DE2905263C2 - Verfahren zum vakuumdichten Verbinden einer an ihrer Innenseite mit einer Ladungsspeicherplatte versehenen Frontplatte einer Bildaufnahmeröhre mit dem offenen Ende eines Röhrenkolbens - Google Patents
Verfahren zum vakuumdichten Verbinden einer an ihrer Innenseite mit einer Ladungsspeicherplatte versehenen Frontplatte einer Bildaufnahmeröhre mit dem offenen Ende eines RöhrenkolbensInfo
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Description
rung (89) unter Druck durch Stromzufuhr über die 25 sein. Das benötigte Indium ist außerdem sehr teuer. Da
Lappen (83a. fßb) auf eine Temperatur erwärmt die Grenztemperatur des aufgedampften Films des bisherigen
Vidikons unter Verwendung von Antimontrisulfid in inaktiver bzw. inerter Gasatmosphäre höchstens
wird, bei welcher die flüssige ur.d die feste Phase der
Lötlegierung (89) gleichzeitig vorliegen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-170°C
beträgt, wird das beschriebene Kaltpreß-Befesti-
zeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Lötle- 30 gungsverfahren unter Verwendung von metallischem
gierung zu einem Lötlegierungs-Ring (62) mit einem Innendurchmesser praktisch entsprechend dem
Durchmesser der öffr.ung d" Röhrenkolbens (5)
geformt und zwischen dem Umfangsrand der Innenfläche
der Frontplatte (6) und .·' :S offene Ende des Röhrenkolbens (5) eingefügt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß gleichzeitig mit dem Druck auch Ultraschallschwingungen angelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötlegierungs-Ring (62) mit mehreren
Lappen (62a, 62b) versehen und durch Stromzufuhr über diese Lappen (62a,62b)erwärmt wird.
Indium hoher Reinheit angewandt. Wegen des bei 156°C liegenden Schmelzpunktes von metallischem Indium
ist die Brenntemperatur für die Gasaustreibung auf 120 bis 130° C begrenzt, mit dem Ergebnis, daß das
Gas aus dem Röhrenkolben 5 und der Frontplatte 6 und in der Nähe dieser Teile nur unvollständig ausgetrieben
wird.
Aus der DE-OS 23 33 386 ist ein Verfahren der eingangs
benannten Art bekannt, bei dem die Verbindung zwischen Frontplatte und Röhrenkolben in der Weise
hergestellt wird, daß nach der Beschichtung mindestens des Umfangsrandes der Innenfläche der Frontplatte
und/oder des offenen Endes des Röhrenkolbens mit einer Lötlegierung, die hauptsächlich Blei enthält, die Lötlegierung
unter Druck erwärmt wird. Dadurch sollen Frontplatte und Röhrenkolben vakuumdicht miteinander
verbunden werden. Die zur Verbindung benötigten
Die Erfindung betriffi ein Verfahren zum vakuum- Temperaturen sind jedoch ziemlich hoch,
dichten Verbinden einer an ihrer Innenseite mit einer Weiterhin sind aus Ulimanns Encyklopädie der tech-
Ladungsspeicherplatte versehenen Frontplatte einer 50 nischen Chemie, 3. Auflage, 12. Band. München 1960,
Bildaufnahmeröhre mit dem offenen Ende eines Roh- Seite 51, Blei, Zinn und Antimon enthaltende Lötlegierenkolbens
nach dem Oberbegriff des Patentan- rungen bekannt, wobei auch darauf verwiesen wird, daß
spruchs 1. es für bestimmte Zwecke erwünscht sein kann. Lote mit
Bei einer üblichen Bildaufnahmeröhre ist eine Front- einem ausgedehnten Erstarrungsintervall, d. h. einem
platte aus Glas, die eine Ladungsspeicherplatte mit auf- 55 Temperaturbereich, in dem die flüssige und die feste
einanderfolgend ausgebildeten, durchsichten, leitenden Phase gleichzeitig vorhanden sind, zu verwenden.
