Claims (2)
[deutsche Patentschrift 973 928). Diese Beimengun- Patentansprüche: !gen erfordern jedoch einen hohen apparativen Auf wand, da hierbei der Einbrennvorgang in reduzieren-[German patent specification 973 928). These admixtures, however, require a high level of expenditure in terms of equipment, since the stoving process is reduced in this way.
1. Silberpaste zum Metallisieren von Oxidkera- der Atmosphäre bzw. im Hochvakuum durchgeführt
miken mit hohem Schmelzpunkt, aus in einem 5 werden muß (s. auch britische Patentschrift 824 552).
Träger feinverteiltem Silberpulver, Fluß- oder Das in dieser Druckschrift verwendete Verfahren
Bindemitteln neben Metallzusätzen, dadurch dient dem Überziehen von Titanscheiben mit Kupfei.
gekennzeichnet, daß den Fluß- oder Zur Verbesserung der Lötbarkeii ist es oft auch
Bindemitteln 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Cu-Ti-, erforderlich, das zu lötende Teil zusätzlich mit einer
Cu-Zr-, Ag-Ti- und/oder Ag-Zr-Legierungen ein- io dünnen Metallschicht wie Nickel zu überziehen
zein oder im Gemisch zugesetzt sind. (deutsche Auslegeschrift 1 104 883).1. Silver paste for metallizing oxide ceramics carried out in the atmosphere or in a high vacuum
Miken with a high melting point, from in a 5 must be (see also British patent specification 824 552).
Finely divided silver powder carrier, flux or The method used in this publication
Binding agents in addition to metal additives, which are used to coat titanium disks with copper.
marked that the flux or to improve the solderability it is often too
Binding agents 0.5 to 5 percent by weight Cu-Ti-, required, the part to be soldered additionally with a
Cu-Zr, Ag-Ti and / or Ag-Zr alloys to be coated with a thin metal layer such as nickel
zein or added as a mixture. (German interpretation document 1 104 883).
2. Paste nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Haftfestigzeichnet,
daß die Cu-Ti-Legierung 39 bis 80 Ge- keit der Silber-Metallisierungsmasse auch auf hochwichtsprozent
Cu, die Cu-Zr-Legierung 25,8 bis schmelzender Oxidkeramik durch bestimmte Zusätze
67,6 Gewichtsprozent Cu, die Ag-Ti-Legierung 15 so zu erhöhen, daß bei mechanischer Beanspruchung
51 bis 69,1 Gewichtsprozent Ag und die Ag-Zr- von auf die metallische Schicht gelöteten Metallteilen
Legierung 37, 1 bis 54,1 Gewichtsprozent Ag der Bruch nicht zwischen der Oxidkeramik und der
enthält. Metallisierungsschicht auftritt, sondern in jedem Fall2. Paste according to claim 1, characterized in that the object of the invention is to fix the adhesive,
that the Cu-Ti alloy 39 to 80 is the silver metallization compound also on high weight percent
Cu, the Cu-Zr alloy 25.8 to melting oxide ceramics through certain additives
67.6 percent by weight Cu, the Ag-Ti alloy 15 to increase so that with mechanical stress
51 to 69.1 percent by weight of Ag and the Ag-Zr of metal parts soldered to the metallic layer
Alloy 37, 1 to 54.1 percent by weight Ag, the breakage does not occur between the oxide ceramic and the
contains. Metallization layer occurs, but in any case
in der Oxidkeramik, im Lot oder im aufgelöteten 20 Metallteil. Weiterhin soll das Einbrennen unter normalen
Bedingungen an Luft durchführbar sein undin the oxide ceramic, in the solder or in the soldered-on metal part. Furthermore, the burn-in should take place under normal
Conditions to be feasible in air and
die Hart- und Weichlötbarkeit der Metallisierungsschicht durch die angekündigten Zusätze nicht verschlechtert
werden.the hard and soft solderability of the metallization layer is not impaired by the announced additives
will.
