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Lötvorrichtung für Teile von Elektronenröhren, insbesondere zur Durchführung
der Golddiffusionslötung Die Erfindung betrifft eine Lötvorrichtung für Teile von
Elektronenröhren, insbesondere zur Durchführung der Golddiffusionslötung, unterAusn:utzung
der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zweier Körper zum Erzeugen des Anpreßdruckes
der Lötflächen.
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Unter Löten versteht man bekanntlich das Verbinden zweiter Metalle
mit Hilfe eines dritten von niedrigerem Schmelzpunkt als die beiden zu verlötenden
Werkstoffe. Das Lot bildet dabei mit den zu verbindenden Metallen meist oberflächlich
eine Legierung. Eine besondere Art des Löteis ist die Golddiffussonslötung. Dazu
ist es bekannt, auf der Oberfläche des zylinderförmigen Körpers Gold au zubringen,
das mit Hilfe eines Anpreßdruckes, der durch unters@chi°dliche Erhitzung mehrerer
Körper entsteht, mittels der Diffu.snonslötung auf den zylinderförmigen Körper aufgelötet
wird. Dazu isst eigne Vorrichtung vorgesehen, die den zylinderförmigen Körper und
das aufgelegte Metall fest umschließt. Der zylinderförmigeKörper wird kurzzeitig
mit Hilfe eines elektrischen Stromdurchganges erhitzt. Dabei dehnt sich der zylinderförmige
Körper aus, so daß die äußere Haltevorrichtung, die durch den Stromdurchgang nicht
erhitzt wird, einen Anpreßdruck gegen die Metallauflage
und den
zylinderförmigen Körper erzeugt. Der .dadurch entstehende Druck bewirkt die Diffusion
des auf dem zylinderförmigen Körper aufliegenden Metalls. in den zylinderförmigen
Körper.
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Diese Methode der Golddiffusionslötung beruht im allgemeinen auf der
Erscheinung, daß zwei feste Phasen bei einer Temperatur weit unter dem Schmelzpunkt
des niedrigst schmelzenden Partners ineinanderdiffundieren, und im besonderen auf
der Entdeckung, daß die Diffusion von Kupfer und Gold im Gebiet von .5o bis 5oo°
C schon nach kurzer Zeit bereits so groß ist, daß eine tadellose und vakuumdicht
haftende Grenzschicht entsteht, wenn man die beiden Metalle unter hohem Druck im
engsten Kontakt miteinander bei dieser "1'einperatur'hält. Technisch geht man dabei
so vor, daß man zwischen die planparallel geschliffenen Flächen zweier Flansche
oder zweier Ringflächen, die matt miteinander verbinden will, einen geschlossenen
Ring von etwa 0,35 mm starkem Golddraht legt, dann die zu verlötenden Flächen
zusammenpreßt und das Ganze etwa 15 Minuten lang, am besten unter Wasserstoff als
Schutzgas, auf etwa 45o bis Soo° C erhitzt.
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Zum Zusammenpressen der zu verlötenden Teile bedient man sich am vorteilhaftesten
einer Lötvorrichtung, in der die Teile in der für die Lötung erforderlichen -Lage
gehalten werden, wenn die Vorrichtung der Löttempleratur ausgesetzt wird. Man hat
versucht, die zu lötenden Teile mittels Federn 'zusammenzupressen. Dies hat jed6ch
den Nach_ teil, daß die Federn leicht ausglühen können und dadurch unbrauchbar werden,
wenn sie, was sich oft nicht vermeiden läßt, ebenfalls der Löttemperatur ausgesetzt
sind. Werden die zu lötenden Teile durch Zusammenschrauben der Haltestücke aufeänandergedrückt,
so geht die Spannung bei Erwärmung ebenfalls zurück, und man erhält keine befriedigende
Lötverbindung. Den Anpreßdruck durch Gew#.'chte, zu erzeugen, hat sich wegen des
dazu erforderlichen Aufwandes an Hebeln und sonstigen Verstellgliedern als recht
umständlich erwiesen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, metallische Kleinteile beliebiger Form mit Hilfe der Golddiffusionslötung
zu verbinden, wobei. die Erzeugung dies notwendigen Diffusionsdruckes m,, Hilfe
der Wärmeausdehnung unterschiedlicher lfetalle erreicht wird.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht in einem topfartigen,
den kleineren Ausdehnungsbeiwert aufweisenden Körper, der im unteren Teil von einem
den größeren Ausdehnungsbeiwert aufweisenden Metallklotz ausgefüllt ist, auf dem
im topfartigen Körper verschiebbar ein Stempel sitzt, mit dem die Stirnfläche eines
an dem topfartigen Körper befestigten Gegenringes die Preßflächen bildet, zwischen
denen die Lötflächen der Teile zu bringen sind.
