DE3345353A1 - Verfahren und metallisierung einer keramikoberflaeche - Google Patents

Verfahren und metallisierung einer keramikoberflaeche

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Description

  • Beschreibung
  • "Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche" Die Erfindung betrifft eine Verwahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft insbesondere die Metallisierung von Keramikplatten, die zur Herst#llung elektrischer Schaltungsanordnungen geeignet sind.
  • Teile aus Keramik werden metallisiert, um deren funktionelle Eigenschaften zu verändern, zu verbessern oder zu vermehren wie z.B. die elektrische oder die Wärmeleitfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Verschleißfestigkeit oder auch um deren dekorative Eigenschaften zu verbessern. Bei derartigen Metallisierungen ist immer deren Haftfestigkeit von großer Bedeutung. Die Schichthaftung kann z.B. durch relativ schwache Wechselwsrkung zwischen Schicht- und Substratmaterial (sog. Van der Waals-Kräfte), durch chemische Bindungen oder auch mechanische Verankerungen bzw. durch eine Kombination dieser Beiträge bewirkt werden.
  • Es sind einige Verfahren bekannt, mit deren Hilfe sich die Schichthaftung verbessern läßt. So können z.B. haftvermittelnde Zwischenschichten in Form von Klebern oder Aufdampf- und/oder Sputter-Schichten abgeschieden werden.
  • Eine bessere Schichthaftung durch Oberflächenaufrauhung wird z.B. durch Schleifprozesse oder durch Anquellen und Aufrauhen der Oberfläche durch chemisches Ätzen oder durch Einbettung heraus lösbarer Fremdstoffe in den Haftvermittler erreicht.
  • Diese bekannten Verfahren sind im allgemeinen auf bestimmte Anwendungsfälle und spezielle Materialkombinationen beschränkt. Haftvermittler bestehen immer aus einem anderen Material als der zu beschichtende Körper und die gewünschte Beschichtung, so daß zwangsläufig neue, oft unpassende Eigenschaften auftreten oder daß eine Einschränkung der erwünschten Schichteigenschaften erfolgt. So verringern z.B. Kleberschichten die thermische Belastbarkeit des beschichteten Körpers sehr stark. Anorganische Haftvermittler werden oft durch unwirtschaftliche Beschichtungsverfahren abgeschieden und benötigen darüber hinaus spezielle Reaktionsbedingungen zur Ausbildung chemischer Bindungen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vielseitig anwendbares Verfahren zur Vorbehandlung von Keramlkoberflächen für haftfeste stromlos-chemische und/oder elektrochemische Metallisierungen anzugeben, das ohne die Anwendung eines Haftvermittlers auskommt und das eine wirtschaftliche Herstellung thermisch belastbarer MetalLschichtell gestattet.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit wenigen '.iostenxünstig ausführbaren Verfahrensschritten eine haftfeste Metallisierung erreicht wird.
  • Die Erfiiidu#ig wird im folgendell anhana von Ausführungsbei spielen näher erläutert.
  • Beispiel 1: Ein geläpptes Berylliumoxid-Keramikplättchen (99,5% BeO) von 25 x 25mm2 Größe und einer Dicke von ungefähr imm, wird in einer Ammoniumhydrogenfluoridlösung behandelt und gründlich in demineralisiertem Wasser gespült. Nach sorgfältiger Trocknung bei 1200C wird das Plättchen in eine Schmelze von Natriumhydroxid getaucht. Nach dem Herausziehen und Abkühlen wird das Keramikplättchen bei Ultraschallanregung in demineralisiertem Wasser gespült. Durch getrennte Behandlung in einer Lösung von Zinn-II-chlorid, demineralisiertem Wasser und einer Lösung von Palladiumchlorid, sowie abschließendem Spülen in demineralisiertem Wasser entsteht eille katalytische Keimschicht auf der Keramikoberfläche. Auf dieser wird dann aus einem derzeit handelsüblichen chemischen Kupferbad während 10 min eine sehr gleichmäßige, O,3#m dicke Kupferschicht abgeschieden.
  • Nach einer kurzen Temperung wird die Kupferschicht aus einem schwefelsauren Kupferbad galvanisch auf ca. l5um verstärkt. Mit Hilfe der Fotolack-Ätztechnik werden zu Meßzwecken Streifen von lmm Breite präpariert, an welchen eine Schälkraft von ungefähr 0,6 N/mm gemessen wird.
  • Beispie1 2: Plättchen aus einer Bariumtitanat-Kondensatorkeramik (40x50x3mm3 ) werden in einem geschlossenen Behälter in einer mit konzentrierter Flußsäure gesät#i#ten ß+mosphäre geätzt und anschließend in demineralisiertem Wasser bei Ultraschallanregung gespült. Die Proben werden dann, wie in Beispiel 1, mit katalytischen Keimen belegt, stromlos chemisch und galvanisch verkupfert. Es werden lmm breite Schälstreifen präpariert und an diesen ist eine Schälkraft von ungefähr 0,5 N/mm meßbar.
  • Beispiel 3: Keramiksubstrate aus 99,5,' Aluminiumoxid (25,4 x 50,8 x 0,7mm3) werden in einer Schmelze von Natriumhydroxid geätzt, nach dem Herausziehen und Abkühlen in demineralisiertem Wasser bei tultraschallallregung gespült und anschließend in einer Lösung von Ammoniumhydrogenfluorid nachbehandelt. Nach gründlichem Spülen in demineralisiertem Wasser wird, wie in Beispiel 1, die Keramikoberfläche mit katalytischen Keimen belegt. Als Haftschicht wird aus einem derzeit üblichen Nickelhypo phosphit-Cit-atbad bei Raumtemperatur eine ungefähr O,lpm dicke Nickel-Phosphor-Schicht abgeschieden. Nach einer kurzen Temperung dieser Schicht wird aus einem schwefelsauren Kupferbad eine ungefähr 15um dicke Schicht abgeschieden. Durch Fotolack-Atztechnik werden lmm breite Streifen präpariert. An diesen wird eine Schälkraft von ungefähr 1,0 N/mm gemessen.

