Способ металлизации керамики

(5)5 С 04 В 41/88КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯУ СВИДЕТЕЛЬСТВУГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР. ПИС К АВТОРСКО 2(54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ КЕРАМИКИ (57) Шихта содержит, мас,0: 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 карат. 1 табл 1 ил. 1(71) Могилевское отделзики АН БССР(56) Авторское свидетелМ 172223, кл, Н 01 3 5/Заявка ф РГ К. 29061980. ение Института фи, Игнатов и А,Г. Не-ьство СССР26, 1965,888, кл, С 04 В 41/14,с о Изобретение относится кспособу ме-формирования металлизационного покрйтгллизации внутренней поверхности отвер- .: тия, увеличивает нерациональнцй расход стий малого диаметра в печатных йлатах и"материалов, а та 6 ке затрудняет автоматидеталях из керамики и может быть исполь- . зацию технологического процесса, Процесс зовано в электронной, радиотехнической и отличается повышенной энергоемкостью и приборостроительной промышленности. .. трудоемкостью в связи с тем, чтонеобходиИзвестен способ химической металли- мо шлифовкой удалять металлиэационное зации внутренних поверхностей отверстий покрытие с участков, которые неподлежат малогодиаметра в печатных платахиэкера- металлиэации, адля получения высокого мики (например, поликора, керамики 22 ХС, поверхностного электросопротивления стоала, ситаллов различных марок и др.),необходима йоследующая полировка шлиэаключающийся в том, что металлизируе- фованных участков. Этот способ применим мую поверхность керамики сенсмбилйзиру-, лишь при ручном обслуживании и неболь 1 от раствором хлористого олова, а затем"шойпроиэводственнойпрограмме, обрабатывают в растворе хлористого палла- Известен также способ металлизации дия и после образования электропроводя- внутренних стенок оТверСтий в керамичещего покрытия гальванически осаждают ских деталях, заключающийся в том, что делой меди, никеля или другого металла"не- таль погружают в металлизациойную пасту бходимойтолщиньг, " : из тугоплавких металлов"и их оксидов, выОднако способ необладаетселективно- держивают в ней до полного заполнения стью и поэтому металлизируются все повер- отверстий, удаляют избыток пасты и провохности, обрабатываемые хлористым олОвом дят вжигание пасты в среде водорода при и хлористым оловом и хлористым палладй- температуре 1670-1750 К.ем, в том числе и поверхности подвесочных К недостаткам способа относятся несо- приспособлений, Это усложняет процессвершенность метода нанесения пасты на10 30 40 50 внутренйие стенки отверстий малого диаметра, трудность получения: покрытия одинаковой толщины, нерациональный расходпасты из-за того; что одновременна металлйзируются и другие поверхности, покрытие с которых"йосле вжигания удаляютмеханической обработкой (шлифовкой, полировкой), т.е, способ не обладает селектив ностью, вжигание пасты проводят вовзрывоопасной среде (водород) при высокойтемпературе 1670-1750 К,Налболее близким по технической сущности является способ металллзации кера мики путем. напыления в вакууме6,65 10 з - 1,33 10 Па (5 10 -1 10торр)палладиевого сйлава, содеркащего 20-70%Со, а для улучшения адгезиипакрытия ккерамике в металлизацианный слой вводят3 - 20% хрома, марганца или титана. Техно логический процесс металлизации состоитиз следующих операций обработка металлизируемой поверхности ионной бомбардировкой в тлеющем разряде йридавлении10 Па 8 10 торр), напыление активного металла (хрома, марганца) в вакууме6;65 10 з,33 10 Па (5 10 - 1 10 торр)при температуре испарителя 1275 К(1100 С), затем осакдение палладий-ко. бальтовогосплава при температуре испарителя 1525 - 1575 К 1250-1300 С), Испарениеосаждаемых металлов проводят из.