NL8700475A - Verbinden van een glazen of keramisch deel en een metalen deel. - Google Patents

Verbinden van een glazen of keramisch deel en een metalen deel. Download PDF

Info

Publication number
NL8700475A
NL8700475A NL8700475A NL8700475A NL8700475A NL 8700475 A NL8700475 A NL 8700475A NL 8700475 A NL8700475 A NL 8700475A NL 8700475 A NL8700475 A NL 8700475A NL 8700475 A NL8700475 A NL 8700475A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
glass
metal
auxiliary element
ceramic
metal auxiliary
Prior art date
Application number
NL8700475A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to DE19873783117 priority Critical patent/DE3783117T2/de
Priority to EP19870201511 priority patent/EP0262699B1/en
Priority to CA000544433A priority patent/CA1322654C/en
Priority to KR1019870008969A priority patent/KR880003551A/ko
Priority to JP62203581A priority patent/JP2554094B2/ja
Publication of NL8700475A publication Critical patent/NL8700475A/nl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/18Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/82Mounting, supporting, spacing, or insulating electron-optical or ion-optical arrangements
    • H01J29/823Mounting, supporting, spacing, or insulating electron-optical or ion-optical arrangements around the neck of the tube
    • H01J29/826Deflection arrangements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/04Joining glass to metal by means of an interlayer
    • C03C27/042Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C03C27/046Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of metals, metal oxides or metal salts only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/665Local sintering, e.g. laser sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12Metallic interlayers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12Metallic interlayers
    • C04B2237/123Metallic interlayers based on iron group metals, e.g. steel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32Ceramic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32Ceramic
    • C04B2237/38Fiber or whisker reinforced
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40Metallic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/76Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/76Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
    • C04B2237/765Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc at least one member being a tube

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

* * PHN 12.041 1 t.n.v. N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.
Verbinden van een glazen of keramisch deel en een metalen deel.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aan elkaar verbinden door middel van laserlassen van een eerste en een tweede deel, het eerste deel tenminste gedeeltelijk uit glas of keramiek bestaande, het tweede tenminste gedeeltelijk uit metaal bestaande, 5 waarbij de verbinding tussen beide delen gevormd wordt tussen het glazen of keramische gedeelte van genoemd eerste deèl en het metalen gedeelte van genoemd tweede deel. Een dergelijke werkwijze kan bij voorbeeld worden toegepast in de produktie van optische apparatuur, vacuumbuizen en beeldbuizen.
10 Een werkwijze van de in de eerste alinea beschreven soort is bekend uit GB 1228451. Hierin is een werkwijze beschreven waarin door laserlassen een glazen deel of delen aan een metalen deel verbonden wordt of worden, onder verhitting van beide delen tot een temperatuur vlak onder de verwekingstemperatuur van het glas. Door middel van een 15 laserbundel welke op het metalen deel ter plekke van de te maken verbinding wordt gefocusseerd wordt het metalen deel en via dit deel het glazen deel ter plekke van de laserspot in temperatuur verhoogd. Als gevolg hiervan verweekt het glas waarna de verbinding tot stand komt. In GB 1228451 wordt als voorbeeld het bevestigen van een elektroderooster 20 in een beeldbuis beschreven. Deze werkwijze heeft als nadeel dat beide delen tot hoge temperatuur verhit dienen te worden en de werkwijze in een oven dient te worden uitgevoerd. De delen of een deel of een onderdeel of onderdelen van een of van beide delen, bijvoorbeeld optische of elektronisch onderdelen, kunnen door deze hoge temperaturen 25 beschadigd worden. Bij afkoeling van de gemaakte verbinding kunnen door verschillen in thermische uitzettingscoefficienten thermische spanningen optreden, met mogelijk nadelige gevolgen. De onderlinge posities van nauwkeurig aan elkaar verbonden delen kunnen, door deze verschillen in thermische uitzettingscoefficienten, tijdens afkoeling veranderden.
30 Tevens kunnen deze posities na afkoeling als gevolg van in beide delen aanwezige spanningen, welke door het verschil in thermische uitzettingscoefficienten veroorzaakt zijn, als functie van de tijd £ V !' / 7 v ύ / -j * PHN 12.041 2 veranderen. Daar het glas ter plekke van de verbinding tijdens het laserlassen verweekt is het moeilijk een verbinding met een hoge mate van maatnauwkeurigheid te maken.
Het is dan ook een doel van de uitvinding een glazen of 5 keramisch deel door laserlassen aan een metalen deel te verbinden nagenoeg zonder verhitting van een van of beide delen en zonder het glas ter plekke van de verbinding tijdens het laserlassen te verweken.
Aan deze opgave wordt voldaan door de werkwijze volgens de uitvinding, welke wordt gekenmerkt doordat een metalen hulpelement 10 door een solid-state verbinding aan het glazen of keramisch gedeelte van het eerste deel bevestigd wordt, waarna, nagenoeg zonder verhitting van de delen, het metalen onderdeel van het tweede deel met behulp van een laserbundel aan het metalen hulpelement van het eerste deel gelast wordt.
Een belangrijk aspect van de uitvinding is gelegen in het 15 feit dat door de werkwijze glas-metaal verbindingen op eenvoudige en snelle wijze met een zeer grote maatnauwkeurigheid te maken zijn. Daar er tijdens het tot stand komen van de verbinding geen krachten op de verbinding worden uitgeoefend en ook geen der delen verhit hoeft te worden, treden er geen thermische of mechanische spanningen op, welke 20 direct of als functie van de tijd een verandering van de onderlinge positie van beide delen en dus een vermindering van de maatnauwkeurigheid ten gevolge kunnen hebben.
Teneinde beide delen met een zeer grote maatnauwkeurigheid aan elkaar te verbinden dient het metalen hulpelement 25 met een grote maatnauwkeurigheid aan het glazen of keramische gedeelte van het eerste deel verbonden te worden en dient de maatnauwkeurigheid en sterkte van de verbinding tussen het metalen hulpelement en het glazen of keramische gedeelte van genoemd eerste deel niet nadelig beïnvloed te worden door de laserlas tussen het metalen hulpelement en 30 genoemd tweede deel. De maatnauwkeurigheid van de verbinding tussen het metalen hulpelement en het glazen of keramische gedeelte van genoemd eerste deel wordt zowel bepaald door de initiële maatnauwkeurigheid, dat wil zeggen de nauwkeurigheid waarmee de delen aan elkaar verbonden worden, als vooral door de temporele maatnauwkeurigheid, dat wil zeggen 35 de nauwkeurigheid waarmee de delen na tot stand komen van de verbinding aan elkaar verbonden blijven. Vooral de temporele maatnauwkeurigheid wordt beïnvloed door de wijze waarop de verbinding tot stand is gekomen.
6 / U M *1 / 3 * PHN 12.041 3
Glas-metaal verbindingen worden op grote schaal toegepast in producten voor de elektronische industrie en in vacuumapparatuur. De vervaardiging van deze verbindingen gebeurt veelal bij hoge temperatuur waarbij het verweekte glas met het metaal in contact wordt gebracht.
5 Deze technieken duiden wij aan met insmelttechnieken. Door de vervorming van het glas en de hoge verbindingstemperatuur is het echter in het algemeen niet mogelijk door middel van insmelttechnieken verbindingen tussen het metalen hulpelement en het glazen of keramische gedeelte van genoemd eerste deel met een grote maatnauwkeurigheid te maken. Dit is 10 wel mogelijk door toepassing van technieken waarbij het glazen deel zowel als het metalen hulpelement zowel als eventuele verbindingslagen, waarvan de functie hierna nog zal worden toegelicht, tijdens het tot stand komen van de verbinding zich in de vaste toestand op een temperatuur welke beduidend lager is dan de smelttemperatuur of de 15 verwekingstemperatuur van het glas, metaal of de verbindingslaag bevinden, zogeheten solid-state verbindingen, welke verbindingstechnieken tevens eenvoudiger zijn dan insmelttechnieken.
Experimenteel is gebleken dat de maatnauwkeurigheid en de sterkte van de verbinding tussen het glazen deel en het metalen hulpelement niet 20 nadelig beïnvloed wordt door de laserlas.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de laserbundel door het glazen of keramische gedeelte heen de laserlas maakt. Dit maakt het mogelijk het metalen onderdeel van genoemd tweede deel met behulp van een laserlas 25 aan het metalen hulpelement van het eerste deel te lassen zonder verhitting van een van of beide delen en zonder het glas of keramiek te verweken zelfs indien het metalen onderdeel zo dik is dat het onmogelijk is met de laserbundel deze te penetreren of indien het metalen onderdeel bestaat uit een metaal met een hoge reflektie of indien het door zich 30 rondom de verbinding bevindende objecten onmogelijk is de laserbundel op het metalen onderdeel te focusseren.
Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het metalen hulpelement door thermocompressie aan het glazen of keramische deel bevestigd wordt.
35 Dit is een schone, snelle en efficiënte methode van bevestiging van een metalen hulpelement aan een glazen deel.
Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de P ; Λ · *? = V : V'. -i «.- t PHN 12.041 4 uitvinding wordt gekenmerkt doordat het metalen hulpelement bij verhoogde temperatuur met behulp van een elektrisch veld aan het glazen of keramische gedeelte bevestigd wordt. Deze methode van verbinden van een metalen hulpelement aan een glazen of keramisch gedeelte geschiedt 5 bij een ten opzichte van thermocompressie lagere druk of temperatuur. Deze methode is dan ook geschikt indien de temperatuur of druk lager dan de voor thermocompressie noodzakelijke druk of temperatuur dient te zijn bijvoorbeeld teneinde schade aan een der delen te voorkomen. Ook is het op deze wijze mogelijk metalen hulpelementen, welke niet door middel van 10 thermocompressie aan een glazen deel te verbinden zijn, daar de hiervoor noodzakelijk temperatuur hoger is dan de verwekingstemperatuur van het glas, bij temperaturen welke lager zijn dan de verwekingstemperatuur aan het glas te verbinden.
Nog weer een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze 15 volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het metalen hulpelement door ultrasoon lassen aan het glazen of keramische deel onder toepassing van een zich tussen het glazen deel en het metalen hulpelement bevindende tussenlaag bestaande uit aluminium bevestigd wordt. Ultrasoon lassen geschiedt op kamertemperatuur en is daardoor geschikt voor die 20 toepassingen waarbij onderdelen van het genoemde eerste deel beschadigd kunnen worden bij verhoogde temperaturen.
Enige uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvindingen worden nader beschreven aan de hand van de tekening.
Hierin veraanschouwelijkt 25 Figuur 1a de inventieve werkwijze aan de hand van een doorsnede van een verbinding;
Figuur 1b de inventieve werkwijze aan de hand van een doorsnede van een verbinding en toont;
Figuur 2a een doorsnede en een bovenaanzicht van een 30 verbinding van een metalen hulpelement en een keramisch of glazen deel verkregen door thermocompressie;
Figuur 2b in doorsnede en bovenaanzicht een verbinding van een metalen deel aan dit hulpelement;
Figuur 3 een doorsnede van een beeldbuis waaraan een 35 deflektieeenheid bevestigd is;
Figuur 4 een perspectivisch aanzicht van een beeldbuis waaraan een deflektieeenheid bevestigd is;
p. 7 ft r» /, 7 K
i * PHN 12.041 5
Figuur 5 een bovenaanzicht van een beeldbuis waaraan een deflektieeenheid bevestigd is;
Figuur 6 de verbinding tussen de deflectieeenheid en de beeldbuis in detail; 5 Figuur 7a een ultrasoonlasopstelling in doorsnede;
Figuur 7b een detail van figuur 7a;
Figuur 8a een lens voorzien van Ni-elementen welke door middel van ultrasoon lassen aan dè verbonden zijn in doorsnede;
Figuur 8b de bevestiging van deze lens aan een vaste stof 10 laser in zijaanzicht;
Gelijke elementen zijn in de figuren met gelijke nummers aangeduid.
Figuren 1a en 1b demonstreren de werkwijze volgens de uitvinding. Aan een glazen of keramisch deel 1 is door middel van een 15 solid-state verbinding 2 een metalen hulpelement 3 bevestigd. Op dit hulpeleaent wordt een metalen deel 4 geplaatst. Indien de gewenste onderlinge positie is bereikt wordt door de laserbundel 5 een laserlas 6 gemaakt, aldus instantaan het metalen deel 4 aan het glazen of keramisch deel 1 verbindend, zonder beide delen, behalve ter plekke van en in de 20 directe omgeving van de laserlas, op te warmen of krachten op deze delen uit te oefenen. De aaatnauwkeurigheid van de verbinding wordt daarom niet nadelig beïnvloedt door thermische of mechanische spanningen. Dit maakt deze verbindingsmethode geschikt voor toepassingen waarin een zeer grote maatnauwkeurigheid vereist wordt. Figuur 1b verschilt van figuur 25 1a doordat in deze figuur laserbundel 5 door het glazen of keramische gedeelte heen laserlas 6 maakt. Het is hiervoor natuurlijk wel noodzakelijk dat het glazen of keramische deel 1 transparant is voor de laserbundel. Een dergelijke opstelling kan bijvoorbeeld nodig zijn indien metalen deel 4 zo dik is dat het onmogelijk is met de laserbundel 30 5 deze te penetreren of indien metalen deel 4 bestaat uit een metaal met een hoge reflektie of indien het door zich rondom de verbinding bevindende objecten onmogelijk is de laserbundel 5 op de in figuur 1a gegeven positie te focusseren. In een dergelijke toepassing dienente hoge temperaturen in het glazen of keramische gedeelte 1, welke 35 temperaturen verweking van het glas of keramiek en/of thermische spanningen in het glas of keramiek mogelijkerwijs ten gevolge hebben en daardoor verlies van maatnauwkeurigheid kunnen kunnen veroorzaken 87.0 0 47 5.
PHN 12.041 6 voorkomen te worden. In een dergelijke toepassing kan metalen hulpelement 3 voorzien zijn van een zich van deel 1 verwijderd gedeelte zoals bijvoorbeeld in figuur 1b aangegeven teneinde te hoge temperaturen te voorkomen. De onderlinge positie en oriëntatie van glazen deel 1, 5 metalen hulpelement 3, metalen deel 4 en laserbundel 5 zijn natuurlijk geenzins tot de in figuren 1a en 1b gegeven voorbeelden beperkt. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat het onder- en bovenvlak van metalen hulpelement 3 niet evenwijdig zijn of dat laserbundel 5 niet loodrecht ten opzichte van de oppervlakken van metalen hulpelement 3 of metalen 10 deel 4 georienteerd is.
Figuur 2a toont in doorsnede en bovenaanzicht een metalen hulpelement 7 bevestigd door middel van thermocompressie met behulp van een verbindingslaag 8 aan een glazen of keramisch deel 9. In dit voorbeeld is de verbindingslaag in een ringvorm uitgevoerd. Deze ring 15 heeft een hoogte h en een breedte b. Voor het ontstaan van hechting moet de ring worden vervormd. Thermocompressie is een methode waarbij het metaal van het verbindingselement 8 in contact met het glas of keramiek plastisch vervormd wordt bij verhoogde temperatuur maar ruim beneden de verwekingstemperatuur van het glas of keramiek. De 20 verbindingstemperatuur wordt hier gerelateerd aan de smelttemperatuur Tm van het metaal van het verbindingselement en wel zodanig dat ongeveer gelijk is aan 0.9 Tffl. De gangbare constructieglazen verweken bij ongeveer 400 tot 600 °C (kwarts en kwartsachtige glazen verweken bij hogere temperaturen), zodat in het 25 algemeen de relatief laagsmeltende metalen aluminium, lood en indium en hun legeringen voor verbindingen van metalen aan constructieglazen worden gebruikt. Bij gebruik van aluminium is de verbindingstemperatuur ongeveer 550 °C. Voor verbindingen aan keramische materialen kunnen ook andere metalen, zoals bijvoorbeeld Pt, Fe, Ni en Cu worden 30 gebruikt. Deze methode is onder andere beschreven in American Ceramics Society Bulletin, volume 51, no 9, pag 683 (1972).
Figuur 2b toont een metalen deel 10 dat door een laserbundel 11 op de punten 12 en 13 aan het metalen hulpelement 14 bevestigd is. Deze figuur toont een modelverbinding welke gebruikt is om 35 de invloed van het laserlassen op de sterkte van de thermocompressie verbinding te onderzoeken. Experimenteel is gebleken dat de sterkte en de maatnauwkeurigheid van de thermocompressieverbinding niet nadelig
lp- 7 ή Λ ƒ 7 K
PHN 12.041 7 door de laserlas beinvloed wordt.
Figuren 3,4,5 en 6 demonstreren een toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. Het betreft hier het verbinden van een deflectieeenheid aan een beeldbuis.
5 Figuur 3 toont een doorsnede van een beeldbuis waaraan een deflektieeenheid bevestigd. Figuur 4 toont een perspectivisch aanzicht van een beeldbuis waaraan een deflektieeenheid bevestigd. Figuur 5 toont een bovenaanzicht van een beeldbuis waaraan een deflektieeenheid bevestigd. Figuur 6 toont de verbinding tussen de 10 deflectieeenheid en de beeldbuis in detail.
Aan de conus 15 van de beeldbuis 16 zijn tijdens afkoeling direct na persen van de conus door thermocompressie kleine metalen plaatjes 17 verbonden. Experimenteel is gebleken dat deze verbindingen niet nadelig beinvloed worden door warmtebehandelingen in volgende 15 assemblageprocessen. In de hals 18 van de beeldbuis bevindt zich een elektronenkanon 19, van het in-line type, welke elektronenbundels 20, 21 en 22 opwekt. De elektronenbundels 20, 21 en 22 worden over een scherm 23 en een schaduwmasker 24 afgebogen door een deflectieeenheid 25. De constructie van de deflectieeenheid is afhankelijk van de vorm en de 20 functie van de beeldbuis. De deflektieeenheid 25 is voorzien van metalen beugels 26. Deze deflektieeenheid 25 wordt zodanig ten opzichte van het elektronenkanon 19 geplaatst dat de afbeelding van een testbeeld op het scherm 23 zoveel mogelijk optimaal is. Wanneer deze optimale positie verkregen is dient de deflektieeenheid 25 permanent aan de beeldbuis 16 25 verbonden te worden. Hiertoe worden de beugels 26 door middel van laserlassen aan de metalen hulpelementen 17 gelast. De metalen hulpelementen zijn gemaakt van een niet magnetisch materiaal met een thermische uitzettingscoefficient zoveel mogelijk gelijk aan de thermische uitzettingscoefficient van het glas van de conus. De posities 30 van de metalen hulpelementen en de vorm van de beugels worden zo gekozen dat de invloed van temperatuur fluctuaties op de onderlinge posities van de deflectieeenheid en het beeldscherm nagenoeg minimaal is. De verbinding tussen beugel 26 en metalen hulpelement 17, verbonden aan conus 15, is in figuur 6 nog eens in detail weergegeven. Het metalen 35 hulpelement 17 is, door de thermocompressieverbinding, nauwkeurig aan de conus 15 verbonden. Hierdoor is een goed gedefinieerd contact tussen metalen hulpelement en beugel 26 verkregen, hetgeen het mogelijk maakt i; 7 0 ü 4 7 i.
PHN 12.041 8 beugel 26 met een zeer grote maatnauwkeurigheid na verkrijging van een zoveel mogelijk optimale afbeelding van een testbeeld op het scherm 23 aan de beeldbuis 16 te verbinden. Op deze wijze is op eenvoudige, snelle en tevens schone wijze de deflectiespoel met een zeer grote 5 maatnauwkeurigheid aan de beeldbuis te verbinden. Daar er geen krachten op de verbinding tussen de deflectiespoel en de beeldbuis worden uitgeoefend en ook geen der delen verhit hoeft te worden, treden er geen thermische of mechanische spanningen op, welke een verandering van de onderlinge positie van beide delen en dus een verlies van 10 nauwkeurigheid, en derhalve een vermindering van de kwaliteit van de afbeelding ten gevolge kunnen hebben na verbinding van beide delen.
Het is ook mogelijk het metalen hulpelement bij verhoogde temperatuur met behulp van een elektrisch veld aan het het glazen of keramisch deel te bevestigen. Deze methode wordt onder andere 15 beschreven in The Journal of Applied Physics, volume 40, nummer 10, pagina 3946 (1969). Deze methode van verbinden van een metalen hulpelement aan een glazen of keramisch gedeelte geschiedt bij een ten opzichte van thermocompressie lagere druk of temperatuur. Deze methode is dan ook geschikt indien de temperatuur of druk lager dan de voor 20 thermocompressie noodzakelijke druk of temperatuur dienen beperkt te worden, doch wel verhoogd kunnen worden. Ook is het op deze wijze mogelijk metalen hulpelementen, welke niet door middel van thermocompressie aan een glazen deel te verbinden zijn, daar de hiervoor noodzakelijk temperatuur hoger is dan de verwekingstemperatuur van het 25 glas, bij temperaturen welke lager zijn dan de verwekingstemperatuur aan het glas te verbinden. Het is met deze methode bijvoorbeeld mogelijk sommige staalsoorten waaronder Vacon-12 aan glas te verbinden, ook is het mogelijk Al al bij 200-250 °C aan glas te verbinden.
Thermocompressie en het verbinden van een metalen 30 hulpelement aan een glazen of keramisch gedeelte met behulp van een elektrisch veld gebeuren bij verhoogde temperaturen. Deze methoden voor het verbinden van een metalen hulpelement aan het glazen of keramisch deel zijn niet geschikt indien de temperatuur niet of weinig verhoogd kan worden. Indien, bij voorbeeld, een metalen hulpelement aan een lens, 35 voorzien van een optische coating, verbonden dient te worden, dan is de verbindingstemperatuur beperkt tot ongeveer 80 °C, daar hogere temperaturen de coating beschadigen. Ultrasoon lassen, dat op
870 0 λ 7S
PHN 12.041 9 kamertemperatuur geschiedt, is dan een bruikbare methode om een metalen hulpelement aan de lens te verbinden. Bekend is om een element uit aluminium door middel van ultrasoonlassen aan glas te verbinden. Aluminium is echter minder geschikt voor laserlassen, daar het een hoge 5 reflectiecoefficient bezit.
Het is mogelijk gebleken verschillende voor laserlassen geschikte metalen hulpelementen, welke in verband met de benodigde druk niet direct door middel van ultrasoon lassen aan glas te verbinden zijn, via een aluminium tussenlaag aan glas te verbinden door middel van 10 ultrasoon lassen. Deze tussenlaag kan bijvoorbeeld uit een folie bestaan. Ook kan deze tussenlaag bestaan uit een op het metalen hulpelement aangebrachte, bijvoorbeeld opgedampte, laag.
Figuur 7a toont in doorsnede een ultrasoonlas opstelling. De lastip 31 van het ultrasoonlasapparaat 26, bestaande uit een 15 ultrasoongenerator 27, een transducer 28, een golfgeleider 29, een amplitudeversterker 30 en de lastip 31, oefent een kracht F uit op een metalen hulpelement 32, in dit voorbeeld Ni, en een folie 33 gemaakt uit aluminium. Dit hulpelement 32 en folie 33 zijn geplaatst op een glazxen deel 34, dat in een klem 35 geklemd is. Bij aanschakeling van de het 20 ultrasoonapparaat 26 wordt een ultrasone trilling met amplitude u op de lastip 31 en via deze lastip op hulpelement 32 en folie 33 overgebracht hetgeen een ultrasoon lasverbinding tussen het hulpelement 32 en glazen deel 34 ten gevolge heeft. De op deze wijze verkregen verbindingen zijn in sterkte vergelijkbaar met die, welke verkregen worden door 25 thermocompressie.
Figuur 7b toont in detail de laspunt 31, het metalen hulpelement 32, de aluminium folie 33 en glazen deel 34.
Figuur 8a toont in bovenaanzicht een lens 36, die op drie punten 37, 38 en 39 op de (natrek voorzien is van Ni-elementen 40, 41 en 30 42, welke met behulp van ultrasoon lassen, waarbij Al folie als lasmateriaal gebruikt is, aan de lens bevestigd zijn. In dit voorbeeld is experimenteel gebleken dat, voor een goede verbinding, de dikte van het Al folie tussen 10 en 125 pm gekozen dient te worden. Dit wordt vermoedelijk veroorzaakt doordat voor een dikte kleiner dan 10 pm een te 35 grote kracht F dient te worden uitgeoefend terwijl voor een dikte groter dan 125 pm de ultrasone trilling te veel gedempt wordt. Een nagenoeg optimale sterkte van de verbinding word voor een dikte van 25 pm tot , ·> Λ .· *»ΊΤ t ( PHN 12.041 10 stand gebracht.
Figuur 8b toont in zijaanzicht een vaste stoflaser 43 met elektrische aansluitingen 44, 45 en 46. De laser is voorzien van drie lippen 47, 48 en 49, welke door een bus 50 onderling verbonden zijn.
5 Lens 36 wordt dusdanig ten opzichte van vaste stof laser 43 geplaatst dat de laser zoveel mogelijk optimaal functioneert, waarna de lippen 47, 48 en 49 aan de Ni-elementen 40, 41 en 42 vastgelast worden door een laser bundel. Op deze wijze is de lens met een zeer grote maatnauwkeurigheid aan de vastestof laser verbonden. Het zal duidelijk 10 zijn dat dit mogelijk is doordat de Ni- hulpelementen 40, 41 en 42 nauwkeurig aan de lens 36 verbonden zijn. Naast de reeds beschreven afwezigheid van thermische of mechanische spanningen is voor dit voorbeeld en ook voor iedere toepassing van de werkwijze voor optische apparatuur van belang dat laserlassen een schone methode van lassen is. 15 Optische hulpelementen zijn vaak gevoelig voor verontreinigingen in de lucht, bijvoorbeeld dampen van agressieve stoffen welke bij andere lasmethodes geproduceerd worden.
Het zal duidelijk zijn dat dat de werkwijze volgens de uitvinding op veel meer dan de hierboven beschreven manieren toegepast 20 kan worden om een metalen deel aan een glazen of keramisch deel te verbinden.
8 7 0 0 4 7 5

Claims (5)

1. Werkwijze voor het aan elkaar verbinden door middel van laserlassen van een eerste en een tweede deel, het eerste deel tenminste gedeeltelijk uit glas of keramiek bestaande, het tweede tenminste gedeeltelijk uit metaal bestaande, waarbij de verbinding tussen beide 5 delen gevormd wordt tussen het glazen of keramische gedeelte van genoemd eerste deel en het metalen gedeelte van genoemd tweede deel met het kenmerk dat een metalen hulpelement door een solid-state verbinding aan het glazen of keramische gedeelte van genoemd eerste deel bevestigd wordt, waarna ,nagenoeg zonder verhitting van beide delen, het metalen 10 gedeelte van genoemd tweede deel door een laserbundel aan het metalen hulpelement gelast wordt.
2. Een werkwijze volgens de uitvinding volgens conclusie 1, met het kenmerkdat de laserbundel door het glazen of keramische gedeelte heen de laserlas maakt.
3. Een werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het metalen hulpelement door thermocompressie aan het glazen of keramische deel bevestigd wordt.
4. Een werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het metalen hulpelement bij verhoogde temperatuur door middel van 20 een elektrisch veld aan het glazen of keramisch deel bevestigd wordt.
5. Een werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het metalen hulpelement door ultrasoon lassen aan het glazen of keramische deel onder toepassing van een tussen de te verbinden delen geplaatste folie uit aluminium bevestigd wordt. 8700475
NL8700475A 1986-08-18 1987-02-26 Verbinden van een glazen of keramisch deel en een metalen deel. NL8700475A (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19873783117 DE3783117T2 (de) 1986-08-18 1987-08-07 Verbindung eines elementes aus glass oder keramik und eines elementes aus metall.
EP19870201511 EP0262699B1 (en) 1986-08-18 1987-08-07 Interconnecting a glass or ceramic element and a metal element
CA000544433A CA1322654C (en) 1986-08-18 1987-08-13 Interconnecting a glass or ceramic element and a metal element
KR1019870008969A KR880003551A (ko) 1986-08-18 1987-08-17 소자 상호 접속방법
JP62203581A JP2554094B2 (ja) 1986-08-18 1987-08-18 第1要素と第2要素との相互連結方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8620057 1986-08-18
GB868620057A GB8620057D0 (en) 1986-08-18 1986-08-18 Cathode ray tube display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8700475A true NL8700475A (nl) 1988-03-16

Family

ID=10602864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8700475A NL8700475A (nl) 1986-08-18 1987-02-26 Verbinden van een glazen of keramisch deel en een metalen deel.

Country Status (7)

Country Link
US (2) US4782209A (nl)
EP (1) EP0260731B1 (nl)
JP (1) JPH083980B2 (nl)
KR (2) KR880003551A (nl)
DE (1) DE3788992T2 (nl)
GB (1) GB8620057D0 (nl)
NL (1) NL8700475A (nl)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5306891A (en) * 1992-04-02 1994-04-26 Motorola, Inc. Laser welding process for attaching metal to ceramic substrate
US5276303A (en) * 1992-10-01 1994-01-04 At&T Bell Laboratories Laser bonding scheme
KR970005765B1 (ko) * 1993-09-28 1997-04-19 엘지전자 주식회사 브라운관용 편향요크의 지지장치
US5503703A (en) * 1994-01-10 1996-04-02 Dahotre; Narendra B. Laser bonding process
DE19726489C1 (de) * 1997-06-21 1999-02-11 Hartmann & Braun Gmbh & Co Kg Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem dünnen metallischen Draht und einem Glaskörper
TW497115B (en) 1998-04-28 2002-08-01 Hitachi Ltd Cathode ray tube
US6042445A (en) * 1999-06-21 2000-03-28 Motorola, Inc. Method for affixing spacers in a field emission display
US6271499B1 (en) * 1999-09-14 2001-08-07 Lockheed Martin Corp. Method for welding electroformed material to other electroformed material, at least one of which having an optical pattern on a surface thereof
US6974207B2 (en) * 2002-11-19 2005-12-13 Lexmark International, Inc. Laser welding methods and structures and control therefor including welded inkjet printheads
US20050099449A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-12 Tim Frasure Methods and structures for disassembling inkjet printhead components and control therefor
US20120118609A1 (en) * 2009-06-23 2012-05-17 Toshiba Mitsubishi-Electric Indus. Sys. Corp. Electrode base
US9478959B2 (en) 2013-03-14 2016-10-25 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Laser welding a feedthrough
US9272371B2 (en) 2013-05-30 2016-03-01 Agc Automotive Americas R&D, Inc. Solder joint for an electrical conductor and a window pane including same
EP2952976A1 (fr) * 2014-06-03 2015-12-09 The Swatch Group Research and Development Ltd. Pièce d'habillage d'une pièce d'horlogerie en matériaux soudés
US10052713B2 (en) * 2015-08-20 2018-08-21 Ultex Corporation Bonding method and bonded structure
CN105859159A (zh) * 2016-04-07 2016-08-17 武汉华工激光工程有限责任公司 一种利用激光将金属与玻璃结合为一体的工艺方法
US10263362B2 (en) 2017-03-29 2019-04-16 Agc Automotive Americas R&D, Inc. Fluidically sealed enclosure for window electrical connections
US10849192B2 (en) 2017-04-26 2020-11-24 Agc Automotive Americas R&D, Inc. Enclosure assembly for window electrical connections
US10746937B2 (en) 2018-02-15 2020-08-18 Corning Incorporated Assemblies, optical connectors and methods of bonding optical elements to substrates
US10345533B1 (en) 2018-02-15 2019-07-09 Corning Incorporated Assemblies, optical connectors and methods of bonding optical fibers to substrates
EP4226968A1 (en) 2020-02-21 2023-08-16 Heraeus Medical Components, LLC Ferrule for non-planar medical device housing
EP4230258A1 (en) 2020-02-21 2023-08-23 Heraeus Medical Components, LLC Ferrule with strain relief spacer for implantable medical device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614832A (en) * 1966-03-09 1971-10-26 Ibm Decal connectors and methods of forming decal connections to solid state devices
US3361403A (en) * 1966-03-09 1968-01-02 Motorola Inc Cathode ray tube yoke mounting device
US3585350A (en) * 1968-11-19 1971-06-15 Western Electric Co Methods of and systems for joining articles
FR2044976A5 (nl) * 1969-05-29 1971-02-26 Videon Sa
US3781730A (en) * 1972-11-29 1973-12-25 Motorola Inc Yoke mounting ring with deformable finger members
US3934073A (en) * 1973-09-05 1976-01-20 F Ardezzone Miniature circuit connection and packaging techniques
US3939447A (en) * 1975-01-07 1976-02-17 Rca Corporation Spring mount for a cathode ray tube yoke
US3986156A (en) * 1975-01-16 1976-10-12 Rca Corporation Yoke mount assembly
US3992578A (en) * 1976-01-08 1976-11-16 General Instrument Of Canada Ltd. Yoke mounting apparatus
JPS54161695A (en) * 1978-06-13 1979-12-21 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Method of mixing polymerizable materials and device therefor
US4195315A (en) * 1978-09-29 1980-03-25 Zenith Radio Corporation Lockable adjustment means for self-converging adjustable yoke assembly
CH645208A5 (de) * 1978-10-31 1984-09-14 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur herstellung von elektrischen kontakten an halbleiterbauelementen.
US4534811A (en) * 1983-12-30 1985-08-13 International Business Machines Corporation Apparatus for thermo bonding surfaces
GB2198578A (en) * 1986-12-03 1988-06-15 Philips Nv Method of mounting a deflection unit on a cathode ray tube envelope

Also Published As

Publication number Publication date
GB8620057D0 (en) 1986-10-01
JPH083980B2 (ja) 1996-01-17
EP0260731A2 (en) 1988-03-23
DE3788992D1 (de) 1994-03-17
KR960000532B1 (ko) 1996-01-08
JPS6351034A (ja) 1988-03-04
KR880003551A (ko) 1988-05-17
KR880003385A (ko) 1988-05-16
US4785219A (en) 1988-11-15
EP0260731B1 (en) 1994-02-02
DE3788992T2 (de) 1994-07-28
US4782209A (en) 1988-11-01
EP0260731A3 (en) 1989-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8700475A (nl) Verbinden van een glazen of keramisch deel en een metalen deel.
CA1322654C (en) Interconnecting a glass or ceramic element and a metal element
US4469929A (en) Method for securing optical and electro-optical components
JPS59119844A (ja) 可撓性配線のレ−ザろう付方法
US5021630A (en) Laser soldering method and apparatus
JP3670008B2 (ja) 気密ろう接合部の作成方法
JPS63132791A (ja) 複式レーザビームによる線材接合法
US6380513B1 (en) Method for fixing miniaturized components onto a base plate by soldering
JPS5996636A (ja) 電子管およびその製造法
JPH061666B2 (ja) ラミツク部材の接合方法
JPH01265430A (ja) カラー陰極線管及びその製造方法
JPH04359207A (ja) レーザダイオード結合装置及びその組立方法
JP2767977B2 (ja) パッケージの溶接方法と溶接治具
JP3222815B2 (ja) 光通信用パッケージ
EP0635737A1 (en) Brazed bonding of optical glass fiber and silicon substrate
JP2000288755A (ja) レーザー接合方法及びその装置
JPH02173175A (ja) 被接合物の接合方法
CN211556420U (zh) 透镜组件及激光器
JP3993083B2 (ja) ファイバコリメータ及びその製造方法
JPH0328773B2 (nl)
JPH0812311B2 (ja) 光結合器
JP6907593B2 (ja) フィルム基材上に形成された導体パターンと同軸ケーブルの接合体およびその製造方法
JPS63208813A (ja) レンズ付き半導体発光素子の製造方法
JPH05161988A (ja) レーザーコーン
JPS5853000Y2 (ja) 真空しや断器

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed