WO2016198226A1

WO2016198226A1 - Aktivhartlot zum aktivhartlöten von keramik

Info

Publication number: WO2016198226A1
Application number: PCT/EP2016/060453
Authority: WO
Inventors: Andreas Rossberg; Elke Schmidt; Markus Rettenmayr; Peter Siegmund
Original assignee: Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-12-15
Also published as: DE102015108949A1

Abstract

Es ist ein die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan aufweisendes Aktivhartlot zur Aktivhartlötung von keramischen Körpern (A,B), insb. von Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid, beschrieben, mit dem qualitativ hochwertigere Aktivhartlötungen keramischer Körper (A, B) erzielt werden können, das sich dadurch auszeichnet, dass das Aktivhartlot eine benetzungsfördernde Komponente (K) aus Kupfer oder Silber enthält.

Description

Aktivhartlot zum Aktivhartlöten von Keramik

Die Erfindung betrifft Zirkonium, Nickel und Titan aufweisende Aktivhartlote zum Aktivhartlöten von keramischen Körpern.

Aktivhartlote zum Aktivhartlöten von keramischen Körpern werden zum Beispiel zur Herstellung keramischer Drucksensoren eingesetzt, die heute weit gefächerte Anwendung in nahezu allen Bereichen der industriellen Druck- Messtechnik finden.

In der EP 490 807 A1 ist ein keramischer Drucksensor beschrieben, mit

- einer mit einem Druck beaufschlagbaren, druckabhängig elastisch

verformbaren keramischen Messmembran,

- einem Grundkörper, und

- einer einen äußeren Rand der Messmembran unter Einschluss einer

Druckkammer mit einem äußeren Rand einer der Messmembran

zugewandten Stirnseite des Grundkörpers verbindenden Aktivhartlötung.

Messmembran und Grundkörper dieser Drucksensoren bestehen aus Keramik, z.B. aus Aluminiumoxid, und sind mittels eines eine Zr-Ni-Legierung und Titan aufweisenden ternären Aktivhartlots druckdicht gefügt.

Zum Aktivhartlöten von Keramik geeignete Aktivhartlote zeichnen sich dadurch aus, dass sie mindestens eine aktive Komponente aufweisen, die bei der Löttemperatur chemisch mit der Keramik reagiert. Zr-Ni-Ti Aktivhartlote enthalten Zirkonium und Titan als aktive Komponenten, die beim Aktivhartlöten eine chemische Reduktion der Keramik bewirken. Durch die chemische

Reaktion entsteht eine chemische Verbindung zwischen der Keramik und dem Aktivhartlot. Die Qualität von Aktivhartlötungen hängt somit maßgeblich von der beim Aktivhartlöten ablaufenden chemischen Reaktion ab.

Die Reaktivität des Aktivhartlots spiegelt sich in den Benetzungseigenschaften des Aktivhartlots wieder. Ein Maß für die Benetzung einer Oberfläche ist ein in Fig. 1 dargestellter Benetzungswinkel O zwischen einer Tangente an einen auf die Oberfläche aufgebrachten Flüssigkeitstropfen und der Oberfläche. Bei benetzenden Flüssigkeiten bildet sich ein Benetzungswinkel von weniger als 90° aus, wobei der Benetzungswinkel umso kleiner ist, je besser die Flüssigkeit die Oberfläche benetzt. Nicht benetzende Flüssigkeiten bilden

Benetzungswinkel von mehr als 90° aus.

Zirkonium, Nickel und Titan aufweisende Aktivhartlote benetzen keramische Oberflächen, wobei sie z.B. auf Aluminiumoxid je nach Zusammensetzung des Aktivhartlots und der Beschaffenheit der Oberfläche Benetzungswinkel in der Größenordnung von 60° bis nahezu 90° ausbilden. Die Qualität, insb. die mechanische Festigkeit, von Aktivhartlötungen ließe sich verbessern, wenn es gelingen würde, Aktivhartlote zu ermitteln, die keramische Oberflächen besser benetzen. Im Unterschied zu der beim Aktivhartlöten stattfindenden chemischen Reaktion findet beim Hartlöten von metallischen Körpern eine Legierungsbildung statt, durch die sich Komponenten der als Hartlot eingesetzten flüssigen Legierung mit metallischen Komponenten der zu fügenden Körper verbinden. Ein Beispiel einer als Hartlot zum Hartlöten von Titan verwendbaren Legierung ist in einer im Februar 2010 im Band 25, in Ausgabe 02 des Journal of Materials Research erschienen Veröffentlichung der Autoren Ju-Hyun Sun, Dong-Myoung Lee, Chi- Hwan Lee, Joo-Wha Hong and Seung-Yong Shin mit dem Titel: A novel Zr-Ti- Ni-Cu eutectic System with low melting temperature for the brazing of titanium alloys near 800 °C, beschrieben. Dort wird eine Zirkonium, Nickel und Titan enthaltende Legierung untersucht und gezeigt, dass der Schmelzpunkt der

