Способ изготовления токоввода газоразрядной лампы

Способ изготовления токоввода газоразрядной лампы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И-C А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ » 4200II

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Зависимое от авт. oвидетельства— (22) Заявлено 17.06.71 (21) 1671524/24-7 (5I) М. Кл. Н Olj 9/32

Н 011 61/36 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.Ill.1974. Бюллетень ЛЪ 1О

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 30.07.1974 (72) Авторы изобретения

В. В. Сысун и Б. В. Скворцов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКО ВВОДА

ГАЗОРАЗРЯДН ОЙ ЛАМПЫ тепловых нагрузок на предназначенную для вакуумноплотного соединения с токоподводом часть ножки кварцевой колбы газоразрядной лампы наносят слой кремния, который затем

5 подвергается термообработке в вакууме или в неокисляющей атмосфере при температуре, не превышающей точку плавления кремния с последующим соединением упомянутой ножки с токоподводом через промежуточный слой од10 ного из элементов, выбранных из группы золота, алюминия, олова, свинца, индия или их сплавов. При этом слой кремния эпитаксиально выращивают на подогреваемой кварцевой ножке колбы, например, в процессе восстанов15 ления трихлорсилана (ЯНС1в) водородом или путем пиролиза сичана (SiH ). В одном из вариантов выполнения предложенного способа слой кремния наносят на кварцевую ножку колбы испарением в вакууме.

2î Для иллюстрации способа на фиг. 1 дана схема реактора для эпитаксиального выращивания слоя кремния на часть боковой поверхности цилиндрической ножки колбы; па фиг. 2 — токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы с частичным продольным разрезом; на фиг. 3 — структура переходных слоев вакуумплотного соединения токоввода с кварцевой ножкой колбы лампы.

В трубчатом реакторе 1 размещена и закреплена при помощи держателя 2 трубчатая

Изобретение относится к технологии изготовления газоразрядных ламп, в частности к улучшенному способу изготовления герметичного токоввода в кварцевую колбу газоразрядного источника света, предназначенного для эксплуатации в импульсном или непрерывном режиме. Подобные источники света используются для освещения больших пространств, имитации солнечного излучения, а также в фотографии, стробоскопии, для оптической накачки лазеров и т. п.

Известна технология изготовления токоввода в трубчатую газоразрядную лампу, в соответствии с которой ножку лампы металлизируют, соединяют ее через промежуточный слой металла или сплава с токоподводом, нагревают это соединение до температуры, превышающей температуру плавления указанного металла или сплава, и затем охлаждают.

Общими недостатками известных способов этого типа являются малая прочность и герметичность соединения, обусловленная наличием значительных механических натяжений в слое.

По предложенному способу для повышения ппочности и герметичности соединения за счет уменьшения механических натяжений в ооласти спая, а также для повышения стойкости трковвода к воздействию увеличенных (53) УДК 621,327.032.9/14 (088.8) 420011

Заготовка 3, на боковой поверхности которой эпитаксиально выращивается кремний.

Реагенты, например, трихлорсилан (SiHC1>) в смеси с инертным газом — носителем, например аргоном или гелием и водородом (H ), поступают в реактор 1 ло трубопроводу 4 через кран 5, перемешанные между собой (или раздельно) до поступления в рабочую зону реактора, при этом поток водорода насыщаюз парами трихлорсилана до заданного парциального давления. Скорость потока составляет 1,5 л/мин.

В предназначенный для нанесения кремния открытый конец ножки кварцевой колбы вставляют молибденовую или трафитовую пробку 6, нагреваемую токами высокой частоты при помощи индуктора 7 ВЧ-геператора, витки которого размещены вне реактора. Таким образом поддерживается заданная температура (Т= 1120 С) подложки (кварцевой трубки) в процессе химического выращивалия кремниевого слоя.

При поступлении в рабочую зону реактора водорода и кремнийсодержащего вещества последнее восстанавливается на поверхности кварцевой трубки, поддерживаемой прп повышенной температуре. Образующийся кремний наращивается в виде монокристальной пленки, а продукты реакции уносятся потоком через выходной трубопровод 8 в камеру утилизации 9.

Для сохранения постоялства условий »аращивания кремния необходимо поддерживать заданные значения температуры, скорости потока газа-носителя и градиента потока у поверхности наращивания.

Слой кремния па части ложки колбы из плавленного кварцевого стекла может быть эпитаксиальло выращен также в процессе пиролиза силана (SiH4) либо нанесен в виде поликристаллического осадка испарением в вакууме, не хуже 10 мм рт. ст., например, по методу бестигельного испарения с индукционным нагревом.

После нанесения слоя кремния ложку колбы подвергают термообработке в вакууме или в неокисляющей атмосфере при температуре, не превышающей точку плавления кремния, преимущественно при 1100 — 1200 С в течение 10—

20 мин, подсоединяя реактор, например, к вакуумной системе 10 через кран 11.

Покрытую слоем кремния толщиной 0,1—

10 мк ножку кварцевой колбы (фиг. 2) помещают в контакт со стержневым токоподводом, включающим полый коваровый держатель 12 электрода 13 с кольцевым выступом, диаметр которого несколько превышает внешний диаметр ножки. На выступающей части держателя 12 устанавливают коваровый или никелевый цилиндр 14 высотой 5 — 8 мм, образующий кольцевой зазор шириной 0,2 — 0,5 мм с покрытыми слоем кремния стенками ножки колбы, заполняемый подходящим металлом или сплавом. Указаниый цилиндр может быть приварен по периферии к боковой поверхности выступа держателя при помощи точечно-контактной сварки. В качестве герметизирующего металла целесообразно использовать золото, алюминий, олово, свинец, индий илц их сплавы. Окончательную герметизацию токоввода осуществляют в процессе индукционного нагрева металлической части ввода в вакууме или в восстановительной атмосфере при 450—

550 С с использованием в качестве герметизирующего металла золота и при 700 — 800 С с использованием для герметизации алюминия.

На фиг. 3 показана структура вакуумплотпого соединения элементов электродного узла с ножкой колбы. При нагревании расплавлеHный герметизирующий металл частично или полностью растворяет эпитаксиально выращенный кремний, граничащий через промежуточный слой моноокиси SiO>, образующейся в процессе роста пленки кремния, с плавленным кварцевым стеклом ложки колбы.

В процессе охлаждения на металлизованной ножке можст образоваться тонкий переходной рекристаллизованный слой кремния, легированный герметизирующим металлом.

Подобная структура вакуумплотного соединения обеспечивает минимальные механические натяжения в области спая.

Предмет изобретснпя

1. Способ изготовлсцля токоввода газоразрядной лампы путем металлизации ножки колбы, соединения ее с токоподводом через промежуточный слой металла или сплава, нагревания этого соединения до температуры, превышающей температуру плавления указанного металла или сплава, и последующего охлаждения, отл ич а ющи и ся тем, что, с целью повышения прочности и герметичности соединения за счет уменьшения механических натяжений в области спая, а также для повышелия стойкости токоввода к воздействию увеличенных тепловых нагрузок, на предназначенную для соединения с токоподводом часть ножки колбы наносят слой кремния и соединяют его с токоподводом через промежуточный герметизирующий слой.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой кремния эпитаксиально наращивают на подогреваемую кварцевую ножку колбы восстановлением кремнийсодержащих соединений, например трихлорсилана ($1НС1э), водородом или путем пиролиза силана (SiH4).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой кремния на кварцевую ножку колбы наносят испарением в вакууме.

4. Способ по п. 1, отлич ающийся тем, что для образования промежуточного герметизирующего слоя используют золото, алюминий, олово, свинец, индий или их сплавы. фиа3

Составитель Л. Сольц

Редактор Г. Антропова

Корректор M. Лейзерман

Техред Т. Миронова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 1853/7 Изд. Х- i373 Тираня 760 Подписнс.

ЦНИИПИ Государствсииого когаитета Совета Министров СССР по дслаги изобретений и открытий

Москва, %-35, Раушская наб., д. 4!5