DE1521153B2

DE1521153B2 - Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden elektrisch leitenden und lötfähigen metallischen Überzuges auf nichtmetallischen festen Trägerkörpern, wie z.B. Glas oder Keramik, durch Aufdampfen

Info

Publication number: DE1521153B2
Application number: DE1521153A
Authority: DE
Inventors: Fritz 6900 Heidelberg Kuemmerer; Peter Vaduz Rheinberger
Original assignee: Balzers Hochvakuum 6000 Frankfurt GmbH
Current assignee: Balzers Hochvakuum 6000 Frankfurt GmbH
Priority date: 1964-08-28
Filing date: 1965-08-07
Publication date: 1974-02-07
Also published as: CH449376A; NL6413473A; NL6413472A; NL148574B; GB1117009A; GB1051393A; DE1521153A1; CH436908A; NL130204C

Description

120 kg pro cm² erreicht werden kann. Die Hitzebeständigkeit dieses Überzuges erlaubt, ihn mehrere Minuten auf der Temperatur des Lötzinns von 230° C zu halten. Seine elektrische Leitfähigkeit entspricht derjenigen eines metallischen Leiters. Die Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen lötfähigen Überzüge ist gleich derjenigen der massiven verzinnten Metalle.

Das Ende eines Porzellanrohres wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem lötfähigen Überzug versehen und dieses Rohr dann mit einem metallischen Flansch verlötet. Diese Verbindung wurde auf Vakuumdichtigkeit geprüft: bei einem Prüf vakuum von 10~⁹ Torr konnte mit dem Heliumlecksucher (Massenspektrometer) keine Undichtigkeit festgestellt werden.

Die beiden erwähnten Versuche demonstrieren den durch die Erfindung erzielten technischen Fortschritt. Eine solche mechanisch feste und gleichzeitig vakuumdichte Verbindung zwischen metallischen

ίο und nichtmetallischen Bauteilen besitzt zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

Claims

1 2 Aluminium, Magnesium, Zirkon, oder der seltenen Patentansprüche: Erden-Metalle als Haftschichten für darauffolgende Metallschichten. Haftschichten aus reinen Metallen

1. Verfahren zur Herstellung eines festhaften- wurden ebenfalls versucht, z.B. Haftschichten aus den elektrisch leitenden, lötfähigen metallischen 5 aufgedampftem Chrom für darauffolgende Kupfer-Überzuges auf festen, anorganischen nichtmetal- schichten.

lischen Trägerkörpern, wie Glas oder Keramik, Die Erfahrung zeigt, daß man im allgemeinen für wobei auf die Unterlage eine erste nichtmetal- eine bestimmte Unterlage eine ganz bestimmte Haftlische Schicht durch thermisches Aufdampfen Schichtsubstanz finden muß, daß man diese außereines Metalls in einer oxydierenden Atmosphäre io dem nach einem ganz bestimmten Verfahren aufbei gleichzeitiger Erhitzung der Unterlage auf bringen muß, daß man bei der Aufbringung, z. B. bei wenigstens 200° C aufgebracht wird und darauf der Vakuumaufdampfung die Bedingungen wie Resteine zweite Schicht aus Kupfer und schließlich gasdruck und Zusammensetzung, Temperatur, Aufeine aus dem Lotmetall bestehende dritte Schicht dampfgeschwindigkeit u. dgl. genau einhalten muß, aufgedampft werden, dadurch gekenn- 15 wenn man ein gutes Resultat erzielen will,
zeichnet, daß zur Herstellung der ersten Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Schicht Eisen, Chrom, Zinn oder Indium auf- zur Herstellung eines festhaftenden elektrisch leitengedampft wird. den und lötfähigen metallischen Überzuges auf

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch Trägerkörpern, wie z.B. auf Glas oder Keramik, Porgekennzeichnet, daß als Lotschicht Zinn auf- 20 zellan und ähnlichen Stoffen, durch Aufdampfen und gedampft wird. stellt eine neuartige Kombination von an sich be-

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch kannten Verfahrensschritten und Schichtmaterialien gekennzeichnet, daß als Lotschicht Silber auf- dar.

gedampft wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung

25 eines festhaftenden elektrisch leitenden, lötfährgen metallischen Überzuges auf festen, anorganischen nichtmetallischen Tiägerkörpem, wie Glas oder

Keramik, wobei auf die Unterlage eine erste nichtmetallische Schicht durch thermisches Aufdampfen 30 eines Metalles in einer oxydierenden Atmosphäre bei gleichzeitiger Erhitzung der Unterlage auf wenig-Lötfähige Überzüge auf Körpern, wie Glas, Kera- stens 200° C aufgebracht wird und darauf eine mik und ähnlichen Stoffen, werden bekanntlich be- zweite Schicht aus Kupfer-uijid schließlich eine aus nötig zum festen Verbinden dieser Körper mit ande- dem Lotmetall bestehende dritte Schicht aufgedampft ren Körpern, z. B. mit metallischen Bauteilen der 35 werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Her-Elektronik, zur Herstellung von Röntgenröhren, stellung der ersten Schicht Eisen, Chrom, Zinn oder Senderöhren, vakuumdichten Stromdurchführungen Indium aufgedampft wird.

u. dgl. Festhaftende lötfähige metallische Über- Es ist wichtig, daß die Lotschicht ebenfalls aufzüge auf isolierenden Unterlagen haben in der gedampft wird; Löten auf den bloßen Kupferschichmodernen Elektronik auch Bedeutung erlangt zur 40 ten führt nicht zu den gewünschten guten Resultaten. Herstellung von sogenannten gedruckten oder ge- Die Dicke der Schichten ist nicht kritisch; es empätzten Schaltungen. fiehlt sich, im allgemeinen die erste Schicht sehr

Es ist bekannt, daß man auf einen nichtmetal- dünn (noch lichtdurchlässig) zu wählen und die lischen festen Trägerkörper nach dem sogenannten Kupfer- und Silberschicht in solcher Stärke aufzu-Einbrennverfahren erst eine metallische Schicht auf- 45 bringen, wie sie für den vorgesehenen Lötvorgang bringen kann, daß man diese Schicht mit einem gebraucht wird. Dickere als etwa einige μχη starke anderen Metall galvanisch verstärken kann und daß Kupferschichten wird man nicht aufdampfen, dasman schließlich auch das Lot galvanisch aufbringen selbe gilt für die Lotschichten,
kann, um einen lötfähigen Überzug zur Herstellung Auf eine auf etwa 25O⁰C erhitzte Glasplatte wurde

vakuumdichter Verbindungen mit Metallteilen zu 50 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zuerst eine erhalten. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, etwa 100 Ä dicke Eisenschicht in Sauerstoffatmosolche Schichten durch Vakuumaufdampfen aufzu- Sphäre bei einem Druck von etwa 10~⁴ Torr aufbringen, wobei das Aufdampfverfahren im allgemei- gedampft und darauf im Hochvakuum von etwa nen gleichmäßige Überzüge herzustellen erlaubt. 10~^G Torr eine Kupferschicht von etwa 1 μχα Stärke Auch ist bei der Massenbearbeitung kleiner Teile 55 und anschließend eine Zinnschicht derselben Dicke, das Aufdampfverfahren oft wirtschaftlicher. Auf solche Glasplatten wurden zu Testzwecken

Während, bezüglich der Herstellung nach dem Kupferdrähte von 0,5 bis 2 mm Durchmesser mit Einbrennverfahren, bereits zahlreiche Erfahrungen dem Lötkolben angelötet. Man konnte eine solche über erprobte Metallkombinationen und die günstig- Glasplatte mit angelötetem Draht auf zwei parallele sten Herstellungsbedingungen vorliegen, herrscht in 60 Kanten (Schraubenstockspalt), die die Glasplatte dieser Hinsicht bezüglich der Herstellung auf dem nahe der Lötstelle seitlich stützen, auflegen und den Aufdampfwege noch Unsicherheit. Zwar ist bekannt, Draht abzureißen versuchen.

daß dünne Schichten aus aufgedampften Metall- Dabei ergab sich regelmäßig, daß entweder der

oxyden als sogenannte Haftschichten für im folgen- Draht selbst riß oder daß bei einer auf den Draht den aufzudampfende Metallschichten dienen können, 65 ausgeübten Zugbelastung von etwa 30 kg das Glas z. B. wurde vorgeschlagen, Silizium-Monoxydschich- zerbrach. Es gelang auf diese Weise sogar, Löcher ten als Haftschichten für Aluminiumschichten zu aus einer 2 mm starken Glasplatte herauszureißen, verwenden, desgleichen die Oxyde des Bleis, Silber, Messungen ergaben, daß eine Haftfestigkeit von