专利名称：一种杜瓦内安装吸气剂的结构的制作方法
技术领域：
本专利涉及红外探测器制造技术，具体指一种杜瓦内安装吸气剂的结构，它用于 红外探测器杜瓦部件内的吸气剂组件的安装。
技术背景，随着波长向长波扩展和探测灵敏度的提高，红外焦平面探测器必须在深低温下才 能工作。由于机械制冷具有结构紧凑、体积小、重量轻、制冷量大、制冷时间短、制冷温度可 控范围大等优点，目前该类探测器在应用中大多采用机械制冷方式。这样也使得其应用时 大多采用杜瓦封装形成红外探测器杜瓦组件。真空寿命是红外探测器杜瓦组件重要的技术 指标。影响红外探测器杜瓦组件的真空寿命的因素主要如下几点1)杜瓦的整体漏率；2) 杜瓦的零部件材料及除气处理工艺；3)杜瓦组件排气的极限真空、烘烤温度 及排气时间； 4)杜瓦组件内安装吸附剂。前三点主要取决于红外探测器和杜瓦制备水平，同时也与所使 用的原材料的生产和加工水平有关。而安装吸气剂是提高真空寿命效果显著的方法。传统的红外探测器杜瓦内吸气剂安装的结构及实现方法如下1)将吸气剂的激 活引线引出真空杜瓦腔体外主要是通过可伐与玻璃的烧结工艺实现的；2)吸气剂用于激 活的两金属针脚与玻璃烧结的可伐针脚的电连接是通过大电流碰焊连接。此传统方法存在 如下问题1)可伐与玻璃的烧结是要求高气密的。可伐平面上开孔结构，然后实现玻璃珠 和可伐针烧结的成品率很高的。但如果要求在中空圆柱的侧面实现此结构，则成品率较低。 更重要的是可伐平面上开的孔与孔中心之间距离是有一定要求(目前比较成熟的中心距 离为1.41mm)，这限制了红外探测器杜瓦组件的微型化发展；2)在杜瓦内增加吸气剂的数 量，可以增加吸气剂对杜瓦内残余气体总的吸附量，这对红外探测器杜瓦组件的真空寿命 提高是很有效的。众所周知，每个吸气剂的激活引线有两根，也就是说一个吸气剂是需要两 个可伐针脚。随着吸气剂的增加，可伐上烧结的玻璃珠针脚将大大增加，这会降低高气密烧 结的成品率，增加真空寿命失效的概率；3)吸气剂的金属针脚与玻璃烧结的可伐针脚的碰 焊连接，即是电学连接点，同时也是吸气剂力学支撑点。当红外探测器杜瓦组件使用在一些 苛刻力学要求的场合时，碰焊点断裂会导致吸气剂用于激活的电学连接失效，同时其本身 成为多余物，影响红外探测器杜瓦组件内的其它部件安全。
发明内容本专利的目的是提供一种红外探测器杜瓦内吸气剂的安装结构及实现方法，来解 决传统的红外探测器杜瓦内吸气剂安装的结构及实现方法存在的问题，这有利于红外探测 器杜瓦组件的真空寿命提高和微型化。本专利的一种红外探测器杜瓦内吸气剂的安装结构如附图1所示，它主要包括 杜瓦中空圆柱型外壳1、可伐圆柱针脚2、中空圆柱型陶瓷柱3、吸气剂4、力学支撑Ω环5、 圆弧横针6、串联横针7和回路L型针8。杜瓦中空圆柱型外壳1为选用可伐材料，其侧面 预先加工一个孔101，孔101的两边要求不得倒角但要去毛刺。杜瓦中空圆柱型外壳1机加工完成后整体镀镍，镀镍厚度为0. Olmm-O. 02mm，牢度满足高温(800°C -900°C )钎焊要求； 可伐圆柱针脚2也要求镀镍，镀镍厚度为0. Olmm-O. 02mm,牢度满足高温(800°C -900°C )钎 焊要求；中空圆柱型陶瓷柱3选用氧化铝陶瓷，其内圆柱侧面301和外圆柱侧面302采用 厚膜钼锰浆料金属化后镀镍，镀镍厚度0. Olmm-O. 02mm，牢度满足高温(80(TC -900°C )钎 焊要求。金属化和镀镍后中空圆柱型陶瓷柱3内圆柱侧面301直径比可伐圆柱针脚2的 直径大0. 04mm-0. 08mm。类似地，金属化和镀镍后中空圆柱型陶瓷柱3外圆柱侧面302直 径比外壳1上预先加工的孔101的直径小0. 