DE2954412C2

DE2954412C2 -

Info

Publication number: DE2954412C2
Application number: DE2954412A
Authority: DE
Inventors: Gerardus Arnoldus Herman Maria Vrijssen; Johannes Petrus Theresia Eindhoven Nl Franssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-06-24
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1987-06-11
Also published as: DE2924780A1; NL7806822A; US4278912A; JPS5841613B2; DE2924780C2; FR2429489A1; JPS554897A; GB2023925A; FR2429489B1; GB2023925B; CA1135782A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der US-PS 22 19 107 bekannt.

Bei der dort beschriebenen Herstellung einer elektrischen Durch führung wird die Öffnung im Wandteil des Glaskolbens der Ent ladungsröhre dadurch erhalten, daß dieser mit einem stark er hitzten Wolframdraht durchlöchert wird. Bei einem derartigen Verfahren ist eine Verformung des Glaskolbens an der Stelle der Öffnung unvermeidlich. Nachdem die Wand der Öffnung und die sich daran anschließende Innenwand des Glaskolbens mit einer Metall schicht überzogen sind, wird die Öffnung luftdicht mit einem Glas pfropfen abgedichtet. Dies erfolgt dadurch, daß das Ende eines Glasstabes bis oberhalb der Erweichungstemperatur erhitzt und dieses Ende in die Öffnung der Durchführung gedrückt wird, wobei der Glaskolben selbst auf nahezu die Erweichungstemperatur des Glases, aus dem er besteht, erhitzt werden muß. Auch dabei kann eine Verformung des Glaskolbens in der Nähe der Durchführung kaum vermieden werden.

Ein derartiges Verfahren eignet sich daher auch nicht zur Her stellung einer elektrischen Durchführung in dem Frontglas einer Bildaufnahmeröhre, weil dort hohe Anforderungen an die optische Qualität des Frontglases gestellt werden. Das Auftreten von Ver formungen in dem Glaskolben ist auch in Kathodenstrahlröhren mit einem Glaskolben geringen Innendurchmessers unerwünscht, weil derartige Verformungen eine örtliche Störung des elektrischen Feldes in der Entladungsröhre herbeiführen können und daher einen unerwünschten Einfluß auf den Strahlengang der Elektronen in der Entladungsröhre ausüben können. Das bekannte Verfahren ist weiter hin verhältnismäßig umständlich und aufwendig, wodurch es sich zur Anwendung in Massenherstellungsvorgängen praktisch nicht eig net.

In der US-PS 31 13 878 ist ein Herstellungsverfahren für eine elektrische Durchführung beschrieben, bei der ein Wolfram- oder Molybdändraht durch eine in einer Glasplatte angeordnete Öffnung geführt und die Öffnung mit einem thermisch entglasten Glas ab gedichtet ist. Die dabei erhaltene Konstruktion ist aber nicht dazu geeignet, als elektrische Durchführung für eine auf der Innenwand des Glaskolbens einer Entladungsröhre angebrachte lei tende Schicht verwendet zu werden, die als Elektrode dient, weil sich ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Draht und der schichtförmigen Elektrode schwer herstellen läßt. Außerdem führt der in das Innere der Entladungsröhre hineinragende Teil des Drahtes eine örtliche Störung des elektrischen Feldes herbei.

Aus der US-PS 31 13 878 ist ferner bekannt, beim dichten Ver binden des Frontglases mit dem Glaskolben mittels eines thermisch entglasbaren Glases das Verbindungsglas in Form einer Suspension von Glaspulver in einem organischen Bindemittel auf den zu verbin denden Oberflächen anzuordnen und dann auf die Temperatur zum Ent glasen und Verbinden zu erhitzen. Daß nach dem Auftragen der Sus pension des Pulvers des thermisch entglasbaren Glases auf die äußere Oberfläche eines Glasbehälters vor dem Schmelzen des aufgetragenen Glases der Überzug zunächst erhitzt wird, um das organische Binde mittel vollständig zu entfernen, und daß dann der Überzug auf die Verbindungstemperatur während einer Zeitdauer erhitzt wird, bei der ein festhaftender entglaster Glasüberzug entsteht, ist eben falls aus der US-PS 31 13 878 bekannt.

In dieser US-PS ist weiterhin angegeben, daß, wenn für die Glas- Metall-Verbindung für Oxidation empfindliche Metalle verwendet wer den, der Abdichtungsvorgang in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein gangs genannten Art so auszubilden, daß eine vakuumdichte Ab dichtung von elektrischen Duchführungen, deren Öffnungen keinen quer zu ihrer Achse nach innen abnehmenden Querschnitt aufweisen müssen, erreicht und eine störende Oxidation der elektrisch lei tenden Schichten auf der Innenwand vermieden wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeich nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung des Ver fahrens gelöst.

Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein thermisch entglasbares Glas ist bekanntlich ein Glas, das bei Erhitzung auf eine bestimmte Temperatur, die von der Zusammen setzung des Glases abhängt, in eine kristalline Phase übergeht. Es ist für diese Art von Gläsern kennzeichnend, daß das kristalli sierte Glas eine erheblich höhere Erweichungstemperatur als das nichtkristallisierte Glas aufweist. Dies macht die Anwendung die ser Art von Gläsern für Abdichtungen von Entladungsröhren beson ders interessant, weil sich das Ausgangsglas bei einer verhältnis mäßig niedrigen Temperatur verarbeiten läßt und nach der Kristalli sation die Abdichtung und Verbindung höhere Temperaturen aushal ten kann, ohne daß eine Verformung des Glases der Abdichtung auf tritt. Letzteres ist in bezug auf die zulässige Temperatur für die Entgasung einer Entladungsröhre von besonderem Interesse.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die oben angeführte, z. B. aus der US-PS 31 13 878 bekannte Eigenschaft eines thermisch entglasbaren Glases ausgenutzt. Ein weiterer, ebenfalls aus der US-PS 31 13 878 bekannter Vorteil des Verfahrens nach der Erfin dung ist der, daß zum Ausfüllen der Durchführungsöffnung in dem Glaskolben der Entladungsröhre das Abdichtungsglas in Form einer Suspension von Glaspulver in einem organischen Bindemittel ange ordnet wird. Sowohl beim Anbringen der Glassuspension als auch bei der Erhitzung auf die Kristallisationstemperatur des Ab dichtungsglases können daher keine Verformungen des Glaskolbens der Entladungsröhre auftreten, da bekanntlich das Glas des Glaskolbens eine höhere Erweichungstemperatur als die Kristalli sationstemperatur des Abdichtungsglases aufweisen soll.

Die Vermeidung einer Oxidation der auf der Innenwand des Glas kolbens angeordneten als Elektroden dienenden elektrisch lei tenden Schichten ist bei der Herstellung einer elektrischen Durchführung in einer Entladungsröhre ein großes Problem, u. a. deswegen, weil bei oxidierten elektrisch leitenden Schichten keine elektrischen Verbindungen derselben mit anderen Teilen der Entladungsröhre hergestellt werden können. Bei Anwendung einer Glassuspension mit einem organischen Bindemittel hat sich nämlich herausgestellt, daß bei der Durchführung des Abdichtungs vorganges, d. h. bei Aufrechterhaltung während einiger Zeit der Temperatur auf dem Wert der Kristallisationstemperatur des Ab dichtungsglases unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre zwar das Oxidieren der elektrisch leitenden Schichten verhindert wird, sich aber eine nicht luftdicht abgedichtete Durchführung ergibt. Obgleich dies nicht mit absoluter Gewißheit gesagt werden kann, ist die Ursache dieses Problems allem Anschein nach darauf zurück zuführen, daß das organische Bindemittel der Glassuspension nicht verbrannt oder ausgeheizt werden kann.

Dadurch, daß beim Verfahren nach der Erfindung sich während des ersten Temperaturintervalls mindestens auf der Außenseite des Glas kolbens eine sauerstoffhaltige Atmosphäre befindet, ist auch die Außenseite der elektrischen Durchführung mit der sauerstoffhaltigen Atmosphäre in Berührung. Diese Berührung hat sich als genügend er wiese, um von dieser Außenseite her über eine ausreichende Ein dringtiefe das organische Bindemittel aus der Glassuspension aus zuheizen. Dadurch, daß sich während des zweiten Temperaturinter valls mindestens auf der Innenseite des Glaskolbens eine nicht oxidierende Atmosphäre befindet, wird vermieden, daß die auf der Innenwand des Glaskolbens angeordneten elektrisch leitenden Schichten sich mit einer unerwünschten Oxidhaut überziehen.

Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 3 sind zwar die als Elektroden dienenden elektrisch leitenden Schichten auf der Innenwand des Glaskolbens während des ersten Temperaturintervalls mit einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre in Berührung, aber die Temperatur in diesem ersten Temperatur intervall soll nur genügend hoch sein, um das organische Binde mittel aus der Glassuspension auszuheizen. Diese Temperatur, die zwischen etwa 350 und 390°C liegt, hat noch keine störende Oxidation der elektrisch leitenden Schichten auf der Innenwand des Glaskolbens zur Folge. In dem zweiten Temperaturintervall findet eine Entglasung (Kristallisation) des Abdichtungsglases statt. Die dazu benötigte Temperatur liegt im allgemeinen zwi schen etwa 420 und 450°C. In diesem Falle hat es sich als not wendig erwiesen, die als Elektroden dienenden elektrisch leiten den Schichten vor einer Oxidation zu schützen. Da das organische Bindemittel bereits aus der Suspension ausgeheizt ist, kann wäh rend des zweiten Temperaturintervalls sowohl die Innen- als auch die Außenseite des Glaskolbens mit einer nichtoxidierenden Atmos phäre umgeben werden.

Einige Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Fernsehkameraröhre mit einer Anzahl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter elektrischer Durchführungen,

Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele von elektrischen Durchführungen, die in der Fernsehkameraröhre nach Fig. 1 verwendet werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Fernsehkameraröhre besteht aus einem Glas kolben 1 , der mit einem Frontglas 2 verschlossen ist. Auf der Innenwand des Glaskolbens 1 befinden sich eine Anzahl von Dünn film-Elektroden 3, die aus Nickel bestehen. Diese Elektroden 3 dienen zur Fokussierung und zur elektrostatischen Ablenkung eines Elektronenstrahls, der von einem in der Röhre angeordneten Elek tronenstrahlerzeugungssystem 4 erzeugt wird.

Der Elektronenstrahl ist auf das Frontglas 2 gerichtet und trifft nach dem Passieren einer in der Röhre angeordneten Gazeelektrode 5 eine auf dem Frontglas 2 angeordnete photoempfindliche Schicht 6. Um die Elektroden 3 auf die gewünschte Spannung zu bringen und ein Signal von der photoempfindlichen Schicht 6 abzunehmen, müssen in dem Glaskolben 1 und dem Frontglas 2 eine Anzahl elektrischer Durchführungen 8 und 8′ angeordnet sein.

Eine in dem Frontglas 2 angeordnete Durchführung 8 ist im Detail in Fig. 2 dargestellt. In dem Frontglas 2 ist durch Sandstrahlen eine Öffnung 7 erzeugt, deren Querschnitt quer zu der Achse der Öffnung von außen nach innen abnimmt. So beträgt der Durchmesser der Öffnung auf der Außenseite des Frontglases 2 etwa 1 mm und auf der Innenseite etwa 0,5 mm.

Die Innenwand des Frontglases 2 ist mit einer dünnen, als Signal elektrode 9 dienenden elektrisch leitenden Zinnoxidschicht (SnO₂) überzogen. Die Zinnoxidschicht erstreckt sich über die Wandung der Öffnung 7 bis über einen Teil der Außenwand des Glaskolbens 1, so daß eine gute Kontaktfläche auf der Außenseite des Glaskolbens 1 erhalten wird. Die Öffnung 7 ist luftdicht mit einem Pfropfen ther misch entglasten Glases 10 verschlossen.

Die in Fig. 3 im Detail dargestellte Durchführung 8′ besteht aus einer Öffnung 7′, die in dem Glaskolben 1 angeordnet ist. Eine auf der Innenwand angeordnete, als Elektrode 3 dienende Nickelschicht, setzt sich über die Wandung der Öffnung 7′ bis über einen Teil der Außenwad des Glaskolbens 1 fort. Die Nickelschicht ist auf chemischem Wege durch stromloses Vernickeln auf die Wandung des Glaskolbens 1 aufgebracht. Die Öffnung 7′ ist mit einem Pfropfen thermisch entglasten Glases 10′ luftdicht verschlossen.

Für die Herstellung der Durchführungen 8 und 8′ wird wie folgt verfahren: Nachdem eine leitende Schicht als Ganzes oder in Tei len auf der Innenwand des Glaskolbens 1 oder dem Frontglas 2, der Wandung der Durchführungsöffnung (7, 7′) und einem Teil der Außenwand des Glaskolbens 1 oder des Frontglases 2 aufgebracht ist, wird die Öffnung (7, 7′) mindestens teilweise mit einer Sus pension eines pulverförmigen entglasbaren Glases und eines orga nischen Bindemittels gefüllt.

Ein dazu geeignetes bekanntes Glas hat im wesentlichen folgende Zusammensetzung:
70 bis 80 Gew.-% PbO, 6 bis 12 Gew.-% B₂O₃, 7 bis 15 Gew.-% ZnO, 1 bis 3 Gew.-% SiO₂ und 0 bis 3,5 Gew.-% Al₂O₃ und ist im Handel z. B. unter der Bezeichnung "Pyro-ceram" erhält lich.

