DE1646606B2 - Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken - Google Patents

Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken

Info

Publication number
DE1646606B2
DE1646606B2 DE1646606A DEJ0033382A DE1646606B2 DE 1646606 B2 DE1646606 B2 DE 1646606B2 DE 1646606 A DE1646606 A DE 1646606A DE J0033382 A DEJ0033382 A DE J0033382A DE 1646606 B2 DE1646606 B2 DE 1646606B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
weight
palladium
gold
carrier
silver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1646606A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1646606A1 (de
DE1646606C3 (de
Inventor
Lewis Franklin Wappingers Falls N.Y. Miller (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE1646606A1 publication Critical patent/DE1646606A1/de
Publication of DE1646606B2 publication Critical patent/DE1646606B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1646606C3 publication Critical patent/DE1646606C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0089Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with other, not previously mentioned inorganic compounds as the main non-metallic constituent, e.g. sulfides, glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5111Ag, Au, Pd, Pt or Cu
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5122Pd or Pt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/023Composite material having a noble metal as the basic material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02Details
    • H05B3/06Heater elements structurally combined with coupling elements or holders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallisierungsmasse, die sich zur Herstellung von gebrannten Metallüberzügen auf keramischen Werkstücken eignet, welche als elektrisch leitende Kontakte, Stegmuster und dergleichen dienen können.
Es ist bekannt, Metallfilme, einschließlich elektrischer Kontaktschichten, durch Brennen einer Überzugszusammensetzung aus Metallleilchen und fein zerteilten Fhißmittelmaterialien oder Fritten, dispergiert in einem geeigneten Trüger, aufzubringen. Die Zusammensetzung wird in Form einer Paste oder als fließfähige Substanz auf eine Unterlage aufgebracht. Masken oder Schablonen können zur Ausbildung der Konfiguration lies Auftrags verwendet werden. Heim Erhitzen auf erhöhte Temperaturen wird der Träger verdampft oder /ersetzt, und das glasartige Fadenmaterial schmilzt, wodurch die Unterlage benetzt und die verteilten Metallteilchen gebunden werden.
So wurde zum Auftragen eines dekorativen I Mier/ugs auf Glas oder Keramik bereits eine Masse angewendet, die aus einer kolloidalen Lösung von Gold und Palladium oder aus einer Lösung der entsprechenden Salze sowie einem Flußmittel besteht. Nach dem
. Auftragen dieses Materials und dem Brennen des Überzugs konnten glänzendweiße dekorative Überzüge erzielt werden (US-PS 19 54 353). Ferner war es bekannt, zur Herstellung von hochohmigen Widerständen auf eine keramische Grundlage ein Gemisch von
ι Salzlösungen von Edelmetallen oder Pigmenten aufzutragen, das 20 bis 50% Pl und 50 bis 80% Ag enthüll ((JB-PS 4 86 639). Bei diesem bekannten Verfahren wurde der Überzug in Form diskreter Metallteilchen abgeschieden, so daß ein Überzug mit hohem
, Widerstand erhalten wurde.
Zur Herstellung von leitfähigen Überzügen auf keramischen Teilchen sind verschiedene Metallisierungspasten und -flüssigkeiten, die Edelmetalle und Edelmetalloxide in Verbindung mit glasartigen Flußmittelmaterialien enthalten, bekannt, doch zeigen diese im Gebrauch gewisse Nachteile. So haben beispielsweise die erhaltenen Filme in manchen Füllen nicht die erwünschten Leitfähigkeits- oder Löteigenschaften. Außerdem sind die Kontakte oder Stege, die mit derartigen Zusammensetzungen aufgebracht sind, häufig porös und können mit gewissen Glasiirwiderstandselementen mit niedrigem Willerstand unverträglich sein. Ein Hauptproblem bei allen üblichen Elektrodenpasien stellt die Kombination guter Adhäsion, Leitfähigkeit, Verträglichkeit mit passiven Elementen, z. B. Glasurwiderstandselementen, und Löteigenschaften bei vernünftigen Kosten dar.
