101。磁軛101與上極靴133和下極靴134一起形成磁路。多個(gè)冷卻腳180，其一端包圍在陽(yáng)極圓筒111的外圓周上，另一端排列在磁軛101的內(nèi)部空間，用于散發(fā)陽(yáng)極110產(chǎn)生的熱量。
在下密封150的底部具有陶瓷芯柱240，陶瓷芯柱240下面有軛流圈230。如圖3所示，一對(duì)外部引線250都連接在軛流圈230上，一對(duì)燈絲引線160穿過(guò)插孔241，插孔241垂直通過(guò)陶瓷芯柱240，這將在下面解釋。
磁軛101下面是過(guò)濾器盒210，用于固定陶瓷芯柱240和軛流圈230，冷凝器220裝在過(guò)濾器盒210的一側(cè)。冷凝器220連接在過(guò)濾器盒210中的軛流圈230上，為燈絲120供電。
天線饋線310安裝為使其下端連接到任一個(gè)陽(yáng)極葉片112上，其上端連接到排氣管340頂端的平頭341。如圖2所示，排氣管340支撐在排氣管支座350上，排氣管支座350固定在陶瓷330的頂部。天線帽320安裝后將排氣管340和平頭341密閉。上陶瓷330裝在天線帽320下端與上密封140之間。
在本發(fā)明的上述磁控管中，從排氣管340開(kāi)始連續(xù)數(shù)下去，上陶瓷330、上密封140、陽(yáng)極圓筒111，下密封150，到陶瓷芯柱240頂部的內(nèi)部空間需要維持真空。因此，排氣管340、上陶瓷330、上密封140、陽(yáng)極圓筒111、下密封150和陶瓷芯柱240之間需要完美的連接，用以防止真空的泄露。
為了達(dá)到這個(gè)目的，陶瓷芯柱240和金屬的下密封150，上陶瓷330與金屬的上密封140，陶瓷的上陶瓷330與金屬的排氣管支座350，用連接材料F連接。
在該實(shí)施例中，連接材料F提供在磁控管中的金屬元件與陶瓷元件之間的連接部分，即排氣管支座350和上陶瓷330之間的連接部分，上密封140與上陶瓷330之間的連接部分，下密封150與陶瓷芯柱240之間的連接部分，并在預(yù)定的溫度和環(huán)境下將其擴(kuò)散滲透到陶瓷元件的內(nèi)部，將兩個(gè)元件連接在一起。與使用銅焊連接兩個(gè)元件的相關(guān)技術(shù)磁控管的不同之處在于，本發(fā)明的磁控管中兩個(gè)元件的連接不需要事先通過(guò)金屬化在陶瓷的上陶瓷330和陶瓷芯柱240的表面形成金屬膜。這是因?yàn)楸景l(fā)明的連接材料F不是通過(guò)諸如錫焊之類(lèi)的過(guò)程涂敷的，而是一種在給定外部條件下激活的活性銅焊填料，此條件是連接材料事先提供到連接部分上并擴(kuò)散滲透到陶瓷元件的內(nèi)部。本發(fā)明的這個(gè)連接原理與擴(kuò)散焊接原理相同。
本發(fā)明的連接材料F也提供到燈絲引線160和外部引線250的連接部分，并用于連接兩個(gè)元件，這將參考圖3-5進(jìn)行解釋。如上所述，燈絲引線160和外部引線250并不是作為整體制作，而是獨(dú)立的，然后連接，因?yàn)檫@樣做是經(jīng)濟(jì)的可以將昂貴的鉬制燈絲引線160的長(zhǎng)度減小到最低程度，而外部引線250是一種便宜的其它材料，例如不銹鋼或鋼，并將兩個(gè)元件連接在一起。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的磁控管燈絲引線和外部引線連接的剖面。
參看圖3，一對(duì)插孔241沿上/下方向穿過(guò)陶瓷芯柱240，一對(duì)燈絲引線160和一對(duì)外部引線分別沿插孔241的相反方向插在其中。一對(duì)燈絲引線160和一對(duì)外部引線的端部在插孔中連接在一起。在該實(shí)施例中，如圖3所示，連接材料F提供在燈絲引線160和外部引線250之間，以及燈絲引線160和插孔241之間，外部引線250與插孔241之間。這樣，在插孔241中具有連接材料，防止連接后真空的泄露。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的磁控管燈絲引線和外部引線連接的剖面。
