DE1646590A1 - Verfahren zur Herstellung von festen Dielektrikum-Metall-Verbindungen,insbesondere zur Herstellung von Verzoegerungsleitungen - Google Patents

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 9« September 1967

Hughes Aircraft Company P 1569 X/kg Centinela and Teale Street
Culver City, Ca,, V₀St₀A₀

Verfahren zur Herstellung von festen Dielektrikum-Metall-Verbindungen, insbesondere zur Herstellung von Verzögerungsleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden 8ine8 Körpers aus einem dielektrischen Material mit einem metallischen Körper, insbesondere zur Herstellung von Verzögerungsleitungen«

BAD OBiGINAL 109830/1457

Bei Wanderfeld-Elektronenstrahlröhren wirken ein Elektronenstrom und eine sich ausbreitende elektromagnetische Welle so aufeinander ein, daß die elektromagnetische Wellenenergie verstärkt wird. Um die gewünschte Wechselwirkung au erzielen, wird dafür gesorgt, daß* sieb die elektromagnetische Welle entlang einer Verzögerungsleitung ausbreitet, die "beispielsweise die Gestalt einer die Bahn des Elektronenstroms umgebenden Wendel aus elektrisch leitendem Material auf» weisen kannο Die Verzögerungsleitung bildet für die elektromagnetische Welle einen Ausbreitungsweg, der beachtlich langer ist als ihre körperliche Axialauedehnung, so daß erreicht werden kann, daß die Wanderwelle sieh in Axialrichtung der Leitung im wesentlichen mit der Geschwindigkeit des Elektronenstroms fortbewegt. Verzögerungsleitungen vom Wendeltyp werden üblicherweise innerhalb einer Vakuumkammer mittels einer Vielzahl von auf den Umfang gleichmäßig verteilten dielektrischen Stäben gehalten, die sich zwischen der Kammerwand und der Verzögerungsleitung befinden.

Ein bekanntes Verfahren zur Befestigung einer Verzögerungsleitung an den dielektrischen Tragstäbeη besteht darin, daß

109830/U57

BAD ORIGINAL

1648530

eine Dispersion aus Molybdänpulver und pulverisierten Oxiden τοη Mangan, Titan und Silizium auf die Tragstäbe aufgesprüht oder aufgestrichen wird, worauf die Stäbe bei einer Temperatur τοη mehr als 135O⁰O in feuchtem Wasserstoff gesintert und anschließend die metallisierten und gesinterten Stäbe mit der Verzögerungsleitung mittels einer als Lot dienenden, in Blatt- oder Drahtform Terwendeten Legierung rerlötet werden. Obwohl mittels dieses Verfahrens g mechanisch feste Verbindungen zwischen dielektrischen und metallischen Körpern erzeugt werden können, ist an solchen Verbindungsstellen bei bestimmten Anwendungsfällen der Verlust an HF-Energie außerordentlich hoch und gleichzeitig die thermische Leitfähigkeit dieser Verbindungsstellen nicht optimal·

Ein häufig Terwendetee Verfahren bei der Montage einer Verzögerungsleitung und deren Tragstäbe in ein umgebendes Ge-

häuse bestellt darin, daß das Gehäuse als elastische, rohrförmige und metallische Klemmvorrichtung ausgebildet ist? Der Querschnitt der Vorrichtung 1st zunächst kreisförmig, wobei die Querscnnittsfläche größer ist als der Querschnitt der aus der Verzögerungsleitung und den Stäben bestehenden

109830/U57

BAD ORIGINAL

Einheit, die in die Klammer eingeschoben werden soll, Jedoch ist der Durchmesser der angespannten Vorrichtung kleiner als der Durchmesser des die Einheit aus Verzögerungsleitung und Stäben umschreibenden Kreises. Zunächst wird die Klemmvorrichtung durch an verschiedenen, der Zahl der Stäbe entsprechenden Stellen angreifende Kräfte so verformt, daß sich ihr Querschnitt etwa der Gestalt der aus Verzögerungsleitung und Stäben bestehenden Einheit angleicht» Die Einheit wird dann in das verformte Gehäuse so eingeschoben, daß sich ihre Stäbe zwischen den Stellen befinden, an denen die Kräfte angreifen. Nach dem Aufheben der Verformungekräfte federt das elektrische Gehäuse nahezu in seine ursprüngliche Gestalt mit kreisförmigem Querschnitt zurück und preßt dabei die Stäbe und die Verzögerungsleitung fest zusammeno Beim Einbau von Verzögerungsleitungen nach dem soeben beschriebenen Verfahren befinden sich das Gehäuse und die dielektrischen Tragstäbe lediglich miteinander in einer Preßverbindung, ohne daß sie miteinander in eine innige Verbindung eingehen oder verschmelzen, woraus sich eine relativ schlechte Wärmeleitung zwischen den Stäben und dem umgebenden Gehäuse und außerdem sehr hohe HF-Verluste an den Kontaktstellen zwischen den Stäben und dem Gehäuse ergeben.

