DE2159531A1 - Metall-keramik-durchfuehrung - Google Patents

Metall-keramik-durchfuehrung

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Description

PatCBtaawalt
: N. V. Philips'Gioeilampenfabrfefcee
Akte Na PHN- 5966
Anmeldung vomi 26. NOV. 1971
N.V. PHILIPS *GLOEILAMPENEABRIEKEiT, EINDHOVEN/HOLLAND
"Metall-Keramik-Durchführung"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall-Keramik-Durchführung, insbesondere eine flüssigkeits- oder vakuumdichte Durchführung, "bei der ein Metalleiter mittels eines glasartigen Materials in einer keramischen Wand mit einer Dicke von mehr als 2 mm befestigt ist, wobei eine Öffnung mit einem sprungartig erweiterten Teil verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Durchführung eines Leiters mit einem den des keramischen Teiles unterschreitenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. eines aus Molybdän bestehenden" Leiters. " ■
Eine derartige Durchführung ist aus der USA-Patentschrift 3.5.45.950 bekannt. Dabei wird der weite Teil der Öffnung von einem Körper ausgefüllt, der aus einem glasartigen Material besteht und der auf der Oberseite eine Aushöhlung aufweist. Durch genau geregelte Erhitzung wird erreicht, daß das glasartige Material derart weich wird» daß es an dem Leiter und an der Innenwand des erweiterten Teiles der Öffnung haftet, ohne daß jedoch auf der Metalloberfläche ein Meniskus gebildet und ohne daß der Spalt zwischen dem Leiter und der Innenwand des engen Teiles der Öffnung ausgefüllt wird. Das glasartige Material soll dabei also nicht dünnflüssig werden.
Es hat sich aber herausgestellt, daß eine derartige große Anhäufung von glasartigem Material in dem weiten Teil der öff-
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nung die Bildung von Rissen in dem glasartigen Material während der Abkühlung nach dem Erweichen dieses Materials herbeiführen kann. Dies ist auch der Fall, wenn in einer Wand mit einer Dicke von mehr als 2 mm ein Leiter mittels eines glasartigen Materials unter Anwendung einer engen Öffnung mit konstantem Durchmesser befestigt wird.
Es stellt sich hera.us, daß bei einer Metall-Kerämik-Durchführung, bei der ein Metalleiter mittels eines gläsartigen Materials in einer Öffnung in einer keramischen Wand mit einer Dicke von mehr als 2 mm befestigt ist, welche Öffnung einen engen Teil aufweist, der sprungartig in einen erweiterten Teil übergeht, die erwähnte.Schwierigkeit völlig vermieden werden kann, wenn nach der Erfindung die Menge glasartigen Materials derart gewählt und angebracht ist und wenn auf eine derart hohe Temperatur erhitzt worden ist, daß das glasartige Material den Spalt zwischen dem leiter und der Innenwand des engen Teiles der Öffnung völlig ausgefüllt hat, aber auf· dem Boden des weiten Teiles der Öffnung eine verhältnismäßig dünne Schicht gebildet hat, die sowohl auf dem Leiter als auch auf der Innenwand des weiten Teiles der Öffnung einen Meniskus gebildet hat. Die Länge des engen Teiles der Öffnung kann vorzugsweise gleich der des weiten Teiles sein, aber muß mindestens derart groß sein, daß die gewünschte Abdichtung erhalten wird; sie soll aber bestimmt nicht größer als etwa 2 mm sein, damit Sprünge der glasartigen Schicht während der Abkühlung nach dem Schmelzen dieses Materials oder nachher beim Betrieb vermieden wird. Dadurch, daß die dünne glasartige Schicht auf dem Boden des weiten Teiles der Öffnung auf der Metalloberfläche und auf der Innenwand dieses Teiles der Öffnung einen Meniskus bildet, . tritt auch hier keine Bildung von Rissen'auf, während eine genügende mechanische Festigkeit erhalten wird. Die Dicke der glasartigen Schicht auf dem Boden des weiten Teiles der öffnung beträgt 100 bis 1000 /um, welche Schicht auf der Seite, des Leiters und auf der Innenwand der Öffnung einen Meniskus bil-
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de.t... Der Durchmesser des weiten Teiles der Öffnung ist vorzugsweise drei'"bis viermal größer als der Durehmesser des engen. Teiles. . ' " .-.-.."' , . .
Das glasartige Material weist vorzugsweise die folgende Zusammensetzung auf:
37 Gew.io MnO, ..*..-". 50 G-ew.f» SiOp und
■.-.-■ . 13 $
C,
Dieses Material wird bei 13000C während 10 Minuten geschmolzen. Der Leiter kann aus Molybdän bestehen, was für bestimmte Anwendungen notwendig ist. ■
Die Anwendung sprungartig erweiterter Öffnungen bei Metall-Keramik-Verbindungen ist an sich z.B. aus, der USA-Patentschrift 3.385.618 bekannt, nach der ein metallisches_Lötmaterial verwendet wird, das einen Meniskus auf dem Leiter und eine dünne Schicht auf dem Boden des.-weiten,Teiles bildet. Dabei muß "aber der Spalt zwischen "dem Leiter und der Innenwand des engen Teiles der Öffnung yon Lötmate.rial frei bleiben, damit der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik neutralisiert werden kann. Der erweiterte Teil ist vorgesehen, um die ganze Oberfläche metallisieren und diese Metallschicht nachher von der oberen Flache entfernen zu können, wobei die Metallschicht auf dem Boden des weiten Teiles der Öffnung beibehalten wird, was erforderlich ist, um das Fließen des Metallots zu bewirken.
Nach der USA-Patentschrift 2.731.578 wird die erweiterte Öffnung angebracht, um einen Isolierweg zwischen der metallisierten Oberfläche des keramischen Teiles und dem Durchführungsleiter zu erhalten. Nach der britischen Patentschrift 522.217 wird der erweiterte Teil der Öffnung angebracht, um gegebenen-
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falls Kontaktglieder auf dem Durchführungsleiter befestigen zu können. Die Bedingungen sind bei Anwendung eines metallischen Lötmaterials aber ganz verschieden von den bei Anwendung eines glasartigen Materials auftretenden Bedingungen,
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Metall-Keramik-Durchführung nach der Erfindung zeigt*
In der Figur bezeichnet 1 eine keramische Wand mit einer Dicke von 4 mm, durch die ein Molybdänleiter 2 mit einem Durchmesser von 1,5 mm hindurchgeführt ist. Die Öffnung in der Wand 1 . weist einen engen Teil 3 mit einem Durchmesser von 1,6 mm und einen weiten Teil 4 mit einem Durchmesser von 6 mm auf. Der Spalt zwischen dem Leiter 2 und der Innenwand des Teiles 3 der Öffnung ist völlig mit einem glasartigen Material 5 der vorerwähnten Zusammensetzung ausgefüllt. Der Boden des Teiles 4 der Öffnung ist mit einer Schicht 6 des glasartigen Materials 5 bed-eckt. Die Dicke der Schicht 6 kann 100 bis 1000 /um betragen. Die Schicht 6 bildet einen Meniskus 7 an der Metalloberfläche des Durchführungsleiters 2 sowie auf der Innenwand 8 des Teiles' 4 der Öffnung,
Nach Anbringung.des Leiters 2 in der Öffnung wird die Suspension auf dem Boden des weiten Teiles 4 angebracht. Der Schmelzvorgang wird in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 13000C während 10 Minuten durchgeführt, wobei sich die Schicht 6 mit dem Meniskus 7 bildet, und wobei der Spalt zwischen dem Leiter 2 und der Innenwand der Öffnung 3 ausgefüllt wird. Da die Erhitzungsweise nicht kritisch ist, kann eine keramische Wand mit einer Vielzahl von Durchführungsleitern in einem Ofen erhitzt werden, wobei sämtliche Leiter zu gleicher Zeit eingeschmolzen werden.
Metall-Keramik-Durchführungen nach der Erfindung haben sich
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als besonders geeignet erwiesen zur Anwendung bei digitalen Lichtablenksystemen, die in einem keramischen Gefäß angebracht sind, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die Durchführungsleiter aus Molybdän bestehen.
PATENTANSPRÜCHE:
- 6 309823/0535