04mm-0. 08mm。中空圆柱型陶瓷柱3高度比杜 瓦中空圆柱型外壳1壁的厚度大0. 2mm-0. 4mm，大出的部分置于杜瓦腔体内；力学支撑Ω 环5、圆弧横针6、串联横针7和回路L型针8均采用抛光处理后矩形截面的不锈钢条，再通 过专用夹具加工成所需要的形状。力学支撑Ω环5的内环501直径比吸气剂4的外径小 0. 02mm-0. 05mm，这样确保其能紧紧夹住吸气剂4。支撑Ω环5的支撑脚502的外圆弧与杜 瓦中空圆柱型外壳1的内圆弧一致。圆弧横针6的圆弧与外壳1内直径的曲率同心。回路 L型针8的支撑脚801的外圆弧与杜瓦中空圆柱型外壳1的内径一致。 本专利的多个吸气剂安装结构的实现原则如下1)所有吸气剂分A和B两组，在A 组或B组内所有吸气剂之间的电连接由串联横针7串联连接。串联方法如图1所显示，组 内第一个吸气剂的一个电极针脚与圆弧横针6碰焊，圆弧横针6中部与可伐针脚2碰焊连 接，组内最后一个吸气剂的一个电极针脚与回路L型针8碰焊，最后回路L型针8的支撑脚 801再与外壳1碰焊；2) A组和B组两吸气剂组再实现并联，互为备份；3)以杜瓦1外可伐 圆柱针脚2为一端，杜瓦1的壳体为另一端，对它们施加一定大小的直流电流就可以实现对 所有吸气剂的除气和激活。本专利的实现方法如下1)如附图2所示，杜瓦中空圆柱型外壳1先装在一个不锈钢的V型槽夹具上后，将 中空圆柱型陶瓷柱3插入杜瓦中空圆柱型外壳1的孔101内，再将可伐圆柱针脚2插入中 空圆柱型陶瓷柱3的内圆柱侧面301内，然后在I和II位置上放置一定量的固体丝环状或 圆环片状银铜合金(Ag72-Cu28)焊料，最后将它们一起送入真空炉内钎焊接。钎焊的工艺 参数为真空度优于2 X ICT3Pa ；焊接温度为820°C ；保温时间大于10分钟；2)如附图1所示，用力推动支撑Ω环的两支撑脚502向相背离的方向移动，使支 撑Ω环产生一定量变形弹性，力学支撑Ω环5的内环501直径大于吸气剂4的最大外直 径后，让力学支撑Ω环5套到吸气剂4上。撤去外力后，支撑Ω环5的内环501紧紧夹住 吸气剂4。此过程中保证力学支撑Ω环5的内环501与吸气剂4最大外圆柱同心。按此方 法完成所有力学支撑Ω环5与吸气剂4的组装。3)如附图1所示，完成圆弧横针6中间位置与可伐圆柱针脚2的碰焊。需要说明 本发明有A和B两吸气剂组。根据杜瓦的真空寿命设计如果仅需要一组吸气剂组，就不需 要圆弧横针6。而将A组第一个吸气剂的电极针脚直接与可伐圆柱针脚2的碰焊见附图3。4)如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成A组所有力学支撑Ω 环5的两支撑脚502与杜瓦中空圆柱型外壳1的碰焊。碰焊钳状夹具要确保从圆柱外壳1 的两个方向都可以操作。根据外壳的厚度和力学支撑Ω环5的支撑脚502厚度选用相应 的参数，已确保碰焊点的机械强度。碰焊的顺序为从左往右；5)如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成A组所有吸气剂4的电极针脚与串联横针7的碰焊。再完成A组第一个吸气剂4的电极脚与圆弧横针6的碰焊， 最后完成A组最后一个吸气剂4的电极脚与回路L型针8的碰辉，以及回路L型针8支撑 脚801与杜瓦中空圆柱型外壳1的碰焊。6)类似步骤4，如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成B组所有力学支撑Ω环5的两支撑脚502与杜瓦中空圆柱型外壳的碰焊。