Патент на изобретение №2397053
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к оборудованию для сварки с подогревом, в частности к установкам для диффузионной сварки полупроводников с диэлектриками, и может быть использовано в радиотехнической, электронной и приборостроительной промышленности. Установка содержит камеру нагрева (1), нагреватели (2), токоведущие шины (3), изоляторы (4) и пакетное устройство, состоящее из системы сжатия узлов-заготовок (5), нижней (8) и верхней (9) токопроводящих плит. Биметаллическая пластина (11) закреплена в камере нагрева (1) и выполнена из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения. Один конец металлической вставки (10) соединен с биметаллической пластиной (11), а другой ее конец расположен между узлами-заготовками (5). Изобретение направлено на повышение качества соединяемых деталей за счет обеспечения требуемой степени вакуума. 2 ил.
Изобретение относится к оборудованию для сварки с подогревом, в частности к установкам для диффузионной сварки полупроводников с диэлектриками, и может быть использовано в радиотехнической, электронной и приборостроительной промышленности. Известна установка для диффузионной сварки, содержащая термошкаф с рабочим столом, токоведущие шины, изоляторы, пакетное устройство, состоящее из систем сжатия узлов-заготовок, нижней, верхней и средней токопроводящих плит, токопроводящие и изолированые болты, сжимающие плиты, причем в среднюю токопроводящую плиту встроен двусторонний нагреватель [1]. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является установка для диффузионной сварки, снабженная дополнительным нагревателем, размещенным в центре зоны расположения узлов-заготовок, и дополнительным регулируемым источником питания. На нижней токопроводящей плите пакетного устройства установлены вставки и выполнено сквозное отверстие, в котором закреплена термопара. Боковая поверхность дополнительного нагревателя выполнена в виде рефлектора, концентрирующего тепловое воздействие в зоне расположения узлов-заготовок. Вставки выполнены из меди с антиоксидным покрытием хром-никель. Регулирование величины нагрева осуществляется дополнительным источником питания в соответствии с показаниями термопары [2]. Общим недостатком аналога и прототипа является невозможность достижения степени вакуума в вакуумированной полости между узлами-заготовками выше, чем 1·10-2 мм рт.ст. вследствие сопровождающего процесс диффузионной сварки поджатия полированных поверхностей узлов-заготовок в местах их соприкосновения, способствующего образованию вакуумплотного барьера, не позволяющего обеспечить требуемую степень вакуума, и ограничивающего качество сборки. В процессе диффузионной сварки в вакууме, когда происходит откачка газовой среды из камеры нагрева, экспериментальным путем установлено, что после достижения в вакуумированной полости между узлами-заготовками давления 1·10-2 мм рт.ст., уменьшение значения давления в камере нагрева до 1·10-8 мм рт.ст. и увеличение времени выдержки узлов-заготовок в ней, по крайней мере, до 4 часов, не приводит к изменению давления внутри вакуумированной полости между узлами-заготовками. Образование вакуумплотного барьера объясняется уменьшением зазора между узлами-заготовками до значения, когда размер молекул газовой среды в вакуумированной полости между узлами-заготовками становится больше, чем зазор. В этом случае давление в вакуумированной полости между узлами-заготовками определяется оставшимися молекулами газовой среды. Как уже сказано выше, при откачке воздуха это значение составляет 1·10-2 мм рт.ст. В процессе последующей диффузионной сварки, проводящейся при нагреве и механическом поджатии деталей, подключении к ним электрического потенциала 300 Изобретение направлено на повышение качества соединяемых деталей за счет обеспечения требуемой степени вакуума. Согласно изобретению установка для диффузионной сварки, содержащая камеру нагрева, нагреватели, токоведущие шины, изоляторы и пакетное устройство, состоящее из систем сжатия узлов-заготовок, нижней и верхней токопроводящих плит, дополнительно снабжена биметаллической пластиной, закрепленной в камере нагрева и выполненной из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, и металлической вставкой, один конец которой соединен с биметаллической пластиной, а другой конец расположен между узлами-заготовками. Введение биметаллической пластины, закрепленной в камере нагрева и выполненной из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, и металлической вставки, один конец которой соединен с биметаллической пластиной, а другой конец расположен между узлами-заготовками, позволяет путем исключения вакуумплотного барьера достичь в вакуумированной полости между узлами-заготовками необходимой степени вакуума, равной ее значению в камере нагрева. В процессе диффузионной сварки, заключающемся в создании вакуума в камере нагрева, нагреве внутреннего пространства камеры нагрева до температуры t1, биметаллическая пластина изменяет свою конфигурацию, принимая форму дуги окружности, и металлическая вставка, закрепленная одним концом с биметаллической пластиной, выходит из контакта между узлами-заготовками, и способствует закрытию зазора между ними. В дальнейшем, в процессе продолжающейся диффузионной сварки, благодаря повышению температуры до t2 и прикладываемому определенному электрическому потенциалу, происходит механическое поджатие узлов-заготовок, с образованием между ними связи типа ковалентной с высокой энергией соединения. На фиг.1 изображена установка для диффузионной сварки. На фиг.2 изображена установка для диффузионной сварки в процессе работы. Установка состоит из камеры нагрева (1), нагревателей (2), токоведущих шин (3), изоляторов (4) и пакетного устройства, состоящего из системы сжатия узлов-заготовок (5), включающей основание (6) и подвижные опоры (7), нижней (8) и верхней (9) токопроводящих плит. Установка дополнительно снабжена биметаллической пластиной (11), закрепленной в камере нагрева и выполненной из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, и металлической вставкой (10), один конец которой соединен с биметаллической пластиной, а другой конец расположен между узлами-заготовками. Принцип работы установки заключается в следующем. На монтажном столе вне установки с помощью центрирующих приспособлений собираются соединяемые узлы-заготовки (5), устанавливаются в пакетное устройство, которое расположено в камере нагрева (1) так, чтобы один из концов металлической вставки (10) был расположен между узлами-заготовками (5). В то время как другой конец соединен с биметаллической пластиной (11), закрепленной в камере нагрева (1). Затем проводят процесс диффузионной сварки узлов-заготовок (5), заключающийся в создании вакуума в камере нагрева, нагреве внутреннего пространства камеры нагрева до температуры t1. Биметаллическая пластина изменяет свою конфигурацию, принимая форму дуги окружности, и металлическая вставка, закрепленная одним концом с биметаллической пластиной, выходит из контакта между узлами-заготовками, и способствует закрытию зазора между ними. В дальнейшем, в процессе продолжающейся диффузионной сварки, благодаря повышению температуры до t2 и прикладываемому определенному электрическому потенциалу, происходит механическое поджатие узлов-заготовок, с образованием между ними связи типа ковалентной с высокой энергией соединения. Таким образом, дополнительное введение в конструкцию биметаллической пластины, закрепленной в камере нагрева и выполненной из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, и металлической вставки, один конец которой соединен с биметаллической пластиной, а другой конец расположен между узлами-заготовками, позволяет путем исключения вакуумплотного барьера достичь в вакуумированной полости между узлами-заготовками необходимой степени вакуума, равной ее значению в камере нагрева. Технико-экономическим преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с известными является повышение качества соединяемых деталей за счет обеспечения требуемой степени вакуума. Источники информации 1. Патент RU 2111577. 2. Патент RU 2184406. 3. Патент US 3397278. 4. Н.Н.Хоменко и др. Техника и технология сварки в электрическом поле крупногабаритных стеклокремниевых узлов-заготовок. / Приборы и системы управления. – 1992. – C.41-43.
Формула изобретения
Установка для диффузионной сварки, содержащая камеру нагрева, нагреватели, токоведущие шины, изоляторы и пакетное устройство, состоящее из системы сжатия узлов-заготовок, нижней и верхней токопроводящих плит, отличающаяся тем, что она снабжена биметаллической пластиной, закрепленной в камере нагрева и выполненной из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, и металлической вставкой, один конец которой соединен с биметаллической пластиной, а другой конец расположен между узлами-заготовками.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
1000 В [3, 4], между узлами-заготовками образуются связь типа ковалентной с энергией от 500 до 5000 кДж/моль, сохраняющая давление в вакуумированной полости между узлами-заготовками не ниже 1·10-2 мм рт.ст., что является неприемлемым для многих практических применений, например создания преобразователей давления на диапазоны измерения менее 1·10-2 мм рт.ст., а также создания преобразователей с температурным диапазоном от минус 100 до 600°С (при повышении температуры наличие остаточных молекул газовой среды, из-за ее температурного расширения в вакуумированной полости между узлами-заготовками, вызовет прогиб мембраны со стороны, обратной измеряемому давлению, а значит и воздействие на измерительную схему, что привнесет дополнительную погрешность).
