DE899774C

DE899774C - Verfahren zur vakuumdichten Verbindung von keramischen Koerpern mit metallischen oder keramischen Koerpern

Info

Publication number: DE899774C
Application number: DEP1304D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred De Quervain
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1944-03-21
Filing date: 1944-03-21
Publication date: 1953-12-17

Description

Verfahren zur vakuumdichten Verbindung von keramischen Körpern mit metallischen oder keramischen Körpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren ,zur vakuumdichten Verbindung von keramischen Körpern mit andern vorzugsweise metallischen oder ebenfalls keramischen Körpern mittels eines Lotes.
Um Metallteile mit keramischen Körpern zu verbinden, werden nach den bis heute bekannten Verfahren feine Metarllschichten auf -den keramischen Körper aufgebrannt, diese sodann elektrolytisch oder durch Aufspritzen verstärkt und darauf erst der Metallteil auf .dem verstärkten Metallbelag durch Löten befestigt. Dabei wird die Metallschicht entweder 'direkt auf den Keramikkörper aufgebracht, oder der letztere wird zunächst mit einer Unterglasur versehen, welche hierauf mit der Metallschicht überzogen wird. Bei einem dieser bekannten Verfahren wird auf .die Lötstelle des keramischen Körpers eine Platinlösung aufgetragen und eingebrannt und hierauf die Platinschicht elektrolytisch mit Cu Das so platinierte und verkupferte Keramikstück wird mit dem mit diesem zu verbindenden Metallstück durch ein Ag-Cu Lot im Hochvakuum verschmolzen. Dieses Verfahren. hat jedoch den Nachteid, daB die galvanisch verkupferten Pt-Schichten, welche an und für sich schon zum Abblättern und zur Blasenbildung neigen, durch das hochschmelzende Lot weitgehend zerstört werden.
Dieser Nachteil wird .beim erfindungsgemäßen Verfahren vollständig vermieden. Nach der Erfindung besteht das Lot aus einer hochschmelzenden Legierung mit wenigstens zwei Komponenten A und B. Die Komponenten A und B und die auf -die keramischen Bestandteile aufgebrachte Metallschicht C verhalten sich gegenseitig so, .daB das Metall der Schicht C die Komponente A teilweise aus dem Lot herauslegiert, und die Legierungskomponenten A, B liegen in einem solchen Mengenverhältnis vor, .daB eine Abnah me der Kornponente A eine Schmelzpunkterhöhung der Lotlegierung bewirkt. Die an der Berührungsfläche zwischen dem Lot und der. Trägerschicht C entstehende, an .dem Legierungsmetall A verarmende Zwischenschicht erstarrt somit bei einer höheren Temperatur als das Lot und schützt dabei die Metallschicht C vor einem weiteren Einfluß des noch flüssigen Lotes.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei in an sich bekannter Weise als Lot eine Ag-Cu-Leberung dient und die Keramikteile mit einer Platinschicht als Lötunterlage versehen werden. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird .die Platinschicht jedoch nicht mit Cu galvanisch verstärkt.
Die Figur der Zeichnung .zeigt einen Schnitt durch die sich während des Lötvorganges an der Verschmelzungsstelle bildenden verschiedenen Metallschichten. Da sich das Platin im festen Zustand mit dem Kupfer viel rascher legiert als mit dem Silber, wird aus .demjenigen Teil des fließenden Lotes; welcher mit der Pt-Schicht i in Berührung kommt, daß Cu herauslegiert, und es entsteht eine dünne Pt-Cu-Schicht 2. Dadurch tritt in dieser Berührungszone infolge .der Konzentrationsänderung der Ag-Cu-Legierung eine Zwischenschicht 3 mit einem höheren Schmelzpunkt als,demjenigen des Lotes auf, welche erstarrt, bevor aus dem noch flüssigen Lot q. Kupfer nachdiffundiert ist. :Diese Zwischenschichti 3 schützt somit die Platinschicht i vor dem Einfluß des noch flüssigen Lotes q..
