Способ изготовления токоввода газоразрядной лампы

)4200 И Союз Советекют Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 15.111.1974. Бюллетень ЛЪ 1 ОДата опубликования описания 30.07.1974 Гасударственный камитет Сввета Министров СССР лв делам изобретений н аткрытнй) Заявитель 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКО ВВОД ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ2 особо чност лепна атяж 25 щения а счет в об- тойкоенных 30 Изобретение относится к технологии изготовления газоразрядных ламп, в частности к улучшенному способу изготовления герметичного токоввода в кварцевую колбу газоразрядного источника света, предназначенного 5 для эксплуатации в импульсном или непрерывном режиме. Подобные источники света используются для освещения больших пространств, имитации солнечного излучения, а также в фотографии, стробоскопии, для оптиче ской 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 15 металла или сплава с токоподводом, нагревают это соединение до температуры, превышающей температуру плавления указанного металла или сплава, и затем охлаждают. Оощими недостатками известных сп этого типа являются малая про и герметичность соединения, обуслов наличием значительных механических и ний в слое.По предложенному способу для повь поочности и герметичности соединения уменьшения механических натяжений ласти спая, а также для повышения с сти трковвода к воздействию увели тепловых нагрузок на предназначенную для вакуумноплотного соединения с токоподводом часть ножки кварцевой колбы газоразрядной лампы наносят слой кремния, который затем 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 одного из элементов, выбранных из группы золота, алюминия, олова, свинца, индия или их сплавов. При этом слой кремния эпитаксиально выращивают на подогреваемон кварцевой ножке колбы, например, в процессе восстановления трихлорсилана (ЯНСз) водородом или путем пиролиза сичана (ЯН,). В одном из вариантов выполнения предложенного способа слой кремния наносят на кварцевую ножку колбы испарением в вакууме.Для иллюстрации способа иа фиг. 1 дана схема реактора для эпитаксиального выращивания слоя кремния а часть боковой поверхности цилиндрической ножки колбы; а 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 трубчатая10 15 20 30 35 40 4) 50 55 60 Заготовка 3, на боковой поверхности которой эпитаксиально выращивается кремний,Реагенты, например, трихлорсилан (81 НС 1,) в смеси с инертным газом - носителем, например аргоном или гелием и водородом (Н,), поступают в реактор 1 по 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 пар циального 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-генератора, витки которого размещены вне реактора, Таким образом поддерживается заданная температура (Т= 1120 С) подложки (кварцевой трубки) в процессе химического выращивания 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 постоянства условий наращивания кремния необходимо поддерживать заданные значения температуры, скорости потока газа-носителя и градиента потока у поверхности наращивания.Слой кремния па части ножки колбы из плавленного кварцевого стекла может быть эпитаксиально выращен также в процессе пиролиза силана (ЯН 4) 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. Указанный цилиндр может быть приварен по периферии к боковой поверхно. сти выступа держателя при помощи точечно-контактной сварки. В качестве герметизи. рующего металла целесообразно использовать золото, алюминий, олово, свинец, индий илн их сплавы. Окончательную герметизацию токо- ввода 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 расплавленный герметизирующий металл частично или полностью растворяет эпитаксиально выращенный кремний, граничащий через промежуточный слой моноокиси ЯОь образующейся в процессе роста пленки кремния, с плавленным кварцевым стеклом ножки 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 сная,Прсдмст изо бр етснпя 1. Способ изготовления 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 й ся тем, что, с целью повышения прочности и герметичности соединения за счет уменьшения механических натяжений в области спая, а также для повышения 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 крем нийсодержащих соединений, например трихлорсилана (ЯНС 1 э), водородом или путем пиролиза силана (51 Н 4).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, 0 8