In einigen Fällen erfolgt bei mit solchen Zusammensetzungen aufgebrachten elektrischen Kontakten auch eine Wanderung eines Teils der Metallkomponent* So können beispielsweise silberhaltige Materialien bei hoher Feuchtigkeit und Spannung in kaihodischen Bereichen des Schaltkreises ausplattieren und schließlich Dendritc bilden, die auf benachbarte Änodenbereiche zuwandern und Kurzschlüsse verursachen können. Bei hohen Leistungen erfolgt bekanntlich eine Silberwanderung bei Temperaturen bis zu 150°C.
Gemäß einem älteren Vorschlag (DTPS I6 46 860) kann diese Silberwanderung vermieden werden und ein aufbrennbarer, elektrisch leitender, lötbarer Überzug auf keramischen Werkstücken erzielt werden, wenn eine Metallisierungsmasse verwendet wird, die aus Palladium, CJoId, einem glasartigen Bindemittel und einem Trügermaterial besteht.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Metallisierungsmasse für keramische Werkstücke zu schaffen, die unter verhältnismäßig geringen Gestehungskosten die Erzeugung von aufgebrannten Metallfilmen, insbesondere elektrisch leitenden Metallkontaktfilmen ermöglicht, die sich durch hohe Leitfähigkeit, gute Löteigenschaften und hohe Dichte auszeichnen und die keine Metallwanderung zeigen. Diese aufgebrannten Metallfilme sollen außerdem mit anderen elektrischen Komponenten, beispielsweise Glasiirwiderstandselementen und dergleichen, verträglich sein und einen niedrigen Kontaktwiderstand diesen gegenüber besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken, bestehend aus 54 bis 68 (iew.% einer pulverförmigen Metallkomponente, die 40 bis 70 CJew.% Gold und 15 bis J5 Gew.% Palladium in Form einer pulverförmigen Legierung der Metalle oder der entsprechenden pulverförmigen
einzelnen Metalle enthält, sowie b bis IO Gew.% eines glasartigen Flußmittels, dispergiert in einem Träger, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die pulverförmige Metallkomponente aus 40 bis 70 Gew.% Gold, 5 bis 25 Gew.% Silber und 15 bis J5 Gew.% Platin und/oder Palladium besteht.
Sehr zufriedenstellende Ergebnisse werden mit einer Zusammensetzung, wie sie oben beschrieben wurde, erhalten, in welcher die Legierung 55 Gew.% Gold, 20 Gew.% Silber und 25 Gew.% Platin und/oder Palladium enthält. Obgleich die Verwendung von Platin in der Zusammensetzung ähnliche Vorteile wie die Verwendung von Palladium bietet und auch ein Gemisch verwendet werden kann, ist Palladium im allgemeinen aufgrund der niedrigeren Kosten bevorzugt.
Die Zusammensetzung wird durch Mischen der Edelmetallteilchen und der glasartigen Frilienkomponente mit dem Träger hergestellt. Die Edelmeiallteilchen und die glasartige Fritte können durch ein sehr feinmaschiges Sieb gesiebt und dann bis zur vollständigen Homogenität vermischt werden. Ein Träger wird dann mit den Metallteilchen und dem glasartigen Flußmittelmaterial bis zur Bildung einer homogenen Paste gemischt.
Beim Gebrauch wird die Paste auf eine Unterlage, L. II. eine Tafel aus einem keramischen Isoliermaterial, in dem gewünschten Muster nach an sich bekannten Auftragsarbeitsweisen aufgebracht. Die auf die keramische Unterlage aufgebrachte Paste wird bei erhöhten Temperaluren, über etwa 6000C, unter Bildung eines leitfiihigen Elements gebrannt. Das auf der Unterlage befindliche Element wird dann auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen.
Im folgenden wird zusammenfassend eine Verfahrensweise zur Herstellung eines I.eitungsniuslers unter Verwendung der neuen Metallisierungszusammensetzung beschrieben.
Gold, Silber, Platin und/oder Palladium in Pulverform und das glasartige Frittenmaterial werden durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,044 mm unter leichtem Schütteln gesiebt. Nur die durch das Sieb hindurchgehenden Pulver werden bei den folgenden Stufen verwendet, um das Vorhandensein großer Teilchen zu vermeiden.
