DE2311392A1

DE2311392A1 - Verfahren und zusammensetzung zum verbinden von gold mit keramischen substraten

Info

Publication number: DE2311392A1
Application number: DE19732311392
Authority: DE
Inventors: Baynard R Smith
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-08
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1973-09-13
Also published as: US3799890A; BE796485A

Description

Verjähren und Zusammensetzung zum Verbinden von Gold mit keramischen Substraten

Prioritäten; 8. März 1972 und 27. April 1972| V.St.A.;

Nr. 232 9^3 und Nr. 2'l8 Ol'i

Die ErJ indung bezieht siel» auf Zusammensetzungen und Verfahren zum Verbinden von Gold mit keramischen Substraten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Goldschicht sufveirentif; fertige Keramikartikel sowie ?.uf Verfahren zum Aufbringen voii uoTiJiiberzügen auf keramische Substrate bei niedri-,(ζ(·ιΐ iJ ri-iiji tfinipc· ■-; turon.

Z«if;.;iinrti.setzunjrci und Vori', hren zum Aufbringen von Gold auf kerasniseno Substrate sind bfkatmt. Außerdem sind fertige Kef.-iPiika.rtik«»l bekannt, auf die eine Golclschicht aufgebracht ist, Im al.\<ζ,ι meinen wird jedoch beim Verbinden von Gold mit einem herp.niikmatorial dem Gold ein vorbestimmter Prozentsatz von

zu.tomischt. Die Glasfritte ist gewöhnlich in einem iiindemittrl entlialten und wird vor dem Aufbringen 'Uf das Kernmiksubstrat mit dem pulverförmigen Gold gemischt. Das Ganze (Gold, organisches Bindemittel und Keramikartikel) wird auf rinr in der Nähe der Schmelztemperatur des Glases

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liegende Temperatur erhitzt. Sodann benetzt, die Glnsfritte im wesentlichen die keramische Grundfläche und das Gold und dient als Bindemittel.

Wenn gemäß dem Stand der Technik Gold oder Goldlegierungen mit Glasfritte enthaltenden organischen bindemitteln gemischt werden, hat sich gezeigt, dnß eine zufriedenstellende Bindungsfestigkeit erreicht wird, wenn der Anteil der Gliisfritte an der gesamten Mischung etwa 20 Gew.% beträgt. Der spezifische Widerstand derartiger Zusammensetzungen kann jedoch bis zu 0,03 il/0, OOO6452 mm" sein. Df ein II a up tv er wendungszweck derartiger /erbindungen in der Herstellung von gedruckten Schaltungen liegt, ist dieser hohe spezifische Widerstand ein ausgesprochener Nachteil.

Wenn der Anteil der Glasfritte auf etwa 2 Gew./o vermindert wird, erhält man einen niedrigeren spezifischen Widerstand der Schicht. Der niedrige Prozentsatz von ülasfritte resultiert jedoch in einer niedrigen Bindefestigkeit, so daß die Schicht leicht lösbar ist. In der Praxis wird im allgemeinen zwischen einem niedrigen Prozentsatz von Glasfritte mit entsprechend niedriger Bindefestigkeit und einem hohen Prozentsatz von Glasfritte mit hohem spezifischem Widerstand ein Kompromiß angestrebt. Bei bekannten Verfahren und Zusammensetzungen wurden häufig Zusammensetzungen mit einem Glnsfritteanteil von 10 Gew.?4 benötigt. Der bri der erfindungsgemäßen Schient sich ausbildende spezifische Widerstand ist innerhalb von 2-3 % ungefähr gleich dem von reinem Gold. Dieser spezifische Widerstand ist beträchtlich niedriger als derjenige von bekannten, Glasfritte enthaltenden Goldüberzügeii.

Goldüberzüge auf keramischen Substrnten werden üblicherweise innerhalb eines Dickenbereiches zwischen 8ü und 400 Millionstel cm hergestellt. Dieser Dickenbereich ist erforderlich, damit zur Bildung einer zufriedenstellenden ßindefestigkeit

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sine ausreichende Glasmenge in der Zusammensetzung vorhanden sein kann· Bei der Erfindung, bei der weder Glas noch ein unorganisches Bindemittel verwendet verden, kann der Goldüberzug auf dem Keramiksubtti-nt auf 2C iiillionstel cm reduziert werden, wobei eine zufriedenstellende üindewirkung aufrechterhalten wird. Bei Verwendung von Gli.sf ritte ist es offensichtlich, daß notvendiserveise die Herstellungskosten von beschichteten Keramiksubstraten steigen müssen, während gleichzeitig ein natürliches Hilfsmittel ungenutzt bleibt.

Durch Hinzufügen von Cadmiumoxid zu dem Kupferoxidpulver gemäß der Erfindung Rann die zum Erholt eines gut bindenden Überzugs erforderliche Brenntemperatur bedeutend reduziert werden. Ohne das Hinzufügen von Cadmiumoxid in die zusammengesetzte Hasse ergeben sich optimale Brenntemperaturen innerhalb eines Bereichs von 1020 C bis 1G40 C. Durch Hinzufügen von Cadmiumoxidpulver kenn die B rennt emu ei" a tür auf 85O C reduziert werden, wobei ein bevorzugter Temperaturbereich zwifcchcii 93O C und IUOO C liegt. Dadurch, di.fi die B renn temp er a tui reduziert werden kann, können Brennofen verwendet werden, eic eine Tempc··· tür von lOOG C nicht erreichen können, .und es können auch Keraraiksubsträte verwendet werden, die bei einer über 1000 C liegenden Temperatur einen strukturellen Abbau erfahren.

Jr:i Veriiendung von Glasfritte oder anderen bekannten Bindemitteln ist die Wärmeleitfähigkeit des Goldüberzugs niedrig. Dieser Nachteil hat zur Folge, dnß sich zwischen deir. Keramiksubstrat und daran angebriichten Schalungselementen unerwünschte Wärmegefälle ausbilden. Bei der* Erfindung, bei der die einzigen Bestandteile des Überzugs Kupferoxid und Cadmiumoxid in Kombination mit dem Gold sind, ist die Gesamtdichte des Lberzugs derjenigen des Goldes angenähert und weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, die ebenfalls derjenigen von reinem Gold angenähert ist.

In einigen vorbekannten Fällen hat man bei Hybrid-Schaltungen festgestellt, daß die in dem Gold enthaltene Glasfritte sich nicht mit der Glasfritte in den gedruckten Widerständen verträgt. Üblicherweise bewirkt dieser Zustand die Ausbildung von Blasen und Leerräumen zwischen den Verbindungsflächen. Daraus kann sich die Ausbildung von ungenauen Anzeigen sowie von Belastungen ergeben, wodurch die elektrischen Charakteristiken der genannten Widerstände verändert werden. Bei der Erfindung bleibt der Goldüberzug in bezug auf die elektrischen Parameter relativ neutrel.

Gemäß der US-PS 3 450 545 weist der aufgebrachte Überzug zwischen 4 und 35 % anorganisches Pulver auf, das eine Glasfritte sein kann. Wenn ein größerer Prozentsatz von Glasfritte/anorganischem Pulverbinder verwendet wird, nimmt die Dichte des Goldes notwendigerweise ab.

