DE860979C

DE860979C - Metallische Durchfuehrung durch ein keramisches Vakuumgefaess

Info

Publication number: DE860979C
Application number: DET2655D
Authority: DE
Inventors: Richard Magner; Hans Dr Pulfrich
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1944-06-23
Filing date: 1944-06-23
Publication date: 1952-12-29

Description

Metallische Durchführung durch ein keramisches Vakuumgefäß4' Die Erfindung betrifft die Herstellung einer Stromdurchführung durch einen rohrförmigen, aus Keramik bestehenden Mantelteil eines Vakuumgefäßes. Die zweckmäßigste Art der Verbindung eines Metallteiles mit einem Keramikkörper ist,da.s Löten. Bisher ergab aber nur die Verlötung zylindermantelförmiger Berührungsstellen eine dauerhafte Verbindung, während .das Einlöten einer Metallscheibe zwischen zwei ebenen Flächen von Keramikkörpern selbst dann zu keiner zuverlässigen Verhi:ndung führte, wenn die Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen dabei verwendeten Werkstoffe aufeinander abgestimmt worden waren. Man war daher praktisch auf :die Verwendung rohrförmiger Durchführungen und MetallverbIndungsstücke angewiesen, und .dies führte einerseits zu einem umständlichen und viel Raum beanspruchenden Aufbau der Vakuumgefäße, andererseits aber ergab sichdabei die Notwendigkeit, bestimmte Abmessungen ,der Durchmesser und Wandstärken -der metallischen Rohrkörper einzuhalten und die Temperaturkoeffizienten der verwendeten Werkstoffe aufeinander abzustimmen. Die vorliegende Erfindung soll die erwähnten Schwierigkeiten und Beschränkungen beseitigen.
Zu diesem Zweck erfolgt de Herstellung von scheibenförmigen vakuumdichten Metalldurdhführungendurch rohrförmige, vorzugsweise auf Specksteingrundlage zusammengesetztekeramis.che Wandteile von gemäß der Erfindhtng in der Weise, daß die einander zugekehrten, im wesentlichen ebenen Stirnflächen von rohrförmigen Keramikteilen, von denen wenigsten einer am Rand mit einer für Ode Aufnahme eines ring- oder scheibenförmigen metallischen. Kontaktkörpers bemessenen Auszzparung versehen ist, mit einem die Auflageflächen des Kontaktkörpers frei lassenden, eingebrannten Überzug aus Molybdän oder Eisen versehen werden und daß anschließend ein ebenfalls eingebrannter Nickelüberzug aufgebracht wird; der sich über die Molvbdän- oder Eisenschicht hinaus über die Auflageflächen für .den Kontaktkörper erstreck, und daß @schließlich die beiden Keranriikteile unter Zwischenlage des. Kontaktkörpers zusammengeletzt und mit Silberlot, vorzugsweise in einem Ofen, verlötet werden. Das Lot füllt hierbei die Zwischenräume zwischen jeder Nickeloberfläche und der ihr gegenüberliegenden Metallfläche aus und stellt eine feste Verbindung zwischen den genannten Flächen her. In der zwischen den beiden Keramikkörpern verlaufenden Lötfuge bilden die verschiedenen Metallschichten, insbesondere aber das Silberlot, eine ringförmige Durchführung, die den Vorteil aufweist, daß .sie gleichzeitig eine ebenso dauerhafte wie vakuumdichte Verbindung der Keramikteile darstellt. Der Kontaktkörper ist durch das Lot in der für ihn vorgesehenen Aussparung festgelegt. Da der Nickelüberzug wohl an der Molybdän- oder Eisenunterlage und durch -das Silberlot auch am Kontaktkörper festheftet, nicht aber an der Keraanikoberfläche, stellt er eine sichere Verbindung zwischen dem Kontaktkörper und den .die Kerami'kwavd durchsetzenden Metallschichten her, die auch bei etwaigen Unterschieden in der Wärmeausdehnung der Einzelteile bestehen bleiben. Es ist daher nicht notwendig, die für die Keramikteile und die Kontaktkörper verwendeten Werkstoffe mit Rücksicht auf ihre Wärmeausdehnung auszuwählen. Da der Kontaktkörper von einem Keramikteil oder von beiden Keramikteilen aufgenommen wird, ist eine Entlastung der Nickelhaut von großen mechanischen Beanspruchungen sichergestellt. Der Kontaktkörper