SU1756311A1 - Method of metallization of ceramics - Google Patents
Method of metallization of ceramics Download PDFInfo
- Publication number
- SU1756311A1 SU1756311A1 SU904838234A SU4838234A SU1756311A1 SU 1756311 A1 SU1756311 A1 SU 1756311A1 SU 904838234 A SU904838234 A SU 904838234A SU 4838234 A SU4838234 A SU 4838234A SU 1756311 A1 SU1756311 A1 SU 1756311A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- metallization
- titanium
- target
- palladium
- ceramics
- Prior art date
Links
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
- C04B41/009—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
- C04B41/45—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
- C04B41/5133—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal with a composition mainly composed of one or more of the refractory metals
Abstract
Шихта содержит, мас,%: высокоглиноземистый цемент 5,0-15.0, литографский камень - остальное. При этом она содержит литографский камень фракции 200-100 мкм и не более 100 мкм в соотношении 1:1. Выход поликристаллического алмаза 62-82 ка- раг. 1 табл., 1 ил.The mixture contains, by weight,%: high-alumina cement 5,0-15.0, lithographic stone - the rest. At the same time, it contains a lithographic stone with a fraction of 200-100 microns and no more than 100 microns in a 1: 1 ratio. Polycrystalline diamond yield 62–82 carag. 1 tab., 1 Il.
Description
Изобретение относитс к способу металлизации внутренней поверхности отверстий малого диаметра в печатных платах и детал х из керамики и может быть использовано в электронной, радиотехнической и приборостроительной промышленности.The invention relates to a method for the metallization of the inner surface of small-diameter holes in printed circuit boards and ceramic parts and can be used in the electronic, electronic and instrument-making industry.
Известен способ химической металлизации внутренних поверхностей отверстий малого диаметра в печатных платах из керамики (например, поликора, керамики 22ХС, стоала, ситаллов различных марок и др.), заключающийс в том, что металлизируемую поверхность керамики сенсибилизируют раствором хлористого олова, а затем обрабатывают в растворе хлористого паллади и после образовани электропровод щего покрыти гальванически осаждают слой меди, никел или другс(го металла необходимой толщиныA known method of chemical metallization of the inner surfaces of small-diameter holes in printed circuit boards made of ceramics (for example, polycor, 22XC ceramics, stood, various grades of cellars, etc.), which means that the metallized surface of the ceramics is sensitized with a solution of tin chloride, and then treated in solution palladium chloride, and after the formation of an electrically conductive coating, a layer of copper, nickel, or another (of a metal of the required thickness
Однако способ не обладает селективностью и поэтому металлизируютс все поверхности , обрабатываемые хлористым оловом и хлористым оловом и хлористым палладием , в том числе и поверхности подвесочных приспособлений. Это усложн ет процессHowever, the method does not have selectivity and therefore all surfaces treated with tin chloride and tin chloride and palladium chloride are metallized, including the surfaces of the suspension devices. This complicates the process.
формировани металлизационного покрыти , увеличивает нерациональный расход материалов, а затрудн ет автоматизацию технологического процесса. Процесс отличаетс повышенной энергоемкостью и трудоемкостью в с в з и с , что необходимо шлифовкой удал ть металлизациомное покрытие с участков, которые не подлежат металлизации, а дл получени высокого поверхностного электросопротивлени необходима последующа полировка шлифованных участков. Этот способ применим лишь при ручном обслуживании и небольшой производственной программе.forming a metallization coating increases the waste of materials and makes it difficult to automate the process. The process is characterized by increased energy consumption and laboriousness in the use of c and c, that it is necessary to remove the metallization coating from the areas that are not subject to metallization by grinding, and subsequent polishing of the polished areas is necessary to obtain a high surface resistivity. This method is applicable only for manual maintenance and a small production program.
Известен также способ металлизации внутренних стенок отверстий в керамических детал х, заключающийс в том, что деталь погружают в металлизационную пасту из тугоплавких металлов и их оксидов, выдерживают в ней до полного заполнени отверстий, удал ют избыток пасты и провод т вжмгание пасты в среде воДорода при температуре 1670-1750 К.There is also known a method of metallization of the inner walls of the holes in the ceramic parts, which consists in immersing the part in a metallization paste of refractory metals and their oxides, holding it until the holes are completely filled, removing the excess paste and pressing the paste into hydrogen. temperature 1670-1750 K.
