RU2336249C1 - Paste for metallisation of dielectric materials and products from them - Google Patents
Paste for metallisation of dielectric materials and products from them Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336249C1 RU2336249C1 RU2007100786/03A RU2007100786A RU2336249C1 RU 2336249 C1 RU2336249 C1 RU 2336249C1 RU 2007100786/03 A RU2007100786/03 A RU 2007100786/03A RU 2007100786 A RU2007100786 A RU 2007100786A RU 2336249 C1 RU2336249 C1 RU 2336249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paste
- products
- metallization
- molybdenum
- oxide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химии и металлургии, а именно к пастам для металлизации диэлектрических материалов и изделий из них, и может быть использовано в радиотехнике, приборостроении, атомной и других областях техники, где могут быть использованы изделия на основе диэлектрических материалов, прежде всего, в технике СВЧ.The invention relates to chemistry and metallurgy, and in particular to pastes for metallization of dielectric materials and products from them, and can be used in radio engineering, instrumentation, nuclear and other fields of technology, where products based on dielectric materials can be used, especially in technology Microwave
Основные требования, предъявляемые к металлизированным диэлектрическим изделиям, это:The main requirements for metallized dielectric products are:
- высокая механическая прочность,- high mechanical strength
- вакуумная плотность,- vacuum density
- высокая термостойкость,- high heat resistance,
- высокая рабочая температура и продолжительность работы при этой температуре без нарушения их прочности и термостойкости.- high operating temperature and duration at this temperature without violating their strength and heat resistance.
Сущность металлизации пастами заключается в нанесении пасты на поверхность и последующем ее вжигании.The essence of metallization with pastes is to apply the paste to the surface and then burn it.
Известные на сегодня пасты для металлизации диэлектрических материалов выполнены на основе тугоплавких металлов и оксидов металлов и не металлов. В процессе вжигания пасты образуется стеклофаза, которая обладает той или иной вязкостью.Today known pastes for metallization of dielectric materials are made on the basis of refractory metals and metal oxides and non-metals. In the process of burning pasta, a glass phase forms, which has one or another viscosity.
Стеклофаза, присутствующая в металлизационном покрытии, должна обладать оптимальной вязкостью.The glass phase present in the metallization coating must have optimal viscosity.
Так как наличие ее с высокой вязкостью позволяет работать:Since its presence with high viscosity allows you to work:
- во-первых, с высокотемпературными припоями,- firstly, with high temperature solders,
- во-вторых, при высоких температурах и в течение продолжительного времени без нарушения целостности металлизированных диэлектрических изделий.- secondly, at high temperatures and for a long time without violating the integrity of metallized dielectric products.
А наличие ее с низкой вязкостью исключает полностью возможность работы с высокотемпературными припоями, поскольку даже небольшие временные передержки при высокой температуре в процессе пайки металлизированных диэлектрических изделий приводят к вытеснению стеклофазы из металлизационного покрытия расплавленным припоем, как следствие к разупрочнению спая и, следовательно, снижению механической прочности металлизированных диэлектрических изделий.And its presence with low viscosity completely excludes the possibility of working with high-temperature solders, since even small temporary overexposure at high temperature during the soldering of metallized dielectric products leads to the displacement of the glass phase from the metallization coating by molten solder, as a result of softening of the joint and, consequently, a decrease in mechanical strength metallized dielectric products.
Известна паста для металлизации диэлектрических материалов на основе молибдена и оксидов марганца, алюминия, кальция, кремния при следующем соотношении компонентов, вес.%:Known paste for the metallization of dielectric materials based on molybdenum and oxides of manganese, aluminum, calcium, silicon in the following ratio of components, wt.%:
Эта паста пригодна только для пайки низкотемпературными припоями, так как в процессе вжигания указанные оксиды образуют стеклофазу с низкой вязкостью. И при пайке высокотемпературными припоями, например, медью стеклофаза легко выполняется из металлизационного покрытия, следствием чего является разупрочнение спая и, следовательно, снижение механической прочности металлизированных диэлектрических изделий.This paste is suitable only for soldering with low-temperature solders, since during the burning process, these oxides form a glass phase with low viscosity. And when soldering with high-temperature solders, for example, with copper, the glass phase is easily made from a metallization coating, which results in softening of the junction and, consequently, a decrease in the mechanical strength of metallized dielectric products.
