DE1232510B

DE1232510B - Process for the metallization of ceramic bodies for electrotechnical components

Info

Publication number: DE1232510B
Application number: DE1963W0035654
Authority: DE
Inventors: Erich Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-11-19
Filing date: 1963-11-19
Publication date: 1967-01-12

Description

Verfahren zur Metallisierung von Keramikkörpern für elektrotechnische Bauelemente Für besondere Zwecke werden in der Elektroindustrie Keramikkörper benötigt, die partiell im festen Haftverband mit einer Metallschicht versehen sein müssen.Process for the metallization of ceramic bodies for electrotechnical Components Ceramic bodies are required for special purposes in the electrical industry, which must be partially provided with a metal layer in the firm adhesive bandage.

Metallbelag nach Art eines Farbaufstriches auf Keramik aufzubringen und durch anschließende Wärinebehandlung auszuhärten bzw. zu festigen, ist hinreichend bekannt.To apply metal coating in the manner of a paint coat on ceramic and hardening or strengthening by subsequent heat treatment is sufficient known.

Pulverisiertes oder feinstblättriges Metall, durch flüssige Bindemittel - als Metaffpräparat gebunden, wird auf keramische Gegenstände aufgetragen oder auch aufgedruckt, von Hand aus oder maschinell, ebenso wie man bekannterweise Scherben in der Porzellanmanufaktur mit Farben dekoriert.Powdered or feinstblättriges metal, by liquid binder - bound as Metaffpräparat is applied to ceramic articles or printed by hand or by machine, as well as one known to be decorated shards in the porcelain manufacturer with colors.

Es ist auch bekannt, Dekors vermittels Abziehbildem auf Keramik aufzubringen, wobei nach unterschiedlichen Methoden das auf dem Abziehbilderpapier aufgedruckte Druckbild auf dem zu dekorierenden Scherben zur Haftung gebracht und anschließend eingebrannt wird.It is also known to apply decorations to ceramics by means of decals, using different methods, the one printed on the decal paper The printed image adhered to the body to be decorated and then is burned in.

Zur Metallisierung von Körpern aus keramischem Werkstoff für Zwecke der Elektrotechnik eignen sich die bekannten Methoden nicht. Dem heutigen Stand der Fertigungstechnik entsprechend ist somit eine rationelle Fertigung solcher Keramikkörper als Massenartikel in höchsten Stückzahlen undurchführbar.For the metallization of bodies made of ceramic material for purposes the known methods are not suitable for electrical engineering. The current state The production technology is therefore an efficient production of such ceramic bodies impracticable as a mass-produced item in large numbers.

Die Schwierigkeit einer Lösung der Aufgabe, beispielsweise einfache Isolierscheiben aus Keramik nach Ab b. 1, dargestellt in zehnfacher Vergrößerung, rationell und billig als Massenartikel in einer Stückzahl von angenommen über 100 000 Stück in kürzester Zeit mit einer haltbaren Metallschicht zu beschichten wird klar, wenn man sich zudem noch die technischen Forderungen des Bestellers solcher Keramikscheiben vor Augen führt.The difficulty of solving the problem, for example simple ceramic insulating washers according to Ab b. 1 represented ten times bigger, efficiently and cheaply as mass products in a number of items accepted over 100 000 pieces in the shortest possible time to be coated with a durable metal layer is clear, if you also have the technical requirements of the customer leads to such ceramic discs in mind.

Die Scheibe hat einen Durchmesser von 2 mm und ist kaum 1 mm dick. Auf der Ober- und Unterseite soll eine Metallschicht als Metallpräparat aufgetragen werden, die nach dem Einbrennen eine geforderte Dicke, angenommen 0,05 mni aufweisen muß. Dabei müssen sämtliche Scheiben einer Serie die vorgeschriebene Dicke der Metallschicht in einem eng begrenzten Toleranzfeld aufweisen. Mantelringfläche und Bohrungswandung dürfen nicht mit metallischen überschuß belegt sein, um Kurzschlüsse und die Veränderung der elektrischen Widerstandswerte zu verhindern.The disc has a diameter of 2 mm and is barely 1 mm thick. A metal layer should be applied as a metal preparation on the top and bottom, which must have a required thickness, say 0.05 mm, after baking. All the panes in a series must have the prescribed thickness of the metal layer within a narrow tolerance range. The surface of the outer ring and the wall of the bore must not be covered with excess metal in order to prevent short circuits and changes in the electrical resistance values.