К недостаткам способа относ тс несовершенность метода нанесени пасты наThe disadvantages of the method include the imperfection of the method of applying paste on
СWITH
АBUT
«ЯМЯГЙ"YAMYAGY
внутренние-стенки отверстий малого диаметра , трудность полумени покрыти одинаковой тола1ины, нерациональный расход пасты из-за того, что одновременно металлизируютс м другие поверхности, покрытие с которых после вжигани удал ют механической обработкой (шлифовкой, полировкой ), т.е. способ не обладает селективностью , ожигани е пасты провод т во взрывоопасной среде (водород) при высокой температуре 1670-1750 К.inner-walls of small-diameter holes, difficulty of half-covering the same tola, irrational paste consumption due to the fact that at the same time other surfaces are metallized, the coating from which after burning is removed by machining (grinding, polishing), i.e. the method does not have selectivity; paste is burned in an explosive atmosphere (hydrogen) at a high temperature of 1670-1750 K.
Наиболее близким по технической сущности вл етс способ металпизации керамики путем напылени в вакууме 6,65-10 3-1,33-10 3 Па ( торр) палладиевого сплава, содержащего 20-70% Со, а дл улучшени адгезии покрыти к керамике в металлизационный слой ввод т 3-20% хрома, марганца или титана. Технологический процесс металлизации состоит из следующих операций, обработка металлизируемой поверхности ионной бомбардировкой в тлеющем разр де при давлении 10 Па (8 -10 2 торр), напыление активно го металла (хрома, марганцр) в вакууме 6,65 ,33-103 Па (5-Ю -1-10 5 торр) при температуре испарител 1275 К (1100°С), затем осаждение палладий-кобальтового сплава при температуре испарител 1525-1575 К (1250-1300°С) Испарение осаждаемых металлов провод т из вольфрамовой лодочки. .The closest to the technical essence is the method of metalpization of ceramics by spraying a vacuum of 6.65-10 3-1.33-10 3 Pa (Torr) palladium alloy containing 20-70% of Co, and to improve the adhesion of the coating to ceramics in the metallization a layer of 3-20% chromium, manganese or titanium is introduced. The technological process of metallization consists of the following operations, treatment of the metallized surface by ion bombardment in a glow discharge at a pressure of 10 Pa (8 -10 2 Torr), deposition of an active metal (chromium, manganese) in a vacuum of 6.65, 33-103 Pa (5 -U -1-10 5 Torr) at an evaporator temperature of 1275 K (1100 ° C), then deposition of a palladium-cobalt alloy at an evaporator temperature of 1525-1575 K (1250-1300 ° C) Evaporation of the deposited metals is carried out from a tungsten boat. .
Недостатками обсуждаемого способа металлизации керамики вл етс его много- етадийность, вызванна необходимостью проведени ионной очистки, осаждени ак тивного металла и палладиевого сплава при различных давлени х в рабочем объеме и при различных температурах испарител ,The disadvantages of the discussed method of metallization of ceramics are its multi-stage nature, caused by the need to carry out ionic cleaning, deposition of the active metal and palladium alloy at different pressures in the working volume and at different evaporator temperatures,
Кроме того, способ не позвол ет получать стабильные результаты при металлизации криволинейных поверхностей и внутренних поверхностей отверстийIn addition, the method does not allow to obtain stable results when metallizing curved surfaces and internal surfaces of the holes.
