DE4434846B4 - Ceramic molding with an embossed pattern, process for its preparation and its use - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein keramisches Formteil mit einer ebenen Geometrie, das beidseitig ein Prägemuster trägt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie seine Verwendung. Das Prägemuster ist als Vertiefungen auf der einen Seite des Formteils und gegengleich dazu als Erhebungen auf der anderen Seite des Formteils ausgebildet, wobei die Höhe der Erhebungen der Tiefe der Vertiefungen entspricht und maximal 50% der Schichtdicke des Formteils beträgt.The invention relates to a ceramic molding with a planar geometry that carries an embossed pattern on both sides. The invention also relates to a process for its preparation and its use. The embossing pattern is formed as depressions on one side of the molding and the same as elevations on the other side of the molding, wherein the height of the elevations corresponds to the depth of the recesses and a maximum of 50% of the layer thickness of the molding.
Description
Die Erfindung betrifft ein keramisches Formteil mit einer ebenen Geometrie, das beidseitig ein Prägemuster trägt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie seine Verwendung.The The invention relates to a ceramic molding having a planar geometry, the embossed pattern on both sides wearing. The invention also relates to a process for its preparation as well as its use.
Substrate aus Keramik werden vorwiegend in der Elektroindustrie eingesetzt. Sie erfüllen dort ihre Aufgabe als Trägerplatten für gedruckte Schaltungen und als Isolierplatten zwischen Schaltungen und ihrer Umgebung. Darüber hinaus erfüllen Substrate auch mechanische Schutzfunktionen für elektrische Schaltungen und sie dienen als wärmeableitendes Medium sogenannte "heat sinks". Keramische Substrate werden vorwiegend aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Cordierit, Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid gefertigt.substrates made of ceramics are mainly used in the electrical industry. You fulfill there their task as carrier plates for printed Circuits and as insulating between circuits and their Surroundings. About that fulfill Substrates also have mechanical protective functions for electrical circuits and they serve as heat dissipating Medium called "heat sinks. "Ceramic substrates are mainly made of aluminum oxide, aluminum nitride, cordierite, Silicon carbide or silicon nitride manufactured.
Geometrisch besitzen die keramischen Substrate die Form von ebenen Platten, deren Schichtdicke gering ist im Vergleich zu ihrer Länge und ihrer Breite und die gegebenenfalls mit Durchbrüchen oder Ausnehmungen versehen sind.Geometric the ceramic substrates are in the form of flat plates, whose layer thickness is small compared to their length and their width and optionally provided with openings or recesses are.
Die Herstellung der Substrate kann gewöhnlich wahlweise nach dem Folienstanzverfahren oder nach dem Pulverpressverfahren erfolgen. Bei dem Folienstanzverfahren wird zunächst aus verformbarer Rohmasse durch ein Gießverfahren, Extrudierverfahren oder Walzverfahren eine keramische Folie erzeugt. Mittels Stanzwerkzeugen werden dann aus der Folie im ungebrannten Zustand Substratrohlinge gestanzt. Diese Rohlinge können verschiedene Randkonturen und im Bedarfsfall Durchbrüche verschiedenster geometrischer Ausbildung erhalten. Die Rohlinge werden einem anschließenden Sinterverfahren unterzogen. Bei dem Pulverpressverfahren wird zuerst der Keramikrohstoff zu einem verpressbaren Pulver aufbereitet. Dieses Pulver wird über einen Füllmechanismus in einer Presse einem Werkzeug zugeführt und zu Platten verdichtet, deren Randgeometrie der Werkzeugform entsprechen. Der Pressling wird anschließend einem Sinterbrand unterzogen.The Preparation of the substrates can usually be carried out optionally by the foil stamping method or after the powder pressing process. In the foil dancing method will be first from deformable raw material by a casting process, extrusion process or rolling process produces a ceramic film. Using punching tools are then punched out of the film in the unfired state substrate blanks. These blanks can various edge contours and if necessary breakthroughs of various obtained geometric training. The blanks are subjected to a subsequent sintering process subjected. In the powder pressing method, the ceramic raw material becomes first prepared into a compressible powder. This powder is over a filling mechanism supplied in a press a tool and compacted into plates, whose edge geometry correspond to the tool shape. The compact will follow subjected to a sintering fire.
Wichtige Kriterien für die Qualität der Substrate sind
- 1. Maßhaltigkeit
- 2. Oberflächengüte
- 3. Ebenheit
- 4. Technologische Eigenschaften des Materials
- 1. Dimensional accuracy
- 2. Surface quality
- 3rd flatness
- 4. Technological properties of the material
Die drei erstgenannten Kriterien sind beeinflusst durch die Herstellverfahren.The The first three criteria are influenced by the manufacturing process.