Gemäß der US-PS 2 733 1&7 wird Gold zu verschiedenen Dekorationszwecken auf eine nichtporöse keramische Oberfläche aufgebracht. Bei diesem Aufbringen von Gold werden jedoch organische Kupferverbindungen verwendet und nicht, wie bei der Erfindung, ein Kupferoxid. Gemäß der genannten US-PS wird eine überschmolzene Keramik- oder Glasgrundfläche geschaffen mit einem Überzug, der eine Dicke von nur wenigen Millionstel cm aufweist. Eine derart geringe Dicke des Goldüberzugs kann leicht entfernt werden und eignet sich nicht für die Verwendung bei integrierten oder Hybrid-Schaltungen.

Bei der US-PS 3 403 043 und der US-PS 3 429 736 werden feuerfeste Pulver für keramische Verbindungen wie Wolfram oder Molybdän verwendet, die in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden müssen. Wenn derartige wärmebeständige Pulver wie bei der Erfindung in Luft gebrannt werden, würde die Masse oxydieren, und auf dem Keramiksubstrat würde sich daher kein Metallüberzug mehr befinden. Bei der US-PS 3 647 ist die Verwendung von Cuprooxid gezeigt, das auf eine Kera-

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mikflache aufgebracht ist zwecks Bildung einer schweißbaren
Fläche an einem Keramikelement. Das Kerrmilanaterial wird jedoch in eine Nickellösung getaucht zwecks Niederschlagen^
einer lYeramikschicht auf den in Reaktion gebrachten Bereich« und dieses Verfahren ist für den erfindungsgeraäßen Goldüberzug nicht anwendbar;. Außerdem offenbart dieser Stand der
Technik nicht, daß Cadmiumoxid in das Cuprooxid eingebaut
ist, um die Brenntemperatur des Keramiksubstrats zu verringern»

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren und eine Zusammensetzung zum Aufbringen von Gold auf ein Aluminiumoxid- oder
iCeramiksubstrat geschaffen. Außerdem bezieht sich die Erfin·^ dung auch auf einen Fertigungsgegenstand mit einem Keramiksubstrat, mit dem ein Gold- oder Kupferoxidüberzug verbunden ' ist. *xl Ie hier beschriebenen Aus führ ungs formen der Erfindung beziehen sich auf das Aufbringen von Gold auf ein Keramilcoüer Aluminiumoxidsubstrat, Ein Hauptverwendungszweck für die Erfindung liegt auf dem Gebiet der integrierten Schaltungen, wobei Halbleitervorrichtungen oder -plättchen mit verschiedenen Keramiksubstraten verbunden werden. Ein .weiterer HauptrJiwendungszweck liegt auf dem Gebiet von Hybrid-Schaltungen, wobei Halbleitervorrichtungen mit verschiedenen leitenden
Teilen der Schaltungen der vorgenannten Keramiksubstrate
verbunden werden. Im allgemeinen setzen sich die Keramiksubstrate in der Hauptsache aus Aluminiumoxid und Berylliumoxid zusammen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Aufbringen von Gold auf ein Keramiksubstrat wird ein nicht leicht zu entfernender dünner GoIdüberzug «auf das Keramiksubstrat aufgebracht. Die Zusammensetzung gestattet es, daß die fertige, einen Überzug aufweisende Keromikschicht eine hohe Wärmeleitfähigkeit, verbunden mit einem niedrigen spezifischen Widerstand, aufweist.
Außerdem h.->t der fex'tige Überzug eine Dichte, die im wesentlichen kIo.ich der von Gold ist, und die Verbindung ist un-

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empfindlich gegen eine wiederholte Wärmebehandlung, wenn beispielsweise das den iberzug aufweisende KeramiksubFtrit aufeinanderfolgenden Temperaturzyklen innerhalb von einige 100 übersteigenden Bereichen unterworfen wird. Eine Gruppe von metallisierenden oder verbindenden erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weist - in Gewichtsprozenten - innige Mischungen folgender Substanzen auf:

(A) 0,1 % bis 7 %, vorzugsweise 1,2 % bis 1,'i 70, wenigstens eines Lupferoxidzusatzes in Pulverform, und zwar von der - us Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe; (o) 93»0 % bis 99i9 7*» vorzugsweise 9&,6 % bis 9858 Jo, Gold in Pulverform, wobei die Gewichtsprozentsätze des Kupferoxids und des Goldes in Pulverform die Gewichtsprozenttinteile einer Festkörpermischung definieren und die Anteile des Kupferoxide und des pulverförmigcn Goldes insgesamt 100 >o ergeben; und (C) 10,0 % bis 95 %i vorzugsweise 15 ^ύ/ό bis 50 %, eines keine ülasfritto aufweisenden organischen Bindemittels, wobei die Gewichtsprozentsätze des organischen Bindemittels diejenigen einer Endmischung definieren, die das kupferoxid, das pulverförmige Gold und deis organische Bindemittel aufweist.

Man hat festgestellt, daß der Einbau des organischen Bindemittels (C) die Qualität der Goldbindung auf Keramiksubstraten wesentlich verbessert, wenn überzüge der Zusammensetzungen auf* die genannten Keramiksubstrate aufgebrannt werden. Die Abwesenheit von Glasfritte in der Komponente (C) gestattet ein?unmittelbare Reaktion der Komponenten (A) und (B) mit dem Keramiksubstrat. Die sich ergebende Verbindung stützt sich im wesentlichen auf das Rupfeoxid (Komponente (A)), das der verbindende Mechanismus zwischen dem Gold (Komponente (B).) und dem Keramiksubstrat ist. Die hier beschriebenen erfindungsgemäßen Mischungen bilden eine bevorzugte Gruppe von verbindenden oder metallisierenden Mischungen, da sie Überzüge ergeben, die eine hohe Verbindungs- oder Zerreißfestigkeit haben bei Uberzugdicken zwischen 20 Millionstel cm bis 0,005 cm. Außerdem ist der spezifische Wide· . (and der erfiti-

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dungsgemäßen Verbindung wesentlich geringer als derjenige von Glasfritte enthaltenden Goldmischungen. Bei der Verwendung von Glasfritte in den Verbindungszusammensetzungen wurden spezifische Widerstände zwischen 0,0015-0,03 ./Ϊ./0, 0006452 mn" beobachtet. Bei der erfindungsgemaßen Zusammensetzung ergibt sich ein spezifischer Widerstand in der Größenordnung von C, OUl A-/0,0006'o£ nun oder weniger, wodurch der Energieverlust reduziert wird bei Verwendung dieser Mischung in elektrischen Schaltungen. Außerdem treten niedrige Wärmegefälle auf zwischen dem Substrat und an dem aufgebrachten Überzug befestigten Komponenten, da beide Mischungskomponenten A und B extrem hohe Wärmeleitfähigkeit in Bereichen von 224,0 bzw. l69,O BTU/h/0,30 m / F aufweisen im Gegensatz zu der Wärmeleitfähigkeit von Glasfritte, die in der Größenordnung von 0,59 BTU/h/0,30 m /°F liegt. Die am meisten bevorzugten Zusammensetzungen gemäß der Erfindung sind diejenigen, bei denen die Metallkomponenten, die die feste Mischung bilden, im wesentlichen aus zwischen 1,2-1,4 Gew.?i Kupferoxid und 98,6-98,8 Gew.⁰/ Gold bestehen.