Schließlich ist aus der DE-OS 23 08 041 eine Lötlegierung bekannt, die Blei, Zinn, Antimon und Zinkt enthält.
Damit soll eine Lotlegierung r.iit einer Anwendungsbo
temperatur unter 180eC geschaffen werden.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, das eingangs genannte
Verfahren so zu verbessern, daß die Lotlegierung auf einfache Weise möglichst gleichmäßig erwärmt
werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches I erfindungsgemäß
durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenden
und photoleitenden Schichten aufweist, luftdicht mit einem
aus Glas bestehenden Röhrenkolben verbunden bzw. verschweißt, dessen eines Ende geschlossen und
dessen anderes Ende offen ist.
Bei einem Vidikon bei dem die photoleitende Schicht aus Antimontrisulfid besteht, wird ein Kaltpreß-Befcstigungsverfahren
unter Verwendung mit metallischem indium hoher Reinheit zur luftdichten Verbindung der
Frontplatte mit dem Röhrenkolben angewandt. Insbesondere wird dabei gemäß Fig. IA metallisches Indium
an der Innenfläche einer ringförmigen Signulclektrode angebracht. Sodann wird das einen Wulst bildende
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4.
Bei der Erfindung wird also ein Metallring, dessen Durchmesser praktisch dem Öffnungsdurchmesser des
Röhrenkolbens entspricht, zusammen mit der Lötlegierung zwischen dem Umfangsabschnitt der Innenfläche
der Frontplatte und dem offenen Ende des Röhrenkolbens angeordnet Hierauf wird die zwischengefügte
Lötlegierung durch Stromzufuhr in den Metallring und unter gleichzeitiger Anwendung von Druck auf die angegebene
Temperatur erwärmt. Bei gleichzeitiger Anlegung von Ultraschallschwingungen mit der Druckausübung
kann der nötige Druck verringert werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand
der Zeichnung näher erläutert Es zeigen
Fig. IA bis IC Schnittansichten zur Veranschaulichung
eines bisherigen Verfahrens,
Fig.2 einen Längsschnitt durch eine vollständige
Bildaufnahmeröhre,
F i g. 3A und 3B ein Ausführungsbeispiel des Lötlegierungs-Rings
für das erfir.dur.gsgemäße Verfahren,
F i g. 4 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung
der Verbindung der Frontplatte mit dem Röhrenkolben mittels des in Fig.3A und 3B gezeigten Lötlegierungs-Rings,
Fig.5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verbindung
der Frontplatte mit dem Röhrenkolben,
Fig.6A und 6B ein Ausführungsbeispiel des Metallrings
und
Fi g. 7 eine F i g. 5 ähnelnde Darstellung einer weiteren
Abwandlung der Verbindung.
F i g. 2 veranschaulicht eine Bildaufnahmeröhre, bei
der ein Röhrenkolben 5 aus Glas, der ein offenes und ein geschlossenes Ende besitzt, an seinem offenen Ende mit
einer unter luftdichter Abdichtung mit ihm verbundenen Frontplatte 6 aus Glas versehen ist An der Verbindungsstelle
zwischen dem Röhrenkolben 5 und der Frontplatte 6 ist um beide Teile herum eine ringförmige
Signalelektrode 1 angeordnet. Eine durchsichtige, leitende Schicht 8 und eine photoleitende Schicht 9 sind
übereinander auf die Innenfläche der Frontplatte 6 aufgetragen. Diese Schichten 8 und 9 bilden eine photoelektrische
Ladungsspeicherplatte 10, wobei die Schicht 8 mit der Signalelektrode 1 leitend verbunden ist. Im
Röhrenkolben 5 sind vier Elektroden 13, 14, 15,16 aufeinanderfolgend
in bestimmten Abstanden voneinander und koaxial zu einer einen Heizfaden 11 enthaltenden
Elektrode 12 angeordnet. Der Heizfaden 11 und die Elektroden 12 bis 16 sind jeweils mit verschiedenen Leiterstiften
17 verbunden, welche eine Röhrenschaft 5a durchsetzen und von denen in der Zeichnung der Übersichlichkeil
halber nicht alle dargestellt sind. Die erste bis dritte Elektrode 13,14 und 15 werden über Tragelemente
von einem nicht dargestellten Isolierstab getragen. Die vierte Elektrode 16 in Form einer Gitterelektrode
ist der photoleitenden Schicht 9 gegenüberliegend angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Lötlegierungs-Ring 62 der Art gemäß Fi g. 3A und 3B
aus einer Lötmetallplatte mit einem Schmelzpunkt von 180 bis 2000C ausgestanzt. Der Lötlegierungs-Ring 62
hat zwei radial nach außen ragende Lappen 62a und 62f>.
Die Dicke t beträgt 0,05 bis 0,5 mm. Je größer die Dicke t ist, um so kleiner muß die Breite dsein. Gute Ergebnisse
werden mit f · ά <-■ 0,05—0,3 mm2 erhalten. Die Breite
Wder beiden Lappen 62a und62i>beträgt etwa 2Jbei
einer Länge /von mehr aiι d.
Zunächst wird ein erstes rohrförmiges Leitstück 73 aus Keramik oder dergleichen nach entsprechender Anordnung
der nicht dargestellten Elektroden um den offenen Endabschnitt des Röhrenkolbens 5 herum so vorgesehen,
daß die obere Endfläche des Leitstücks 73 bündig mit der Fläche der Röhrenkolbenöffnung abschließt.
Sodann wird der Lötlegierungs-Ring 62 auf das Leitstück 73 und auf den offenen Endabschnitt aufgelegt.
Weiterhin wird gemäß F i g. 4 ein zweites rohrförmiges
ίο Leitstück 74 auf den Lötlegierungs-Ring 62 aufgelegt.
Dabei ragen die beiden Lappen 62a und 62Z>des Lötmetallrings 62 über die Leitstücke 73 und 74 nach außen.
Als nächstes wird die an ihrer Innenfläche mit der aufgedampften, nicht dargestellten photoelektrischen Ladungsspeicherplatte
versehene Frontplatte 6 auf den Lötlegierungs-Ring 62 aufgesetzt worauf der Raum im
Bereich der Ladungsspeicherplatte mit einem Inertgas (z. B. N2, Ar oder He) gefüllt wird. Hierauf wird eine
Pressenplatte 75 aus Keramik oder dergleichen auf die Frontplatte 6 aufgesetzt und über eine Stahlkugel 26
mittels einer Presse 27 mit einem DnHc Fin der Größenordnung
von 20 bis 200 bar (z. ϊ* 60 bar) beaufschlagt
Wenn die Presse 27 mit Ultraschaüschwingungen beaufschlagt wird, kann der von ihr ausgeübte
Druck auf 0.2 bis 20 bar verringert werden. Die über die
Leitstücke 73 und 74 hinausragenden Lappen 62a und 626 des Lötlegierungs-Rings 62 werden mit Elektroden
78 und 79 zur Stromzufuhr verbunden. Die Stromzufuhr wird fortgesetzt, bis die Temperatur am Umfangsbereich
der Frontplatte 6, am Lötlegierungs-Ring 62 und am offenen Ende des Röhrenkolbens 5 geringfügig unter 160 bis 180° C und höchsten bei 165 — 185° C liegt. Bei
einer Temperaturerhöhung innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 5 s können die Frontplatte 6 oder der
Röhrenkolben 5 Beschädigungen erleiden. Die Temperaturerhöhung erfolgt daher in einer Zeitspanne von
10 s oder mehr. Nach Herstellung der Abdichtung kann die Anordnung bei einer Temperatur von 1500C oder
darunter aus der Vorrichtung entnommen worden.
Bei der in F i g. 5 dargestellten Abwandlung wird ein Metallring 83 mit einem praktisch dem Durchmesser
des Söhrenkolbens 5 entsprechenden Innendurchmesser in Verbindung mit einer Lötiegierung 89, die hauptsächlich
Pb und Sn sowie etwas Sb und Zn enthält (z. B.