kann an der Innen- oder Außenseite des Vakuumgefäßes angebracht werden und entweder als Elektrodenträger oder, gegebenenfalls unter Verwendung einer passenden Fassung, zum Anschluß äußerer Stromkreise diene,. Es können aber auch auf beiden Seiten der Lötfuge Kontaktkörper angebracht werden. Inder Zeichnung sind verschiedeneAusführungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Abb. 1 zeigt ebenso wie die übrigen Abbildungen einen Teil eines Längsschnittes durch ein Vakuumgefäß mit zwei rohrförmigen Keramikteilen 1, 2, die an den einander zugekehirten Stirnflächen mit einer Schicht 3, 4 aus Molybdän oder auch aus Eisen versehen sind. Das Metall wird. zweckmäßig in an. sich bekannter Weise in Form einer Paste aufgetragen und dann eingebrannt. Die- Keramikringe sind an beiden Rändern mit ringsherum laufenden stufenartigen Aussparungen versehen:, in welche ringförmige Kontaktstücke 5, 6 hineinpassen, die beispielsweise aus Molyfb.dän oder aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehen. Die Metallauflagen 3, 4 reichem nicht bis an den Rand der Keramikrohre 1, 2 heran und hören zweclamäßig schon vor den Aussparungen auf, wie es ,die A-bb. 1 erkennen läßt. Nach dem Aufbringender Metallschichten 3,4 werden die Stirnflächen Ader Keramikteile 1, 2 mit Nickelauflagen 7, $ versehen, welche über die unteren Memllschichten 3, 4 !hinaus bis zum äußeren Rand der Keramikteile reichen. Auch die Nickelauflage wird zweckmäßig in Form einer Paste aufgetragen und dann eingebrannt; die Einbrenntemperatur für die Molybdänschicht beträgt etwa 130o bis 135o°, während die Nickelauflage bei einer niedrigeren Temperatur von etwa 95o bis looo'° eingebrannt wird. Beide Metallschichten haben eine Dicke von. einigen Miikron; die so vorbereiteten Keramikteile werden unter Zwischenlage .der Kontaktstücke 5., 6 zusammengesteckt und dann mit Silber verlötet, was zweckmäßig im Ofen geschicht. Zu diesem Zweck werden Ringe 9; 1o aus Silberdraht auf die Kontaktstücke gelegt. Das geschmolzene Lot 11 wird durch die Kapillarwirkung in die leeren Zwischenräume zwischen den Kontaktstücken und den Nickelüberzügen befördert und füllt diese aus. Dadurch entsteht .nach dem Erkalten des Lotes einerseits eine scheibenförmige Durchführung durch die Keramikwand, und andererseits werden die Kontaktstücke unverrückbar festgelegt. Hierbei spielen besondere Eigenschaften der verschiedenen Metallschichten eine Rolle. Die Schicht aus Molybdän oder Eisen haftet fest auf der Keramikunterlage, welche zweckmäßig auf Specksteingrundlage zusammengesetzt ist. Der Nickelüberzug hingegen haftet wohl auf der Molybdän- oder Eisenschicht, nicht aber auf der Keramikoberfläche. Das Silberlot wiederum stellt eine sichere mechanische Verbindung sowohl zwischen dien einander zugekehrten Flächen der Nickelüberzüge als auch zwischen diesen und den Kontaktstücken her. Auf eine Anpassung,der @Ausdehnung;skoefflzienten der Kontaktstücke und der Keramikteile braucht reicht geachtet zu werden. Wenn sich diese Teile bei der Erwärmung gegeneinander zu verschieben trachten, kann sich der über die Molybdänunterlage hinausragende Teil des Nickelüberzuges von der Keramikoberfläche abheben und die Bewegung des Kontaktstückes mitmachen, so daß er wie eine biegsame Folie eine zuverlässige Verbindung zwischen den Kontaktkörpern untd,den zwischen den Keramikteilen eingelagerten Metallschichten !herstellt. Die Verwendung von Silber als Lot sichert gleichzeitig eine gute elektrische Leitfähigkeit der Durchführung. Das äußere Kontaktstück 5 kann zur Herstellung der Verbbindung mit,der äußeren Schaltung dienen und dabei mit einem passend geforanten Kontaktstück einer Fassung zusammenarbeiten. An dem inneren Kontaktstück 6 kann z. B. eine Elektrode, etwa ein Gitter" befestigt werden.
