一種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種一種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于：封裝盒體的盒體底板上依次疊放若干層陶瓷板、第二電極片、耐打火磁電阻、第一電極片、若干層陶瓷板、散熱齒和散熱風(fēng)扇；耐打火磁電阻與第一電極片和第二電極片之間通過(guò)導(dǎo)電膠電連接，第一電極片和第二電極片分別與封裝盒體外的高壓連接器實(shí)行電連接；在封裝盒體底板至散熱齒之間填充絕緣密封膠；本發(fā)明采用瓷板、絕緣密封膠、聚四氟乙烯墊片多種絕緣材料進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。采用多層瓷板的設(shè)計(jì)方法提高組件的絕緣可靠性。采用多層大小不同的瓷板設(shè)計(jì)方法降低“爬電”的失效概率。采用聚四氟乙烯墊片隔離瓷板的方法隔離多層瓷板，排出空氣膜，提高瓷板的絕緣性和抗沖擊性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)真空管發(fā)射機(jī)技術(shù)和高壓絕緣【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，是一種真空管發(fā)射機(jī)中行波管高壓端工作的器件，它解決了行波管工作中出現(xiàn)打火現(xiàn)象對(duì)前端調(diào)制器和高壓電源造成損壞問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002]柵控行波管放大器是一種使用范圍最廣和工作頻率最寬的中、大功率放大器件，具有可靠性較高、瞬時(shí)帶寬大、調(diào)制方式靈活的特點(diǎn)，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。行波管已經(jīng)廣泛地被應(yīng)用于地面固定和移動(dòng)式雷達(dá)，機(jī)載火控雷達(dá)、電子對(duì)抗設(shè)備等軍用裝備。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，還存在行波管在高壓下工作時(shí)容易對(duì)地打火的問(wèn)題。高壓擊穿打火是大功率行波管工作期間主要是失效形式之一。對(duì)行波管而言，若出現(xiàn)過(guò)壓，行波管內(nèi)部各電極之間就會(huì)產(chǎn)生高壓打火擊穿現(xiàn)象。通常采用提高行波管的性能，減少打火現(xiàn)象提高調(diào)制器和高壓電源的耐打火能力來(lái)提高行波管發(fā)射機(jī)的可靠性，但是這種方法仍然不能完全避免打火現(xiàn)象對(duì)陰極前端的調(diào)制器及高壓電源的過(guò)流損壞。
[0003]電阻具有限流降壓的作用，串聯(lián)后可以有效減小瞬態(tài)電流的“浪涌”現(xiàn)象。在行波管陰極上串聯(lián)電阻可以有效減小行波管打火時(shí)的陰極電流。由于行波管陰極上串聯(lián)的電阻是懸浮在高電位上，所以需要對(duì)其上的電阻進(jìn)行絕緣灌封設(shè)計(jì)。目前的灌封方法有固態(tài)灌封和絕緣器油液態(tài)封裝兩種方法。固態(tài)灌封法設(shè)計(jì)的組件體積較小且可靠性高，但是導(dǎo)熱性差，當(dāng)器件或組件發(fā)熱量大時(shí)會(huì)出現(xiàn)“熱集”，導(dǎo)致器件或組件損壞；絕緣油液態(tài)封裝法導(dǎo)熱性好，但是體積較大、結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜且容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，通過(guò)導(dǎo)熱和絕緣材料的綜合應(yīng)用，采用固態(tài)灌封的方法，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足絕緣和散熱要求的耐高壓大功率固態(tài)限流電阻。
[0006]技術(shù)方案
