DE1287397B

DE1287397B - Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden, elektrisch leitenden, loetfaehigen metallischen UEberzuges auf festen, anorganischen nichtmetallischen Traegerkoerpern, wie Glas oder Keramik

Info

Publication number: DE1287397B
Application number: DEB75561A
Authority: DE
Inventors: Kuemmerer Fritz; Dipl-Ing Peter; Rheinberger
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1963-12-02
Filing date: 1964-02-22
Publication date: 1969-01-16
Also published as: BE655665A; GB1015879A; DE1287397C2; CH421655A; NL6412899A; AT245902B; US3421937A

Claims

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Lötfähige Überzüge auf Körpern, Glas, Keramik eine aus dem Lotmetall bestehende dritte Schicht auf-

und ähnlichen Stoffen werden bekanntlich benötigt gedampft werden, und ist dadurch gekennzeichnet,

zum festen Verbinden dieser Körper mit anderen daß als erste Schicht in an sich bekannter Weise wenig-

Körpern, z. B. mit metallischen Bauteilen der Elek- stens eines der Metalle Nickel, Kobalt oder Mangan tronik, zur Herstellung von Röntgenröhren, Sende- 5 in oxydierender Atmosphäre auf die auf wenigstens

röhren, vakuumdichten Stromdurchführungen u. dgl. 200° C erhitzte Unterlage thermisch aufgedampft

Festhaftende lötfähige metallische Überzüge auf iso- wird. Das Verfahren nach der Erfindung ergibt z. B.

lierenden Unterlagen haben in der modernen Elek- auf Glas, Porzellan und oxidischen Sinterkörpern,

tronik auch Bedeutung erlangt zur Herstellung von wie sie in der Elektrotechnik als isolierende Formsogenannten gedruckten oder geätzten Schaltungen. io körper vielfach verwendet werden, überraschend fest

Es ist bekannt, daß man auf einen nichtmetal- haftende, lötfähige Beläge. Als Lotschichten eignen

lischen festen Trägerkörper nach dem sogenannten sich besonders Zinn und Silber für zwei verschiedene

Einbrennverfahren erst eine metallische Schicht auf- Lottemperaturbereiche. Die Dicke der Schichten ist

bringen kann, daß man diese Schicht mit einem ande- nicht kritisch; es empfiehlt sich im allgemeinen, die ren Metall galvanisch; verstärken kann und daß man 15 erste Schicht sehr dünn (noch lichtdurchlässig) zu

schließlich auch das Lot galvanisch aufbringen kann, wählen, und die Kupferschicht in solcher Stärke auf-

um einen lötfähigen; Überzug zur Herstellung va- zubringen, wie sie für den vorgesehenen Lötvorgang

kuumdichter Verbindungen mit Metallteilen zu erhal- gebraucht wird. Dickere als etwa einige Mikron starke

ten. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, solche Kupferschichten wird man nicht aufdampfen, das-Schichten durch Vakuumaufdampfen aufzubringen, 20 selbe gilt für die Lotschichten,

wobei das Aufdampfverfahren im allgemeinen gleich- Auf eine auf etwa 250° C erhitzte Glasplatte wurde

mäßigere Überzüge herzustellen erlaubt. Auch ist bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zuerst eine

der Massenbearbeitung kleiner Teile das Auf dampf- etwa 100 A dicke Nickelschicht in Sauerstoff atmo-

verfahren oft wirtschaftlicher. Im besonderen ist be- Sphäre bei einem Druck von etwa 10~⁴ Torr aufgekannt, zur Herstellung eines festhaftenden, lötfähigen 25 dampft und darauf im Hochvakuum von etwa 10-⁶

und offensichtlich auch elektrisch leitenden Über- Torr eine Kupferschicht von etwa 1 μ Stärke und an-

zuges auf Unterlagen, wie Glas oder Keramik, zu- schließend eine Zinnschicht derselben Dicke. Auf

nächst eine Nickelhaftschicht durch Kathodenzer- solche Glasplatten wurden zu Versuchszwecken Kup-

stäubung aufzubringen, darauf eine Kupferschicht und ferdrähte von 0,5 bis 2 mm Durchmesser mit dem schließlich eine Lotschicht aus Silber oder Zinn je- 3° Lötkolben angelötet. Man konnte eine solche Glas-

weils im Hochvakuum aufzudampfen. Dabei ist es platte mit angelötetem Draht auf zwei parallele Kan-

wichtig, die Oxydation der Nickelhaftschicht wäh- ten (Schraubenstockspalt), die die Glasplatte nahe

rend .des Aufbringens zu vermeiden, und die Katho- der Lötstelle seitlich stützten, auflegen und den Draht

derizerstäubung wird zu diesem Zweck in einer abzureißen versuchen.

Schutzgasatmosphäre aus Stickstoff durchgeführt. 35 Dabei ergab sich regelmäßig, daß entweder der

Es ist auch bekannt, daß dünne Schichten aus auf- Draht selbst riß oder daß bei einer auf den Draht

gedampften Metalloxiden als sogenannte Haftschieh- ausgeübten Zugbelastung von etwa 30 kg das Glas

ten für im folgenden aufzudampfende Metallschich- zerbrach. Es gelang auf diese Weise sogar, Löcher

ten dienen können, z. B. wurde vorgeschlagen, SiIi- aus einer 2 mm starken Glasplatte herauszureißen,

ciummonoxidschichten als Haftschichten für Alumi- 40 (Vorläufige Messungen ergaben, daß eine Haftfestig-

niumschichten zu verwenden, desgleichen die Oxide keit von wenigstens 100 kg pro Quadratzentimeter

des Blei, Silber, Aluminium, Magnesium, Zirkonium erreicht werden kann.)

oder der Seltenen Erdenmetalle als Haftschichten für Das Ende eines Porzellanrohres wurde nach dem

darauffolgende Metallschichten. Aufgedampfte Haft- erfindungsgemäßen Verfahren mit einem lötfähigen

schichten aus reinen Metallen wurden ebenfalls ver- 45 Überzug versehen und dieses Rohr dann mit einem

sucht, z. B. Haftschichten aus aufgedampftem Chrom metallischen Flansch verlötet. Diese Verbindung

für darauffolgende Kupferschichten. wurde auf Vakuumdichtigkeit geprüft: bei einem

Ferner ist zur Erhöhung der Haftfestigkeit auch Prüfvakuum von 10~⁹ Torr konnte mit dem Helium-

das Aufdampfen der Schichten auf vorerhitzte Unter- lecksucher (Massenspektrometer) keine Undichtig-

lagen bekannt. . 50 keit festgestellt werden.

Die Erfahrung zeigt jedoch, daß man im allgemei- Die beiden erwähnten Versuche demonstrieren den nen für eine bestimmte Unterlage eine ganz be- durch die Erfindung erzielten technischen Fortschritt, stimmte Haftschichtensubstanz finden muß, die auch Eine solche- mechanisch feste- und- gleichzeitig auf die nachfolgende Schicht abgestimmt sein muß, , vakuumdichte Verbindung zwischen metallischen und daß man diese Haftschicht nach einem ganz bestimm- 55 nichtmetallischen Bauteilen besitzt zahlreiche Anten Verfahren aufbringen muß, daß man bei der Auf- Wendungsmöglichkeiten,
bringung, z. B. bei der Vakuumaufdampfung, die Bedingungen wie Restgasdruck und Zusammensetzung, Patentanspruch:
Temperatur, Aufdampfgeschwindigkeit u. dgl. genau '.,.,.". .'.
einhalten muß, wenn man ein gutes Resultat erzielen 60 Verfahren zur-Herstellung eines festhaftenden will. elektrisch leitenden, lötfähigen metallischen Die vorliegende Erfindung betrifft ein solches Überzuges auf festen, anorganischen nichtmetalspezielles Verfahren zur Herstellung eines festhaften- lischen Trägerkörpern, wie Glas oder Keramik, den, elektrisch leitenden, lötfähigen metallischen wobei auf die Unterlage eine erste nichtmetal-Überzuges auf festen, anorganischen nichtmetall!- 65 lische Schicht, darauf eine zweite Schicht aus sehen Trägerkörpern, wie Glas oder Keramik, wobei Kupfer und schließlich eine aus dem Lotmetall auf die Unterlage eine erste nichtmetallische Schicht, bestehende dritte Schicht aufgedampft werden, darauf eine zweite Schicht aus Kupfer und schließlich dadurch gekennzeichnet, daß als erste

Schicht in an sich bekannter Weise wenigstens eines der Metalle Nickel, Kobalt oder Mangan in oxydierender Atmosphäre auf die auf wenigstens 200° C erhitzte Unterlage thermisch aufgedampft wird.