碰焊的顺序为从右往左；7)类似步骤5，如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成B组所有 吸气剂4的电极脚与串联横针7的碰焊。再完成B组第一个吸气剂4的电极脚与圆弧横针 6的碰焊，最后完成B组最后一个吸气剂4的电极脚与回路L型针8的碰辉，以及回路L型 针8支撑脚801与杜瓦中空圆柱型1的碰焊。本专利有如下优点是(1)本专利的结构简单，操作方便，成本低廉；(2)本发明的引出真空的气密烧结针脚仅有一根，增加了杜瓦的成品率。大大降低 了由于气密性导致真空寿命失效的概率；(3)本发明弥补了传统吸气剂安装结构的金属针脚与玻璃烧结的可伐针脚的碰 焊连接，即是电学连接点，也是吸气剂力学支撑点的不足，实现料电学连接和力学支撑的分 离。吸气剂力学支撑由力学支撑Ω环5确保。大大增加了杜瓦组件的可靠性；(4)本发明的安装的吸气剂数量可以很多，这可以大大提高杜瓦组件的真空寿 命；(5)本发明有A组和B组两吸气剂组，从结构上是相互独立，可以互为备份，增加了 吸气剂安装结构的可靠性；(6)本发明适用于红外探测器杜瓦内如附图1所示圆柱状电极针脚两边出的吸气 齐U外，同样也适用于中空圆柱状电极针脚一边出的吸气剂(见附图4)；(7)本专利适用于红外探测器杜瓦内吸气剂安装面为圆周面，同样也适用于吸气 剂安装面为平面。
图1红外探测器杜瓦内吸气剂的安装结构示意图；图中1-杜瓦中空圆柱型外壳；101-杜瓦中空圆柱型外壳上的圆柱孔；2-可伐圆柱针脚；3-中空圆柱型陶瓷柱；301-中空圆柱型陶瓷柱的内圆柱侧面；302-中空圆柱型陶瓷柱的外圆柱侧面；4-吸气剂；5-力学支撑Ω环；501-力学支撑Ω环的内环；502-力学支撑Ω环的两支撑脚；6-圆弧横针；7-串联横针；[0036]8-回路L型针801-回路L型针8支撑脚801图2C处结构放大示意图；图3仅需要一组吸气剂组，第一个吸气剂的电极针脚与可伐圆柱针脚2的连接示 意图；图4本发明针对中空圆柱状电极针脚一边出的吸气剂安装示意具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明实施例是某航天项目用320 X 240红外探测器杜瓦组件结构，如附图1所示，它的 主要实施方法如下1.各零部件制备a)杜瓦中空圆柱型外壳1材料选用可伐4J29，外圆直径为Φ 44，壁厚度为1mm，其 侧面预先加工一个孔Φ 3. 8mm,上公差为+0. 04mm,下公差为+0. 01mm。孔101的两边要求 不得倒角但要去毛刺。外壳1机加工完成后整体镀镍，镀镍厚度为0. 01mm，牢度满足高温 (8000C -9000C )钎焊要求；b)可伐圆柱针脚2材料选用可伐4J29，直径为Φ 1，上公差为0mm，下公差 为-0. 03mm。要求镀镍，镀镍厚度为0. 01mm，牢度满足高温(800°C -900°C )钎焊要求；c)中空圆柱型陶瓷柱3选用氧化铝陶瓷(95瓷)，其内圆柱孔侧面301和外圆柱侧 面302采用厚膜钼锰浆料金属化后镀镍，镀镍厚度0. 01mm，牢度满足高温(800°C -900°C ) 钎焊要求。金属化和镀镍后中空圆柱型陶瓷柱3内圆柱侧面301的直径Φ 1，上公差为 +0. 05mm,下公差为+0. 01mm。类似地，金属化和镀镍后中空圆柱型陶瓷柱3外圆柱侧面302 直径为Φ 3. 8mm,上公差为0mm，下公差为-0. 04mm。中空圆柱型陶瓷柱3高度Hl为1. 2mm, 比杜瓦中空圆柱型外壳1的壁厚Imm大0. 2mm，大出的部分置于杜瓦腔体内；d)力学支撑Ω环5、圆弧横针6、串联横针7和回路L型针8均采用抛光处理后矩 形截面(lmmX0.5mm)的不锈钢条，再专用夹具加工成所需要的形状。