參看圖4，一對(duì)插孔241沿上和下方向穿過(guò)陶瓷芯柱240。插孔241中的每一個(gè)具有上部分，以及直徑大于上部分的下部分，用于接收直徑大于燈絲引線160的外部引線250。一般地，將昂貴的鉬制燈絲引線160制造得較小，而由便宜的不銹鋼或鋼制成外部引線，以降低成本。對(duì)于密封連接這兩個(gè)不同直徑的引線，需要下面的連接。
參看圖4，外部引線250在其一個(gè)末端具有一定深度的凹口251，燈絲引線160的末端插在其中，并用連接材料F牢固地連接。為達(dá)到這個(gè)目的，凹口251的內(nèi)徑略大于燈絲引線160的直徑，連接材料放在凹口251內(nèi)部以及插孔241的上部分和下部分中。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的磁控管燈絲引線和外部引線連接的剖面。
參看圖5，一對(duì)直徑均勻的插孔241沿上和下方向穿過(guò)陶瓷芯柱240。燈絲引線160和外部引線250從插孔241的上側(cè)和下側(cè)插入插孔中，并用連接材料連接。如圖5所示，燈絲引線160在其一個(gè)末端具有一定深度的凹口161，外部引線具有與凹口161一致的尖端。如圖5所示，連接材料F放在凹口161內(nèi)部以及插孔241的上部分和下部分中。
因此，根據(jù)圖3-5，與一對(duì)燈絲引線160和一對(duì)外部引線250銅焊在金屬端子板的相反側(cè)面上的相關(guān)技術(shù)不同，在陶瓷芯柱240中的插孔241內(nèi)將一對(duì)燈絲引線160和一對(duì)外部引線250直接連接，便于簡(jiǎn)單連接以及防止連接缺陷引起的真空泄露。
同時(shí)，考慮到連接強(qiáng)度和氣密性，連接材料F是以銀和銅為主要成分的合金，加入添加劑，使擴(kuò)散和滲透到陶瓷基體內(nèi)成為可能，并增大了連接強(qiáng)度。添加劑可以從包括鈦、錫和鋯的一組材料中選擇。
下面將詳細(xì)解釋。連接材料，銀-銅-添加劑的合金，包括1-10wt％的添加劑，具體地，60-80wt％銀，10-39wt％銅，和1-10wt％的添加劑，添加劑從包括鈦、錫和鋯的一組材料中選擇。例如，如果連接材料F包括銀-銅-鈦，則連接材料F可以包括60-80wt％銀，10-39wt％銅，和1-10wt％鈦；如果連接材料包括銀-銅-錫，則連接材料可以包括60-80wt％銀，10-39wt％銅，和1-10wt％錫；如果連接材料包括銀-銅-鋯，則連接材料可以包括60-80wt％銀，10-39wt％銅，和1-10wt％鋯。
同時(shí)，參看圖6，因?yàn)槿绻砑觿┑暮浚玮?，低?wt％，連接強(qiáng)度下降到約低于50kg，因此甚至在弱的外部力作用下連接也變得易于斷裂，形成連接缺陷并且由于低的連接強(qiáng)度不能維持真空度。由于不能維持真空度導(dǎo)致不能產(chǎn)生微波，則喪失了磁控管的功能，所以需要連接材料F中添加劑的含量高于1wt％。相反，如果添加劑含量超過(guò)10wt％，足夠數(shù)量的連接材料F擴(kuò)散并滲透到陶瓷元件即上陶瓷330和陶瓷芯柱240中，開(kāi)始導(dǎo)致其中的裂紋。如圖6所示，添加劑含量越高，裂紋的數(shù)量越多，從而不能維持真空度。這樣，雖然較高的添加劑含量提高連接的可靠性，增強(qiáng)連接強(qiáng)度，但含量過(guò)多導(dǎo)致過(guò)多地滲透到陶瓷元件中，使陶瓷元件中出現(xiàn)裂紋。這樣，添加劑的含量具有如上所述極限的限制，并且根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本發(fā)明提出添加劑含量的范圍為1wt％-10wt％。