Claims (5)

  1. 21595_341
    PATENTANSPETJCHE:
    Metall-Keramik-Durchführung, bei der ein Metallleiter mittels eines glasartigen Materials in einer Öffnung in einer keramischen Wand mit einer Dicke von mehr als 2 mm befestigt ist, die Öffnung einen engen Teil aufweist, der sprungartig in einen erweiterten Teil übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge glasartigen Materials derart gewählt und angebracht ist und daß auf eine derart hohe Temperatur erhitzt worden ist, daß das glasartige Material den Spalt zwischen dem Leiter und der Innenwand des engen Teiles der Öffnung völlig ausgefüllt und auf dem Boden des weiten Teiles der Öffnung eine verhältnismäßig dünne Schicht gebildet hat, die sowohl auf dem Leiter als auch auf der Innenwand des weiten Teiles der Öffnung einen Meniskus gebildet hat.
  2. 2. Metall-Keramik-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des engen Teiles der Öffnung höchstens etwa 2 mm beträgt.
  3. 3. Metall-Keramik-Durchführung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus einem Material mit einem den des keramischen Teiles unterschreitenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise aus Molybdän, besteht.
  4. 4. Metall-Keramik-Durchführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des weiten Teiles drei- bis viermal größer als der des engen Teiles der Öffnung ist.
  5. 5. Metall-Keramik-Durchführung nach Anspruch 1, 2,. 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der auf dem Boden des weiten Teiles der Öffnung befindlichen Schicht des glasartigen Materials 100 bis 1000 /um beträgt.
    309823/0535
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