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Zum Halten der zu lötenden Teile sind Mittel vorgesehen, dfie mit
der Vorrichtung in Verbindung stehen. Der Stempel kann so ausgebildet sein, daß
das zu lötende Werkstück direkt auf ihn auf setzbar ist. Zur Aufnahme des Metallklotzes
und des Stempels benutzt man zweckmäßigerweise einen mit einem Boden versehenen
Hohlzylinder, auf dessen Boden der den inneren Durchmesser des Zylinders ausfüllende
Metallklotz aufliegt. Da Aluminium einen sehr hohen Ausdohnungsbeiwert hat, wird
der Metallklotz am besten aus diesem Metall hergestellt. Alls Gegenstück zum Stempel
verwendet man vorteilhafterweise einen auf das obere Ende des Hohlzylinders aufschraubbaren
Gegenring, der zur Einstellung des Druckes mit einer Markierung versehen seien kann,
die mit einer Markierung auf dem Zylindiermantel verglichen wird.. Um ein gutes
Festsitzen des Gegenringes zu erreichen, können am Ring Stellschrauben angebracht
«-erden.
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In der Zeichnung ,ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
dargestellt. In dem mit dem Boden r" versehenen Metallzylinder z befindet sich der
aus Aluminium bestehende Metallklotz 2, auf dem der in axialer Richtung verschiebbare
Stempel 3 aufsitzt. Am oberen Ende des Zylinders isst zum Aufschrauben des Gegenringes
4. das Gewinde zb vorgesehen. In die Vorrichtung ist eine Scheibentriode 5 eingespannt,
deren Fuß 5" mit dem Turm Sb an den beiden mit einem Kupferbezug versehenen Flanschen
5, und. 5d miteinander verlötet wenden sollen. Der Flansch 5, liegt dabei auf der
Stirnfläche 3" des. Stempels 3 auf, während der Flansch 5d von der Stirnfläche 4"
des Gegenringes auf den Flansch 5, gedrückt wird. Mit Hilfe einer auf dem Zylindermantel
und dem Gegenring be-
findlichen Markierung ist es möglich, den Druck, mit
dem die beiden Flansche 5, und 5d zusammengepreßt wenden, einzustellen. Zwischen
den beiden Flanschen 5, und' 5d befindet sich ein Lötring saus Goldfolie, der mit
Se bezeichnet ist. Die Lötvorrichtung mit der eingespannten Röhre steht auf einem
Tisch 6, der mit einem Ring 6" zur Aufnahme des Zylinders versehen ist. Der Tisch
6 kann in axialer Richtung bewegt werden. Um den Tisch und die Vorrichtung herum
ist eine mit einem Schutzgas angefüllte Glasglocke 7 angeordnet, um die eine zur
Erzeugung der zum Löten erforderlichen Wärme vorgesehene HF-Spule 8 geführt isst.
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Nachdem Fuß 5" und, Turm Sb der Röhre 5 in die Lötvorrichtung eingespannt
worden sind, wird diese mit Hilfe desTisches .6 in die Glocke 7 hineingeschoben
und danach die HF-Spule 8 eingeschaltet. Durch die von der Hochfrequenz erzeugte
Wärme dehnt sich sowohl die Vorrichtung mit der Röhre wie auch der darin befindliche
Aluminiumklotz aus. Da jedoch Aluminium einen höheren Ausdehnungisbeiwert 'hat als
das Material, aus dem die eigentlddhe Vorrichtung besteht, wird der Stempel 3 nach
oben gedrückt und preßt dadurch die beiden Flansche 5, und 5d mit der dazwischen
befindlichen Goldfolie Se zusammen, so d,aß nunmehr eine Diffusion von Kupfer und
Gold stattfinden kann.
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Die Verwendung einer Vorrichtung nach Art der oben beschriebenen ist
nicht nur auf Lötvorgänge beschränkt, vielmehr kann sie immer dann vorteilhaft
angewendet
werden, wenn es darauf ankommt, bei hohen Temperaturen auch gleichzeitig einen möglichst
gleichmäßig verteilten hohen Druck zu erzeugen. -