DE2258159C2

DE2258159C2 - Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten elektrischen Durchführung in der Glaswandung einer elektrischen Entladungsröhre

Info

Publication number: DE2258159C2
Application number: DE2258159A
Authority: DE
Inventors: Gerardus Arnoldus Herman Maria Eindhoven Vrijssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-12-07
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1983-03-03
Also published as: US3865970A; FR2162544B1; JPS4866366A; FR2162544A1; JPS5330305B2; AU4964972A; BE792315A; GB1365796A; NL7116765A; CA986169A; AU469065B2; DE2258159A1; IT975944B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten elektrischen Durchführung in der Glaswanriung einer elektrischen Entladungsröhre, bei dem die Wand des an der Stelle der Durchführung angebrachten Loches mit einer dünnen l.eiierschicht überzogen und dann das Loch mit einem Pfropfen aus indiumhaltigem Material ausgefüllt wird.

liei einem derartigen aus der DE-AS 19 17 674 bekannten Verfahren wird in die Profilplatte einer Fernsehaufnahmeröhre ein Loch gebohrt, wonach auf der Innenseite der Frontplatte eine Zinnoxidschicht angebracht wird, die den größten Teil der Wand des Loches bedeckt. Dann wird in das Loch ein Pfropfen aus Indium oder einem anderen plastischen Metall eingepreßt. Außerdem kann die Außenseite des Indiumpfropfens mit Kunstharz Übergossen und danach ein Stahldorn durch den Kunstharzüberzug hindurch in das Indium eingepreßt werden, der den äußeren elektrischen Kontakt bildet.

Zur Schaffung einer vakuumdichten Abdichtung zwischen der Glaswandung und dem Indium sind bei dem bekannten Verfahren besondere Vorkehrungen notwendig. Die Innenwand des Loches für den Durchführungskontakt muß poliert werden und der Indiumpfropfen muß von seiner Oxidhaul befreit werden.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichte elektrischen Durchführung anzugeben, bei dem keine besondere Vorbearbeitung des Material erforderlich ist, wie z. B. das Glattpoüeren der Wand des Loches oder das Entfernen der Oxidhaut von dem Indiumpfropfen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten elektrischen Durchführung in der Glaswandung einer elektrischen Entladungsröhre der eingangs genannien Art nach der Erfindung in dem "Loch der Pfropfen aus Indium oder einer Indiumlegierung angebracht, die Glaswandung und die Durchführung im Vakuum oder unter Schutzgas auf eine Aufheiztemperatur erhitzt, bei der das Indium oder die Indiumlegierung schmilzt und die dünne Metallschicht auf der Wand des Loches löst, und schließlich werden die Glaswandung und die Durchführung abgekühlt.

Während der Erhitzung des Materials bei hoher Temperatur löst das indiumhaltige Material die dünne Metallschicht und haftet dann auf der Wand des Loches. Die dünne Metallschicht selber hat während der vorangehenden Vorgänge die Ob&HHche vor Schmutzablagerung geschützt, so daß eine feste und gleichmäßige Haftung des indiumhaltigen Materials auf der sauberen Oberfläche sichergestellt ist.

Da bei dem Verfahren nach der Erfindung die ganze Wand des Loches für die Durchführung mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden muß. wird vorzugsweise diese dünne Metallschicht durch chemische Abscheidung aufgebracht. Von den Metallen, die auf diesem Wege angebracht werden können, wie Nickel, Kobalt, Kupfer, Gold und Silber, oder Legierungen derselben, wird beim Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise Nickel verwendet, weil sich dieses Metall leicht behandeln läßt. Das Verfahren zum chemischen Abscheiden einer Nickelschicht ist in der Literatur unter der Bezeichnung »stromloses Vernickeln« bekannt.

Es ist bekannt, daß Indium elektrisch gut leitend und sehr duktil ist, einen sehr niedrigen Dampfdruck aufweist und fest an sauberem Glas haftet. Für eine gute Haftung des Durchführungsmaterials an der Glaswand des Loches ist jedoch nicht notwendig, daß der Pfropfen völlig aus Indium besteht. Auch Legierungen von Indium, insbesondere Legierungen von Indium und einem oder mehreren der Melallc Platin. CIoId. Silber. Kupfer. Zinn. Blei. Gallium und Nickel, sind für diesen Zweci··. besonders geeignet. vm-ausLvset/t. dall die Zusammensetzung dieser Legierungen derarti« ist. d.ii'· eine genügende Duktilita:, ein niedriger Dampfdruck, eine gute Haftung auf der (jlaswaiklmu,' und eint'

genügend hohe Schmelztemperatur nach wie vor gewährleistet sind. Es stellte sich aber heraus, daß diese Zusammensetzung nicht besonders kritisch ist, so daß innerhalb der gestellten Anforderungen die Zusammensetzung der Indiumlegierung in erheblichem Maße geändert werden kann. Dies ermöglicht es, die Zusammensetzung der Indiumiegierung für eine nach der Erfindung hergestellte elektrische Durchführung optimal an die beim Betrieb herrschenden Bedingungen in einer mit einer solchen Durchführung versehenen elektrischen Entladungsröhre anzupassen. Bei der Wahl dieser Zusammensetzung kann dasjenige, was über Indiumlegierungen aus Phasendiagrammen bekannt ist, als Richtschnur dienen.

Auf bekannte Weise, z.B. mit Hilfe von Kontaktfedem, kann über die nach der Erfindung hergestellte Durchführung eine elektrische Verbindung zwischen einer Elektrode und ihrer Speisung und/oder Steuerung hergestellt werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung wird die Durchführung von einer Metallschicht kontaktiert, die nach der Fertigung der Durchführung auf die Innen- oder/und die Auoenseite der Glaswandung aufgebracht wird.

Wenn nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung auf der Wand des Loches für die Durchführung und zugleich auch auf der Innen- und/oder Außenseite der Glaswandung rings um das Loch eine dünne Nickelschicht angebracht ist, fließt das danach in dem Loch angebrachte Indium oder die ω Indiumlegierung bei einer hohen Entgasungstemperatur seitlich über die angebrachte dünne Nickelschicht aus, und es bilden sich während der Abkühlung rings um das Loch Haarrisse und Unterbrechungen in der Deckschicht. Ein guter elektrischer Kontakt mit der auf der Innen- und/oder Außenseite der Glaswandung vorhandenen dünnen Nickelschicht ist dann nicht mehr gewährleistet. Eine Herabsetzung der Temperatur schafft nicht die richtige Lösung für dieses Problem, weil für eine zweckmäßige Entgasung des Materials der elektrischen Entladungsröhre eben eine möglichst hohe Temperatur erforderlich ist. Dieses Problem wird nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die angebrachte dünne Nickelschicht mit einer Schicht aus einem Material überzogen wird, das verhindert, daß das geschmolzene Indium bzw. die geschmolzene Indiumiegierung unbeschränkt seitlich über die Glaswandung ausfließt.

Auf einfache Weise kann eine derartige Schicht dadurch erhalten werden, daß die dünne Nickelschicht, z. B. durch Erhitzung in der Luft, oberflächlich oxidiert wird. Diese Oxidation soll stets stattfinden, bevor die Füllung in dem Loch für die Durchführung angebracht wird.

Dadurch, daß die Nickelschicht, die eine Dicke von nahezu 0,1 Jim aufweist, 30 Minuten lang auf etwa 330⁰C in der Luft erhitzt wird, wird eine Oxidhaut erhalten, die genügend dick ist, um bei einer Erhitzung bis zu etwa 500⁰C das seitliche Ausfließen des Indiums oder der mi Indiumiegierung in ausreichendem Maße zu beschränken, während auf keinerlei Weise das Leisen der auf der Wanil des Loches liegenden dünnen Nickelschicht gestört wird.

Diese Ausfiihriing.sform des Verfahrens nach der h~> Erfindung kann mit Vorteil verwendet werden, wenn, wie in tier DF.-OS 22 02 338 beschrieben, auf der Innenseite der Röhrcnvv.jnd Nickclclcktrodcn angebracht werden. In einem einzigen Bearbeitungsgang können dann schnell und billig ein Elektrodensystem und die dazu benötigten elektrischen Durchführungen hergestellt werden.

Vorzugsweise wird das Verfahren nach der Erfindung bei der Herstellung von Fernsehaufnahmeröhren und Kathodenstrahlröhren verwendet, in denen die Elektrodensysteme zur Fokussierung und/oder Ablenkung des Elektronenstrahls auf der Innenseite der Wand des Glaskolbens angebracht sind.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 +2 nicht maßstäblich einen Schnitt längs der Achse des Loches durch eine elektrische Durchführung nach den beiden letzten aufeinanderfolgenden Stufen des Verfahrens,

F i g. 3 + 4, gleichfalls nicht maßstäblich, einen Schnitt durch eine elektrische Durchführung nach den beiden letzten aufeinanderfolgenden Stufen des Verfahrens, wobei zuvor eine obeiflächlic¹ . Oxidation der dünnen Nickelschicht stattgefunden hai jn-i

F i g. 5 nicht maßstäblich und teilweise aufgebrochen eine perspektivische Darstellung eines Teiles einer Fernsehaufnahmeröhre mit elektrischen Durchführungen, die r'\irch das anhand der F i g. 3 und 4 beschriebene Verfahren hergestellt sind.

In Fig. 1 ist in der 1 mm dicken Glaswandung 1 des Kolbens der elektrischen Entladungsröhre ein Loch 2 mit einem Durchmesser von 0,5 ιτιτι mit einem Sandstrahlgebläse angebracht. Die Wand 3 des Loches 2 wird durch stromlose chemische Abscheidung mit einer Metallschicht 4 aus Nickel mit einer Dicke von 0,1 um überzogen, wonach das Loch 2 mit einem Pfropfen 5 aus Indium ausgefüllt wird.

Fig.2 zeigt nochmals den Schnitt durch die elektrische Durchführung nach Fig. 1, nachdem durch Erhitzung auf 500⁰C in einem Vakuumraum das Material entgast worden ist und das Indiurr des Pfropfens 5 die Metallschicht 4 aus Nickel gelöst hat, wonach es an der Wand 3 des Loches 2 haftet.

In F i g. 3 dient die Glaswandung 11 des Kolbens der Entladungsröhre als Träger der Metallschicht 12 aus Nickel, die sich über die Innen- und Außenoberfläche des Kolbens sowie über die Wand 15 des Loches 2 für die Durchführung erstreckt. Durch Erhitzung auf 33O⁰C während 30 Minuten in der Luft hat sich die Schicht 13 aus Nickeloxid gebildet. Nach Abkühlung wird das Loch mit einem Pfropfen 14 aus einer 5% Zinn enthaltenden Indiumlegierung ausgefüllt.

In Fig.4 ist nochmals der Schnitt durch die elektrische Durchführung nach F i g. 3 gezeigt, nachdem durch Erhitzung auf 500⁰C in einem Vakuumraum während 1 bis 1,5 Stunden das Material entgast worden ist und der Pfropfen 14 aus der Indiumlegierung die in dem Loch 2 vorhandene Schicht 13 aus Nickeloxid und die dünne Metallschicht 12 aus Nickel gelöst hat, wonach sie an der Wand 15 des Loches 2 haftet. Das Ausmaß, in dem die Indiumlegierung bei 16 ausfließt, ist von der Entgasung^temperatur, der Entgasungszeit, der Dicke der Oxidschicht 13 und der Dicke der dünnen Metallschicht 12 aus Nickel abhangig.

F-'i g. 5 zeigt einen Teil einer F-'eni.schaiif",ahnicmhrc. Die Glaswandung 21 des Kolbens der Röhre weist eine Dicke von 1 mm auf und dient als Träger der durch stromlose chemische Abscheidung angebrachten Mc teillschicht 22 aus Nickel, die wieder eine Schicht 23 aus einem Oxid trägt. Ein Pfropfen 24 aus einer Legierung

Min <■)■>'"" Indium und V'i. Mlher hcfnnl·. ! su Ii in πιηίιι I .iich mil einem I )ui .-limes'-· ι- vmi ιι.Ί miiü und bildet einen eleklrisehen Knni.ik: /wischen dem ,ml der Aullenseile ties Kolbens ,ingehnichteii Yerbindunt's streifen 2i und der ;uif der Innenseile ,innehniehten l.lektrnde 2b Λιιί emspreeheiuie NV se ist die lleklrmk' 27 11 her die I )ιιι\-|ιΐ!ΐΙιπιηι? 2K in 11 dem Slreilen 2M verbunden. Die Durehfulinitiirssiilte 50 dienen /im Speisiini; und Steiieruni.' des in der /eielinuni: pul:! il.irL'OStellten l-.lekli-' inenslr.ihleiveiiLMiii-jssv stems.

llicr/u 2 Blatt /eiihnun^en

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer vakuuindichten elektrischen Durchführung in der Glaswandung einer elektrischen Entladungsröhre, bei dem die Wand des an der Stelle tier Durchführung angebrachten Loches mit einer dünnen Leiterschicht überzogen und dann das Loch mit einem Pfropfen aus indiumhaltigem Material ausgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (3,15) des Loches (2) mit einer dünnen Metallschicht (4, 12, 22) überzogen wird, danach in dem Loch (2) der Pfropfen (5, 14, 24) aus Indium oder einer Indiumlegierung angebracht wird, die Glaswandung (1, 11, 21) und die Durchführung im Vakuum oder i^r unter Schutzgas auf eine Aufheiztemperatur erhitzt werden, bei der das Indium oder die Indiumlegierung schmilzt und die dünne Metallschicht (4, 12, 22) auf der Wand (3, 15) des Loches (2) löst, und schließlich die Glaswandung (I, It, 21) und die Durchführung abgekühli %;erden.

2. Verfahren nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Indiumlegierung aus Indium und mindestens einem der Metalle Platin, Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei,Gallium und Nickel besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallschicht (4, 12, 22) durch Aufdampfen, Aufsprühen oder chemische Abscheidung erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, JO dadurch gekennzeichnet, daß die Glaswandung und die Durchführung im Vakuum auf eine Ausheiztemperatur von 500°C erhitzt werden.

5. Verfahren nach einem uer Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung von J5 einer Metallschicht kontakten wird, die nach der Fertigung der Durchführung auf die Innen- oder/und die Außenweite der Glaswandung aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,1 μπι dicke «o Nickelschicht auf der Wand des Loches und zugleich auf der Innen- odev/und Außenseite der Glaswandung angebracht und danach mit einer Schicht ans einem Material überzogen wird, das ein Ausfließen der Indiumschmelze auf die Innen- bzw. die *5 Außenseite der Glaswandung begrenzt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Metallschicht (4, 12, 22) aus Nickel durch chemische Abscheidung aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausfließen der Indiumschmelze begrenzende Schicht (13, 23) durch Oxidation einer Oberflächenschicht der dünnen Nickelschicht (4,12,22) erzeugt wird.