Wie es für Verbindungen oder metallisierende Zusammensetzungen dieser Art üblich ist, werden diese gewöhnlich auf ein Keramiksubstrat aufgebracht mittels eines Siebdruck-, Druck- oder Bürstverfahrens o. ä. Die Aufbringung erfolgt im allgemeinen in Umgebungsluft bei einer normaler Raumteperatur von 22 C angenäherten Temperatur, obwohl dies für die Erfindung nicht kritisch ist. Das überzogene Substrat wird in einem Brennofen gebrannt zwischen Temperaturen von 900 C und IO63 C, wobei der bevorzugte Temperaturbereich für das brennen zwischen 1020° C und 1040° C liegt. Das den Überzug aufweisende Keramiksubstrat wird in dem Brennofen in oxydierender Atmosphäre gehalten, bis das Substrat mit der umgebenden, eine hohe Temperatur aufweisenden Atmosphäre im wesentlichen thermisches Gleichgewicht erreicht.

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Die bei der Zusammensetzung verwendeten Kupferoxidpartikel (Cuprooxid oder Cuprioxid) sind im allgemeinen auf eine Größe von weniger als 1 u Länge zerraahlen oder gewalzt. Das im Handel erhältliche pulverförmige Gold hat eine ursprüngliche Größe im Bereich zwischen 2 und- 5 M.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines dünnen, außerordentlich wärmeleitfähigen, niedrigen spezifischen Widerstand aufweisenden Überzugs auf ein Keramiksubstrat wird im folgenden beschrieben.

Teilchen von Kupferoxid (Cuprioxid, Cuprooxid) werden in ^ethylbenzol, Benzol, Alkohol, Aceton oder einen ähnlichen Stoff eingeführt zur Bildung eines Konglomerats. Die Mischung wird für einen Zeitraum zwischen 2 und 2k Stunden in einer Kugelmühle o. ä. bearbeitet. Durch diesen Eearbeitungsschritt werden die Kupferoxidteilchen zu einem feinen Pulver zerkleinert, dessen Teilchengröße vorzugsweise im Bereich zwischen 50-2000 % liegt. Die Mahldauer ist gemäß der Erfindung nicht kritisch, aber ein derartiges Mahlverfahren wird durchgeführt, bis die Teilchen im wesentlichen die gewünschte feinpulvrige Struktur erreicht haben.

Das Konglomerat wird dann in einem Standardofen getrocknet, bis das Kupferoxidpulver im wesentlichen kein leichtflüchtiges Material mehr aufweist. In der Praxis wird der Ofen auf einer Temperatur von etwa 100 C gehalten, und zwar für eine Zeit zwischen einer und fünf Stunden je nach dem Gewicht des zu trocknenden Konglomerats. Die Temperatur des Ofens oder einer anderen Trocknungsvorrichtung und die Trockenzeit für diesen Schritt sind für die Erfindung nicht kritisch; die einzige Beschränkung in bezug auf diese Parameter besteht darin, daß bei Beendigung des Trocknungsschrittes das verbleibende Kupferoxidpulver (Cuprioxid, Cuprooxid) im wesentlichen frei von dem zur Bildung des Konglomerats verwendeten leichtflüchtigen Material sein soll (d. h. also von Toluol, Benzol, Alkohol, Aceton o. ä.).

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Das erhaltene trockene Kupfcroxid (Cuprioxid oder Cuprooxid) \ii:-.*(· in vorbestimmten Gev.ichtsprozentanteilen in einem i'.? üar.el öl erhältlichen organischen Bindemittel gemischt. Das 1-iisciien erfolgt in einer üblichen Nnßmühle, einer Trommel oder ähnlichen Vorrichtung. Ons auf diese Weise durchgeführte Mischen verteilt das Kupferoxidpulver und verteilt etwa .vorhandene Agglomerate. Das in das organische Bindemittel gemischte Kupferoxid beträgt zwischen 0,1 und 7,0 Gew.% der

Feststoffmischung, die aus dem Kupferoxid (Cuprooxid oder Cuprioxid) und Goldpulver besteht, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 1,2 und 1,4 Gew.Si liegt.

Das bei diesem Verfahrensschritt verwendete organische Bindemittel weist einen Anteil zwischen 10 und 95 Gew.% der gesamten Mischung auf, die aus Kupferoxid, Goldpulver und organischem bindemittel besteht. In dieser Phase des Verfahrensschrittes können organische Bindemittel wie Betaterpinol, eine Athylzellulosemischung, Pineöl, Methylzellulose o. ä. verwendet werden. In der Praxis wurden im Handel erhältliche organische Bindemittel verwendet, unter anderem das Bindemittel H-2l6 der Ferro Vehicle Corp., das Bindemittel Reliafilm Nr. 5l8l der Alpha Metals Corp. sowie das Bindemittel Medium Nr. I63-C von L. Reusche and Co.

Durch Vermischen des Kupferoxids (Cupro- oder Cuprioxid) mit dem organischen Bindemittel wird eine Zwischenmischung gebildet mit den vorher genannten Gewichtsprozentanteilen. Sodann wird das Goldpulver in die Zwischenmischung aus Kupferoxid und organischem Bindemittel eingemischt. Der Gev.ichtsprozentanteil des Goldpulvers als eine Funktion der hier beschriebenen Festkörpermischung liegt in einem Bereich zwischen 99,9 und 93 Gew.tf, und **β·4· der bevorzugte Bereich liegt zwischen 98*6 und 98,8 Gew.%. Die Einführung des Goldpulvers in die Zwischenmischung ergibt die aus Goldpulver, Kupferoxid und organischem Bindemittel bestehende Endmischung· Dieser Mischvorgang wird in einer Naßmühle, einer Dreiwalzen-

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.ίο-

naßmühle, einer Lackmühle oder irgendeinen anderen bekannten Mischvorrichtung durchgeführt. Bei diesem Schritt werden die Kupferoxidpartikel gleichmüßig in das umgebende Goldpulver verteilt. Die Festkörperpartikel v/erden vorzugsweise gleichmäßig benetzt, und es wird von der Gesamtmasse eine im wesentlichen homogene Mischung gebildet.

Die Endmischung wird mittels Siebdruck-, Druck-, bürstverfahren, Eintauchens von Hand oder irgendeiner anderen geeigneten Methode auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das Aufbringen der Endmischung auf das Keramiksubstrat wird vorzugsweise bei Umgebungsatmosphäre ausgeführt, dies ist jedoch nicht wesentlich für die Erfindung. Auf diese iieise wird ein Keramiksubstrat erhalten, das einen überzug der vorbeschriebenen Endmischung aufweist.

Sodann wird das den Überzug aufweisende Keramiksubstrat in einen Ofen oder eine andere Wärmevorrichtung eingebracht. Das den Überzug aufweisende Substrat wird in bezug auf Temperatur in einen Gleichgewichtszustand gebracht, und zwar innerhalb eines Bereiches zwischen 900 und IO63 C, wobei der be-• Vorzugte Temperaturbereich zwischen 1020 und 1040 C liegt. In dieser Weise wird das den Überzug aufweisende Keramiksubstrat gebrannt, und es ergibt sich eine Überzugdicke zwischen 20 Millionstel cm und 0,005 cm. Die Brenndacr für das den Überzug aufweisende Keramiksubstrat ist bei der Erfindung nicht kritisch, wobei die wichtigen Kriterien darin zu sehen sind, daß das den Überzug aufweisende Substrat in der Heizvorrichtung bei den vorher beschriebenen Temperaturen einen thermischen Gleichgewichtszustand mit der Umgebung erreicht.

Während des Brennschrittes wird im wesentlichen das gesamte organische Bindemittel an die Umgebung abgegeben, wobei höchstens ein kleiner Rest in dem Überzug verbleibt. Es wurde festgestellt, daß Teile der Kupferoxidpartikel das .Aluminiumoxid- oder Keramiksubstrat imprägnieren. In der vor-

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beschriebenen Weise wird zwischen dem Gold- und Kupferoxidüberzug und dem Keramiksubstrat eine hohen Kräften widerstehende Verbindung gebildet. Die resultier end eVerbindung bildet einen Überzug relativ geringen spezifischen Widerstandes, der außerdem eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Das vorher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren weist

eine Anzahl von Verfahrensschritten auf. Zusammenfassend bestehen diese Schritte aufeinanderfolgend darin, daß Kupferoxidpartikel (Cupri- oder Cuprooxid) in einem Medium wie Methylbenzol, Benzol o. ä. zermahlen werden. Sodann wird das Kupferoxid getrocknet, um die darin enthaltenen leichtflüchtigen Stoffe zu entfernen. Anschließend wird das Kupferoxid mit einem vorbestimmten Gewichtsprozentanteil eines organischen Bindemittels gemischt zur Bildung der vorbeschriebenen Zwischenmischung. Goldpulver mit einem vorher beschriebenen Gewichtsprozentanteil wird der Zwischenmischung zugegeben zur Bildung der Endmischung. Die Endmischung wird so bearbeitet, daß sich eine homogene Mischung ergibt, und auf ein Aluminiumoxid- oder Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat ivird bei einer bestimmten Temperatur imierhaXb vorbestimmter Temperaturbereiche gebrannt zur Bildung der Keramiksubstratverbindung.

Es ist zu beachten, daß die vorbeschriebenen Verfahrensschritte auch in anderer Reihenfolge durchgeführt werden können, so daß sich im wesentlichen die gleiche Verbindung ergibt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es offensichtlich, daß von vornherein vorbestimmte Mengen (innerhalb der vorher genannten Bereiche) von Goldpulver, Kupferoxidpartikeln (Cuprooxid oder Cuprioxid) und organischem Bindemittel gewogen und voneinander getrennt werden. Sodann werden die Kupferoxidpartikel in bezug auf ihre Größe reduziert, vorzugsweise derart, daß die größte Abmessung unterhalb 1 li in der Länge liegt. Dies kann erreicht werden

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durch Bearbeiten in einer Kugelmühle oder ein ähnliches Verfahren. Wenn das Kupferoxid mit einem Medium wie Methylbenzol, Benzol o. ä. gemischt wurde, v/erden die leichtflüchtigen Stoffe in einem Heizofen entfernt.

In Abwandlung von dem bevorzugten Verfahren wird das getrocknete Kupferoxid und das Goldpulver in trockenem Zustand vermischt, und zwar in einer Trommel oder einer anderen geeigneten Vorrichtung. Dieses Mischen ergibt eine relativ grobe Mischung aus Goldpulver und Kupferoxid mit den vorgenannten Gewichtsprozentanteilen. Im Handel erhältliche organische Bindemittel werden dann der aus Gold und Kupferoxid bestehenden Mnaae zugemischt, und zwar mit einem Gewichtsprozentanteil der Endmischung von zwischen IG und 95 %» Die Endmischung wird dann in eine Naßmiihle, eine Dreiwalzen-Naßmühle, eine Lackmiihle o. ä. eingebracht, wo sämtliche Festkörperpartikel gleichmäßig benetzt werden und eine im wesentlichen homogene Mischung bilden. Dieser Schritt dient dazu, das Kupferoxid gleichmäßig in die umgebenden Goldpartikel zu verteilen. Die resultierende Mischung wird durch Anwendung von Siebdruck, Druck, Bürsten oder irgendein anderes entsprechendes Verfahren auf ein Aluminiumoxid- oder Keraraiksubstrat r>.ui gebracht. Das überzogene Substr.t wirü in einem Ofen bei einer bestimmton Temperatur innerhalb rlor Bereiches zwischen 900 und IO63 C rnb-unnt. Das Substrat wird auf Umgebungsbedingungen abgekühlt, und es hat sich gezeigt, daß die Bindung des Goldüberzugs, dex- auf dem Substrat haftet, sehr stark ist.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ergeben einen keramischen Artikel. Gemäß der Erfindung ergibt sich ein Keramikartikel mit einem aufgebrannten Überzug, wobei der aufgebrannte Überzug eine Mischung aus Gold und Kupferoxid aufweist. Der auf das Keramilcmaterial aufgebrannte Überzug hat eine bevorzugte Dicke zwi-

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sehen 20 Millionstel und 0,005 cm. Die Brenntemperaturen für den überzug liegen in einem Bereich zwischen 900 und IO63⁰ C, vorzugsweise zvdschen 1020 und lO'iO C.

Goldpulver, Kupferoxid (Cupro- oder Cuprioxid) und ein im Handel erhältliches organisches Bindemittel (das keine Glasfritte enthält) werden miteinander vermischt zwecks Bildung einer Endmischung. Der Gewichtsprozentanteil des organischen Bindemittels in der Endmischung liegt zwischen 10 und 95 Geiv.%, bevorzugt zwischen 15 und 50 üew.ji. Das Goldnulver und d<*t; in Partikelform vorhandene kupfei-oxid bilden eine Festkörnermischung. Die Gewichtsprozentsätze des Kunferoxids an der Festkörpermischung liegen zwischen 0,1 und 7 tic;w.5·, bevorzugt zwischen 1,2 und 1,4 Geiv.%. Das Goldpulver mit einer Partikelgröße zwischen 2 und 5 M hat einen Gevrichtsprozen tan teil an der Festkörpermischung zwischen 93 umi 99»9 Gew.Si, bevorzugt zwischen 9ö»6 und 98,8 GeW.%.

Dir Endmischung wird auf ein Kerarriiksubstrat aufgebracht und hat eine Dicke zwischen 20 Millionstel cm bis 0,005 cm. Der Überzug wird aufgebracht durch Eintauchen von Hand, Siebdruckverfahren oder irgendein anderes bereits genanntes Verfahren. Das einen aus der Endmischnng bestehenden Überzug aufweisende Keramiksubstrat wird sodann in einem Ofen gebrannt bei Temperaturen zwischen 900 und IO63 C, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1020 und 10^0° C.