Zur Ausschaltung der teuren Handarbeit hat man versucht, das Metalpräparat mit Hilfe aller bekannter Druckverfahren auf die Keramikkörper aufzudrucken. Es war nicht zu verhindern, daß die winzigen Keramikkörper vom flüssigen Metallpräparat verschmiert wurden, Metall an Stellen gelangte, wo es nicht sein durfte, und außerdem blieben die Keramikkörper beim Abheben der Druckplatten oder Schablonensiebe an diesen kleben usw. Selbst bei Beseitigung aller dieser Mängel kann das direkte Aufdruckverfahren nicht angewendet werden, weil es dabei unmöglich ist, das Metallpräparat in beliebiger Dosierung auf die Keramikkörper so aufzutragen, daß eine vorausbestimmte Dicke der MetalIschicht nach dem Einbrennen als MetaRbelag auf ihnen fest verhaftet bleibt.To eliminate the expensive manual labor one has tried the metal preparation to print on the ceramic body with the help of all known printing processes. It could not prevent the tiny ceramic body from the liquid metal preparation smeared, metal got in places where it shouldn't be, and besides the ceramic bodies remained on when the printing plates or stencil screens were lifted off glue them, etc. Even if all of these defects are eliminated, the direct overprint method not be used because it is impossible to use the metal preparation in any To apply dosage to the ceramic body so that a predetermined thickness of the Metal layer remains firmly adhered to them as a metal coating after baking.

Im Siebdruckverfahren ist es möglich, auf eine breitflächige Druckunterlage einen Farbauftrag entsprechend präparierter Farben dosiert von beliebiger Dicke aufzubringen. Es ist auch möglich, eine Vielzahl zu bedruckender Flächen hintereinanderfolgend mit einem bei allen gleichmäßig dicken Farbauftrag zu versehen, wobei die Dicke der Farbschicht in einem eng begrenzten Toleranzfeld konstant bleibt.In the screen printing process it is possible to print on a wide area of the printing surface a paint application of appropriately prepared paints dosed of any thickness to raise. It is also possible to have a large number of areas to be printed in succession to be provided with a uniformly thick application of paint for all, whereby the thickness the paint layer remains constant within a narrow tolerance field.

Diesen Vorzug des Siebdruckverfahrens nützt der vorlmgende Erfindungsvorschlag zur Lösung der Aufgabe aus, Keramikkörper für elektrotechnische Zwecke in Massenfertigung rationell und billig unter möglichster Aussehaltung der Handarbeit mit dem den technischen Bedingungen entsprechenden Metallbelag zu versehen.The present invention proposal makes use of this advantage of the screen printing process to solve the problem of ceramic bodies for electrical engineering purposes in mass production rational and cheap with the greatest possible appearance of manual labor with technical To provide metal covering appropriate to the conditions.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Metalli-M sierung von Keramikkörpern für elektrische Bauelemente mit an sich bekannten Hilfsmitteln durchgeführt und ist in der Reihenfolge der Arbeitsvorgänge dadurch gekennzeichnet, daß Abziehbilderpapier mit dem verstreichfähigen Metallpräparat in den gestellten Bedingungen beliebiger Dicke im Siebdruckverfahren vorgedruckt, nach Ausrastung des aufgedruckten Metallpräparats zur Klebefähigkeit, ohne zu fließen, auf oberflächengleich planliegende Keramikkörper in großer Anzahl vermittels einer Rolle ober- und unterseitig oder auch nur einseitig plan aufgewalzt wird, nach vollständiger Erhärtung. des Metallpräparats durch Trocknung die Ablösung der Papierschicht in der üblichen Weise der Abziehbilderinethode erfolgt, so daß die Keramikkörper quasi an einer Metallfolie oder zwischen zwei Metallfolien haftend, anschließend zum Einbrennen und Aufsintern des Metallpräparates der Wärinebehandlung im Brennofen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß erforderlichenfalls beliebig zur Homogenisierung der aufgesinterten metallischen Schicht durch zusätzliches Aufgalvanisieren von Metall das Ganze in ein galvanisches Bad getaucht wird und danach abschließend die Keramikkörper zwischen Trennwalzen wieder in Einzelstücke getrennt werden.According to the invention, the method for metallization of ceramic bodies is carried out for electrical components with aids known per se and is characterized in the order of operations that decal paper with the spreadable metal preparation in the specified conditions any Thickness preprinted in the screen printing process, after disengaging the printed metal preparation for the ability to be bonded without flowing onto ceramic bodies with the same surface in large numbers by means of a role top and bottom or is also rolled flat on one side only, after complete hardening. of the metal preparation by drying, the removal of the paper layer in the usual manner of the decal method takes place so that the ceramic body quasi on a metal foil or between two Adhesive metal foils, then for baking and sintering of the metal preparation are supplied to the heat treatment in the kiln, characterized in that if necessary, arbitrarily for the homogenization of the sintered-on metallic Layer by additional electroplating of metal the whole thing in a galvanic Bath is immersed and then finally the ceramic body between separating rollers be separated again into individual pieces.

