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KR970003456B1 - 금속재료상의 솔더피막 형성방법 - Google Patents

금속재료상의 솔더피막 형성방법 Download PDF

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KR970003456B1 KR1019890010414A KR890010414A KR970003456B1 KR 970003456 B1 KR970003456 B1 KR 970003456B1 KR 1019890010414 A KR1019890010414 A KR 1019890010414A KR 890010414 A KR890010414 A KR 890010414A KR 970003456 B1 KR970003456 B1 KR 970003456B1
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에드가르 루츠;안톤 제이비크
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Abstract

내용없음.

Description

금속재료상의 솔더피막 형성방법
본 발명은 화학적 또는 동전기 침착 공정(galvanic deposition processes)을 사용하는 금속성 세라믹에 솔더 특히, 하드 솔더(hard solder)를 적용하는 공정에 대한 것이다.
금속파트(특히 구리, 니오브 또는 철로 만들어진 금속전극)와 절연 세라믹파트(특히 산화 알루미늄)간의 양호한 부착으로 가스 기밀 결합(gas-tight bond)을 제공하는 대상물은 전자 부품(서지 어뢰스터(surge arresters), 다이리스터 하우징(thyristor housings), 진공 스위치 튜브)생산에 매우 필요한 것이다. 이러한 대상물은 일반적으로 다단계 처리 공정으로 이루어진다. 제 1처리에서는, 금속과 결합되는 세라믹 표면이 전형적인 몰리브덴/망간 또는 텅스텐/티탄이늄 금속 공정으로 제 1의 금속이 된다. 상기 합성적인 얇은 금속층(2 내지 300㎛)은 1200℃ 내지 1500℃의 온도에서 대기압으로 감소하는 모이스트(moist)로 베이크(bake)된다. 이러한 방법으로, 양호한 부착이 세라믹 물질과 금속층 사이에서 이루어진다. 보통 그 다음에 니켈 또는 구리 피막이 동전기 또는 화학적 적용의 어느 하나에 의해 금속층에 제공된다. 니켈 또는 구리 피막은 약 0.5 내지 5㎛ 두께이고, 피막의 단일 대사물은 용융 솔더에 의해 금속 세라믹 재료의 습윤성을 허용하고 있다. 다음 동작으로는, 솔더되어진 성분이 흑연 솔더 지그에 장착된다. 솔더 디스크(예를 들어 은/구리가 기본으로 된)는 금속 세라믹 표면상에 위치된다. 세라믹파트와 결합되어지는 금속파트는 솔더 디스크상에 위치되고, 솔더 지그의 도움으로 중심이 정확하게 된다. 세라믹파트, 금속파트, 솔더 디스크를 포함하는 솔더 지그는 보호 가스 분위기 또는 vacuo에서 750℃ 내지 1200℃사이 온도로 가열된다. 솔더 작업 온도에서, 금속 및 세라믹 표면은 용융 솔더로 습윤(wet)된다. 냉각후 응고된 솔더는 금속과 세라믹파트간의 양호한 부착으로 가스 기밀 결함되어 있다. 전자 산업에서는 하드 솔더로서 은/구리 합금을 주로 사용한다. 이러한 솔더의 용융점은, 합금내의 구리 중량에 따라 780℃(공융) 내지 약 1070℃(순수구리) 구역에서 변화 가능하다.
하드 솔더 재료의 화학 및 물리 특성(열팽창)은 금속파트의 특성과 세라믹파트의 금속층이 적절하게 조절되어지는 것이다. 솔더(단일-물질 시스템 또는 공용)의 용융점 또는 용융폭(다중 물질 시스템)은 허용 가능한 공정 온도의 범위내에 있다.
수십회 사용되는 이러한 공정의 결정은, 조립체 동작에 대한 솔더부(예를 들어 솔더 디스크)의 조절이 노동 집약과 숙련으로 이루어진다는 것이다. 조립체를 자동화하는 것은 불가능하다. 이러한 사실은 특히 기하학적으로 복잡한 솔더 위치 또는 여러 솔더 위치를 가진 대상물에서 두드러진다. 이러한 문제는 전자 산업에서 주로 대단위 숫자로 금속 세라믹을 제조하는 부품을 필요로 한다는 사실로 인하여 보다 더 중요한 문제가 된다.
이러한 결점을 보완한 공정이 발견되었고 그리고 발견된 공정에서는 솔더가 열을 사용하지 않고 금속 세라믹파트에 가해진다. 이러한 공정에서는 금속 세라믹파트에 동전기 또는 화학적으로 제공되는 니켈, 주석, 아연, 구리 또는 은을 구비하는 단일층, 양호하게는 두 개 이상의 층을 포함하고 있다. 합성피막은 양호하게, 전체 두께는 15 내지 300㎛인데, 구체적으로 15 내지 150㎛의 두께를 갖는다. 이러한 공정에서, 개별 소자는 연속적으로 침착되어진다. 노출 시간이 길면 길수록, 또는 전류 밀도와 베쓰(bath)의 집중도가 크면 클수록, 침착 소자 층은 더 커진다. 이때 솔더 작업은 액상 형성과, 층의 다소 강한 혼합과, 어느정도 균등한 합금으로서의 선택 조건(온도, 지속성)에 따라서 결과가 나온다. 150㎛이상의 전체 두께는, 적어도 동일한 양호한 부착으로 가능하지만, 보다 낮은 두께(재료비와 노동비)에 비해 덜 유익할 수도 있다.
각각의 주석, 아연, 구리, 은의 적어도 하나의 층이 금속 세라믹부에 양호하게 제공되는데, 중량 적용층 주석의 양은 10중량%(적용층 전체가 기본으로 된)이다. 적용 순서는 중요치 않다.
솔더작업 철로서는, 구리 또는 니켈, 30 내지 50중량%의 은 22 내지 36중량%의 구리, 18 내지 32중량%의 아연, 2 내지 5중량%의 주석이 함유된 합금이 사용된다.(참조, DODUCO 자료 "하드 솔더, 소프트 솔더, 플럭스 형태의 보고서", "카드미늄이 없는 솔더", 솔더 번호 제 8855, 8845, 8838, 8830호)
본 발명의 다른 실시예에서는 주석을 제외시켰다. 여기서는 적용 피막이 각각의 구리, 은, 아연의 적어도 하나의 층으로 구성된다. 이들 소자의 합금은 일반적으로 은, 은합금, 철, 구리, 니켈, 니켈 합금의 솔더작업용으로 사용된다.(참조, DODUCO자료 "카드미늄이 없는 솔더"일예로 솔더 번호 제 8075 내지 8830호)
본 발명의 양호한 실시예로서, 니켈, 구리 또는 은의 층이 적어도 0.5㎛두께인 금속 세라믹파트에 먼저 작용하고, 다음에 10 내지 150㎛의 층 두께인 니켈, 구리 또는 은의 적어도 하나의 부가층에 적용되어, 따라서 전체층은 15 내지 300㎛의 두께를 갖는다. 적용층의 전체 두께는 150㎛이하, 구체적으로는 30 내지 100㎛가 양호하다. 구리 및 은의 개별층은 5 내지 60㎛의 두께, 구체적으로 6 내지 50㎛를 가지는 것이 양호하다. 예를들어, 0.5 내지 5㎛ 두께의 구리 또는 니켈층이 제공되고, 다음에 15 내지 150㎛ 두께의 구리, 니켈, 은의 3개층 두께가 제공 가능하다.
이러한 공정에서는 먼저 적용되는 층을 형성하는 금속에 따라 많은 변화가 일어날 수 있다. 만일 이러한 금속이 니켈이라면, 이러한 층의 두께는 0.5 내지 5㎛이 된다. 1 내지 150㎛의 층두께, 구체적으로는 1 내지 70㎛인 구리 또는 은의 적어도 하나의 부가층이 이러한 층에 제고되고, 적용층의 전체 두께는 16 내지 160㎛가 된다. 니켈의 목적은 금속세라믹부에 대한 다음층의 부착을 개량하는 것이다.
솔더 금속이 금속 세라믹에 비해 양호한 나중 부착을 위한 니켈 또는 구리의 얇은 층으로 금속 세라믹을 제공한다는 생각은 이미 알려져 있는 사실이다. 미합중국 특허 제 2,667,427호에 따르면, 은 솔더가 사용되는 경우, 니켈이 먼저 침착되고, 다음에 구리가 침착된다. 그렇지만, 침착된 양은 솔더가 대체 할 수 없다.
또한 구리의 얇은층(0.5 내지 5㎛)이 먼저 제공되고, 다음에 적어도 하나의 구리 또는 은의 부가층이 제공 가능한데, 각각의 개별층은 15 내지 150㎛ 두께이고 그리고 적용층은 16 내지 160㎛의 전체 두께를 갖는다. 마찬가지로, 먼저 제공된 얇은 구리층의 목적도 금속 세라믹에 대한 다음층의 부착을 개량하는 것이다.
제1의 얇은층이 니켈 또는 구리로 구성되는 것과 무관하게, 솔더동작 상태하에서, 공정은 균일한 구리/은 합금의 형성을 부분적으로라도 일으킨다. 구리/은의 비율에 따르는 합금의 특성은 알려져 있는 사실이다.
또한 제1두께(5 내지 7㎛의 층두께 특정한 곳은 10 내지 704)가 제공되는 구리층을 만들거나 또는 동일 두께 은의 제1층을 생성하고, 다음에 양쪽 경우에 모두 구리 또는 은의 하나 이상의 부가층이 만들어지는데, 전체 두께는 15 내지 300㎛로 된다. 최대 전체 두께는 200㎛이 양호하고, 더욱 양호하게는 140㎛이고, 특별하게는 최대 100㎛의 두께가 된다. 만일 솔더를 순수 구리로 하려면, 작용중에 프르(pre) 구리판 및 포스트(post) 구리판 공정을 도입할 필요가 있다. 상술한 바는 은으로만 피막을 하는 경우에도 동일 효력이 있다.
소량의 니켈을 혼합하므로서, 적용층 시스템의 용융점은 상승된다. 만일 피막이 각각의 은, 구리, 니켈의 적어도 단일층으로 구성되면 (그리고 피막은 10중량% 이하의 니켈을 함유), 솔더작업으로부터 초래하는 세성분 시스템(threecomponent system)의 용융점을 1100℃이하로 이르게 할 수 있다. 솔더 67 은 28 구리 5 니켈은 850℃의 동작 온도를 갖는다.
제1(은, 구리, 니켈) 적용층과는 무관하게, 적용층의 전체 은/구리 중량비는 0:100 내지 100:0이 될 수 있다. 그러나, 은과 구리는 5:100 내지 90:100의 중량비로, 구체적으로 85:15 내지 50:50으로 사용하는 것이 좋다. 특히 공융점(은/구리=72:28에 가까운 75:25 내지 70:30의 비율이 저용융점으로 인하여 좋다.
피막용으로 제공되는 금속이 은과 구리만일 때, 구리를 먼저 층에 제공하고, 은을 외부 표면으로 맨 마지막에 제공하는 층으로 하는 것이 좋다. 이러한 경우에서는, 구리의 양호한 부착이 은의 양호한 산화방지로 연계됨이다. 이러한 경우의 솔더 은/구리를 위한 최적층 두께 정도는 30 내지 100㎛ 정도이다. 보다 큰 두께는 부착성을 감소시킨다.
이러한 중량비를 사용하므로서, 가열하여 1000℃ 아래의 용융점을 가진 솔더를 형성하는 피막을 달성할 수 있다.
만일 세라믹파트가 알려진 공정으로 연속적으로 금속화되면, 이때 본 발명에 따른는 공정으로 솔더가 층에 침착되는 것도 마찬가지로 가능하다. 이러한 사실은 산화알루미늄, 포스테라이트(forsterite), 스테타이드(steatite), 산화지르코늄으로 구성된 금속 세라믹에서 특히 그러하다.
산화알루미늄 세라믹의 금속화는 공지되어 있다.
[참조 예]
1. 세라믹-금속 기밀 부착의 Glass-Migration 메카니즘 J. Am. 세라믹 학회, 44권 6번, 265-271쪽, 콜, 에스.에스;지.좀머.
2. 망간 글래스 몰리브데늄 금속 세라믹, 세라믹 회보, 47권 5번(1968), 493-497쪽 플라쓰, 알.엠;이.엘.흘러.
3. 금속에 대한 순수 알루미늄 세라믹 기밀 세라믹 회보, 49권, 2번(1970), 204-211쪽 클옴프, 제이.티;피.제이.붓덴.
4. 알루미늄-이트리아 세라믹 금속 텡스텐, 뉴멕시코 로스알모스(1977) 쥬최 LA-6705-MS보고서 코완,알.이와 에스.디.스토다드.
5. 코른듐 세라믹상에 몰리브덴늄/망간 금속층의 부착 메카니즘, Ber, DKG, 42권(1965), 11번 405-444쪽 메이이,아.
중요 경우에서, 금속층은 몰리브덴늄, 텡스텐/티탄이늄 디옥사이드 또는 몰리브덴/망간을 포함한다. 특히, 연속적으로 제공되는 솔더 금속층은 서로 다른 금속으로 각각의 경우로 구성된다. 두 개의 동일 금속이 연속적으로 제공되어져도, 일반적으로 단일층만이 나중에 동일적으로 될 수 있을 것이다.
층을 형성하고 있는 순수 금속인 니켈, 구리, 은, 아연, 주석을 전도체 기판상에 동전기 또는 무전류방법(galvanic or currentless manner)으로 침착하는 공정은 본 분야의 숙련인에게는 널리 알려져 있다. 무전류로 또는 특별히는 동전기로 수행되는 이러한 침착 베쓰는 상업적으로 활용될 수 있다. 기판의 순도와 활성도(무전류 금속 침착의 경우)는 전기도금의 분양에 숙련된 사람에게는 널리 알려져 있는 것이다.
사실, 무게보다는 침착층의 두께가 증가하는 치수로 침착 공정이 용이하게 추적된다. 그러나 금속의 층두께 비는 다중 물질을 위한 시스템용의 공지된 상 다이아그램(phase diagrams)과, 금속 두께로부터용이하게 산출될 수 있다.
하드 솔더 합금 형성을 목적으로 하는 서로 다른 재료로 된 여러층의 동전기 침착에 있어서, 침착 순서는 적절한 합금 형성에서는 그다지 중요치 않다. 층의 순서는, 동전기 기술상 편리한 공정 기술을 사용하거나, 내부식성이 가장 강한 층을 마지막에 침착시키도록 양호하게 선택하면 된다.
본 발명에 따르는 공정으로 세라믹파트는, ㄱ) 텅스텐 또는 텅스텐/티탄이늄 디옥사이드 몰리브덴늄 또는 몰리브덴늄/망간의 얇은 금속층, ㄴ) 은 또는 구리의 1 내지 70㎛ 두께층 또는 니켈의 0.5 내지 5㎛ 두께층, 다음에는, ㄷ) 양호한 부착으로 구리 또는 은의 1 내지 70㎛ 두께의 적어도 하나의 부가층으로 내측면으로부터 외측면까지 연속적으로 배열되고, 층상에 위치된 상기층은 15 내지 150㎛의 전체층 두께를 갖는다.
주로 전자 산업에서는, 중공 원통형체이고, 나중에 솔더작업용의 금속 환형 구역의 인접부에 있는 적어도 한 개의 슬리브 형태로된 쟈켓 구역 또는 적어도 한 개의 환형 전방 단부를 가진, 세라믹파트를 필요로 한다. 직경은㎜이하, 구체적으로는 12㎜이하의, 길이는 20㎜이하의 중공 원통형체가 주로 사용된다. 내부 직경은 최소한 3.5㎜이고, 벽두께는 최소한 0.8㎜이다. 본 발명에 따르는 공정은, 솔더층에 의한 금속층을 덮는 경우에도 용이하게 할 수 있다.
금속 대상물의 용융점보다 낮은 용융점을 가진 하드 솔더 공정으로서, 금속 대상물로 금속 세라믹파트를 솔더작업하는 공정과 부가적으로 관계하는 본 발명은 금속 세라믹파트와 금속 대상물 사이에 도입되는데 상기 시스템은 금속 세라믹파트를 포함하며, 하드 솔더와 금속 대상물은 하드 솔더의 용융점 이상이지만 금속 대상물의 용융점 이하 온도로 가열되는데 상기 시스템은 용융 금속을 포함하고, 금속 세라믹파트와 금속 대상물은 솔더의 용융점 이하 온도로 냉각되어진다. 이러한 방식에서, 상기 하드 솔더는 먼저 상기 전술된 방법으로 세라믹파트와 접촉되고, 금속 대상물과 접촉되고 하드 솔더에 의해 피막되는 세라믹 표면부가 가열된다.
적절한 금속부의 예로는 철 및 철 합금으로 만들어진 것으로 예를 든다면, 철-니켈 재료, 특히 Vacodil(재료 제 13917번), 철-니켈-코발트 재료, 특히 Vacon(재료 제 13981, 13982호)또는 구리 및 구리합금, 예를 든다면 지르코니움 구리, 텅스텐, 몰리브덴늄, 니오비움 및 텅스턴이다. 이들 모든 재료는 은 구리 또는 은 구리 니켈로 구성된 솔더로 완전한 습윤성을 갖는다.
금속-세라믹 결합의 부착성 향상으로, 시스템의 솔더와 세라믹과 금속 성분이 유사한 팽창 계수를 가지게 되는 장점이 생긴다. 기계적 강도에 대한 대항에 대하여, 절단에 의해 만들어지는 솔더된 연결부가 끝과 끝을 연결하는 솔더된 연결부보다 우수하다.
본 발명을 예를 들어 좀 더 상세히 설명하면,
[예1]
부분적으로 금속화된 산화알루미늄 세라믹파트가 니켈에 의해 동전기로 피막된다. 이러한 방법에서는 약 3㎛의 니켈층이 금속층상에 침착된다. 중간 생성물을 씻어낸 후, 40㎛의 은을 전착(electrodeposit)시킨다. 세라믹파트와 구리박판을 솔더하기 위하여, 흑연으로 만들어진 솔더작업 지그로 구리부가 접촉되고, 961℃까지 가열된다. 약 780℃의 용융점을 가지는 공융점이 구리박판에 인접하여 형성된다. 상기 구리 박판은 양호한 부착으로 세라믹파트에 결합된다.
[예2]
급속화되어 있는 산화 알루미늄 세라믹파트는 4㎛ 구리층에 의해 화학적으로 피막된다. 다음에, 구리 약 16㎛와 은 약 34㎛가 전착되어진다.
피막된 세라믹파트는 Vacon으로 만들어진 금속파트와 접촉하고, 800℃의 솔더 온도로 보호성 가스 분위기에서 가열된다. 이러한 공정에서 초과 은을 여전히 취하게 되는 구리/은 용융점은, 먼저 구리/은 영역층상에 형성되어진다. 냉각하면, 세라믹파트와 금속파트가 양호한 부착으로 진공 기밀 솔더된 연결을 형성한다.
[예3]
여러 Al2O3중공 원통체(내부 직경 6㎜, 직경 7.5㎜)는 몰리브덴/망간으로 금속화되고, 구리(12㎛)로 피막된다. 이때 9 내지 17㎛ 두께의 은층이 전착된다. 결국 Vacon으로 만들어진 원뿔 형태의 캡은 830℃에 달하는 열로, 각각의 중공 원통체 전방면으로 솔더된다. 솔더된 중공 원통체는 진공 기밀로 되어 있다. 세라믹파트에 대한 캡의 부착은, 은층의 두께에 따라 최대 약 900N으로 나타난다. 9 내지 15㎛의 은에서는 부착이 약 825N이고, 11 내지 13㎛으로 은에서는 약 880N이고 17㎛의 은에서만 700N이다. 달리, 만일 종래 공정이 사용되면(3㎛의 니켈 판층; 72/28 성분의 솔더 은/구리 디스크), 상기 부착은 솔더층의 두께와는 무관하게 약 800N이다.

Claims (20)

  1. 각각의 경우 니켈, 구리, 은, 아연 또는 주석을 함유하는 적어도 두 개의 층이 동전기 또는 화학적으로 산화 알루미늄 또는 스테타이트를 함유하는 세라믹파트에 적용되고, 몰리브덴늄, 몰리브덴늄/망간, 텅스텐 또는 산화 텅스텐/티타늄으로 금속화되는 것을 특징으로 하는 솔더를 금속화된 세라믹파트에 적용하는 솔더 적용 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각각이 구리, 은, 아연 또는 주석인 적어도 한 개의 층이 적용되고, 주석의 중량비는 10중량%이하인 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  3. 제1항에 있어서, 각각이 구리, 은, 아연인 적어도 한 개의 층이 금속화된 세라믹 파트에 적용되는 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  4. 제1항에 있어서, 전체 층의 두께가 15 내지 300㎛이 되도록, 10 내지 150㎛의 두께 층을 가진 니켈, 구리 또는 은의 적어도 한 개의 부가층(further layer)에 따라서, 니켈, 구리 또는 은의 층이 적어도 0.5㎛의 두께로 된 금속 세라믹파트에 먼저 적용시킨 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  5. 제1항에 있어서, 전체 두께가 16 내지 155㎛가 되도록 1-150㎛, 특히 1-70㎛층 두께의 구리 또는 은의 적어도 한 개의 부가적인 층에 따라서, 구리층이 0.5 내지 5㎛이하인 두께의 금속 세라믹파트에 먼저 적용시킨 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  6. 제4항에 있어서, 전체 두께가 16 내지 155㎛가 되도록, 15 내지 150㎛의 층두께를 가진 구리 또는 은의 적어도 한 개의 부가층에 따라서, 구리 또는 은읜 층을 0.5 내지 5㎛이하의 두께의 금속 세라믹파트에 먼저 적용시킨 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  7. 제1항에 있어서, 전체 두께가 15 내지 140㎛가 되도록, 1 내지 70㎛의 층두께를 가진 구리 또는 은의 적어도 한 개의 부가층에 따라서, 구리 또는 은의 제1층을 5㎛이상과 70㎛이하의 층두께를 가진 금속성 세라믹파트에 먼저 적용시킨 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 구리, 은, 및 니켈의 적어도 한 개층을 적용하여, 층 두께의 비율은 세성분 시스템의 용융점이 1100℃이하이도록 선택하는 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  9. 제4항에 있어서, 부가 적용층은 15 내지 130㎛의 전체 두께, 특히 30 내지 100㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  10. 제4항에 있어서, 부가 적용층은 구리 또는 은이고, 그 각각은 5 내지 60㎛의 두께, 특히 6 내지 50㎛ 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한항에 있어서, 각각의 경우에서 연속적으로 적용되는 층이 다른 요소로 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 은과 구리의 전체 적용 중량비가 0:100 내지 100:0, 특정하게는 5:100(sic) 내지 90:100인 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  13. 제12항에 있어서, 은과 구리의 전체 적용 중량비가 85:15 내지 50:50 양호하게는 75:25 내지 70:30인 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  14. 제13항에 있어서, 은과 구리의 전체 적용 중량이 72:28인 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  15. 제12항에 있어서, 제1층이 구리이고 제2층이 은인 두 개층이 적용되는 것을 특징으로 하는 솔더 적용 방법.
  16. (ㄱ) 티탄, 몰리브덴 또는 텅스텐의 얇은 금속화층, (ㄴ) 0.5 내지 5㎛의 두꺼운 니켈층 또는 1 내지 70㎛의 두꺼운 구리 또는 은층, (ㄷ) 각각의 경우에 다른 금속을 함유하는 층에 인접한 구리 또는 은의 적어도 한 개의 두꺼운 1 내지 70㎛의 부가층이며, 금속화층에 위치된 층은 15 내지 150㎛의 전체층 두께를 가지고, 주어진 은/구리의 전체량은 5:100(sic) 내지 100:0 비율이고, 막 접착제로 그위에 연속 배치된 산화 알루미늄 또는 스테타이트의 세라믹체로 구성된 것을 특징으로 하는 적용 하드 솔더층을 가진 금속 세라믹파트.
  17. 제16항에 있어서, 상기 금속층은 중공 원통형 세라믹체의 적어도 한 전방 단부상에 위치된 환형 구역을 형성하는 것을 특징으로 하는 적용하는 솔더층을 가진 금속 세라믹파트.
  18. 제16항에 있어서, 금속화층과 솔더층을 포함하는 금속층은 중공 원통형 세라믹체의 적어도 한단부상에 슬리브 형태로 위치되는 것을 특징으로 하는 적용하는 솔더층을 가진 금속 세라믹파트.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 중공 원통체의 직경은 20㎜이하이고 그 길이는 20㎜이하인 것을 특징으로 하는 적용하는 솔더층을 가진 금속 세라믹파트.
  20. 금속 세라믹파트, 하드 솔더 및 금속 대상물을 구비하는 시스템은 하드 솔더의 용융점 보다 높지만 금속 대상물의 용융점보다 낮은 온도로 가열되고, 용유 솔더, 금속 세라믹파트 및 금속 대상물을 구비하는 시스템은 솔더의 용융점 밑에 냉각되며, 금속 세라믹파트와 금속 대상물 사이에 개재된 금속 대상물의 용융점 보다 낮은 용융점을 가진 하드 솔더를 처리하는, 금속 대상물에 금속화 세라믹파트를 솔더 작업하는 공정이며, 하드 솔더는 청구범위 제1항 내지 제17항중 어느 한항에서 청구되는 방법에 의해 산화 알루미늄 또는 스테타이트를 포함하는 금속화 세라믹 파트에 적용되고, 하드 솔더로 피막되는 세라믹 표면의 파트를 가열하여 금속 대상물과 접촉되는 것을 특징으로 하는 금속 세라믹파트 솔더 작업 공정.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180049178A (ko) * 2013-09-20 2018-05-10 에이비비 슈바이쯔 아게 세라믹 금속 전이를 위한 세라믹 금속화의 제조 방법 및 세라믹 금속 전이 자체

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4033927A1 (de) * 1990-10-25 1992-04-30 Hoechst Ceram Tec Ag Ueberspannungsableiter
DE4111189C1 (ko) * 1991-04-06 1992-09-17 Hoechst Ceramtec Ag, 8672 Selb, De
DE4319533A1 (de) * 1993-06-12 1994-12-15 Hoechst Ceram Tec Ag Innenlötung bei Metall-Keramik-Verbunden
DE4320910C1 (de) * 1993-06-18 1994-09-08 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Lötverbindung und Anwendung des Verfahrens bei der Herstellung von Bauelementen mit vakuumdichten Gehäuse
JP3311282B2 (ja) * 1997-10-13 2002-08-05 株式会社東芝 金属部材の接合方法及び接合体
GB0401529D0 (en) * 2004-01-23 2004-02-25 Rolls Royce Plc Component joining
DE102004040311B4 (de) * 2004-08-19 2006-08-31 Umicore Ag & Co. Kg Ringscheibe aus gebogenem Bandmaterial
DE102007048299A1 (de) * 2007-10-08 2009-04-09 Behr Gmbh & Co. Kg Mehrschichtlot
CH708666A1 (de) 2013-10-08 2015-04-15 Kistler Holding Ag Verfahren zur Herstellung einer Metall-Keramiklötverbindung.
DE102016105456A1 (de) * 2016-03-23 2017-09-28 Epcos Ag Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Metall-Keramikverbindung und Verwendung der gasdichten Metall-Keramikverbindung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2667427A (en) * 1951-07-27 1954-01-26 Gen Electric Method of metalizing a ceramic member
US2836885A (en) * 1953-09-09 1958-06-03 Ferranti Ltd Method of making ceramic-to-metal seals
US3006069A (en) * 1957-05-23 1961-10-31 Rca Corp Method of sealing a metal member to a ceramic member
US3683488A (en) * 1970-05-15 1972-08-15 Rohr Corp Methods of bonding metals together
US4342632A (en) * 1981-05-01 1982-08-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of metallizing a ceramic substrate
JPS59232693A (ja) * 1983-06-17 1984-12-27 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミツクと金属等との接合用クラツドろう材及びこれを用いたセラミツクと金属等との複合体
US4610934A (en) * 1985-01-17 1986-09-09 Kennecott Corporation Silicon carbide-to-metal joint and method of making same
US4861410A (en) * 1985-02-25 1989-08-29 University Of Florida Method of joining metal oxide containing ceramic bodies
US4746054A (en) * 1985-08-29 1988-05-24 Northrop Corporation Method of joining concentric cylinders

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180049178A (ko) * 2013-09-20 2018-05-10 에이비비 슈바이쯔 아게 세라믹 금속 전이를 위한 세라믹 금속화의 제조 방법 및 세라믹 금속 전이 자체

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DE3824900A1 (de) 1990-01-25
DE58908310D1 (de) 1994-10-13
US4996111A (en) 1991-02-26
JPH0263680A (ja) 1990-03-02

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