DE2301170A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrostatischen verbinden von koerpern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum elektrostatischen verbinden von koerpernInfo
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Description
General Electric Company, Schenectady, N.Y., V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Verbinden von
Körpern
Körpern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine
Vorrichtung zum Verbinden mindestens eines aus Glas bestehenden Körpers mit mindestens einem metallischen Körper und sie befaßt sich insbesondere mit dem Verbinden dünner metallischer Körper
mit dünnen Glaskörpern auf kleinen Flächen in der Größenordnung von einigen qcm oder weniger.
Vorrichtung zum Verbinden mindestens eines aus Glas bestehenden Körpers mit mindestens einem metallischen Körper und sie befaßt sich insbesondere mit dem Verbinden dünner metallischer Körper
mit dünnen Glaskörpern auf kleinen Flächen in der Größenordnung von einigen qcm oder weniger.
Auf dem Gebiet der Elektrotechnik sowie auf anderen technischen Gebieten gibt es viele Anwendungen für das kleinflächige Verbinden
von dünnen Schichten aus Metall mit Glaskörpern oder das Befestigen von dünnen Glasscheiben an einem metallischen Grundkörper,
damit eine zusammengesetzte Anordnung aus Metall und
Glas entsteht, die die optischen oder isolierenden oder auch
anderen Eigenschaften des Glases aufweist, während sie gleichzeitig die Vorteile der einheitlich festen und innigen Verbindung des Metalls mit dem Glas zeigt. Bei verschiedenen bekannten Verfahren zur Verbindung von Metall mit Glas mußten ein oder mehrere Nachteile in Kauf genommen werden, die darin bestanden, daß eine komplizierte Vorrichtung erforderlich war, daß sehr hohe Temperaturen verwendet werden mußten, die ausreichten, das Glas zu
schmelzen, daß lange Erwärmungs- und Abkühlzeiten erforderlich
Glas entsteht, die die optischen oder isolierenden oder auch
anderen Eigenschaften des Glases aufweist, während sie gleichzeitig die Vorteile der einheitlich festen und innigen Verbindung des Metalls mit dem Glas zeigt. Bei verschiedenen bekannten Verfahren zur Verbindung von Metall mit Glas mußten ein oder mehrere Nachteile in Kauf genommen werden, die darin bestanden, daß eine komplizierte Vorrichtung erforderlich war, daß sehr hohe Temperaturen verwendet werden mußten, die ausreichten, das Glas zu
schmelzen, daß lange Erwärmungs- und Abkühlzeiten erforderlich
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waren, daß besondere chemische Verfahrensschritte vorgesehen
sein mußten und daß nur eine begrenzte Auswahl von Werkstoffen für eine Verbindung der gewünschten Qualität zwischen
Metall und Glas geeignet war. Die vorliegende Erfindung vermeidet nun diese Nachteile und gibt ein Verfahren zum Verbinden an, bei
dem nicht extreme Temperaturen erforderlich sind, bei dem eine Auswahl von Werkstoffen, die sich verbinden lassen, aus einem
weiten Bereich möglich ist, und bei dem eine innige Verbindung zwischen dem Metall und dem Glas bei einheitlich hoher Qualität
in wenigen Sekunden möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
sowie eine Vorrichtung zum innigen Verbinden eines dünnen Metallteils oder einer metallischen Schicht mit einem aus Glas
bestehenden Halterungskörper zu schaffen.
Gemäß der Erfindung sollen ferner ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung vorgesehen werden, durch die sir»
metallischer Körper und eine dünne Glasplatte ohne Erwärmung der Glasplatte bis zu ihrem Schmelzpunkt verbunden werden können.
Es soll ferner ein verbessertes Verfahren vorgesehen werden, nachdem sich ein metallischer Körper mit einem Glaskörper in einem
Schmelzvorgang in nur wenigen Sekunden miteinander verbinden lassen.
Die der zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Verbinden mindestens eines aus Glas bestehenden Körpers mit
mindestens einem metallischen Körper dadurch gelöst, daß
a) ausgewählte Oberflächen der Körper miteinander in Berührung gebracht werden, daß
b) die sich berührenden Oberflächen auf eine Temperatur von etwa 300 - 450°C erwärmt werden, daß
c) den Körpern ein Magnetfeld zugeführt wird, dessen Kraftlinien in der Ebene der sich berührenden Oberflächen verlaufen
und das eine Induktion von etwa 3000 - 20 000 Gauß
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aufweist und daß
d) an die Körper eine Gleichspannung zur Erzeugung eines
elektrostatischen Felds angelegt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verbinden mindestens ^
eines aus Glas bestehenden Körpers mit mindestens einem metallischen Körper ist dadurch gekennzeichnet, daß an die
zu verbindenden Körper Elektroden derart angesetzt sind, daß durch sie ein magnetisches Feld hervorgerufen werden kann,
dessen Kraftlinien in der Ebene der sich berührenden Oberflächen verlaufen, und ferner ein elektrostatisches Feld und
daß für die Körper eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Ze'ichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen metallischen Körper und einen Glaskörper, die so angeordnet sind, daß
sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander
verbunden werden können,
Fig. 2 einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform
einer aus Metallkörpern und Glaskörpern zusammengesetzten, scheibenförmigen Anordnung, bei der
das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann und
Fig. 3 und 4 Teilschnitte durch andere Anordnungen von zu
verbindenden Glas- und Metallkörpern gemäß der Erfindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sich gegenüberliegende
Metall- und Glasteile- oder Schichten, die miteinander verbunden
werden sollen, stirnseitig miteinander in Berührung und sie werden
auf eine relativ niedrige Temperatur von- etwa 300 - 450°C erwärmt.
Zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes wird zwischen dem erwärmten Metallteil und dem erwärmten Glasteil eine Spannung zugeführt,
die eine Größenordnung von einigen hundert Volt aufweist, wobei sich das Glasteil gegenüber dem Metallteil auf einem negativen
Potential befindet und wobei ein starkes Magnetfeld vorliegt, dessen Kraftlinien im allgemeinen in der Ebene verlaufen, in der sich die
Glasoberfläche und die Metalloberfläche, die miteinander "verbunden
werden sollen, berühren. Die positive Klemme der für die Erzeugung des elektrostatischen Felds vorgesehenen Spannungsquelle ist mit
dem Glasteil durch einen sondenähnlichen Kontaktkörper mit einer Nadelspitze verbunden, der das Glasteil an einer sehr kleinen
Fläche berührt. Die sich ergebende Wirkung wird noch nicht vollständig verstanden, jedoch wird dabei offensichtlich eine starke
örtliche elektrostatische Anziehung zwischen dem Glasteil und dem Metallteil hervorgerufen, die mit einer örtlichen Verschmelzung der
sich berührenden Glas- und Metallflächen verbunden ist. Wenn dann das elektrostatische und das magnetische Feld entfernt werden und
das Metallteil und das Glasteil auf Raumtemperatur abkühlen können, entsteht eine einheitliche, hochwertige Bindung oder Verschmelzung
zwischen den gegenüberliegenden Glas- und Metalloberflächen.
In Fig. 1 ist ein Glasteil oder eine Glasscheibe 2 dargestellt, die eine Bindungsoberfläche 4 aufweist, die eine gegenüberliegende
Bindungsoberfläche 6 eines Metallteils 8 berührt, damit die sich berührenden Teile der Oberflächen 4 und 6 gemäß der Erfindung miteinander
verbunden werden können. Um eine Bindung gemäß der Err ■
findung zu erreichen, kann eine Erhöhung der Temperatur der Teile 2 und 8 in irgend einer geeigneten Weise vorgenommen werden,
beispielsweise auch dadurch, daß die übereinander angeordneten Teile 2 und 8 direkt auf einem metallischen Widerstand-Heizelement
20 angeordnet werden. Das Heizelement 20 kann beispielsweise aus ©inem Streifen aus Widerstands- Heizwerkstofr, wie einer Nichrom-
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legierung oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen,durch das ein
elektrischer Wechselstrom oder Gleichstrom geleitet wird, um eine Widerstandserwärmung zu errreichen.