另一方面，確定添加劑百分含量需要另外的標(biāo)準(zhǔn)。即，如果添加劑，例如鈦，其百分含量在不出現(xiàn)裂紋的范圍內(nèi)增大僅是考慮連接強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)問(wèn)題，即，產(chǎn)生與連接溫度相關(guān)的問(wèn)題。具體說(shuō)，參看圖7，如果添加劑含量增大，連接材料的熔點(diǎn)上升，產(chǎn)生如下的不良作用。首先，由于連接材料的熔點(diǎn)上升較多就需要較高溫度的爐子。其次，如果連接材料的熔點(diǎn)上升到接近用作基體元件的金屬成分例如Cu(熔點(diǎn)1080℃)，F(xiàn)e(熔點(diǎn)1400℃)的材料熔點(diǎn)，則當(dāng)基體元件開(kāi)始熔化造成基體元件損壞時(shí)連接目的和連接變得毫無(wú)意義。因此，需要降低連接的熔點(diǎn)，將這一方面考慮在內(nèi)確定添加劑的成分比。由于具有最低熔點(diǎn)的銀-銅的最理想比例約為7∶3，因此本發(fā)明提出銀-銅-添加劑(如果是鈦)為65-68∶27-33∶2-5wt％，這是在考慮上述需要時(shí)從大量實(shí)驗(yàn)中得到的最佳重量比。
下面詳細(xì)連接磁控管元件的方法。
參看圖2，在鉬制燈絲160與不銹鋼或鋼制外部引線250之間的連接部分，以及金屬元件和陶瓷元件之間的連接部分中放入連接材料F。金屬元件和陶瓷元件之間的連接部分包括燈絲引線160和陶瓷芯柱240之間插孔241的間隙，外部引線250和陶瓷芯柱240之間插孔241的間隙，下密封150與陶瓷芯柱240的連接部分，上密封140與上陶瓷330的連接部分，上陶瓷330與排氣管支座350的連接部分。
當(dāng)連接材料放入插孔241的內(nèi)壁表面時(shí)，在軋成圓柱形的薄帶插入材料插入插孔241后，或者已經(jīng)制備好的圓柱形連接材料插入插孔241后，燈絲引線160和外部引線250從插孔241的相反側(cè)穿過(guò)圓柱形連接材料的內(nèi)部插入。當(dāng)然，連接材料F也可以以分成很多片的連接材料形式提供到插孔241的內(nèi)壁表面上?；蛘弑畹倪B接材料可以在插入插孔241之前軋?jiān)跓艚z引線160或外部引線250的外圓周表面上。
連接材料F也用于燈絲引線末端與外部引線250末端之間的連接部分，而燈絲引線和外部引線都連接在插孔的內(nèi)部。當(dāng)連接材料F用于燈絲引線末端與外部引線250末端之間的連接部分時(shí)，根據(jù)燈絲引線160和外部引線250的連接形式可以使用下面不同的方法，其中一個(gè)將參考圖4進(jìn)行解釋。
在外部引線250末端形成一定深度的凹口251，其直徑大于燈絲引線160的末端。連接材料F放在凹口251中。一旦放入連接材料F，則將燈絲引線160的末端插入凹口251中。
參考圖5解釋另一個(gè)提供方法。在外部引線250的末端形成一定深度的凹口151。接著，在外部引線250的末端形成尖端插入凹口161中。在時(shí)間上形成凹口161和尖端252的步驟沒(méi)有次序，如果需要，可以首先在燈絲引線160上形成尖端，而后在外部引線250中形成凹口161。接著，當(dāng)連接材料放入凹口161后，將尖端252插入凹口161中，完成連接材料的提供。
同時(shí)，連接材料F的厚度對(duì)連接強(qiáng)度和氣密性有很大影響。也就是，如果連接太厚，足夠量的連接滲透到陶瓷元件中，導(dǎo)致陶瓷元件中的裂紋，并且當(dāng)連接元件間的間隙變大時(shí)，氣密性變差。與此相反，如果連接材料太薄，連接元件間的連接強(qiáng)度變差。因此，考慮所有的條件，優(yōu)選的連接材料F的厚度為50-200微米。
當(dāng)放入連接材料F完成時(shí)，將連接材料放置于預(yù)定的溫度和預(yù)定的環(huán)境中，從而連接材料F擴(kuò)散并滲透到連接部分中。對(duì)連接材料F設(shè)定的預(yù)定溫度和預(yù)定環(huán)境是影響連接材料F活性的主要因素。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的連接材料在連接元件中的擴(kuò)散深度與溫度的曲線，從中可以看出連接材料的滲透深度和滲透速率受溫度的影響。圖8表示連接材料銀-銅-鈦的成分為重量百分比67∶30∶3的實(shí)施例，其中縱坐標(biāo)是滲透深度，橫坐標(biāo)是溫度。