DE2453227C2 - Verfahren zur metallisierung von keramischen oder glaesernen traegerkoerpern - Google Patents

Verfahren zur metallisierung von keramischen oder glaesernen traegerkoerpern

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DE2453227C2 DE19742453227 DE2453227A DE2453227C2 DE 2453227 C2 DE2453227 C2 DE 2453227C2 DE 19742453227 DE19742453227 DE 19742453227 DE 2453227 A DE2453227 A DE 2453227A DE 2453227 C2 DE2453227 C2 DE 2453227C2
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Description

Die Erfindung betrifft em Verfahren zur Metallisierung von kermaischen oder gläsernen Trägerkörpern durch stromlose Metallabscheidung in einem Vormetallisierungsbad, wobei zur Erhöhung der Haftfestigkeit des Metalls auf den Trägerkörpefh vor oder während der stromlosen Metallabscheidung auf die Trägerkörper oder nach der stromlosen Metallabscheidung auf die dünne, noch nicht völlig geschlossene Metallschicht eine Kieselsaureschicht abgelagert wird oder die genannten Ablagerungsvorgänge kombiniert und die Trägerkorper abschließend erhitzt werden, nach Patent 2004133.
In der Elektrotechnik werden beispielsweise bei der Herstellung von Dünn- oder Dickfilmschaltungen bevorzugt keramische Materialien, wie etwa hochreine Aluminiumoxid-Keramik sowie Quarz oder Borosilicatgläser als Trägerwerkstoffe verwendet. Diese Materialien werden hierzu im Hochvakuum durch Bedampfen mit Metallen beschichtet und dann durch Fotoätzverfahren weiterbehandelt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch die geringe Haftfähigkeit deraufgebrachten Schichten, insbesondere bei Oberflächen mit geringer Rauhigkeit, was wiederum eine mangelnde Widerstandsfähigkeit der Schichten gegenüber mechanischer Beanspruchung zur Folge hat.
Das Hauptpatent beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, ein Verfahren zum stromlosen Aufbringen von Metallschichten auf solche Trägermateriaiien anzugeben, durch welches die Haftfestigkeit der Schichten auf den Trägerkörpern erhöht werden kann. Zur Erreichung dieses Zieles wird gemäß dem Hauptpatent vorgeschlagen, die Metallabscheidung mit der Abscheidung einer Kieselsaureschicht zu kombinieren, was beispielsweise gleichzeitig oder in zeitlich aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten geschehen kann, und die Trägerkorper anschließend zu erhitzen. Zur Ablagerung der Kieselsaureschicht wird hierzu eine wäßrige Alkaiisilicat-Lösung, z.B. Natronwasserglas-Lösung, verwendet.
Obgleich mit Hilfe solcher wäßriger Alakisilicat-Lösungen die Haftfestigkeit metallischer Schichten auf bestimmten Trägerkörpern zum Teil wesentlich erhöht werden kann, gibt es dennoch Trägermaterialien, bei denen die hierdurch erzielten Hafteigeuschaften noch nicht optimal sind.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Hauptpatent anzugeben, mit dessen Hilfe auch bei Trägerkörpern insbesondere mit glatter Oberfläche die Haftfähigkeit noch weiter gesteigert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geig löst, daß die Kieselsäureschicht durch Hydrolyse von Kieselsäureestern oder Halogensilanen oder Siliciumhalogeniden oder organischen Siliciumverbindungen oder aus einer feindispersen Lösung oder einer Suspension oder einem Sol oder einem Gel von Kieseiao säure abgelagert wird.
An Stelle der wäßrigen Lösungen können demnach zur Erzeugung der Kieselsäureschicht auch Lösungen mit nichtwäßrigen Lösungsmitteln und/oder Gemische von Wasser mit anderen Losungsmitteln bea5 nutzt werden, in denen Kieselsäure und/oder deren Salze gelöst sind. Darüber hinaus ist es auch möglich. Lösungen anderer Siliciumverbindungen in Wasser und/oder nichtwäßrigen Lösungsmitteln oder Losungsmittelgemischen an Stelle der Kieselsäure oder ihrer Salze anzuwenden, falls diese Siliciumverbindungen auf einer feuchten, mit abdorbiertem Wasser bedeckten Trägeroberfläche und/oder während eines Spül vorgangs in Wasser oder wasserhaltigen Lösungsmitteln und/oder beim Einbringen in das wäßrige Vormetallisierungsbad zu Kieselsäure hydrolysiert