DE3141851A1 - Elektrische durchfuehrung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Elektrische durchfuehrung und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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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)
- HOEGER, STELLRECHT & PARTNERPATE NTANWALTP 31^1851UHLANDSTRASSEi 14 C D 7OOO STUTTGART 1A 44 876 u Anmelderin: Mine Safety Appliances Company21. Oktober 1981 600 Penn Center BoulevardPittsburgh, Penn. 15235, USAPatentansprüche1i.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.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.
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