參看圖8，連接材料在500℃附近開(kāi)始固態(tài)擴(kuò)散，在高于800℃當(dāng)連接材料F到達(dá)熔點(diǎn)時(shí)開(kāi)始液態(tài)擴(kuò)散，快速滲透到陶瓷基元件中，快速增大了滲透深度。由于為了防止連接缺陷，連接材料F的滲透深度最小需要0.2微米，而滲透深度超過(guò)1.0微米將導(dǎo)致基體元件中出現(xiàn)裂紋，因此需要考慮到滲透深度來(lái)確定連接材料F所暴露的溫度，即使是連接材料具有相同的成分。在該實(shí)施例中，需要最低的暴露溫度高于連接材料F的熔點(diǎn)，最高暴露溫度是滲透深度低于1.0微米的溫度。當(dāng)然，需要使暴露溫度低于金屬基元件的熔點(diǎn)，以避免連接材料附近金屬元件，例如上密封140，下密封150，排氣管支座350的熱變形和熔化。因此，本發(fā)明提出連接材料F的暴露溫度為800-1000℃。
圖9A表示實(shí)際連接部分良好連接的照片，圖9B表示連接材料過(guò)量擴(kuò)散引起實(shí)際連接部分較差連接的照片。圖9A表示聚結(jié)銅和陶瓷間良好連接的樣品的照片，其中箭頭所指的連接是均勻的。與此相反，圖9B表示連接材料滲透到陶瓷元件中較深的深度，在下側(cè)形成一個(gè)很不均勻的邊界層，形成由過(guò)量擴(kuò)散引起的裂紋。因此，僅當(dāng)按本發(fā)明考慮上述各種條件后提出的方法進(jìn)行連接時(shí)能夠獲得良好連接。
同時(shí)，連接材料F可以以一定溫度暴露在真空下，以防止連接材料F的氧化和活性下降。為了有效防止氧化造成的連接缺陷，連接材料需要在真空度高于至少1×10-3托時(shí)進(jìn)行連接，連接的最佳條件是理想的真空度范圍為1×10-5托。
也可以在連接材料F暴露在上述溫度下以及氫氣和/或氬氣中的條件下進(jìn)行連接材料F的連接。
接著，一旦連接材料完成滲透，通過(guò)冷卻連接材料F完成連接部分的連接。連接材料可以自然冷卻到室溫，或者通過(guò)外部熱源人工進(jìn)行。
下面解釋按上述方法制作的本發(fā)明磁控管的運(yùn)行。
當(dāng)通過(guò)燈絲引線160為燈絲120供電時(shí)，從燈絲120上發(fā)射出熱電子。由于燈絲120與陽(yáng)極110之間具有高壓，因此形成電場(chǎng)。與此同時(shí)，一對(duì)磁體131產(chǎn)生磁場(chǎng)，并聚焦在陽(yáng)極圓筒111內(nèi)。
在陽(yáng)極葉片112邊緣和燈絲120之間的作用空間中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)交互作用產(chǎn)生微波。
由此產(chǎn)生的微波通過(guò)天線饋線310發(fā)射，并通過(guò)上陶瓷330和天線帽320輻射到磁控管外部。
如上所述，本發(fā)明的磁控管具有以下優(yōu)點(diǎn)。
首先，金屬元件和陶瓷元件之間的連接材料F的滲透型連接，不但提供高的連接強(qiáng)度，也提供高的氣密性，由于防止了連接缺陷造成的真空泄露，從而提高了磁控管的可靠性。
其次，燈絲引線160和外部引線250的連接，不需要額外的端子板，而是只通過(guò)連接材料F，允許簡(jiǎn)單的元件組裝過(guò)程，簡(jiǎn)化了磁控管的制造工藝。
各種金屬元件與陶瓷元件之間的連接材料F的滲透型連接允許陶瓷元件表面上進(jìn)行金屬化過(guò)程，從而允許制造過(guò)程的簡(jiǎn)化以及制造成本的降低。
第四，在相關(guān)技術(shù)中金屬化是在溫度高于1600℃的高溫爐中進(jìn)行的，與此不同，本發(fā)明連接材料F在800-1000℃熔化并滲透到陶瓷元件中，允許制造過(guò)程在低溫爐中進(jìn)行。由于在磁控管的制造中普遍使用低溫爐，因此本發(fā)明使用的連接材料F允許僅在已有的設(shè)備在進(jìn)行不同元件的連接，而不需要額外的設(shè)備。所以，節(jié)省了設(shè)備成本。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不偏離本發(fā)明實(shí)質(zhì)或范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的磁控管做出不同的修改和變化。