Abb.2 und 3 zeigen andere Ausführungsbeispiele, bei welchen nur ein Kontaktstück vorhanden ist und der Metallbelag auf dem Keramikteil als Berührungskontakt ausgebildet ist. Soweit -dieselben Bezugszeichen wie in Abb. 1 verwendet sind, haben sie die gleiche Bedeutung. In Abb. 2 ist ein Kontaktstück 6 nur an der Innenseite des Vakuumgefäßes angeordnet und dient beispielsweise als El'ktrodenträger. Die äußeren Ränder der Keramikteile sind abgeschrägt, so daß sie zusammen eine Rille begrenzen. Die Molybdänsahnchten 3, q. erstrecken sich auch auf ,die Begrenzungsflächen dieser Rille und reichen bis zum äußeren Rand ider Keramikteile, so :daß die ebenso weit aufgetragenen Nickelüberzüge 7, 8 auf :dieser Seite bis zum Rand fest auf der Unterlage haften. Das Lot i i dringt von innen her .bis zum Grund der Rille vor, weil dort die Kap!illarwir'kung aufhört. Die Rille bildet eine Kontaktfläche, an die sich beispielsweise eine ringförmige Drahtwendel 12 anschmiegt, welche die Verbindung mit einer Fassung oder einem äußeren Schaltungsteil herstellt.
In Abb. 3 ist ein Kontaktstück 6 ebenfalls nur an der inneren Seite des Vakuumgefäßes vorgesehen. In diesem Fall ist nur der untere Keramikteil 2 mit einer das Kontaktstück .aufnehmenden Stufe ausgestattet, während die Stirnfläche des oberen Keramikteiles i eben. und daher :einfacher zu bearbeiten isst. Die Molybdänschicht 3 auf dem oberen Keramikteil i reicht innen, wie im Fall der A:bb. i, nicht bis zum Rand, damit der darüber hinausragende Teil des Nickelüberzuges wieder die Möglichkeit erhält, einer Bewegung :des Kontaktstückes zu folgen. Hingegen 'kann :die Molybdänschicht außen ;sich bis zum Rand .des Keramikteiles erstrecken. Der untere Keramikteile ist an seinem Außenrand mit einem Ringwulst 13 versehen, der sowohl mit der Molybdänschicht q. al:sauch mit dem an dieser festhaftenden Nickelüberzug 8 bedeckt ist. Zweckmäßig läßt man auch das Silberlot über die Wul;stfläche fließen, um einen besonders guten Berührungskontaikt für eine Stromzuführung zu schaffen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von ,scheibenförmigen vakuumdichten Metalldurchführungen idurch rohrförmige, vorzugsweise auf Specksteingrundlage zusammengesetzte keramische Wandteile von Vakuumgefäßen, dadurch :gekennzeichnet, .daß die zweckmäßig mindestens an der einen Kante mit einer für die Aufnahme eines metallischen Kontaktkörpers ;bemessenen Aussparung versehenen, einander zugekehrten Stirnflächen von zwei rohrförmigen Keramikteilen bis an die Auflageflächen :des Kontaktkörpers nicht ganz heranreichende eingebrannte Überzüge aus M.olybdän oder Eisen tragen und hierauf ein ebenfalls eingebrannter Nickelüberzug aufgebracht wird, der über .die Molybdän-oder Eisenschicht hinaus sich auf die Auflagefläche für dien Kontaktkörper erstreckt, un:d daß anschließend die beiden Keramikteile unter Zwischenlage ,des Kontakekörpers zusammen= gesetzt und mit Silberlot, vorzugsweise im Ofen, verlötet werden.
2. Nach :dem Verfahren gemäß Anspruch T hergestelltes Vakuumgefäß, dadurch gekennzeichnet, @daß auf der einen Seite der Durchführung ein metallischer Kontaktkörper mit der Lots:chicht fest veribunden ist, während auf der anderen Seite :eine Anßchlußfläche für einen Berührungskontakt dadurch geschaffen .ist, daß der Molybdän- oder Eisenüberzug und der Nickelüberzug sich über eine von der Seite her zugängliche Fläche des Keramikkörpers erstrecken.
3. Vakuumgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß :die Anscnl.ußfläahen gegeneinander derart abgeschrägt sind, daß sie eine zur Aufnahme eisfies wurstförmigen Kontaktkörpers geeignete Rinne bildiem. q.. Vakuumgefäß nach Anspruch 2, @dadurch gekennzeichnet, @daß einer :der Kontaktkörper an .der dem Kontaktkörper abgekehrten Seite mit einem Ringwulst versehen ist, über den sich der Molybdän- und: der Nickelüberzug und zweckmäßig auch das Silberlot erstrecken.