CH315726A - Ensemble de deux pièces scellées - Google Patents

Description

Ensemble de deux pieces scellees La presente invention a pour objet un en- semble de deux pikes scellees par une masse de verre, notamment un ensemble de deux pie- ces qui font partie des enveloppes hermetiques des tubes e1ectroniques.

Dans 1a fabrication de ces tubes, se pose 1e probleme de sceller de fagon etanche des pieces en divers materiaux.

Souvent, il s'agit de sceller l'une contre 1'autre une pike en metal et une pike en c6ra- mique ; c'est 1e cas, par exemple, dune entree de courant constituee par une tige en metal qui est logee Jans un passage pratique dans une piece en ceramique. 0n realise de tels scelle- ments en utilisant du verre comme materiau de Liaison entre lesdites deux pikes. Le mode operatoire est bien connu et il consiste ä chauf- fer ce verre jusqu'ä un degre de ramollissement suffisant pour qu'il se soude ä ces deux pikes en assurant entre elles ä la fois la Liaison m6ca- nique et 1'etancheite.

L'on sait qu'un tel scellement West durable que si les deux pieces en question, ainsi que 1e verre du scellement, ont des coefficients de dilatation identiques.

Pratiquement, cette condition West jamais rigoureusement satisfaite, et 1'on a constate que de Bons scellements sont realisables en admet- tant de faibles desaccords des coefficients de dilatation. Dans beaucoup de cas, la Limite de cette tolerance est d'environ 5 %. Meme th6o- riquement, un accord parfait des dilatations serait impossible ä realiser puisque 1e verre suit, en fonction de la temperature, une courbe de dilatation differente de celle dune ceramique et surtout de celle d'un metal. La realisation de tels scellements. est delicate et elle se fait avec un important taux de dechets. En effet, 1e verre de scellement se feie tres frequemment, ce qui met la pike hors d'usage.

Cet accident est particulierement frequent dans un scellement oü 1e verre West pas inter- pose partout entre 1e metal et la ceramique, mais oü il est dispose ä 1'exterieur du passage qui est pratique dans cette piece en c6ra- mique et dans lequel est logee ladite pike en metal.

Un cas important oü de pareils scellements sont utilises est celui des conducteurs de tra- vers6e de courant dans les pieds de lampes, en ceramique. Un tel pied comprend un disque en ceramique offrant des trous dans lesquels I> lesdits conducteurs passent ä frottement doux. Ces conducteurs sont scelles audit disque, par une perle en verre qui reunit la ceramique au metal sans s'interposer partout entre ces deux materiaux. Ce pied est soude ensuite ä une ampoule, en. verre par exemple, de maniere que lesdites perles en verre se trouvent ä 1'in- t6rieur de 1'enveloppe ainsi constituee. Un tel mode de scellement desdits conducteurs pre- sente une soliditd mkanique remarquable. En effet, toutes les torsions et toutes les flexions laterales qui peuvent eire appliquees aux extre- mit6s desdits condueteurs exterieures au tube sont supportees par les Bords des trous prati- qu6s dans la ceramique qui est tres resistante, sans eire communiquees au verre du scelle- ment qui est fragile. Cependant, un tel pied est coüteux et il est difficilement realisable du fait du phenomene de felure du verre decrit ci- dessus.

L'invention a pour objet un ensemble de deux pieces scellees par une masse de verre, dans lequel tont risque de felure du verre est pratiquement supprime.

L'ensemble selon 1'invention, dont les deux pikes presentent chacune une portion de sur- face soudee au verre et une portion de surface en contact avec 1'autre pike, est caracterise par 1e fait qu'une substance deformable est dis pos6e entre les deux pikes et 1e verre, fde fawn que les deux portions de surfaces ne possMent aucun point commun.

Suivant une forme d'execution de 1'objet de 1'invention, 1'ensemble comporte une pike en ceramique, -une piece conductrice traversant cette pike en ceramique ä frottement doux, une masse en verre soudee directement ä ce conducteur et, d'autre pari, ä cette piece en ceramique et un corps en ladite substance deformable noye dans cette masse en verre en- tourant directement ledit condueteur.

Ladite substance deformable Sera consti- tu6e, par exemple, par une masse friable, teile qu'une masse de poudre minerale dont la tem- p6rature de fusion est nettement superieure ä Gelle de ladite masse en verre. Cette poudre Sera, de preference, une poudre de materiaux refractaires, comme de la ceramique, broyes, par exemple une poudre d'alumine (A1203) ou de magnesie (Mg0).

Une autre forme d'execution constituant 1e pied d'un tube electronique se compose dune piece en ceramique percee de part en part d'au moins un trou et dune tige en mAal engagee ä. frottement doux dans ce trou qui est evase ä sa partie superieure, ladite masse de verre etant formde par une goutte soudee autour de ladite tige et ä la surface de ladite piece en ceramique entourant la partie evasee du trou, et ladite substance etant disposee sous ladite masse de verre dans la partie evasee dudit trou.

Le dessin annexe represente, ä titre d'exem- ple, plusieurs formes d'execution de 1'objet de 1'invention et illustre 1'assemblage et 1e scel- lage des pieces de Ges ensembles La fig. 1 represente en coupe un ensemble scelle selon la technique habituelle.

La fig. 2 represente en coupe un ensemble constituant une premiere forme d'exkution de 1'objet de 1'invention.

La fig. 3 represente schematiquement en coupe un ensemble formant un pied de tube dlectronique dont les pieces sont fixees selon la technique habituelle.

La fig. 4 represente en coupe un ensemble semblable mais constituant une forme d'ex6cu- tion de 1'objet de 1'invention.

La fig. 5 represente en coupe, ä plus grande echelle, une partie de la fig. 4.

La fig. 6 represente en coupe les pieces detachees de 1'ensemble de la fig. 4.

La fig. 7 represente les pikes de la fig. 4 en cours d'assemblage.

La fig. 8 represente les pikes de la fig. 6 assemblees et disposees dann un four en vue du scellage.

La fig. 9 represente encore une autre forme d'execution.

La fabrication des tubes ä vide en electro- nique necessite la realisation de scellements etanches entre du verre et d'autres materiaux conducteurs ou isolants. Un certain nombre de precautions sont nkessaires pour que 1e verre ne se feie pas au cours de Ges operations. 0n sait en particulier qu'une condition essentielle quant ä la realisation de Bons scellements est que les materiaux ä souder aient des coeffi- cients de dilatation tres voisins. Le probleme est beaucoup plus complexe lorsque, comme an 1e voit sur la fig..1, 1e verre c doit se souder simültan6ment ä deux autres mat6riaux <I>a</I> et<I>b</I> dispos6s au voisinäge 1'un de 1'autre. Les divers efforts exerc6s sur ces mat6riaux sont transmis au verre qui peut se trouver soumis localement ä des contraintes consid6rables et impr6visibles provoquant des felures v dans la zone de jonction de ces trois mat6riaux. Une condition n & essaire est que les coefficients de dilatation de ces trois mate- riaux soient voisins 1'un de 1'autre, mais cette condition West pas suffisante. Les soudures triples m effectu6es sans precaution sont tres fragiles et pr6sentent souvent des felures.

Ce probleme de soudure triple se pose en particulier Tors de la fabrication des pieds pour tubes ä vide, des plaquettes 6tanches ä traver- s6es m6talliques multiples pour boitier qui sont constitu6s comme 1'indique la fig. 3 par une piece en c6ramique (a) traversk par un cer- tain nombre de broches m6talliques (b). La sou- dure et 1'6tanch6it6 entre la c6ramique et les broches sont assur6es par des pieces de verre (c). De tres nombreuses exp6rimentations ef- fectu6es sur ces soudures triples pour diff6- rents coefficients de dilatation lin6aires com- pris entre 40 et 100.10-7/ C ont montr6 qu'il 6tait tres difficile d'6viter 1'apparition de felu- res Jans les pieces de verre, felures qüi par- taient toutes du point de contact commun entre ces pieces, au voisinage de la zone de jonction des trois mat6riaux.

La fig. 2 montre comment cette difficult6 est r6solue dans une .forme d'exkution de la presente invention. Le point triple est supprim6 en disposant dans la zone de jonction des trois mat6riaux <I>a, b</I> et c un revetement <I>d</I> qui empe- che 1e verre c de venir se souder locälement sur les mat6riaux <I>a</I> et<I>b,</I> ce revUement ne devant pas faire corps avec ces mat6riaux a et b sur lesquels il est appliqu6.

Le pied represent6 aux fig. 4 et 5 comprend la plaquette c6ramique (a),. les broches m6talli- ques (b), la piece de verre (c). Le revetement protecteur est en (d).. Ce pied est scell6 ä 1'am- poule f dans Iaquelle se trouvent enferm6es les 61ectrodes e qui sont connect6es aux broches b. -La - fabrication de ce pied comprend trois phases la pr6paration des pieces d6tach6es 1e montage du pied la fusion des pieces de verre.

Les pieces d6tach6es entrant dans la fabri- cation sont les <RTI ID="0003.0277" WI="14" HE="4" LX="1291" LY="426"> suivantes (fig. 6) Une plaquette c6ramique a, ayant un coef- ficient lin6aire de dilatation de 90.10-7/0 C, comportant un certain nombre de trous -de diamUre 1,2 mm. Chaque trou comporte un avant-trou en forme de calotte sph6rique. Le cercle limitant cette calotte a 3 mm de dia- metre.

Des broches m6talliques en ferro-chrome b dont 1e coefficient lin6aire de dilatation est voisin de 90.10-7/0 C. Leur -diametre est de 1 mm, leur longueur de 20 mm.

Des cylindres de verre c' ayant un coeffi-: cient lin6aire de dilatation de 90.10-7/0 C, de diametre ext6rieur de 4 mm, de diametre int6- rieur 1,2 ä 1,3 mm, de hauteur 4 mm.

Le montage des 616ments se fait de la ma- niere suivante (voir fig. 7) : sur une plaque de Base horizontale L sont empi16s un calibre de brochage K- et la plaquette de c6ramique a, les broches m6talliques b sont ensuite gliss6es Jans les trous de la plaquette et du calbre. - Les trous du calibre sont a16s6s de maniere que- les broches m6talliques y p6netrent ä frottement doux. Ce calibre peut eire fait, soit en c6ramique, soit en ferro-chrome: ayant comme coefficient de dilatation 90.10-7.

Une poudre fine de magn6sie dopt la gros, seur moyenne des grains est de fordre de 0,01 ä 0,1 mm est vers6e Jans un r6cipient avec une. certaine quantit6 d'eau qui est juste suffi@- sante pour constituer une päte peu fluide. Au moyen d'un pinceau, an d6pose une goutte de päte Jans chaque cuvette. Apres 6vaporätion de 1'eau, cette päte se transforme en une masse granuleuse sans coh6siön. - On coiffe enfin chaque broche par un des cylindres en verre (c') dont il a 6t6 question prec6demment.

0n place ensuite cet ensemble pendant 10 minutes dans un four (fig. 8) dopt la temp6ra- ture est maintenue ä 9000 C. Ce four comprend une enveloppe g et une resistance chauffante h. Chacun des cylindres c' de verre subit une fusion päteuse et vient se sonder, dune part, ä la broche metallique qu'il coiffe et, d'autre part, ä. la ceramique suivant une couronne en tourant la cuvette. 11 ne peut pas se sonder ä la ceramique dans 1e fond de la cuvette par suite de la presence de la magnesie pulveru- lente. Le point triple est donc supprime. Au cours des operations de recuit et de refroidisse- ment, aucune felure n'apparait dans 1e verre qui forme les masses de soudure c (fig. 4).

Apres refroidissement complet, an retire 1e plateaursupport et 1e calibre ; 1e pied ter- min6 se prAente alors comme il est indique sur la fig. 4.

La suppression du point triple est ainsi ob- tenue en disposant dans la zone de voisinage de trois materiaux, un revetement granuleux sans cohesion. Un tel revetement peut etre constitue par tonte substance pulverulente en ceramique, mica, verre, metal, graphite, etc., qui supporte la temperature de fusion de la pike de verre et ne se prenne pas en masse compacte au cours de cette operation. Le reve- tement peut egalement etre depose aussi bien sur la ceramique que sur 1e metal,.

Un tel perfectionnement est applicable, non seulement pour sceller une piece en metal con- tre une pike en ceramique, mais egalement pour sceller une pike en verre dur au metal ou ä la ceramique. Le verre de scellement Sera choisi, dans ce cas, de sorte que son point de ramollissement soit nettement inferieur ä celui du verre constituant l'une des pieces ä sceller.

Ort peut aussi sceller un pied en ceramique contre une ampoule en verre dur ou en metal, en disposant 1e verre de scellement Jans une rigole entourant la zone de contact du pied et de 1'ampoule et dans le prolongement de cette zone. La disposition des materiaux Sera celle representee sur la fig. 2.

Claims (5)

1. REVENDICATION Ensemble de deux pikes scellees par une masse de verre, chacune des deux dites pikes presentant une portion de surface soudee au verre et une portion de surface en contact avec 1'autre pike, caracterise par 1e fait qu'une substance deformable est disposee entre les deux pieces et le verre, de faron que les deux portions de surfaces ne possedent aucun point commun. SOUS-REVENDICATIONS 1. Ensemble selon la revendication, carac- t6ris6 en ce que ladite substance est friable et RTI ID="0004.0276" WI="13" HE="4" LX="1111" LY="919"> presente une temperature de fusion superieure ä celle de ladite masse de verre.
2. 2. Ensemble selon la revendication et la sous-revendication 1, caracterise en ce que la- dite substance est une poudre de materiau re- fractaire.
3. 3. Ensemble selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caracterise en ce que ladite poudre est une poudre d'alumine.
4. 4. Ensemble selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caracterise en ce que ladite poudre est une poudre de magnesie.
5. 5. Ensemble selon la revendication, formant Je pied d'un tube electronique, caracterise en ce qu'il se compose dune piece en ceramique percee de part en part d'au moins un trou et dune tige en metal engagee ä frottement doux dans ce trou qui est evase ä sa partie supe- rieure, ladite masse de verre etant formee par une goutte soudee autour de ladite tige et ä la surface de ladite piece en ceramique entourant la partie evasee du trou et ladite substance etant disposee sous ladite masse de verre Jans la partie evasee dudit trou.