Der hier gekennzeichnete Erfindungsgedanke kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln praktisch ausgeführt werden.The inventive concept identified here can with relative simple means can be practically carried out.

Auf eine plane Fläche 1 (A b b. 2) wird eine Anzahl von Keramikkörpern 2 flach aufgelegt. Das kann durch Einrütteln derselben in einen Rahmen geschehen. Die Keramikkörper sind selbstverständlich vorher durch Schliff in der Dicke mit hoher Maßgenauigkeit oberflächengleich plan gemacht worden.A number of ceramic bodies 2 are placed flat on a flat surface 1 (A b b. 2). This can be done by shaking them into a frame. The ceramic bodies are of course made flat beforehand by grinding in the thickness with high dimensional accuracy.

Abziehbilderpapier, der Verfahrensvorschrift entsprechend mit einem Metallpräparat in erforderlicher Dicke bedruckt, durch Ausrastung des Metallpräparates zur Klebefähigkeit so aufbereitet, daß das Metallpräparat nicht schmiert, wird auf die plan liegenden Keramikkörper aufgelegt (Ab b. 2, 3) und vermittels einer Handrolle, deren Walze aus nicht zu hartem Werkstoff, meist aus Gummi in entsprechender Härte, besteht, gleichmäßig angewalzt und zur Haftung gebracht.Decal paper, printed with a metal preparation in the required thickness in accordance with the procedural regulations, prepared for adhesiveness by disengaging the metal preparation so that the metal preparation does not smear, is placed on the flat ceramic body (Fig. B. 2, 3) and by means of a hand roller, its roller made of a material that is not too hard, usually made of rubber of the appropriate hardness, rolled evenly and made to adhere.

Nach diesem Arbeitsgang wird das Abziehbilderpapier mit den daran haftenden Keramikkörpern zur völligen Trocknung des Metallpräparates abgelegt. Die erforderliche Trocknungszeit wird zur Vorbereitung weiterer Serien nach gleicher Methode ausgenutzt.After this operation, the decal paper will be attached to it adhesive ceramic bodies for complete drying of the metal preparation. the required drying time is to prepare further series after the same Method exploited.

Nach völliger Trocknung des Metallpräparates wird das einseitig aufbereitete Abziehbilderpapier mit den daranhaftenden Keramikkörpern mit der Papierseite auf die plane Fläche aufgelegt, so daß die blanken Flächen der Kehrseite der Keramikkörper obenauf liegen. In der vorherbeschriebenen Weise wird wieder vorgedrucktes Abziehbilderpapier aufgelegt und angewalzt. Das Ganze gelangt nun zur Trocknung der zweiten Metallschicht in die Ablage.After the metal preparation is completely dry, it is processed on one side Decal paper with the ceramic bodies attached to it with the paper side on the flat surface is placed so that the bare surfaces of the reverse side of the ceramic body lying on top. In the manner previously described, preprinted decal paper is again made applied and rolled. The whole thing now goes to the drying of the second metal layer into the shelf.

Auf diese Weise entsteht nach Erhärtung beider Metallschichten auf dem Abziehbilderpapier eine zweischichtige Metallfolie mit dazwischen gelagerten, in fester Haftverbindung befindlichen Keramikkörpern (A b b. 3). In this way, after both metal layers have hardened, a two-layer metal foil is created on the decal paper with ceramic bodies in between and firmly bonded (Fig. 3).

Die Papierschicht beider Abziehbilderpapieranlagen kann nun in üblicher Weise abgezogen werden, sei es durch Wässerung der Papierschicht, oder man kann das Papier auch auf dem Metallpräparat belassen. Im nachfolgenden Arbeitsgang gelangen die Keramikkörper im Verband mit den Metallschichten in den Brennofen zum Einbrennen des Metallpräparates und Sinterung des Metalls. Dabei verbrennt die Papierschicht und braucht nicht abgezogen zu werden.The paper layer of both decal paper systems can now be in the usual Wise peeled off, be it by soaking the paper layer, or you can leave the paper on the metal preparation as well. Get in the next step the ceramic bodies in association with the metal layers in the furnace for firing of the metal preparation and sintering of the metal. The paper layer burns and does not need to be withdrawn.