Ein geeignetes organisches Bindemittel ist z. B. eine bekannte Lö sung von 1 bis 3% Nitrocellulose in Amylacetat. Der Glaskolben 1 und das Frontglas 2 werden dann in einem Ofen einer Temperatur behandlung unterworfen, bei der in einem ersten Temperaturinter vall in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre (Luft) die Temperatur im Ofen um etwa 3°C/min auf etwa 380°C gebracht wird. Wenn diese Temperatur etwa 5 Minuten lang aufrechterhalten wird, ist das or ganische Bindemittel in genügendem Maße aus der Glassuspension aus geheizt. Dann wird die sauerstoffhaltige Atmosphäre durch eine nicht oxidierende Atmosphäre, wie Stickstoffgas, ersetzt. Die Temperatur wird dann in einem zweiten Intervall mit der angegebenen Geschwin digkeit auf etwa 440°C gebracht und während etwa einer Stunde auf diesem Wert gehalten. In diesem zweiten Temperaturintervall findet die Kristallisation des entglasbaren Glases statt. Unter Aufrechterhaltung der nichtoxidierenden Atmosphäre werden schließ lich mit einer Geschwindigkeit von etwa 8°C/min der Glaskolben 1 und das Frontglas 2 auf Zimmertemperatur abgekühlt.

Die auf diesem Wege erhaltenen Durchführungen sind luftdicht verschlossen und die schichtförmigen Elektroden auf der Wandung des Glaskolbens weisen keine unerwünschte Oxidhaut auf. Dann kann die Fernsehkameraröhre in bekannter Weise fertig montiert werden, wobei u. a. das Elektronenstrahlerzeugungssystem in der Röhre an geordnet, die Röhre mit dem Frontglas thermisch abgedichtet und schließlich die Röhre entgast wird.

Obwohl sich in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel das zweite Temperaturintervall unmittelbar an das erste Temperaturintervall anschließt, ist es unbedenklich, die Röhre zwischendurch abzukühlen und später erst das zweite Temperaturintervall beginnen zu lassen.

Das beschriebene Verfahren eignet sich auch deswegen besonders gut für die Herstellung von Entladungsröhren in großen Stückzahlen, weil die Durchführungen gleichzeitig in einer Mehrzahl von Entla dungsröhren hergestellt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durch führung in einem Wandteil eines Glaskolbens (1, 2) einer Entladungsröhre, bei dem in dem Wandteil eine Öffnung (7; 7′) gebildet wird, auf die Innenwand des Wandteils und die Wandung der Öffnung eine elektrisch leitende Schicht (3; 9) aufgebracht wird und die Öffnung (7; 7′) mit einem Glaspropfen (10; 10′) abgedichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (7; 7′) in dem Wandteil des Glas kolbens (1, 2) mit einer Suspension gefüllt wird, die im wesentlichen aus einem thermisch entglasbarem Glas in Pul verform und einem organischen Bindemittel besteht, wonach der Glaskolben (1, 2) einer Temperaturbehandlung ausgesetzt wird, bei der in einem ersten Temperaturintervall das organische Bindemittel aus der Suspension ausgeheizt wird und während dieses Temperaturintervalls sich mindestens auf der Außen seite des Glaskolbens ( 1, 2) eine sauerstoffhaltige Atmosphäre befin det, und bei der in einem zweiten Temperaturintervall die Temperatur auf die Kristallisationstemperatur des thermisch entglas baren Glases erhöht wird, um dieses Glas mindestens teil weise in eine kristalline Phase zu bringen, wobei sich während dieses zweiten Temperaturintervalls mindestens auf der Innenseite des Glaskolbens (1, 2) eine nichtoxidierende Atmosphä re befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich während des ersten sowie während des zweiten Temperatur intervalls auf der Innenseite des Glaskolbens (1, 2) eine nichtoxidierende Atmosphäre und auf der Außenseite des Glas kolbens (1, 2) eine sauerstoffhaltige Atmosphäre befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich während des ersten Temperaturintervalls auf der Innenseite sowie auf der Außenseite des Glaskolbens (1, 2) eine sauerstoffhaltige Atmosphäre befindet, während sich in dem zweiten Temperaturintervall auf der Innenseite sowie auf der Außenseite des Glaskolbens (1, 2) eine nichtoxidierende Atmosphäre befindet.