TWI355355B - Sealing apparatus of vacuum device and method usin - Google Patents

Description

1355355 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及真空技術領域，尤其涉及一種真空器件的 •封接裝置以及採用該封接裝置封接真空器件的方法。 β【先前技術】 真空技術於真空電子器件的製造中起著重要的作用， 真空問題越來越引起人們的關注（請參見，Vacuum problems of miniaturization of vacuum electronic component: a new • generation of compact photomultipliers, Vacuum V64, P15-31 (2002))。真空器件的封接品質對器件的使用壽命具有重要 的影響。 請參閱圖1，先前技術提供一種真空器件的封接裝置20 以及採用該真空器件的封接裴置20對真空器件進行封接的 方法。該真空器件的封接裝置20包括一真空室202; —前容 置室204與後容置室206分別通過第一閘門208與第二閘門 210與該真空室202兩端相連通；一抽真空系統214分別與該 魯前容置室204與後容置室206以及真空室202相連通；至少一 運輸裝置212設置於該真空室202内，該運輸裝置212可於前 容置室204與後容置室206以及真空室202之間運動；一聚光 封口裝置216設置於該真空室202外，該聚光封口裝置216可 通過透光孔218對真空室202内的預封接器件220的排氣管 222進行加熱封接。 採用上述真空器件的封接裝置20對預封接器件220進 行封接的方法具體包括以下步驟：提供至少一預封接器件 220，該預封接器件220包括一排氣管222 ;將該至少一預封 1355355 接器件220置於前容置室204内的運輸裝置212上，對前容置 室204抽真空，使前容置室204與真空室202的真空度相同； 打開第一閘門208使載有預封接器件220的運輸裝置212進 •入真空室202後關閉第一閘門208 ;對真空室202抽真空一段 '時間後，使預封接器件220逐個從聚光封口裝置216下方通 過，通過聚光封口裝置216照射排氣管222，對預封接器件 220進行逐個封接；對後容置室206抽真空，使後容置室206 與真空室202的真空度相同；打開第二閘門210，使封接後 #的預封接器件220進入後容置室206後關閉第二閘門210 ;將 封接後的預封接器件220從後容置室206取出。重複上述步 驟，可實現對複數個預封接器件220的連續封接。 然而，採用上述裝置及方法對真空器件進行封接具有 以下不足：第一，需要於預封接器件220上預先設置一排氣 管222，並將該排氣管222與預封接器件220封接，故，工藝 .較為複雜，成本也較高。第二，採用排氣管222排氣封接， 於封裝好的真空器件上就會留下一突起的尾巴狀排氣管， 鲁這對真空器件的安全性和穩定性帶來威脅。第三，排氣管 222於加熱時放出的氣體會進入預封接器件220内，從而影 響真空器件的真空度。另，上述真空器件的封接裝置需要 專門的聚光封口裝置，製備成本高。 