[0007]—種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于包括散熱風(fēng)扇1、散熱齒2、多層陶瓷板、電極片、耐打火磁電阻8、封裝盒體和高壓連接器；封裝盒體的盒體底板12上依次疊放若干層陶瓷板、第二電極片9、耐打火磁電阻8、第一電極片7、若干層陶瓷板、散熱齒2和散熱風(fēng)扇I ;耐打火磁電阻8與第一電極片7和第二電極片9之間通過(guò)導(dǎo)電膠電連接,第一電極片7和第二電極片9分別與封裝盒體外的高壓連接器實(shí)行電連接；在封裝盒體底板至散熱齒2之間填充絕緣密封膠；所述的若干層陶瓷板之間設(shè)有聚四氟乙烯墊片。
[0008]所述若干層陶瓷板的厚度相同，大小不同。
[0009]所述若干層陶瓷板為三層。
[0010]所述絕緣密封膠采用導(dǎo)熱率為2.9的灌封膠，耐壓性為每毫米大于10kV。[0011]所述陶瓷板選用的氧化鋁陶瓷板，導(dǎo)熱率為319，耐壓性為每毫米大于10kV。
[0012]所述聚四氟乙烯墊片的導(dǎo)熱率為0.256，耐壓性為每毫米大于10kV。
[0013]一種所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻的制作方法，其特征在于步驟如下:
[0014]步驟1:將盒體側(cè)板與盒體底板通過(guò)螺釘連接形成半腔體，然后依次居中層疊安裝多層陶瓷板、第二電極片(9)、耐打火磁電阻(8)、第一電極片(7)和多層陶瓷板；每層陶瓷板之間設(shè)有聚四氟乙烯支墊片；耐打火磁電阻(8)與第一電極片(7)和第二電極片(9)之間涂敷導(dǎo)電膠；
[0015]步驟2:將兩個(gè)連接器的尾線(xiàn)穿過(guò)盒體的一個(gè)側(cè)板的安裝孔分別焊接在第一電極片7和第二電極片9 ；
[0016]步驟3:在最上層的陶瓷板上安裝散熱齒板2，并通過(guò)螺釘將散熱齒板壓緊各層疊組件并固定在半腔體的盒體底板12上；保證安裝螺釘?shù)谋砻婢嚯x瓷板邊緣的距離不小于6mm ；
[0017]步驟4:通過(guò)半腔體的一個(gè)側(cè)板將硅橡膠注入腔體，使絕緣密封膠浸潰各個(gè)安裝縫隙，然后放入80°C?100°C的烘箱中烘干(此工序?yàn)榉乐构嗝軙r(shí)灌封膠沿縫隙流出)；
[0018]步驟5:將絕緣密封膠注滿(mǎn)腔體內(nèi)，然后將腔體放入真空罐抽真空，以確保固化后的腔體內(nèi)部組件間沒(méi)有空氣膜以及灌封膠內(nèi)部沒(méi)有空氣顆粒；
[0019]步驟6:待導(dǎo)熱密封膠固化后安裝側(cè)板。
[0020]有益效果
[0021]本發(fā)明提出的一種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，采用瓷板、絕緣密封膠、聚四氟乙烯墊片多種絕緣材料進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。采用多層瓷板的設(shè)計(jì)方法提高組件的絕緣可靠性。采用多層大小不同的瓷板設(shè)計(jì)方法降低“爬電”的失效概率。采用聚四氟乙烯墊片隔離瓷板的方法隔離多層瓷板，排出空氣膜，提高瓷板的絕緣性和抗沖擊性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1:耐高壓大功率固態(tài)限流電阻外形圖
[0023]圖2:耐高壓大功率固態(tài)限流結(jié)構(gòu)拆分圖
[0024]圖3:耐高壓大功率固態(tài)限流電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
[0025]圖4:耐高壓大功率固態(tài)限流電阻灌封結(jié)構(gòu)圖
[0026]圖5:耐高壓大功率固態(tài)限流電阻電壓爬電擊穿示意圖
[0027]圖6:耐高壓大功率固態(tài)限流電阻傳熱熱阻示意圖
[0028]1-散熱風(fēng)扇，2-散熱齒，3_第一陶瓷板,4-第二陶瓷板，5-第二陶瓷板，6_聚四氟乙烯支墊片，7-第一電極片，8-耐打火磁電阻，9-第二電極片，10-第一盒體側(cè)板，11-第二盒體側(cè)板，12-盒體底板，13-第四盒體側(cè)板，14-第五盒體側(cè)板，15-第四陶瓷板，16-第五陶瓷板，17-第六陶瓷板，18-高壓連接器，19-安裝螺釘，20-封裝盒體，21-導(dǎo)熱密封膠。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0030]本發(fā)明實(shí)施例:耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，包括散熱風(fēng)扇1、散熱齒2、6層厚度相同，大小不同的陶瓷板、兩個(gè)電極片、耐打火磁電阻8、封裝盒體和高壓連接器；封裝盒體的盒體底板12上依次疊放若干層陶瓷板、第二電極片9、耐打火磁電阻8、第一電極片7、若干層陶瓷板、散熱齒2和散熱風(fēng)扇I ;耐打火磁電阻8與第一電極片7和第二電極片9之間通過(guò)導(dǎo)電膠電連接，第一電極片7和第二電極片9分別與封裝盒體外的高壓連接器實(shí)行電連接；在封裝盒體底板至散熱齒2之間填充絕緣密封膠；所述的若干層陶瓷板之間設(shè)有聚四氟乙烯墊片。如圖1所示。
[0031]所述絕緣密封膠采用導(dǎo)熱率為2.9的灌封膠，耐壓性為每毫米大于10kV。
[0032]所述陶瓷板選用的氧化鋁陶瓷板，導(dǎo)熱率為319，耐壓性為每毫米大于10kV。
[0033]所述聚四氟乙烯墊片的導(dǎo)熱率為0.256，耐壓性為每毫米大于10kV。
[0034]具體制作步驟如下:
[0035]步驟1:將第一盒體側(cè)板10、第二盒體側(cè)板11、盒體底板12、第四盒體側(cè)板13、第五盒體側(cè)板14通過(guò)螺釘連接形成半腔體，然后依次居中層疊安裝多層陶瓷板、第二電極片9、耐打火磁電阻8、第一電極片7和多層陶瓷板；每層陶瓷板之間設(shè)有聚四氟乙烯支墊片；耐打火磁電阻8與第一電極片7和第二電極片9之間涂敷導(dǎo)電膠；
[0036]步驟2:將兩個(gè)連接器的尾線(xiàn)穿過(guò)第五盒體側(cè)板14的安裝孔分別焊接在第一電極片7和第二電極片9 ；
[0037]步驟3:安裝散熱齒板，將散熱齒板壓緊上述層疊的各個(gè)組件并通過(guò)螺釘固定在半腔體上；
[0038]步驟4:將風(fēng)扇安裝在散熱齒板頂部；
[0039]步驟5:將固定螺釘安裝在散熱齒板和地板的安裝孔上，并用螺母固定，要保證安裝螺釘?shù)谋砻婢嚯x瓷板邊緣的距離不小于6mm (圖3為上述安裝后的腔體圖)；
[0040]步驟6:打開(kāi)第二盒體側(cè)板11，將硅橡膠注入腔體，使硅橡膠浸潰各個(gè)安裝縫隙，然后將硅橡膠倒出，將放浸潰后的腔體放入入80°C?100°C的烘箱中烘干(此工序?yàn)榉乐构嗝軙r(shí)絕緣密封膠沿縫隙流出)
[0041]步驟7:將加入固化劑后的絕緣密封膠通過(guò)端面注滿(mǎn)腔體內(nèi)至滿(mǎn)，然后將腔體放入真空罐抽真空，以確保固化后的腔體內(nèi)部組件間沒(méi)有空氣膜以及灌封膠內(nèi)部沒(méi)有空氣顆粒;
[0042]步驟8:待導(dǎo)熱密封膠固化后將第二盒體側(cè)板11通過(guò)螺釘安裝于端面。
[0043]本耐高壓大功率固態(tài)限流電阻原理和結(jié)構(gòu):耐打火磁電阻設(shè)計(jì)為“餅”狀，以實(shí)現(xiàn)端面?zhèn)鳠岬哪康摹ｋ娮柰ㄟ^(guò)導(dǎo)電膠和兩端的電極片連接，電極上分別伸出端子連接帶頭高壓線(xiàn)伸出盒體，兩電極片上分別層疊三層高導(dǎo)熱絕緣瓷片(瓷片的厚度相同，大小不同)，瓷片間由聚四氟乙烯墊片支撐。耐打火磁電阻在兩端層壓力下固定在盒體中央后用絕緣密封膠灌封。多層瓷片有助于電阻通過(guò)端面的電極片向箱體外部導(dǎo)熱，瓷片間的聚四氟乙烯墊片有助于瓷片間的絕緣，同時(shí)可以使灌封時(shí)瓷片間排出空氣膜充滿(mǎn)絕緣密封膠。瓷片間的絕緣密封膠對(duì)瓷片進(jìn)行絕緣隔離。在震動(dòng)狀態(tài)下瓷片間的絕緣密封膠可以對(duì)易碎的瓷片進(jìn)行減震。多層瓷片的設(shè)計(jì)可以保證在某一塊瓷板出現(xiàn)裂紋時(shí)其他兩塊瓷板仍然能夠保證內(nèi)部電阻的絕緣度。大小不同的瓷板層疊可以是增加瓷片和絕緣密封膠粘和不緊密時(shí)電壓沿瓷板邊緣擊“爬電”穿時(shí)的“爬電”距離。如圖5所示:A為高壓端，B為接地端，箭頭指示的路徑和方向?yàn)殡妷旱摹芭离姟甭窂胶头较颉?br> [0044]限流電阻串聯(lián)在行波管的陰極和調(diào)制器之間。本設(shè)計(jì)中，電阻阻值為60 Q，工作電壓為25KV。穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，最大電流平均電流為0.6A，散熱功率為21.6w。瞬態(tài)最大電流為6A，瞬態(tài)散熱功率為2160?。