Известна паста для металлизации диэлектрических материалов керамики ВК94-1 так же на основе молибдена и спека из самой керамики ВК94-1, для чего ее предварительно измельчают, при следующем соотношении компонентов, вес.%:Known paste for metallization of dielectric materials of VK94-1 ceramics is also based on molybdenum and sinter from VK94-1 ceramics itself, for which it is pre-crushed, in the following ratio of components, wt.%:
Эта паста в процессе вжигания образует небольшое количество стеклофазы, обладающей высокой вязкостью, что позволяет использовать ее при пайке высокотемпературными припоями и с достаточно продолжительным временем работы при этих температурах.This paste during the burning process forms a small amount of glass phase with a high viscosity, which allows it to be used when soldering with high-temperature solders and with a sufficiently long operating time at these temperatures.
Более того, молибден и керамика ВК94-1 имеют близкие по значению коэффициенты температурного расширения, что обеспечивает низкие напряжения в спае и, следовательно, высокую механическую прочность металлизированных диэлектрических изделий.Moreover, molybdenum and VK94-1 ceramics have close coefficients of thermal expansion, which ensures low stresses in the joint and, therefore, high mechanical strength of metallized dielectric products.
Однако вжигание металлизационного покрытия на основе данной пасты требует высоких температур порядка 1450-1550°С, при которых наблюдается деформация в случае использования для металлизации крупногабаритных тонкостенных диэлектрических изделий.However, the burning of a metallization coating based on this paste requires high temperatures of the order of 1450-1550 ° C, at which deformation is observed when large-sized thin-walled dielectric products are used for metallization.
Известна паста для металлизации диэлектрических материалов, так же на основе молибдена и спека оксидов алюминия и кальция, при следующем соотношении компонентов, вес.%:Known paste for the metallization of dielectric materials, also based on molybdenum and cake of aluminum and calcium oxides, in the following ratio of components, wt.%:
Преимуществом данной пасты перед предыдущей является снижение температуры вжигания с 1450-1550°С до 1400-1420°С, что существенно как для процесса металлизации изделий, выполненных из диэлектрических материалов, так и последующей их эксплуатации.The advantage of this paste over the previous one is the reduction of the burning temperature from 1450-1550 ° C to 1400-1420 ° C, which is essential both for the metallization process of products made of dielectric materials and their subsequent operation.
Однако температура вжигания остается достаточно высокой, что совершенно недопустимо для металлизации крупногабаритных изделий, выполненных из диэлектрических материалов, так как происходит их деформация.However, the burning temperature remains high enough, which is completely unacceptable for the metallization of large-sized products made of dielectric materials, since they are deformed.
Техническим результатом изобретения является повышение качества металлизационного покрытия, путем повышения механической прочности, обеспечения вакуумной плотности при высоких рабочих температурах и продолжительности времени работы при этих температурах.The technical result of the invention is to improve the quality of the metallization coating, by increasing the mechanical strength, ensuring vacuum density at high operating temperatures and the duration of the work at these temperatures.
Указанный технический результат достигается использованием пасты на основе молибдена и спека оксидов металлов алюминия и кальция, при этом паста дополнительно содержит марганец, при следующем соотношении компонентов, вес.%The specified technical result is achieved by using a paste based on molybdenum and sintered metal oxides of aluminum and calcium, while the paste additionally contains manganese, in the following ratio of components, wt.%
а спек дополнительно содержит оксиды магния, кремния, титана, бария, железа, при следующем соотношении компонентов в нем, вес.%and the spec additionally contains oxides of magnesium, silicon, titanium, barium, iron, with the following ratio of components in it, wt.%
Наличие в пасте дополнительно марганца, а в спеке оксидов магния, кремния, титана, бария, железа позволит:The presence of additional manganese in the paste, and in the cake of oxides of magnesium, silicon, titanium, barium, iron, will allow:
Во-первых, снизить температуру вжигания до 1350°С.First, reduce the burning temperature to 1350 ° C.
Присутствие марганца в совокупности с оксидами кальция, алюминия и магния стало возможным образование стеклофазы, котораяThe presence of manganese in combination with oxides of calcium, aluminum and magnesium made possible the formation of a glass phase, which
а) частично закристаллизована, и, следовательно, не происходит ее вытеснение из металлизационного покрытия в процессе пайки высокотемпературными припоями,a) partially crystallized, and, therefore, it is not displaced from the metallization coating during brazing with high-temperature solders,
б) обладает высокой вязкостью, а как было указано выше, это позволит работать с высокотемпературными припоями и в течение продолжительного времени без нарушения целостности металлизированных диэлектрических изделий.b) has a high viscosity, and as mentioned above, this will allow working with high-temperature solders and for a long time without violating the integrity of metallized dielectric products.
Во-вторых, наличие в спеке оксидов кремния, титана, бария и железа приводит:Secondly, the presence in the cake of oxides of silicon, titanium, barium and iron leads to:
а) к получению стеклофазы с коэффициентом термического расширения, близким по значению к коэффициентам термического расширения молибдена и диэлектрического материала, что в свою очередь обеспечивает снижение напряжений на границе металлизационное покрытие - диэлектрический материал и, следовательно, повышение механической прочности металлизационного покрытия,a) to obtain a glass phase with a thermal expansion coefficient close in value to the thermal expansion coefficients of molybdenum and dielectric material, which in turn provides a reduction in stresses at the interface of the metallization coating - dielectric material and, consequently, an increase in the mechanical strength of the metallization coating,
б) к повышению свойства смачиваемости стеклофазы, что обеспечивает равномерное распределение ее между зернами молибдена и улучшение смачиваемости ею диэлектрического материала и, следовательно, повышению качества металлизационного покрытия.b) to increase the wettability of the glass phase, which ensures its uniform distribution between the molybdenum grains and improves the wettability of the dielectric material with it and, therefore, the quality of the metallization coating.
Таким образом, предлагаемая паста для металлизации диэлектрических материалов, с одной стороны, позволит снизить температуру вжигания до 1350°С, а, с другой стороны, позволит работать при более высоких температурах порядка 1100°С, что особенно важно при использовании в технике СВЧ.Thus, the proposed paste for metallization of dielectric materials, on the one hand, will reduce the burning temperature to 1350 ° C, and, on the other hand, will allow it to work at higher temperatures of about 1100 ° C, which is especially important when used in microwave technology.
Пример 1Example 1
Предложенная паста была использована для металлизации керамики ВК94-1.The proposed paste was used for metallization of VK94-1 ceramics.
Технологический процесс включает:The technological process includes:
- приготовление спека, для чего смешивают компоненты спека состава и количества, соответствующего средним значениям, указанным в формуле изобретения, с последующей термообработкой на воздухе при температуре 1300°С в течение двух часов. Далее осуществляют помол спека;- preparation of cake, for which they mix the components of cake composition and amount corresponding to the average values specified in the claims, followed by heat treatment in air at a temperature of 1300 ° C for two hours. Next, grind the cake;
- приготовление собственно пасты для металлизации, для чего осуществляют помол молибдена, далее смешивают порошки молибдена, марганца, спека и связующего, в качестве которого используют раствор нитроклетчатки в изоамилацетате.- preparation of the actual paste for metallization, for which molybdenum is milled, then molybdenum, manganese, cake and binder powders are mixed, which is used as a solution of nitrocellulose in isoamyl acetate.
