DE2026472C3 - Metallisierungsmasse auf Grundlage von Silber und anorganischem Bindemittel - Google Patents
Metallisierungsmasse auf Grundlage von Silber und anorganischem BindemittelInfo
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Description
Beim Metallisieren von Keramikflächen für elek- während des Schmelzens das Glas liefernden Verbin-Irische
Zwecke eingesetzte Metallisierungsmassen oder dung und Eingießen der Schmelze in Wasser erfolgt,
•anstrichstoffe müssen auf den Flächen bei genügend worauf man die grobe Fritte zu einem Pulver der gehoher
Temperatur gebrannt werden, um eine gute 25 wünschten Feinheit mahlt. Für die Zwecke der Erfin-Haftung,
eine gute Kapazität und einen geringen Ver- dung verwendbare Fnttezusammensetzungen sind in
lustfaktor zu erhalten. Darüber hinaus müssen die auf- den US-PS 28 22 279 und 32 07 706 beschrieben. Zu
gebrannten Metallisierungen leicht mit elektrischen typischen Frittenzusammensetzungen, die als Binde-Leitungsdrähten
oder anderen metallischen Anschlüs- mittel in den Massen gemäß der Erfindung Verwensen
verlötbar (d. h. durch Lot benetzbar) sein, und die 3° dung finden können, gehören Bleiborat-, Bleisilicat-,
Metallisierungen dürfen von geschmolzenem Lot nicht Bleiborsilicat-, Cadmiumborat-, Bleicadmiumborsiliuusgelaugt
oder gelöst werden. cat-, Zinkborsilicat- und Natriumcadmiumborsilicat-
In der US-PS 33 74110 werden Metallisierungs- Fritten. Die Glasfritte kann allein für sich oder zumassen
beschrieben, die nach dem Aufbrennen auf sammen mit einem Netzmittel, wie Bi2O3, Verwendung
keramische Dielektrika leitende Metallüberzüge er- 35 finden. Die Gegenwart metallischen Bleis macht die
geben sollen, die neben günstigen elektrischen Eigen- Anwesenheit eines Netzmittels überflüssig; Netzschaften
auch gutes Verhalten beim Löten zeigen. Die mittel sind daher in der erfindungsgemäßen Metallidort
beschriebenen Metallisierungsmassen enthalten sierungsmasse nur fakultativ vorhanden,
neben Silber stets erhebliche Mengen an Palladium. Das in der erfindungsgemäßen Metallisierungsmasse
neben Silber stets erhebliche Mengen an Palladium. Das in der erfindungsgemäßen Metallisierungsmasse
Während mit der einen oder anderen Metallisierung 4° vorliegende Blei kann metallisches Blei oder irgendein
aufgebrannte Überzüge erhältlich sind, die den meisten Vorläufer sein, der beim Brennen metallisches Blei
der obengenannten Anforderungen genügen, besteht liefen. Wie sich gezeigt hai, ist die beim Auftragen der
ein Bedarf an einer Metallisierungsmasse, die sich auf Metallisierungsmasse auf eine Unterlage und Brennen
verschiedenen Unterlagen unter Erzielung aller oben- anfallende, aufgebrannte Metallisierungsschicht durch
genannten Eigenschaften, einschließlich Lotbenetzbar- 45 Lot benetzbar, aber auch gegen Lotauslaugung bekeit
und Lotauslaugbeständigkeit, brennen läßt. Auch ständig. Darüber hinaus besitzt die Schicht alle anderen
besteht ein Bedarf an solchen Metallisierungsmassen, erwünschten elektrischen Eigenschaf -n, einschließlich
die statt teurer Edelmetalle, wie Palladium, billigere g"ter Haftung, guter Kapazität und geringem Vcrlast-Metalle,
wie Silber, enthalten. faktor. Die untere Grenze von 1 Gewichtsprozent an
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte 50 Blei entspringt nur praktischen Überlegungen. Zur Er-Mctallisierung
/ur Verfügung, welche die allgemeinen. zielung wesentlicher Verbesserungen benötigt man etwa
er'>.ün"jh!en elek'r'H-!'·.·" ru«»n>u-h:ifrpn hpiit7t. von 1"... Bei Vorliegen von mehr als 25 Gewichtsprozent
Lot benetzt wird und gegen Lotauslaugung beständig an Blei wird die aufgebrannte Metallisierung nicht
ist. /u Anwendungszwecken der Metallisierungsmasse richtig durch Lot benetzt (d. h., die Lotbenetzbarkeit
gehören 1 lekirodcn. Mikroschaltungen und andere 55 ist schlecht). Wie sich weiter gezeigt hat, kann mit zuverwandte
Produkte der I lektronik nehmender Menge an Silber in der Metallisierungs-Ciegcnstand
der Erfindung ist eine Metallisierungs- masse auch die Bleimenge erhöht werden. Vorzugsmusse
auf Grundlage von Silber und anorganischem weise arbeitet man mit Bleigehalten von I bis 15 Ge-Bindemittel
/ur Herstellung von auf keramischen Sub- wichtspro/ent.
straten aufgebrannten Überzügen mit guten elektri- 60 Die crfindungsgemäUe Metallisierungsmasse wird
sehen Eigenschaften und ferner guter Lotbenetzbar- gewöhnlich /ur Bildung einer streichfähigen oder
keil und erhöhter Loiauslaugnesiändigkcil. gekenn- paslösen Masse für die Auftragung auf dielektrische
zeichnet durch einen (ichall von I bis 25 Gewichts- Kcramikunleilagen in einem inerten, flüssigen Träger
prozent an Blei, vorzugsweise von 1 bis ISGcwichis- dispergicrt. Dies stellt aber keine Bedingung dar. Das
prozent an Blei. Bevorzugte erfindungsgemäße Massen 65 Verhältnis von Träger /u Feststoffen kann in Abenthallen
als anorganisches Bindemittel eine (ilasfritie. hüngigkcii von der Art und Weise, in der die streich-Beim
Dispergieren der erlinJungsgemüUen Metalli- fällige oder paslöse Masse aufzutragen ist, und der Art
sierungsmasse in einem inerten, flüssigen Trager, Auf- des eingesetzten Trägers sehr verschieden gewählt
werden. Als Träger ist jede Flüssigkeit verwendbar, wobei eine gegenüber dem Edelmetall und anorganischem
Bindemittel inerte Flüssigkeit bevorzugt wird. So kann man als Träger Wasser oder all die verschiedenen organischen
Flüssigkeiten, mit oder ohne Harzbindemittel, Dickungs- und/oder Stabilisierungsmittel und/oder
andere gebräuchliche Zusatzstoffe, verwenden. Beispiele für die organischen Flüssigkeiten sind Ester
höherer Alkohole, 2. B. die Acetate und Propionate du Terpene, wie Pine-Oil, λ- und ß-Terpineol u. dgl.[
und Lösungen von Harzbindemitteln, wie Polymethacrylate niederer Alkohole, oder Lösungen von Äthylcellulose
sowie Lösungsmittel wie Pine-Oil und der Monobutyläther von Äthylenglykolmonoacetat
(BuIyI-O-CH2CH2-OOCK3).
Der Träger kann zur Förderung eines raschen Etstarrens
nach dem Auftragen flüchtige Flüssigkeiten enthalten oder von solchen gebildet werden oder Wachse
oder thermoplastische Harze enthalten, die in der Wärme fließfähig sind, so daß die trägerhaltige Masse
bei erhöhter Temperatur auf einen verhältnismäßig kalten Keramikkörper aufgetragen werden kann, auf
dem sie sofort erstarrt.
Die Metallisierungsmasse kann auf verschiedene
Arten keramischer Dielektrika aufgetragen und auf diesen gebrannt werden, einschließlich derjenigen auf
Grundlage von Forsterit, Steatit, Titanoxid, Bariumtitanat, Aluminiumrxid oder Zirkonporzellan. Auch
alle anderen herkömmlichen ungebrannten Dielektrika (Rohdielektrika) oder vorgenannten P;elektrika sind
verwendbar. Das Auftragen der Meta"isierungsmasse kann nach sämtlichen herkömmlichen \:ethoden erfolgen,
einschließlich Siebdruck, Streichen, Bürsten-Walzen-Methoden, Spritzen oder Tauchen
Die folgenden Beispiele, in denen wie auch sonst in der Beschreibung sich alle Teil-, Verhältnis- und Prozentangaben
für das Material oder die Komponenten auf das Gewicht beziehen, dienen der weiteren Erläuterung
der Erfindung.
Vergleichsbeispiel
35
40
Zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung wurde eine herkömmliche Metallisierungsmasse mit
einem Gehalt von 85% an Silber und 15% an anorganischem Bindemittel (4 Teile Bi2O3 und 1 Teil
Glas mit einem Gehalt von 50% an CdO, 13 7 an
B2O3. 12% an SiO8, 22% an. NaO und 3% an Al2O3)
hergestellt und in einem inerten, flüssigen Träger aus 92% /?-Terpineol und 8% Äthylcellulose (Verhältnis
von Feststoffen zu Träger 7: 3) dispergiert und diese Masse im Siebdruck auf eine Titandioxid-Unterlage
aufgebracht und bei 76ö C genrannt. Die überzogene
Unterlage wurde mit Flußmittel behandelt und bei 215C in einer Lotschmelze mit einem Gehalt von
62% an Zinn, 36% an Blei und 2"„ an Silber tauchgelötet. Loibenefzbarkeii, Haftung und Kapazität
waren gut, und der Verlustfaktor war gering. Die Metallisierung wurde jedoch durch das Lotbad innerhalb
30 Sek. ausgelaugt.
Die Arbeitsweise des Vergleichsbeispiels wurde dahingehend abgeändert, daß als Metallisierungsmasse
eine Masse gemäß der Erfindung mit einem Gehalt von 85% an Silber, 3% an anorganischem Bindemittel
(Glasfritte mit einem Gehalt von 50% an CdO, 13% an B2O3, 12% an SiO2, 22% an NaO und 3% an
Al2O3) und 12% an feinteiligem Blei, in dem gleichen
inerten, flüssigen Träger dispergiert, eingesetzt und im Siebdruck auf eine Titandioxidunterlage aufgebracht
und bei 68O0C gebrannt v.urde. Die überzogene Unterlage
wurde flußmittelbehandelt und bei 215" C in einer Lotschmelze mit einem Gehalt von 62% an Zinn, 36%
an Blei und 2% an Silber tauchgelötet. Lotbenetzbarkeit, Haftung und Kapazität waren gut, und der Verlustfaktor
war gering. Bis zu 80 Sek. in dem Lftbad unterlag die Metallisierung keiner Auslaugung. Die
Metallisierungen gemäß der Erfindung haben somit eine erhöhte Beständigkeit gegen Lotauslaugung.
Ferner besieht keine Notwendigkeit für ein Netzmittel, wie Bi2O3, zur Erzielung t Jr guten Lotbenetzbarkeit.
Die Wirksamkeit von Blei und Nickel als Zusatzstoffe
zu Metallisierungsmassen wurde an Hand der Lebensdauer des Lötbades und der Lotbenetzbarkeit
verglichen. Es wurde, abgesehen von nachstehend beschriebenen Abänderungen, nach der Arbeitsweise
des Beispiels 1 vorgegangen.
Die Bleimasse enthielt 62 Teile Silber, 2,25 Teile der Glasfritte des Beispiels 1, 2,5 Teile B2O3 und 3,3 Teile
Blei (88,5% Ag, 3,2% Fritte, 3,6% Bi2O3 und 4,7%
Pb). Träger und Verhältnis von Feststoffen zu Träger waren wie im Beispiel 1. Das gebrannte Erzeugnis
zeigte befriedigende Lotbenetzbarkeit, t-nd die Lebensdauer
des Lotbades war 30 Sekunden.
Ein Vergleichsversuch, bei dem Nickt;! an Stelle von
Blei verwendet wurde, führte zu einem Erzeugnis mit schlechterer Lotbenetzbarkeit und einer Lebensdauer
des Lotbades von nur 15 Sekunden.
Die Wirkungsweise von Blei und Nickel als Zusatzstoffe zu Metallisierungsmassen wurde an Hand der
Lotbenetzbarkeit verglichen. Abgesehen von den nachfolgend beschriebenen Abänderungen, wurde die
Arbeitsweise des Beispiels 1 befolgt.
Die Bleimasse enthielt 6,539 Teile Silber, 0,238 Teile der Glasfritte des Beispiels 1, 0,212 Teile Bi2O3 und
0,212 Teile Blei (90,8% Ag, 3,3% Fritte, 2,95°,, Bi2O3
und 2,95% Pb). Es wurden 2,8 Teile des Trägers des Beispiels 1 verwendet.
Die Nickelmasse war die gleiche, nur daß Nickel an Stelle von Blei verwendet wurde.
Das Lotbad enthielt 59% Zinn, 39% Blei und 2% Silber. Das Substrat war Aluminiumoxid statt Titandioxid.
Der Grad der Lotbenetzbarkeit war der nachstehende:
Lotbcnetztwrkcit bei
S Sek. 10 Sek.
15 Sek.
20 Sek.
25 Sek.
| Pb | ausgezeichnet | gut bis ausgezeichnet | befriedigend | befriedigend | schlecht bis |
| bis gut | befriedigend | ||||
| Ni | befriedigend | schlecht bis | — | — | |
| befriedigend |
Claims (3)
1. Metallisierungsmasse auf Grundlage von Silber Der Silbergehalt der erfindungsgemäDen Metallisie-
und anorganischem Bindemittel zur Herstellung 5 rungsmasse kann entsprechend der gewünschten Le.tvon
auf keramischen Substraten aufgebrannten fähigkeit und/oder dem gewünschten Widerstand
Überzügen mit guten elektrischen Eigenschaften variiert werden. Auch der Feslstoffprozentgehalt Me-
und ferner euter LotbenetzbarKeit und erhöhter lalle und anorganisches Bindemittel) der Wetall.s.e-Lotauslauabeständigkeit,
gekennzeichnet rungsmasse läßt sich entsprechend dem jeweils vordurch
dnen Gehalt von 1 bis 25 Gewichtspro- io liegenden Verwendungszweck verandern.
zent an Blei Als anorganische Bindemittelkomponente der erhn-
2. Masse nach Anspruch 1, gekennzeichnet dungsgemäßen Metallisierungsmasse kann jedes andurch
einen Bleigehalt von 1 bis 15 Gewichts- organische Material Verwendung finden das eine Bmprozent.
dung von Metallen an der Unterlage ergibt. Die Menge
3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich- 15 des anorganischen Bindemittels soll immer genügen,
net durch einen Gehalt an Glasfritte als anorgani- um eine angemessene Haftung der Meta-.e an der Unschem
Bindemittel. terlage zu ergeben. Als anorganisches Bindemittel
können all die bei Metallisierungsmassen sonst verwendeten
Glasfrittei: Verwendung finden, deren Her-20 stellung im allgemeinen durch Schmelzen einer Glascharae
der gewünschten Metalloxide oder einer
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| US82914169A | 1969-05-29 | 1969-05-29 | |
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