Silber wird vorzugsweise in Form eines nichtflockigen Pulvers mit einem Teilchendiirchmesser von 1—5 Mikron, einer Oberfläche von etwa 1 in-'/g (BHT) und einer scheinbaren Dichte von etwa OJ-0,9 g/cm1 (Scott Volumeter) verwendet. Flockige Teilchen /eigen die Tendenz, eine zu starke Gelbildung, Piginentllotation und in manchen Fällen ein »Ausflocken« während des Mahlens der Paste zu ergeben. Große Teilchen können Siebschwierigkeiten und inhomogene Dispersionen ergeben. Gold wird aus ähnlichen Gründen vorzugsweise in Form eines nichtflockigen Pulvers verwendet. Das geschmeidige Gold kann leicht zu Aggloineraten in einer Dreiwalzenmühle gequetscht werden. Teilchen mit einem Durchmesser von I bis K) Mikron, einer Oberfläche von e'.wa 2 m-Vg (BET) und einer scheinbaren Dichte von 0,9— l,2g/jm> (Scott Volumeter) sind bevorzugt.
Die Größe und die Oberfläche von Platin und/oder Piilladiumpulver beeinflußt clic Dichte des gebrannten Materials stark. Kin Material mit einer hohen Oberfläche über etwa 15 Mi-Vg (BET) zeigt die Tendenz, heim anschließenden Brennen beträchtlich zu schrumpfen und Brüche oder Risse des gebildeten Materials, z. Ii. der Elektrode, /w ergeben. Deshalb ist es zweckmäßig, ein Material mit einer Oberfläche von lOni-'/g und vorzugsweise unter 5 m'/g zu verwenden. Alle Edelmetalle sollten natürlich von hoher Reinheit sein.
Die verwendete glasarlige Frittenkomponente (Flußmittel) ist ein fein zerteiltes glasartiges Material, welches bei der Brenntemperatur schmilzt. Vorzugsweise enthalt das Frittenmaterial Bleibisilicat, Wismuitrioxid und Blei-Bor-silicatglas. Die glasartige Fritte sollte sehr fein zerteilt sein, um sowohl eine ausgezeichnete Verteilung unter die Metallteilchcn zur Erzielung von Gleichförmigkeit zu ergeben, als auch ein Verstopfen des Siebs zu vermeiden. Es ist zweckmäßig, die Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweile von 0,044 oder 0,037 mm zu sieben. Das Frittenmalerial hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 1—20 Mikron. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Frittenmaterial aus 45 Gew.% Bleibisilical, 30 Gew.% Wismutlrioxid und 25 Gew.% Blei-Bor-silicar-glas.
Das Bleibisilicat sollte das Verhältnis 1,0 PbO : 0,03 Al.O,: 1,95 SiO.aufweisen. Höhere Siliciumdioxid- oder Aluminiuinoxidverhältnisse können gewisse Störungen beim Löten der gebrannten Anschlüsse ergeben. Niedrigere Siliciumdioxid- oder Aluminiumoxidverhältnisse ergeben ein nicht ganz so gutes Hüften der gebrannten Stege bzw. Anschlüsse an der Unterlage.
Das Blei-Bor-silicatglas beeinflußt die Adhäsion, die Verzinneigenschaften und die Rißbildung der Stege bzw. Anschlüsse. Im folgenden werden zur Erläuterung einige der Einflüsse von drei Borsilicatgläsern miteinander verglichen. Die Gläser werden mit derselben ternären Legierung aus 51Vi-O Gold, 20% Silber und 2r>% Palladium verwendet.
π Glas
Adhäsion, kg/cm-
204
225
183
Rissigkeitscigenschaflcn
gut
schlecht
mittelmäßig
Die Glaszusammensetzungen sind hierbei die im nachfolgenden angegebenen. Glas A ist eine bevorzugte Zusammensetzung.