這樣，只要對(duì)本發(fā)明的修改和變化落在所附權(quán)利要求及其等同體的范圍內(nèi)，本發(fā)明就涵蓋這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種磁控管，包括具有陽(yáng)極圓筒和陽(yáng)極葉片的陽(yáng)極；燈絲陰極；冷凝器、軛流圈和多根為燈絲供電的引線；磁體、極靴和形成磁路的磁軛；將產(chǎn)生的微波發(fā)射到磁控管外部的天線饋線和天線帽；以及在磁控管的金屬元件和陶瓷元件之間由連接材料形成的連接，其特征在于連接材料在金屬元件與陶瓷元件之間擴(kuò)散并直接滲透到陶瓷元件的內(nèi)部，從而連接兩個(gè)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于連接形成于陽(yáng)極圓筒頂部的上密封和天線帽底部的上陶瓷之間的部分。
3.如權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于連接形成于金屬排氣管支座和天線帽下面的上陶瓷之間的部分，其中金屬排氣管支座用于支撐圍繞在天線饋線頂端的排氣管。
4.如權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于連接形成于陽(yáng)極圓筒下面的下密封和允許通過(guò)多根引線的陶瓷芯柱之間的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于連接形成于引線從中通過(guò)的陶瓷芯柱的插孔內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于連接形成于連接到燈絲的燈絲引線和連接到軛流圈的外部引線之間的部分。
7.如權(quán)利要求6所述的磁控管，其特征在于外部引線的直徑等于或者大于燈絲引線的直徑。
8.如權(quán)利要求7所述的磁控管，其特征在于外部引線在其一個(gè)末端具有凹口，用于插入燈絲引線的末端。
9.如權(quán)利要求7所述的磁控管，其特征在于燈絲引線在其一個(gè)末端具有一定深度的凹口，外部引線在其一個(gè)末端具有尖端，用于插入凹口中。
10.如權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于連接材料是銀-銅-添加劑的合金。
11.如權(quán)利要求10所述的磁控管，其特征在于添加劑的含量為1-10wt％。
12.如權(quán)利要求10所述的磁控管，其特征在于連接材料中的成分比例銀∶銅∶添加劑為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％。
13.如權(quán)利要求10所述的磁控管，其特征在于添加劑選自鈦、錫和鋯的至少一種。
14.如權(quán)利要求13所述的磁控管，其特征在于連接材料具有的成分比例銀∶銅∶鈦為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％。
15.如權(quán)利要求13所述的磁控管，其特征在于連接材料具有的成分比例銀∶銅∶錫為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％。
16.如權(quán)利要求13所述的磁控管，其特征在于連接材料具有的成分比例銀∶銅∶鋯為60-80wt％∶10-39wt％∶1-10wt％。
17.如權(quán)利要求13所述的磁控管，其特征在于連接材料具有的成分比例銀∶銅∶鈦為60-68wt％∶27-33wt％∶2-5wt％。
18.一種連接磁控管元件的方法，包括以下步驟(a)向包括金屬元件和陶瓷元件之間以及燈絲引線和外部引線之間的部分的被連接部分提供連接材料；(b)將連接材料暴露在預(yù)定溫度和預(yù)定環(huán)境下，使連接材料擴(kuò)散到被連接的部分中，滲透到陶瓷元件的內(nèi)部；以及(c)冷卻連接材料，連接被連接的部分。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于步驟(a)包括以下步驟(a1)為陽(yáng)極圓筒下面的下密封和陶瓷芯柱之間的部分提供連接材料；(a2)為陽(yáng)極圓筒頂部的上密封和天線帽下面的上陶瓷之間的部分提供連接材料；(a3)為陶瓷芯柱中的插孔和穿過(guò)插孔的燈絲引線之間以及插孔和穿過(guò)插孔的外部引線之間的部分提供連接材料；以及(a4)為燈絲引線和外部引線之間的部分提供連接材料。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于步驟(a3)包括以下步驟將薄帶形的插入材料軋成圓柱形，并插入插孔中，用以將連接材料插入插孔的內(nèi)壁表面，以及將燈絲引線和外部引線從插孔的相反側(cè)穿過(guò)圓柱連接材料的內(nèi)部插入插孔。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于步驟(a3)包括以下步驟將已經(jīng)制備好的圓柱形連接材料插入插孔中，用以將連接材料插入插孔的內(nèi)壁表面，以及將燈絲引線和外部引線從插孔的相反側(cè)穿過(guò)圓柱連接材料的內(nèi)部插入插孔。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于步驟(a4)包括以下步驟在外部引線的一個(gè)末端中形成一定深度的凹口，將連接材料放入凹口中，以及將燈絲引線末端插入凹口中。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于步驟(a4)包括以下步驟在燈絲引線末端中形成凹口，在外部引線的一個(gè)末端形成尖端，將連接材料放入凹口中，以及將尖端插入凹口中。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于步驟(a)包括提供其厚度為50-200微米的連接材料的步驟。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將連接材料暴露在800-1000℃的溫度范圍內(nèi)，用于擴(kuò)散和滲透連接材料的步驟。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將連接材料暴露在真空中，用于擴(kuò)散和滲透連接材料的步驟。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于真空度為1×10-3-1×10-5托。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將連接材料暴露在氫氣中，用于擴(kuò)散和滲透連接材料的步驟。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將連接材料暴露在氬氣中，用于擴(kuò)散和滲透連接材料的步驟。
全文摘要
磁控管包括具有陽(yáng)極圓筒和陽(yáng)極葉片的陽(yáng)極、燈絲陰極、冷凝器、軛流圈、多根為燈絲供電的引線、磁體、極靴、形成磁路的磁軛、將產(chǎn)生的微波發(fā)射到磁控管外部的天線饋線和天線帽、在磁控管的金屬元件和陶瓷元件之間由連接材料形成的連接，其特征在于連接材料在金屬元件與陶瓷元件之間擴(kuò)散并直接滲透到陶瓷元件的內(nèi)部，從而連接兩個(gè)元件，因此提高磁控管的可靠性，滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的元件組裝過(guò)程和簡(jiǎn)單的磁控管制造過(guò)程，允許制造工藝的簡(jiǎn)化和制造成本的降低，并且由于避免了使用高溫爐而節(jié)省了設(shè)備成本。
文檔編號(hào)H01J23/00GK1503301SQ0310313
公開(kāi)日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者李容守, 李鐘壽, 樸正燁 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社