25 Versuche mit verschiedenen Silbermetallisierungs-25 experiments with different silver metallization
Die Erfindung bezieht sich auf eine Silberpaste massen auf Aluminium- und Berylliumoxidkeramik
zum Metallisieren von Oxidkeramiken mit hohem brachten bei anschließend durchgeführter Überprü-Schmelzpunkt
wie gesinterte Aluminiumoxid- und fung der Haftfestigkeit zwischen Oxidkeramik und
Berylliumoxidsubstrate. auf die Metallisierungschicht gelöteten SilberdrähtenThe invention relates to a silver paste mass on aluminum and beryllium oxide ceramics
for the metallization of oxide ceramics with a high brought with subsequently carried out verification melting point
such as sintered aluminum oxide and the bond strength between oxide ceramics and
Beryllium oxide substrates. silver wires soldered to the metallization layer
Die bekannten Metal!isierungsmassen enthalten 3° ausschließlich schlechte Ergebnisse. Beim Abziehen
das Edelmetall wie Silber in feinverteilter Form, fer- der Drähte von der Keramik löste sich dabei die
ner ein Fluß- oder Bindemittel und als Träger ein durch das Lot fest an die Drähte gebundene Metalliflüssiges
Medium, um eine streich-, spritz- oder sieb- sierungsschicht stets glatt von der Oxidkeramik ab.
druckfähige Masse bzw. Paste zu erhalten. Das Fluß- Die Metallisicrungspasten bestanden in diesen Fäl-
oder Bindemittel hat dabei die Aufgabe, eine feste 35 len, wie vorstehend bereits erwähnt, aus feinverteil-Bindung
zwischen der Metallschicht und der Kera- tem Silber und den üblichen Oxidzusätzen in einem
mik herzustellen. Man verwendet dazu üblicherweise organischen Träger. Eingebrannt wurde bei 800 bis
feingemahlene Mischungen bestimmter Oxide wie 950J C an Luft. Eine geringfügige Verbesserung der
beispielsweise Bleioxid, Wismutoxid, Boroxid, Haftfestigkeit ergab sich beim Zusatz von Titan-Titanoxid,
Cadmiumoxid (deutsche Auslegeschrift 40 oder Zirkonpulver oder einer Mischung beider zu
1 127 786). Derartige Oxidzusätze bewirken in der den Pasten. Diese Verbesserung kommt dadurch zuRegel
eine ausreichende Haftung der Metallisie- stände, daß sich diese zugesetzten Metalle auf Grund
rungsschicht auf Keramikträgern, die bereits unter ihres relativ unedlen Charakters beim Einbrennen
1200° C erweichen. Anders sieht es jedoch bei den sowohl mit der Keramik als auch mit dem Silber der
wegen ihrer guten Wärmeleitfähigkeit immer häufiger 45 Metallisierungsmasse verbinden und somit Verankeverwendeten
Substraten aus Aluminium- und Beryl- rungspunkte bilden.The known metal! Isier u ngsmassen included 3 ° only poor results. When the noble metal such as silver in finely divided form and the wires were removed from the ceramic, a flux or binding agent and a metallic liquid medium bound by the solder to the wires as a carrier, to spread, spray or The sieving layer is always smooth from the oxide ceramic. to obtain printable mass or paste. The flux The Metallisicrungspasten consisted of these precipitating or binding agent has the task of producing a solid 35 len, as already mentioned above, from finely divided bond between the metal layer and the ceramic tem silver and the usual oxide additives in a mic. Organic carriers are usually used for this purpose. Baked in at 800 to finely ground mixtures of certain oxides such as 950 J C in air. A slight improvement in, for example, lead oxide, bismuth oxide, boron oxide, and adhesive strength resulted from the addition of titanium-titanium oxide, cadmium oxide (German Auslegeschrift 40 or zirconium powder or a mixture of both at 1,127,786). Such oxide additives have an effect in the pastes. As a rule, this improvement comes from the fact that the metallized layers adhere sufficiently to the fact that these added metals form a base layer on ceramic substrates which, due to their relatively non-noble character, soften at 1200 ° C. when they are stoved. The situation is different, however, with the metallization compound, which is increasingly connected to the ceramic as well as to the silver, because of their good thermal conductivity, and thus forms anchored substrates made of aluminum and berylation points.