Glaszusammensetzungen
Λ I! C
AhOi 2,0 3,2 2,0
SiO2 22,4 30 10,4
PbO 66,6 51 84.7
B2O3 8,8 9 2,9
ZrOi 1,1
TiOi 2
NaiO LJ
CdO i
Die trockenen Metallpulver werden zusammen mit dem glasartigen Frittenmaterial in einen sauberen Behälter eingebracht und gleichmäßig mit Hilfe einer mechanischen Schüttelvorrichtung vermischt. Das gleichförmige Gemisch der Pulver und der Fritte ist nun für die Vermischung mit einem Trägermaterial fertig.
Der für das Metallpulver verwendete Träger enthält vorzugsweise eine verdamplbare l'estsiibstan/. ein harzartiges Bindemittel uiicl ein l.öviiigsiniliel für die verdampfbare Fesisubslanz und das Bindemittel. I >ic verdampfbare l'esisiibstan/ in dem !"rager fuhrt /π
einer gedruckten Linie, die praktisch maßbeständig ist. Beispiele für verwendbare verdampfbare lestsubstanzen sind Terephthalsäure, Furancarbonsäure und Ammoniumverbindungen, z. B. Ammoniumcarbonat und Ammoniumsulfat. Das Bindemiuelmaterial wird zum Halten der Pulver und der Fritte auf der Unterlage verwendet, wenn das Lösungsmittel und die verdampfbare Festsubslanz entfernt sind. Zu Beispielen von Bindemitteln gehören natürliche Gummi, synthetische Harze, Celluloseharzmaterialien und dergleichen. Das Lösungsmittel wird so gewählt, daß es das Bindemittel löst und die in dem Träger verwendete verdampfbare Festsubstanz löst oder dispergiert. Üblicherweise verwendete Lösungsmittel sind höhersiedende Paraffine, Cycloparaifine und aromatische Kohlenwasserstoffe oder Gemische von diesen oder ein oder mehrere Mono- und Dialkyläther von Diäthylenglykol oder deren Derivate, z. B. Diäthylenglykolmonobutylätheracetat.
Die Bestandteile des Trägers werder. zu einer Lösung bzw. Dispersion vor dem Mischen mi! dem metallischen Pulver und der glasartigen Frilte vorgemischt. Eine eingehendere Beschreibung des Trägers, seiner Bestandteile und erwünschten Eigenschaften ist in der deutschen Patentschrift 14 71 713 angegeben. Es können außerdem gewünschtenfalls nichlionische oberflächenaktive Mittel, z. B. Nonylphenoxypolyoxyäthanol, verwendet werden, um die Fließeigenschaften weiter zu verändern. Wegen der Möglichkeit des Dopens von zugeordneten Glasurwiderständen oder Kondensatoren ist es bevorzugt, keine ionischen oberflächenaktiven Mittel, die Metallionen enthalten, zu verwenden. Falls jedoch derartige Einschränkungen nicht vorhanden sind, können beliebige oberflächenaktive Mittel verwendet werden.
Die vorgemsichten Metall- und Frittcnpulver werden mit dem inerten Träger und gewünschtenfalls einem geeigneten oberflächenaktiven Mittel zusammengegeben und gründlich und homogen gemischt, bis eine Paste tier gewünschten Viskosität gebildet ist. Übliche Mischvorrichtungen können verwendet werden, z. B. ein Mörser und Pistill, ein Schaufelmischer oder dergleichen. Ein Zerstampfen ist nicht erforderlich. Die Mischslufe wird nur im Hinblick auf die Homogenität und dazu benötigt, bei dem anschließenden Mahlarbeitsgang ein Ausbrechen von Metallpulver zu vermeiden. Der zweite Teil des Mischarbeitsgangs ist eine Mahlstufe. Vorzugsweise wird eine Dreiwalzenmühle verwendet, um das Metallpulver in dem Träger weiter zu dispergieren. Die Mühlentemperatur sollte nicht wesentlich über Zimmertemperatur ansteigen, um eine übermäßige Verflüchtigung des Trägers zu vermeiden. Die Paste wird aus der Mühle entfernt und ist dann fertig zum Aufbringen auf eine Unterlage
Bei der Herstellung der Paste werden 54—68 Gew.% der Teilchen der Legierung und 6—10 Gew.% der Frittenleilchen in dem Träger dispergiert, um ein fließfähiges Material zu bilden. Die Legierungsteilchen und die Friltenteilchen werden in dem Träger in einer solchen Menge eingebracht, daß eine Zusammensetzung mit vorzugsweise 70—78 Gew.% Festsubstanz erhalten wird.
Die Menge an in der Zusammensetzung verwendeter Frittensubslanz beeinflußt die Adhäsion- und Verzinncigenschaften stark. Eine bevorzugte Flußmittelkonzentration beträgt 8—9 Gew.% der Gesamtzusammensetzung.
Die in der Zusammensetzung verwendete Trägermenge beeinflußt die Rissigktils- und PorosMäiseigen schalten der gebrannten Verbindungen bzw. Siege. Sehr geringe Trägerkonzentrationen zeigen die Tendenz, eine stärkere Rifjbildung zu ergeben. Aus diesem Grund -, sind 78 Gew.% Feststoffe (oder 22 Gew.% flüssiger Träger) bevorzugt.
Nach Bildung der Zusammensetzung und Erzielung einer homogenen Dispersion kann die Zusammensetzung auf irgendeine geeignete Unterlage durch
κι Spritzen. Streichen oder eine andere bekannte Arbeitsweise aufgebracht werden. Ein leitfähiges Bauelement wird auf eine isolierende Unterlage durch Siebdruck oder andere übliche Druckverfahren gedruckt. Die Unterlage ist vor dem Drucken natürlich sorgfältig
ι j gereinigt und frei von Fett oder anderen Fremdsubstanzen. Ein Sieb mit dem gewünschten Schaltbildmusler wird auf die saubere Unterlage gelegt. Die Paste wird auf das Sieb ausgequetscht, mit einer Rakel aufgebracht oder extrudiert. Die Paste wird unter Druck durch das
2(i Sieb auf die Unterlage gebracht. Das Siebmusier wird in einer Dicke reproduziert, die von einer Reihe von Faktoren, z. B. Ausquetschdruck- und -winkel, Viskosität der Paste, Sieböffnungen und Maskendicke, bestimmt wird. Das Sieb wird von der Unterlage entfernt,
2", und die gedruckte Metallisierungspaste kann dann getrocknet und gebrannt werden. Das gedruckte Muster wird bei Zimmertemperatur oder darüber, vorzugsweise jedoch bei 75—15O0C eine halbe Stunde lang, getrocknet. Die Hauptmenge der Flüssigkeit wird dabei
in entfernt und das erhaltene gedruckte Muster ist fest.
Nach Aufbringen auf eine Unterlage entsprechend dem gewünschten Muster wird die Beschichiung in Luft bei einer Temperatur im Bereich zwischen 750 und 900°C vorzugsweise bei etwa 835°C gebrannt.
r, Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
70 g einer lernären Legierung mit einer Teilchengröße, die kleiner als diejenige ist, die einem Sieb mit einer
-(ι Maschenweile von etwa 0,044 mm entspricht, und aus 55 Gew.% Gold, 20 Gew.% Silber und 25 Gew.% Palladium besteht, werden mit 8,5 Gew.% eines Frittenmaterials (Flußmittel) gemischt. Das Flußmittel besteht aus 45 Gew.% Bleibisilicat, 30 Gew.%
4> Wismuttrioxid und 25 Gew.% Blei-Bor-silicatglas. 78 g des Gemisches ternäre Legierung—Frittenmateria! werden dann in 22 g eines anorganischen Trägers dispergiert. Die Zusammensetzung wird gemischt, bis eine homogene Dispersion der Feststoffe in dem Träger
in erhalten wird, und ein dünner Film der Zusammensetzung wird auf einer Aluminiumoxidunterlage aufgebracht. Der Film wird 30 Minuten lang bei 835°C gebrannt. Adhäsionsuntersuchungen zeigen, daß die Filme einer Trennkraft in der Größenordnung von 204 kg/cm2 standhalten.
Die Untersuchung wurde durch Anbringen einer Kupferniete an den Film mit einem Zinnbleilot (10 :90) und Abziehen des Films von der Unterlage in einem Instron-Tester in einer Geschwindigkeit von 0,5 mm je
bo Minute durchgeführt.
Der Film zeigte gute Leitfähigkeit, geringere Porosität, und die Kosten liegen bei etwa der Hälfte von denjenigen vergleichbarer Edelmetall-Elektrodenpasten-Zusammensetzungen, die keine Wanderung zeigen.
ι» Bei einer Untersuchung der Wanderung bei hoher Feldstärke, d. h. 40 V bei einem etwa 0.1 mm breiten Zwischenraum mit einem den Zwischenraum überbrükkenden Wassertropfen war innerhalb von 5 Minuten
keinerlei Wanderung zu beobachten, während bei reinen Silberelektroden unter diesen Bedingungen eine Wanderung praktisch unmittelbar eintrat, was sich durch ein Dendritenwachstum und elektrische Nebenschlüsse zeigte. Der Film konnte auch innerhalb von etwa 10 Sekunden bei 329°C mit Hilfe eines üblichen Zinnbleilots (10 :90) unter Verwendung eines Harzlötflußmittels gut verzinnt werden.
Beispiel 2
In einer Platin-Gold-Zusammensetzung wurde Gold fortschreitend durch Silber ersetzt, und die erhaltenen Pasten wurden mit Hilfe eines Siebs aufgebracht und unter Bildung von Stegmustern auf Aluminiumoxidkeramik gebrannt. Eine Palladium-Silber-Paste für Glasurwiderstände mit niedrigem Widerstandswert, wie sie in der USA-Patentschrift 32 48 345 beschrieben ist, wurde IU
dann durch Siebdruck aufgebracht und gebrannt, wodurch ein geeigneter Kontakt zwischen drei Widerständen verschiedener Größe auf jeder Unterlage und den Anschluß-Stegen hergestellt wurde. Zum Vergleich wurden inerte Palladiumanschlüsse verwendet, von denen bekannt ist, daß sie einen guten Kontakt mit solchen Glasurwiderständen machen. Wie aus der folgenden Aufstellung ersichtlich ist, wurden sowohl die Widerstandswerte als auch deren Verhältniszahlen für Widerstände verschiedener Größe mit höheren Silbergehalten wesentlich besser und erreichten die Werte der Vergleichsprobe bei einem Silbergehalt von 20 Gew.%. Die Widerstandszusammensetzung entspricht einem Verhältnis von 90 Teilen Palladiumoxid, welches mit 0,5 Gew.% Li2CO3 dotiert wurde, zu 100 Teilen Silberflokken, kombiniert mit 60 Gew.% Glas B, wie es oben beschrieben wurde.
Gewünschter
Wert
Pt-Kontrolle 80 Au : 20 Pt 70 Au: 20 Pt: 10 Ag 60Au:20Pt:20Ag
Widerstand Ω
Widerstand A 40 40,6 166 72,1 42,9
(1 Einheitsquadrat)
Widerstand B 80 82,9 250 105,5 80,1
(2 Einheitsquadrate)
Widerstand C Ί20 130,3 292 148 120
(3 Einheitsquadrate)
Relativwert
Widerstand A 1 0,955 1,7 1,5 1,1
Widerstand B 2 1,9 2,5 2,1 2,0
Widerstand C 3 3 3 3 3
Beispiel 3
Pasten wurden ähnlich wie in Beispiel 1 mit verschiedenen Palladiummengen hergestellt. Nach Aufbringen durch Siebdruck und Brennen wurden die Aluminiumoxid-Keramikteile mit in Isopropylalkohol gelöstem Harz-Flußmittel behandelt und in ein Zinnbleilot (10 :90) bei 329° C 5 Sekunden lang getaucht. Das Tauchen wurde wiederholt, bis die Anschlüsse Angriffserscheinungen von dem Lot zeigten. Ein drei- oder viermaliges derartiges Eintauchen ohne Abnutzung wird im allgemeinen als annehmbar erachtet. Wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich ist, ergeben 15 Gew.% Palladium eine ausgezeichnete Angriffsbeständigkeit.
Metallverhältnis (Gew.-%) Pd Ag Anzahl der Eintauchvorgänge
5 20 für je 5 Sekunden zur Erzielung
Au 10 20 eines sichtbaren Angriffs
75 15 20 2
70 25 20 3
65 7
55 über 8
Wenn Gold-Platin-Anschlüsse mit einem 10:90 Zinnbleilot verzinnt werden, zeigen die Anschlüsse häufig ein glänzendes Aussehen, was mit der Entfernung von Zinn im Lot durch intermetallische Formierung mit dem Gold in Zusammenhang steht. Diese bleireichen 55
Anschlußoberflächen bringen Schwierigkeiten bein Verbinden von Bauelementen durch Rückflußlöttechnil mit sich. Die im obigen beschriebenen Legierungei verringern diese Schwierigkeiten beträchtlich.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken, bestehend aus 54 bis 68 Gew.% einer pulverförmigen Me:allkomponente, die 40 bis 70 Gew.% Gold und 15 bis 35 Gew.% Palladium in Form einer pulverförmigen Legierung der Metalle oder der entsprechenden pulverförmigen einzelnen Metalle enthält, sowie 6 bis 10 Gew.% eines glasartigen Flußmittels, dispergiert in einem Trüger, dadurch gekennzeichnet, daß die pulvcrfömiige Metallkomponente aus 40 bis 70 Gew.% Gold, 5 bis 25 Gew.* Silber und 15 bis 35 Gew.% Platin und/oder Palladium besteht.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feslstoffgehalt 70 bis 78 Gew.% betrügt.
i. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 55 Gew.% Gold, 20 Gew.% Silber und 25 Gew.% Platin und/oder Palladium enthalt.
4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das glasartige Flußmittel als Hauptbestandteile Bleibisilicat, Wismuttrioxid und Blei-bor-silicatglas enthält.
5. Masse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel 45 Gew.% Bleibisilicat, 30 Gew.% Wismuttrioxid und 25 Gew.% Blei-bor-silicatglas enthält.
6. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger 10 bis 20 Gew.% Äthylcellulose, 70 bis 85 Gew.% Biitylcarbitolaeetut, 0 bis 10 Gew.% Furanearbonsüiire und 0 bis 10 Gew.% Nonylphenoxypolyoxyathylenäthanol enthält.
7. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 55 Gew.% Gold, 20 Gew.% Silber und 25 Gew.% Platin und/oder Palladium, das glasartige Flußmittel 45 Gew.% Bleibisilicat, JO Gew.% Wismuttrioxid und 25 Gew.% Blei-bor-silicatglas und der Träger 10 bis 20 Gew.% Äthylcellulose, 70 bis 85 Gew.% Butylcarbitolaectat, 0 bis 10 Gew.% Furancarbonsüure und 0 bis 10 Gew.% Nonylphenoxypolyoxyülhyleniithanol enthält.
DE1646606A 1966-04-15 1967-04-05 Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken Expired DE1646606C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US54272666A 1966-04-15 1966-04-15

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1646606A1 DE1646606A1 (de) 1971-07-22
DE1646606B2 true DE1646606B2 (de) 1978-05-18
DE1646606C3 DE1646606C3 (de) 1979-01-04

Family

ID=24165034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1646606A Expired DE1646606C3 (de) 1966-04-15 1967-04-05 Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS4625848B1 (de)
DE (1) DE1646606C3 (de)
FR (1) FR1513773A (de)
GB (1) GB1159980A (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA991332A (en) * 1971-11-08 1976-06-15 Owens-Illinois Process for applying and bonding conductor material to substrate
IT986606B (it) * 1972-07-21 1975-01-30 Glaverbel Procedimento per fabbricare un pannello riscaldante trasparente e pannello ottenuto
DE3135035A1 (de) * 1981-09-04 1983-03-24 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Werkstoff fuer elektrische kontakte und verfahren zu seiner herstellung
DE10038841C1 (de) 2000-08-04 2001-12-20 Heraeus Gmbh W C SiO¶2¶-Glaskolben mit mindestens einer Stromdurchführung, Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Verbindung zwischen beiden sowie ihre Verwendung in einer Gasentladungslampe
US8226856B2 (en) 2007-10-18 2012-07-24 E I Du Pont De Nemours And Company Lead-free conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices: flux materials
EP2191479A1 (de) * 2007-10-18 2010-06-02 E. I. du Pont de Nemours and Company Leitfähige zusammensetzungen und verfahren zu ihrer verwendung bei der herstellung von halbleiterbauelementen: flussmaterialien
FR2942516B1 (fr) 2009-02-24 2015-07-03 Saint Gobain Ct Recherches Assemblage affleurant.
