DE3104043C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Herstellung eines Kontaktmetall aufweisenden Schichtkörpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In der Lichtindustrie ist die Benutzung von Molybdänfolie stark verbreitet, da sie bei aus einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden Glas, z. B. Quarzglas, Vycorglas hergestellten Kolben als Stromzuleiter die Vakuumdichtheit der Glühlampe gewährleisten. Die aus der Molybdänfolie hergestellten Stromzuleiter sind mit den aus Molybdän oder aus Wolfram hergestellten Elektroden zusammenzulöten bzw. zusammenzuschweißen. Die Elektroden und die Glühwendel sind ebenfalls zu verbinden. Die Verbindung erfolgt allgemein durch Punktschweißen. Zur Erreichung der notwendigen Qualität und Festigkeit der Verbindung wird als Legierungsstoff ein Kontaktmetall, allgemein Platin oder Tantal in Form einer dünnen Platte angewendet. Die dünne Platin- oder Tantalplatte wird zwischen die entsprechende Bestandteile eingelegt.

Die Nachteile dieser Lösung bestehen nicht nur in der Kostspie­ ligkeit der Platin- oder Tantalplatte und demzufolge in einer bedeutenden Vergrößerung der Herstellungskosten der Glühlampen, die wegen der Benutzung einer überflüssigen Menge des Kontakt­ metalls noch weiters erhöht werden, sondern am meisten in der Unmöglichkeit sowohl der zuverlässigen Mechanisierung der Her­ stellungstechnologie, als auch der Bearbeitung automatischer Maschinenreihen großer Produktivität.

Zur Vermeidung der obigen Nachteile wird nach HU-PS 1 69 991 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Kontaktmetall in Form einer aus einem Platinsalz vorbereiteten Paste aufge­ bracht wird. Nach einem anderen Verfahren ist auch die Anwen­ dung einer Lösung eines Platinsalzes bekannt. Bei diesem Ver­ fahren kann die Verbindung mit einer relativ niedrigen, aller­ dings immer noch zu hohen Menge des kostspieligen Kontaktme­ talls erreicht werden, jedoch wirkt die hohe Temperatur des Schweißens derart ein, daß die Paste oder die Lösung auf der dem Schweißpunkt nahen Oberfläche ungleichmäßig zerfließt und eine ungleichmäßige Oberfläche verbleibt.

Nach GB-PS 12 22 905 wird Gold als Kontaktmetall zwischen der Glühwendel und den stromzuleitenden Elektroden angewendet. Das Gold sichert eine gute mechanische und elektrische Verbindung, zeigt jedoch die oben beschriebenen Nachteile.

Zur Erhöhung der Festigkeit der geschweißten Verbindungen wird ein anderes Verfahren angewendet. Nach DE-PS 9 48 720, DE-AS 22 00 736 sowie HU-PS 1 51 318 wird ein Metallröhrchen auf die Elektrode aufgezogen, dessen Material den gegebenen Bedingungen entspricht. Auch hierbei ergeben sich aber technologische Probleme.

Aus der DE-AS 15 58 897 ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Metalle mittels mehrerer Kontaktmittelschichten bekannt, wobei diese nacheinander durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden. Auf den Einsatz von Flußmitteln kann dabei verzichtet werden.

Nach dem DE-OS 27 22 668 werden auf einen Schichtträger z. B. Wolfram oder Molybdän in dünner Schicht durch Vakuumverdampfen aufgebracht. Dieses Verfahren wird auch für die Erzeugung dünner Molybdän- oder Wolframschichten auf Drehanoden von Röntgenröhren nach der DE-OS 23 46 394 angewandt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß damit die automatische Herstellung eines ein Kontaktmetall aufweisenden Schichtträgers für die Anwendung bei Löt- oder Schweißverbindungen möglich ist, und zwar bei sparsamem Verbrauch an teuerem Kontaktmetall.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet die Herstellung einer Schicht des Kontaktmetalls mit gleichmäßiger Dichte, damit das Löten oder das Schweißen der aus schwer verbindbaren Metallen hergestellten Bestandteile mit guter Qualität, bei hoher Festigkeit durchgeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel detailliert erklärt.

Bei der Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Elektronenkanonenanlage zur Vakuumverflüchtigung oder ein wohlbekannter Kathodenzerstäuber angewendet. Im Hochvakuum wird mittels der Anlage eine Schicht von benötigter Dichte hergestellt. Die Schicht wird auf der Oberfläche von aus Molybdän oder anderem Metall bestehenden Folien durch Verdampfung von Platin, Tantal, Wolfram, Rhenium, Gold, von Legierungen dieser Metalle erzeugt. Hinter der Folie ist ein Schirm angeordnet, der aus einer leicht lösbaren Metallfolie, z. B. aus Aluminiumfolie besteht und hierauf lagert sich das überschüssige auf die Folie nicht aufgebrachte Kontaktmetall ab. Dieses Metall kann somit zurückgewonnen werden, so daß eine nahezu 100%ige Effektivität der Metallbenutzung erfolgt.

In der Lichtindustrie können Molybdänfolien mit Platin, Tantal usw. durch Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens mit einer zweckmäßig bestimmten Dichte beschichtet werden. Diese Folien können aufgerollt und die Rollen in einer automatischen Anlage mit großer Geschwindigkeit verarbeitet werden.

In einer konkreten Anlage, zur Verwirklichung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens können in einem Rezipienten von 600 nm Durchmesser, 1000 mm Länge und etwa 10^-6 mbar Vakuum zehn Molybdänrollen mit gleichmäßiger Schichtdichte bedeckt werden. Die Rollen enthalten je 260 m Molybdänfolie (0,025 × 2,5 mm). Zur Beschichtung wird eine Elektronenkanonenanlage angewendet, die mit einer Leistung von 10 kW aus einem Tiegel von 10 cm³ Volumen als Quelle den Stoff verflüchtigt. Der Tiegel ist mit einer Dosierungseinheit zur Ergänzung der verflüchtigten Stoff­ menge versehen. Die Verflüchtigung wird bei der kontinuierli­ chen Bewegung der Folien durchgeführt. Die Geschwindigkeit der Bewegung beträgt 1 m/s; zwischen der Quelle und den Folien be­ steht ein Abstand von 15 cm.

Über der Quelle und den Folien ist eine den ganzen Verflüchti­ gungsraum bedeckende Glasglocke angeordnet, die zum Einfangen und zur späteren Rückgewinnung des verflüchtigten Metalls aus­ genutzt werden kann.

Bei der vorgegebenen Leistung gewährleistet die Elektronenkano­ nenquelle die Verflüchtigung beliebigen Stoffes, da zur Ausbil­ dung einer Platinschicht mit 120 nm Dicke eine Leistung von etwa 5 kW, und einer Tantalschicht derselben Dicke eine Lei­ stung von etwa 6,5 kW benötigt wird.

Zur Beobachtung der Geschwindigkeit der Verflüchtigung wird eine mit einem Quarzkristall versehene Meßanlage angewen­ det, die mittels Probennahme arbeitet, d. h. vor dem Kristall wird eine Blende in bestimmten Zeitabständen geöffnet. Der­ art kann die Schichtdichte geprüft werden.

Bei den angegebenen Parametern benötigt die Beschichtung von 10 Molybdänfolienrollen (von einer Länge je 260 m) mit einer Platinschicht von 120 nm Dicke etwa fünf Stunden, einschließlich der Herstellung des Vakuums und des Auswechselns der Rollen.

Claims (1)

1. Verfahren zur automatischen Herstellung eines ein Kontaktmetall aufweisenden Schichtträgers für die Anwendung beim Löten bzw. Schweißen von aus schwer verbindbaren Metallen hergestellten Teilen, insbesondere zum Herstellen einer Löt- bzw. Schweißverbindung zwischen Molybdänfolien-Stromzuleitern und Wolframelektroden in der Lichtindustrie, wobei ein Kontaktmetall, wie Tantal, Platin, Wolfram, Rhenium, Gold oder Legierungen davon mittels Vakuumverdampfung oder Kathodenzerstäubung auf einen Schichtträger aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmetall auf eine kontinuierlich bewegte Folie aufgebracht wird und hinter der Folie ein wärmebeständiger Schirm angeordnet ist, mit dem der Überschuß an verflüchtigtem oder zerstäubtem Kontaktmetall aufgefangen wird.