1O083O/U67

D ORIGINAL

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Verbinden von dielektrischen Körpern mit Metallkörpern zu schaffen, das zu einer innigen Verbindung zwischen diesen Körpern führte

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß auf mindestens einen Seil der Oberfläche des dielek- f trischen Körpers ein Film aus elementarem Chrom aufgedampft wird, daß danach der metallische, mindestens stellenweise mit einem Überzug aus einem Lot versehene Körper in die bezüglich des dielektrischen Körpers gewünschte Lage gebracht wird, so daß sich der Lotüberzug und der Chromfilm zumindest stellenweise berühren, und daß endlich die gesamte Einheit in trockener Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt wird, die über dem Schmelzpunkt des Lotes, aber unter den Schmelzpunkten der Werkstoffe λ des metallischen und des dielektrischen Körpers liegtο

Auf diese Weise lassen sich Verbindungen zwischen dielektrischen und metallischen Körpern herstellen, die geringe HF-Verluste verursachen und zugleich eine hohe thermische

109830/U57

BAD ORIGINAL

Leitfähigkeit aufweisen. Sie eignen sich als Verbindung zwischen Verzögerungsleitungen und deren Tragstäben einerseits sowie als Verbindung zwischen den Tragstäben und dem sie umgebenden Gehäuse "andererseits.

Wird der mit einem Chromüberzug versehene dielektrische Körper gesintert, ehe er mit dem metallischen Körper in der gewünsohten Anordnung zusammengefügt wird, dann ergibt sich eine bedeutend erhöhte mechanische Festigkeit der Verbindungsstelle ₀

Wird gemäß der Erfindung eine Verzögerungsleitung mit Halterung und Gehäuse hergestellt, dann wird auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines jeden von mehreren aus einem Dielektrikum bestehenden Stäben ein Film aus elementarem Chrom aufgedampft α Anschließend werden diese Stäbe um die äußere Umfangafläche einer zumindest teilweise mit einem Überzug aus einem ersten Lot versehenen Verzögerungsleitung herum so angeordnet;, daß zumindest stellenweise der Lotüberzug den Chromfilm berührt, worauf diese Einheit in trockener Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt wird, die über dem Schmelzpunkt des ersten Lotes

109830/U57

BAD ORIGINAL

und unter den Schmelzpunkten der Werkstoffe liegt, aus denen die Stäbe und die Verzögerungsleitung bestehen» Danach wird der Chromfilm von den nach innen gewandten Oberflächenbereichen der Stäbe« die die Verzögerungsleitung nicht berühren, entfernt und zumindest stellenweise auf den nach außen gewandten Oberflächenabschnitten der Stäbe ein Überzug aus einem zweiten Lot aufgetragen, dessen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt des ersten Loteβ liegt, worauf g die Einheit in ein sie umgebendes Gehäuse eingesetzt wird, dessen Werkstoff einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der im wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Stabwerkstoffes entspricht. Sie gesamte Einheit wird dann endlich in einer trockenen Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt, die über dem Schmelzpunkt des zweiten Lotes und unter dem Schmelzpunkt des ersten Lotes liegt»

Auf diese Weise ist es möglich, eine Verzögerungsleitung mit Trägern und Gehäuse herzustellen, die dank der guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit der Verbindungen stellen zwischen Metall und Isolierstoff eine höhere Leistung zu verarbeiten gestattet als nach anderen Verfahren herge-

10983Q/U57

BAD ORJGINAL

stellte Verzögerungsleitungen mit vergleichbaren Abmessungen ο

Zur Entfernung der Chromschicht, die auf den dielektrischen Stäben eine Kurzschlußbrücke zwischen den einzelnen Windungen der Verzögerungsleitung bildet, kann auf die Chromsohicht der nach außen gewandten Oberflächenabschnitte der dielektrischen Stäbe ein Nickelfilm aufgetragen und darauf die gesamte Einheit in Salzsäure eingetaucht werden, so daß das nicht durch Nickel geschützte Chrom auf den nach innen gewandten Oberflächenabscbnitten der Stäbe weggeätzt wird«

