DE1521153A1 - Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden elektrisch leitenden und loetfaehigen metallischen UEberzuges auf nichtmetallischen festen Traegerkoerpern,wie z.B. Glas oder Keramik,durch Aufdampfen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden elektrisch leitenden und lötfähigen metallischen Ueberzuges auf nichtmetallischen festen Trägerkörpern, wie z.B. Gils oder Keramik, durch Aufdampfen LÖtfähige Ueberzüge auf Körpern, wie Glas, K-ramik und ähnlichen Stoffen, werden bekanntlich benötigt zum festen Verbinden dieser Körper mit anderen Körpern, z.B. mit metallischen Bauteilen der Elektronik, zur Herstellung von RÖntgenrÖhren, änderöhren, vakuumdichten Stromdurchführungen und dgl. Festhaftende lötfähige metallische Ueberzüge auf isolierenden Unterlagen haben in der modernen Eleketrunik auch Bedeutung erlangt zur Herstellung von sogenannten gedruckten oder geätzten Schaltungen.
• Es ist bekannt, dass man auf einen nichtmetallischen festen Trägerkörper nach dem sogenannten Einbrennverfahren erst eine metallische Schicht aufbringen kann, dass man diese Schicht mit einem anderen Metall galvanisch verstärken kann und dass man schliesslich auch das Lot galvanisch aufbringen kann, um einen lötfähigen Ueberzug zur Herstellung vakuumdichter Verbindungen mit Metallteilen zu erhalten. Es Ist auch bereits vor-geschlagen worden, solche Schichten durch Vakuumaufdampfen aufzubringen, wobei das Aufdampfverfahren Im allgemeinen gleichmässige Ueberzüge herzustellen erlaubt. Auch ist bei der Massenbearbeitung kleiner Teile das Aufdampfverfahren oft wirtschaftlicher. Während bezüglich der ile--stellung nach dem Einbrennverfahren bereits zahlreiche Erfahrungen Uber erpobte Metallkombinationen und die gUnstigsten Herstellungsbedingungen vorliegen, herrscht in dieser Hinsicht bezUglich der Herstellung auf dem Aufdampfwege noch Unsicherheit. Zwar ist bekannt, dass dUnne Schichten aus aufgedampften Metalloxyden als sogenannte Hafteichten für im folgenden aufzudampiende Metallschichten dienen können, z.B. wurde vorgeschlagen, Silizium-Monoxydochichten als Haftschichten fUr Aluminiumschiohton zu verwenden, desgleichen die Oxyde den Blei, Silber, Aluminium, Magnesium, Zirkon, oder der 3eItenen Erden-Metalle als Haftschichten fUr darauffolgende Metallschichten. Haftischichten aus r-äinen Metallen wurden ebenfalls versucht, z.B. Haftschichten aus aufgedampften Chrom tUr darauffolgende Kupferschichten. Die Erfahrung zeigt, daso man im allgemeinen fUr eine beistimmten Unterlage eine ganz bestimmte HaftschichtaubstanZ finden muss, dass man dIne ausserdem nach einem ganz bestimmten Verfahren aufbringen mouss, dass man bei der Aufbringung , z.B. bei der Vakuumaufdämpfung die Bedingungen wie Restgandruck und Zusammensetzung, Temperatur, Aufdampfgeschwindigkeit unddgl. genau einhalten muss, wenn man ein guten Resultat erzielen will. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden elektrisch leitenden und lötfähigen metallischen Ueber-2uSes auf Trägerkörper, wie z.B. auf Glas oder Kerami)j, Porzellan und ähnlichen Stoffen durch Aufdampfen und stellt eine neuartige Kombination von an sich bekannten Verfahrenssehritten und Schichtmaterialjen dar.
• Das erfindungsgemäzise Verfahren, bei welchem drei Schicaten ä auf den Trigerkörper aufgebracht werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schicht, in an sich bekannter Weise wenigstens eines der Metalle Eiseni Chrom, Zinn oder Indium in oxydierender Atmosphäre und darauf Kupfer oder Silber als zweite und das Lot als dritte Schicht im Hochvakuum auf die auf wenigstens auf 2oo 0 C erhitzte Unterlage thermisch aufgedampft werden. Dieses Verfahren ei-gibt z.B. auf Glas, Porzellan und oxydischen Sinterkörpern, wie sie in der Elektrotechnik als isolierende Fotukörperwielfach verw.-3ndet werden, überraschend fest haftende, lötfähige Beläge. Als Lotschiehten eigenen sich besonder Zinn und Silber für zwei verschiedene Lottemperaturbereiche.
• Es ist wichtig, dass die Lotschicht ebenfalls aufgedampf t wird; Löten auf den blossen Kupferschichten fUhrt nicht zu den gewünschten guten Resultaten. Die Dicke der S#,hichten ist nicht kritisch; es empfJ&ilt sieh, im allgemeinen die erste Schicht sehr dUnn (noch lichtdurchlässig) zu wählen und die Kupfer- und Silberschicht in solche, Stärke aufzubringen, wie sie für den vorgesehenen Lötvorgang gebrauuht wird. Dickere als etwa einige V starke Kupferschichten wird man nicht aufdampfen, dasselbe gilt für die Lotschichten. Auf eine auf etwa 2500C erhitzte Glasplatte wurde nach dem erfindungsgemissen Verfahren zuerst eine etwa loo R dicke Eisenschicht in Sauerstoffatmosphäre beoi einem lYruck von etwa lo-4 Torr aufgedampft und darauf im Hochvakuum von etwa lo-6 Torr eine Kupferschicht von etwa 1 g Stärke und anschliessend eine Zinnschicht derselben Dicke. Auf solche Glasplatten wurden zu Testzwecken Kupferdrähte von o,5 bis 2 mm Durchmesser mit dem Lötkolben angelötet. Man konnte eine solche Glasplatte mit angelötetem Draht auf zwei parallele Kanten (Schraubenstockspalt), die die Glasplatte nahe der Lötstelle seitlich stützen, auflegen, und den Draht abzureissen versuchen.
• Dabei ergab sich regelmäasig, dass entweder der Draht selbst riss oder Glas zerbracht. Es gelang auf diese Weise sogar, Löcher aus einer 2 mm starken Glasplatte herauszureissen. Messurgen ergaben, dass eine Haftfestigkeit von 12o lg pro cm 2 erreicht werden kann. Die Hitzebeständigv keit dieses Ueberzuges erlaubt, ihn mehrere Minuten auf der Temperatur des LÖtzinns von 2_3o 0 C zu halten. Seine elektrische Leitfähigkeit entspricht derjenigen eines metallischen Leiters. Die Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemässen lötfähigen Ueberzüge ist gleich derjenigen der massiven verzinnten Metalle.
• Das Ende eines Porzellanrohres wurde nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einem lötfähigen Ueberzug versehen und diesen Rohr dann mit einem metallischen Flansch verlötet. Diese Verbindung wurde auf Vakuumdichtigkeit geprüft: bei einem PrUfvakuum von lo-9,Torr konnte mit dem Heliumlecksucher (Massenspektrometer) keine Undichtiskeit festgestellt werden.
• Die beiden erwähnten Versuche demonstrieren den durch die Erfindung erzdilten technischen Fortschritt. Eine solche mechanisch feste und gleichzeitig vakuumdichte Verbindung zwischen metallischen und nichtmetallischen Bauteilen beseitzt zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

Claims (2)

1. PATENTANSPRUECHE 1. Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden elektribch letenden lÖtfähigen metallischen Ueberzuges auf festen, anorganischen nichtmetallischen Trägerkörpern, wie Glas oder Keramik, wobei auf die Unterlage eine erste Schicht, darauf eine metallische zweite Schicht und schliesolich eine aus dem Lotmetall bestehtiende dritte Schicht aufgebracht wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ente Schicht in an sich bekannter Weise wenigstens eines der Metalle Eisen, Chrom, Zinn oder INdium in oxydierender Atmosphäre und darauf Kupfer oder Silber als zweite und das Lot als dritte Schicht im Hochvakuum auf die auf wenigstens 2oo0C erhitzte Unterlage thermisch aufgedampft werden.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a du r c h g e k e n n -z 9 1 a h n e t , dass als Lotschicht Zinn aufgedampft wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 , d a d u r o h g a k o n n -z a 1 c h n e t , daso als Lotschicht Silber aufgedampft wird.