有鑒於此，確有必要提供一種真空器件的封接裝置以 及封接方法，該封接裝置無需專門的聚光封口裝置，且該 封接方法可降低製備成本，獲得高真空度，且沒有安全隱 患的真空器件。 【發明内容】 1355355 ”二種真空?件的封接裝置，其包括：一真空室；一前 二至與-後各置室’且該前容置室與後容置室分別通過 閘門與第一閘門與該真空室兩端相連通；一抽真 空系統分別與該前容置室、後容置室以及真空室相連通； 置’可于前容置室、真空室以及後容置室之 曰運動，〃中’該真空器件的封接震置進—步包括：一低 =玻璃粉熔爐設置於所述真空室上方，該㈣點玻璃粉 =通過-輸入管道與真空室相連通，所述低熔點玻璃粉 熔爐上設有一控制部件；一第一加熱裝置設置於輸入管道 與第二閘門之間的真空室内壁上。 -種真空器件的封接方法，其包括以下步驟：將一定 量的⑽點玻轉料置人所述低㈣玻璃祕爐内，並對 低溶點玻璃粉溶爐進行抽真空㈣，然後將該低熔點玻璃 粉料加熱至熔融態；提供至少一預封接器件，所述預封接 器件包括-殼禮以及-排氣孔；將該至少―預封接器件置 於前容置室㈣運輸裝置上，並通過該㈣H統對前容 置室進行抽真空；使該至少一預封接器件進入真空室，通 過輸入管道的下方，在每個預封接器件的排氣孔上設置一 定量的熔融態的低熔點玻璃粉料，從而對預封接器件的排 氣孔進行逐個封接，而後凝固熔融態的低熔點玻璃粉料； 對後谷置室進行抽真空，並使該預封接器件進入後容置 室，且通過後容置室將該預封接器件取出。 與先前技術相比較，本技術方案提供的真空器件的封 接裝置及封接方法具有以下優點：第一’無需在預封接器 11 1355.355 件上預先設置一排氣管，後續也無需一將該排氣管與預封 接器件封接的步驟，使製備工藝簡化，製備成本降低。第 二，製備得到的真空器件沒有突起的尾巴狀排氣管，提高 /了真空器件的安全性和穩定性。第三，無需排氣管，避免 •了加熱軟化排氣管時放出的氣體進入預封接器件内，提高 了真空器件的真空度。第四，該真空器件的封接裝置無需 專門的聚光封口裝置，使製備成本降低。 【實施方式】 ^ 以下將結合附圖詳細說明本技術方案的真空器件的封 接裝置以及真空器件的封接方法。 請參閱圖2,本技術方案實施例提供一種真空器件的 封接裝置30。該真空器件的封接裝置30包括：一真空室 302 ; —前容置室304與後容置室306分別通過第一閘門 312與第二閘門314與該真空室302兩端相連通；一抽真 空系統308分別與該前容置室304、後容置室306以及真 |空室302相連通；至少一運輸裝置310,可于前容置室304、 真空室302以及後容置室306之間運動；一可控溫的第一 加熱裝置336設置於真空室302内；一低熔點玻璃粉熔爐 316設置於所述真空室302上方，該低熔點玻璃粉熔爐316 通過一輸入管道334與真空室302相連通。 所述真空室302與前容置室304以及後容置室306的 容積不限，可根據實際情況設計。其中，真空室302用來 對預封接器件330進行烘烤、排氣和封接。前容置室304 用來對預封接器件330進行預抽真空，以確保真空室302 L、/ 12 1355355 内具有較高真空度。後容置室306用來對預封接器件330 進行降溫。且，通過後容置室306可將封接好的電子器件 取出，而不會影響真空室302内的正常工作。 所述抽真空系統308為一機械泵配合一分子泵，或為 一機械泵配合一冷凝泵。其中，機械泵用來抽低真空，分 子泵或冷凝泵用來抽高真空。

所述運輸裝置310為一托架或其他運輸裝置。該運輸 裝置310可連續地運輸複數個預封接器件330，且每次可 運輸複數個預封接器件330。 所述低熔點玻璃粉熔爐316設置於真空室302上方， 用來裝載和加熱低熔點玻璃粉料340。該低熔點玻璃粉熔 爐316與上述抽真空系統308相連通（圖中未顯示）。該低 熔點玻璃粉熔爐316在裝滿低熔點玻璃粉料340後可通過 進行抽真空密封。該低熔點玻璃粉熔爐316的底部通過一 輸入管道334與真空室302相連通，且該輸入管道334延 伸至真空室302内。在輸入管道334位於真空室302内部 的一端形成有一喷嘴322。 該低熔點玻璃粉熔爐316上設有一控制部件，該控制 部件可為一進氣口 318與一抽氣口 320位於該低熔點玻璃 粉熔爐316的頂部，且該進氣口 318與抽氣口 320上分別 設置有一第一閥門342與一第二閥門344。通過該控制部 件可將一定量的熔融態的低熔點玻璃粉料340設置于預封 接器件330的排氣孔338上。具體實現過程為：當打開第 一閥門342，通過進氣口 318向低熔點玻璃粉熔爐316内

13 1355355 充惰性氣體，從而使得一定量的低熔點玻璃粉料340在氣 壓下通過輸入管道334及其喷嘴322滴到預封接器件330 的排氣孔338。然後，關閉第一閥門342，同時打開第二閥 -門344，通過抽氣口 320抽真空，從而使低熔點玻璃粉料 • 340停止滴出。 所述可控溫的第一加熱裝置336設置於真空室302的 内壁，且位於輸入管道334與第二閘門314之間靠近輸入 管道334的位置。通過該可控溫的第一加熱裝置336可對 I輸入管道334進行加熱，使其溫度與低熔點玻璃粉料340 的熔融態溫度相同，從而確保熔融態的低熔點玻璃粉料 340可通過輸入管道334進入真空室302。進一步，本實施 例中，還可在真空室302的内壁，第一閘門312與輸入管 道334之間設置一可控溫的第二加熱裝置346，用來對預 封接器件330進行烘烤排氣。所述第一加熱裝置336與第 二加熱裝置346可為電熱絲、紅外照射器或鐳射照射器等。 | 可以理解，通過所述可控溫的所述可控溫的第一加熱 裝置336與第二加熱裝置346可使真空室302在使用時， 從第一閘門312到第二閘門314之間分別形成一第一溫度 梯度空間324、一第二溫度梯度空間326和一第三溫度梯 度空間328。其中，第二加熱裝置346對應於位於第一閘 門312與輸入管道334之間的第一溫度梯度空間324，第 一加熱裝置336對應於位於輸入管道334附近的第二溫度 梯度空間326，第三溫度梯度空間328位於第二溫度梯度 空間326與第二閘門314之間。 14 1355355 本實施例中，溫度梯度空間的劃分以圖2中虛線為 准。所述第一溫度梯度空間324為中溫區，用來對預封接 器件330進行烘烤排氣。第二溫度梯度空間326為高溫區， 以確保炼融態的低炼點玻璃粉料340可通過輸入管道334 進入真空室302。第三溫度梯度空間328為低溫區，使滴 在預封接器件330的排氣孔338上的熔融態的低熔點玻璃 粉料凝固’將預封接器件330的排氣孔338封接。其中， 第一溫度梯度空間326的溫度應與低熔點玻璃粉料的 •溶融態溫度相同。 所述第一溫度梯度空間324,第二溫度梯度空間326 以及第三溫度梯度空間328的溫度範圍與所選低熔點玻璃 粉的軟化溫度有關。本實施例中，低熔點玻璃粉的軟化溫 度為300 C。所述第一溫度梯度空間324的溫度範圍為 200〜300 C，第二溫度梯度空間326的溫度範圍為3〇〇〜35〇 c ’第二溫度梯度空間328的溫度範圍為5〇~2〇〇它。 % 本實施例提供的真空器件的封接裝置30,通過真空室 302内的溫度梯度分佈實現對預封接器件33〇的烘烤排氣 和封接，無需專門的聚光封口裝置，使製備成本降低。 請參閱圖2及圖3，本技術方案實施例進一步提供一 種採用上述真空器件的封接裝置3〇封接真空器件的方 法’其具體包括以下步驟： 步驟一，將一定量的低熔點玻璃粉料340置入所述低 熔點玻璃粉熔爐316内，並對低熔點玻璃粉熔爐316進行 抽真空岔封’然後將該低熔點玻璃粉料34〇加熱至熔融態。 15

所述低溶點玻璃粉料340可為任何的低炼點玻璃粉 艸二在對該低熔點玻璃粉料340加熱的過程中，會有大量 •的氣體排出，故，在加熱的過程中還需要進一步抽真空。 • 本技術放案中，由於在低炼點玻璃粉溶爐316内將低 也' 點玻璃粉料340加熱至熔融態的過程中將低熔點玻璃粉 呌340内的氣體排出，故，可防止後續步驟的封接過程中， 由於低熔點玻璃粉料340排氣而導致真空器件器件的内部 籲真空度的下降。 步驟二，提供至少一預封接器件33〇，所述預封接器 件330包括一殼體332以及一排氣孔338。 所述預封接器件330的殼體332材料可選擇為玻璃、 金屬等任意可通過低熔點玻璃粉料34〇封接的材料。所述 預封接器件330的大小根據實際情況選擇。 本實施例t的預封接器件330為一真空電子器件。殼 體332為玻璃，殼體332上開有一排氣孔338。該預封接 鲁器件330還進-步包括置於該殼體332内的其他電子元件 (圖中未顯示）。該排氣孔338的孔徑優選為2〜1〇毫米。 可以理解，排氣孔338 0孔徑不宜太小或太大。孔徑太小 不利於快速排氣，但孔徑太大會影響封接後的穩固性。 可以理解，所述預封接器件33〇不限於真空電子器 件，任何需進行永久性封裝的器件均可。 y驟一，將該預封接器件330置於前容置室3〇4内的 運輸裝置310上，並通過抽真空系統3〇8對前容置室3〇4 進行抽真空。

16 1355.355 首先，將預封接器件330按照預定順序排列於運輸裝 置310上，且要確保預封接器件330的排氣孔338向上。 然後，關閉前容置室304，並對前容置室304進行抽 /真空。 ' 可以理解，本實施例中，可僅用機械泵對前容置室304 抽低真空，也可先用機械泵對前容置室304抽低真空，再 用分子泵或冷凝泵對前容置室304抽高真空，使前容置室 304與真空室302的真空度相同。 I 步驟四，使該預封接器件330進入真空室302，並對 該預封接器件330進行逐個封接。 首先，打開第一閘門312，使裝有預封接器件330的 運輸裝置310進入真空室302後，關閉第一閘門312。 可以理解，預封接器件330進入真空室302後，需要 進一步對真空室302進行抽高真空，以確保預封接器件330 可有較高的真空度。尤其步驟三中沒有對前容置室304抽 |高真空的情況下，該進一步對真空室302進行抽高真空的 步驟更為必要。 其次，使裝有預封接器件330的運輸裝置310通過第 一溫度梯度空間324。 於此過程中完成對預封接器件330的烘烤排氣。為將 預封接器件330内的氣體儘量排除，該裝有預封接器件330 的運輸裝置310可於第一溫度梯度空間324停留一段時間。 再次，使裝有預封接器件330的運輸裝置310通過第 二溫度梯度空間326。 17 1355355 排氣結束後使預封接器件330逐個通過輸入管道334 的喷嘴322的下方。當預封接器件330的排氣孔338到達 輸入管道334的喷嘴322的下方時，打開第一閥門342， /通過進氣口 318向低熔點玻璃粉熔爐316内充惰性氣體， _從而使得一定量的低熔點玻璃粉料340於氣壓下通過輸入 管道334及其喷嘴322滴到預封接器件330的排氣孔338, 並將排氣孔338封住。然後，關閉第一閥門342，同時打 開第二閥門344，通過抽氣口 320抽真空，從而使低熔點 β玻璃粉料340停止滴出。 最後，使裝有預封接器件330的運輸裝置310通過第 三溫度梯度空間328。 此過程中，由於第三溫度梯度空間328為低溫區，故， 位於排氣孔338上熔融態的低熔點玻璃粉料開始凝固，完 成封接。 所述第一溫度梯度空間324，第二溫度梯度空間326 |以及第三溫度梯度空間328的溫度範圍與所選低熔點玻璃 粉的軟化溫度有關。本實施例中，低熔點玻璃粉的軟化溫 度為300°C。所述第一溫度梯度空間324的溫度範圍為 200〜300°C，第二溫度梯度空間326的溫度範圍為300〜350 °C，第三溫度梯度空間328的溫度範圍為50〜200°C。 步驟五：對後容置室306進行抽真空，並使該至少一 預封接器件330進入後容置室306，且通過後容置室306 將該預封接器件330取出。 對後容置室306進行抽真空的過程與對前容置室304 18 1355355 進行抽真空的步驟相同。當後容置室3〇6的真空度與真空 室逝内的真空度相同’打開第二閘門314。：裝有； 封接器件330的運輸裝置31〇進人後容置室細後，關閉 第二閘門314。然後，向後容置室3〇6通入氣體，當氣體 的壓強達到大氣壓強後，將封接好的真空器件取出。

進一步，本實施例在將封接好的真空器件取出前，還 包括厂對封接好的真空器件進行冷卻的步驟。冷卻可為自 然冷卻，也可為水冷或風冷。 本技術方案提供的真空器件的封接方法具有以下優 點：第一，無需在預封接器件上預先設置一排氣管，以及 將該排氣管與預封接器件封接的步驟，使製備工藝簡化。 第二，採用無排氣管封接，使得製備的真空器件沒有突起 的尾巴狀排軋管，提尚了真空器件的安全性和穩定性。第 二，無需專門的聚光封口裝置，使製備成本降低。 综上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 鲁提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝 之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵 蓋於以下申請專利範圍内。 “ 【圖式簡單說明】 圖1為先前技術的真空器件的封接裝置的結構示意 圖。 ^ 圖2為本技術方案的真空器件的封接裝置的結構示意 圖。 19 1355355 圖3為採用本技術方案的真空器件的封接裝置封接真 空器件的流程圖。

【主要元件符號說明】 真空器件的封接裝置 20, 30 真空室 202, 302 前容置室 204, 304 後容置室 206, 306 第一閘門 208, 312 第二閘門 210, 314 運輸裝置 212, 310 抽真空系統 214, 308 聚光封口裝置 216 過透光孔 218 預封接器件 220, 330 排氣管 222 低熔點玻璃粉熔爐 316 進氣口 318 抽氣口 320 喷嘴 322 第一溫度梯度空間 324 第二溫度梯度空間 326 第三溫度梯度空間 328 殼體 332 輸入管道 334 1355355 第一加熱裝置 336 排氣孔 338 低熔點玻璃粉料 340 第一閥門 342 —第二閥門 344 第二加熱裝置 346

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Claims (1)

1355355 十、申請專利範圍 1. -種真空器件的封接I置其包括： 一真空室； -則谷置室與-後容置室’且該前容置室與後容置室分 別通過一第一閘門與一第二閘門與該真空室兩端相連 通； -抽真空系純分別與該前容置室、後容置室以及真空 相連通；以及 、i 至少一運輸裝置，可于前容置室、真空室以及後容置室 之間運動； 其改良在於，該真空器件的封接裝置進-步包括-低溶 點玻璃粉雜設置於料真Μ上方，該聽點玻璃粉 =爐通過-輸人管道與真空室相連通，所述低溶點玻璃 粉 '熔爐上設有一控制部件； —第-加熱裝置設置於輸人管道與第二閘門之 室内壁上。 工 2. 如申請專利範圍第i項所述的真空器件的封接裝置，立 中，進-步包括-第二加熱裝置於第一閘門與輸入管道 之間的真空室内壁上。 3·如申請專利範圍第2項所述的真空器件的封接裝置，其 中，所述第-加熱裝置與第二加熱裝置於第一閉門到第 二閉門之間定義-第-溫度梯度”、—第二溫度梯度 工間和一第三溫度梯度空間， 你墙 又秭厌〗且第—加熱裝置對應於位 於第一間Η與輸人管道之間的第_溫度梯度空間，第一 22 1355355

加，、，、裝置對應於位於輸入管道附近的第二溫 間，第三溫度梯度空間位於第二、又梯义二 門之間。 弟⑽度梯度空間與第二閘 4. 如申請專利㈣第3項所述的真空器件的 中，所述第一加熱裝置與第二加埶裝 ^ 照射器或鐳射照射器。 ^置為電熱絲'紅外 5. 如申請專利範圍第4項所述的真空器件的封接裝置，盆 中，所述減點玻璃⑽爐與該抽真空系統相連通。，、 6. 如申請專利範圍第5項所述的真空器件的封接裝置，盆 中’所述控制部件包括一進氣口與一抽氣口，且該翁、 口與抽氣口上分別設置有一第一闕門與—第二閥;;。’、 7. —種真空器件的封接方法，其包括以下步驟· 將-定量的⑽點玻璃粉料置人所述㈣點玻璃粉炼爐 内，並對低熔點玻璃粉熔爐進行抽真空密封，然後將該 低熔點玻璃粉料加熱至熔融態； 、 μ 提供至少-預封接器件’所述預封接器件包括一殼體以 及一排氣孔； 將該至少-預封接器件置於前容置室内的運輸裝置上， 並通過該抽真空系統對前容置室進行抽真空； 使載有預封接器件的運輸裝置進入真空室，通過輸入管 道的下方，在每個預封接器件的排氣孔上設置一定量的 熔融態的低溶點玻璃粉料’從而對預封接器件的排=孔 進行逐個封接，而後凝固熔融態的低熔點玻璃粉料；以 及 23 1355.355 對後容置室進行抽真空，並使該預封接器件進入後 室，且通過後容置室將該預封接器件取出。 _ 8.如_請專利㈣第7項所述的真空器件的封接方法，盆 巾，所述將低熔點玻璃粉料加熱至溶融態的同時對低 ' 熔點玻璃粉熔爐進行抽真空。 - 9·如申請專利範圍第7項所述的真空器件的封接方法，其 中，所述預封接器件的材料為玻璃或金屬。 10. 如申請專利範㈣7項料的真空器件的封接方法，其 中，所述預封接器件的排氣孔的孔徑為2〜1〇毫米。 11. 如申請專利範圍第7項所述的真空器件的封接方法其 中，所述真空室在工作時，從第一閘門到第二閘門之間 =別形成—第—溫度梯度空間、—第二溫度梯度空間和 -第三溫度梯度空間，且第—溫度梯度空間為中溫區， 第叫皿度梯度空間為高溫區，第三溫度梯度空間為低溫 區。 骞12.如申請專利範㈣U項所述的真空器件的封接方法， 、中第一/ja度梯度空間的溫度與低熔點玻璃粉料的熔 融態溫度相同。 13·如申請專利範圍第12項所述的真空器件的封接方法， 其中，所述第一溫度梯度空間的溫度範圍為2〇〇〜3〇〇 c，第二溫度梯度空間的溫度範圍為3〇〇〜35〇。匸，第三 溫度梯度空間的溫度範園為50〜200。(：。 如申吻專利範圍第13項所述的真空器件的封接方法， ”中，使該預封接器件進入真空室後，依次通過第一溫 24 1355355 度梯度空間、第二溫度梯度空間和第三溫度梯度空間， 且將一定量的熔融態的低熔點玻璃粉料設置于該預封接 •器件的排氣扎上的步驟在預封接器件進入第二溫度梯度 . 空間後進行。 15.如申請專利範圍第14項所述的真空器件的封接方法， /、中，使該預封接器件通過第一溫度梯度空間時，通過 第二加熱裝置對預封接器件進行烘烤排氣。 隹16.如申凊專利範圍第7項所述的真空器件的封接方法，其 中，使該預封接器件進入後容置室之後，進一步通過自' 然冷卻、水冷或風冷對封接好的真空器件進行冷卻。