Примеры 2-5Examples 2-5
Аналогично примеру 1 приготовлены пасты для металлизации, но при других количественных значениях компонентов, как указанных в формуле изобретения (примеры 2-3), так и выходящих за ее пределы (примеры 4-5).Analogously to example 1, pastes for metallization were prepared, but with other quantitative values of the components, both indicated in the claims (examples 2-3), and beyond it (examples 4-5).
Приготовленные составы паст для металлизации наносят методом ротационной печати на поверхность изделий, выполненных из керамики ВК94-1 с толщиной покрытия 65±5 мкм с последующим вжиганием в водородной печи в увлажненной атмосфере с температурой точки росы +25°С смеси газов азота и водорода при их соотношении 2:1 соответственно, при температуре 1350°C в течение 30-60 минут.The prepared paste compositions for metallization are applied by rotational printing on the surface of products made of VK94-1 ceramics with a coating thickness of 65 ± 5 μm, followed by annealing in a hydrogen furnace in a humidified atmosphere with a dew point temperature of + 25 ° C a mixture of nitrogen and hydrogen gases when they are 2: 1 ratio, respectively, at a temperature of 1350 ° C for 30-60 minutes.
Далее осуществляют пайку указанных изделий, для чего на металлизированные их поверхности наносят никель толщиной 3 мкм.Next, these products are soldered, for which nickel 3 microns thick is applied to their metallized surfaces.
Далее осуществляют пайку указанных изделий, для чего на металлизированные их поверхности наносят никель толщиной 3 мкм гальваническим методом и затем осуществляют пайку изделий медным припоем с коваром 29НК.Then, the indicated products are brazed, for which purpose nickel 3 microns thick is applied on the metallized surfaces by a galvanic method, and then the products are brazed with copper solder with 29NK insidious.
После пайки образцы были переданы на испытания на предмет:After soldering, the samples were transferred for testing for:
- механической прочности, посредством изгиба и отрыва,- mechanical strength, through bending and tearing,
- вакуумной плотности течеискателем непосредственно после пайки и затем согласно ОСТ 11.332.702-83.- vacuum density leak detector immediately after soldering and then according to OST 11.332.702-83.
Результаты испытаний представлены в таблице.The test results are presented in the table.
Как видно из таблицы, образцы изделий из керамики ВК94-1, металлизированные предлагаемой пастой (примеры 1-3), выдержали все виды испытаний в отличие от образца изделия (пример 4), в котором спай не получен вообще из-за недостаточного количества молибдена в составе пасты и превышения количества оксидов в спеке, и образца изделия (пример 5), в котором наблюдается снижение порядка 50 и 25 процентов механической прочности и вакуумной плотности соответственно.As can be seen from the table, samples of ceramic products VK94-1, metallized by the proposed paste (examples 1-3), passed all types of tests, unlike the sample of the product (example 4), in which the junction was not obtained at all due to the insufficient amount of molybdenum in the composition of the paste and the excess amount of oxides in the cake, and the product sample (example 5), in which there is a decrease in the order of 50 and 25 percent of mechanical strength and vacuum density, respectively.
Те же результаты, как и в примере 5 наблюдаются в прототипе.The same results as in example 5 are observed in the prototype.
Таким образом, предлагаемая паста для металлизации диэлектрических материалов и изделий из них позволит по сравнению с прототипом повысить качество металлизационного покрытия.Thus, the proposed paste for metallization of dielectric materials and products from them will allow, in comparison with the prototype, to improve the quality of the metallization coating.
При этом механическая прочность и вакуумная плотность повышены на 50 и 25 процентов соответственно.At the same time, mechanical strength and vacuum density are increased by 50 and 25 percent, respectively.
И это в условиях повышенных рабочих температур порядка 1100°С и продолжительности времени работы порядка 5 мин и более при этих температурах в процессе эксплуатации указанных изделий, что особенно важно при использовании указанных изделий в технике СВЧ.And this is in conditions of elevated operating temperatures of about 1100 ° C and a duration of about 5 minutes or more at these temperatures during operation of these products, which is especially important when using these products in microwave technology.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство СССР №514797, МПК С04В 41/14, бюлл. №19, 1976 г.1. USSR author's certificate No. 514797, IPC 41B 41/14, bull. No. 19, 1976
2. П.Н.Ермаков, Н.Т.Андрианов и др. Влияние некоторых факторов на качество металлизационных покрытий керамики ВК94-1. // Электронная техника, сер.14. Материалы, вып.1, 1982 г.2. P. N. Ermakov, N. T. Andrianov and others. The influence of some factors on the quality of metallization coatings of VK94-1 ceramics. // Electronic Engineering, ser. 14. Materials, issue 1, 1982
3. Авторское свидетельство СССР №427914, МПК С04В 41/88, бюлл. №18, 1974 г.3. USSR author's certificate No. 429714, IPC С04В 41/88, bull. No. 18, 1974
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100786/03A RU2336249C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Paste for metallisation of dielectric materials and products from them |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100786/03A RU2336249C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Paste for metallisation of dielectric materials and products from them |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007100786A RU2007100786A (en) | 2008-07-20 |
RU2336249C1 true RU2336249C1 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007100786/03A RU2336249C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Paste for metallisation of dielectric materials and products from them |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2336249C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665939C1 (en) * | 2017-07-18 | 2018-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Method of ceramics metallization |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007100786/03A patent/RU2336249C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665939C1 (en) * | 2017-07-18 | 2018-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Method of ceramics metallization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007100786A (en) | 2008-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4812144B2 (en) | Aluminum nitride sintered body and manufacturing method thereof | |
US5063121A (en) | Circuit substrate comprising nitride type ceramics, method for preparing it, and metallizing composition for use in it | |
US3620799A (en) | Method for metallizing a ceramic body | |
CA2039205A1 (en) | Process for brazing metallized components to ceramic substrates | |
JPH07500450A (en) | Silver-rich conductor composition with high thermal cycle adhesion and aging adhesion | |
CN102557759B (en) | High-temperature metallization method of aluminum nitride ceramic | |
JPH0393683A (en) | Copper paste and metallizing using same paste | |
CN109384474A (en) | Ceramic low-temp active metallization lotion, ceramic metallization method and the vacuum electron device according to this method preparation | |
CN105541367B (en) | A kind of ceramic discharge tube low temperature nickel metallization method for sealing | |
KR19990037503A (en) | Aluminum nitride sintered body and metallized substrate manufactured therefrom | |
US10177069B2 (en) | Heat-dissipating structure and semiconductor module using same | |
RU2336249C1 (en) | Paste for metallisation of dielectric materials and products from them | |
Belyakov et al. | Metallization of aluminun nitride ceramic | |
US5370907A (en) | Forming a metallized layer on an AlN substrate by applying and heating a paste of a metal composed of W and Mo | |
RU2528815C1 (en) | Metallising paste and method of aluminium nitride ceramics metallisation | |
US20020139457A1 (en) | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel | |
RU2803271C1 (en) | Composition for metallization of ceramics | |
RU2619616C2 (en) | Paste for aluminium nitride ceramics metallization | |
CN108218463A (en) | A kind of AlN ceramic and the method for oxygen-free copper sealing-in | |
RU2374056C1 (en) | Solder metal for soldering | |
SU1625855A1 (en) | Frit for metal plating paste | |
SU1038325A1 (en) | Paste for metallizing high-alumina ceramic material | |
EP1300377A2 (en) | Process for producing ceramic member for bonding, ceramic member for bonding, vacuum switch, and vacuum vessel | |
CN117447223A (en) | Method for sealing AlN ceramic by glass-ceramic | |
JP3046342B2 (en) | Method for producing aluminum nitride powder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |