DE19753031C1 - Kreisringförmige Lotfolie und Verfahren zur Herstellung von Vakuumschaltröhren mit schneidgelöteten Metall-Keramik-Verbindungen - Google Patents

Description

Kreisringförmige Lotfolie und Verfahren zur Herstellung von Vakuumschaltröhren mit schneidgelöteten Metall-Keramik-Ver­ bindungen.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fertigungstechnik für vakuumelektronische Bauelemente und ist bei der Herstellung von Vakuumschaltröhren anzuwenden, die wenigstens einen hohlzylindrischen Keramikisolator und einen feststehenden so­ wie einen bewegbaren Kontakt aufweisen, wobei die beiden Kon­ takte jeweils durch eine Endplatte hindurchgeführt sind, die mit der jeweiligen Stirnfläche des Keramikisolators über einen zylindrischen Ansatz mittels einer Schneidenlötung ver­ lötet ist.

Auf dem Gebiet der Vakuumschaltröhren zielen die Entwick­ lungsmaßnahmen unter anderem darauf ab, den Herstellungs­ prozeß zu optimieren, insbesondere die Anzahl der Fertigungs­ schritte zu reduzieren. So ist man zunehmend dazu übergegan­ gen, das Evakuieren und gasdichte Verschließen der Röhren in den Lötprozeß zu integrieren, wobei das Gas durch axiale Kanäle in Fügebereichen zwischen den zu verlötenden Bauteilen hindurch abgepumpt wird (DE 39 31 774 A1). Weiterhin ist man bemüht, die Anzahl der Lötvorgänge soweit wie möglich zu re­ duzieren; so werden zusammen mit der Verschlußlötung auch an­ dere Fügebereiche verlötet (DE 195 10 850 C1).

Ein wesentlicher Fertigungsabschnitt bei der Herstellung von Vakuumschaltröhren ist auch die zentrische Zuordnung der ver­ schiedenen Bauteile zueinander, was üblicherweise unter Ver­ wendung von Lötformen erfolgt (DE 93 19 945 U). Hierbei kommt es u. a. auf die zentrische Zuordnung des feststehenden Kon­ taktbolzens und der mit ihm verbundenen oder zu verbindenden Endplatte bezüglich des Keramikisolators an, weiterhin auf die zentrische Zuordnung von bewegbarem Kontaktbolzen, dem zugehörigen Faltenbalg und der zugehörigen Endplatte bezüg­ lich des Keramikisolators und - bei Vakuumschaltröhren mit zwei oder mehreren Keramikisolatoren - auf die zentrische Zu­ ordnung eines Verbindungsteiles zu zwei einander benachbarten Keramikisolatoren.

Um bei der Herstellung von Vakuumschaltröhren auf besondere, der Zentrierung dienende Hilfsvorrichtungen verzichten zu können, ist es bekannt, Maßnahmen zur "Selbstzentrierung" der Bauteile vorzusehen. Für Vakuumschaltröhren, bei denen die Bauteile im Fügebereich flächig miteinander verlötet werden, kann im Bereich der Endplatten hierzu der hohlzylindrische Keramikisolator stirnseitig nach innen hin abgesetzt und die Endplatte mittels eines mit der Endplatte verbundenen zylindrischen Steuerschirmes auf den sich ergebenden ring­ förmigen Absatz aufgesetzt sein (DE 36 28 174 A1). Im Bereich der Halterung eines Dampfschirmes, die zwischen zwei hohlzy­ lindrischen Keramikisolatoren angeordnet ist, können hierzu aus der Halterung oder aus dem mit der Halterung verbundenen oder einstückig ausgebildeten Dampfschirm umfänglich Laschen herausgedrückt sein, die an der Innenwand des jeweiligen Keramikisolators federnd anliegen (DE 37 19 256 A1).