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich für -die Lötung sämtliche Ag-Cu-Legierungen, angefangen bei der aus 72 % Ag und 28 °/o, Cu bestehenden eutektischen Legierung mit dem niedrigsten Schmelzpunkt, von 779° C bis ,zu den Ag-Cu-Legierungen mit 85 bis go"/oi Ag-Gehält und Schmelzpunkten von 8.5o bis 8.7o° C. Durch die Wahl eines entsprechenden Verhältnisses der Legierungsbestandteile kann der Schmelzpunkt des Lotes in einem Temperaturbereich von annähernd ioo° C -dem jeweiligen Zwecke angepaßt werden.
Gemäß der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die Keramikteile vor dem Aufbringen der als Lötunterlage :dienenden Metallschicht in an sich bekannter Weise mit einer Glasur zu versehen. Diese darf jedoch nicht mehr als 0,05 mm betragen, damit die beim Erhitzen auftretende Gasabgabe des Glases verringert und -die :damit verbundene Blasenbildung vermieden wird. Bei einer Dicke .der Glasur von o,oi mm sind beispielsweise die Eigenschaften derselben als Bindemittel zwischen dem keramischen Material und der metallischen Lötunterlage noch vorhanden, hingegen ist die beim Erhitzen entstehende Gasmenge so gering, daß die Glasbläschen weder die Glasurhaut noch .die Barüberliegende Metallschicht zu durchbrechen vermögen.
Es ist außerdem vorteilhaft, die Lötung in einem beispielsweise aus. Argon oder Stickstoff bestehenden Schutzgas vorzunehmen, dessen Druck so gewählt ist, -daß er den Druck .der beim Erhitzen -des Zwischenglases entstehenden Gase wenigstens annähernd aufhebt.
Außer durch Auftragen und nachfolgendes Einbrennen einer Metallösung 'kann .die Lötunterlage der Keramikteile auch mittels anderer an sich bekannter Verfahren, wie Kathodernzerstäubung oder Metallverdampfung im Hochvakuum, erzeugt werden.
Die Lötlegierung kann außer den beiden Hauptkomponenten A und B auch noch Zusätze an andern Metallen enthalten, welche dieEigenschaften des Lotes in einer entsprechend dem jeweiligen Anwendungszweck günstigen Weise .beeinflussen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren ,zur vakuumdichten Verbindung von keramischen Körpern mit andern vorzugsweise metallischen oder ebenfalls. keramischen Körpern mittels eines Lotes, welches aus einer hochschmelzenden Legierung mit wenigstens zwei Komponenten A, B besteht, wobei die keramischen Bestandteile mit einer Metallschicht C als Lötunterlage versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungskomponenten A, B und die Schicht C aus Metallen bestehen, welche sich gegenseitig so verhalten, daß das Metall der Schicht C die Komponente A teilweise aus dem Lot herauslegiert und daß die Legierungskomponenten A, B in einem solchen Mengenverhältnis vorliegen, daß eine Abnahme der Komponente A eine Schmelzpunkterhöhung der Lötlegierung bewirkt, so daß die an der Berührungsfläche zwischen dem Lot und der Trägerschicht C entstehende, an Legierungsmetall A verarmende Zwischenschicht bei einer höheren Temperatur als das Lot .erstarrt und @damit die Trägerschicht C vor einem weiteren Einfluß des noch flüssigen Lotes schützt. 2: Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, cLaß als Lot eine eutektische Silber-Kupfer-Legierung von 72°/u Silber und 28% Kupfer sowie silberreichere Silber-Kupfer-Legierungen bis zu einem Silbergehalt von 85 bis goa/o verwendet werden und die metallische Schicht C aus Platin besteht. 3. Verfahren nach Anspruch i,- dadurch gekennzeichnet, da.ß als Bindemittel zwischen .dem keramischen Material und der metallischen Schicht C eine Glasur verwendet wird, deren Dicke weniger als a,o5 mm beträgt. q.. Verfahren nach Anspruch 3, -dadurch gekennzeichnet, daß .die Lötung in einem beispielsweise aus Argon oder Stickstoff bestehenden Schutzgas erfolgt, dessen Druck so gewählt ist, daß .er den Druck der .beim Erhitzen der Zwischenglasur entstehenden Gase wenigstens annähernd aufhebt.