DE19805079C2 - Vakuumofen zum Verlöten von Bauteilen im Vakuum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die einen Va­ kuumofen umfaßt. Im Vakuumofen werden Bauteile verlö­ tet, wie aus der Druckschrift DE 39 05 690 C2 bekannt ist.

Aus der Druckschrift "P. Zaremba: Hart- und Hochtempe­ raturlöten. DVS-Verlag 1988" ist bekannt, verschiedene Bauteile miteinander in einem Vakuumofen zu verlöten. Ein so hergestellter Gegenstand kann einen Hohlkörper aufweisen, der zum Beispiel aus metallischen und kera­ mischen Bauteilen zusammengesetzt ist. Die den Hohlkör­ per bildenden Bauteile sind regelmäßig gasdicht mitein­ ander verlötet. Im Inneren des Hohlkörpers können sich weitere Bauteile befinden, die miteinander verlötet sind.

Soll im Inneren des Hohlkörpers ein Vakuum herrschen, so ist es zweckmäßig, das Verlöten der verschiedenen Bau­ teile in einem Vakuum durchzuführen. Hierfür werden die zu verlötenden Bauteile aufeinander gestapelt und zwischen die zu verlötenden Stellen Lote eingefügt. Die aufeinander gestapelten Bauteile werden in einen Vakuumofen gestellt. Dann wird Wärme zugeführt und so gelötet.

In einem Vakuumofen findet eine Wärmeübertragung im wesentlichen nur durch Wärmestrahlung statt. Werden die zu verlötenden Bauteile bzw. der herzustellende, einen Hohlkörper aufweisende Gegenstand in den Vakuumofen gestellt und beheizt, so wird die durch Wärmestrahlung übertragene Wärme zunächst nur vom Hohlkörper aufge­ nommen. Dieser heizt sich erheblich schneller auf als die Bauteile, die sich innerhalb des Hohlkörpers befinden.

Die ungleichmäßige Aufheizung hat zur Folge, daß zu­ nächst die äußeren Lötstellen verlötet werden. Im inneren Bereich verzögert sich das Löten.

Eine Lötzeit muß regelmäßig möglichst kurz gehalten werden. Dies gilt insbesondere für silberhaltige Lote. Ande­ renfalls verdampfen Anteile des Lotes und zwar insbeson­ dere das Silber bei silberhaltigen Loten. Verdampfende An­ teile können sich zum Beispiel unerwünscht an elektrisch isolierenden Teilen niederschlagen. Der Niederschlag führt unter Umständen zu unerwünschten elektrischen Verbin­ dungen innerhalb des Hohlkörpers.

Zur Lösung des Problems ist es erforderlich, daß die Lö­ tung sowohl im inneren als auch im äußeren Bereich des Ge­ genstandes zeitgleich stattfindet. Die Lötzeiten sind zu mini­ mieren.

Der eingangs genannte Hohlkörper kann keramische Bau­ teile aufweisen, die elektrisch isolieren sollen. Aus Ferti­ gungsgründen handelt es sich dabei regelmäßig um röhren­ förmige Bauteile, die zentriert auf becherförmigen metalli­ schen Bauteilen anzulöten sind. Zentrierungseinrichtungen sind dann bei der Fertigung erforderlich.

Die Zentrierung kann beispielsweise durch eine Rille oder einen Absatz im keramischen Bauteil bewirkt werden, die an den Rand des becherförmigen metallischen Bauteils angepaßt ist. Eine solche Zentrierung vorzusehen, ist nach­ teilhaft vergleichsweise teuer.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrich­ tung mit einem Vakuumofen, mit der die vorgenannten Nachteile bei der Fertigung des Gegenstandes vermieden werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vor­ richtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Ansprüchen.

Die anspruchsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Schild, das den Hohlkörper von der Wärmestrahlung des Vakuumofens abschirmt. Ferner befindet sich im Vakuumofen ein zusätzli­ ches Mittel, das Strahlungswärme des Ofens absorbiert. Als zusätzliches Mittel genügt ein in das Strahlungsfeld des Va­ kuumofens gestelltes Blech.

Die vom zusätzlichen Mittel absorbierte Strahlungs­ wärme wird durch geeignete Verbindungsmittel den Bautei­ len des Hohlkörpers zugeleitet, die eine vergleichsweise gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen und die wärmeleitend mit den Bauteilen verbunden sind, die im Inneren des Hohl­ körpers verlötet werden sollen. Besteht der Hohlkörper zum Beispiel aus metallischen und keramischen Bauteilen, so weisen die metallischen Bauteile regelmäßig eine ver­ gleichsweise gute Wärmeleitfähigkeit gegenüber den kera­ mischen Bauteilen im anspruchsgemäßen Sinne auf.

Die vorgenannten Maßnahmen haben zur Folge, daß die Wärmestrahlung infolge des Wärmeschildes verzögert bzw. gedämpft von außen zum Hohlkörper gelangt. Zugleich wird Wärme gezielt in das Innere des Hohlkörpers geleitet. Die beiden Maßnahmen können und sollen so aufeinander abgestimmt werden, daß im wesentlichen zeitgleich das Äu­ ßere und das Innere der Vorrichtung beheizt wird. Da die Lötvorgänge zeitgleich stattfinden, können die hierfür erfor­ derlichen Zeiten kurz gehalten werden. Das Abdampfen von Lotbestandteilen (Anteile eines Lotes), wie z. B. Silber, kann so vermieden werden. Leitfähigkeitsprobleme werden so verhindert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Schild aus einem Hohlzylinder, der Zentrierungsmittel auf­ weist. Mittels Schrauben, die durch den Hohlzylinder hin­ durchführen, kann die im Inneren zu verlötende Vorrichtung zentriert werden. Keramische Bauteile, die mit Rillen verse­ hen sind, können so vermieden werden.

Ein weiteres Zentrierungsmittel kann eine Führungsnase im Inneren des Hohlzylinders sein. Dieses Mittel zur Zen­ trierung ist vergleichsweise einfach gegenüber einer Lösung mit Schrauben.

Bei einer zylinderförmigen Vorrichtung ist es regelmäßig von Interesse, Bauteile am einen Ende der zylinderförmigen Vorrichtung in einem bestimmten Verhältnis zu Bauteilen am anderen Ende der zylinderförmigen Röhre zu positionie­ ren bzw. zu justieren. Es müssen dann Vorrichtungen vorge­ sehen werden, die diese Positionierung oder Justierung auf einfache Weise ermöglichen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist daher das Schild Mittel auf, die die vorgenannte Positionie­ rung oder Justierung bewirken. Zum Beispiel besteht das Schild zu diesem Zweck aus einem Hohlzylinder mit einem Boden und einem Deckel. Der Boden des Schildes weist Po­ sitioniermittel auf. Diese Positioniermittel können Stifte sein, die in den Boden der Vorrichtung in vorgegebener Weise eingesteckt werden können. So wird die Position des Bodens der Vorrichtung festgelegt. Das Schild weist ferner einen Deckel auf, der in gleicher Weise über Positioniermit­ tel verfügt. Ein solches Positioniermittel kann aus einem Loch bestehen, wenn die Vorrichtung einen Deckel mit ei­ nem Stift aufweist. Der Stift darf dann nicht zentriert am Deckel angebracht sein. Der Stift wird durch das Loch im Deckel des Schildes geführt.

Ferner sind Positioniermittel vorgesehen, die bewirken, daß Boden und Deckel des Schildes stets in identischer Po­ sition am Hohlzylinder des Schildes angebracht sind oder aufgesetzt werden.

Die anspruchsgemäße Vorrichtung besteht aus Werkstof­ fen, die die Löttemperatur ohne wesentliche Verformung er­ tragen, die von Loten möglichst nicht benetzt werden und die keine Gase beim Aufheizen im Vakuumofen abgeben. Vorteilhaft können austenitische CrNi- Stähle eingesetzt werden, die bei geeigneter Zusammensetzung stabile Oxid­ schichten aufweisen können. Diese stabilen Oxidschichten verhindern ein Benetzen der Oberflächen des Stahls.

Claims (5)

1. Vorrichtung mit einem Vakuumofen und einem Schild, das zu verlötende Bauteile eines Hohlkörpers von der Wärmestrahlung des Vakuumofens abschirmt, mit einem zusätzlichen Mittel, das Strahlungswärme des Ofens absorbiert, mit Mitteln, die die absorbierte Strah­ lungswärme den Bauteilen des Hohlkörpers zuleiten, die eine im Vergleich zu Keramik bessere Wärmeleit­ fähigkeit aufweisen und die wärmeleitend mit Bautei­ len verbunden sind, die im Inneren des Hohlkörpers verlötet werden sollen.

2. Vorrichtung nach vorhergehendem Anspruch, bei der das zusätzliche Mittel ein Blech ist, das in das Strahlungsfeld des Vakuumofens gestellt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Bauteil mit der vergleichsweise guten Wärmeleitfähigkeit aus Metall besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schild ein Hohlzylinder ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schild Zentrierungsmittel aufweist.