Neben Vakuumschaltröhren, bei denen die Fügebereiche flächig ausgebildet sind, sind auch Vakuumschaltröhren gebräuchlich, bei denen die Metall-Keramik-Fügebereiche als Schneidenlötung ausgebildet sind, bei denen also ein rohrförmiges Metallteil geringer Wandstärke stumpf auf eine kreisringförmige Stirn­ fläche des Keramikteils aufgesetzt wird. In aller Regel wer­ den für diese Fügebereiche Lotfolien verwendet, die bei der gegenseitigen zentrischen Zuordnung der Bauteile zwischen den zu verlötenden Bauteilen angeordnet werden (US 4 088 860 A).

Bei Vakuumschaltröhren, bei denen die Deckel aus nichtrosten­ dem, austenitischem Edelstahl bestehen und mit der Isolierke­ ramik unter Zwischenlage eines Weichmetallteiles als Kompen­ sationsschicht über eine Stirnlötung verbunden sind, hat man zur gegenseitigen Zentrierung von Keramik, Weichmetallteil und Deckel das Weichmetallteil als Ringscheibe mit inneren und äußeren Laschen ausgebildet, wobei diese Laschen um einen Winkel von etwa 90° abgebogen sind. Die inneren Laschen die­ nen dabei zur Zentrierung des Weichmetallteiles gegenüber dem Isolator und die äußeren Laschen zur Zentrierung des Deckels gegenüber dem Weichmetallteil (DE 87 09 569 U1).

Ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbe­ griffes des Patentanspruches 1 (US 4 088 860 A) liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Zentrierung der Bauteile ohne Verwendung von Löthilfsvorrichtungen zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Zentrierung der Bauteile mit Hilfe der Lotfolien er­ folgt, die einerseits an dem Keramikisolator radial zentriert angeordnet werden und die andererseits mit axialen Erhebungen zur radialen Zentrierung der Endplatten versehen sind. Bei Vakuumschaltröhren, die zwei koaxial angeordnete Keramik­ isolatoren aufweisen, die über ein hohlzylindrisches, rohr­ förmiges Zwischenstück mittels Schneidenlötungen miteinander verbunden sind, soll auch die Zentrierung des hohlzylindri­ schen Zwischenstückes gegenüber den beiden Keramikisolatoren in der gleichen Weise wie die Zentrierung der Endplatten er­ folgen.

Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Verfahren werden also die Lotfolien als Zentrierelemente verwendet. Dadurch erübrigt sich eine spezielle Formgebung der Stirnseiten der Keramikisolatoren bzw. der Endplatten und auch eine spezielle Formgebung eines zwischen zwei Keramikisolatoren gegebenen­ falls vorhandenen Zwischenstückes. Insgesamt wird die Formge­ bung der eigentlichen Bauteile der Vakuumschaltröhre nicht verändert, während die Selbstzentrierung allein mit Hilfe der Lotfolien gewährleistet wird, die beim Lötprozeß schmelzen und dabei ihre ursprüngliche, gegenüber herkömmlichen Lot­ folien veränderte Formgebung verlieren.

In Durchführung der Erfindung können die Lotfolien zur Zen­ trierung an dem jeweiligen Keramikisolator abgewinkelte, an der Innenwand des Keramikisolators anliegende Abschnitte auf­ weisen. Die Lotfolien können aber auch mit den metallisierten Stirnflächen des Keramikisolators durch Schweißen zentriert befestigt sein. - Die an den Lotfolien vorgesehenen axialen Erhebungen zur Zentrierung der Metallteile bestehen zweckmäßig aus abgewinkelten Abschnitten, die gegebenenfalls radiale Durchlässe bilden. Die an den Lotfolien vorgesehenen abgewinkelten Abschnitte werden zweckmäßig durch einen Stanz- und Prägevorgang erzeugt.

Ausführungsbeispiele für die gemäß der Erfindung vorgesehene Selbstzentrierung unter Verwendung von Lotfolien sind in den Fig. 1 bis 11 dargestellt.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine Vakuumschaltröhre mit zwei Keramik­ isolatoren und einem metallischen Zwischenstück im Ausschnitt,

Fig. 2 und 3 eine erste Ausführungsform einer der Zentrierung dienenden Lotfolie,

Fig. 4 bis 6, Fig. 7 und 8 sowie Fig. 9 bis 11 drei weitere Ausführungsformen einer der Zentrierung dienenden Lotfolie.

Die Vakuumschaltröhre gemäß Fig. 1 weist ein feststehendes Kontaktteil mit einem Kontaktkörper 1 und einem Kontaktbolzen 2 und ein bewegbares Kontaktteil mit einem Kontaktkörper 3 und einem Kontaktbolzen 4 auf. Dem bewegbaren Kontaktteil ist weiterhin ein Faltenbalg 5 und eine Endplatte 6 zugeordnet, die mit einem Schirmelement 7 verbunden ist. Das Schirm­ element 7 bildet zugleich einen zylindrischen Ansatz 8, der an der einen Stirnseite eines hohlzylindrischen Keramikisola­ tors 10 anliegt und mit diesem Keramikisolator im Fügebereich 15 mittels einer Schneidenlötung vakuumdicht verbunden ist. Zwischen dem Keramikisolator 10 und einem zweiten hohlzylin­ drischen Keramikisolator 11 ist ein rohrförmiges, metalli­ sches Gehäuseteil 12 angeordnet, das mit schneidenartigen Ansätzen 13 und 14 versehen ist. Diese Ansätze sind jeweils im Fügebereich 16 bzw. 17 mittels einer Schneidenlötung stumpf mit den entsprechenden Stirnseiten der Keramikisolato­ ren verlötet. Für diese Lötverbindung wurde eine Lotfolie be­ nutzt, die die Zentrierung der jeweils zu verbindenden Teile bezüglich der Mittelachse der Vakuumschaltröhre sicherstellt.

Gemäß den Fig. 2 und 3 kann eine kreisringförmige Lotfolie 30 verwendet werden, die gleichmäßig am Umfang verteilt Erhe­ bungen in Form von abgewinkelten Abschnitten 31 und 32 auf­ weist. Die abgewinkelten Abschnitte 31 sind dabei gemäß Fig. 3 am inneren Umfang der Lotfolie angeordnet und dienen der Zentrierung der Lotfolie in bezug auf den jeweiligen Keramikisolator. Die abgewinkelten Abschnitte 32 sind entge­ gengesetzt zu den Abschnitten 31 abgewinkelt und befinden sich etwas nach innen versetzt am äußeren Umfang der Lot­ folie. Sie dienen als Anlageflächen für den jeweiligen hohlzylindrischen bzw. rohrförmigen Ansatz des mit dem Kera­ mikisolator zu verbindenden Metallteiles. Dieses liegt dann mit seinem äußeren Umfang an dem jeweiligen Abschnitt 32 an.

Gemäß den Fig. 4, 5 und 6 kann zur Herstellung der Lötver­ bindung und für die Zentrierung der zu verbindenden Teile auch eine Lotfolie 40 verwendet werden, die abwechselnd mit am Innenumfang und am Außenumfang angeordneten Ausstanzungen 41 und 42 versehen ist, wobei die in Radialrichtung der Lot­ folie verbleibenden Stege vertikal abwechselnd in die eine und andere Richtung durch dreieckförmige Prägungen, bei denen es sich um axiale Erhebungen im Sinne der Erfindung handelt, deformiert sind. Die Prägungen 43 dienen dabei zur Zentrie­ rung der Lotfolie an der inneren Oberfläche des jeweiligen Keramikisolators und die Prägungen 44 zur Zentrierung des aufzusetzenden Metallteiles, also beispielsweise des Schirm­ elementes 7 gemäß Fig. 1.

Gemäß den Fig. 7 und 8 können bei Vakuumschaltröhren mit einem einzigen Keramikisolator Lotfolien verwendet werden, die zunächst axial fluchtend an den beiden metallisierten Stirnflächen des Keramikisolators mechanisch befestigt wer­ den, beispielsweise durch Punkt- oder Laserstrahl-Schweißung aus mehreren Schweißpunkten 53. Diese Lotfolien sind zur Zentrierung von Metallteilen lediglich am Außenumfang mit Prägungen 52 versehen, die im Querschnitt beispielsweise die Form eines Halbzylinders haben. Damit die zu zentrierenden Metallteile an diesen Prägungen anliegen können, sind nach innen hin Ausstanzungen 51 vorgesehen. - Diese Art der Fixierung der Lotfolien an einem Keramikisolator bietet den Vorteil, daß für den Aufbau der Vakuumschaltröhre kostengünstige Isolierkeramiken mit großen Toleranzen von In­ nen- und Außendurchmesser eingesetzt werden können.

Auch die Fig. 9 bis 11 zeigen eine Lotfolie 60, die an der jeweiligen Stirnseite eines Keramikisolators mit Hilfe von Schweißpunkten 63 zentrisch und/oder axial fluchtend mit der Lotfolie an der anderen Stirnseite fixiert wird. Die hier ebenfalls halbzylindrischen Prägungen 61 erstrecken sich über die gesamte Breite der Lotfolie, wobei spezielle in Umfangs­ richtung verlaufende Schlitze 62 zum Einsetzen des jeweiligen Metallteiles vorgesehen sind.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 4, 7 und 9 bilden die Prägungen 43 und 44 sowie 52 und 61 zugleich axiale Gasdurchlässe, über die vor dem eigentlichen Lötprozeß der Innenraum der Vakuumschaltröhre entgast werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 können Entgasungsspalte dadurch gebildet werden, daß die Lotfolie mit Ausstanzungen versehen wird, die von der Lötkante des jeweiligen Metall­ teiles überbrückt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Vakuumschaltröhren, die wenigstens einen hohlzylindrischen Keramikisolator und einen feststehenden sowie einen bewegbaren Kontakt aufweisen, wobei die beiden Kontakte jeweils durch eine Endplatte hin­ durchgeführt sind, die mit der jeweiligen Stirnfläche des Keramikisolators über einen zylindrischen Ansatz mittels einer Schneidenlötung verlötet ist,
bei dem zwischen den zu verlötenden Bauteilen Lotfolien ange­ ordnet werden
und bei dem die Bauteile in ihrer gegenseitigen Zuordnung zentriert und nachfolgend in einem Lötofen miteinander ver­ lötet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Bauteile (7, 10) mit Hilfe der Lotfo­ lien (30) erfolgt, die einerseits an dem Keramikisolator (10) radial zentriert angeordnet werden und die andererseits mit axialen Erhebungen (32) zur radialen Zentrierung der End­ platten (6, 7) versehen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Lotfolien (30), die zur radialen Zentrierung an dem Keramik­ isolator (10) abgewinkelte, an der Innenwand des Keramik­ isolators anliegende Abschnitte (31) aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Lotfolien (50, 60), die an den metallisierten Stirnflächen des Keramikisolators (10, 11) durch Schweißen (53) zentriert befe­ stigt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Lotfolien (40, 50, 60), bei denen die axialen Erhebungen (44, 52, 61) aus abgewinkelten, gegebenenfalls radiale Gas­ durchlässe bildenden Abschnitten bestehen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Vakuumschaltröhren, die zwei koaxial angeordnete Keramik­ isolatoren aufweisen, welche über ein hohlzylindrisches Zwischenstück mittels Schneidenlötungen miteinander verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung des hohlzylindrischen Zwischenstückes (12) gegenüber den beiden Keramikisolatoren (10, 11) in der gleichen Weise wie die Zentrierung der Endplatten (6, 7) er­ folgt.

6. Kreisringförmige Lotfolie zur Herstellung einer axialen Lötverbindung zwischen der Stirnfläche eines hohlzylindri­ schen Keramikteiles und der Stirnkante eines rohrförmigen Me­ tallteiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotfolie (30) mit axialen Erhebungen (32) zur Zen­ trierung des Metallteiles auf der Lotfolie versehen ist.

7. Lotfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotfolie (30) zusätzlich mit axialen Erhebungen (31) zur Zentrierung der Lotfolie an der Innenwand des Keramiktei­ les versehen ist.