In manchen Fällen ist es erwünscht, in das System eine elektrische Dämpfung einzuführen« Das geschieht gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß beim Aufdampfen des Chromfilms auf jedem der Stäbe ein sich in Längsrichtung erstreckender Bereich von Chrom freigehalten wird und vor dem Zusammenfügen' der Teile und dem Erwärmen der Einheit die teilweise mit Chrom bedeckten Stäbe mit einem Film aus dämpfendem Material, beispielsweise Titankarbid, bedampft werden, worauf auf jede der Dämpfungsschichten elementares Chrom aufgedampft wird«,

109830/1457

Auf diese Weise ist es möglich, eine Dämpfung in das System einzuführen, ohne wesentliche Reflexionen au verursachen« Durch die Verwendung von Titankarbid als Dämpfungsmaterial ergibt sich beispielsweise gegenüber Kohlenstoff, insbesondere in Form von Graphit, ein verbesserter Temperaturgang der Dämpfung»

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert» Ss aeigen:

Figo 1 ein Blookdiagramm der Verfahrenssohritte bei der

Herstellung von Verbindungen zwisohen metallischen und dielektrischen Körpern,

Figo 2 ein Blockdiagramm der Schritte bei der Herstellung I einer Verzögerungsleitung mit Trägern, Gehäuse und Dämpfungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausfüht.'ungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig«, 3 einen Längsschnitt durch einen Haltestab für eine Verzögerungsleitung nach einer Anfangsbehandlung gemäß dem in Figo 2 dargestellten Verfahren,

109830/U67

BAD ORIGINAL

Pigο 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch den Stab nach Figo 3i

Figo 5 und 6 Längsschnitte durch den in Figo 3 dargestellten Stab in weiteren aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen bei der Behandlung nach dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren,

Fig. 7 eine Ansicht einer schraubenförmigen Verzögerungsleitung nach der ersten Behandlung gemäß dem In Fig« 2 dargestellten Verfahren,

Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII durch die Verzögerungsleitung nach Fig. 7,

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen aus der Verzögerungsleitung und Halte stäben bestehenden Aufbau während der folgenden Behandlung gemäß dem Verfahren nach Fig. 2,

Fig. 10 einen Teilschnitt längs der Linie X-X durch den Aufbau nach Fig. 9t

109830/1457

BAD ORIGINAL

Pig» 11, 12 und 13 Schnitte ähnlich Figo 10 durch den

Aufbau nach Figo 9 in weiteren aufeinanderfolgenden Verfahrenestufen bei der Behandlung nach dem in Figo 2 dargestellten Verfahren und

Fig. H einen Querschnitt ähnlich Fig. 9 durch die in

einem ein Gehäuse bildenden Rohr befestigte, aus Verzögerungsleitung und deren Haltestäben bestehende Anordnung während des letzten Arbeitsganges der Behandlung nach dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht der erste Schritt des erfindungßgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Metall und einem Dielektrikum darin, daß auf das Dielektrikum ein Film aus elementarem Chrom aufgedampft wird. Unter elementarem Chrom wfcrd dabei Chrom als chemisch g reines Element im Gegensatz zu legiertem oder mit anderen Stoffen verbundenem Chrom verstanden. Typische Beispiele für dielektrisohe Stoffe, die verwendet werden können, sind Aluminiumoxid, Berylliumoxid_s Quarz, Glas und Saphir; natürlich sind viele andere Isolierstoffe ebenfalls geeignet. Das spezielle Material, das für einen gegebenen Anwendungsfall

100830/1457

BAD ORIGINAL

ausgewählt wird, ist dasjenige₉ dessen dielektrische Eigenschaften für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeignet sind«. Die Chromschicht kann beispielsweise auf den dielektrischen Körper mittels des "Ionen-Auftrags-Verfahrens" aufgebracht werden, das in einem Aufsatz von D» Mo Mattox ausführlich beschrieben ist, der den Titel trägt: "Film Deposition Using Accelerated Ions" und in der Zeitschrift Electrochemical Technology, Vol. 2, No. 9-10, September/Oktober 1964₅ Seiten 295-298, veröffentlicht wurde ο Vorzugsweise wird die Chromschicht bis zu einer Stärke von etwa 2,5 bis 25 /wn (0,0001 bis 0,001 Zoll) aufgetragen.

Das chrombeschichtete Dielektrikum kann dann durch Erwärmen in trockener Wasserstoff»Atmosphäre auf eine temperatur im Bereich von etwa 1325 bis 135O⁰C gesintert werden. Unter trockener Atmosphäre wird dabei eine Atmosphäre verstanden, deren Taupunkt unter -60⁰C liegt; dabei ist der Taupunkt diejenige Temperatur, bei der Wasserdampf in der betreffenden Atmosphäre kondensiert» Es wird darauf hingewiesen, daß das Sintern für die Herstellung einer Dielektrikum-Metall-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich ist, jedoch die Zugfestigkeit der erhaltenen Verbindung erhöht.

109830/U57

BAD ORIGINAL

Vttv dem Verlöten dea chronbeschiehtetan Körpers aas !jielel'trlüöhöm Material mit einem Metallkörper wird mit einem Hartlot, v/ie beispielsweise Kupfer oder Iiupf·5Γ~ίτθΧ3» oder einer Kupfer-Silber-Lsgierung, Das Lot kann auf den Metallkörper mittels des •"orher arwähnten Ionen-Auftrags-Verfahrens aufgebracht werden= Der Schmelzpunkt des Lotee sollte niedriger sein als der ^edes g der beiden zu verbindenden Stoffe. Beispielsweise kann bei der Verbindung von Berylliumoxid (Schmelzpunkt etwa 253O⁰C) als Dielektrikum mit Molybdän (Schmelzpunkt etwa 2620⁰C) als Lot Kupfer (Schmelzpunkt 1083⁰C) verwendet werden=

Der chrombeschichtete Körper aus dielektrischem Material und der mit Lot beschichtete Metallkörper werden sodann in der gewünschten Lage zusammengebracht und in trockener Wasserstoff atmosphäre auf eine Temperatur erwärmt, die etv/an höher als der Schmelzpunkt des Lotes, jedoch niedriger als die Schmelzpunkte der miteinander zu verbindenden Werkstoffe ißt, um das Lot zu. schmelaen und die Körper aus dielektrischem Material und Metall miteinander su -verbinden.. Pur ins Beispiel der zuvor erwähnfcen Stoffe Berylliumoxid und Kupfer liegt die geeignete Löttemperatur im Bereich

α/ ο

zwischen υ Ua <090°C und 1100°0

109830/HB7

BAD ORIGINAL

Mit besonderen Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe verwendet werden, die aus einer Verzögerungsleitung und deren Tragstäben besteht, die in ein als Gehäuse dienendes Rohr eingebaut sind. Sie einzelnen Verfahrensschritte sind in dem Blockdiagramm der Pig. 2 dargestellt, während der sich ergebende Aufbau in den verschiedenen Stadien der Herstellung in den Figo 3 bis 14 veranschaulicht ist₀

Wie in den Figo 3 und 4 dargestellt, werden Teile der Umfange« fläche eines Tragatabes 10 für eine Verzögerungsleitung, der aus einem Dielektrikum wie beispielsweise Berylliumoxid besteben kann» zuerst mit einer Schicht 12 aus elementarem Chrom überzogen. Die Chromschicht 12, die auf den Stab 10 nach dem vorerwähnten Ionen-Auftrags-Verfahren aufgedampft worden sein kann, weist vorzugsweise eine Stärke im Bereich zwischen 2,5 und 25 Mm(0,0001 und 0,001 Zoll) auf. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich die Chromschicht auf Streifen in Längsrichtung des Stabes 10, die sich auf einander gegenüberliegenden Stellen von dessen Umfangsfläohe befinden. Ein zylindrischer Abschnitt 14 der Staboberfläche, die sich etwa in der Mitte der Stablänge befindet, bleibt frei, dohc wird nicht mit Chrom bedeckt.

109830/U57

BAD

Der whrorabeechichtete dielektrische Stab 10 kann dann durch Erwärmen in trockener Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 1325⁰C und 135O⁰C gesintert werden» Ee wird nochmals darauf hingewiesen, daß auf den Sintervorgang verzichtet werden kann, obwohl das Sintern unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Zugfestigkeit der sich ergebenden Verbindung sehr g

erwünscht ist.

Wie in Fig. 5 dargestellt, kann dann ein Film 16 aus einem

dämpfenden Material, wie beispielsweise Titankarbid, auf die freie Oberfläche 14 des Stabes 10 beispielsweise nach dem

Kathodenzerstäubungs-Verfahren aufgetragen werden, um in

die Verzögerungsleitung eine Dämpfung einzuführen. Die dämpfende Schicht 16 ist vorzugsweise so abgeschrägt, daß ihre Dicke in ihrem Hittelbereich wesentlich größer ist als

an ihren Enden, um die Reflexion elektromagnetischer Wellen " zu reduzieren, wenn diese beim Betrieb der Einrichtung in axialer Richtung an dem eingebauten Stab 10 entlangwandern.

Eine typische Stärke des dämpfenden Filmes 16 ist etwa 51

an den Enden und etwa 1 /μλ in der Mitte. Obwohl auch andere dämpfende Stiffe wie beispielsweise pyrolytisch aufgetragener

109830/U57

BAD ORIGINAL

Kohlenstoff oder Graphit verwendet werden können, wird Titankarbid wegen seiner besseren thermischen Stabilität und der geringeren Temperatürabhängigkeit seines spezifischen Widerstandes bevorzugt.

Als nächster Schritt wird wieder Chrom aufgetragen, um auf einander gegenüberliegenden Flächenabschnitten des dämpfenden Filmes 16 Streifen 18 aus elementarem Chrom aufzubringen, die mit den auf die Staboberfläche aufgebrachten Chromstreifen 12 fluchten (vgl» Fig. 6). Der übrige Teil der Staboberfläche ist während dieses zweiten Chromauftrage abgedeckt, um einen weiteren Chromauftrag auf die zuvor aufgetragenen Schichten zu vermeiden und um die Stärke der Chromstreifen 18 auf etwa den gleichen Wert «u bringen wie diejenige der Streifen 12. Es wird darauf hingewiesen, daß nur dann in zwei getrennten Verfahrenaschritten Chrom aufgetragen werden muß, wenn das Verfahren ein Sintern des Chroms vorsieht. Wenn nämlich das Sintern erst nach dem Auftrag des Titankarbide erfolgen würde, würde während des Sinterns Titankarbid in das Dielektrikum eindiffundieren und dadurch die Widerstandeeigensohaften dee Titankarbidfilmes verändern. Deshalb wird es vorgesogen, sunäohet den

109830/1457

BAD OWQINAt

überwiegenden Te 11 des Chrome aufzutragen und au eint era, anschließend das Titankarbid aufzubringen und dann noch Chrom auf das Tifcankarbid aufzutragen. Dadurch wird sichergestellt, daß das Chrom mit Ausnahme der relativ kleinen Anteile, die das Titankarbid Überdecken, gesintert werden kann, ehne die Dämpfungseigenschaften des Titankarbidfilmes ungünstig zu beeinflussen*

Ee wird ferner darauf hingewiesen, daß bei Einrichtungen mit ausreichend niedrigem Keistungspegel, bei denen eine Dämpfung nicht erforderlich istι die Verfahrenssohritte des Auftragens des dämpfenden Filmes 16 und des Auftragen« der zweiten Cbromaobicht 18 weggelassen werden können. In diesem Fall wäre es nicht nötig, für ein Freibleiben der Staboberflache 14 duroh Abdecken während des ersten Chromauftrags zu sorgen, sondern es könnten die Chromstrelfen sich über die gesamte Länge des Stabes 10 erstrecken. *

Wie in den Flg. 7 und β dargestellt, wird eine Verzögerungsleitung 20, an der die Halteatäbe 10 befestigt werden sollen, durch Abflachen ihrer äußeren tJmfangsfläohe 21 und duroh Auftragen einer Loteohioht 22 auf diese abgeflachte Fläche

109830/1457

BAD

Vorbereitet; dabei wird auch etwae Lot auf den übrigen Qberfläohen der Verzögerungsleitung 20 niedergeschlagen. Obwohl in der Zeiehnung eine Verzögerungsleitung in Form einer Wendel dargestellt ist, versteht «s eich, daß andere Typen von Verzögerungsleitungen, wie beispielsweise ringförmige oder kleeblattartige Leitungen, ebenfalls geeignet sind. Das Lot 22 kann aus irgend einen der zuvor genannten Materialien bestehen, das zur Herstellung einer Dielektrikum-Metall-Verbindung nach dea Verfahren der Figo 1 geeignet ist, und auf die Verzögerungsleitung 20 Mittels des zuvor erwähnten Ionen-Auftrags-Verfahrens aufgebracht werden« Als typisches Beispiel können die Verzögerungsleitung 20 aus Molybdän und das Lot aus Kupfer bestehen.

Sine Anzahl von chrombeschichteten Haltestäben 10 wird dann in der in der Pig. 9 dargestellten Weise üb die äußere Umfangefläche der Verzögerungsleitung 20 herum so angeordnet, daß die Chromstreifen 12 die Lotsohicht 22 berühren» Ee wird darauf hingewiesen, daß je nach den speziellen Konstruktionsmerkmalen theoretisoh jede beliebige Anzahl von Stäben 10 zur Halterung der Verzögerungeleitung 20 verwendet werden kenn und ?ig. 9 nur beispielsweise drei soloher Tragetäbe zeigt· Sie Baugruppe

109830/1457

BAD ORIGINAL

wird darauf in trockener Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt» die etwas höber 1st als der Schmelzpunkt dee Lotes 22, aber geringer als die Schmelzpunkte der Werkstoffe, aus denen die Verzögerungsleitung 20 und die Stäbe 10 bestehen, um das Lot 22 zu schmela^s. und eine Lötverbindung 23 (Flg. 11) zwischen den Stäben 10 und der Verzögerungsleitung 20 herzustellen. Wird als Lot Kupfer verwendet, um Berylliumstäbe mit einer Verzögerungsleitung . aus Molybdän zu verbinden, dann liegt eine geeignete Löttemperatur im Bereich zwischen etwa 1090 und 1100⁰Ce.

Nachdem die Verzögerungsleitung 20 mit den Tragstäben 10 zusammengelötet worden ist, ist es erforderlich, das Chrom von den nach innen geriohteten Teilen der Staboberflächen, die die Verzögerungsleitung 20 nicht berühren, zu entfernen, um einen Kurzsohlußpfad entlang der Stäbe 10 zwischen einander benachbarten Windungen der Verzögerungsleitung 20 zu beseitigen. a Das Chrom an den nach außen gerichteten Oberflächenabschnitten der Stäbe 10 darf dagegen nicht entfernt werden, weil dieee Oberflächenabsohnitte später mit einem als Gehäuse dienenden. Rohr verlötet werden müssen» Deshalb wird, wie in Pig, 11 dargestellt, eine Hiokelsohicht 24, beispielsweise mittels

•A

109830/1457

BAD ORIGINAL

des bereite erwähnten lonen-Auftrage-Verfahrens auf die Chromstreifen 12 aufgebracht» die sieh auf den naeh außen gewandten Oberflächen der Stäbe 10 befinden. Bas zwischen den Lötverbindungen 23 auf den inneren Oberflächenabschnitten der Stäbe 10 befindliche Chrom wird durch etwa zwei Minuten langes Eintauchen der Einheit in konzentrierte Salzsäure mit einer Temperatur von etwa 5O⁰C entfernt, wobei die Nickelsohioht 24 das Chrom auf den äußeren Oberflächenabschnitten der Stäbe 10 vor dem Angriff der Salzsäure schützt. Sen sich nach diesem Verfahrenssohritt der selektiven Chromentfernung ergebenden Aufbau zeigt Figo 12„

Die Baugruppe wird anschließend zum Einlöten in ein als Gehäuse dienendes Rohr verbereitet, das vorzugsweise aus einem Werkstoff besteht, dessen thermischer Auedehnungskoeffizient im wesentlichen gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des die Tragstäbe 10 bildenden Werkstoffes ist. Beispielsweise kann bei Tragetäben aus Berylliumoxid das als Gehäuse dienende Rohr aus Niob bestehen oder aua Molybdän- und Kupferteilen zusammengesetzt sein, die in Längerichtung des Rohres miteinander abwechseln und die erforderlichen relativen Längen aufweisen, um einen effektiven

109830/U57

BAD ORIGINAL

thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu ergeben, der dem von Berylliumoxid im wesentlichen gleich isto Wie in Figo 13 dargestellt, wird Tor dem Einsetzen der Baugruppe in das umgebende Rohr auf den Nickelfilm 24 ein Film 26 aus einem Lot aufgetragen, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotes, das zur Verbindung der Stäbe 10 mit der Verzögerungsleitung 20 verwendet wurde« Das Aufbringen des Lotes kann wieder mittels des zuvor bereits erwähnten Ionen-Auftrage- | Verfahrens erfolgen. Ein Beispiel für ein geeignetes Lot, das als Schicht 26 verwendet werden kann., wenn ein aus Molybdän und Kupfer bestehendes Rohr mit Tragstäben aus Berylliumoxid verbunden werden soll, ist eine Kupfer-Silber-Legierung, die im wesentlichen aus 28$ Kupfer und 72# Silber besteht·

Anschließend werden die Verzögerungsleitung 20 und die an ihr befestigten Tragstäbe 10 in das als Gehäuse dienende Rohr 28 so eingesetzt, wie es Fig« H zeigt, Sie so erhaltene j Baugruppe wird dann in einer trockenen Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur gebracht, die etwas höher als der Schmelzpunkt des Lotes 26, aber niedriger als der Schmelzpunkt des Lotes 22 ist, das bei den vorhergehenden Lötungen verwendet wurde. Bei Anwendung der zuvor als Beispiel erwähnten Kupfer-Silber-Legierung als Lot 26 würde die geeignete Löttemperatur

109830/ U57 ^{BAD 0RIGi}NAL

in einem Bereich von etwa 840 bis 850⁰C liegen,= Auf diese Weise werden Lötverbindungen 30 zwischen dem Rohr 28 und den jeweiligen Stäben 10 gebildet, durch die die Stäbe an dem Rohr befestigt werden und die Einheit aus Verzögerungsleitung, Halterung und Gehäuse fertiggestellt wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorzugsweise zum Verbinden von Verzögerungsleitungen mit ihren Tragstäben und zur Verbindung der Tragstäbe mit einem als Gehäuse dienenden Rohr geeignet ist, ist die Erfindung bei der Herstellung von Dielektrikum-Metall-Verbindungen mit hoher thermischer Leitfähigkeit und niederem Verlustfaktor bei Höchstfrequenzen allgemein anwendbar» Bei der Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Trägern, Gehäusen und Dämpfungseinrichtungen von Verzögerungsleitungen sind die so hergestellten Einheiten in der Lage, größere Leistungen zu verarbeiten ale seither bekannte Einheiten etwa gleicher Dimensionen«,

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen·

109830/U57

BAD

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zum Verbinden eines Körpers aus einem dielektrischen Werkstoff mit einem metallischen Körper, insbesondere zur Herstellung von Verzögerungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einen Teil der Oberfläche des dielektrischen Körpers (10) ein Film (12) aus elementarem Chrom aufgedampft wird, daß danach der metallische, mindestens stellenweise mit einem Überzug (22) aus einem Lot * versehene Körper (20) in die bezüglich des dielektrischen Körpers (10) gewünschte Lage gebracht wird, so daß eich der Lotüberzug (22) And der Chromfilm (12) zumindest stellenweise berühren, und daß endlich die gesamte Einheit (10, 20) in trockener Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt wird, die über dem Schmelzpunkt des Lotes, aber unter den Schmelzpunkten der Werkstoffe des metallischen und des dielektrischen Körpers liegt.

   2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht bis zu einer Stärke zwischen 2,5 und 25,^m aufgetragen wird«

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß als Material für den dielektrischen Körper (10) Berylliumoxid, als Material für den metallischen Körper (20) Molybdän und als Lot Kupfer verwendet werden.

   109830/U57

   Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Chromüberzug versehene dielektrische Körper (10) gesintert wird, ehe er mit dem metallischen Körper (20) in der gewünsohten Anordnung zusammengefügt wircL

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern in trockener Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich zwischen 1325⁰C und 135O⁰C erfolgte

   6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Befestigen einer Verzögerungsleitung in einem Gehäuse, dadurch gekenn« zeichnet, daß auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines jeden von mehreren Stäben (10) aus dielektrischem Material ein Film (12) aus elementarem Chrom aufgedampft wird und anschließend die Stäbe (10) um die äußere Umfangefläche einer zumindest teilweise mit einem Überzug (22) aus einem ersten Lot versehenen Verzögerungsleitung (20) herum so angeordnet werden, daß zumindest stellenweise der Lot» Überzug (22) den Chromfilm (12) berührt, worauf diese Einheit (10, 20) in trockener Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt wird, die über dem Schmelzpunkt

   109830/1457

   BAD ORIGINAL

   des ersten Lotes und unter den Schmelzpunkten der Werkstoffe liegt, aus denen die Stäbe (10) und die Verzögerungsleitung (20) bestehen, daß danach der Chromfilm (12) von den nach innen gewandten Oberflächenbereichen der Stäbe (10), die die Verzögerungsleitung nicht berühren, entfernt und zumindest stellenweise auf den nach außen gewandten Oberflächenabschnitten der Stäbe (10) ein Überzug aus einem zweiten Lot aufge- | tragen wird, dessen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt des ersten Lotes liegt, worauf die Einheit (10, 20) in ein sie umgebendes Gehäuse eingesetzt wird, dessen Werkstoff einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der im wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Stabwerkstoffes entspricht, und daß endlich die gesamte Einheit in einer trockenen Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur erwärmt wird, die über dem Schmelzpunkt des zweiten Lotes und unter dem Schmelzpunkt des ersten Lotes ä liegt.

   7» Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die dielektrischen Stäbe (10) Berylliumoxid, für die Verzögerungsleitung (20) Molybdän, für das erste Lot Kupfer und für das zweite Lot eine Legierung aus Kupfer und Silber verwendet wird.

   109830/1457

   8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Chrom überzogenen dielektrischen Stäbe (10) gesintert werden, ehe sie an der äußeren Umfangsfläche der Verzögerungsleitung (20) angebracht werden.

   9ο Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung einer Verzögerungsleitung mit Dämpfung, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufdampfen des Chromfilms auf jeden der Stäbe (10) ein sich in Längsrichtung erstreckender Bereich (14) von Chrom freigehalten wird und vor dem Zusammenfügen der Teile und dem Erwärmen der Einheit (10» 20) die teilweise mit Chrom bedeckten Stäbe (10) gesintert, anschließend auf die chromfreien Stellen ein Film aus dämpfendem Material aufgedampft und darauf auf jede der Dämpfungs~ schichten elementares Chrom aufgedampft wird«

   ™ 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsmaterial Titankarbid verwendet wird«

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Titankarbid mittels des Kathodenzerstäubungs-Verfahrens aufgetragen wird.

   109830/U57

   12o Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Chromschicht von nach Innen gewandten Oberflächenbercdchen der Stäbe, die nicht die Verzögerungsleitung berühren, dadurch bewirkt wird, daß ein Nickelfilm zrdndestei*^ itellenweie· auf die Chromschicht der nach außen gewandten Oberflächenabschnitte aufgetragen und die Einheit in Salzsäure eingetaucht wird, so daß das nicht durch Nickel geschützte | Chrom weggeätzt wirdo

   13o Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zusammenlöten der dielektrischen Stäbe (10) mit der Verzögerungsleitung (20) eine zweite Schicht elementaren Chroms auf die nach außen welsenden Oberflächenabschnitte der dielektrischen Stäbe (10) und auf diese zweite Chromschicht eine fest haftende Nickelschicht aufgetragen wird, auf die das zweite lot aufgebracht wirdo

   14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des ersten Chromfilms auf die Stäbe eine Schicht (16) aus dämpfendem Material aufgetragen und der anschließend aufgebrachte Chromfilm (18) teils auf den Stäben (10) und teile auf den Dämpfungsschichten (16) haftet.

   109830/U57

   15o Vorrichtung zur Verzögerung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einer in ein Metallgehäuse eingebauten Verzögerungsleitung; die mittels sich parallel zur Verzögerungsleitung und zum Gehäuse erstreckenden dielektrischen Stäben im Gehäuse gehalten ist, dadurch gekennzeichnet» daß die dielektrischen Stäbe an den Stellen, an denen sie die Verzögerungsleitung und das Gehäuse berühren, eine Metallisierung aufweisen und sowohl mit der Verzögerungsleitung als auch mit dem Gehäuse insbesondere hart verlötet sind.

   16o Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindung zu der Verzögerungsleitung herstellende Lot, ZoBo Kupfer, einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das zwischen die Stäbe und das Gehäuse eingebrachte, beispielsweise von einer Silber-Kupfer-Legierung gebildete Lot.

   17o Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung von einer Ohromsohioht gebildet wird.

   18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, daduroh gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung in an sich bekannter Weise von einer Wendel gebildet wird und die Stäbe parallel zur Wendelaohse an den Windungen der Wendel anliegen«,

   109830/U57