力学支撑Ω环5的 内环501直径为Φ 4mm,与吸气剂4的外径Φ 4mm间隙为-0. 02mm,这样确保其能紧紧夹住 吸气剂4。支撑Ω环5的支撑脚502的外直径与杜瓦中空圆柱型外壳1的内径Φ 42mm — 样大小。圆弧横针6的圆弧度与外壳1内径Φ42πιπι—致。回路L型针8的支撑脚801的 外直径与杜瓦中空圆柱型外壳1的内径Φ42πιπι—样大小。2.组装及连接步骤1)如附图2所示，杜瓦中空圆柱型外壳1先装在一个不锈钢的V型槽夹具上后，将 中空圆柱型陶瓷柱3插入杜瓦中空圆柱型外壳1的孔101内，再将可伐圆柱针脚2插入中空 圆柱型陶瓷柱3的内圆柱侧面301内，然后在I和II位置上分别放置截面直径为Φ0. 5mm 的银铜合金(Ag72-Cu28)焊料固体丝圈Φ1. Imm和Φ 3. 9mm各一个，最后将它们一起送入 真空炉内钎焊接。钎焊的工艺参数为真空度优于2X10_3Pa ；焊接温度为820°C;保温时间 大于10分钟；2)如附图1所示，用力推动支撑Ω环的两支撑脚502向相背离的方向移动，已确 保支撑Ω环产生一定量变形弹性后，力学支撑Ω环5的内环501直径大于吸气剂4的最大外直径，好让力学支撑Ω环5套到吸气剂4上。撤去外力后，支撑Ω环5的内环501紧紧夹住吸气剂4。此过程中保证力学支撑Ω环5的内环501与吸气剂4最大外圆柱同心。 按此方法完成四个力学支撑Ω环5与四个吸气剂4的组装。3)如附图1所示，完成圆弧横针6中间位置与可伐圆柱针脚2的碰焊。需要说明 本实施例A和B两吸气剂组中各有两个。4)如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成A组2个力学支撑Ω 环5的两支撑脚502与外壳的碰焊。碰焊钳状夹具要确保从圆柱外壳1的两个方向都可 以操作。根据外壳的厚度和力学支撑Ω环5的支撑脚502厚度0. 5mm，选用相应的参数为 20W,已确保碰焊点的机械强度。碰焊的顺序为从左往右；5)如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成A组2个吸气剂4的 电极脚与串联横针7的碰焊。再完成A组第一个吸气剂4的电极脚与圆弧横针6的碰焊， 最后完成A组第二个吸气剂4的电极脚与回路L型针8的碰辉，以及回路L型针8支撑脚 801与杜瓦1的碰焊。6)类似步骤4，如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成B组2个 力学支撑Ω环5的两支撑脚502与外壳的碰焊。碰焊的顺序为从右往左；7)类似步骤5，如附图1的俯视图所示，利用专用碰焊钳状夹具依次完成B组2个 吸气剂4的电极脚与串联横针7的碰焊。再完成B组第一个吸气剂4的电极脚与圆弧横针 6的碰焊，最后完成B组第二个吸气剂4的电极脚与回路L型针8的碰辉，以及回路L型针 8支撑脚801与杜瓦1的碰焊。以上就完成了红外探测器杜瓦内吸气剂的安装结构及实现方法，来解决传统的红 外探测器杜瓦内吸气剂安装的结构及实现方法存在的问题，这有利于红外探测器杜瓦组件 的真空寿命提高和微型化。
权利要求一种杜瓦内安装吸气剂的结构，它主要包括杜瓦中空圆柱型外壳(1)、可伐圆柱针脚(2)、中空圆柱型陶瓷柱(3)、吸气剂(4)、力学支撑Ω环(5)、圆弧横针(6)、串联横针(7)和回路L型针(8)，其特征在于A、B两组吸气剂(4)以杜瓦中空圆柱型外壳(1)上的小孔(101)为界沿杜瓦中空圆柱型外壳(1)内壁左右排列，所述的吸气剂(4)夹紧在力学支撑Ω环(5)的内环(501)中，力学支撑Ω环(5)通过两支撑脚(502)与杜瓦中空圆柱型外壳(1)的碰焊而固定在杜瓦外壳上；在所述的A组或B组吸气剂(4)内所有吸气剂之间的电连接由串联横针(7)串联连接，组内第一个吸气剂的一个电极针脚与圆弧横针(6)碰焊，组内最后一个吸气剂的一个电极针脚与回路L型针(8)碰焊，回路L型针(8)的支撑脚(801)再与杜瓦中空圆柱型外壳(1)碰焊，圆弧横针(6)中部与可伐圆柱针脚(2)碰焊；可伐圆柱针脚(2)插入并钎焊固定在中空圆柱型陶瓷柱(3)的内圆柱侧面(301)内，而中空圆柱型陶瓷柱(3)插入并钎焊固定在杜瓦中空圆柱型外壳(1)上的小孔(101)中。
2.根据权利要求1所述的一种杜瓦内安装吸气剂的结构，其特征在于所述的杜瓦 中空圆柱型外壳(1)机加工完成后整体镀镍，镀镍厚度为0. Olmm-O. 02mm，牢度满足高温 8000C -900°C钎焊要求。
3.根据权利要求1所述的一种杜瓦内安装吸气剂的结构，其特征在于所述的可 伐圆柱针脚(2)由不锈钢制成，整体镀镍，镀镍厚度为0. Olmm-O. 02mm，牢度满足高温 8000C -900°C钎焊要求。
4.根据权利要求1所述的一种杜瓦内安装吸气剂的结构，其特征在于所述的中空圆 柱型陶瓷柱(3)选用氧化铝陶瓷，其内圆柱侧面(301)和外圆柱侧面(302)采用厚膜钼锰 浆料金属化后镀镍，镀镍厚度0. Olmm-O. 02mm,牢度满足高温800°C -900°C钎焊要求；金属 化和镀镍后中空圆柱型陶瓷柱(3)内圆柱侧面(301)直径比可伐圆柱针脚(2)的直径大 0. 04mm-0. 08mm，金属化和镀镍后中空圆柱型陶瓷柱(3)外圆柱侧面(302)直径比杜瓦中空 圆柱型外壳(1)上的小孔(101)的直径小0.04mm-0.08mm;中空圆柱型陶瓷柱(3)高度比 杜瓦中空圆柱型外壳(1)壁的厚度大0. 2mm-0. 4mm，超出的部分置于杜瓦腔体内。
5.根据权利要求1所述的一种杜瓦内安装吸气剂的结构，其特征在于所述的力学支 撑Ω环(5)由不锈钢制成，其内环(501)直径比吸气剂(4)的外径小0. 02mm-0. 05mm,以夹 紧吸气剂(4)，支撑Ω环(5)的支撑脚(502)的外圆弧与杜瓦中空圆柱型外壳⑴的内圆 弧一致。
6.根据权利要求1所述的一种杜瓦内安装吸气剂的结构，其特征在于所述的圆弧横 针(6)由不锈钢制成，其圆弧与杜瓦中空圆柱型外壳⑴内壁的曲率同心。
7.根据权利要求1所述的一种杜瓦内安装吸气剂的结构，其特征在于所述的回路L 型针(8)由不锈钢制成，其支撑脚(801)的外圆弧直径与杜瓦中空圆柱型外壳(1)的内径一致。
专利摘要本专利公开了一种杜瓦内安装吸气剂的结构，它适用于红外探测器封装用工程杜瓦制备的部件技术。红外探测器杜瓦内吸气剂的安装结构包括杜瓦中空圆柱型外壳、可伐圆柱针脚、中空圆柱型陶瓷柱、吸气剂、力学支撑Ω环、圆弧横针、串联横针和回路L型针。本实用新型在吸气剂的力学支撑、电学连接和气密真空引出等方面引入特定的结构和实现方法，来实现了吸气剂在红外探测器杜瓦内高可靠气密安装，从而有利于红外探测器杜瓦组件的真空寿命提高和微型化。本专利同样适用于中空圆柱状电极针脚一边出的吸气剂在红外探测器杜瓦内安装；本专利同样也适用于红外探测器杜瓦内吸气剂安装面为平面的安装结构。
文档编号G01J5/02GK201555661SQ200920279830
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者曾智江, 朱三根, 洪斯敏, 王小坤, 郝振贻, 陈亮 申请人:中国科学院上海技术物理研究所