專利名稱：擴(kuò)散爐中的統(tǒng)一金屬熔合的制作方法
擴(kuò)散爐中的統(tǒng)一金屬熔合
背景技術(shù)：
制造工廠的占地空間是貴重的并且需要額外的費(fèi)用。不僅每個(gè)制造設(shè)備占據(jù)一定
空間，而且定制和維護(hù)這些設(shè)備也需要資源一包括購(gòu)買該設(shè)備的資金、運(yùn)轉(zhuǎn)該設(shè)備的能 源、操作該設(shè)備的專業(yè)人員以及維護(hù)該設(shè)備的專業(yè)人員，還有別的消費(fèi)。歷史上，打印機(jī)噴
射層疊的制造需要使用多個(gè)制造設(shè)備，如高壓粘合壓緊(bond press)和連續(xù)帶式爐。
打印機(jī)噴射層疊(jet stack)的制造包括多個(gè)步驟。通常，多個(gè)噴射層疊板使用 高壓粘合壓緊結(jié)合在一起以使這些板粘結(jié)在一起。這個(gè)粘合壓緊是能夠?qū)@些噴射層疊板 施加大約每平方英寸3000磅壓力的大型設(shè)備。 一旦這些噴射層疊板粘合，操作者、工程師 或者其他有資質(zhì)的技術(shù)人員將該噴射層疊板從該粘合壓緊去除并將噴射層疊板傳送到另 一大型設(shè)備，即連續(xù)帶式爐。該連續(xù)帶式爐將噴射層疊板銅焊為整體的、熔合在一起的、氣 密密封的板。該熔合在一起的板產(chǎn)生用于打印機(jī)的銅焊的噴射層疊。該銅焊的噴射層疊在 熔合的板內(nèi)包括對(duì)齊的通道用于噴出油墨。 使用一種從根本上講力學(xué)方式的工藝，該粘合壓緊使得噴射層疊板材料變軟并增 加它們的表面積。該粘合壓緊使用高壓低溫環(huán)境使這些噴射層疊板粘結(jié)(待熔合的面向 對(duì))。該工藝產(chǎn)生基本上對(duì)齊的噴射層疊板，然后可以將其插入該連續(xù)帶式爐用于單獨(dú)的銅 焊過(guò)程。然而，該粘合壓緊龐大、運(yùn)行昂貴，并且已知會(huì)導(dǎo)致金屬污染，還有別的一些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供使用擴(kuò)散爐的統(tǒng)一金屬熔合的方法。該方法包括將多個(gè)可 熔合部件層疊在固定裝置上；通過(guò)固定于該固定裝置的銷對(duì)齊該可熔合部件；將帶有該對(duì) 齊的可熔合部件的固定裝置設(shè)在該擴(kuò)散爐的反應(yīng)室；在預(yù)定義的駐留溫度執(zhí)行第一級(jí)熔合 持續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間；以及在預(yù)定義的銅焊溫度執(zhí)行第二級(jí)熔合持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間。
在另一實(shí)施例中，提供固定裝置，其包括多個(gè)從該固定裝置的表面突出的陶瓷 銷，該陶瓷銷構(gòu)造為對(duì)齊多個(gè)可熔合部件；至少三個(gè)區(qū)域，限定為用于該可熔合部件的可層 疊區(qū)，每個(gè)區(qū)域由該固定裝置中的開(kāi)口隔開(kāi)；以及在該固定裝置的表面下方的多個(gè)支撐元 件以提供對(duì)該固定裝置和該可熔合部件的結(jié)構(gòu)支撐，其中該固定裝置構(gòu)造為可插入擴(kuò)散爐 以將該可熔合部件熔合為至少一個(gè)熔合的部件。 在又一實(shí)施例中，提供使用擴(kuò)散爐的統(tǒng)一金屬熔合的方法，該方法包括將多個(gè)噴 射層疊板層疊在固定裝置上；通過(guò)固定于該固定裝置的銷釘對(duì)齊該噴射層疊板；將帶有對(duì) 齊的噴射層疊板的該固定裝置設(shè)在該擴(kuò)散爐的反應(yīng)室中；在預(yù)定義的駐留溫度執(zhí)行第一 級(jí)熔合持續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間以將一個(gè)噴射層疊板的硅(Si)熔合于另一噴射層疊板的金
(Au);以及在預(yù)定義的銅焊溫度執(zhí)行第二級(jí)熔合持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間已將該一個(gè)噴射層 疊板的錳(Mn)和鐵(Fe)熔合于其他噴射層疊板的金(Au)。


