帶玻璃透鏡光窗的管帽及其製作方法
2023-06-15 22:53:11 1
帶玻璃透鏡光窗的管帽及其製作方法
【專利摘要】一種帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，所述帶玻璃透鏡光窗的管帽由金屬管帽和玻璃光窗組成，金屬管帽上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗；其創新在於：所述玻璃透鏡由玻璃液化後在金屬管帽內經模具塑形而成。本發明的有益技術效果是：玻璃光窗和金屬管帽的封裝工藝與玻璃光窗的成型工藝一次完成，玻璃光窗的光學性和玻璃光窗與金屬管帽的連接牢固性均很好，加工設備簡單，成本低廉。
【專利說明】帶玻璃透鏡光窗的管帽及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種封裝外殼的製作技木，尤其涉及ー種帶玻璃透鏡光窗的管帽及其製作方法。
【背景技術】
[0002]光收發器件是現代工程領域中重要的器件，光收發器件上的光窗質量是決定光收發器件品質的重要因素。光收發器件上的光窗一般由設置於封裝外殼上的透鏡光窗形成，這其中涉及到兩種エ藝，其一，透鏡光窗本身的成型技術，其ニ，封裝外殼和透鏡光窗之間的封裝技術；
現有的透鏡光窗成型技術主要有冷加工透鏡、模壓透鏡、注塑成型透鏡等エ藝，現有的封裝技術主要有低溫玻璃封接、金屬化釺焊、膠粘等エ藝。現有技術中存在的問題是:
首先，現有技術在加工帶玻璃透鏡光窗的管帽時，需要先對透鏡光窗和管帽進行獨立加工，然後再通過獨立的封裝エ藝來將二者封裝在一起，エ序多，操作麻煩；
其次，針對具體的透鏡光窗成型技術，現有技術存在如下缺陷:1)冷加工透鏡エ藝是通過研磨、拋光等方式將玻璃透鏡加工成型，這種加工方式不僅エ序冗長、效率低下，而且不適合製作微小尺寸的透鏡；
2)模壓透鏡エ藝是將玻璃坯料在模具內高溫模壓成型，雖然可精確實現透鏡設計面型,但該エ藝的設備和技術 投資大,成本很高；
3)注塑成型透鏡エ藝一般是針對塑料透鏡，雖然成本低廉，但由於塑料材料本身的固有缺陷，導致透鏡光學表面質量欠佳，且塑料溫度適應性較差，易老化，器件光學性能衰減較快，難以長期使用；
再次，針對透鏡光窗與封裝外殼的封裝技術，現有技術存在如下缺陷:1)低溫玻璃封接エ藝是用低溫玻璃焊料將透鏡光窗封接在密封支撐結構上，封接溫度低於光窗的軟化溫度，雖然在加工過程中不會對光窗透鏡本身的參數造成影響，但玻璃焊料與支撐結構的焊接牢固性很差，導致透鏡光窗與封裝外殼之間連接的牢固性也很差，透鏡光窗容易在使用過程中脫落，尤其是將其應用於那些自身存在顫動的裝置上時問題十分突出；
2)膠粘エ藝是將成型的透鏡光窗用有機膠水粘接在密封支撐結構上，這種エ藝雖然簡單易行，但膠粘物質具有溫度適應性差、易老化等缺點，難以保證結構的長期穩定性；
3)金屬化釺焊是使用合金焊料將成型透鏡光窗釺焊在密封支撐結構上，釺焊前需將透鏡光窗封接面金屬化，エ藝成本較高，金屬化層部分需採用貴重金屬材料，製作成本較高。
[0003]如前所述，由於現有技術中存在種種缺陷，因此有必要對帶透鏡光窗的管帽的製作エ藝進行改造。
【發明內容】
[0004]針對【背景技術】中的問題，本發明提出了ー種帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，所述帶玻璃透鏡光窗的管帽由金屬管帽和玻璃光窗組成，金屬管帽上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗；其創新在於:按如下方法製作帶玻璃透鏡光窗的管帽:
1)預製玻璃塊和金屬管帽備用；
2)在金屬管帽內套接模具，然後將玻璃塊放置於模具上端面；所述模具形狀為圓柱形，模具上端面低於金屬管帽上端面；玻璃塊、金屬管帽和模具三者所組成的結構體即形成坯件；
3)將坯件送入高溫爐中，高溫爐內通入有溼氮氣，高溫爐內溫度為700°C"800 °C ；
4)玻璃塊在高溫爐內熔化成液態，液態玻璃將金屬管帽內模具上方的空間填充，並且液態玻璃表面在表面張カ作用下形成凸面，待液態玻璃停止流動後，將坯件取出；液態玻璃冷卻後即形成玻璃光窗，取下模具後即得帶玻璃透鏡光窗的管帽。
[0005]前述方案的原理是 :本領域技術人員應該明白，當固相的玻璃熔化後所形成的液相玻璃，會在自身重力作用下出現流動，並且液相玻璃還具有液體表面張カ的性質，本發明利用前述兩種原理，來使玻璃塊在高溫熔化後自動成型為玻璃透鏡；另外，本發明還利用了相似相溶原理來提高玻璃光窗與金屬管帽連接的牢固性:金屬管帽在高溫條件下與溼氮氣接觸後，金屬管帽表面在氧化作用下形成氧化層，玻璃也屬於氧化物，當液相玻璃與金屬管帽上的氧化層接觸後，二者可以形成十分緊密的接觸，當液相玻璃冷卻為固相後，玻璃和金屬管帽之間就形成了十分牢固的連接；該方法エ藝簡単，對設備的依賴性很低，只需要普通的高溫爐和簡單的模具以及輸送設備即可，所形成的玻璃光窗的表面光滑圓潤，品相極佳。
[0006]優選地，所述模具採用石墨或碳化鎢製作。模具的材料選擇，原則上只需滿足模具與玻璃不粘黏即可，在眾多材料中，碳化鎢是加工高品質玻璃光窗時的首選模具材料，它可以在玻璃光窗成型後與玻璃完全分離，不會在玻璃表面留下缺陷；石墨價格便宜且加工性較好，同樣可將其製作為模具用於加工玻璃光窗，但與碳化鶴相比，石墨製作出的模具存在一定缺陷，即石墨模具在與玻璃分離後會在玻璃表面殘留下石墨顆粒，但可以通過簡單的修復エ藝來去除；本領域技術人員在具體確定模具材料時，可根據具體情況，綜合考慮材料成本、エ藝成本、產品品質等因素，來合理確定。
[0007]現有技術中，玻璃光窗的形式一般有兩種，即平凸透鏡和雙凸透鏡，為了適應這兩種類型透鏡的加工需求，本發明還作了如下改進:所述模具上端面為平面或凹面。當模具上端面為平面吋，液相玻璃的上表面會在表面張カ作用下自然形成凸面，液相玻璃的下表面會在模具的限位作用下形成平面，即可獲得平凸透鏡；當模具上端面為凹面時，液相玻璃的上表面會在表面張カ作用下自然形成凸面，同時，液相玻璃的下表面也會在模具的限位作用下形成凸面，從而獲得雙凸透鏡結構的玻璃光窗。
[0008]針對石墨模具而言，由於會在玻璃表面殘留下石墨顆粒，為了進一步提高玻璃光窗品質，還可通過如下優選方案來對玻璃光窗上的缺陷進行修復:所述模具採用石墨時，在步驟4)的操作完成後，對玻璃光窗內側面進行清洗，然後將帶玻璃透鏡光窗的管帽置於600°C飛50°C的溫度下，待玻璃光窗內側面變得光滑後取出。對玻璃光窗進行清洗吋，可採用氫氟酸，通過氫氟酸讓玻璃表面部分腐蝕，讓石墨顆粒失去附著部，從而將石墨顆粒去棹；由於酸液的腐蝕作用，可能使玻璃表面的光滑度下降，因此還應將，管帽置於6000C?650°C的溫度下，使玻璃表面變得光滑。
[0009]器件製作好後(即在步驟4)的操作完成後)，可根據器件的具體應用需求，採用常規電鍍エ藝在金屬管帽表面鍍上金屬膜層。
[0010]由本發明的前述エ藝所獲得的帶玻璃透鏡光窗的管帽，與現有技術相比，其主體結構仍然由金屬管帽和玻璃光窗組成；金屬管帽上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗；其不同於現有技術之處為:所述金屬管帽表面有經溼氮氣氧化處理後形成的氧化層，所述玻璃透鏡由玻璃液化後在金屬管帽內經模具塑形而成，所述玻璃透鏡與金屬管帽內壁的氧化層緊密連接；該帶玻璃透鏡光窗的管帽，其玻璃光窗和金屬管帽的封裝エ藝與玻璃光窗的成型エ藝一次完成，並且玻璃光窗和金屬管帽的連接牢固性很好，加工成本很低，並且特別適合於小尺寸的玻璃光窗加工。
[0011]本發明的有益技術效果是:玻璃光窗和金屬管帽的封裝エ藝與玻璃光窗的成型エ藝一次完成，玻璃光窗的光學性和玻璃光窗與金屬管帽的連接牢固性均很好，加工設備簡單，成本低廉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1、加工平凸透鏡時的坯件結構示意圖(圖中標記A所示即為熔化前的玻璃塊)； 圖2、平凸透鏡結構的器件結構示意圖；
圖3、加工雙凸透鏡時的坯件結構示意圖；
圖4、雙凸透鏡結構的器件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]ー種帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，所述帶玻璃透鏡光窗的管帽由金屬管帽I和玻璃光窗2組成,金屬管帽 I上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗2 ;其創新在於:按如下方法製作帶玻璃透鏡光窗的管帽:
1)預製玻璃塊和金屬管帽I備用；
2)在金屬管帽I內套接模具3，然後將玻璃塊放置於模具3上端面；所述模具3形狀為圓柱形，模具3上端面低於金屬管帽I上端面；玻璃塊、金屬管帽I和模具3三者所組成的結構體即形成坯件；
3)將坯件送入高溫爐中，高溫爐內通入有溼氮氣，高溫爐內溫度為700°C"800 °C ；
4)玻璃塊在高溫爐內熔化成液態，液態玻璃將金屬管帽I內模具3上方的空間填充，並且液態玻璃表面在表面張カ作用下形成凸面，待液態玻璃停止流動後，將坯件取出；液態玻璃冷卻後即形成玻璃光窗2，取下模具3後即得帶玻璃透鏡光窗的管帽。
[0014]進ー步地，所述模具3採用石墨或碳化鎢製作。
[0015]進ー步地，所述模具3上端面為平面或凹面。
[0016]進ー步地，所述模具3採用石墨時，在步驟4)的操作完成後，對玻璃光窗2內側面進行清洗，然後將帶玻璃透鏡光窗的管帽置於600°C飛50°C的溫度下，待玻璃光窗2內側面變得光滑後取出。
[0017]進ー步地，在步驟4)的操作完成後，採用電鍍エ藝在金屬管帽I表面鍍上金屬膜層。
[0018]ー種帶玻璃透鏡光窗的管帽，所述帶玻璃透鏡光窗的管帽由金屬管帽I和玻璃光窗2組成；金屬管帽I上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗2 ;其不同之處在於:所述金屬管帽I表面有經溼氮氣氧化處理後形成的氧化層，所述玻璃透鏡由玻璃液化後在金屬管帽I內經模具3塑形而成，所述玻璃透鏡與金屬管帽I內壁的氧化層緊密連接。`
【權利要求】
1.ー種帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，所述帶玻璃透鏡光窗的管帽由金屬管帽(I)和玻璃光窗(2)組成，金屬管帽(I)上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗(2);其特徵在於:按如下方法製作帶玻璃透鏡光窗的管帽: 1)預製玻璃塊和金屬管帽(I)備用； 2)在金屬管帽(I)內套接模具(3)，然後將玻璃塊放置於模具(3)上端面；所述模具(3)形狀為圓柱形，模具(3)上端面低於金屬管帽(I)上端面；玻璃塊、金屬管帽(I)和模具(3)三者所組成的結構體即形成坯件； 3)將坯件送入高溫爐中，高溫爐內通入有溼氮氣，高溫爐內溫度為700°C"800 °C ； 4)玻璃塊在高溫爐內熔化成液態，液態玻璃將金屬管帽(I)內模具(3)上方的空間填充，並且液態玻璃表面在表面張カ作用下形成凸面，待液態玻璃停止流動後，將坯件取出；液態玻璃冷卻後即形成玻璃光窗(2)，取下模具(3)後即得帶玻璃透鏡光窗的管帽。
2.根據權利要求1所述的帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，其特徵在於:所述模具(3)採用石墨或碳化鎢製作。
3.根據權利要 求1所述的帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，其特徵在於:所述模具(3)上端面為平面或凹面。
4.根據權利要求2所述的帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，其特徵在於:所述模具(3)採用石墨時，在步驟4)的操作完成後，對玻璃光窗(2)內側面進行清洗，然後將帶玻璃透鏡光窗的管帽置於600°C飛50°C的溫度下，待玻璃光窗(2)內側面變得光滑後取出。
5.根據權利要求1所述的帶玻璃透鏡光窗的管帽的製作方法，其特徵在於:在步驟4)的操作完成後，採用電鍍エ藝在金屬管帽(I)表面鍍上金屬膜層。
6.ー種帶玻璃透鏡光窗的管帽，所述帶玻璃透鏡光窗的管帽由金屬管帽(I)和玻璃光窗(2)組成；金屬管帽(I)上端設置有透光孔，玻璃透鏡鑲嵌在透光孔內形成玻璃光窗(2);其特徵在幹:所述金屬管帽(I)表面有經溼氮氣氧化處理後形成的氧化層，所述玻璃透鏡由玻璃液化後在金屬管帽(I)內經模具(3)塑形而成，所述玻璃透鏡與金屬管帽(I)內壁的氧化層緊密連接。
【文檔編號】C03C27/02GK103435274SQ201310376536
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】許鍵, 郭豔春, 袁禮華, 彭湘桂 申請人:中國電子科技集團公司第四十四研究所