Um das zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes gemäß der Erfindung
erforderliche Potential vorzusehen, wird die positive Anschlußklemme einer Gleichstromquelle 30 über eine Leitung 32
mit dem Metallteil 8 verbunden, in dem der Leiter 32 mit dem Heizelement 20 verbunden ist, auf dem das Metallteil 8 ruht und die
negative Anschlußklemme der Stromquelle 30 wird über einen strombegrenzenden
Widerstand 34,eine Leitung 36 und einen Schalter mit einem, eine Nadelspitze aufweisenden sondenähnlichen Kontaktkörper
38 verbunden, dadurch, daß dieser mit der hinteren Oberfläche des Glasteils 2 in Berührung gebracht wird, d.h. mit der Oberfläche,
die um die Dicke des Teils 2 von der Bindungsoberfläche getrennt ist. In Fig. 1 sind zur einfacheren Darstellung die
Bindungsoberflächen 4 und 6 in sehr großem Maßstab dargestellt, während die Stromquelle 30 in einem verhältnismäßig demgegenüber
verringerten Maßstab dargestellt ist.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung, die zur Bildung einer Glas-Metall-Bindung gemäß der Erfindung verwendet wird, besteht
das Heizelement aus einem Streifen eines Widerstands-Heizwerkstoffs
Nichrom, wobei der Streifen etwa 5 cm lang, 0,8 cm breit und aus etwa 1,25 mm stark ist und wobei ein 60-Hz-Heiζstrom von etwa 9-100 A
im quadratischen Mittelwert fließt, damit das Glasteil 2 und das Metallteil 8, die auf dem Heizelement 20, so wie es in Fig. 2
dargestellt, ruhen, wobei sich ihre gegenüberliegenden Bindungsoberflächen 4 und 6 berühren, in der gewünschten Weise erwärmt
werden. Das Glasteil weist eine Bindungsoberfläche 4 auf, die etwa
0,1 cm breit und 0,125 cm lang ist und in einer Richtung senkrecht zur Bindungsoberfläche, etwa 0,015 cm dick ist. Die Erwärmung
wird in Raumluft während einer Zeit von 10-- 20 Sekunden ausgeführt, wobei diese Zeit ausreicht, um das Heizelement auf eine Temperatur
von etwa 3750C zu bringen. Während der Aufwärmzeit wird ein
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Magnetfeld von etwa 3000 - 20 000 Gauß erzeugt, dessen Feldlinien im wesentlichen in der Ebene der sich berührenden Bindungsoberflächen
4, 6, die miteinander verbunden werden sollen, verlaufen,
dadurch, daß ein Aufwärmstrom durch das Heizelement fließt. Nach einer derartigen Erwärmung £ür etwa 10 - 20 Sekunden, wobei die
negative Anschlußklemme der Gleichstromquelle 30 zur Bildung des elektrostatischen Felds mit dem Heizelement verbunden ist, wird
die positive Anschlußklemme der Gleichstromquelle zur Bildung des elektrostatischen Potentials, die eine Gleichspannung von etwa
300 Y aufweist, über einen Begrenzungswiderstand 34 von etwa 3 M-A.
über dem eine Nadelspitze aufweisenden sondenähnlichen Kontaktkörper mit der Außenfläche der Glasplatte verbunden, d.h. also.
mit der Fläche, die parallel zu der Glasbindungsoberfläche verläuft,
die jedoch von der Bindungsoberfläche um die Dicke der Glasscheibe
von 0»015 cm entfernt ist. Einige Sekunden später konnte an einem
Ämpermeter 40, das mit dem eine Nadelspitze aufweisenden, sondenähnlichen Kontaktkörper in Reihe geschaltet ist, ein Stromimpuls
von etwa 250 /uA und einer Dauer von 3 Sekunden festgestellt
werden und gleichzeitig konnten an dem Glasteil 2 geringfügige Oberflächenverformungen beobachtet werden, die andeuten, daß die
Glasbindungsoberfläche 4 geringfügig plastisch verformt wird und daß sie unter inniger Bindungsberührung zu der Metallbindungsoberfläche
6 gezogen wird. Es wird daraufhin das Heizelement 20 nicht weiter gespeist und der sondenähnliche Kontaktkörper 38 für die
Bildung des elektrostatischen Felds entfernt »und es können sich die
Bindungsteile in Raumluft auf Raumtemperatur abkühlen. Es ergibt sich dann eine äußerst innige und im wesentlich hermetisch dichte,
dauerhafte Bindung zwischen dem Glasteil und dem Metallteil auf der gesamten, sich überlappenden Fläche der Dichtungsoberflächen. ^
Das elektrostatische Feld kann mit Hilfe der Gleichstromquelle 30 in verschiedener Weise gebildet werden. Beispielsweise kann ,
der Schalter 37 nach Fig. 1 ständig geschlossen gehalten werden und, es kann der sondenähnliche Kontaktkörper 38 nur während der
Zeit mit dem Glasteil 2 in Berührung gebracht werden, während der elektrostatische Feld zugeführt werden soll. Andererseits kann
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der sondenähnliche Kontaktkörper 38 ständig mit dem Glasteil 2 in Kontakt bleiben ,und es wird dann die Gleichstromquelle 30 beispielsweise
durch den Schalter 37 nur dann mit dem Kontaktkörper verbunden, wenn ein elektrostatisches Feld erforderlich ist. Der
Strombegrenzungswiderstand 34 ist zu dem Zweck vorgesehen, daß der
durch den sondenähnlichen Kontaktkörper 38 fließende Strom begrenzt wird, wenn sich bei Erwärmung der spezifische Widerstand des Glases
vermindert, woraufhin andernfalls mehr Strom durch den sondenähnlichen Kontaktkörper fließen würde, als es erwünscht ist.