Legierung durch Zusatz von Kupfer reduziert werden kann. Darüber hinaus wird für eine Zirkonium, Nickel, Titan und Kupfer enthaltende Legierung anhand des Benetzungswinkels, den diese Legierung auf Titan ausbildet, verifiziert, dass sie als Hartlot zum Hartlöten von Titan einsetzbar ist.

Während eine Vielzahl von unterschiedlichsten Legierungen auf metallischen Oberflächen regelmäßig eine gute Benetzung mit Benetzungswinkeln von deutlich weniger als 90° bewirken, bewirken die allermeisten Legierungen auf keramischen Oberflächen typischer Weise keine oder nur eine deutlich schlechtere Benetzung. Ein Beispiel hierfür sind Kupfer-Silber-Legierungen, die als Hartlote zum Fügen von Metallen, wie zum Beispiel Kupfer, eingesetzt werden. Kupfer-Silber Legierungen bilden auf Metallen Benetzungswinkel von deutlich weniger als 90° aus, wohingegen sie auf keramischen Oberflächen Benetzungswinkel von deutlich mehr als 90° ausbilden. Keramische

Oberflächen lassen sich also durch Kupfer-Silber-Legierungen nicht benetzen.

Es sind Kupfer-Silber Aktivhartlote bekannt, die Titan als aktive Komponente enthalten. Diese Aktivhartlote sind zwar grundsätzlich zum Aktivhartlöten von Keramik verwendbar, sie weisen jedoch im Vergleich zu den eingangs genannten Zirkonium-Nickel-Titan Aktivhartloten in der Regel eine sehr hohe Duktilität auf, so dass sie für den Einsatz in der Druckmesstechnik, insb. in keramischen Drucksensoren ungeeignet sind. Bei duktilen Fügungen besteht die Gefahr, dass diese Fügungen sich unter Druckbelastung verformen, insb. plastisch verformen, was insb. bei hiermit ausgestatteten Drucksensoren zu einer unter Umständen drastischen Verschlechterung von deren

Messeigenschaften führen kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Aktivhartlot zur Aktivhartlötung von Keramik anzugeben, mit dem qualitativ hochwertigere Aktivhartlötungen keramischer Körper erzielt werden können.

Hierzu umfasst die Erfindung ein Aktivhartlot zur Aktivhartlötung von

keramischen Körpern, insb. von Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus

Aluminiumoxid, das die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan aufweist, und sich dadurch auszeichnet, dass

- das Aktivhartlot eine benetzungsfördernde Komponente enthält, und

- die benetzungsfördernde Komponente Kupfer oder Silber ist. Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

- das Aktivhartlot eine mengenmäßige Zusammensetzung aufweist, die einen durch die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan gebildeten ersten Anteil und einen durch die benetzungsfördernde Komponente gebildeten zweiten Anteil umfasst, und - die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan im ersten Anteil in einer mengenmäßigen Zusammensetzung vorliegen, der einer mengenmäßigen Zusammensetzung eines zur Aktivhartlötung der Keramik der Körper geeigneten Basis-Aktivhartlots entspricht.

Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

- das Aktivhartlot eine mengenmäßige Zusammensetzung aufweist, die einen durch die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan gebildeten ersten Anteil und einen durch die benetzungsfördernde Komponente gebildeten zweiten Anteil umfasst, und

- die Größe des zweiten Anteils am Aktivhartlot kleiner gleich 20 %, insb. kleiner gleich 10%, beträgt.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer

Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Aktivhartlots, das sich dadurch auszeichnet, dass

- das Aktivhartlot eine mengenmäßige Zusammensetzung aufweist, die einen durch die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan gebildeten ersten Anteil und einen durch die benetzungsfördernde Komponente gebildeten zweiten Anteil umfasst,

- eine Abhängigkeit eines Benetzungswinkels, den das Aktivhartlot im flüssigen Zustand auf der Keramik der zu verlötenden Körper ausbildet, von der Größe des Anteils der benetzungsfördernden Komponente am Aktivhartlot bestimmt wird, und

- anhand der Abhängigkeit die Größe des Anteils der benetzungsfördernden Komponente am Aktivhartlot derart bestimmt wird, dass ein

Benetzungswinkel, den das Aktivhartlot auf der Keramik im flüssigen Zustand ausbildet, kleiner ist als ein Benetzungswinkel, den ein aus Zirkonium, Nickel und Titan bestehendes, diese Komponenten in einer der mengenmäßigen Zusammensetzung des ersten Anteils entsprechenden Zusammensetzung enthaltendes Aktivhartlot auf dieser Keramik ausbildet.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass - eine Abhängigkeit einer Schmelztemperatur des Aktivhartlots von der Größe des Anteils der benetzungsfördernden Komponente am Aktivhartlot bestimmt wird, und

- die Größe des Anteils der benetzungsfördernden Komponente am Aktivhartlot anhand der Abhängigkeit der Schmelztemperatur von der Größe des Anteils der benetzungsfördernden Komponente am Aktivhartlot und der Abhängigkeit des Benetzungswinkels von der Größe des Anteils der benetzungsfördernden Komponente am Aktivhartlot bestimmt wird Weiter umfasst die Erfindung eine Verwendung einer Zirkonium, Nickel, Titan und Kupfer enthaltenden Legierung zur Aktivhartlötung von keramischen

Körpern, insb. keramischen Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid.

Weiter umfasst die Erfindung eine Verwendung einer Zirkonium, Nickel, Titan und Silber enthaltenden Legierung zur Aktivhartlötung von keramischen

Körpern, insb. keramischen Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid.

Des Weiteren umfasst die Erfindung einen Verbund aus miteinander mittels einer mit einem erfindungsgemäßen Aktivhartlot ausgeführten Aktivhartlötung verbundenen keramischen Körpern, insb. Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbunds besteht darin, dass

- einer der Körper eine mit einem Druck beaufschlagbare, druckabhängig elastisch verformbare keramische Messmembran, insb. eine aus Oxidkeramik, insb. Aluminiumoxid bestehende Messmembran, eines Drucksensors ist,

- der andere Körper ein keramischer Grundkörper, insb. ein aus Oxidkeramik, insb. Aluminiumoxid, bestehender Grundkörper des Drucksensors ist, und - ein äußerer Rand der Messmembran unter Einschluss einer Druckkammer mit einem äußeren Rand einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers über die Aktivhartlötung verbunden ist.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbunds sieht vor, dass mindestens einer der beiden Körper einen an eine Fügefläche des Körpers angrenzenden Lötstopp, insb. eine Nut oder eine Beschichtung, aufweist.

Das erfindungsgemäße Aktivhartlot bietet den Vorteil, dass es keramische Oberflächen aufgrund der im Aktivhartlot enthaltenen benetzungsfördernden Komponente deutlich besser benetzt. Mit dem erfindungsgemäßen Aktivhartlot ausgeführte Aktivhartlötungen weisen somit eine höhere Festigkeit und eine höhere Dichtheit auf, als mit Aktivhartloten ohne benetzungsfördernde

Komponente ausgeführte Aktivhartlötungen.

Während die Qualität der Benetzung bei mit Aktivhartloten mit großen, z.B. nur geringfügig unterhalb von 90° liegenden Benetzungswinkeln, ausgeführten Aktivhartlötungen durchaus größeren Schwankungen unterworfen sein kann, können mit dem erfindungsgemäßen Aktivhartloten aufgrund der deutlich geringeren Benetzungswinkel Aktivhartlötungen mit gleichbleibenderer und höherer Qualität hergestellt werden.

Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der

Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt: einen Benetzungswinkel, den eine flüssige Legierung auf einer

Oberfläche ausbildet; Fig. 2 zeigt: einen Benetzungswinkel eines Aktivhartlots in Abhängigkeit vom im

Aktivhartlot enthaltenen Anteil an Kupfer;

Fig. 3 zeigt: eine Schmelztemperatur eines Aktivhartlots in Abhängigkeit vom im

Aktivhartlot enthaltenen Anteil an Kupfer; und

Fig. 4 zeigt: einen keramischen Drucksensor.

Das erfindungsgemäße Aktivhartlot zur Aktivhartlötung von keramischen Körpern, insb. von Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid, weist die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan auf. Erfindungsgemäß enthält das Aktivhartlot zusätzlich eine benetzungsfordernde Komponente K, nämlich Kupfer oder Silber. Erfindungsgemäß wird also eine Zirkonium, Nickel, Titan und eine

benetzungsfordernde Komponente K, nämlich Kupfer oder Silber, enthaltende Legierung als Aktivhartlot zur Aktivhartlötung von keramischen Körpern, insb. keramischen Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid, verwendet. Zirkonium, Nickel, Titan und die benetzungsfordernde Komponente K sind im erfindungsgemäßen Aktivhartlot in einer mengenmäßigen Zusammensetzung enthalten, die beispielsweise in Atom% angegeben werden kann. Dabei kann die Zusammensetzung in einen ersten durch die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan gebildeten Anteil und einen durch die benetzungsfordernde Komponente K gebildeten zweiten Anteil unterteilt werden. Beträgt der Anteil der benetzungsfordernde Komponente K am Aktivhartlots X%, so ergibt sich eine Zusammensetzung von: (100-X)% [Zr_ANi_BTi_c] + X% K, wobei A, B und C die mengenmäßige Zusammensetzung der jeweiligen Komponente innerhalb des ersten Anteils des Aktivhartlots in Atom-% angeben. Die Größe X des Anteils der benetzungsfördernden Komponente K ist vorzugsweise kleiner gleich 20 %, vorzugsweise kleiner gleich 10 %.

Die mengenmäßige Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Aktivhartlots kann zum Beispiel ermittelt werden, indem als Ausgangspunkt ein zur

Aktivhartlötung der Keramikkörper geeignetes Zirkonium, Nickel und Titan in einer bestimmten Zusammensetzung Zr_ANi_BTi_c enthaltendes Basis-Aktivhartlot verwendet wird. Als Basis-Aktivhartlote können Lote mit aus dem Stand der Technik bekannten Zusammensetzungen herangezogen werden. Alternativ können aber auch neue Zusammensetzungen angesetzt werden, die für sich genommen grundsätzlich zur Aktivhartlötung von Keramik geeignet sind. Eine grundsätzliche Eignung ist bei Zusammensetzungen Zr_ANi_BTi_c gegeben, die die Keramik benetzen, also auf Oberflächen der zu verlötenden Keramik

Benetzungswinkel ausbilden, die zumindest geringfügig kleiner als 90° sind. Anhand der Zusammensetzung des Basis-Aktivhartlots kann die

mengenmäßige Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Aktivhartlots nun derart vorgegeben werden, dass die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan im ersten Anteil in einer mengenmäßigen Zusammensetzung enthalten sind, die gleich der mengenmäßigen Zusammensetzung des herangezogenen Basis- Aktivhartlots ist.

Im Anschluss daran wird die Größe X des Anteils der benetzungsfördernden Komponente K am Aktivhartlot bestimmt. Hierzu wird eine Reihe von

Messungen ausgeführt, in denen der Benetzungswinkel Θ, den das flüssige Aktivhartlot mit der Zusammensetzung (100-X)% [Zr_ANi_BTi_c] + X% K in

Abhängigkeit von der Größe X des Anteils der benetzungsfördernden

Komponente K am Aktivhartlot, auf einer Oberfläche aus der Keramik der zu verlötenden Körper ausbildet.

Fig. 2 zeigt hierzu ein Beispiel, in dem die Abhängigkeit des Benetzungswinkels O dargestellt ist, den ein Aktivhartlot mit der Zusammensetzung

(100-X)% [Zr₅ Ni₂6Ti2o] + X% K auf einer Oberfläche aus Aluminiumoxid in Abhängigkeit von der Größe X des Anteils der benetzungsfördernden

Komponente K ausbildet, wobei hier Kupfer als benetzungsfördernde

Komponente K eingesetzt wurde.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt der Benetzungswinkel O mit zunehmender Größe X des Kupferanteils zu. Während das Basis-Aktivhartlot ohne

Kupferzusatz auf Aluminiumoxid unter den vorliegenden Messbedingungen einen vergleichsweise großen Benetzungswinkel von 75° ausbildet, sinkt dieser mit zunehmendem Kupferanteil immer weiter ab. Dabei bildet sich bei einem Kupfer-Anteil von nur 2,5 % bereits ein deutlich niedrigerer Benetzungswinkel O von 68° aus. Bei einem Kupfer-Anteil von 5 % bildet sich ein Benetzungswinkel O von 52°, bei einem Kupfer-Anteil von 7,5 % ein Benetzungswinkel O von 42°, und bei einem Kupfer-Anteil von 10 % sogar ein Benetzungswinkel von nur 25°.

Über die Größe X des Anteils der benetzungsfördernden Komponente K am erfindungsgemäßen Aktivhartlot kann nicht nur der Benetzungswinkel O, sondern auch die Schmelztemperatur T innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden. Fig. 3 zeigt hierzu die Abhängigkeit der Schmelztemperatur T des auch Fig. 2 zugrunde liegenden Aktivhartlots mit der Zusammensetzung (100-X)% [Zr₅ Ni₂6Ti2o] + X% Cu auf einer Oberfläche aus Aluminiumoxid in Abhängigkeit von der Größe des Kupferanteils. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, steigt die

Schmelztemperatur T im Bereich kleinerer Kupferanteile mit zunehmendem Kupferanteil an und sinkt dann bei höheren Kupferanteilen mit zunehmendem Kupferanteil wieder ab. Genau wie Kupfer wirkt auch Silber als benetzungsfördernde Komponente K, die den sich ausbildenden Benetzungswinkel O reduziert, wobei auch hier die Schmelztemperatur T von der Größe X des Silberanteils abhängig ist.

Schmelztemperatur T und Benetzungswinkel O können somit über die Wahl der Größe X des Anteils der benetzungsfördernden Komponente K innerhalb der durch die Abhängigkeiten der beiden Messgrößen von der Größe X des Anteils der benetzungsfördernden Komponente K gegeben Grenzen aufeinander abgestimmt werden. Dabei können über die Größe X des Anteils der

benetzungsfördernden Komponente K Schmelztemperaturen T eingestellt werden, die einerseits niedrig genug sind, um Aktivhartlötungen in

Vakuumlötmaschinen in beherrschbarer Weise ausführen zu können, und andererseits hoch genug sind, um den Temperaturbereich, in denen mit dem Aktivhartlot erzeugte Aktivhartlötungen einsetzbar sind, nicht unnötig

einzuschränken. Zugleich kann innerhalb des durch den

Schmelztemperaturbereich eingegrenzten Wertebereichs der Größe X des

Anteils derjenige ausgewählt werden, bei dem das Aktivhartlot für die jeweilige Anwendung optimale Benetzungseigenschaften aufweist.

Grundsätzlich sind Aktivhartlötungen mechanisch umso stabiler, insb.

druckfester, und umso hermetisch dichter, je ungehinderter und gleichmäßiger die für die Aktivhartlötung charakteristische chemische Reaktion während des Lötvorgangs ablaufen kann. Die Reaktion verläuft umso ungehinderter und gleichmäßiger, je besser das Aktivhartlot die Fügeflächen benetzt, d.h. je kleiner der Benetzungswinkel O ist. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verbunds aus zwei miteinander mittels einer mit einem erfindungsgemäßen Aktivhartlot ausgeführten

Aktivhartlötung verbundenen keramischen Körpern A, B. Der Verbund wird hergestellt, indem zwischen den beiden Körpern A, B eine Lotschicht angeordnet wird. Das kann z.B. auf die in der EP 490 807 A1 beschriebenen Weise erfolgen, indem das Aktivhartlot als vorgefertigtes Lotformteil eingebracht, oder alternativ als Lotpaste aufgetragen wird. Alternativ kann die Lotschicht durch eine Gasphasenabscheidung, wie sie zum Beispiel in der DE 10 2010 043 1 19 A1 beschrieben ist, auf einem der beiden Körper A oder B oder anteilig auf beiden Körpern A und B aufgebracht werden.

Anschließend wird die Anordnung unter Vakuum insgesamt auf eine oberhalb der Schmelztemperatur T des Lots liegende Löttemperatur aufgeheizt und dort über einen längeren Zeitraum, insb. einen Zeitraum von 5 min bis 15 min, gehalten. Dabei wird durch das erfindungsgemäße Aktivhartlot aufgrund dessen verbesserter Benetzungseigenschaften eine qualitativ hochwertige, mechanisch stabile, insb. druckfeste, und hermetisch dichte Aktivhartlötung bewirkt.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen keramischer Drucksensor, mit einer mit einem Druck p beaufschlagbaren, druckabhängig elastisch verformbaren Messmembran 1 , die auf einem

Grundkörper 3 angeordnet ist. Messmembran 1 und Grundkörper 3 bilden die beiden Körper A, B des Verbunds, und bestehen aus Keramik, insb. aus einer Oxidkeramik, wie z.B. aus Aluminiumoxid AI₂O₃. Sie sind miteinander unter Einschluss einer Druckkammer 5 druckdicht verbunden. Hierzu ist ein äußerer Rand einer dem Grundkörper 3 zugewandten Seite der Messmembran 1 unter Einschluss der Druckkammer 5 mittels einer mit dem erfindungsgemäßen Aktivhartlot ausgeführten Aktivhartlötung 7 mit einem äußeren Rand einer der Messmembran 1 zugewandte Stirnseite des Grundkörpers 3 verbunden.

Der dargestellte Drucksensor kann als Absolutdrucksensor ausgebildet sein. In dem Fall ist die unter der Messmembran 1 eingeschlossene Druckkammer 5 evakuiert. Alternativ kann er als Relativdrucksensor ausgebildet werden, indem der Druckkammer 5 über eine durch den Grundkörper 3 hindurch führende, in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Bohrung 9 ein Referenzdruck p_ref, z.B. ein Atmosphärendruck, zugeführt wird, bezogen auf den der auf die Messmembran 1 einwirkende Druck p erfasst werden soll. Der Drucksensor umfasst einen elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige

Verformung der Messmembran 1 messtechnisch zu erfassen. In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen ist hierzu ein kapazitiver Wandler vorgesehen, der mindestens einen Kondensator mit einer sich in Abhängigkeit von der druckbedingten Auslenkung der Messmembran 1 verändernden Kapazität aufweist. Dieser umfasst eine auf einer dem Grundkörper 3 zugewandten Seite der Messmembran 1 aufgebrachte Elektrode 11 und eine auf einer der Messmembran 1 zugewandten Stirnseite des Grundkörpers 3 aufgebrachte Gegenelektrode 13. Die druckabhängige Kapazität dieses Kondensators bzw. deren Änderungen werden über eine an die Elektrode 11 und die Gegenelektrode 13 angeschlossene, hier nicht dargestellte

Messelektronik erfasst, und in ein druck-abhängiges Messsignal umgewandelt, das dann zur Anzeige, zur weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung zur Verfügung steht.

Je kleiner der Benetzungswinkel eines Aktivhartlots ist, umso stärker fließt das Aktivhartlot während des Lötvorgangs. Bei Bedarf kann dieser Vorgang mittels eines Lötstopps auf räumlich begrenzte Fügeflächen der Körper A, B des Verbunds begrenzt werden. Hierzu kann in einem oder beiden Körpern A, B eine an die jeweilige Fügefläche angrenzende Lötstopp-Nut vorgesehen werden. Fig. 4 zeigt hierzu eine im Grundkörper 3 vorgesehene Lötstopp-Nut 15. Ein Drucksensor mit einer im Grundkörper vorgesehenen, an die

Fügefläche des Grundkörpers angrenzenden, dort zur Spannungskonzentration im Bereich der Fügung eingesetzten Nut ist in der DE 100 36 433 A1 beschrieben. Alternativ kann auf einer an die Fügefläche angrenzenden Oberfläche mindestens eines der beiden Körper A, B eine einen Lötstopp bildende Beschichtung vorgesehen werden. Hierzu eignen sich zum Beispiel in der DE 10 2012 103 166 A1 beschriebene Kohlenstoff, insb. Graphit oder Ruß, Silizium oder Siliziumcarbid umfassende Beschichtungen. Messmembran

Grundkörper

Druckkammer

Aktivhartlötung

Bohrung

Elektrode

Gegenelektrode

Nut

Claims

Patentansprüche

1. Aktivhartlot zur Aktivhartlötung von keramischen Körpern (A, B), insb. von Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid, das

- die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Aktivhartlot eine benetzungsfördernde Komponente (K) enthält, und

- die benetzungsfördernde Komponente (K) Kupfer oder Silber ist. 2. Aktivhartlot gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- das Aktivhartlot eine mengenmäßige Zusammensetzung aufweist, die einen durch die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan gebildeten ersten Anteil und einen durch die benetzungsfördernde Komponente (K) gebildeten zweiten Anteil umfasst, und

- die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan im ersten Anteil in einer mengenmäßigen Zusammensetzung vorliegen, der einer mengenmäßigen Zusammensetzung eines zur Aktivhartlötung der Keramik der Körper (A, B) geeigneten Basis-Aktivhartlots entspricht. 3. Aktivhartlot gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- die Größe (X) des zweiten Anteils am Aktivhartlot kleiner gleich 20 %, insb. kleiner gleich 10%, beträgt.

4. Verfahren zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Aktivhartlots

gemäß Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Aktivhartlot eine mengenmäßige Zusammensetzung aufweist, die einen durch die Komponenten Zirkonium, Nickel und Titan gebildeten ersten Anteil und einen durch die benetzungsfördernde Komponente (K) gebildeten zweiten Anteil umfasst, eine Abhängigkeit eines Benetzungswinkels (Θ), den das Aktivhartlot im flüssigen Zustand auf der Keramik der zu verlötenden Körper (A, B) ausbildet, von der Größe (X) des Anteils der benetzungsfördernden Komponente (K) am Aktivhartlot bestimmt wird, und

anhand der Abhängigkeit die Größe (X) des Anteils der

benetzungsfördernden Komponente (K) am Aktivhartlot derart bestimmt wird, dass ein Benetzungswinkel (Θ), den das Aktivhartlot auf der Keramik im flüssigen Zustand ausbildet, kleiner ist als ein Benetzungswinkel, den ein aus Zirkonium, Nickel und Titan bestehendes, diese Komponenten in einer der mengenmäßigen Zusammensetzung des ersten Anteils entsprechenden Zusammensetzung enthaltendes Aktivhartlot auf dieser Keramik ausbildet.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Abhängigkeit einer Schmelztemperatur (T) des Aktivhartlots von der

Größe (X) des Anteils der benetzungsfördernden Komponente (K) am

Aktivhartlot bestimmt wird, und

- die Größe (X) des Anteils der benetzungsfördernden Komponente (K) am

Aktivhartlot anhand der Abhängigkeit der Schmelztemperatur (T) von der Größe (X) des Anteils der benetzungsfördernden Komponente (K) am

Aktivhartlot und der Abhängigkeit des Benetzungswinkels (Θ) von der

Größe (X) des Anteils der benetzungsfördernden Komponente (K) am

Aktivhartlot bestimmt wird

Verwendung einer Zirkonium, Nickel, Titan und Kupfer enthaltenden

Legierung zur Aktivhartlötung von keramischen Körpern, insb. keramischen Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid.

Verwendung einer Zirkonium, Nickel, Titan und Silber enthaltenden

8. Verbund aus miteinander mittels einer mit einem Aktivhartlot gemäß

Anspruch 1 , 2 oder 3 ausgeführten Aktivhartlötung (7) verbundenen keramischen Körpern (A, B), insb. Körpern aus Oxidkeramik, insb. aus Aluminiumoxid.

9. Verbund gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

- einer der Körper (A) eine mit einem Druck (p, ρ-ι, p₂) beaufschlagbare, druckabhängig elastisch verformbare keramische Messmembran (1 ), insb. eine aus Oxidkeramik, insb. Aluminiumoxid bestehende Messmembran (1 ), eines Drucksensors ist,

- der andere Körper (B) ein keramischer Grundkörper (3), insb. ein aus

Oxidkeramik, insb. Aluminiumoxid, bestehender Grundkörper (3) des Drucksensors ist, und

- ein äußerer Rand der Messmembran (1 ) unter Einschluss einer

Druckkammer (5) mit einem äußeren Rand einer der Messmembran (1 ) zugewandten Stirnseite des Grundkörpers (3) über die Aktivhartlötung (7) verbunden ist.

10. Verbund gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens einer der beiden Körper (A, B) einen an eine Fügefläche des Körpers (A, B) angrenzenden Lötstopp, insb. eine Nut (15) oder eine Beschichtung, aufweist.