DE1690054A1

DE1690054A1 - Elektrisches Bauelement,insbesondere polarisiertes piezoelektrisches Element mit loetfaehigen Belegungen und Verfahren zur Herstellung der Belegungen

Info

Publication number: DE1690054A1
Application number: DE19671690054
Authority: DE
Inventors: Viktor Dipl-Chem Egger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1967-09-26
Filing date: 1967-09-26
Publication date: 1971-04-22

Description

Elektrisches Bauelement, insbesondere polarisiertes piezoelektrisches Element mit lötfähigen Belegungen und Verfahren zur Herstellung der Belegungen Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement aus einem keramischen Körper und darauf angebrachten lötfähigen metallischen Belegungen, insbesondere ein polarisiertes piezoelektrisches Element auf der Basis von Bleititanat-Bleizirkonat, vorzugsweise mit einem Chromzusatz. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der lötfähigen metalli. sehen Belegungen. Es ist bekannt, Keramikkörper, insbesondere Keramikplüttchen mit festhaftenden TJetallsehichten zu versehen. Für die Anwendung solcher Keramikkörper in der Blektrotechnik, beispielsweise als Kondensatordielektrikum oder insbesondere als piezoelektrisches Blement,ist es erforderlich, daß die festhaftenden, als Belegung dienenden r;Ietallschichten lötfähig sind. Lötfähige Metallbelegungen können z.B. durch Auftragen von T:ietallsuspensionen und nachträglichem Einbrennen erzeugt werden. Dieses Verfahren ist nicht geeignet, wenn der piezoelektrisehe Keramikkörper nach seiner Herstellung durch Anlegen eines starken elektrischen Feldes bei höheren Temperaturen polarisiert wurde. Durch den Einbrennprozeß der Betallbelegungen würde die Polarisation wieder rückgängig gemacht werden. Um beim Lötvorgang die Haftung der Metallschicht nicht zu beeinträchtigen, muß die Dicke des Metallniederschlags so groß sein, daß das Lötmetall nicht bis auf den Keramikkörper durchlegiert. Ferner muß darauf geachtet werden, daß die vorpolarisierten piezoelektrischen Körper nicht über 150° C erhitzt werden.
Für die chemische Metallisierung stehen die Verfahren der stromlosen Abscheidung von Silber, Kupfer oder Nickel unter einer Reihe von anderen Verfahren zur Auswahl. Bei der Versilberung oder Verkupferung auf stromlosem Wiege können nur sehr dünne, etwa 0,2 bis 0,3 bum dicke Schichten erhalten vrerden, da bei weiterer Abscheidung sich das Metall schwammig niederschlägt. Durch stromlose Kupferabscheidung lassen sich darüber hinaus nicht genügend dicke Schichten aufbringen, «teil sich das Metall vor Erreichen der nötigen Schichtdicke von der Keramik abhebt.
Bei Anwendung dieser beiden genannten Verfahren kann somit nur eine dünne Metallschicht aufgebracht vrerden, die anschließend galvanisch verstärkt vierden müßte.
Das Trommelverfahren läßt sich zur Metallisierung piezoelektrischer Keramikkörper nicht anwenden, weil die hierfür erforderlichen dünnen Plättchen (Abmessungen etwa 8x8x0,2 mm) durch Adhäsionskräfte mit ihren Flächen zusammenkleben. Bei der Bevregung wird außerdem die dünne Metallschicht angekratzt bzw. abgerieben. Eine Kontaktierung der einzelnen Plättchen ist schwierig, da die Flächen bis zum Rand hin metallisiert werden müssen.
Beider stromlosen Nickelabscheidung findet auf Piezokeramikplättchen aus Bleititanat-Bleizirkonat nach Vorbehandlung mit den an sich bekannten Bekeimungsverfahren keine Nickelabscheidung statt. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Belegung zu schaffen, die festhaftend und lötfähig ist und die auf stromlosem, iiege hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Bauelement gelöst, das aus einen keranischen Körper und darauf angebrachten lötfähigen metallischen Belegungen besteht, insbesondere aus einen polarisierten piezoelektrischen Element auf der Basis von Bleititanat-Bleizirkonat,-ggf. mit einem Chromzusatz, wenn erfindungsgemäß die Belegungen aus wenigstens-zwei Schichten zusammengesetzt sind, von denen die untere Schicht aus Kupfer oder Silber in einer Stärke bis zu 0,5 drum und die obere Schicht au; Nickel besteht und für Lötzwecke genügend dick aufgetragen ist (vorzugsweise 3 bis 4. /um). Die Nickelechicht kann nach außen hin durch chemische Abscheidung nochmals einen Kupferniederschlag erhalten. Durch Sudvergoldung läßt sich auch eine Goldschicht aufbringen.
Das Verfahren zum Aufbringen lötfähiger Metallbelegungen auf keramische Körper, insbesondere auf vorpolarisierte piezoelektrische Körper aus Perowskitmaterial auf der Basis von Bleititanat-Bleizirkonat durch stromlose Abscheidung aus das Metall enthaltenden Lösungen, ist gemäß der Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf den Keramiitkörper zuerst stromlos eine höchstens 0,5 bum dicke Schicht aus Kupfer oder Silber abgeschieden wird, die danach durch strorilose Abscheidung von Nickel verstärkt wird. Vorzugsweise wird der vorpolarisierte Keramikkörper zunächst bei 80o C in 20;äiger Natronlauge gereinigt, danach mit an sich bekannten Lösungen zur Bildung ionogener Keime behandelt und dann in ein an sich bekanntes Bad zur stromlosen Abscheidung von Kupfer oder Silber getaucht. Vor der Nickelabscheidung wird der Kupferniederschlag vorzugsweise durch kurzes Tauchen in eine saure Falladiumchloridlösung aktiviert. Die erste Schicht wird mit Vorteil nur in einer Dicke von 0,2 bis 0,3 /um abgeschieden. Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Metallbelegung ist, insbesondere wenn sie durch das vorgeschlagene Verfahren aufgebracht ist, äußerst haftfest und gut lötfähig. Eine Änderung der Vorpolarisation des piezoelektrischen Keramikkörpers konnte nicht festgestellt werden.
In der beigefügten Zeichnung ist ein Schnitt eines seheibenförnigen Bauteiles gerüß ,der Erfindung gezeigt, wobei aus Gründen der zeichnerischen Darstellung die Verhältnisse insbesondere in Bezug auf die Metallbelegungen übertrieben wiedergegeben sind. Auf dem Körper 1 sind auf dessen Stirnflächen 2 und 3 zunächst dünne Kupferschichten 4. bzyt. 5 aufgetragen, die mit für Lötzwecke ausreichend dicken Nickvlschiehten 6 und 7 verstärkt sind. !1n diesen Nickelschichten sind die äußeren Stromzuführungen 8 und 9 angelötet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü e h e 1. Elektrisches Bauelement aus einem keramischen Körper und darauf angebrachten lötfähigen metallischen Belegungen, insbesondere polarisierten piezoelektrisches Element auf der Basis von Bleititanat-Bleizirkonat, dadurch gekennzeichnet, saß die Belegungen aus wenigstens zwei Schichten zusammengesetzt sind, von denen die untere Schicht aua Kupfer oder Silber in einer Stärke bis zu 0,5 bum und die obere Schicht aus Nickel besteht und für Lötzwecke genügend dick aufgetragen ist.
2. Verfahren zum Aufbringen lötfähiger Metallbelegungen auf keramische Körper, insbesondere auf vorpolarisierte piezoelektrische Körper aus Perowskitmaterial auf der Basis von Bleititanat-Bleizirkonat durch stromlose Abscheidung aus da: Metall enthaltenden Lösungen, dadurch gekennzeichnet, saß auf den Keramikkörper zuerst stromlos eine höchstens 0,5 bum dicke Schicht aus Kupfer oder Silber abgeschieden wird, die danach durch stromlose Abscheidung von _ .Ilickel verstärkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, saß der vorpolarisierte Körper zunächst bei 80 o C in 20jiger Natronlauge gereinigt, danach mit an sich bekannten Lösungen zur Bildung ionogener Keine behandelt und dann in ein an sich bekanntes Bad zur strorilosen Abscheidung von Kupfer getaucht wird. ..
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferniederschlag durch kurzes Tauchen in eine saure Palladiumchloridlösung aktiviert und danach die stromlose liickelabscheidung vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht in einer Dicke von 0,2 bio 0,33m abgeschieden wird.
6. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht etwa 3 bis 4 bum dick aufgetragen wird.
7. Verfahren nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Nickelschicht eine weitere lötbare Kupferschicht abgeschieden wird.