Bei einer praktischen Ausführungsform mit einem übereinandergeschichteten
oder scheibenförmigen Aufbau, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, kann das Metallteil 8 aus Halbleiterwerkstoff bestehen,
wie beispielsweise aus monokristallinem oder Polykristallinen, Silizium, oder einem Verbundhalbleiterwerkstoff, wie Galliumarsenid,
Galliumphosphid oder galliumarsenidphosphid oder einem ähnlichen Werkstoff, der die erforderliche Reinheit für Halbleiteranwendungen
aufweist. Diese Halbleiterwerkstoffe können auch, wenn es erwünscht ist, einen dünnen überzug aus Siliziumdioxid aufweisen, der
eine Dicke von etwa 3000 - 20 000 A aufweist. Wenn solche HaIbleiterwerkstofff?
verwendet werden, dann möchte man auch für die Glas teile Glaswerkstoffe verwenden, deren thermische' Ausdehnungseigen-'
schäften entsprechend angepaßt sind und die einen geringen Alkali-Ionengehalt
aufweisen, wie beispielsweise Glaswerkstoffe der Bohrsilikatfamilie.
Es können auch andere magnetische Einrichtungen anstelle des Elektromagneten mit im wesentlichen einer einzigen
Luftwicklung, wie er durch das Heizelement 20 vorgesehen ist, verwendet werden, und sie können, wenn sie beispielsweise aus
einem Permanentmagneten oder einem zusätzlichen Elektromagneten (nicht dargestellt) oder einem ähnlichen Magneten bestehen, dazu ^
vorgesehen sein, das Magnetfeld zu bilden, das bei dem oben beschriebenen Bindeverfahren verwendet wird. Es kann irgendeine
Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds verwendet werden, sofern eine Induktion entsteht, die etwa 3000 - 20 000 Gauß
beträgt und deren Kraftlinien durch die Ebene der sich gegenüberliegenden Oberflächen, die miteinander verbunden werden sollen,
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verlaufen oder besser in ihr liegen. Während des Bindevorgangs können die zu verbindenden Teile zweckmäßigerweise in eine Inerte
. Gasat.hmosphäre eingetaucht sein, jedoch ist dies nicht notwendig.
Ein für diesen Zweck geeignetes Gas ist-der Stickstoff, der vorzugsweise
etwa bei Atmosphärendruck über die zu verbindenden Teile strömt.
In Fig. 2 ist eine andere Anordnung der Teile, die durch das weiter
oben beschriebene Verfahren miteinander/verbunden werden sollen, dargestellt, die zwei Glasteile 42, 44 aufweist, die Bindungsoberflächen
46, 48 haben, zwischen denen ein Metallteil 50 angeordnet ist. Durch eine Behandlung nach dem oben beschriebenen Bindeverfahren,
bei dem ein sondenähnlicher Kontaktkörper 38, eine Leitung 32, ein Heizelement 20 und eine Gleichstromquelle 30» so wie es in
den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, verwendet wird, führt dazu, daß die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Metallteils mit den
sie überdeckenden Teilen der gegenüberliegenden Bindungsoberflächen
46, 48 der entsprechenden Glasteile 42, 44 verbunden werden. Wie bei der Anordnung nach Fig. 1 kann das Metallteil 50 aus Halbleiterwerkstoff
bestehen.
In Fig. 3 ist eine weitere Anordnung der verbundenen Glas- und Metallteile gemäß der Erfindung dargestellt. Nach Fig. 3 befindet
sich eine dünne Glasplatte 60, die beispielsweise eine Dicke zwischen 0,125 mm und 0,5 mm aufweist, zwischen zwei Metallteilen
62, 64, von denen jedes etwa zwischen 0,125 mm und 0,5 mm stark ist. Durch den Bindungsvorgang, der im Zusammenhang mit Fig. 1
in Einzelheiten beschrieben worden ist, können die sich überlappenden berührenden Teile der sich gegenüberliegenden Bindungsoberflächen der Teile 60, 62 und 64 in einigen Sekunden innig und
dauerhaft miteinander verbunden werden. Wie es bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist, kann entweder eines
oder es können beide der Metallteile 60, 62 aus Halbleiterwerkstoff bestehen« Wenn ein Halbleiterwerkstoff, wie.Galliumarsenid
für das Teil 62 verwendet wird, dann ist die Verbindung oder Ver-
ig zwischen diesem feil und dem Glasteil 60 so stark, daß
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man das Teil 62 auseinanderreißt, wenn man versucht, dieses Teil von dem Glasteil an der Verbindungszwischenfläche zu trennen.
In Fig. 4 ist noch eine weitere Ausführungsform einer übereinander«
geschichteten Bindungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Fig. ist ein Glasteil 70 mit einer dünnen Schicht aus
Metall 72 versehen, beispielsweise mit einer 5000 - 20 000 Ä*
starken Schicht aus Aluminium, die vorher nach irgend einem bekannten Verfahren, beispielsweise durch Aufdampfgalvanisierung
oder Elektronenstrahlablagerung aufgebracht worden ist. Die Aluminiumschicht 72 wird teilweise von einer zweiten Metallschicht
74 überdeckt, beispielsweise durch e,ine Goldschicht, die 0,075 mm stark ist.
Nachdem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Verfahren wird der sondenähnliche Kontaktkörper 38 mit der Oberfläche des Glasteils
70 in Berührung gebracht, wobei diese Oberfläche um die Dicke des Glasteils von den Metallteilen 72, 74 getrennt ist ,und
es wird ferner die übereinandergeschichtete Anordnung auf ein Heizelement 20 gesetzt, wobei dieses Heizelement 20 das Teil 74
berührt ,und es wird dann eine Verbindung zwischen den Teilen 70 und 72 und ebenso zwischen den Teilen 72 und 74 geschaffen, wobei
das Teil 72 in wenigen Sekunden einheitlich fest gegen das Glasteil 70 gezogen wird und mit diesem verbunden oder verschmolzen
wird. Die den Feldern ausgesetzten Oberflächen der beiden Teile 74 und 72 weisen eine gleichmäßige Befeuchtung des berührenden
Körpers auf, mit dem sie verbunden werden sollen und sie zeigen eine geringe Verformung an diesen Oberflächen, was auf die enge
Verbindung bei kräftigen Zugbeanspruchungen zwischen ihnen hinweist ,und es ergibt sich auch eine ähnlich verstärkte Bindung "
zwischen dem Glasteil 70 und selbst dem Teil des Metallteils 72'.,
der nicht von dem Metallteil 74 überdeckt ist.
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Die Gründe für die Wirksamkeit des oben beschriebenen Bindungsoder Verschmelzungsverfahrens und der einheitlichen billigen und
sicheren Bindung oder Verschmelzung der Teile, die bei dem Bindungsverfahren miteinander verbunden werden sollen, sind noch nicht
vollständig geklärt. Es wird·jedoch angenommen, daß das Magnetfeld eine Art Koronaentladung der Elektroden unterstützt, die
zwischen dem negativen sondenähnlichen Kontaktkörper 38 und .der danebenliegenden Oberfläche in der Nähe des großen elektrostatischen
Felds neben der Kontaktkörperspitze auftritt. Die Entladungselektroden werden wahrscheinlich dadurch wirksam, daß sie auf die
Oberfläche nahe dem sondenähnlichen Kontaktkörper aufgespult werden, wodurch in dem danebenliegenden Teil, das verbunden werden soll,
die positiven Ionen neutralisiert werden, wodurch wiederum eine starke elektrostatische Anziehungskraft entsteht, die die Bindungs-Oberflächen
zusammenzieht.