Claims (9)

  1. Pa tentans prüche 1. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche, bei welchem a) mindestens eine chemisch-ätzende Vorbehandlullg zur Reinigung, Aufrauhung und/oder Aktivierung der Keramikoberfläche erfolgt b) daran anschließend eine Belegung mit katalytisch wirksamen Keimen durchgeführt wird und c) nachfolgend ~nächst eine stromlos chemische Metallabscheidung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikoberiläche Während der Vorbehandlung mit fluorwasserstoffhaltigen Medien behandelt wird.
  2. 2. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikoberfläche in einer Flußsäure-haltigen Lösung, vorzugsweise einer Ammoniumjiydrogenfiuorid-haitigen Lösung, vorbehandelt wird.
  3. 3. Verfahren zur Metallisierung einer Keramiko#e#£la#he nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung in einer Fluorwasserstoff-halti#;olr Atmosphäre durchgeführt wird.
  4. 4 Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Vorbehandlung eine Behandlung mit Alkalien, vorzugsweise einer Natriumhydroxid-haltigen Schmelze durchgeführt wird.
  5. 5. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch wirksamen Keime durch eine mindestens einmalige Behandlung der Keramikoberfläche mit einer Zinnsalzlösung, mit demineralisiertem Wasser sowie einer Palladiumsalzlösung als Zinn-Palladiumkeime ausgebildet werden.
  6. 6. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stromlos chemische Metallabscheidung autokatalytisch und außenstromlos durchgeführt wird, wobei vorzugsweise Kupfer-haltiges Metall abgeschieden wird.
  7. 7. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die stromlos chemische Metallabscheidung eine galvanische Metallabscheidung erfolgt, bei der vorzugsweise Kupfer-haltiges Metall abgeschieden wird.
  8. 8. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikoberfläche die Oberfläche eines Bariumtitanat- und/oder Aluminiumoxid- und/oder Berylliumoxid-Sinterkeramikkn#rpers ist.
  9. 9. Verfahren zur Metallisierung einer Keramikoberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung als elektrisches Leiterbahnmuster ausgebildet wird zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsanordnung.
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