Metallisierte Keramik - CeramTec

Metallisierte Keramik
Bewährte Lösungen für hochvakuumdichte Verbindung
en mit extremer Haftfestigkeit.
Metallisierte Keramiken kommen vor allem in hoch
belasteten Bauteilen der Leistungs elektronik, beispielsweise
in der elektrischen Antriebs- und Energietechnik sowie in
elektro nischen Bauteilen der Computertechnik zum Einsatz.
CeramTec-Technologie ermöglicht hochvakuumdichte Keramik-Metall
Verbindungen (� 10 – 8 mbar x l /s), die extrem hohe
Haftfestigkeiten von mehr als 200 N/mm² (gemessen an ASTM-
Prüfkörpern) aufweisen.
Klassische Anwendungsbeispiele sind
Stromdurchführungen
Diffusionspumpen
Senderöhren
Isolatoren
integrierte Schaltkreise
Thyristor- und Diodengehäuse
Überspannungsableiter
Schaltfunkenstrecken
Geschäftsbereich Multifunktionskeramik
Einsatzanforderungen
In der Anwendung steht meist nicht die mechanische
Festig keit im Vordergrund, sondern ein guter Wärmeübergang,
geringer elektrischer Widerstand und Vakuumdichtheit.
Die metallischen Schichten eignen sich für die Integration des
Bauteils sowohl durch Hartlöten als auch durch Weichlöten.
Ein typisches Produkt dieser Technologie sind Überspannungsableiter,
bei denen ultrahoch-vakuumdichte Keramik-
Metall- Verbindungen gefordert sind. Ein Überspannungsableiter
ist ein Bauteil zum Begrenzen gefährlicher Überspannungen
in elektrischen Leitungen und Geräten, wie sie z. B.
aufgrund von Blitzeinschlägen in der Nähe von Telefon- oder
Stromnetzen auftreten können. Die Überspannung wird
durch das selbst tätige Zünden einer Gasentladung abgebaut,
die sich je nach Strom und Spannung als Glimmentladung,
Funken- oder Bogenentladung aus bildet. Nach dem gleichen
Prinzip arbeiten Schaltfunkenstrecken für Zündgeräte. Sie
finden Einsatz in der Zündung von Gasent ladungslampen,
beispielsweise dem Xenonlicht im Automotivebereich.
T H E C E R A M I C E X P E R T S

Die perfekte Verbindung:
Metallisierte Hochleistungskeramik
Verbundpartner Hochleistungskeramik
Als keramisches Basismaterial kommt hochprozentige
Aluminiumoxidkeramik zum Einsatz.
Diese Hochleistungskeramiken werden von der CeramTec
unter dem Markennamen Rubalit ® angeboten: beispielsweise
als Rubalit ® A 1894 mit einem Al2O3 Anteil von 94 %. Desweiteren
sind als keramische Grundwerkstoffe auch Steatit und
Zirkonoxid einsetzbar. Die ver wendeten Werkstoffe zeichnen
sich durch hervorragende Eigenschaften in puncto Wärmeleitfähigkeit
(ca. 20 W/mK), elektrisches Isolationsvermögen
(>1014 �m bei 20°C), elek trische Durchschlagsfestigkeit
(25kV/mm) und Korrosions beständigkeit aus. Für diese
Werk stoffe wurden entspre chende, thermisch abgestimmte
Metallisierungssysteme entwickelt.
Verbundpartner Metallisierungen
Gängige Metallisierungen bestehen z.B. aus einer Grundschicht
aus Wolfram oder Molybdän. Sie weisen eine Schichtdicke
von mindestens 6 µm auf und werden im Siebdruckverfahren
aufgebracht und eingebrannt. Je nach Geometrie
des Bauteils sind auch andere Beschichtungsverfahren möglich,
beispielsweise Tampondruck oder Streichen.
Die hohe Haftfestigkeit dieser Grundmetallisierung auf der
Keramik wird durch einen definierten Anteil an glasartigem
Material sichergestellt.
Für die nötige Benetzbarkeit des Lotes auf der Metallisierung
wird auf der Wolframschicht galvanisch oder chemisch
(stromlos) eine dünne Nickelschicht (typischerweise 0,5–5 µm
Dicke) aufgebracht. Zusätzlich kann als Korrosionsschutz auf
die Nickelschicht eine im Sudgoldverfahren abgeschiedene
Goldschicht von ca. 1 µm aufgebracht werden. Alternativ lässt
sich die galvanische Nickelschicht mit einer bondfähigen
Goldschicht verstärken.
Für die Verwendung von Weichlot kann auch eine zusätzliche
Zinnschicht aufgetragen werden.
T H E C E R A M I C E X P E R T S
Werkstoffeigenschaften
CeramTec GmbH
Geschäftsbereich
Multifunktionskeramik
Luitpoldstraße 15
91207 Lauf, Germany
Einheit
Rubalit®
A 1894
Al O Gehalt 2 3 % 94
Dichte g/cm3 3,7
Wasseraufnahme % 0
Gasdurchlässigkeit % 0
Biegefestigkeit MPa 380
Druckfestigkeit MPa 3600
E-Modul GPa 320
Härte HV 10 1290
Bruchwiderstand MPa m1/2 4,2
Weibullmodul 11
Poissonkonstante 0,22
Wärmeleitfähigkeit 20-100 °C W/mK 18
Längenausdehnungs-
10
koeffizient
-6K-1 20-200 °C
5,0
20-400 °C
6,5
20-600 °C
7,5
20-1000 °C
8,3
Mittlere spezifische
J/gK
Wärmekapazität
20-100 °C 0,9
Spezifischer Durch-
�cm
gangswiderstand
20 °C
>10
400 °C
800 °C
14
>1011 Durchschlagfestigkeit
Dielektrizitätskonstante
(10 MHz)
Dielektrischer
Verlustfaktor (10 MHz)
Weitere Keramiken auf Anfrage.
>10 7
KV/mm 25
10
1x10 -3
Tel.: +49 9123 77- 433
Fax: +49 9123 77- 515
multifunctional_ceramics@ceramtec.de
www.ceramtec.com
MF090015 DE 300 1011 echolot (4423) Printed in Germany