вольфрамовой лодочкиНедостатками обсуждаемого способаметаллизации керамики является его мнагостадийность, вызванная необходимость 1 ойроведения ионной очистки, оСаждения ак."тивногометалла и пэлладиевого сплава приразличных давлениях в рабочем обьеме иприразличных температурах"исйарйтеля,Кроме того, способ не позволяет получать стЯильные результаты при металлиЗации криволинейных поверхностей ивнутренних поверхностей отверстий,Целью изобретения является упрощение металлизации внутренних поверхностей отверстий малого диаметра,повышение адгезии покрытия с подложки иснижение энергоемкости способа,Поставленная цель достигаетсятем, чтов процессе металлизации керамики сборкуиз керамической деталл и мишени, изготовленной на основе палладий- л титансодержащих компонентов, нагревают в вакууме10 2 - 10 до температуры 500 - 600 К и дополнйтельно локально нагревают распыляемуюмишень несколькими импульсами излучения лазера с энергией в импульсе 42 - 75 Дж,причем в качестве компонентов мишени используют хлористый палладий и гидрид титана при следующем соотношении, масс,% хлористый палладий 74-82%; гидрид титана остальное, .Под действием импульсного лазерного излучения температура мишени в месте облучения быстро поднимается выше 800 К, материал мишени распыляется, при этом хлористый.палладий разлагается на палладий и хлор, а гидрид титана - на титан и водород. Пары палладия и титана конденсируются на металлизируемой поверхности керамики, газообразные хлор и водород, а также газообразные паадукты их взаимодействия между собой и с адсорбированными на металлизируемой поверхности веществами откачиваются из зоны металлизации вакуумным насосом, Покрытие нужной толщины получают воздействием на мишень соответствующим количеством импульсов лазерного излучения Упрощение технологии металлизациикриволинейных поверхностей керамических деталей и внутренней поверхности отверстий и снижение энергоемкости способа достигается одностадийностыо технологического процесса, применением импульсного лазера для распыления мишени и локального нагрева разлагающихся палладий- и титансодержащих соединений до температуры разложения, отсутствием каких-либо вспомогательных материалов в процессе металлизации, Способ позволяет автоматизировать процесс металлизации керамических деталей с большим количеством отверстий применением двухкаординатного стола и микропроцессора с соответствующей программой Повышение адгезии металлизационного покрытия к подложке достигают использованием в качестве распыляемого материала хлористого палладия и гидрида титана, которые при локальном нагреве да температуры выше 800 К импульсным лазерным излучением разлагаются соответственно на палладий и хлор, титан и водород. Хлор и водород в момент разлокения находятся в атомарном состоянии и поэтому активно взаимодействуют между собой,образуя газообразный хлористый водород, и с адссрбированными на металлизируемой поверхности веществами (кислород, азот, углекислый газ и др,), способствуя дополнительнол очистке металлизируемой поверхности. Газообразные хлор и водород и продукты их взаимодействия (пары воды,хлористый водород, метан и др,) откачиваются из зоны металлизации вакуумной системой. Металлы (палладий и титан) конденсируются на относительно холодной1756311 5 6поверхности керамики, образуя металлйза- " Для получейия равновесной структ ыое покрытие, - "покрытия с низким уровнем внутренних н -овышению адгезии способствует при-пряжений на поверхйости раздела покры-менение титана в качестве одного из кампО- " тие-керамика рекомендуется проводитьнентов покрытия, Титан при температуре 5 гомогенизирующий отжиг при температуре500-600 К взаимодействует с оксидом ала- - 850-950 К в том жевакууме. " :миния, являющимся одним из основных"со- - Результаты опытов сведейыв таблицу.ставляющихназванных выше керамическихПредлагаемый способ по сравнению сматериалов, с образованием системытвер-прототипом обладает меньшей трудоемдых растворов компонентов керамики(алю костью (предлагаемый способ позволяетминия и кислорода) с титаном и палладиемполучать титаднпалЛадиевое покрытиеКоометого,притемпературеподложки 500 - :толщиной 1-3 мкм за одну операцию (в600 К после осаждения титана и палладияпрототипе - 3), способ позволяетавтоматипроисходит их диффузия по границам зерензировать процедсс Металлизации даже труди структурным неоднородностям зерен 15 нодоступных поверхностей, в частности(дислокации, вакансии) керамики, В резуль- отверстий малого диаметра в керамическихтате химического воздействия осажденного: платах и деталях), энергоемкостью в 1,5 металла с керамикой идиффузии его погра- : 2 раза ниже по сравнению со Способомницам зерен и структурным неоднородно- прототийом. Предлагаемый способ постям адгезия титанпалладиевого покрытия 20 зволяет получать покрытйя с высокойоказывается соизмеримой с прочностьюма-. адгезией к неорганическим дизлектритериала подложки при растяжениии сдвиге. кам благодаря хймическому взаимодействию титанопалладиевого сплава сНа чертеке приведена схема, реализу- оксидом алюминия и диффузии металлающая способ. 25 покрытия по границам зерен структурП р и м е р, Деталь 1 из полйкора толщи- ным неоднородностям маТериала подной 1,2 мм с отверстием 2 малого диаметраложки, а также" металлизацйонное(например, О 8 мм) контактно складываюг с" пбкрытие с удовлетворительной паяемомишенью 3, спрессованной из смеси хлори-стью низко-исредйеплавкими припоямистого палладия и тидрида титана (74 - 82 30 на основе олова, серебра и меди,мас,% РбС 2, 26-18 мас,% ТН 2), Сборкуус-танавливают в фиксирующее приспособле : Ф о р м ул а и 3 о б р е т ен и яние, размещают внутри нагревателя 8,которь 1 й находится в вакуумной камере 4 . Способ металлиздацйи керамики, вклю(фиг, 1), Луч лазера 6 линзой 7 фокусируется 35 чающий совместный нагрев в вакууме 10 -через окно 5 и металлизируемое отверстйе10 Па керамики и распыляемой мишени на2 на поверхности мишени 3, Давление в основе палладий- и титансодержащих комвакуумной камере снижается до 10 2-10 з Па понентов до температуры выше температуи затем включается нагреватель 8, которыйры сублимации мишени, о т л и ч а ю щ и йнагревают сборку до температуры 500-600 40 с я тем, что, с целью уйрощения металлизаК. После достижения этой температуры не- . ции внутренних поверхностей отверстийсколькими импульсами лазера с энергией.малого диаметра; сйижения энергоемкости,42 - 75 Дж в импульсе распыляют мишень, мишень располагают контактна внутреннейРаспыляемые хлористый палладий и гидридповерхности отверстия, СОвместно на- .титана при этом нагреваются до температу гревают до 500 - 600 К, а до пол н йтел ьн ыйры свыше 800 К, При такой температуре нагрев мйшени проводятлокалънО имхлористый палладий разлагается на палла- пульсным излучейиемлазера сэнергией вдий и хлор, а гидрид титана на титан и водо- . импульсе 42 - 75 Дк, причем в качестверод, Газообразные хлор и водород, а также компонентов сублимирующей мишени испродукты их взаимодействия между собой с 50 пользуют хлористый палладий и гйдридтиадсорбированными веществами отсасыва- тана при следующем соотйошенииются вакуумной системой, Металлы (палла- компонентов, мас.0;дийититан)конденсируютсянавнутренней: Хлористыйпалладий 74-82поверхности отверстия. Гидрид титана Остальное1756311Результаты получены при испытании на сдвиг образца в виде стержня, впаянного металлйзированное отверстие припоем на основе серебра (ПСр 50) при температуре 1140 Кк вакуумной си"темСоставитель Г, Румянцевактор Н. Гунько Техред М,Уоргентал . Корректор А, Воров Заказ 3060 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,