Der so erzeugte keramische Artikel weist ein Keramiksubstrat auf mit einem kräftigen Goldüberzug einer Dicke von etwa 20 Millionstel cm. Das organische Bindemittel wird während des Brennens im wesentlichen ausgebrannt· Die zu beobachtende grundlegende Verbindung ergibt sich möglicherweise aus dem Wachstum von Kristallen des ursprünglich aufgebrachten Kupferoxids und der möglichen metallischen Verbindung von Gold und Kupferoxid, wodurch das Keramik-

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material imprägniert wird, so daß sich eine starke Verbindung zwischen dem Keramikmaterial und dem äußeren (ioldüberzug ergibt.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Verwendung von in einem Goldpulver enthaltenem Kupferoxid zur Bildung einer hochwertigen Verbindung zwischen einem üoiclübcrzug auf einein Aluminiumoxid- oder Kerr.niiksubstrat. Jedes dor lieispiele zeigt die Grundformuliei ungen der metallisierenden Zusammensetzungen gemäß der Erfindung. In jedem Beispiel war- das verwendete Kupferoxid sowohl Cuprooxid als auch Cuprioxid. Dntu ■ wurden für jedes Beispiel zwei Versuche durchgeführt, nämlich einer für Cuprooxid und einer für Cuprioxid, und alle anderm Parameter v.urdea koustaiitgehal ten. In allen .-,eisnielen für die Versuche mit Cuprioxid und Cuprooxid waren die Verbindungsresultate im wesentlichen identisch. Das verwendete Kupferoxid (Cupro- oder Cuprioxid) wurde derart zeriu-.hleti, dttß die Größe der einzelnen P< rtikcl in Bereich zwischen 5>O-2ÜGU A ■ lag. Das handelsübliche Goldpulver wies eine Partikelgrößr in bereich zwischen 2 ui .·! [. η ruf. Ό. s box jede- (Jf* Beispiele verwendete orgünische tJindenittel lvui'dr in hr.ndn L erstanden; es handelte sich jeweils um eines der vor her genannten Bindemittel.

Die Gewichtsprozentanteile, die in jedem der Beispiele für das Kupferoxid und das Goldpulver angegeben sind, beziehen sich auf die aus Goldpulver und Kupferoxid bestehende Festkörpermischung. Der Gewichtsprozentanteil des organischen Bindemittels bezieht sich auf die aus Kupferoxid, Goldpulver und organischem Bindemittel bestehende Endmischung. Die bei den einzelnen Beispielen veränderten Grundparameter waren die' Brenntemperatur, die Gewichtsprozentanteile von Kupferoxid, Goldpulver und organischem Bindemittel.

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Beispiel 1

Kupferoxid (Anteil an Festkörperraischung) ... 0,1 Gew.% Goldpulver ( " " " ) ... 99,9 Gew.tf

orj> Bindemittel (Anteil an Endmischung) ... 10,0 Gew.?·

Das Kupferoxid vurdc mit dem Goldpulver und den organischen Bindemittel in der beschriebenen Weise vermischt. Die Endmischung wurde auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat wurde bei einer Temperatur von 900 C gebrannt, bis thermisches Gleichgewicht erreicht war. Die gebildete Verbindung war schlecht. Goldpe^rtikel wrren "sichtbar, und ein Teil davon konnte leicht entfernt werden. Schwaches Kristallwachstum wurde beobachtet, jedoch bestand eine gewisse Verbindung Zivi sehen dem Gold und dem Keramiksubstrat.

Beispiel 2

lwupferoxid (Anteil «-η Fes tkörpcrmischung) ... 0,1 Gew.;t> Goldpulver (" » " ) ... 99,9 Gew.%

org. Bindemittel (Anteil an Endmischung) ... 10,0 Gew.%

Das Goldpulver, Kupferoxid und das organische Bindemittel wurden in der beschriebenen Weise vermischt, und die Endmischung wurde auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat wurde bei einer Temperatur von angenähert IO63 C gebrannt. Es ergab sich eine schlechte Verbindung mit diskontinuierlichen Haftungsbereichen. Es zeigte sich, daß das Gold schmolz, und es wurde ein im wesentlichen geringes Kristallwachstum beobachtet; ein gewisses Binden des Goldes auf dem Substrat fand jedoch statt.

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Beispiel 3

Kupferoxid (Anteil an Festkörpermischung) ... 1»2 Gew.?o Goldpulver (" " ·· ) ... 98, S Gew.?o

oi'g. Bindemittel (Anteil an Eindmischung) ... 50,0 Gew.?6

Partikel von Kupferoxid (Cuprooxid und Cuprioxid), Goldpulver und organisches Bindemittel wurden in den im Beispiel genannten Gewichtsprozentsätzen abgemessen. Das Kupferoxid wurde mit Methylbenzol gemischt und während zwei Stunden in einer Kugelmühle bearbeitet zwecks RedEierung der Partikelgröße auf eine Teilchengröße zwischen 50 und 2000 X. Das Kupferoxid wurde in einem Ofen gebrannt und mit dem handelsüblichen organischen Bindemittel vermischt. Das Goldpulver wurde in das Kupferoxid und das organische Bindemittel eingemischt zwecks Bildung der Endmischung. Diese Mischung wurde sodann so vermischt, daß sich eine homogene Mischung ergab, und auf ein Keramiksubstrat aufgetragen. Das überzogene Substrat wurde in einem Brennofen bei 1035 C gebrannt. Die Oberfläche der sich ergebenden Verbindung war metallisch glänzend, und die Verbindung war ausgezeichnet. Die Bindungsfestigkeit war sehr hoch, und der Überzug war nicht leicht entfernbar. Es wurde Kristallwachstum bei dem Kupferoxid beobachtet, wodurch das Keramiksubstrat imprägniert wurde. Bei diesem Beispiel ergab sich ein gleichmäßiger homogener Überzug mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Verbindung mit einem niedrigen spezifischen Widerstand. Die Verbindung wurde in bezug auf die vorgenannten Eigenschaften als ausgezeichnet klassifiziert.

Beispiel k

Kupferoxid (Anteil an Festkörpermischung) ... 1,2 Gew.% Goldpulver \ⁿ " " ) .. . 98,8 Gew.%

org. Bindemittel (Anteil an Endmischung) ... 50,0 Gew.%

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Das Kupferoxid, Goldpulver und organische Bindemittel wurden in der bereits beschriebenen Weise vermischt. Die Endmischung v.Tirde auf ein Keramiksubstr-at aufgebracht. Das überzogene Substrat wurde in einen Ofen eingebracht und auf einer Temperatur von 1020 C gehalten. Wie bei allen anderen Beispielen erreichte das Substrat einen thermischen Gleichgewichtszustand mit der Ofenatmosphäre und wurde dann abgekühlt. Die Oberfläche der·sich ergebenden Verbindung war glänzend metallisch. Kristallwachstum wurde beobachtet, wobei das Keramiksubstrat durch die Kristalle imprägniert wurde, so daß sich eine ausgezeichnete Verbindung ergab. Die Wärme- und elektrischen Eigenschaften dieser Verbindung waren denen gemäß Beispiel 9 ähnlich. Die Zug/festigkeit der Verbindung war wiederum außerordentlich hoch, wobei ein Lösen nur durch Zerstören der Substratoberfläche möglich war.

Beispiel 5

Kupferoxid (Anteil an Festkörpermischung) ... 1,4 Gew.# Goldpulver (" ·· « ) ... 98,6 Gew.%

org. Bindemittel (Anteil an Endmischung) ... 15*0 Gew.96

Die Kupferoxidpartikel bzw. das Pulver mit einer Teilchengröße zwischen 50 und 2000 A wurden mit dem Goldpulver und dem organischen Bindemittel in den in Beispiel 5 angegebenen Mengen vermischt. Der Gewichtsprozentanteil des Kupferoxids wurde auf 1,4 Gew.# der Festkörpermischung angehoben, und der Gewichtsprozentanteil des organischen Bindemittels wurde auf 15 Gew.H der findmischung herabgesetzt. Die spezifischen Bestandteile wurden in der beschriebenen Weise vermischt. Die Endmischung wurde auf ein Keramiksubstrat aufgetragen und bei 1035° C gebrannt. Nach den Abkühlen wurde eine ausgezeichnete Verbindung mit hoher Zugfestigkeit festgestellt. Die Oberfläche dee Überzugs war glänzend metallisch und zeigte ausgezeichnetes Kristallwachstum des Kupferoxids.

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Bei dem Versuch, den aufgebreichten Überzug zu entfernen, wurde das Substrat zerstört. Die durch Kristallwachstum be-' wirkte Imprägnierung des Keramiksubstrats war deutlich sichtbar bei Dicken zwischen 20 Millionstel cm bis 0,005 cm«

Beispiel 6

Kupferoxid (Anteil an Festkörpermischung) ... 1,'i Gew.?» Goldpulver (" " " ) ... 98,6 Gew.ji

org. Bindemittel (Anteil an Endniischung) ... 15»0 Gew.%

Die Endmischung wurde in der beschriebenen Weise vorbereitet. Die Gewichtsprozentanteile der Bestandteile waren die gleichen wie in Beispiel 5» jedoch wurde das überzogene Keramiksubstrat bei 1020 C gebrannt. Die sich ergebende Ver bindung war derjenigen des Beispiels 5 ähnlich. Kristallwachstum wurde beobachtet, und die Imprägnierung in das Keramikmaterial schien den elementaren Bindemechanismus zu bilden. Es wurde ein glänzender homogener Metallüberzug beobachtet, und die Haftfähigkeit war außerordentlich hoch. Die Verbindung wurde für Dicken zwischen 20 Millionstel cm und 0,005 cm als ausgezeichnet klassifiziert.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine weitere Gruppe metallisierender oder verbindender Zusammensetzungen, die in Gewichtsprozent folgende Mischungen aufweisen: (A) 0,1-7, vorzugsweise 0,25-3 %* mindestens eines Kupferoxids als Zusatz in Pulverform, der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe; (B) 0,01-15,0, vorzugsweise 1,0-5,0 % Cadmiumoxidpulverj (C) 78,0-99,89 % Goldpulver} die Gewichtsprozentanteile von Kupferoxid, Cadatiumoxid und Goldpulver beziehen sich auf eine Festkörpermischung und ergeben insgesamt 100 Gew.Si; und (D) etwa 10,0-95t°» vorzugsweise 15-50 % eines keine Glasfritte

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aufweisenden organischen Bindemittels, wobei sich die Gewichtsprozentanteile des Bindemittels auf die Endmischung beziehen, die aus Kupferoxid, Goldpulver, Cadmiumoxid und dem organischen Bindemittel besteht.

Das in dieser Mischung verwendete Cadmiumoxidpulver bzw. die Cadmiumoxidpartikel sowie die Kupferoxidpartikel (Cuprooxid oder Cuprioxid) werden zu einer Größe ζermahlen, die kleiner ist als l*u. Das handelsübliche Goldpulver hat eine Partikelgröße im Bereich zwischen 2 und 5 Ji · Das Cadmiumpulver ist im Handel erhältlich, und zwar beispielsweise von der Fisher Scientific Company, Chemical Manufacturing Division, Fair Lawn, New Jersey, V. St. A.

Kupferoxidpartikel (Cuprioxid, Cuprooxid) werden mit Cadmiumoxidpulver in bestimmten Gewichtsprozentanteilen der Mischung vermischt. Die nunmehr vermischten Partikel werden der η in ^N Methylbenzol, Benzol, Alkohol, Aceton o.a. eingebracht zur Bildung eines Konglomerats. Die gesamte Mischung wird während einer Zeitdauer zwischen 2 und Zk Sunden gemahlen oder einem ähnlichen Verfahren unterworfen. Durch diesen Schritt werden die vermischten Kupferoxid- und Cadmiumoxidpartikel zu einem feinen Pulver verarbeitet, das eine Teilchengröße aufweist, die vorzugsweise zwischen 50-2000 A liegt. Die Zeitdauer des Mahlens ist bei der Erfindung nicht kritisch, der Mahlvorgang wird jedoch fortgesetzt,bis die Partikel die gewünschte feine Struktur aufweisen. Nachdem diese kombinierte Mischung gebildet ist, entspricht das Verfahren zum Herstellen des Überzugs im wesentlichen demjenigen für die vorher beschriebene Mischung, bei der nur Kupferoxid mit Goldpartikeln gemischt wird.

Ein einen Überzug aufweisendes Keramiksubstrat wird dann in. einen Brennofen oder eine entsprechende Vorrichtung eingebracht. Das überzogene Substrat wird innerhalb eines Tempera-

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turbereiches zwischen 650 und ICb3 C, vorzugsweise zwischen 950 und 1000 C, in einen Tompci'aturn-lcichgowichtszustnnd gebracht. In dieser Weise wird das überzogene Keramiksubstrat gebrannt, und es ergibt sich <~in Überzug einer L»ic!;e zwischen 20 Millionstel cm und 0,005 cn:.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Verwendung von in einen Goldpulver enthaltenem Kupier oxid und Ca diniumoxid zur Bildung einer hochwertigen Verbindung zwischen einem Goldüberzug und einem Keramik- odea" Aluminiunioxid subs tr at. Jedes der Beispiele weist die grundlegenden Formulierungen der metallisierenden erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auf, In jedem Beispiel war das verwendete Kupferoxid sowohl Cuprooxid als auch Cuprioxid. bei jedem Deispiel wurden drei Tests für jede Kupferoxidart durchgeführt unter Verwendung des organischen Bindemittels mit Gewichtsnrozentaiiteilen von 10, 50 und 95 %· £s wurden daher bei jedem Beispiel sechs Tests durchgeführt, jeweils drei für Cuprooxid und drei für Cuprioxid, wobei sämtliche anderen Parameter konstantgehalten wurden; in allen Beispielen für die Cuprioxid- und Cuprooxidversuchc waren die Vevbindungsrcsultate im wesentlichen identisch. Das verwendete Ivunieroxid wurde vermählen, so daß sich eine Partikelgröße ir.¹. yU-Lereicb er[;^:,'3. Ui.s handelsübliche Goldpulver wien eine Partikelgr l"V zv.isclu :■ Ί und 5 Μ auf. Dss in jeder:· Jcispiol verwendete orgcnischr Bindemittel war eines der vorher genannten handelsüblichen Bindemittel.

Die Gewichtsprozentanteile in jedem Deispiel für das Kupferoxid und das Goldpulver beziehen sich auf die Festkörpcrraischung, bestehend aus Goldpulver, Cadmiumoxid und Kupferoxid. Die Gewichtsprozentanteile des organischen Bindemittels beziehen sich auf die Endmischung, bestehend aus Kupferoxid, Cadmiumoxid, Goldpulver und dem Bindemittel. Die bei den einzelnen Beispielen veränderten Grundparamcter waren die Brenntemperatur sowie die Gewichtsprozentanteile von Kupferoxid, Cadmiumoxid, Goldpulver und Bindemittel.

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Beispiel 7

Kupferoxid (Anteil an Feststof i'inischung) .·.-. 0,1 Gew.# Cadmiumoxid (» ·"· " ) ... 0,01 Gew.?·

Goldpulver ( " " " ) ... 99,89 Gevr.%

Kupferoxid (in allen Beispielen wurden sowohl Cuprioxid als auch Cuprooxid verwendet) wurde mit dem Goldpulver und dem Cadmiumoxid in der beschriebenen Weise vermischt. Organisches Bindemittel wu^de in der ebenfalls beschriebenen Weise hinzugefügt. Drei voneinander getrennte Vorsuche wurden durchgeführt mit organischem Bindemittel mit einem Gewichtsprozentanteil (an der Endmischung) von 10 Gew.% bzw. 50 Gew.% bzw. 95 Gew.%. Es zeigte sich, daß die verschiedenen Gewichtsprozentanteile keine nennenswerte wirkung auf die Verbindung hatten. Die Endmischung (Kupieroxid, Cadmiumoxid, Goldpulver, organisches bindemittel) wurde auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat wurde bei einer Temperatur von 85O C gebrannt, bis thermische Gleichgewichtsbedingungen erreicht waren. Es wurde zwar eine Verbindung gebildet, diese wurde jedoch nur als Verbindung durchschnittlicher Güte klassifiziert. Goldpartikel waren deutlich sichtbar, und ein kleiner Prozentsatz des Überzugs konnte entfernt werden. Die niedrige Brenntemperatur hatte zur Folge, daß geringes Kristallwachstum beobachtet wurde, es fand jedoch eine Bindung zwischen dem Gold und dem Keramiksubstrat statt.

Beispiel 8

Kupferoxid (Anteil an Feststoffmischung) ... 0,1 Gew.?6 Cadmiumoxid (·· » » ) ... 0,01 Gew.%

Goldpulver ( » " » ) ... 99,89 Gew.tf

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Das Goldpulver, Cadmiuinoxid, Kupferoxid und das organische Bindemittel wurden zu einer Endmischung vermischt. Zusätzlich zu den oben genannten Gewichtsprozentanteilen wurden drei verschiedene Versuche durchgeführt, unter Verwendung von orgcmischeni Bindemittel mit einem Gewichtsprozentanteil von IC, 0 %, 50,0 % und 95,0 % (bezogen auf die Endmischung). Es zeigte sich, daß die verschiedenen Gewichtsprozentanteile des organischen Bindemittels keine nachweisbare Wirkung auf die erhaltene Verbindung hatten. Nach dem Vermischen wurde die Endmischung (Kupieroxid, Cadmiumoxid, Goldpulver, organisches Bindemittel) auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat, das in bezug auf Gewichtsprozentanteile im wesentlichen die gleiche Mischung wie bei Beispiel 7 aufwies, wurde nun bei IO63 C gebrannt. Eine gewisse Bindung wurde erreicht, es ergaben sich jedoch Beieiche diskontinuierlicher Haftung. Das Gold war geschmolzen, und niedriges Kristallwachstum wurde beobachtet. Die Bindung des Goldes an dem Substrat wurde als schlecht bis durchschnittlich klassifiziert.

Beispiel 9

Kupferoxid (Anteil an Feststoffmischung) ... 7»0 Gevi.ji Cadmiumoxid (" " " ) ... 0,01 Gew.⁰/»

Goldpulver ( '· " » ) ... 92,99 Gew.',;

Goldpulver, Cadmiumoxid, Kupferoxid und organisches Bindemittel wurden zu einer Endmischung vermischt. Wie bei allen hier beschriebenen Beispielen wurde dieser Versich ebenfalls mit Cuprioxid und getrennt mit Cuprooxid durchgeführt. Dadurch sowie durch die zusätzliche Beschränkung, daß dieses Beispiel ebenso wie alle anderen unter Verwendung von organischem Bindemittel mit einem Gewichtsprozentanteil von 10,0 %, 50,0 % und 95,0 % (bezogen auf die Endmischung) durchgeführt wurde, ergaben sich für jedes Beispiel sechs voneinan-

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der getrennte Versuche. Die Verwendung von Cuprioxid oder Cuprooxid ergab im wesentlichen die gleichen Verbindungseigenschaften. Die unterschiedlichen Gewichtsprozentanteile des organischen Bindemittels hatten keine nennenswerte Wir-* kung auf die Verbindung. Bei jedem Versuch dieses Beispiels wurde die Endmischung auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat v.'urde bei einer Temperatur von angenähert 850 C gebrannt. Wie es bei dem Bronnverfahren üblich ist, wurde das Brennen fortgesetzt, bis thermisches Gleichgewicht erreicht vrar. Noch dem Abkühlen wurde eine Bindung festgestellt, diese wies jedoch geringes Kristallwachstum ruf. Auf der Oberfläche des Überzugs waren Partikel von Kupforoxid zu sehen. Ein Teil des Überzugs konnte entfernt werden, und die Verbindung wurde als durchschnittlich eingestuft.

Beispiel 10

Kupferoxid (Anteil an Feststoffmischung) ... 0,5 Gew.% Cadmiumojiid (" " " ) ... 3.0 Gew.&

Goldpulver ( " " " ) ... 96,5 Gew.*

Das Kupferoxid (sowohl Cuprooxid als auch Cuprioxid) wurde mit dem Cadmiumoxidpulver und dem Goldpulver in der vorher beschriebenen Weise vermischt. Sodann wurde organisches Bindemittel zugefügt. Für Cuprooxid ebenso wie für Cuprioxid wurden jeweils drei verschiedene Versuche durchgeführt unter Verwendung von organischem Bindemittel mit einem Gewichtsprozentanteil von 10,0 %, 50,0 % und 95,0 % (bezogen auf die Endmischung). Die unterschiedlichen Gewichtsprozententeile hatten keine nennenswerte Wirkung auf die Verbindung. Eine geringe Restmenge wurde jedoch auf der Oberfläche des Überzugs nach dem Brennen festgestellt, wenn 95,0 Gew.# Bindemittel verwendet wurden. Dieses restliche Bindemittel konnte leicht entfernt werden und hatte keine Wirkung auf die Verbindung. Die Endmischung (Kupferoxid, Cpdmiumoxid, Gold-

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pulver und organisches Bindemittel) wurde auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat wurde bei einer Temperatur von angenähert 950 C gebrannt« Die erhaltene Verbindung war ausgezeichnet. Die Oberfläche der Verbindung war glänzend metallisch. Die Bindungsfestigkeit war sehr hoch und der Überzug nicht leicht entfernbar. Es wurde Kristallwachstum beobachtet, wobei das Kupferoxid das Keramiksubstrat imprägnierte. Die durchgeführten Versuche unter Verwendung der Gewichtsprozentanteile gemäß diesem Beispiel ergaben einen gleichmäßigen, im wesentlichen homogenen Überzug mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Verbindung mit einem niedrigen spezifischen Widerstand. Die Verbindung wurde in bezug auf die hier beschriebenen Eigenschaften als ausgezeichnet eingestuft.

Beispiel 11

Kupferoxid (Anteil an Feststoffmischung) ... 0,5 Gew.% Cadmiumoxid (" " " ) ... 0,25 Gew.?i

Goldpulver ( " " " ) ... 99,25 Gew.%

Für die oben genannten Gewichtsprozentanteile wurden sechs Versuche durchgeführt. Sowohl bei e'O Cuprooxid als auch bei Cuprioxid wurden jeweils folgende Gewichtsprozenteaiteile des organischen Bindemittels zugefügt: 10,0 %, 50,0 % und 95»O % (bezogen auf die Endmischung). Kupferoxid, Cadmiumoxid, Goldpulver und organisches Bindemittel wurden in der gleichen Weise wie bei Beispiel 10 bzw. wie bei allen anderen beschriebenen Beispielen vermischt. Die Endmischung wurde auf ein Keramiksubstrat aufgebracht. Das überzogene Substrat wurde in einem Brennofen gebrannt, der auf einer Temperatur von 950° C gehalten wurde. Wie bei anderen Beispielen erreichte das überzogene Substrat einen thermischen Gleichgewichtszustand mit der Ofenatmosphäre. Das Substrat

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wurde sodann aus dem Ofen genommen und abgekühlt auf der Umgebung entsprechende thermische Bedingungen. Die Oberfläche der sich ergebenden Verbindung war glänzen-d metallisch. Es wurde Kristallwachstum beobachtet, wobei das Keramiksubstrat durch die Kristalle imprägniert wurde und eine ausgezeichnete Bindung ergab. Die thermischen und elektrischen Eigenschaften dieser Verbindung waren denen gemäß Beispiel 11 ähnlich. Die Zugfestigkeit der Verbindung war wiederum außerordentlich hoch.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Metallisierende Masse, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer innigen Mischung folgender Bestandteile besteht: (A) etwa 0,1-7,0 Gew.% mindestens eines Kupferoxidpulvers aus der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe, (B) 93-9919 Gew.9i Goldpulver, wobei das Kupferoxidpulver und das Goldpulver zusammen eine Feststoffmischung bilden und die Gewichtsprozentanteile sich auf diese beziehen, und (C) etwa 10-90 Gew.% eines keine Glasfritte aufweisenden organischen Bindemittels, das zusammen mit dem Kupferoxid- und dem Goldpulver eine Endmischung bildet, wobei die Gewichtsprozentanteile des organischen Bindemittels sich auf die Endmischung beziehen.

2. Metallisierende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil A Cuprooxid ist.

3· Metallisierende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil A Cuprioxid ist.

4. Verfahren zum Aufbringen eines Goldüberzugs auf ein Keramiksubstrat, gekennzeichnet durch folgende Schrittet

a) Vermischen einer vorbestimmten Menge von Goldpulver, einem organischen Bindemittel und mindestens einem Kupferoxidpulver aus der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe zur Bildung einer Endmischung,

b) Aufbringen der Endmischung auf ein Keramiksubstrat zwecks Bildung eines überzogenen Keramiksubstrats, und

c) Brennen des überzogenen Keramiksubstrats bei einer vorbestimmten Temperatur.

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5. Verfahren nach Anspruch A, gekennzeichnet durch die folgenden Mischungsschritte!

a) Einbringen eines vorbestimmten Gewichtsprozentanteils des Kupferoxidpulvers in einen vorbestimmten Gewichtsprozentanteil des organischen Bindemittels, wobei das Kupferoxidpulver und das Goldpulver zusammen eine Feststoffmischung bilden und die Gewichtsprozentanteile des Kupferoxidpulvers sich auf diese Feststoffmischung beziehen und wobei das organische Bindemittel zusammen mit dem Kupferoxidpulver und dem Goldpulver eine Endmischung bildet und die Gewichtsprozentanteile des organischen Bindemittels sich auf diese beziehen, und

b) Vermischen des Kupferoxidpulvers und des organischen Bindemittels mit einem vorbestimmten Gewichtsprozentanteil (bezogen auf die Feststoffmischung) des Goldpulvers.

6. Keramikartikel, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen aufgebrannten überzug aufweist, bestehend aus einer Feststoffmischung mit einem vorbestimmten Gewichtsprozentanteil von Goldpulver und von mindestens einem Kupferoxid aus der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe, wobei die Feststoffmischung bei einer vorbestimmten Temperatur innerhalb des Bereichs zwischen 900 C bis.IO63 C auf ein Keramiksubstrat aufgebrannt ist.

7. Metallisierende Masse, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem innigen Gemisch folgender Bestandteile besteht: (A) etwa 0,1-7,0 Gev/.ji mindestens eines Kupferoxidpulvers aus der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe, (B) etwa 0,01-15,0 Gew.S von Cadmiumoxidpulver, (C) 78,0-99,89 Gew.% von Goldpulver, wobei die Bestandteile A, B und C zusammen eine Feststoffmischung bilden und die Gewichtsprozentanteile dieser Bestandteile sich auf diese Feststoffmischung beziehen, und (D) etwa 10,0r95»0 Gew.96 eines keine Glasfritte aufweisenden orga-

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BRS 3151 - # -

ze

nischen Bindemittels, das zusammen mit dem Kupferoxidpulver, dem Cadmiumoxidpulver und dem Goldpulver eine Endnischung bildet, wobei sich die Gcv.ichtsprozfntanteile des orgpnischen Bindemittels auf diese Endmischun,- beziehen.

8. Metallisierende Masse nach Anspx'uch 7, d η d u r c h ge kennzeichne t , daß der Bestandteil A Cuprooxid ist.

9. Metallisierende Masse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Bestandteil A Cuprioxid ist.

10. Verfahren zum Aufbringen eines Goldüberzugs auf ein Keramiksubstrat, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Vermischen einer vorbestimmten Menge eines Goldpulvers, eines Cadmiumoxidpulvers, eines organischen Bindemittels und mindestens eines Kupferoxidpulvers aus der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe zur Bildung einer Endmischung,'

b) Aufbringen der Endmischung auf ein Keramiksubstrat zur Bildung eines Überzugs auf demselben, und

11. Keramikartikel, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen aufgebrannten Überzug einer Feststoff mischung aufweist, die aus einem vorbestimmten Gewichtsprozentanteil Goldpulver, einem vorbestimmten Gewichtsprozentanteil Cadmiuraoxid und einem vorbestimmten Gewichtsprozentanteil mindestens eines Kupferoxidpulvers aus der aus Cuprooxid und Cuprioxid bestehenden Gruppe besteht, wobei die' Feststoffmischung bei einer vorbestimmten Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs zwischen 850° C bis IO63⁰ C auf ein Keramiksubstrat aufgebrannt ist.

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