Unter Umständen ist es erforderlich, die auf den Keramikkörpern aufgesinterte Metallschicht zu homogenisieren. Das geschieht durch Aufgalvanisieren von Metall. Nach den heute bekannten Methoden der Fertigung metallisierter Keramikkörper ist das Aufgalvanisieren von Metall eine kostspielige und zeitraubende Arbeit, weil jedes Einzelstück für sich zur Kontaktgabe eingerichtet werden muß. Dem vorliegenden Vorschlag nach ist diese Arbeit nicht mehr notwendig, die Keramikkörper werden einfach im Verband mit den Metallfollen ins galvanische Bad getaucht, und neues Metall kann in beliebiger Stärke aufgalvanisiert werden. Erst nach Beendigung aller erforderlichen Maßnahmen im Arbeitsverfahren, werden die Keramikkörper aus dem Haftverband mit den Metallfolien gelöst und und in Einzelstücke getrennt.It may be necessary to sinter the material on the ceramic body To homogenize metal layer. This is done by electroplating metal. According to the methods of manufacturing metallized ceramic bodies known today Electroplating metal is an expensive and time consuming job because each individual piece must be set up for making contact. The present one According to the suggestion, this work is no longer necessary, the ceramic bodies become simple immersed in the galvanic bath in association with the metal foils, and new metal can be used be electroplated in any thickness. Only after completing all required Measures in the work process, the ceramic bodies are made from the adhesive bandage with the metal foils dissolved and separated into individual pieces.

Das geschieht durch einen einfachen Vorgang. Zieht man die Metallfolien mit den dazwischenliegenden Keramikkörpern zwischen zwei Gummi- walzen hindurch, die in der Härte so beschaffen sind, daß sie im Andruck der Walzen auf die zwischenliegenden Metallfolien etwas nachgeben, dann stanzen sich die Keramikkörper durch ihren hohen Widerstand und die Schnittwirkung an den Kanten der Ober- und Unterseite automatisch aus.It does this through a simple process. If you pull the metal foils with the ceramic bodies in between between two rubber rollers, which are so hard that they give a little when the rollers are pressed against the metal foils in between, then the ceramic bodies punch each other due to their high resistance and the cutting effect Edges of the top and bottom automatically.

Die nun endgültig gefertigten Keramikkörper können dabei in einem Ablagebehälter aufgefangen und der weiteren Verwendung zugeführt werden.The now finally manufactured ceramic body can thereby in one The storage container can be collected and sent for further use.

Der täglich steigende Bedarf an metallisierten Keramikkörpern für elektrotechnische Zwecke erfordert dringend die rationelle Massenfertigung derselben. Der vorliegende Vorschlag eröffnet diesen Weg mit einfachen Mitteln.The daily increasing demand for metallized ceramic bodies for electrotechnical purposes urgently require the rational mass production of the same. The present proposal opens up this path with simple means.

Hinzu kommt, daß für den genannten Zweck Edelmetalle verwendet werden müssen, um weitgehend die Oxydation zu vermeiden. Nach den bisher bekannten Fertigungsmethoden mußten hohe Materialverluste in Kauf genommen werden, was einleuchtend ist, wenn beispielsweise im Spritzverfahren gearbeitet werden mußte. Mit dem beschriebenen Arbeitsverfahren sind Materialverluste auf ein kaum nennenswertes Maß herabgesetzt, und hier ist bereits ein erheblicher Vorteil erkennbar.In addition, noble metals have to be used for the stated purpose in order to largely avoid oxidation. According to the production methods known up to now, high material losses had to be accepted, which is obvious if, for example, the spraying process had to be used. With the working method described, material losses are reduced to a level that is hardly worth mentioning, and a considerable advantage can already be seen here.

Der größte Vorteil ist darin zu ersehen, daß mit einfachen Vorrichtungen im Fließbandverfahren die Massenproduktion in Serie aufgenommen werden kann.The greatest advantage can be seen in the fact that with simple devices mass production in series can be started in the assembly line process.

Claims

Claims: 1. Process for the metallization of ceramic bodies for electrotechnical components, d a - characterized in that decal paper with a spreadable metal preparation, pre-printed in the specified conditions of any thickness in the screen printing process, after disengaging the printed metal preparation for adhesiveness, without flowing, on the same surface flat ceramic body is rolled in large numbers by means of a roller on the top and bottom or only on one side, after complete hardening of the metal preparation by drying, the removal of the paper layer takes place in the usual manner of the decal method, so that the ceramic body on a metal foil or between two metal foils adhering, then fed to the heat treatment in the furnace for baking and sintering of the metal preparation and, at the end of the process, the ceramic bodies adhering to the metal foils between separating rollers again individually pitfalls are separated.

2. A process for the metallization of ceramic bodies for electrical components according to claim 1, characterized in that arbitrarily to reinforce the metal layer created according to the method according to claim 1 on the ceramic bodies, to maintain the most precise dimensional-thickness tolerance the ceramic body adhering to or between the metal foils after the heat treatment In an electroplating bath, they are additionally provided with a metal coating and only then separated into individual pieces between separating rollers. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 222 140, 737 142; Feinwerktechnik, 57 (10), 318 (1953); At the. Ceram. Soc. Bull., 38 (6), 303 (1959).