Целью изобретени вл етс упрощение металлизации внутренних поверхностей отверстий малого диаметра, повышение адгезии покрыти с подложки и Снижение энергоемкости способаThe aim of the invention is to simplify the metallization of the inner surfaces of small-diameter holes, increase the adhesion of the coating to the substrate and reduce the energy intensity of
Поставленна цель достигаетс тем, что в процессе металлизации керамики сборку из керамической детали и мишени, изготовленной на основе палладий- и титансодер- жащих компонентов, нагревают в вакуумеThe goal is achieved by the fact that in the process of metallization of ceramics, the assembly from a ceramic part and a target made on the basis of palladium- and titanium-containing components is heated in vacuum
до температуры 500-600 К и дополнительно локально нагревают распыл емую мишень несколькими импульсами излучени лазера с энергией в импульсе 42-75 Дж, причем в качестве компонентов мишени используют хлористый палладий и гидрид титана при следующем сротношении, масс %: хлористый палладий 74-82%; гидрид титана остальное, to a temperature of 500-600 K and additionally locally heat the sputtered target with several laser pulses with a pulse energy of 42-75 J, and palladium chloride and titanium hydride are used as target components at the following ratio, mass%: palladium chloride 74-82% ; titanium hydride the rest,
Под действием импульсного лазерногоUnder the action of a pulsed laser
излучени температура мишени в месте облучени быстро поднимаетс выше 800 К, материал мишени распыл етс , при отом хлористый палладий разлагаетс на палладий и хлор, а гидрид титана - на титан иThe radiation temperature of the target at the site of irradiation quickly rises above 800 K, the target material is sprayed, while at rest the palladium chloride decomposes into palladium and chlorine, and the titanium hydride into titanium and
водород. Пары паллади и титана конденсируютс на металлизируемой поверхности керамики, газообразные хлор и водород, а также газообразные продукты их взаимодействи между собой и с адсорбированными на металлизируемой поверхности веществами откачиваютс из зоны металлизации вакуумным насосом. Покрытие нужной толщины получают воздействием на мишень соответствующим количеством импульсов лазерного излучени ,hydrogen. Palladium and titanium vapors are condensed on the metallized surface of ceramics, chlorine gas and hydrogen, and the gaseous products of their interaction with each other and with the substances adsorbed on the metallized surface are pumped out of the metallization zone by a vacuum pump. The coating of the desired thickness is obtained by exposing the target to an appropriate number of pulses of laser radiation,
Упрощение технологии металлизации криволинейных поверхностей керамических деталей и внутренней поверхности отверстий и снижение энергоемкости способаSimplification of the technology of metallization of the curved surfaces of ceramic parts and the inner surface of the holes and reducing the energy intensity of the method
достигаетс одностадийнсстыо технологического процесса, применением импульсного лазера дл распылени мишени и локального нагрева разлагающихс палладий- и титансодер, соединений доA single-stage process is achieved by using a pulsed laser to spray the target and locally heat the decomposing palladium and titanium coder, compounds to
температуры разложени , отсутствием каких-либо вспомогательных материалов в процессе металлизации Способ позвол ет автоматизировать процесс металлизации керамических деталей с большим количеством отверстий применением двухкоорди- натного стола и микропроцессора с соответствующей программой.decomposition temperatures, the absence of any auxiliary materials in the metallization process. The method allows one to automate the metallization process of ceramic parts with a large number of holes using a two-coordinate table and a microprocessor with an appropriate program.
Повышение адгезии металлизационно- го покрыти к подложке достигают использованием в качестве распыл емого материала хлористого паллади и гидрида титана, которые при локальном нагреве до температуры выше 800 К импульсным лазерным излучением разлагаютс соответственно на палладий и хлор, титан и водород. Хлор и водород в момент разложени наход тс в атомарном состо нии и поэтому активно взаимодействуют между собой, образу газообразный хлористый водород,An increase in the adhesion of the metallization coating to the substrate is achieved by using palladium chloride and titanium hydride as a sputtered material, which, when locally heated to temperatures above 800 K, are decomposed by pulsed laser radiation into palladium and chlorine, titanium and hydrogen, respectively. Chlorine and hydrogen at the time of decomposition are in the atomic state and therefore actively interact with each other, forming gaseous hydrogen chloride,
и с адсорбированными на металлизируемой поверхности веществами (кислород, азот, углекислый газ и др.), способству дополнительной очистке металлизируемой поверхности . Газообразные хлор и водород иand with substances adsorbed on the surface to be metallized (oxygen, nitrogen, carbon dioxide, etc.), contributing to the additional cleaning of the surface to be metallized. Chlorine gas and hydrogen and
продукты их взаимодействи (пары воды, хлористый водород, метан и др.) откачиваютс из зоны металлизации вакуумной системой . Металлы (палладий и титан) конденсируютс нз относительно холоднойthe products of their interaction (water vapor, hydrogen chloride, methane, etc.) are pumped out of the metallization zone by a vacuum system. Metals (palladium and titanium) are condensed in the relatively cold
поверхности керамики, образу металлйза- ционное покрытие.ceramic surfaces to form a metallization coating.
Повышению адгезии способствует применение титана в качестве одного ИЗ компо- нентов покрыти . Титан при температуре 500-600 К взаимодействует с оксидом алюмини , вл ющимс одним из основных составл ющих названных выше керамических материалов, с образованием системы твердых растворов компонентов керамики (алюмини и кислорода) с титаном и палладием. Кроме того, при температуре подложки 500- 600 К после осаждени титана и паллади происходит их диффузи по границам зерен и структурным неоднородност м зерен (дислокации, вакансии) керамики. В результате химического воздействи осажденного металла с керамикой и диффузии его по границам зерен и структурным неоднородност м адгези титан па лладиевого покрыти оказываетс соизмеримой с прочностью материала подложки при раст жении и сдвиге.Adhesion is enhanced by the use of titanium as one of the coating components. Titanium at a temperature of 500-600 K interacts with alumina, which is one of the main components of the above-mentioned ceramic materials, with the formation of a system of solid solutions of the components of ceramics (aluminum and oxygen) with titanium and palladium. In addition, when the substrate temperature is 500-600 K after deposition of titanium and palladium, they diffuse along the grain boundaries and structural inhomogeneities of the grains (dislocations, vacancies) of ceramics. As a result of the chemical effect of the deposited metal with ceramics and its diffusion along the grain boundaries and structural inhomogeneities of the adhesion of the titanium to the palladium coating, it is comparable with the strength of the substrate material under stretching and shear.
На чертеже приведена схема, реализующа способ.The drawing shows a scheme that implements the method.
Пример. Деталь 1 из пол и кора толщиной 1,2 мм с отверстием 2 малого диаметра (например, 0,8 мм) контактно складывают с мишенью 3, спрессованной из смеси хлористого паллади и гидрида титана (74-82 мас.% PdCl, 26-18 мас.% Tihte). Сборку устанавливают в фиксирующее приспособление , размещают внутри нагревател 8, который находитс в вакуумной камере 4 (фиг, 1). Луч лазера 6 линзой 7 фокусируетс через окно 5 и металлизируемое отверстие 2 на поверхности мишени 3. Давление в вакуумной камере снижаетс до Па и затем включаетс нагреватель 8, который нагревают сборку до температуры 500-600 К. После достижени этой температуры несколькими импульсами лазера с энергией 42-75 Дж в импульсе распыл ют мишень, Распыл емые хлористый палладий и гидрид титана при этом нагреваютс до температуры свыше 800 К. При такой температуре хлористый палладий разлагаетс на палладий и хлор, а гидрид титана на титан и водород . Газообразные хлор и водород, а также продукты их взаимодействи между собой с адсорбированными веществами отсасываютс вакуумной системой. Металлы (палладий и титан) конденсируютс на внутренней поверхности отверсти .Example. Detail 1 of the floor and bark with a thickness of 1.2 mm with a hole 2 of small diameter (for example, 0.8 mm) is put in contact with the target 3 pressed from a mixture of palladium chloride and titanium hydride (74-82 wt.% PdCl, 26-18 wt.% Tihte). The assembly is installed in the fixing device, placed inside the heater 8, which is located in the vacuum chamber 4 (Fig. 1). The laser beam 6 is focused by lens 7 through the window 5 and the metallized hole 2 on the surface of the target 3. The pressure in the vacuum chamber decreases to Pa and then the heater 8 is turned on, which heats the assembly to a temperature of 500-600 K. After reaching this temperature several energy pulses of the laser 42-75 J pulse is pulverizing the target. The sprayed palladium chloride and titanium hydride are heated to temperatures above 800 K. At this temperature, palladium chloride decomposes into palladium and chlorine, and titanium hydride into titanium and hydrogen. Chlorine gas and hydrogen, as well as the products of their interaction with each other with adsorbed substances, are sucked off by a vacuum system. Metals (palladium and titanium) are condensed on the inner surface of the hole.
Дл получени равновесной структуры покрыти с низким уровнем внутренних напр жений на поверхности раздела покрытие-керамика рекомендуетс проводить 5 гомогенизирующий отжиг при температуре 850-950 К в том же вакууме, J To obtain an equilibrium structure of the coating with a low level of internal stresses at the surface of the coating-ceramic interface, it is recommended to conduct 5 homogenizing annealing at a temperature of 850-950 K in the same vacuum, J
Результаты опытов сведе йьГв таблицу.The results of the experiments reduce the table.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает меньшей трудоем- 0 костью (предлагаемый способ позвол ет получать титзнпал Л адиевое покрытие толщиной 1-3 мкм за одну операцию (в прототипе -3), способ позвол ет автоматизировать процесс Ъгёталл иза цйи даже труд- 5 недоступных поверхностей, в частности отверстий малого диаметра в керамических платах и детал х), энергоемкостью в 1,5- 2 раза ниже по сравнению со способом прототипом. Предлагаемый способ по- 0 звол ет получать покрыти с высокой адгезией к неорганическим диэлектрикам благодар химическому взаимодействию титанопалладиевого сплава с оксидом алюмини и диффузии металла 5 покрыти по границам зерен структурным неоднородност м материала подложки , а такЖе металлизац ионное пбкрытие с удовлетворительной па емо- стью низко- и сред Н епла вкими припо ми 0 на основе олова, серебра и меди,The proposed method, compared with the prototype, has less laboriousness (the proposed method allows obtaining a titanium coating with a thickness of 1-3 µm in one operation (in prototype -3), the method allows automating the process of unavailable surfaces, in particular, small-diameter holes in ceramic plates and parts), are 1.5 to 2 times less power than the prototype method. The proposed method makes it possible to obtain coatings with high adhesion to inorganic dielectrics due to the chemical interaction of the titanopalladium alloy with aluminum oxide and the diffusion of metal 5 of the coating along the grain boundaries to structural inhomogeneities of the substrate material, as well as a metal coating ionic coating with a satisfactory capacity of low and media N heat solids 0 based on tin, silver and copper,
шsh
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904838234A SU1756311A1 (en) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | Method of metallization of ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904838234A SU1756311A1 (en) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | Method of metallization of ceramics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1756311A1 true SU1756311A1 (en) | 1992-08-23 |
Family
ID=21520343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904838234A SU1756311A1 (en) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | Method of metallization of ceramics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1756311A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649624C1 (en) * | 2017-03-01 | 2018-04-04 | Акционерное общество "Государственный завод "Пульсар" | Method of double-side metallization of ceramic plates |
RU220113U1 (en) * | 2023-03-15 | 2023-08-25 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Metallized ceramic substrate for semiconductor device |
-
1990
- 1990-04-04 SU SU904838234A patent/SU1756311A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Мг 172223, кл. Н 01J 5/26, 1965. За вка DE № 2906888, кл, С 04 В 41 /14, 1980. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649624C1 (en) * | 2017-03-01 | 2018-04-04 | Акционерное общество "Государственный завод "Пульсар" | Method of double-side metallization of ceramic plates |
RU2803667C1 (en) * | 2022-07-26 | 2023-09-19 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Method for manufacturing ceramic boards for microwave monolithic integrated circuits |
RU220113U1 (en) * | 2023-03-15 | 2023-08-25 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Metallized ceramic substrate for semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5055169A (en) | Method of making mixed metal oxide coated substrates | |
RU2114210C1 (en) | Process of formation of carbon diamond-like coat in vacuum | |
Vadillo et al. | Effect of plasma shielding on laser ablation rate of pure metals at reduced pressure | |
US4948629A (en) | Deposition of diamond films | |
McCafferty et al. | Naval research laboratory surface modification program: ion beam and laser processing of metal surfaces for improved corrosion resistance | |
CA2182247A1 (en) | Apparatus and method for treatment of substrate surface using plasma focused below orifice leading from chamber into substrate containing area | |
US10513778B2 (en) | Native or uncontrolled oxide reduction by HWCVD H* using specific metal chamber liner | |
Mihailescu et al. | Pulsed laser deposition: an overview | |
US4415420A (en) | Cubic boron nitride preparation | |
SU1756311A1 (en) | Method of metallization of ceramics | |
US9340871B1 (en) | Quality multi-spectral zinc sulfide | |
Mihailescu et al. | Excimer laser reactive ablation: An efficient approach for the deposition of high quality TiN films | |
Michalski | DC glow discharge in a gas under lowered pressure in ion nitriding of Armco iron | |
RU2425908C2 (en) | Procedure for application of coating by means of pulse laser and object with coating applied by such procedure | |
Vlasova et al. | Laser-induced Si3N4–TiN ceramics degradation | |
EP0336574A1 (en) | Producing a layer of transparent conductive zinc oxide | |
RU2724291C1 (en) | Method of preparing substrate surface from aluminum nitride ceramics for thin film metallization | |
Mihailescu et al. | Synthesis and deposition of silicon nitride films by laser reactive ablation of silicon in low pressure ammonia: A parametric study | |
Thangaraj et al. | Corrosion studies of DC reactive magnetron sputtered alumina coating on 304 SS | |
Shafeev et al. | Influence of laser wavelength on activation of ZrO2 ceramics for electroless metal plating | |
RU2146724C1 (en) | Method for depositing composite coatings | |
Pimenov et al. | Laser activation of diamond films for electroless metal plating: Valence band modifications | |
SU1110212A1 (en) | Cutting tool and method for manufacturing same | |
JPS6350456A (en) | Surface treatment for aluminum material | |
JPS6022071B2 (en) | Method for manufacturing electrodes for electrolysis |