FR2942515B1 (fr) 2009-02-24 2015-07-03 Saint Gobain Ct Recherches Dispositif d'assemblage.
FR2942517B1 (fr) * 2009-02-24 2015-07-03 Saint Gobain Ct Recherches Materiau compliant.
FR2942471A1 (fr) 2009-02-24 2010-08-27 Saint Gobain Ct Recherches Piece ceramique revetue.
CN109752292A (zh) * 2018-12-26 2019-05-14 湖北航天化学技术研究所 一种三氢化铝的粒度及粒度分布的测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB1159980A (en) 1969-07-30
DE1646606A1 (de) 1971-07-22
FR1513773A (fr) 1968-02-16
JPS4625848B1 (de) 1971-07-26
DE1646606C3 (de) 1979-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2655085C2 (de)
DE69531138T2 (de) Dickschichtpaste
DE2746320C2 (de) Kupfer-Glas-Stoffzusammensetzung und ihre Verwendung
DE602004006951T2 (de) Leitfähige paste
DE2523009A1 (de) Silbermasse und ihre verwendung
DE60221433T2 (de) Elektroleitfähige zusammensetzung, elektroleitfähige beschichtung und verfahren zur bildung einer elektroleitfähigen beschichtung
DE3621667A1 (de) Mit einer mehrzahl von dickfilmen beschichtetes substrat, verfahren zu seiner herstellung und dieses enthaltende vorrichtung
DE3139750C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Dickschicht-Schaltungen
DE602005001305T2 (de) Dickschichtwiderstandspaste und ein Dickschichtwiderstand
DE1646606C3 (de) Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken
DE1671900A1 (de) Metallisierungswerkstoff zur Herstellung elektrischer Schaltelemente bzw. Metallgemisch fuer Metallisierungswerkstoff zur Herstellung
EP0394875A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnmustern
DE1596851A1 (de) Widerstandsmaterial und aus diesem Widerstandsmaterial hergestellter Widerstand
DE2202395C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Widerstandselements
DE10319106A1 (de) Elektrisch leitfähige Paste und Verfahren zum Bilden eines Elektrodenmusters
EP0124943B1 (de) Dielektrisches Glas für Mehrschichtschaltungen und damit versehene Dickfilmschaltungen
DE2441207A1 (de) Edelmetallhaltige pulver
DE2324327C2 (de) Keramisches Material für den Gebrauch in Widerstandspasten zur Herstellung von Dickschichtwiderständen und Verfahren zur Herstellung dieses Materials
DE2550275C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Barrieren für Lötzinn auf Leiterzügen
DE602005001242T2 (de) Eine Dickschicht-Widerstandspaste, ein Dickschicht-Widerstand hergestellt unter Verwendung der Dickschicht-Widerstandspaste und eine elektronische Vorrichtung umfassend den Dickschicht-Widerstand
DE60212950T2 (de) Verwendung von leiterzusammensetzungen in elektronischen schaltungen
DE2531199A1 (de) Leitende metallische stoffzusammensetzung zum ueberziehen von keramischen substraten und verfahren zur herstellung derseelben
US3717483A (en) Metallizing composition
DE1911703C3 (de) Widerstand-Masse
DE19639906A1 (de) Glaszusammensetzung zur Isolierung, Isolierpaste und gedruckte Dickfilmschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee