DD286346A5

DD286346A5 - Verfahren zur herstellung von rohrfoermigen glasteilen mit duennen, langen, metallischen durchfuehrungen hoher packungsdichte und kalibrierten innendurchmesser

Info

Publication number: DD286346A5
Application number: DD33141389A
Authority: DD
Inventors: Alfred Klopsch; Karl Uhlig; Helmut Weichselbaum
Original assignee: Veb Werk Fuer Fernsehelektronik Im Veb Kme,De
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1991-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rohrfoermigen Glasteilen mit duennen, langen, metallischen Durchfuehrungen hoher Packungsdichte und kalibriertem Innendurchmesser. Auf einem edelmetallbeschichteten Metalldorn werden zwei ineinander gesteckte Glasrohrabschnitte gefuehrt, zwischen deren Wandungen sich metallische Durchfuehrungen befinden, die durch Erhitzung des Glases bis zur Zaehfluessigkeit vakuumdicht in einem Arbeitsgang verschmolzen werden. Vorteilhaft ist dabei die hohe Packungsdichte der Durchfuehrungen, das relativ grosze Verhaeltnis von Durchfuehrungslaenge zum Durchfuehrungsdurchmesser und geringe Positionstoleranzen der Durchfuehrungen.{rohrfoermige Glasteile; metallische Durchfuehrung; Packungsdichte; Verschmelzen; Glas; kalibrierter Innendurchmesser; permanente Spannung; edelmetallbeschichteter Metalldorn; vakuumdicht}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfndung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen kalibrierten Glasteilen, in deren Wandung dünne metallische Drähte in hoher Packungsdichte längs, in Richtung der Rohrachse als elektrische Durchführungen in einem definierten Abstand voneinander vakuumdicht eingeschmolzen sind.

Das Verfahren gestattet zusätzlich die Verbindung des rohrförmigen Glasteiles mit weiteren Glas- und Metallformteilen, wie sie in der Elektro- und Vakuumtechnik benötigt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, Glasteile herzustellen, bei denen metallische Durchführungen vakuumdicht in Glasplatten eingeschmolzen werden (ESPE .Werkstoffe der Hochvakuumtechnik* Bd.2, Deutscher Verlag der Wissenschaften 1960 Berlin, S.214). Danach werden Drähte oder Stifte In die auf einen Teilkreis einer Matritze angeordneten Löcher gesteckt und über jeden Stift Glasperlen gestülpt. Anschließend werden unter dauerndem Drehen der Matritze die Glasperlen bei ca. 66O⁰C bis zur Zähflüssigkeit so weit erhitzt, daß sie mit den Stiften benetzen, und mit einem oben aufgesetzten Stempel wird die zähflüssige Glasmasse so verpreßt, daß eine flache Glasscheibe mit metallischen Durchführungen entsteht.

Diesem Verfahren haften jedoch Nachteile an, da auf keinem Fall lange, rohrförmige Teile mit dünnen, langen Durchführungen von hoher Packungsdichte herstellbar sind, weil bei sehr kleinen Abständen der Durchführungen voneinander die erforderliche Glasmasse für den Preßvorgang nicht mehr auf der Matritze in Perlenform anzuordnen ist. Außerdem geht bei dünnen, langen Durchführungen während des Erhitzens die für den Preßvorgang erforderliche mechanische Stabilität verloren. So wirkt sich die mechanische Instabilität der Durchführungen nachteilig auf den Formungsvorgang aus, und bei sehr großen Verhältnissen der Durchführungslänge zum Drahtdurchrr 'jsser ist die Benutzung des genannten Verfahrens technisch nicht mehr möglich. Auch bei der Verwendung von Slnterp'as (ESPE .Werkstoffe der HochvakuumtechniK" Band 2, Deutscher Verlag der Wissenschaften 1960 Berlin, Seiten ',06 bis 408) ergeben sich ähnliche Nachteile, wie schon vorher beschrieben. Nach diesem Verfahren werden die metallischen Durchführungen in Löchern in dem Ober- und Unterteil einer Graphitform fixiert und die erforderliche Glasmasse als Glasgrieß in die Graphitform eingebracht. Nach dem Erwärmen des Glasgrießes bis zur Zähflüssigkeit bei ca. 600⁰C wird das Oberteil der Graphitform auf das Unterteil gedrückt, wobei das in der Form befindliche, zähflüssige Glas zwischen den Durchführungen verpreßt wird und eine flache Glasscheibe mit metallischen Durchfi> -ungen entsteht.

Nachteilig ist auch bei diesem Verfahren, daß die Anordnung dünner, langer metallischer Durchführungen hoher Packungsdichte nicht möglich ist, weil die Anordnung eng aneinangerliegendor Bohrungen in der Gr\iahitform wegen de; geringen mechanischen Festigkeit des Graphits tec'r nisch nicht möglich ist und beim Preßvorgang Durchführungen mit groSom Verhältnis von Länge zum Durchmesser aufgrund ihrer mechanischen Instabilität deformiert werden und definierte Durchführungsabstände nicht realisiert werden können.

Bei allen Verfahren wird die Vakuumdichte der Durchführungen in Glas dadurch erreicht, daß das erhitzte Glas durch einen Preßvorgang mit den Durchführungen verbunden wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem lange rohrförmige Glasteife mit dünnen metallischen Durchführungen und kalibriertem Innendurchmesser auf einfache Weise hergestellt werden können.

-2- 28C346 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Glasteilen mit dünnen, langen,

metallischen Durchführungen hoher Packun;|sdichte und kalibriertem Innendurchmesser anzugeben, indem die metallischen

Durchführungen unter Spannung stehend m,t hoher Packungsdichte und kleiner Positionstoelranz in das Glas eingeschmolzen

werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einen mit Edelmetall beschichteten Metalldorm ein Glasrohrabschnitt gesteckt wird. Um den Glasrohrabschnitt werden die metallischen Durchführungen in Drahtform in

regelmäßigen Abstanden konzentrisch angeordnet und an den Enden vorgespannt befestigt. Über die Durchführungen wird einzweiter Glasrohrabschnitt gesteckt, so daß sich die Durchführungen zwischen den Wandungen der zwei ineinandergesteckten

Glasrohrabschnitte befinden. Durch gleichmäßige Erwärmung des Glases bis auf 1 CKK)⁰C entsteht ein rohrförmiges Glasteil mit

eingeschmolzenen metallischen Durchführungen.

Während des Anglasvorganges wird das im Spalt zwischen den Glasrohrabschnitten befindliche Gas abgesaugt und auf Grund

der hohen Temperaturen to eine blasenfreie, vakuumdichte Glas-Metall-Verbindung erreicht.

Gleichzeitig legt sich das aufgeschmolzene Glasrohr an den edelmetallbeschichteten Metalldorn an und erhält somit einen

kalibrierten Innendurchmesser.

Die metallischen Durchführungen sind während des Erhitzungsprozesses permanent gespannt, so daß die Positionstoleranzen

der Durchführungen sehr klein werden. Die mechanische Spannung der metallischen Durchführungen während der Erhitzungund Verschmelzung mit dem Glas wird auf einfache Weise dadurch erzeugt, indem das Kernmaterial desedelmetallbeschichteten Metalldorns gegenüber den metallischen Durchführungen einen größeren

Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und die dadurch entstehende geringe Ausdehnung der Durchführungen als Zugspannung wirksam wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn über das zweite Glasrohr weitere Glasrohre angeordnet worden, zwischen denen unter Spannung stehende Durchführungen angeordnet sind und diese mit dem Glasrohr verschmolzen werden. Vorteilhaft ist bei diesem Verfahren, daß bei hiernach hergestellten Glasteilen eine hohe Packungsdichte der Durchführungen

möglich wird und das Verhältnis von Durchführungslänge (bis 500mm) zum Durchführungsdurchmesser relativgroß sein kann.

Dabei wird die vakuumdichte Verbindung zwischen Glos und Metalldurchführung durch den Verschmelzungsprozeß erreicht,

ohne einen zusätzlichen Verpressungsvorgang.

Weiterhin ist es möglich, Metall- oder/und Glasformteile beim Herstellungsprozeß des rohrförmigen Glasteiles gleichzeitig mit

an- bzw. einzuschmelzen.

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Einbeziehung der Zeichnungen erläuter,- werden.

Es zeigen

Fig. 1. Aufbau der Anglasvorrichtung Fig. 2: Draufsicht der Zahnscheibe 2 Fig.3: vorgefertigter Durchführungsmetalldrahtgitterkäfig. Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Auf einem Nickeldorn 4, der mit Palladium beschichtet ist, werden die Zahnscheiben 2 aus Edelstahl und dor Glasrohrabschnitt 6 montiert. Zwischen die Zahnscheiben 2, die sich in einem Abstand von ca. 120mm befinden, wird Draht 3 von 0,1 mm aus FeNi 28Co 18 nach dem ,Sternzwirnprinzip" straff gewickelt und an den Enden festgelegt. Über die so bestückte Vorrichtung wird der Glaskolben 1 geschoben und an dessen Öffnung 5 Vakuum angelegt.

In der Anglasvorrichtung nach Fig. 1 wet den die boiden Glasrohre durch Hochfrequenzerwärmung mit den Durchführungen 3 verschmolzen; gleichzeitig fällt das zähflüssige Glas formschlüssig auf den präzisen hergestellten edelmetallbeschichteten Nickeldorn 4 auf. Die mechanische Spannung des Drahtes während des Anglasprozesses stellt sich kontinuierlich durch die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten der Vorrichtung und des Anglasmaterials automatisch ein. Nach dem Abkühlen der gesamten Verrichtung läßt sich der Nickeldorn aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz zur Anglasung leicht demontieren, da die Palladiumschicht des Nickeldorns 4 keine haltbare Verbindung zum Glasbauteil eingeht. Die beiden Zahnscheiben 2 können mit einer Diamantsäge abgetrennt werden, so daß ein rohrförmiges Glasteil mit Positiv.»toleranzen der Durchführungen von ±0,05mm und einem kalibrierten Innendurchmesser mit Toleranzen von ±0,01 iirn vorliegt. Die elektrische Kontaktierung der Durchführungen kann beispielsweise durch Vergolden und anschließendem Bonden mit Golddraht erfolgen. Das beschriebene Verfahren läßt sich bis zu Teilungsabständen der Durchführungen von 0,4 mm praktisch sinnvoll einsetzen.

Beispiel 2 Bei noch höherer Packungsdichte mit Teilungsabständen der Durchführungen von bis 0,1 mm wird die Drahtstruktur mit einem

vorgefertigten Durchführungsmetaldrahtkäfig gemäß Fig.3 vorbestimmt. Der Durchführungsdrahtdurchmesser beträgt dabeivorzugsweise 0,05-0,1 mm. Die weiteren Arbeitsgänge des eigentlichen Verschmelzungsprozessos en'sprechen prinzipielldenen des Beispiels 1.

Mit diesem Verfahren wurden bei einem Drahtdurchmesser von 0,06mm 120 Durchführungen bei 9mm Teilkreisdurchmesser

erzielt.

Beispiel 3 Die Zahl der Durchführungen kann auch erhöht werden, indem über die Anordnung von Beispiel 1 ein drittes Glasrohr geführt

wird und zwischen mittlerem und äußerem Glasrohr weitere Metalldrahtdurchführungen angeordnet sind.

Allerdings geht dies zu Lasten dos Durchmessers des mit Durchführungen bestückten Glasteilos.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Glasteilen mit dünnen, langen, metallischen Durchführungen hoher Packungsdichte und kalibriertem Innendurchmesser, gekennzeichnet dadurch, daß die Metalldurchführungen sich zwischen Glasrohren befinden und permanent unter Spannung gehalten werden, die Metalldurchführungen unter Evakuierung des Gases zwischen den Glasrohren mit dem Glas bei hohen Temperaturen vakuumdicht verschmolzen werden und die Kajibrierung des Innendurchmessers des Glasteiles an einem edelmetallbeschichteten Metalldorn während des Verschmelzungsprozesses erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei oder mehrere ineinandergesteckte Metalldurchführung-Glasrohr-Anordnungen gleichzeitig oder nacheinander verschmolzen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verschmelzung der Metall-Glasverbindung vorzugsweise bei 1000⁰C erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wahlweise gleichzeitig das Verschmelzen weiterer Glas- und/oder Metallformteile mit den rohrförmigen Glasteilen erfolgt.