RU2010784C1 - Method of copper-plating ceramic components - Google Patents

Method of copper-plating ceramic components Download PDF

Info

Publication number
RU2010784C1
RU2010784C1 SU4931995A RU2010784C1 RU 2010784 C1 RU2010784 C1 RU 2010784C1 SU 4931995 A SU4931995 A SU 4931995A RU 2010784 C1 RU2010784 C1 RU 2010784C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
ceramic element
heating
ceramic
ceramic component
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
К.Г. Кадиев
А.Б. Зак
С.Б. Гугкаев
В.И. Нусинов
Original Assignee
Гугкаев Станислав Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гугкаев Станислав Борисович filed Critical Гугкаев Станислав Борисович
Priority to SU4931995 priority Critical patent/RU2010784C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2010784C1 publication Critical patent/RU2010784C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5127—Cu, e.g. Cu-CuO eutectic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88—Metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: ceramic component was oxidized and coated with metallization paste. Further step was application of copper plates to surfaces of ceramic component. Entire multilayer structure was placed in graphite mold which was positioned in either hydrogen or vacuum kiln. Heating temperature was raised to point exceeding copper melting point. After molding chamber was filled up by molten copper, whole assembly was allowed to cool. Disclosed method involved combined processes of burning in metallization paste and heating entire structure. Copper coats of prescribed topology and preset thickness were simultaneously applied to opposite sides of ceramic component. EFFECT: higher quality of desired product. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и предназначено для получения медно-керамических элементов для силовых гибридных схем. The invention relates to metallurgy and is intended to obtain copper-ceramic elements for power hybrid circuits.

Целью изобретения является улучшение качества медно-керамического элемента. The aim of the invention is to improve the quality of the copper-ceramic element.

Медно-керамический элемент изготавливают следующим образом. Предварительно оксидированный керамический элемент, покрытый металлизационной пастой, и медные пластины помещают в формующую камеру литьевой формы. Литьевую форму помещают в вакуумную или водородную печь и подвергают нагреву по определенному режиму. Расплавленная медь заполняет формующую камеру литьевой формы, создавая эвтектический адгезионный слой между керамикой и медью. Copper-ceramic element is made as follows. A pre-oxidized ceramic element coated with a metallization paste and copper plates are placed in an injection mold chamber. The mold is placed in a vacuum or hydrogen furnace and subjected to heating according to a certain mode. Molten copper fills the mold chamber of the injection mold, creating a eutectic adhesive layer between the ceramic and copper.

На фиг. 1 приведен медно-керамический элемент; на фиг. 2 - литьевая форма; на фиг. 3 - то же, в сборе с керамическим элементом и медными пластинами; на фиг. 4 - график температурного режима процесса нагрева медно-керамического элемента. In FIG. 1 shows a copper-ceramic element; in FIG. 2 - injection mold; in FIG. 3 - the same, complete with a ceramic element and copper plates; in FIG. 4 is a graph of the temperature regime of the process of heating a copper-ceramic element.

Медно-керамический элемент состоит из керамического элемента 1, адгезионного слоя 2 и медных покрытий 3. The copper-ceramic element consists of a ceramic element 1, an adhesive layer 2 and copper coatings 3.

Литьевая форма состоит из разъемных частей 4 и 5. The injection mold consists of detachable parts 4 and 5.

Процесс изготовления медно-керамического элемента осуществляется следующим образом. The manufacturing process of the copper-ceramic element is as follows.

Керамический элемент из алюмооксидной керамики Al2O3 очищают, сушат и отжигают в печи при 1200-1300оС в течение 20-30 мин в воздушной среде. После охлаждения на керамические элемент 1 наносят через определенный трафарет металлизационную молибден-марганцевую пасту 6. Затем полученную структуру подвергают сушке при комнатной температуре в течение 2-3 ч. Далее керамический элемент с металлизационным слоем помещают в формующую камеру графитовой литьевой формы, затем в камеру помещают медные пластины 7. В литьевой форме обеспечивают плотное прилегание частей литьевой формы друг к другу, а также к керамическому элементу, что обеспечивает формование медных покрытий заданной толщины от 1 до 3 мм и заданной топологии. В собранном виде графитовая литьевая форма скрепляется графитовыми скобами, исключающими разрушение формы в процессе нагрева и охлаждения. Затем литьевую форму устанавливают в печи вертикально, чтобы расплавленная медь могла стекать по поверхности керамического элемента и заполнить формующую камеру. Температуру в печи повышают в два этапа, на первом - до температуры 400-500оС и выдерживают в течение 30-40 мин до полного выгорания связки, после этого температуру повышают до величины, превышающей температуру плавления меди, но в пределах 1085-1200оС, и выдерживают в течение 6-5 мин, после чего снижают со скоростью не более 1оC/c.The ceramic member of the alumina ceramic Al 2 O 3 was purified, dried, and annealed in a furnace at 1200-1300 ° C for 20-30 minutes in air. After cooling, the metallization molybdenum-manganese paste 6 is applied to the ceramic element 1 through a specific stencil. Then, the resulting structure is dried at room temperature for 2-3 hours. Next, the ceramic element with a metallization layer is placed in a mold of a graphite injection mold, then placed in the chamber copper plates 7. In the injection mold, they provide a snug fit between the parts of the injection mold to each other, as well as to the ceramic element, which ensures the formation of copper coatings of a given thickness s from 1 to 3 mm and a given topology. The assembled graphite injection mold is fastened with graphite staples, eliminating the destruction of the mold during heating and cooling. Then the mold is installed in the furnace vertically, so that molten copper can drain over the surface of the ceramic element and fill the forming chamber. The furnace temperature is increased in two stages, the first - to a temperature of 400-500 C and maintained for 30-40 minutes to complete burnout of binder, then the temperature is raised to above the melting point of copper but within about 1085-1200 C, and incubated for 6-5 minutes, and then reduced at a speed of not more than 1 about C / s.

Ограничение максимальной температуры нагрева и длительность воздействия данной температуры на медно-керамический элемент обусловлено возможностью разрушения эвтектического адгезионного слоя между медью и керамикой при более высокой температуре. Ограничение скорости охлаждения вызвано необходимостью исключения возможности образования усадочных раковин в медном покрытии вследствие того, что усадочные раковины могут увеличить тепловое сопротивление медно-керамического элемента. The limitation of the maximum heating temperature and the duration of the effect of this temperature on the copper-ceramic element is due to the possibility of destruction of the eutectic adhesive layer between copper and ceramic at a higher temperature. The limitation of the cooling rate is caused by the need to exclude the possibility of the formation of shrink shells in the copper coating due to the fact that the shrink shells can increase the thermal resistance of the copper-ceramic element.

Медно-керамический элемент подвергается далее механической обработке и при необходимости никелированию. The copper-ceramic element is further machined and, if necessary, nickel-plated.

Результаты проведенных испытаний показали, что физико-механические характеристики полученных медно-керамических элементов, в частности теплопроводность и адгезионная прочность, не уступает аналогам. (56) Авторское свидетельство СССР N 564293, кл. С 04 В 41/88, 1971. The results of the tests showed that the physicomechanical characteristics of the obtained copper-ceramic elements, in particular thermal conductivity and adhesive strength, are not inferior to analogues. (56) Copyright certificate of the USSR N 564293, cl. C 04 V 41/88, 1971.

Патент США N 4.631.099, кл. В 32 В 31/24, опубл. 1986. U.S. Patent No. 4,631,099, cl. B 32 V 31/24, publ. 1986.

Claims (3)

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА КЕРАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий размещение медных пластин на поверхности керамики, нагрев до 1083 - 1200oС, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества медно-керамического элемента, поверхность керамического элемента предварительно оксидируют, наносят на нее металлизационную пасту, затем размещают керамический элемент и медные пластины в формующей камере литьевой формы из графита, форму устанавливают в печи с возможностью стекания расплавленной меди по поверхности керамического элемента до заполнения формующей камеры литьевой формы, нагрев ведут по режиму: нагрев до 400 - 500oС, выдержка 30 - 40 мин, дальнейший нагрев до 1083 - 1200oС, выдержка 5 - 6 мин и охлаждение со скоростью не более 1 град/с.1. METHOD FOR APPLYING COPPER COATINGS TO A CERAMIC ELEMENT, including placing copper plates on a ceramic surface, heating to 1083 - 1200 o C, holding and cooling, characterized in that, in order to improve the quality of the copper-ceramic element, the surface of the ceramic element is pre-oxidized, metallization paste is applied to it, then a ceramic element and copper plates are placed in a molding chamber of an injection mold made of graphite, the mold is installed in a furnace with the possibility of molten copper flowing down over the surface of ceramics element before filling the mold chamber of the injection mold, heating is carried out according to the mode: heating to 400 - 500 o C, holding 30 to 40 minutes, further heating to 1083 - 1200 o C, holding 5 to 6 minutes and cooling at a speed of not more than 1 deg /with. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что медные покрытия наносят одновременно на противоположные стороны керамического элемента. 2. The method according to p. 1, characterized in that the copper coating is applied simultaneously on opposite sides of the ceramic element. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наносят медные покрытия заданной топологии и заданной толщины до 3 мм. 3. The method according to p. 1, characterized in that the copper coating is applied with a given topology and a predetermined thickness of up to 3 mm.
SU4931995 1991-02-28 1991-02-28 Method of copper-plating ceramic components RU2010784C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4931995 RU2010784C1 (en) 1991-02-28 1991-02-28 Method of copper-plating ceramic components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4931995 RU2010784C1 (en) 1991-02-28 1991-02-28 Method of copper-plating ceramic components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2010784C1 true RU2010784C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21572261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4931995 RU2010784C1 (en) 1991-02-28 1991-02-28 Method of copper-plating ceramic components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2010784C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490237C2 (en) * 2011-08-12 2013-08-20 Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества Metalised ceramic substrate for electronic power packs and method of ceramics metalisation
RU2505621C1 (en) * 2012-07-12 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Copper coating application method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490237C2 (en) * 2011-08-12 2013-08-20 Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества Metalised ceramic substrate for electronic power packs and method of ceramics metalisation
RU2505621C1 (en) * 2012-07-12 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Copper coating application method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101535316B1 (en) Frit sealing of large device
US3520054A (en) Method of making multilevel metallized ceramic bodies for semiconductor packages
JPS6230638A (en) Manufacture of glass-ceramic composite substrate
JPS6245720B2 (en)
JPH0563106B2 (en)
KR101658248B1 (en) Frit sealing using direct resistive heating
JPH0525199B2 (en)
JPH0676790B2 (en) Igniter
RU2490237C2 (en) Metalised ceramic substrate for electronic power packs and method of ceramics metalisation
RU2010784C1 (en) Method of copper-plating ceramic components
FI87965C (en) UNDERLAG FOER UPPBAERNING AV ELEKTRISKA KOMPONENTER, UPPVAERMNINGSENHET FOER EN SPIS OCH FOERFARANDE ATT FRAMSTAELLA ETT UNDERLAG
US6846375B2 (en) Method of manufacturing multilayer ceramic wiring board and conductive paste for use
JP2003133673A (en) Ceramic circuit board
JP3964530B2 (en) Ceramic heater
JPH0286189A (en) Manufacture of large current substrate
JP2002083858A (en) Wafer heating device
JPH0329217A (en) Formation of conductive part on metal nitride ceramic circuit board
SU774868A1 (en) Method of soldering parts of unlike materials
US2836807A (en) Ceramic terminal mount
RU2105645C1 (en) Method of brazing of products
WO2022208870A1 (en) Semiconductor device and semiconductor device production method
JP4088515B2 (en) Electrostatic chuck
SU927458A1 (en) Method of soldering semiconductor plates to switching bars
SU552322A1 (en) Method of making cermet assembly
CN101461293A (en) Circuit carrier