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Claims (11)
1. Verfahren zum Verbinden mindestens eines aus Glas bestehenden
Körpers mit mindestens einem metallischen Körper, dadurch gekennzeichnet,
daß
a) aasgewählte Oberflächen der Körper miteinander in Berührung
gebracht werden, daß
b) die sich berührenden Oberflächen auf eine Temperatur von etwa 300 - 45O°C erwärmt werden, daß
c) den Körpern ein Magnetfeld zugeführt wird, dessen Kraftlinien in der Ebene der sich berührenden Oberflächen verlaufen
und das eine Induktion von etwa 3000 - 20 000 Gauß aufweist, und daß
d) an die Körper eine Gleichspannung zur Erzeugung eines elektrostatischen Felds angelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß für den aus Glas bestehenden Körper eine Glasplatte verwendet wird, deren Dicke senkrecht zur ausgewählten Oberfläche des Körpers weniger als 1,25 mm beträgt.
dadurch gekennzeichnet, daß für den aus Glas bestehenden Körper eine Glasplatte verwendet wird, deren Dicke senkrecht zur ausgewählten Oberfläche des Körpers weniger als 1,25 mm beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zur Erzeugung des elektrostatischen Felds
den Körpern nicht länger als einige Sekunden zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die positive Anschlußklemme der Gleichspannungsquelle zur Erzeugung des elektrostatischen Felds mit dem metallischen
Te.il verbunden ist "and daß die negative Anschlußklemme der Sleichspannungsquelle zur Erzeugung des elektrostatischen Felds
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mit dem aus Glas bestehenden Körper durch einen eine Nadelspitze
aufweisenden sondenähnlichen Kontaktkörper verbunden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung durch ein Widerstands-Heizelement erreicht wird-, durch das ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom von
60 Hz und von 9 - 100 A im quadratischem Mittelwert fließt, und daß der metallische Körper während der Erwärmung direkt auf das Heizelement aufgesetzt wird und daß ferner der aus
Glas bestehende Körper während der Erwärmung derart auf dem metallischen Körper aufsitzt, daß er ihn direkt berührt. ■
daß die Erwärmung durch ein Widerstands-Heizelement erreicht wird-, durch das ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom von
60 Hz und von 9 - 100 A im quadratischem Mittelwert fließt, und daß der metallische Körper während der Erwärmung direkt auf das Heizelement aufgesetzt wird und daß ferner der aus
Glas bestehende Körper während der Erwärmung derart auf dem metallischen Körper aufsitzt, daß er ihn direkt berührt. ■
6. Verfahren zum Verbinden von Körpern nach Anspruch 1,
• dadurch gekennzeichnet,
• dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zwei aus Glas bestehenden Körpern (42, 44)
ein metallischer Körper (50) eingesetzt wird.
ein metallischer Körper (50) eingesetzt wird.
7. Verfahren zum Verbinden von Körpern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zwei metallischen Körpern (62, 64) ein aus
Glas bestehender Körper (60) eingesetzt wird.
Glas bestehender Körper (60) eingesetzt wird.
8. Verfahren zum Verbinden von Körpern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine übereinander geschichtete Anordnung abwechselnd von aus Glas bestehenden Körpern und metallischen Körpern vorgesehen
wird.
9. Vorrichtung zum Verbinden von mindestens einem aus Glas
bestehenden Körper mit mindestens einem metallischen Körper, dadurch gekennzeichnet,
bestehenden Körper mit mindestens einem metallischen Körper, dadurch gekennzeichnet,
daß an die zu verbindenden Körper (2, 8) Elektroden (38, 20) derart angesetzt sind, daß durch sie ein magnetisches Feld
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hervorgerufen werden kann, dessen Kraftlinien in der Ebene der sich berührenden Oberflächen (4, 6) verlaufen, und
ferner ein elektrostatisches Feld,und daß für die Körper (2, 8) eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode eine Platte (20) ist, daß die andere Elektrode ein eine Nadelspitze aufweisender, sondenähnlicher Kontaktkörper (28) ist und daß die beiden Elektroden auf gegenüber liegenden Seiten der zu verbindenden Körper angeordnet sind.
dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode eine Platte (20) ist, daß die andere Elektrode ein eine Nadelspitze aufweisender, sondenähnlicher Kontaktkörper (28) ist und daß die beiden Elektroden auf gegenüber liegenden Seiten der zu verbindenden Körper angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Platte ausgebildete Elektrode (20) ein Heizelement ist.
dadurch gekennzeichnet, daß die als Platte ausgebildete Elektrode (20) ein Heizelement ist.
Rei/Pi.
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Le
erseife
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4285714A (en) * | 1978-12-07 | 1981-08-25 | Spire Corporation | Electrostatic bonding using externally applied pressure |
US4452624A (en) * | 1982-12-21 | 1984-06-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for bonding insulator to insulator |
WO1991007359A1 (de) * | 1989-11-08 | 1991-05-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum verbinden eines siliziumteiles mit einem glasteil |
US5141148A (en) * | 1990-07-20 | 1992-08-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of anodic bonding a semiconductor wafer to an insulator |
EP0539741A1 (de) * | 1991-09-30 | 1993-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Verfahren für anodische Bindung mit Lichtstrahlung |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1063254A (en) * | 1975-09-04 | 1979-09-25 | Shu-Yau Wu | Electrostatically bonded semiconductor-on-insulator mos device, and a method of making the same |
JPH0640162B2 (ja) * | 1986-07-24 | 1994-05-25 | 株式会社日立製作所 | 多機能レンズ組立体 |
US5182424A (en) * | 1989-10-31 | 1993-01-26 | Vlastimil Frank | Module encapsulation by induction heating |
JP3188546B2 (ja) * | 1993-03-23 | 2001-07-16 | キヤノン株式会社 | 絶縁体と導電体との接合体並びに接合方法 |
US5589083A (en) * | 1993-12-11 | 1996-12-31 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method of manufacturing microstructure by the anisotropic etching and bonding of substrates |
US5682065A (en) * | 1996-03-12 | 1997-10-28 | Micron Technology, Inc. | Hermetic chip and method of manufacture |
US6809424B2 (en) * | 2000-12-19 | 2004-10-26 | Harris Corporation | Method for making electronic devices including silicon and LTCC and devices produced thereby |
CN103253855B (zh) * | 2012-02-21 | 2018-07-24 | 俞祖文 | 低温封接玻璃板或真空玻璃 |
US10002980B1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-06-19 | Matthew S. Jones | Process for manufacture of mono-or polycrystalline silicon panels with annealed metal layer |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3256598A (en) * | 1963-07-25 | 1966-06-21 | Martin Marietta Corp | Diffusion bonding |
US3417459A (en) * | 1965-05-06 | 1968-12-24 | Mallory & Co Inc P R | Bonding electrically conductive metals to insulators |
GB1138401A (en) * | 1965-05-06 | 1969-01-01 | Mallory & Co Inc P R | Bonding |
US3506424A (en) * | 1967-05-03 | 1970-04-14 | Mallory & Co Inc P R | Bonding an insulator to an insulator |
US3589965A (en) * | 1968-11-27 | 1971-06-29 | Mallory & Co Inc P R | Bonding an insulator to an insulator |
-
1972
- 1972-01-12 US US00217117A patent/US3783218A/en not_active Expired - Lifetime
-
1973
- 1973-01-11 DE DE2301170A patent/DE2301170A1/de active Pending
- 1973-01-11 JP JP48006256A patent/JPS4879818A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4285714A (en) * | 1978-12-07 | 1981-08-25 | Spire Corporation | Electrostatic bonding using externally applied pressure |
US4452624A (en) * | 1982-12-21 | 1984-06-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for bonding insulator to insulator |
WO1991007359A1 (de) * | 1989-11-08 | 1991-05-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum verbinden eines siliziumteiles mit einem glasteil |
US5141148A (en) * | 1990-07-20 | 1992-08-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of anodic bonding a semiconductor wafer to an insulator |
EP0539741A1 (de) * | 1991-09-30 | 1993-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Verfahren für anodische Bindung mit Lichtstrahlung |
US5820648A (en) * | 1991-09-30 | 1998-10-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Anodic bonding process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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US3783218A (en) | 1974-01-01 |
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