圖1示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，層疊可熔合部件(如噴射層疊板)，以準(zhǔn)備在擴(kuò)散爐中進(jìn)行統(tǒng)一金屬熔合的示例性固定裝置的立體視圖。 圖2示出稍微示意性的圖，說(shuō)明按照本發(fā)明另一實(shí)施例，將噴射層疊板布置成套 件(kits)以及設(shè)在該套件之間的陶瓷板，從而該噴射層疊板和該陶瓷板通過(guò)固定在圖1的 固定裝置上的銷對(duì)齊，并且層疊在圖1的固定裝置表面上。 圖3示出按照本發(fā)明又一實(shí)施例，圖2中兩個(gè)層疊的噴射層疊板一部分的正視圖。
圖4示出圖1的示例性固定裝置連同圖2中層疊的并使用陶瓷銷對(duì)齊的噴射層疊 板和陶瓷板柱體的立體圖。 圖5示出圖1的示例性固定裝置連同圖2中層疊的并使用陶瓷銷對(duì)齊的噴射層疊 板和陶瓷板的正視圖。 圖6示出擴(kuò)散爐的示例，包括外殼、反應(yīng)室、可移動(dòng)爐加熱元件和夾持如圖2-5所 示的該噴射層疊和陶瓷板的固定裝置，以及用于將該固定裝置插入該反應(yīng)室的裝載臂。
圖7示出已經(jīng)插入圖6所示的該反應(yīng)室的夾持圖2-5所示的該噴射層疊和陶瓷板 的固定裝置的示例，以及該可移動(dòng)爐加熱元件處于與該擴(kuò)散爐的該反應(yīng)室分隔開(kāi)的位置。
圖8示出處于充分靠近該擴(kuò)散爐的該反應(yīng)室位置的該可移動(dòng)爐加熱元件的示例。
圖9示出說(shuō)明按照本發(fā)明一些實(shí)施例可在制造噴射層疊中進(jìn)行的某些步驟的流 程圖。 圖IO示出說(shuō)明按照本發(fā)明一些實(shí)施例，可在制造噴射層疊中進(jìn)行的其他步驟的 流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例排除了使用設(shè)備的粘合壓緊段和設(shè)備的連續(xù)帶式爐段兩者，而是 用使用擴(kuò)散爐的統(tǒng)一金屬熔合工藝替代它們。該統(tǒng)一金屬熔合工藝允許可熔合部分對(duì)齊以 及不需要粘合壓緊和連續(xù)帶式爐而熔合在一起。例如，該統(tǒng)一金屬熔合工藝可在與傳統(tǒng)方 法大約相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熔合在一起的氣密密封噴射層疊，但是使用更少占地、較低成本 以及更清潔的設(shè)備。本發(fā)明的這些和其他創(chuàng)新性方面從下面對(duì)附圖的詳細(xì)描述中更容易理 解。 圖1示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于層疊可熔合部件(如噴射層疊板)以準(zhǔn)備在 擴(kuò)散爐中進(jìn)行統(tǒng)一金屬熔合的示例性固定裝置105的立體圖。 該固定裝置105可包括從表面108突出的定位銷110。該定位銷110可包括陶瓷， 該固定裝置105可包括不銹鋼材料。該定位銷IIO使用陶瓷材料的目的將在下面參照?qǐng)D 2-5解釋。關(guān)于該固定裝置105使用不銹鋼，該固定裝置105也可使用石英而不是不銹鋼。 然而，優(yōu)選使用不銹鋼，因?yàn)槠渚哂懈玫臒醾鬟f特性。如下面將進(jìn)一步討論的，該統(tǒng)一金 屬熔合工藝包括劇烈的溫度變化，而由石英制成的固定裝置在這樣的環(huán)境中沒(méi)有不銹鋼穩(wěn) 定。況且，使用不銹鋼固定裝置導(dǎo)致更高的可接受的噴射層疊成品率。盡管除不銹鋼、石英 和陶瓷以外的材料也可用來(lái)構(gòu)建固定裝置105和定位銷110，但是當(dāng)該固定裝置105包括不 銹鋼和該定位銷110包括陶瓷時(shí)，可實(shí)現(xiàn)提高的成品率。 該固定裝置105可包括至少三個(gè)區(qū)域，其限定可層疊區(qū)115、120和125。每個(gè)區(qū)域 包括兩個(gè)布置為充分隔開(kāi)的定位銷IIO，如圖l所示。如后面所討論的，操作員、工程師或其 他有資質(zhì)的技術(shù)人員可在該可層疊區(qū)115U20或125上層疊可熔合部件(如噴射層疊板，或其他板，如陶瓷板)并與該定位銷110對(duì)齊。盡管該固定裝置105示出三個(gè)限定可層疊 區(qū)的區(qū)域，但是該固定裝置105可包括少于三個(gè)或多于三個(gè)限定該可層疊區(qū)的區(qū)域。
該固定裝置105可包括開(kāi)口 130和135，以促進(jìn)該統(tǒng)一金屬熔合工藝期間均勻的熱 量分布。該固定裝置105還可包括該固定裝置105的表面108下方的支撐元件140，以提供 對(duì)該固定裝置105和該可熔合部件(未示)的結(jié)構(gòu)支撐。該固定裝置105可插入擴(kuò)散爐以 將這些可熔合部件(未示)熔合為至少一個(gè)熔合的部件，如下面進(jìn)一步解釋的。
圖2示出稍微示意性的圖表，說(shuō)明按照本發(fā)明另一實(shí)施例，將該噴射層疊板210布 置成套件205 (最終產(chǎn)生噴射層疊205)，以及設(shè)在該套件205之間的分隔板220，從而該噴 射層疊板210和該分隔板220通過(guò)固定于圖1的該固定裝置105的定位銷110對(duì)齊，并層 疊在圖1的該固定裝置105的該表面108上。 在這個(gè)實(shí)施例中，操作員、工程師或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可將可熔合部件210 層疊在該固定裝置105上，同時(shí)通過(guò)固定于該固定裝置105上的定位銷110對(duì)齊該可熔合 部件210。該可熔合部件210可以是例如噴射層疊板，各該噴射層疊板具有鍍有第二金屬 的第一金屬。該噴射層疊板的該第一金屬可包括鍍有該第二金屬(其可以是金)的該不銹 鋼?；蛘?，該可熔合部件210可以是別的類型的裝置的部件，如硬盤驅(qū)動(dòng)器、電路板或任何 其他類型的需要在統(tǒng)一金屬熔合工藝中熔合在一起的部件。為了容易引用，該可熔合部件 210在這里一般稱為噴射層疊板210。 該操作員或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可將該噴射層疊板210布置成套件205，每個(gè) 套件205包括大約16到22個(gè)噴射層疊板210，對(duì)應(yīng)于一個(gè)噴射層疊205。在層疊這些套件 205的同時(shí)，該操作員或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可在每個(gè)套件205之間設(shè)置具有預(yù)先確定 厚度的分隔板220，并且還可將頂板215設(shè)在這些套件205上。該頂板215可具有大于該分 隔板220厚度的預(yù)定義的厚度。 該分隔板220和該頂板215優(yōu)選地由陶瓷組成，因?yàn)橛刹讳P鋼、氮化鈦或其他類似 材料制成的板有粘結(jié)在噴射層疊板210之間暴露的少量金(未示)，或粘結(jié)該噴射層疊板 210其他部件的傾向。這會(huì)導(dǎo)致該噴射層疊板210與該板220或該頂板215之一之間不希 望的熔合。盡管在無(wú)意熔合在一起之后可以分離，但是這樣的分離努力仍然會(huì)因?yàn)榉蛛x努 力所導(dǎo)致的損害而產(chǎn)生不可用的噴射層疊。出于類似的原因(例如，防止該噴射層疊板210 與該定位銷110粘結(jié))，該定位銷110也可由陶瓷組成。 優(yōu)選地，該陶瓷板220、該陶瓷頂板215和該陶瓷定位銷110具有純度不大于大約 96%的陶瓷。陶瓷通常由氧化鋁組成。如果使用更高純度的陶瓷，如99%的陶瓷，那么該陶 瓷板220、該陶瓷頂板215和該陶瓷定位銷110的壽命會(huì)更快地衰退。因此，當(dāng)經(jīng)受該統(tǒng)一 金屬熔合工藝的高溫氫環(huán)境時(shí)，該低純度陶瓷提供比高純度陶瓷更長(zhǎng)的壽命，這導(dǎo)致更換 部件的頻率顯著降低，并且導(dǎo)致與制造該噴射層疊205相關(guān)的成本總體降低。
進(jìn)而，該陶瓷板220和該陶瓷頂板215可包括凹槽112，以便于這些板沿該定位銷 110對(duì)齊。換句話說(shuō)，這些凹槽112可允許該陶瓷板220和該陶瓷頂板215容易在該噴射層 疊板210上方或其間滑動(dòng)，以便在統(tǒng)一熔合工藝期間保持該噴射層疊板210之間的對(duì)齊。
圖3示出按照本發(fā)明又一實(shí)施例，圖2中兩個(gè)層疊的噴射層疊板一部分的正視圖。 該噴射層疊板210的金屬305和315可包括不銹鋼，該噴射層疊板210所鍍覆的金屬310和 320可包括金。該統(tǒng)一金屬熔合工藝可包括在擴(kuò)散爐中在預(yù)定義的駐留溫度(優(yōu)選地大約
6600攝氏度)進(jìn)行第一級(jí)熔合持續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間(優(yōu)選地大約20分鐘)。盡管預(yù)定義 的駐留溫度是大約600攝氏度，但是也可以使用別的足以在該不銹鋼和該金的組成的一個(gè) 或多個(gè)元件之間產(chǎn)生初始粘合的駐留溫度。 例如，該第一級(jí)熔合可使得至少一個(gè)由該不銹鋼315組成的元件與該金310熔合。 該第一級(jí)熔合在不使用粘合壓緊的情況下形成該不銹鋼315與該金310的粘合。換句話 說(shuō)，在這個(gè)例子中，取消了該粘合壓緊，并該噴射層疊板210反而是由于低程度熔合駐留而 不是通過(guò)高壓(主要是機(jī)械方式)粘合過(guò)程來(lái)彼此粘合。更具體地，該不銹鋼315可包括 多種多樣的元素，如鐵(Fe)、錳(Mn)和硅(Si)。該第一級(jí)熔合可將該不銹鋼315的硅(Si) 與該金310熔合，但是該不銹鋼315的其他元素仍保持非熔合。這實(shí)際上是在執(zhí)行該噴射 層疊板210的第二級(jí)熔合之前的預(yù)備步驟，以便將該噴射層疊板210在優(yōu)選的對(duì)準(zhǔn)位置互 相粘結(jié)。 該噴射層疊板210的第二級(jí)熔合可包括在預(yù)定義的銅焊溫度(優(yōu)選地大約1100 攝氏度)熔合持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間(優(yōu)選地大約4分鐘)。例如，該第二級(jí)熔合可將該 不銹鋼315的鐵(Fe)和錳(Mn)以及別的可能的元素熔合于金310，從而該噴射層疊板210 銅焊在一起以形成噴射層疊。 圖4示出圖1的該示例性固定裝置連同層疊的并使用該陶瓷銷IIO對(duì)齊的布置在 205中的該噴射層疊板210、該陶瓷板220和該陶瓷頂板215組成的柱體的立體圖。該操作 員或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可水平地層疊該噴射層疊板210、該陶瓷板220和該陶瓷頂板 215，從而它們平行于該固定裝置105的表面108。 如圖4所示，該陶瓷銷110可構(gòu)建為將該噴射層疊板220、該陶瓷板220和該陶瓷 頂板215對(duì)齊成形成在該固定裝置105的表面108上的柱體115、 120和125。每個(gè)噴射層 疊板柱體對(duì)應(yīng)至少三個(gè)區(qū)域H5、120和125之一。噴射層疊板柱體也可以在少于或多個(gè)三 個(gè)區(qū)域中形成，取決于下面的固定裝置105的結(jié)構(gòu)或布置。每個(gè)柱體115、120或125可包 括一個(gè)或多個(gè)噴射層疊板210的套件205，每個(gè)套件205由對(duì)應(yīng)一個(gè)噴射層疊的一些噴射層 疊板210組成。優(yōu)選地，每個(gè)柱體115、 120和125包括大約10個(gè)噴射層疊板210組成的噴 射層疊套件205。 該陶瓷板220可設(shè)在這些套件205的每個(gè)之間，如之前在上面所解釋的，以及該陶 瓷頂板215可設(shè)在這些套件205上。該陶瓷頂板215在該統(tǒng)一金屬熔合工藝過(guò)程中增加熱 保護(hù)的等級(jí)并且將能量保持在該噴射層疊板210中。擴(kuò)散爐(在下面參照?qǐng)D6-8討論)在 對(duì)應(yīng)于該噴射層疊板210、該陶瓷板220和該陶瓷頂板215的重量的相對(duì)低的壓力下執(zhí)行該 第一級(jí)熔合和該第二級(jí)熔合，以便降低表面該多個(gè)噴射層疊板的表面損害。換句話說(shuō)，相比 粘合壓緊(其施加3000psi以上的壓力)，該統(tǒng)一金屬熔合工藝在僅相當(dāng)于幾克重量的壓力 下進(jìn)行該第一級(jí)熔合和第二級(jí)熔合兩者。 圖5示出圖1的該示例性固定裝置連同圖2中層疊并使用該陶瓷銷110對(duì)齊的組 成套件205的該噴射層疊板210和陶瓷板220/215形成柱體115、 120和125的正視圖。圖 5還示出支撐元件140的正視圖，其位于該固定裝置105的表面108下方以提供對(duì)該固定裝 置105和該可熔合部件(如該噴射層疊板210)的結(jié)構(gòu)支撐，并且提升該固定裝置105從而 在該統(tǒng)一金屬熔合工藝過(guò)程中熱量可以圍繞該噴射層疊板210均勻分布。
圖6示出擴(kuò)散爐600的示例，包括外殼601、反應(yīng)室603、可移動(dòng)爐加熱元件609、夾持如圖2-5所述的該噴射層疊和陶瓷板的該固定裝置105和用于將該固定裝置插入該反 應(yīng)室603的裝載臂623。該反應(yīng)室603可以是石英管。經(jīng)過(guò)培訓(xùn)使用該擴(kuò)散爐600的操作 員、工程師或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可將該固定裝置105傳送到清潔室的其他位置以將該 噴射層疊板210連同陶瓷板220和215(它們都使用定位銷110對(duì)齊)層疊在該固定裝置 105上形成套件205。 一旦該操作員或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員將該噴射層疊板和陶瓷板組 裝在該固定裝置105上，那么他或她可返回并將該固定裝置105設(shè)在該裝載臂623上并使 用該裝載臂623將該固定裝置105插入設(shè)在該擴(kuò)散爐600的該外殼601中的、準(zhǔn)備好進(jìn)行該 統(tǒng)一金屬熔合工藝的反應(yīng)室603。該操作員或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員然后可使用端帽626 密封該擴(kuò)散爐600的反應(yīng)室603。 該擴(kuò)散爐600構(gòu)造為多種不同氣體可以流進(jìn)流出該反應(yīng)室603。該反應(yīng)室603保持 在基本上固定的位置，而該可移動(dòng)爐加熱元件609可從與該反應(yīng)室603隔開(kāi)的位置移動(dòng)到 充分靠近該反應(yīng)室603的位置。當(dāng)該擴(kuò)散爐600將移動(dòng)爐加熱元件609朝向該反應(yīng)室603 時(shí)，該反應(yīng)室603內(nèi)的空氣溫度快速增加。相反，當(dāng)該擴(kuò)散爐600移動(dòng)該爐加熱元件609遠(yuǎn) 離該反應(yīng)室603，該反應(yīng)室603內(nèi)的空氣溫度會(huì)降低。 通常，該可移動(dòng)爐加熱元件609大部分時(shí)間都與該反應(yīng)室603隔開(kāi)，并一般只在該 擴(kuò)散爐600根據(jù)預(yù)定義的該統(tǒng)一金屬熔合工藝條件調(diào)整了該反應(yīng)室603內(nèi)部的空氣之后移 向該反應(yīng)室603。該擴(kuò)散爐600可在該可移動(dòng)爐加熱元件609處于與該反應(yīng)室603隔開(kāi)的 位置時(shí)對(duì)其預(yù)熱，并且可以基本上將該可移動(dòng)爐加熱元件609保持在預(yù)定義的溫度，或根 據(jù)預(yù)定義的駐留溫度或預(yù)定義的銅焊溫度增加該溫度。 —旦將該固定裝置105設(shè)在該反應(yīng)室603，該擴(kuò)散爐600可著手執(zhí)行一系列動(dòng)作從 而形成該噴射層疊205，如下面將要討論的。 圖7示出插入圖6的反應(yīng)室603的支撐圖2_5所示的噴射層疊和陶瓷板的固定裝 置105的示例，并且該可移動(dòng)爐加熱元件609處于與該擴(kuò)散爐600的反應(yīng)室603隔開(kāi)的位 置。在該操作員或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員將該固定裝置105插入該反應(yīng)室603并使用該端 帽623密封該反應(yīng)室603之后，開(kāi)始該統(tǒng)一金屬熔合工藝。例如，該擴(kuò)散爐600可以基本上 清除該反應(yīng)室603的全部氧氣(02)，并且基本上用氫氣(H2)填充該反應(yīng)室603。在大約這 個(gè)時(shí)間，該擴(kuò)散爐600開(kāi)始朝該反應(yīng)室603移動(dòng)該可移動(dòng)爐加熱元件609以將該反應(yīng)室603 里面的空氣溫度增加到預(yù)定義的駐留溫度(大約600攝氏度)。該擴(kuò)散爐600隨后可在還
原氫氣(h2)氣體環(huán)境中進(jìn)行第一級(jí)熔合。或者，該爐6oo可在還原氫氣og/氮?dú)?N2)混
合氣體環(huán)境執(zhí)行該第一級(jí)熔合。 圖8示出該可移動(dòng)爐加熱元件609處于充分靠近該擴(kuò)散爐600的反應(yīng)室603的位 置的示例。當(dāng)該可移動(dòng)爐加熱元件609設(shè)為靠近該反應(yīng)室603時(shí)，該反應(yīng)室603的空氣溫 度優(yōu)選地增加到大約600攝氏度，如上面所提到的。該擴(kuò)散爐600可執(zhí)行該第一級(jí)熔合持 續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間(大約20分鐘)，之后該爐加熱元件609可提高該反應(yīng)室603的溫度 值到預(yù)定義的銅焊溫度(大約1100攝氏度)持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間(大約4分鐘)。該第 二級(jí)熔合可將該噴射層疊205的單獨(dú)的噴射層疊板210圍繞該噴射層疊205內(nèi)對(duì)齊的孔完 全熔合在一起。 當(dāng)該擴(kuò)散爐600完成將該第一級(jí)熔合和該第二級(jí)熔合應(yīng)用于該噴射層疊205，以 及該擴(kuò)散爐600移動(dòng)該爐加熱元件609遠(yuǎn)離該反應(yīng)室603以將反應(yīng)室603冷卻到大約室溫時(shí)，該操作員或其他有資質(zhì)的工程師可開(kāi)封該反應(yīng)室603的內(nèi)部并將包括該噴射層疊205 的該固定裝置105從該反應(yīng)室603去除。因此，該噴射層疊205可以在單個(gè)批次形成，而不 用粘合壓緊，也不用連續(xù)帶驅(qū)動(dòng)的爐。 圖9示出說(shuō)明按照本發(fā)明一些實(shí)施例可在制造噴射層疊中進(jìn)行的某些步驟的流 程圖。在905，該操作員、工程師或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可將噴射層疊板(例如，210)水平 層疊在固定裝置(例如，105)上。在910，該操作員可通過(guò)固定于該固定裝置(例如，105) 的定位銷(例如，IIO)對(duì)齊該噴射層疊板(例如，210)。該對(duì)齊可在該層疊的大約同時(shí)進(jìn) 行。之后，在915，該操作員可將帶有對(duì)齊的噴射層疊板(例如，210)的該固定裝置(例如， 105)放入擴(kuò)散爐(例如，600)的反應(yīng)室(例如，603)中。 在920，該擴(kuò)散爐(例如，600)可增加該反應(yīng)室(例如，603)中空氣溫度。在925， 該擴(kuò)散爐(例如，600)可確定該空氣溫度是否增加到預(yù)定義的駐留溫度(大約600攝氏 度)。如果沒(méi)有，那么在920，該溫度將持續(xù)增加直到到達(dá)該駐留溫度。 一旦該反應(yīng)室(例 如，603)中的空氣到達(dá)該預(yù)定義的駐留溫度，該擴(kuò)散爐(例如，600)可在該預(yù)定義的駐留溫 度執(zhí)行第一級(jí)熔合持續(xù)預(yù)先確定的駐留時(shí)間(大約20分鐘)。 在935，該擴(kuò)散爐(例如，600)可再次增加該反應(yīng)室(例如，603)的空氣溫度。在 這個(gè)例子中，該可移動(dòng)爐加熱元件(例如，609)可在溫度進(jìn)一步增加的同時(shí)保持在充分靠 近該反應(yīng)室(例如，603)的位置。在940，該擴(kuò)散爐(例如，600)可確定該反應(yīng)室(例如， 603)中空氣溫度是否已經(jīng)增加到該預(yù)定義的銅焊溫度(大約1100攝氏度)。如果沒(méi)有，那 么該溫度可在935繼續(xù)增加直到達(dá)到該銅焊溫度。 一旦該反應(yīng)室(例如，603)中的空氣達(dá) 到該預(yù)定義的銅焊溫度，該擴(kuò)散爐(例如，600)可在該預(yù)定義的銅焊溫度執(zhí)行第二級(jí)熔合 持續(xù)預(yù)先確定的銅焊時(shí)間(大約4分鐘)。 圖IO示出說(shuō)明按照本發(fā)明一些實(shí)施例，可在制造噴射層疊中進(jìn)行的其他步驟的 流程圖。在1005，該操作員、工程師或其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可將噴射層疊板(例如，210) 布置成套件(例如，205)，每個(gè)套件對(duì)應(yīng)于一個(gè)噴射層疊(例如，205)。在1010，該操作員或 其他有資質(zhì)的技術(shù)人員可將具有第一厚度的陶瓷板(例如，220)設(shè)在各該套件(例如，205) 之間。該操作員可將這些套件(例如，205)和該陶瓷板(例如，220)水平層疊在不銹鋼固定 裝置(例如，105)上。實(shí)際上來(lái)說(shuō)，將該噴射層疊板(例如，210)布置成套件(例如，205) 可在將該陶瓷板(例如，220)設(shè)在這些套件(例如，205)之間以及將這些套件(例如，205) 和該陶瓷板(例如，220)層疊在該不銹鋼固定裝置(例如，105)上的同時(shí)進(jìn)行。
在1020，該操作員可將厚度大于該第一厚度的陶瓷頂板(例如，215)設(shè)在該套件 (例如，205)上。在1025，可使用固定于該不銹鋼固定裝置(例如，105)的該定位銷(例如， 110)來(lái)對(duì)齊該套件(例如，205)和該陶瓷板(例如，210)。在1030，該操作員可將該固定裝 置(例如，105)設(shè)在裝載臂(例如，623)上，并將該固定裝置(例如，105)裝載進(jìn)該擴(kuò)散爐 (例如，600)的反應(yīng)室(例如，603)。之后，在1035，該擴(kuò)散爐(例如，600)可在該預(yù)定義的 駐留溫度(大約600攝氏度)執(zhí)行第一級(jí)熔合持續(xù)預(yù)先確定的駐留時(shí)間(大約20分鐘)。 最后，該擴(kuò)散爐(例如，600)可在該預(yù)定義的銅焊溫度(大約IIOO攝氏度)執(zhí)行第二級(jí)熔 合持續(xù)該預(yù)先確定的銅焊時(shí)間(大約4分鐘)。
權(quán)利要求
使用擴(kuò)散爐的統(tǒng)一金屬熔合的方法，包括將多個(gè)可熔合部件層疊在固定裝置上；通過(guò)固定于該固定裝置的銷對(duì)齊該可熔合部件；將帶有該對(duì)齊的可熔合部件的固定裝置放入該擴(kuò)散爐的反應(yīng)室；在預(yù)定義的駐留溫度執(zhí)行第一級(jí)熔合，持續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間；以及在預(yù)定義的銅焊溫度執(zhí)行第二級(jí)熔合，持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該可熔合部件包括多個(gè)噴射層疊板，各該噴射層疊板具有鍍有第二金屬的第一金屬； 執(zhí)行該第一級(jí)熔合包括將一個(gè)噴射層疊板的該第一金屬的至少一個(gè)元素與另一噴射層疊板的該第二金屬熔合，并在不使用粘合壓緊的情況下在該第一金屬的該至少一個(gè)元素和該第二金屬之間形成粘合；以及執(zhí)行該第二級(jí)熔合包括將該一個(gè)噴射層疊板的該第一金屬的至少另一元素與該其他噴射層疊板的該第二金屬熔合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中執(zhí)行該第一級(jí)熔合包括在不使用粘合壓緊的情況 下，在該第一金屬的該至少一個(gè)元素與該第二金屬之間形成粘合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中層疊進(jìn)一步包括 將該多個(gè)噴射層疊板布置成套件，每個(gè)套件對(duì)應(yīng)于一個(gè)噴射層疊； 將具有第一厚度的分隔板設(shè)在各該套件之間；以及將具有大于該陶瓷板的第一厚度的第二厚度的陶瓷頂板設(shè)在該套件上，以及 其中執(zhí)行該第一和第二級(jí)熔合包括在對(duì)應(yīng)于該噴射層疊板、該陶瓷板和該陶瓷頂板重 量的相對(duì)低壓下熔合，以便降低該多個(gè)噴射層疊板的表面損傷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 該預(yù)定義的駐留溫度是大約600攝氏度；該預(yù)定義的駐留時(shí)間是大約20分鐘； 該預(yù)定義的銅焊溫度是大約1100攝氏度；禾口該預(yù)定義的銅焊時(shí)間是大約4分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括 基本上排空該擴(kuò)散爐的反應(yīng)室的氧氣(02); 基本上將該反應(yīng)室填充氫氣(H2);以及在還原氫氣(H2)氣體環(huán)境中執(zhí)行該第一級(jí)熔合和第二級(jí)熔合。
7. —種固定裝置，包括多個(gè)從該固定裝置表面突出的陶瓷銷，該陶瓷銷構(gòu)造為對(duì)齊多個(gè)可熔合部件；至少三個(gè)限定用于該可熔合部件的可層疊區(qū)的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域通過(guò)該固定裝置中的開(kāi)口隔開(kāi)；以及在該固定裝置表面下方的多個(gè)支撐元件，以提供對(duì)該固定裝置和該可熔合部件的結(jié)構(gòu) 支撐，其中該固定裝置構(gòu)造為能夠插入擴(kuò)散爐以將該可熔合部件熔合為至少一個(gè)熔合的部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固定裝置，其中該固定裝置包括不銹鋼； 該可熔合部件包括噴射層疊板；以及 該至少一個(gè)熔合的部件包括至少一個(gè)噴射層疊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固定裝置，其中 該陶瓷銷構(gòu)造為將多個(gè)噴射層疊板對(duì)齊為柱體；每個(gè)柱體對(duì)應(yīng)該至少三個(gè)區(qū)域之一并包括多個(gè)套件，每個(gè)套件包括對(duì)應(yīng)于一個(gè)噴射層 疊的一些噴射層疊板；以及該陶瓷銷構(gòu)造為對(duì)齊設(shè)在各該多個(gè)套件之間的多個(gè)陶瓷板。
10. 使用擴(kuò)散爐進(jìn)行統(tǒng)一金屬熔合的方法，包括 將多個(gè)噴射層疊板層疊在固定裝置上； 通過(guò)固定于該固定裝置的銷對(duì)齊該噴射層疊板； 將具有對(duì)齊的噴射層疊板的固定裝置放入該擴(kuò)散爐的反應(yīng)室中；在預(yù)定義的駐留溫度下執(zhí)行第一級(jí)熔合，持續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間，以將一個(gè)噴射層疊 板的硅(Si)與另一層疊板的金(Au)熔合；以及在預(yù)定義的銅焊溫度執(zhí)行第二級(jí)熔合，持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間，以將該一個(gè)噴射層疊 板的錳(Mn)和鐵(Fe)與其他噴射層疊板的金(Au)熔合。
全文摘要
不使用粘合壓緊以及不使用連續(xù)帶驅(qū)動(dòng)的爐的噴射層疊的統(tǒng)一金屬熔合的方法和設(shè)備。該方法可包括將可熔合部件水平層疊在固定裝置上并將該固定裝置傳送到擴(kuò)散爐的反應(yīng)室內(nèi)部。操作員可密封該反應(yīng)室的內(nèi)部，以及該擴(kuò)散爐可將該反應(yīng)室內(nèi)部的空氣溫度增加到預(yù)定義的駐留溫度以執(zhí)行第一級(jí)熔合持續(xù)預(yù)定義的駐留時(shí)間。隨后該擴(kuò)散爐可將該反應(yīng)室內(nèi)部溫度增加到預(yù)定義的銅焊溫度以執(zhí)行第二級(jí)熔合持續(xù)預(yù)定義的銅焊時(shí)間。
文檔編號(hào)B23K1/008GK101745712SQ20091025229
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者大衛(wèi)·柯克·巴克 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司