DE854473C

DE854473C - Verfahren zur Herstellung festhaftender loetfaehiger Kupferschichten auf keramischenKoerpern

Info

Publication number: DE854473C
Application number: DEST1613D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Albers-Schoenberg
Original assignee: Steatit Magnesia AG
Current assignee: Steatit Magnesia AG
Priority date: 1941-07-30
Filing date: 1941-07-30
Publication date: 1952-11-04

Description

Verfahren zur Herstellung festhaftender lötfähiger Kupferschichten auf keramischen Körpern Physikalische, insbesondere elektrische Geräte werden in steigendem Maße unter Verwendung keramischer Körper aufgebaut. Dabei ergibt sich die Notwendigkeit, diese keramischen Körper mit Metallteilen fest zu verbinden, was in der Regel durch Löten geschieht. Als Lötgrundlage hat man auf den keramischen Körpern in erster Linie eine Silberschicht unter Anwendung des in der keramischen Dekorationstechnik seit langem bekannten Einbrennverfahrens angebracht. Solche Silberschichten haben jedoch den Nachteil, daß sie insbesondere bei höheren Löttemperaturen zur Legierungsbildung mit dem Lot neigen, so daß die Bindung mit dem keramischen Material verlorengeht. Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man bereits die Einbrennsilberschicht galvanisch oder mittels des Schoopschen Metallspritzverfahrens mit einer Schicht aus einem anderen Metall, insbesondere Kupfer überzogen, welches sichbeim Löten günstiger als Silber verhält. Aber auch diesem Vorgehen haften noch gewisse Mängel an. Es zeigt sich, daß die so hergestellte Lötgrundlage als Ganzes die erforderliche feste Verbindung mit dem keramischen Körper verliert, sobald die auf die Silberschicht aufgebrachte Metallschicht etwas zu stark ausfällt. Außerdem kann man trotz gründlichem Waschen nicht alle Reste des galvanischen Bades aus der etallschicht entfernen und damit chemische Ver-2 änderungen der Lötgrundlage ausschließen. Demgegenüber wird nach der Erfindung eine einfach herzustellende und zuverlässige Lötgrundlage auf keramischen Körpern in der Weise erzeugt, daß die zu mettallisierenden, unglasierten Flächen des keramischen Körpers zunächst mit einer Metallfarbe überzogen werden, die aus feinverteiltem Kupfer, einem bei verhältnismäßig niedriger Temperatur mit ,silticathaltigen Stoffen reagierenden Oxyd, wie Blei- oder Wismutoxyd, oder Oxydgemisch und Suspensionsöl aufgebaut ist. Die Metallfarbschicht wird dann zum Zwecke der Befestigung bei einer Temperatur etwa 5o° unterhalb des Schmelzpunktes des Kupfers in einer dabei schwach oxydierenden Atmosphäre, beispielsweise Wasserdampf oder Kohlensäure, geglüht. Während der Abkühlung wird bei Unterschreiten von etwa 50o° auf .schwach reduzierende Atmosphäre beispielsweise ein Gemisch von C 02 und H2 umgeschaltet. Die Oberfläche des Überzuges besteht alsdann aus lötfähigem, frisch reduziertem Kupfer, während in der Grenzschicht Metall/Keramik die oxydische Bindung bestehenbleibt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Lötgrundlage auch mit einer Metallfarbe erzeugt werden, welche statt oder neben dem feinverteilten Kupfer Kupferlegierungen enthält, wenn man dabei die Glühbehandlung hei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Kupferlegierungen durchführt.
Wie die Versuche gezeigt haben, erhält man nach dem Verfahren gemäß der Erfindung eine Lötgrundlage, die Lötungen bei Temperaturen oberhalb 20o'° ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen zuläßt und deren Haftung am keramischen Körper die Haftung einer aus Einbrennsilber und aufgalvanisiertem Kupfer bestehenden Lötgrundlage übertrifft.
Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geht man beispielsweise so vor, daß man eine Mischung von feinstem Kupferschliff oder Cuprum reductum und Bleioxyd im Verhältnis von etwa 5 : i mit Spiköl zu einer streichfähigen Farbe verreibt und diese Farbe auf die zu metallisierenden Flächen der keramischen Körper aufträgt. Ist die Ausdehnung der zu metallisierenden Flächen nur gering, so erfolgt das Auftragen der Metallfarbe reit dem Pinsel; größere Flächen werden gespritzt, wobei die Metallfarbe entsprechend dünnflüssig eingestellt wird. Die so vorbereiteten keramischen ,Körper werden in einem Ofen, durch den Kohlensäure hindurchströmt, bis auf etwa 103o° erhitzt.- Bei der anschließenden Abkühlung wird zunächst wie bei der Erhitzung nur Kohlensäure durch den Ofenraum geleitet, erst bei Erreichen einer Temperatur von etwa 50o° wird etwas Wasserstoff zugegeben, so daß die der Ofenatmosphäre zugänglichen Flächen der Kupferteilchen reduziert werden. Die derart befestigte Kupferschicht zeigt nach kurzem Polieren metallischen Glanz und sehr gute elektrische Leitfähigkeit.
In den Fällen, in denen eine reine Kupferschicht, beispielsweise wegen des zur Verwendung kommenden Lötmetalls nicht erwünscht ist, kann man das gleiche Verfahren mit einer ganz oder anteilig Kupferlegierungen enthaltenden Metallfarbe durchführen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer festhaftenden Lötgrundlage auf keramischen Körpern, bei welchem die zu metallisierenden Flächen des keramischen Körpers mit einer aus feinverteiltem Kupfer, einem mit silicath,altigen Stoffen unter Flußbildung reagierenden Oxyd, z. B. Blei- oder Wismutoxyd, oder Oxydgemisch und Suspensionsöl aufgebauten Metallfarbschicht überzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Metallfarbschicht zum Zwecke der Befestigung bei Temperaturen etwa 50° unterhalb des Schmelzpunktes des Kupfers in einer dabei schwach oxydierenden Atmosphäre, beispielsweise in Wasserdampf oder Kohlensäure, geglüht und während der Abkühlung bei Unterschreiten von etwa 50o° einer schwach reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i unter Anwendung von Kupferlegierungen enthaltender Metallfarbe, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Kupferlegierungen durchgeführt wird.