20-60 Gew.-% Pb, 10—70Gew.-% Sn,
0,1-10 Gew.-% Sb und 0,1 -10 Gew.-% Zn), zwischen
den Umfangsrand der Innenfläche der Frontplatte 6 und das offene Ende des Röhrenkolbens 5 eingesetzt Die
Lötlegierung kann auch CaI und !n enthalten. Die An-Ordnung wird sodann in diesem Zustand unter gleichzeitiger
Anwendung von Druck auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher die flüssige und die feste Phase der
Lötlegievung 89 gleichzeitig bestehen. Diese Temperatur is· höher als der bei 156°C liegende Schmelzpunkt
von metallischem Indium, so daß die Brenntemperatur für die Gasantreibiing bis auf einen Wert angehoben
werden kann, bei dem die Ladungsspeicherplatte 10 noch beständig ist.
Die Anordnung der Lötlegierung 89 am Umfangsrand der Innenfläche dec Frontplatte 6 sowie am offenen Ende
des Röhienkolbens 5 kann dabei auf die vorher beschriebene
Weise erfolgen. Gemäß F i g. 6A und 6B hat der Metallring 83 zwei diametral gegenüberliegende
Lappen 83a und 836. Der Metallring 83 wird in der dargestellten Form aus einem Metallblech aus z. B.
Kupfer, Eisen, Nickel oder dergleichen ausgestanzt, das eine gute Adhäsion für die Lötlegierung 89 besitzt. Die
Dicke to des Metallrings beträgt vorzugsweise 0,02 mm
oder mehr. Die Breite w jedes Lappens 83« und 836 liegt
bei etwa 2c/, wöhrend die Länge /jedes Lappens 2c/oder
mehr beträgt. Erforderlichenfalls kann der Mctallring 83
im voraus an einer an beiden Flächen mit Lötmctail beschichtet werden. Dabei kann entweder der Metallring
83 aus dem mit einem Lötmetall eines Schmelzpunkts von 200 bis 2500C beschichteten Metallblech
ausgestanzt oder der ausgestanzte Metallring 83 in eine Lötlegierungsschmelze eingetaucht werden, die mit Ultraschallschwingung
beaufschlagt wird. Die Dicke ii der aufgetragenen Lötlegierungsschicht beträgt 0,02 bis
0,5 mm; gute Ergebnisse werden mit fi · d ■= 0.05 —0,3 mm-'erhalten.
Zur luftdichten Verbindung der Frontplatte 6 mit dem Röhrenkolben 5 können beide Teile mit der Lötlegierung
89 beschichtet werden, wobei der Metallring 83 auf die mit der Lötlegierung 89 beschichtete obere Stirnfläche
des Röhrenkolbens 5 und die ebenfalls mit der Löt-
Ipaipriincr AQ hpQrhirhtiMp Prrtntnlattp fi auf Hon Mptall-•-O——"o
— - · r*——
ring 83 aufgelegt wird (vgl. Fig. 7). Anschließend wird in
ein Inertgas in den Röhrenkolben 5 eingeleitet. Danach wird die aus Keramik oder dergleichen bestehende
Pressenplatte 75 auf die Frontplatte 6 aufgelegt und anschließend über die Stahlkugel 26 durch die Presse 27
mit dem Druck F von vorzugsweise 20 bis 200 bar beaufschlagt. Die Stahlkugel 26 dient dabei zur gleichmäßigen
Verteilung des Drucks auf die Dichtfläche. Bei zu niedrigem Druck ergibt sich ein mangelhafter luftdichter
Abschluß, während ein zu hoher Druck zu einer Beschädigung des Röhrenkolbens 5 führen kann. Anschließend
werden die beiden Lappen 83a und 83£> des Metallrings 83 mit Elektroden 97 bzw. 98 verbunden,
welche von Strom durchflossen werden, so daß die Lötlegierungen 89 angeschmolzen werden und dabei der
Röhrenkolben 5 unter Herstellung einer luftdichten Abdichtung mit der Frontplatte 6 verbunden wird.
Wahlweise können beide Flächen des Metallrings 83 mit Lötlegierung beschichtet werden, während die
Frontplatte 6 und der Röhrenkolben 5 keinen Lötmetalliiberzug erhalten.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgte die hermetische Abdichtung jeweils unter einer Inertgasatmosphäre.
Es ist jedoch auch möglich, die luftdichte Abdichtung ohne die Einführung eines Inertgases
herzustellen.
Die verwendete Lötlegierung ist billig, und der Lötlegierungs-Ring
läßt sich einfach herstellen, während er eine ausgezeichnete Verbindungsfestigkeit gewährleistet.
Bei der Bildaufnahmeröhre wird eine Verschlechterung der photoleitenden Schicht durch erfolgreiche
Gasaustreibung .erhindert, wobei die ringförmige Signalelektrode
nicht unbedingt nötig ist. Bei der bisherigen Bildaufnahmeröhre verteilt sich metallisches Indium
beim Verbindungsvorgang über die Frontplatte, während sich die beim erfindungsgemäßen Verfahren
verwendete Lötlegierung nur wenig ausbreitet oder verteilt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
60
65
Claims (1)
1. Verfahren zum vakuumdichten Verbinden einer an ihrer Innenseite mit einer Ladungsspeicherplatte
(10) versehenen Frontplatte (6) einer Bildaufnahmeröhre mit dem offenen Ende eines Röhrenkolbens
(5), dessen anderes Ende geschlossen ist, bei dem die Verbindung zwischen Frontplatte (6) und
Röhrenkolben (5) in der Weise hergestellt wird, daß nach der Beschichtung mindestens des Umfangsrands
der Innenfläche der Frontplatte (6) und/oder des offenen Röhrenkolbenendes mit einer Lötlegierung
(89), die hauptsächlich Pb enthält, die Lötlegierung unter Druck erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lötlegierung (89) außerdem hauptsächlich Sn sowie eine kleine Menge an Sb und Zn enthält und zwischen lnnenflächen-Umfangsrand
der Frontplatte (6) und dem offenen Ende des Röhrenkolbens (5) unter Zwischenfügung eines
mit mehreren Lappen (83a, 83b) versehenen Metallrings (83) eingebracht wird, dessen Innendurchmesser
im wesentlichen dem Öffnungsdurchmesser des Röhrenkolbens (5) entspricht, und daß die Lötlegie
Indium 2 maschinell so bearbeitet, daß es gemäß F i g. 1B eine intakte, oxidfreie Oberfläche 2a von bogenförmigem
Querschnitt erhält und dem Wulst hierbei ein vorbestimmtes Volumen erteilt wird, worauf die
ringförmige Signalelektrode 1 mit diesem Indiumwulst eingesetzt wird. Unmittelbar danach wird eine Frontplatte
6 auf die in Fig. IC dargestellte Weise durch Kaltpressen am Indiumwulst befestigt, so daß sie unter
Zwischenfügung des metallischen Indiums 2 luftdicht ίο mit einem Röhrenkolben 5 verbunden ist. Dieses üichtverfahren
setzt jedoch einen hohen Feinbearbeitungsgrad für die Stirnfläche des Röhrenkolbens 5 und die
Dichtfläche der Frontplatte 6 voraus, weil selbst kleinste Kratzer an diesen Teilen die Zuverlässigkeit der Abis
dichtung deutlich verschlechtern. Metallisches Indium besitzt jedoch eine schlechte Feuchtebeständigkeit, so
daß es sich unter hoher Temperatur und bei hoher Luftfeuchtigkeit schnell zersetzt Aus diesem Grund muß die
nach außen freiliegende Fläche des Indiums nach dem Befestigen der Frontplatte 6 durch Kaltpressen mit einem
feuchtigkeitsbeständigen Material, wie Siükor.lack, beschichtet werden. Zur Erleichterung der rnaschinc'len
Bearbeitung durch z. B. Abdrehen muß die Signalelektrode 1 aus rostfreiem Stahl bestehen oder verchromt
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Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA, KAWASAKI, KANAGAWA, JP |
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