werden. Außerdem kann an Stelle einer echten Losungeine kolloidale Lösung, eine Suspension, ein Sol oder ein Gel der Kieselsäure oder von Siliciumdioxid verwendet werden. Solche Dispersionen können beispielsweise durch Ansäuern einer Silicatlösung, durch Hydrolyse eines Kieselsäureesters, von Siliciumtetrachlorid und von siliciumorganischen Verbindungen, wie etwa Silane, Siloxane oder Halogensilane oder durch Dispergieren handelsüblicher pyrogener Kieselsäuren erzeugt werden. Letztere werden vorzugsweise durch Flammenhydrolyse von Siliciumtetrachlorid bei 1100° C hergestellt und besitzen eine Netzstruktur mit Hohlräumen. Je nach Einstellung können pyrogene Kieselsäuren hydrophob oder hydrophil sein, so daß sie sowohl in wäßrigen als auch in nichtwaßrigen Medien eingesetzt werden können. Durch die letztgenannten Verfahren, insbesondere durch Ablagerung aus einer Suspension, wird eine poröse Kieselsaureschicht gebildet, die eine relativ große Oberfläche aufweist. Die darauf aufzubringende Metallschicht kann auf diese Weise noch intensiver in der Kieselsaureschicht verankert werden, so daß hierdurch noch eine weitere Steigerung der Haftfähigkeit der Metallschicht möglich ist.
6„ Folgende Beispiele sollen die erfindungsgemäße Erzeugung der Kieselsaureschicht vor und/oder während und/oder nach der stromlosen Metallisierung verdeutlichen.
Beispiel 1
Ein gereinigtes Aluminiumoxid-Substrat wird vor der Sensibilisierung in salzsaurer wäßriger Zinn(II)-
chloridlötung in eine Lösung eines Pentakieselsäureathylesters in einem alkalischen Wasser/Alkohol-Gemisch getaucht:
Pentakieselsäureäthylester
Monoäthanolamin
Äthylalkohol mit 15% Wasser
1000 ml
200 ml
Dabei überzieht sich die Al,O3-Keramik mit einem Film des in der Lösung bereits vorhydrolysierten Kieselsäureesters, der beim Eintauchen der Keramik in die saizsaure Sensibilisierungslösung rasch vollständig hydrolysiert. Dieser Vorgang dauert bei Raumtemperatur 8 bis 10 Minuten. Daran schließen sich dann die weiteren Verfahrensschritte, wie etwa Sensibilisierung, Aktivierung, stromlose Metallabscheidung, Erhitzung des Trägerkörpers und gegebenenfalls galvanische Metallisierung an.
Beispiel 2
Die Sensibilisierungs- und/oder Aktivierungslösung und/oder das chemische, reduktive Vormetallisierungsbad und/oder das Spülmittel vor und/oder zwischen und/oder nach den einzelnen Verfahrensschritten und/oder ein anderes Medium in einem separaten Verfahrensschritt enthält 0,4 Gesichtsprozenl handelsübliche pyrogene Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 80 nr/g, einem Al,O3-Gehalt von etwa 1 % und einer Pirmärteilchengröße von 30 nm. Beim Tauchen der Keramik in eine solche Dispersion lagert sich wasserhaltige Kieselsäure auf der Oberfläche ab. Die Tauchzeit benötigt nur wenige Minuten, beispielsweise 5 Min. beim Sensibilisierungs- und Aktivierungsbad mit 4% Kieselsäure vom Schüttgewicht 60 g/l und bei Raumtemperatur. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen denjenigen in Beispiel 1.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Metallisierung von keramischen oder gläsernen Trägerkörpern durch stromlose Metallabscheidung in einem Vormetallisierungsbad, wobei zur Erhöhung der Haftfestigkeit des Metalls auf den Trägerkörpern vor oder während der stromlosen Metallabscheidung auf die Trkgerkörpcr oder nach der stromlosen Metallabscheidung auf die dünne, noch nicht völlig geschlossene Metallschicht eine Kieselsäureschicht abgelagert wird oder die genannten Ablagerungsvorgänge kombiniert und die Trägerkörper abschließend erhitzt werden, nach Patent 2004 133, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäureschicht durch Hydrolyse von Kieselsäureestern oder HaJogensüanert oder Siliciumhalogeniden oder organischen Siliciumverbindungen oder aus einer feindispersen Lösung oder einer Suspension oder einem Sol oder einem Gel von Kieselsäure abgelagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäuresehicht porös ausgebildet wird
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