[0045]絕緣密封膠的電絕緣性好導(dǎo)熱性差。本設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)熱率為2.9的絕緣密封膠，耐壓性為每毫米大于IOkV ;陶瓷板的電絕緣性和導(dǎo)熱性好，但是不易加工和安裝，在震動(dòng)條件下容易破碎。選用的氧化鋁陶瓷板的導(dǎo)熱率為319，耐壓性為每毫米大于10kV。聚四氟乙烯電絕緣性好導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱率為0.256，耐壓性為每毫米大于10kV。絕緣密封膠、陶瓷板、聚四氟乙烯墊片以及磁電阻在_40°C到160°C溫度下能夠保持良好的物理性能。本設(shè)計(jì)中絕緣性為冗余設(shè)計(jì)，導(dǎo)熱性可簡(jiǎn)化為多層平面壁的導(dǎo)熱模型，熱量通過(guò)電阻端面的多層材料(絕緣膠、陶瓷板、聚四氟乙烯墊片)傳導(dǎo)到體外，然后再通過(guò)散熱片和熱沉散熱。如圖6所不:C為發(fā)熱端，D為散熱端。
[0046]多層平面壁對(duì)于穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程的傳熱方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于包括散熱風(fēng)扇(I)、散熱齒(2)、多層陶瓷板、電極片、耐打火磁電阻(8)、封裝盒體和高壓連接器；封裝盒體的盒體底板(12)上依次疊放若干層陶瓷板、第二電極片(9)、耐打火磁電阻(8)、第一電極片(7)、若干層陶瓷板、散熱齒(2)和散熱風(fēng)扇(I);耐打火磁電阻(8)與第一電極片(7)和第二電極片(9)之間通過(guò)導(dǎo)電膠電連接，第一電極片(7)和第二電極片(9)分別與封裝盒體外的高壓連接器實(shí)行電連接；在封裝盒體底板至散熱齒(2)之間填充絕緣密封膠；所述的若干層陶瓷板之間設(shè)有聚四氟乙烯墊片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于:所述若干層陶瓷板的厚度相同，大小不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于:所述若干層陶瓷板為三層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于:所述絕緣密封膠采用導(dǎo)熱率為2.9的灌封膠，耐壓性為每毫米大于10kV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于:所述陶瓷板選用的氧化鋁陶瓷板，導(dǎo)熱率為319，耐壓性為每毫米大于10kV。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻，其特征在于:所述聚四氟乙烯墊片的導(dǎo)熱率為0.256,耐壓性為每暈米大于10kV。
7.—種權(quán)利要求1所述耐高壓大功率固態(tài)限流電阻的制作方法，其特征在于步驟如下: 步驟1:將盒體側(cè)板與盒體底板通過(guò)螺釘連接形成半腔體，然后依次居中層疊安裝多層陶瓷板、第二電極片(9)、耐打火磁電阻(8)、第一電極片(7)和多層陶瓷板；每層陶瓷板之間設(shè)有聚四氟乙烯支墊片；耐打火磁電阻(8)與第一電極片(7)和第二電極片(9)之間涂敷導(dǎo)電膠； 步驟2:將兩個(gè)連接器的尾線(xiàn)穿過(guò)盒體的一個(gè)側(cè)板的安裝孔分別焊接在第一電極片(7)和第二電極片(9)； 步驟3:在最上層的陶瓷板上安裝散熱齒板(2)，并通過(guò)螺釘將散熱齒板壓緊各層疊組件并固定在半腔體的盒體底板上；保證安裝螺釘?shù)谋砻婢嚯x瓷板邊緣的距離不小于6mm ； 步驟4:打開(kāi)半腔體的一個(gè)側(cè)板將硅橡膠注入腔體，使絕緣密封膠浸潰各個(gè)安裝縫隙，然后放入80°C?100°C的烘箱中烘干(此工序?yàn)榉乐构嗝軙r(shí)灌封膠沿縫隙流出)； 步驟5:將絕緣密封膠注滿(mǎn)腔體內(nèi)，然后將腔體放入真空罐抽真空，以確保固化后的腔體內(nèi)部組件間沒(méi)有空氣膜以及灌封膠內(nèi)部沒(méi)有空氣顆粒； 步驟6:待導(dǎo)熱密封膠固化后安裝側(cè)板。
【文檔編號(hào)】H01C1/032GK103680779SQ201310539218
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】白云飛, 羅強(qiáng), 陳耿, 白穎, 魏新, 顧光, 李銳, 劉潔, 許馮華, 張寧 申請(qǐng)人:西安電子工程研究所