Humoxid aus. Diese haben mit 2000 und 2500° C Da Zirkon und Titan jedoch wegen ihres pyropho-Humoxide from. With 2000 and 2500 ° C, however, because zirconium and titanium because of their pyrophoric
sehr hohe Schmelztemperaturen, während das Ein- ren Verhaltens nicht als ähnlich feinkörniges Pulver
brennen der Metallisieningsmasse bei möglichst nied- wie das in der Metallisierungsmasse als Hauptberiger
Temperatur durchgeführt werden soll, bei der 50 standteil enthaltene Silber erhältlich sind, ist die Zahl
der Schmelzpunkt des einzubrennenden Metalls nicht der möglichen Verankerungspunkte und damit auch
überschritten werden darf, da sich dieses sonst unter die Steigerung der Haftfestigkeit, begrenzt. Um eine
Einwirkung der Oberflächenspannung zu Tröpfchen weitere Verbesserung zu erreichen, wurden nun Verzusammenzieht.
Im Falle des Silbers wählt man da- suche mit spröden Legierungen dieser Metalle durchher
Einbrenntemperaturen von 800 bis 950° C. In 55 geführt, die nicht pyrophor und durch Mahlen leicht
diesem Bereich zeigen die hochschmelzenden Alumi- in Form feinverteilter Pulver zu bringen sind. Die benium-
und Berylliumoxidkeramiken aber noch keine sten Ergebnisse zeigten sich dabei beim Zulegieren
Erweichungserscheinung, so daß die Verankerung von Kupfer und Silber zu Titan und Zirkon. Die dader
Silberschicht nur mangelhaft erfolgt. In diesem bei entstehenden Legierungen bzw. intermetallischen
Falle waren daher spezielle Zusätze zu den üblichen 60 Phasen Cu-Ti1 Cu-Zr, Ag-Ti und Ag-Zr ergeben als
Fluß- oder Bindemitteln erforderlich, die bewirken, Zusätze zur Metallisierungsmasse überraschenderdaß
sich eine hohe mechanische Festigkeit zwischen weise eine starke Steigung der Haftfestigkeit, so daß
Silberschicht und Keramik ergibt. die Bruchbildung bei Abreißversuchen nicht mehrvery high melting temperatures, while the inside behavior does not burn as a similar fine-grained powder of the metallizing compound at as low as possible, as should be carried out in the metallizing compound as the main temperature at which 50 constituent silver is available, the number is the melting point of the to be burned-in Metal of the possible anchoring points and thus must not be exceeded, as this would otherwise be limited to the increase in adhesive strength. In order to achieve a further improvement in the action of the surface tension to form droplets, contractions have now been carried out. In the case of silver, brittle alloys of these metals are chosen with baking temperatures of 800 to 950 ° C. In 55, which are not pyrophoric and easily show this range by grinding, the high-melting aluminum can be brought into the form of finely divided powders. The benium and beryllium oxide ceramics but not yet most results showed a softening phenomenon when alloying, so that the anchoring of copper and silver to titanium and zirconium. The silver layer was poorly done. In this case of alloys or intermetallic compounds that were formed, special additives to the usual 60 phases Cu-Ti 1 Cu-Zr, Ag-Ti and Ag-Zr were required as fluxes or binders, which surprisingly result in additions to the metallization compound high mechanical strength between wise a sharp increase in adhesive strength, so that silver layer and ceramic results. the formation of breakage in the event of tear attempts no longer occurs
Als solche Zusätze verwendete man z. B. Mangan-, zwischen Silberschicht und Keramik erfolgt, sondern
Eisenoxid- (deutsche Auslegeschrift 1170 856), Wolf- 65 im Lot oder in der Keramik. Die genannten, als Zuramoxid-
oder Molybdänoxidpulver. Auch Hydride sätze in Frage kommenden spröden Legierungen erder
Metalle Titan und Zirkon werden angegeben strecken sich über folgende Bereiche innerhalb der
(deutschen Auslegeschriften 1055 436, 1185 977, Zweistoff systeme:As such additives you used z. B. Manganese, takes place between the silver layer and ceramic, but
Eisenoxid- (German Auslegeschrift 1170 856), Wolf- 65 in the solder or in the ceramic. The named, as Zuramoxid-
or molybdenum oxide powder. Hydrides also substitute for suitable brittle alloys
Metals titanium and zircon are stated to extend over the following ranges within the
(German regulations 1055 436, 1185 977, two-substance systems: