專(zhuān)利名稱(chēng)：輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電真空器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空間行波管是廣泛應(yīng)用于通信衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星以及載人航天與探月工程的轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、雷達(dá)與電子對(duì)抗發(fā)射機(jī)等的末級(jí)功率放大器的核心部件。對(duì)于通信衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，星上用的空間行波管數(shù)量很大，它們產(chǎn)生的廢熱不能直接排散到衛(wèi)星艙內(nèi)，否則會(huì)引起星上設(shè)備的溫度升高，影響它們的正常工作。為確保星上所有設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間正常工作，必須將行波管產(chǎn)生的廢熱排散到宇宙空間中去。為此，幾乎所有通信衛(wèi)星用空間行波管全部采用了輻射散熱器。通過(guò)在空間行波管收集極上安裝輻射散熱器，直接將行波管產(chǎn)生的大量廢熱輻射到深空中去，從而顯 著減少行波管傳遞給衛(wèi)星的熱量。輻射散熱器在空間行波管收集極上的安裝方法一般有兩種一是直接機(jī)械連接，通過(guò)一定的緊固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得輻射散熱器與行波管收集極之間緊密貼合在一起。二是釬焊連接，就是將輻射散熱器釬焊在行波管收集極上。輻射散熱器和行波管收集極之間的接觸表面由于表面粗糙度的原因微觀形貌如圖I所示。機(jī)械連接只能實(shí)現(xiàn)兩表面間局部接觸。如果在兩表面間施加導(dǎo)熱硅脂，雖然可以改善兩表面間的導(dǎo)熱狀態(tài)，但是導(dǎo)熱硅脂中含有大量有機(jī)物，它們?cè)谕饪臻g高能粒子束輻照和高工作溫度的同時(shí)作用下，能否維持長(zhǎng)期穩(wěn)定工作(空間行波管一般要求工作壽命大于10年)，值得商榷。釬焊連接由于使用的金屬焊料能夠和散熱器、收集極表面潤(rùn)濕良好，因此能夠很好地將散熱器與行波管收集極之間接觸表面的空隙通過(guò)原子級(jí)接觸填充飽滿(mǎn)。此外金屬焊料熱導(dǎo)率比導(dǎo)熱硅脂高，因此與機(jī)械連接相比，通過(guò)釬焊連接輻射散熱器與行波管收集極之間的熱阻比機(jī)械連接更小，空間行波管收集極可以在更低的溫度下工作，有利于提高空間行波管的工作可靠性和使用壽命。輻射散熱器與空間行波管收集極之間的釬焊連接通常是在行波管經(jīng)過(guò)充分熱測(cè)，電性能檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。此時(shí)行波管上一方面安裝有磁路磁鋼，另一方面電子槍高壓引線(xiàn)部分有灌注的絕緣硅橡膠。磁路磁鋼在超過(guò)本身最高使用溫度烘烤作用下，磁性能將要下降。絕緣硅橡膠在超過(guò)本身最高使用溫度的情況下，將會(huì)發(fā)生老化變質(zhì)，絕緣性能下降。造成器件損傷，減少使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，在輻射散熱器與空間行波管收集極之間釬焊時(shí)，焊縫處焊料充填飽滿(mǎn)的情況下，避免空間行波管磁路磁鋼和絕緣硅橡膠超過(guò)其最高使用溫度，保障空間行波管在釬焊工藝實(shí)施前后熱測(cè)電性能基本保持不變。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是—種輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其包括加熱裝置、隔熱裝置、冷卻裝置，其中，冷卻裝置為管狀或半圓管狀水套，將行波管螺旋線(xiàn)部分、磁路II部分的磁鋼、行波管電子槍、電子槍高壓引線(xiàn)部分灌注的絕緣硅橡膠包裹在內(nèi)；隔熱裝置為片狀圓環(huán)，位于冷卻裝置下端下方，隔熱裝置將整個(gè)真空空間分隔成A、B兩個(gè)區(qū)，A區(qū)為真空、無(wú)加熱裝置區(qū)域，B區(qū)為真空、有加熱裝置區(qū)域；加熱裝置位于隔熱裝置下方，圍于輻射散熱器外周?chē)訜嵫b置內(nèi)壁與輻射散熱器外周壁之間有間隙，加熱裝置安裝在B區(qū)腔體內(nèi)壁上；加熱裝置接電源，冷卻裝置接循環(huán)冷卻媒介；在對(duì)輻射散熱器與空間行波管收集極之間進(jìn)行釬焊連接時(shí)，將系統(tǒng)豎直置于真空度彡I. 2X10_3Pa的環(huán)境中，多極降壓收集極套于輻射散熱器內(nèi)，兩者共圓心，在收集極與輻射散熱器的接觸面填滿(mǎn)焊料；啟動(dòng)電源加熱，進(jìn)行釬焊連接。所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其還包括磁路I部分的磁鋼，磁路I磁鋼位于磁路II磁鋼的下端，在對(duì)輻射散熱器與空間行波管收集極之間進(jìn)行釬焊連接前，首先拆掉磁路I的磁鋼，并詳細(xì)記錄拆卸磁路I磁鋼的安裝方位和順序，以期降低由于磁路I磁鋼裝卸對(duì)行波管電性能的影響。所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其所述隔熱裝置，包括多片圓環(huán)金屬板、一金屬圓筒，多片圓環(huán)金屬板呈疊置狀固接于金屬圓筒外周圓，縱向曲線(xiàn)斷開(kāi)成兩個(gè)半圓結(jié)構(gòu)；金屬圓筒內(nèi)徑大于磁路I磁鋼形成的圓直徑。所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其所述冷卻裝置，為退火無(wú)氧銅管纏繞而成的管子，管內(nèi)通冷卻媒介，下端靠近收集極處為進(jìn)口，上端靠近電子槍處為出口。所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其所述冷卻裝置，為兩個(gè)獨(dú)立的半圓狀管狀冷卻模塊，其空腔內(nèi)充有冷卻媒介，兩冷卻模塊分別有進(jìn)口、出口 ；兩冷卻模塊上下同軸套置于行波管磁路II磁鋼、電子槍、絕緣硅橡膠外圓，上面的冷卻模塊冷卻絕緣硅橡膠、電子槍?zhuān)旅娴睦鋮s模塊冷卻行波管磁路II磁鋼。所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其所述冷卻模塊，包括左右兩半，每半部分均有冷卻媒介進(jìn)、出口，進(jìn)口在下，出口在上。所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其所述冷卻媒介，為水。本發(fā)明的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于1、輻射散熱器與空間行波管收集極之間真空釬焊連接，焊料充填飽滿(mǎn)，焊縫熱阻低；2、保持螺旋線(xiàn)磁路部分的磁鋼處于其最高使用溫度之下，可以有效避免磁鋼性能在實(shí)施釬焊工藝前后出現(xiàn)較大變化；3、使行波管電子槍部分灌注的絕緣硅橡膠處于其最高使用溫度之下，以避免其老化變質(zhì)。


圖I是現(xiàn)有輻射散熱器與空間行波管收集極接觸表面的微觀形貌示意圖；圖2是在釬焊連接輻射散熱器之前空間行波管整體結(jié)構(gòu)示意、
圖3為本發(fā)明的輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中I為行波管輸入結(jié)構(gòu)；2為行波管輸出結(jié)構(gòu)；3為B區(qū)加熱裝置；4為輻射散熱器；5為多極降壓收集極引線(xiàn)柱；6為多極降壓收集極；7為輻射散熱器與收集極之間充填的焊料；8為A、B區(qū)之間的隔熱裝置；9為磁路I部分的磁鋼；10為行波管螺旋線(xiàn)部分；11為磁路II部分的磁鋼；12為行波管螺旋線(xiàn)和電子槍部分的冷卻裝置；13為行波管電子槍?zhuān)?4為電子槍高壓引線(xiàn)部分灌注的絕緣硅橡膠；15為行波管電子槍的高壓引線(xiàn)；16為行波管鈦泵；圖4為本發(fā)明釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)的隔熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖4(a)隔熱裝置俯視圖； 4(b)為圖4 (a)中M-M線(xiàn)剖視圖；圖5為本發(fā)明釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)的冷卻裝置實(shí)施例I示意圖；圖中17a為出水口 ； 17b為進(jìn)水口 ； 18為銅管；
圖6為本發(fā)明釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)的冷卻裝置實(shí)施例2示意圖；其中圖6 (a)為冷區(qū)裝置2總裝配圖；圖6(b)為冷卻水套結(jié)構(gòu)示意圖。圖中19al、19a2為電子槍13、硅橡膠14冷卻水套的出水口 ；19bl、19b2為電子槍13、硅橡膠14冷卻水套的進(jìn)水口 ；20al、20a2為行波管磁鋼11冷卻水套的出水口 ；20bl、20b2為行波管磁鋼11冷卻水套的進(jìn)水口。
具體實(shí)施例方式在釬焊連接輻射散熱器之前空間行波管的整體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。如圖3所示為本發(fā)明的輻射散熱器與空間行波管收集極之間釬焊連接的專(zhuān)用系統(tǒng)。隔熱裝置8將整個(gè)真空腔體分成A、B上下兩個(gè)圓柱形區(qū)域，A區(qū)為真空、無(wú)加熱裝置區(qū)域，B區(qū)為真空、有加熱裝置區(qū)域。輻射散熱器4與空間行波管收集極6釬焊連接部分處于B區(qū)，行波管其余部分處于A區(qū)。工作時(shí)A、B兩個(gè)區(qū)真空度彡1.2X10_3Pa，低真空有利于排除釬焊過(guò)程中焊料7中的氣體，實(shí)現(xiàn)焊料在輻射散熱器和行波管收集極之間的飽滿(mǎn)充填，有效降低散熱器與收集極之間的熱阻。如圖4所示為隔熱裝置8的結(jié)構(gòu)示意圖。隔熱裝置8由多層表面光亮的金屬板疊成，通過(guò)中間金屬圓筒連接在一起。整體成形后，再沿a-b-c-d垂直于紙面方面切割成兩部分。隔熱裝置8可以阻止B區(qū)高溫部件的熱輻射進(jìn)入A區(qū)，降低A區(qū)的溫升。B區(qū)內(nèi)安裝有加熱裝置3，加熱裝置3安裝在B區(qū)腔體內(nèi)壁上。加熱裝置3在B區(qū)內(nèi)周向分布一圈，其內(nèi)徑大于A區(qū)內(nèi)徑,在對(duì)B區(qū)實(shí)施有效加熱的同時(shí),可以避免加熱體的熱輻射進(jìn)入A區(qū)，降低A區(qū)的溫升。磁路I部分磁鋼9的冷卻不易實(shí)現(xiàn)，為了避免磁路I部分磁鋼9在釬焊工藝過(guò)程中超過(guò)其最高使用溫度，在空間行波管經(jīng)過(guò)充分熱測(cè)，檢驗(yàn)電性能合格后，首先拆掉磁路I部分的少許磁鋼9，并詳細(xì)記錄拆卸磁鋼9的安裝方位和順序，以期降低由于磁鋼9裝卸對(duì)行波管電性能的影響。A區(qū)具有冷卻裝置12，可以冷卻空間行波管螺旋線(xiàn)部分磁路II的磁鋼11和電子槍13部分灌注的絕緣硅橡膠14，使磁鋼11、硅橡膠14不超過(guò)它們各自的最高使用溫度。冷卻裝置12有冷卻方案I和冷卻方案2。如圖5所示為冷卻實(shí)施例1，在行波管磁鋼11、電子槍13、絕緣硅橡膠14表面纏繞上退火無(wú)氧銅管，管內(nèi)通冷卻水，靠近收集極6的一端進(jìn)水，靠近電子槍13的一端出水。如圖6(a)、(b)所示為冷卻實(shí)施例2，行波管磁鋼11和電子槍13、絕緣硅橡膠14分別單獨(dú)冷卻。特制的冷卻模塊分成左右兩半，每半部分均有進(jìn)水、出水口，進(jìn)水口均靠近收集極6 —端，出水口均靠近電子槍13 一端?？臻g行波管經(jīng)過(guò)充分熱測(cè)，電性能檢驗(yàn)合格后，首先拆掉磁路I部分的少許磁鋼9，并詳細(xì)記錄拆卸下來(lái)的磁鋼的安裝方位和順序。之后在行波管收集極6上安裝上輻射散熱器4，并在散熱器4與收集極6之間的焊縫處放置好焊料，之后將安裝好散熱器的行波管放到B區(qū)，并用適當(dāng)高度的模具支撐固定好，并布置好測(cè)溫?zé)犭娕?，?duì)釬焊過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。之后將隔熱裝置8套在行波管輸出裝置2和收集極6之間，隔熱裝置8的下表面與加熱B區(qū)的上表面平齊。之后安裝上冷卻裝置12，固定好后，并安裝好監(jiān)測(cè)熱電偶。全部安裝好后，對(duì)A、B區(qū)抽真空至彡1.2X10_3Pa，之后通過(guò)加熱裝置3對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱。在釬焊過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度。通過(guò)調(diào)節(jié)A區(qū)冷卻裝置12的冷卻水流量，可以調(diào)節(jié)磁路11部分的磁鋼和電子槍13、絕緣硅橡膠14部位的溫升，控制它們的溫度處于最高使用溫度之下。釬焊完成后，對(duì)A、B區(qū)充氣恢復(fù)到常壓，除去熱電偶、冷卻裝置12、隔熱裝置8，取出帶有輻射散熱器的行波管，將取下的磁路I部分的磁鋼9按照原來(lái)的安裝方位和順序恢復(fù)原位，到此就完成了輻射散熱器與空間行波管收集極之間的釬焊連接。整個(gè)過(guò)程中小于I. 2X KT3Pa的低真空可以有效排除焊縫中存在的氣體，使得焊料在焊縫中充填飽滿(mǎn)，使 得行波管收集極和散熱器之間的熱阻顯著降低。整個(gè)過(guò)程中磁鋼和絕緣硅橡膠一直處于它們的最高使用溫度之下，可以避免磁鋼性能下降和硅橡膠老化變質(zhì)。綜合以上，通過(guò)輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接前后，熱測(cè)電性能基本保持不變。
權(quán)利要求
1.一種輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，包括加熱裝置(3)、隔熱裝置(8)、冷卻裝置(12)，其中，冷卻裝置(12)為管狀或半圓管狀水套，將行波管螺旋線(xiàn)部分(10)、磁路II部分的磁鋼(11)、行波管電子槍(13)、電子槍高壓引線(xiàn)部分灌注的絕緣硅橡膠(14)包裹在內(nèi)；隔熱裝置(8)為片狀圓環(huán)，位于冷卻裝置(12)下端下方，隔熱裝置將整個(gè)真空空間分隔成A、B兩個(gè)區(qū)，A區(qū)為真空、無(wú)加熱裝置區(qū)域，B區(qū)為真空、有加熱裝置區(qū)域；加熱裝置(3)位于隔熱裝置(8)下方，圍于輻射散熱器(4)外周?chē)?，加熱裝置(3)內(nèi)壁與輻射散熱器(4)外周壁之間有間隙，加熱裝置安裝在B區(qū)腔體內(nèi)壁上；加熱裝置⑶接電源，冷卻裝置(12)接循環(huán)冷卻媒介； 在對(duì)輻射散熱器(4)與空間行波管收集極(6)之間進(jìn)行釬焊連接時(shí)，將系統(tǒng)豎直置于真空度彡1.2X10_3Pa的環(huán)境中，多極降壓收集極(6)套于輻射散熱器(4)內(nèi)，兩者共圓心，在收集極(6)與輻射散熱器(4)的接觸面填滿(mǎn)焊料(7);啟動(dòng)電源加熱，進(jìn)行釬焊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，還包括磁路I部分的磁鋼(9)，磁路I磁鋼(9)位于磁路II磁鋼(11)的下端，在對(duì)輻射散熱器(4)與空間行波管收集極(6)之間進(jìn)行釬焊連接前，首先拆掉磁鋼(9)，并詳細(xì)記錄拆卸磁鋼(9)的安裝方位和順序，以期降低由于磁鋼(9)裝卸對(duì)行波管電性能的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，所述隔熱裝置(8)，包括多片圓環(huán)金屬板、一金屬圓筒，多片圓環(huán)金屬板呈疊置狀固接于金屬圓筒外周圓，縱向曲線(xiàn)斷開(kāi)成兩個(gè)半圓結(jié)構(gòu)；金屬圓筒內(nèi)徑大于磁鋼(9)形成的圓直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置(12)，為退火無(wú)氧銅管纏繞而成的管子，管內(nèi)通冷卻媒介，下端靠近收集極(6)處為進(jìn)口，上端靠近電子槍(13)處為出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置(12)，為兩個(gè)獨(dú)立的半圓狀管狀冷卻模塊，其空腔內(nèi)充有冷卻媒介，兩冷卻模塊分別有進(jìn)口、出口 ；兩冷卻模塊上下同軸套置于行波管磁鋼(11)、電子槍(13)、絕緣硅橡膠(14)外圓，上面的冷卻模塊冷卻絕緣硅橡膠(14)、電子槍(13)，下面的冷卻模塊冷卻行波管磁鋼(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻模塊，包括左右兩半，每半部分均有冷卻媒介進(jìn)、出口，進(jìn)口在下，出口在上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻媒介，為水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種輻射散熱器與空間行波管收集極釬焊連接專(zhuān)用系統(tǒng)，涉及電真空器件技術(shù)，包括加熱裝置、隔熱裝置、冷卻裝置，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)1、輻射散熱器與空間行波管收集極之間真空釬焊連接，焊料充填飽滿(mǎn)，焊縫熱阻低；2、保持螺旋線(xiàn)磁路部分的磁鋼處于其最高使用溫度之下，可以有效避免磁鋼性能在實(shí)施釬焊工藝前后出現(xiàn)較大變化；3、使行波管電子槍部分灌注的絕緣硅橡膠處于其最高使用溫度之下，以避免其老化變質(zhì)。
文檔編號(hào)B23K3/08GK102744484SQ20111010138
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者劉濮鯤, 張曉林, 袁廣江, 鄧峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所