DE3141851A1 - Elektrische durchfuehrung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Elektrische durchfuehrung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE3141851A1
DE3141851A1 DE19813141851 DE3141851A DE3141851A1 DE 3141851 A1 DE3141851 A1 DE 3141851A1 DE 19813141851 DE19813141851 DE 19813141851 DE 3141851 A DE3141851 A DE 3141851A DE 3141851 A1 DE3141851 A1 DE 3141851A1
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DE19813141851
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Michael E. 21047 Fallston Hicks, Md.
Ross E. 21204 Towson Magladry, Md.
Matthew 21093 Timonium O'Boyle, Md.
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Mine Safety Appliances Co
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Description

HOEGER1 STELLRECHT & PARTNER
UHLANDSTRASSE 14 c D 7OOC- STi
_ 0 —.
A 44 876 u Anmelderin: Mine Safety Appliances Compa
21. Oktober 1981 600 Penn Center Boulevard
Pittsburgh, Penn. 15235, USA
Elektrische Durchführung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine hermetisch dichte metallischkeramische elektrische Durchführung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Keramische hartgelötete elektrische Durchführungen werden verwendet, um hermetisch dichte elektrische Verbindungen durch eine keramische Wand zu schaffen, und sie werden häufig auch verwendet, um eine isolierte elektrische Durchführung durch eine Metallwand wie z.B. ein Batteriegehäuse, zu schaffen. Eine typische Durchführung umfaßt ein keramisches Teil, das eine metallisierte Oberfläche aufweist, Hartlot-Vorformlinge und einen Polstift.der elektrischen Durchführung. Das metallisierte
keramische Element V7ird in engem Paß sitz in eine Öffnung in der Metallwand eingeschoben, ein metallischer Polstift wird in das zentrale Loch des keramischen Stücks eingeschoben, und Hartlot-Vorformlinge eines vorbestimmten Volumens werden dann an den internen und externen Durchmessern des keramischen Ringkörpers angeordnet. Die Temperatur der gesamten Anordnung wird dann auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Hartlotmaterials angehoben und danach wird abgekühlt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte elektrische Durchführung zu schaffen, die eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einem Durchschlagen und gegenüber Undichtigkeiten aufweist. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Durchführung zu schaffen, bei der der Leiter ganz aus einem schmelzbaren Metall gebildet und im wesentlichen hanteiförmig ist. Es ist eine weitere Aufgabe, ein einfaches und billiges Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Durchführung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Durchführung gelöst f die ein keramisches Teil mit einer Öffnung durch dieses Teil enthält, wobei diese Öffnung ein Kapillarrohr als Zentralabschnitt aufweist, das erweiterte Endvertiefungen verbindet, wobei
2^ die Oberfläche der Öffnung metallisiert ist, sowie einen Propfen aus einem schmelzbaren Metall, der im wesentlichen die Öffnung ausfüllt und mit der metallisierten Oberfläche der Öffnung verbunden ist.
Diese Durchführung wird dadurch hergestellt, daß ein schmelzbares Metall über und an dem Kapillarrohr-Abschnitt der Öffnung angeordnet wird, daß die Keramik und das Metall über den Schmelzpunkt des Metalls erhitzt werden, wodurch etwas von dem Metall aus der oberen in die untere erweiterte Vertiefung gezogen wird, und daß danach abgekühlt wird,
um das Metall in der Öffnung zu verfestigen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleichzeitig die Vorteile der erfindungsgemäßen Durchführung erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein metallisiertes keramisches Durchführungsteil· entlang der Achse seiner Öffnung.
Figur 2 dasselbe wie in Figur 1, wobei ferner der Block eines schmelzbaren Metalls gezeigt wird, der für die Ausbildung der elektrischen Durchführung angeordnet ist.
Figur 3 die komplette elektrische Durchführung in derselben Ansicht wie in Figur 1.
Figur 4 einen Querschnitt durch die Durchführung gemäß Figur 3, die in eine Metallwand eingelassen ist.
Die elektrische Durchführung enthält ein keramisches Element 2, das eine Durchgangsöffnung mit einer metallisierten Oberfläche 14 aufweist. Die Durchgangsöffnung umfaßt einen als Kapillarrohr ausgebildeten Zentralabschnitt 6, der obere und untere erweiterte Endvertiefungen 8 und 10 verbindet. Die Durchgangsöffnung wird im wesentlichen durch einen Metallstopfen 12 ausgefüllt, der mit der metallisierten Oberfläche der öffnung verbunden ist, und der als ein elektrischer Leiter durch das keramische Teil dient.
Die Durchführung ist gegenüber einem Durchschlagen oder
Herausblasen aus ihrer Anordnung infolge einer ihr eigenen besonderen Struktur beständig, die durch die Hantelform des Stopfens gegeben ist, der an die Keramik gebunden ist. Mögliche Undichtigkeitswege werden durch die geringe Oberfläche der Bindung zwischen dem Kapillarabschnitt und dem Leiter minimal gehalten.
Die neue Durchführung kann nach einem einfachen und billigen Verfahren hergestellt werden, wobei die Verwendung von besonderen Leiter-Stiften oder einer genau dimensionierten schmelzbaren Metall-Vorform vermieden wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt wird, wird ein keramisches Element 2, z.B. aus einer feuerfesten Keramik, das typischerweise aus 95% Aluminiumoxid und 5 % Glas besteht, mit einem Molybdän-Mangan-, Wolf ram- oder einem anderen Metall metallisiert, an dem das schmelzbare Metall haftet. Üblicherweise wird das gesamte keramische Element metallisiert, und danach wird die metallisierte Oberfläche von unerwünschten Stellen abgeschliffen, z.B. um eine elektrische Isolierung zu schaffen, wenn die Durchführung in einer Metallwand angeordnet ist. Der Durchmesser des Kapillarrohr-Abschnitts ist ausreichend klein, um eine Kapillarwirkung hervorzurufen, die die Oberflächenspannung des schmelzbaren Metalls überwindet, wobei der Durchmesser geeigneterweise geringer als etwa 0,25 mm für ein schmelzbares Metall wie Kupfer beträgt. Wie in Figur 2 gezeigt ist, wird ein Block 11 aus einem schmelzbaren Metall, der ein Volumen aufweist, das im wesentlichen dasselbe wie das der ■ Öffnung ist, über dem Kapillarabschnitt der Durchgangsöffnung angeordnet, dabei wenigstens teilweise innerhalb der oberen Vertiefung. Diese Anordnung wird auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Metallblocks erhitzt. Das Erhitzen wird üblicherweise in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt, um Oxidbildung zu verhindern, die die Bindung nachteilig beeinflußen könnte. Wenn der
Block schmilzt, wird Metall infolge der Kapillarwirkung in die untere Vertiefung überführt.
Die gesamte Anordnung wird dann abgekühlt, um das Metall zu verfestigen, wobei die fertige Durchführung wie sie in Figur 3 gezeigt ist erhalten wird.
Die elektrische Durchführung wird üblicherweise verwendet, um eine isolierte elektrische Durchführung durch eine Me-
^q tallwand wie ein Batteriegehäuse zu schaffen. Bei dieser Form der Verwendung, wie in Figur 4 gezeigt ist, weist der Außendurchmesser des keramischen Elements eine metallisierte Oberfläche 15 auf, die eng in eine Öffnung in der Metallwand 18 eingepaßt ist. Eine schmelzbare Metall-Vorform wird an der Berührungsfläche angeordnet, geschmolzen, und verfestigt, wobei eine Bindung 16 zwischen der Wand und dem keramischen Element gebildet wird. Die Bildung des hanteiförmigen Leiters und das Anlöten an die Metallwand werden üblicherweise gleichzeitig durchgeführt.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße Durchführung aus einer Vielzahl von keramischen Materialien, metallisierten Oberflächen und schmelzbaren Metallen gebildet werden kann. Die insbesondere in der Beschreibung genannten Materialien dienten nur zum Zwecke der Illustrierung ,nicht als Einschränkung.
Leerseite

Claims (2)

  1. HOEGER, STELLRECHT & PARTNER
    PATE NTANWALTP 31^1851
    UHLANDSTRASSEi 14 C D 7OOO STUTTGART 1
    A 44 876 u Anmelderin: Mine Safety Appliances Company
    21. Oktober 1981 600 Penn Center Boulevard
    Pittsburgh, Penn. 15235, USA
    Patentansprüche
    1i.Elektrische Durchführung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein keramisches Teil umfaßt, das eine Durchgangsöffnung (6,8,10) mit einem Zentralabschnitt in Form eines Kapillarrohrs (6), das einen Durchmesser von weniger
    !- als etwa 0.254 mm aufweist und das zwei erweiterte Endvertiefungen (8,10) verbindet, aufweist, wobei die Oberfläche der Durchgangsöffnung (6,8,10) metallisiert ist, und daß ein Stopfen (12) aus einem schmelzbaren Metall die Durchgangsöffnung (6,8,10) im wesentlichen vollständig ausfüllt und an deren metallisierte Oberfläche (14) gebunden ist.
  2. 2.Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung, gekennzeichnet durch die Stufen:
    a) Erzeugung eines keramischen Teils mit einer Durchgangsöffnung mit einer metallisierten Oberfläche, wobei diese Durchgangsöffnung einen Zentralabschnitt in Form eines Kapillarrohres aufweist, das einen Durchmesser von weniger als etwa 0.254 nun aufweist und eine obere und eine untere erweiterte Endvertiefung verbindet,
    b) Anordnung eines Volumens eines schmelzbaren Metalls über dem Kapillarrohr-Abschnitt der Durchgangsöffnung, wobei das Volumen des Metalls im wesentlichen gleich dem Volumen der Durchgangsöffnung ist,
    c) Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des schmelzbaren Metalls, wodurch das geschmolzene Metall infolge von Kapillarkräften in die untere Endvertiefung gezogen wird,
    d) Abkühlen unter Verfestigung des Metalls in der Durchgangsöffnung.
DE19813141851 1980-10-23 1981-10-22 Elektrische durchfuehrung und verfahren zu ihrer herstellung Withdrawn DE3141851A1 (de)

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US6013876A (en) * 1998-01-23 2000-01-11 General Instrument Corporation Method and device for electrically connecting circuits to opposite surfaces of a printed circuit board
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JP4725270B2 (ja) * 2005-09-27 2011-07-13 トヨタ自動車株式会社 電力制御ユニットの冷却装置の構造

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JPS5798974A (en) 1982-06-19

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