Das Folienstanzverfahren erlaubt die wirtschaftliche Herstellung ebener Substrate in der Größe bis mindestens 200 cm2 für eine Substratstärke von 0,2 mm bis 1 mm. Die Wirtschaftlichkeit bei diesem Verfahren ist im Wesentlichen von der Herstellbarkeit der Rohfolie durch das Gießverfahren abhängig. Die gestanzten Substrate können nach den bisherigen Verfahren nur als ebene Platten mit oder ohne Durchbrüche hergestellt werden.The foil stamping method allows the economic production of planar substrates in the size of at least 200 cm 2 for a substrate thickness of 0.2 mm to 1 mm. The economy of this method is essentially dependent on the manufacturability of the raw film by the casting process. The stamped substrates can be prepared according to the previous methods only as flat plates with or without breakthroughs.
Mit dem Pulverpressverfahren können dem Qualitätsanspruch entsprechende Substrate hergestellt werden bis zu einer Fläche von ca. 100 cm2. Die minimale Dicke der Substrate ist aufgrund der Fläche und wegen presstechnischer Besonderheiten beschränkt auf mindestens 1 mm ab einer Fläche von ca. 5 cm2.With the powder pressing process, substrates suitable for quality can be produced up to an area of about 100 cm 2 . The minimum thickness of the substrates is limited due to the surface and because of press-specific features to at least 1 mm from an area of about 5 cm 2 .
Das Pulverpressverfahren bietet werkzeugtechnisch und presstechnisch nur unter den vorher beschriebenen Randbedingungen die Möglichkeit, Presslinge mit Einsekungen und Erhebungen zu formen.The Powder pressing process offers technical tooling and press technology only under the previously described boundary conditions the possibility of pellets to shape with Einsekungen and surveys.
In
der
Aus
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Die
In
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, durch dessen Anwendung werkzeugtechnisch aus einer nach dem Folienstanzverfahren vorbereiteten Rohfolie ein Substrat, ein keramisches Formteil, mit allen bisher erreichbaren Geometrien hergestellt werden kann, das zusätzlich auch vorstehende beziehungsweise zurückstehende Substratzonen besitzt, wobei diese an der Substratvorderseite als Vertiefungen beziehungsweise auf der Substratrückseite als Erhöhungen ausgeprägt sind, ein nach diesem Verfahren hergestelltes Substrat sowie die Verwendung eines solchen Substrats.The present invention has the task to develop a method by the use of tools from a raw foil prepared by the film punching process a substrate, a ceramic molding, can be prepared with all previously achievable geometries, which also has protruding or receding substrate zones, which on the substrate front side as depressions or on the substrate back as elevations are pronounced, a substrate produced by this method and the use of such a substrate.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein keramisches Formteil der eingangs genannten Gattung, dessen Kennzeichenmerkmal darin zu sehen ist, dass das Prägemuster als Vertiefungen auf der einen Seite des Formteils und gegengleich dazu ausgebildete Erhebungen auf der anderen Seite des Formteils ausgebildet ist, wobei die Höhe der Erhebungen der Tiefe der Vertiefungen entspricht und maximal 50% der Schichtdicke des Formteils beträgt.Is solved This object is achieved by a ceramic molding of the aforementioned Genus whose characteristic feature is to be seen in that the embossed pattern as depressions on one side of the molding and gegengleich trained surveys on the other side of the molding is formed, the height the elevations correspond to the depth of the wells and a maximum of 50% the layer thickness of the molding is.
Die geometrische Form des Prägemusters des erfindungsgemäßen Formteils kann insbesondere rund, spitz, kantig, kegelförmig, pyramidal, viereckig, buckelförmig oder sattelförmig sein.The geometric shape of the embossed pattern of the inventive molding especially round, pointed, angular, conical, pyramidal, quadrangular, hump-shaped or saddle-shaped be.
Das
erfindungsgemäße Formteil
wird nach einem in
Die
Form der Oberflächeprofilierung
des Stanzstempels
Eine
mehrfachgestufe Vertiefung bzw. Erhöhung des Substrats ist, wie
in
Der Mindestabstand zwischen benachbarten Erhebungen, Ansenkungen, Durchbrüchen oder den Strubstraträndern beträgt bei den erfindungsgemäßen Formteilen die halbe Foliendicke.Of the Minimum distance between adjacent bumps, countersinks, breakthroughs or the substrate substrate is in the moldings of the invention half the film thickness.
Während des Stanzprozesses werden die geformten Keramikpartien zusätzlich verdichtet.During the Stamping process, the molded ceramic parts are additionally compacted.
Das
angestanzte Keramiksubstrat wird nach Beendigung des Stanzvorgangs
durch den Gegenstempel
Das derart profilierte Rohsubstrat wird danach einem Sinterbrand unterzogen. Die Herstellungsergebnisse zeigen überraschend, dass das in der Stanzvertiefung sitzende Keramikteil im Sinterprozess eine feste Gefügeverbindung mit dem ebenen Substrat eingeht. Somit ist es möglich, dass werkzeugtechnisch durch die erfindungsgemäße Erweiterung des Folienstanzverfahrens nun auch dünnwandige Teile mit Erhebungen und Vertiefungen beliebiger Geometrie und Topografie hergestellt werden können. Dies wird dadurch möglich, dass keramische Rohfolie nicht nur, wie bisher üblich, mit Durchbrüchen hergestellt werden können, sondern, dass das Anstanzen und die nachfolgende Verdichtung der angestanzten Keramik eine ausreichende Haftfestigkeit zwischen der mit so dass das Substrat einem Brennprozess zugeführt werden kann und sich beim Brennprozess eine keramische Gefügeverbindung zwischen den teilgestanzten Keramikpartien und dem Substratteil ausbildet. Die Höhe bzw. Tiefe der vorhandenen Partien ist reproduzierbar und die Maßhaltigkeit bzw. Ebenheit des Gesamtsubstrates wird hierdurch nicht negativ beeinflusst.The such profiled raw substrate is then subjected to a sintering fire. The manufacturing results show surprisingly that in the Punching recess sitting ceramic part in the sintering process a solid structural connection enters with the planar substrate. Thus, it is possible that tool technology by the extension according to the invention of the foil dancing process now also thin-walled parts with elevations and depressions of any geometry and topography can be. This will be possible that ceramic raw film not only, as usual, produced with breakthroughs can be but that the punching and the subsequent compression of the Punched ceramic sufficient adhesion between the with so that the substrate are fed to a firing process can and during the firing process a ceramic structure connection between the partially punched ceramic parts and the substrate part formed. The height or depth of the existing games is reproducible and dimensional accuracy or flatness of the overall substrate is not negative thereby affected.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenfalls auf dickerwandige (≥ 1 mm) Folienrohlinge anwendbar.The inventive method is also on thicker wall (≥ 1 mm) film blanks applicable.
Für die erfindungsgemäß geformten Keramiksubstrate ergeben sich verschiedene Anwendungsmöglichkeiten:
- – Abdeckplatten zum Schutz gedruckter Schaltungen mit Distanznoppen zwischen Abdeckung und Schaltungssubstraten;
- – Schutzplatten mit Lüftungsspalt für gedruckte Schaltungen;
- – Brenn- und Sinterhilfsmittel bei der Herstellung von Produkten der Glas-, Porzellan-, Keramik- oder Pulvermetallurgischen Industrie und bei der Herstellung von elektrischen und elektronischen Schaltungen;
- – Aufbauten für Kühlapparate aus Keramik (Wärmetauscher).
- - Cover plates for protecting printed circuits with spacer studs between cover and circuit substrates;
- - Protection plates with ventilation gap for printed circuits;
- - Burning and sintering aids in the manufacture of glass, porcelain, ceramic or powder metallurgy products and in the manufacture of electrical and electronic circuits;
- - Constructions for cooling units made of ceramic (heat exchanger).
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DE19944434846 DE4434846B4 (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Ceramic molding with an embossed pattern, process for its preparation and its use |
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DE4434846A1 DE4434846A1 (en) | 1996-04-04 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2709067A1 (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-22 | Anvar | METHOD AND DEVICE FOR PUNCHING AND FORMING A PLATE OR TABLE OF CLAY COMPOSITION FOR THE PRODUCTION OF CERAMIC PIECES |
DE2556175C2 (en) * | 1975-12-13 | 1982-05-19 | Helmut 5434 Dernbach Materne | Device for the mechanical surface design of unfired ceramic bodies |
DE4310068C1 (en) * | 1993-03-27 | 1994-06-16 | Kernforschungsz Karlsruhe | Pressing micro-structured plate-shaped bodies - using micro-structured pressing tool and ceramic foil as starting material |
-
1994
- 1994-09-29 DE DE19944434846 patent/DE4434846B4/en not_active Expired - Fee Related
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