DE1947296A1

DE1947296A1 - Stoffgemische,Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung metallkeramischer Gegenstaende

Info

Publication number: DE1947296A1
Application number: DE19691947296
Authority: DE
Inventors: Edward Meyer
Original assignee: Sylvania Electric Products Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1969-09-18
Publication date: 1970-03-26
Also published as: FR2018534A1; US3706582A

Description

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT S6 ΡΘ5 D

D-8 MÖNCHEN 60 BACKERSTRASSE 3

SYLVANIA ELECTRIC PRODUCTS, INC. Wilmington / Delaware, V. St. v. Amerika

Stoffgemische, Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung metallkeramischer Gegenstände

Priorität: 20. September I968 - V. St. v. Amerika - Nr. 761,164 Kurzübersicht

Es werden Herstellungsverfahren für metallkeramische Gegenstände beschrieben, bei denen die metallkeramische Verbindung hermetisch abgedichtet werden soll. Das Herstellungererfahren befasst sich mit der Verwendung von Pulverkeramik, die ein Bindemittel enthält. Diese wird in einer Form um die Metallteile gepresst, so dass diese darin eingeschlossen sind. Der auf diese Weise geformte Rohling zeigt hervorragende Festigkeit. Der Gegenstand ist auf diese Weise bei dem nachfolgenden Brennvorgang viel leichter stt handhaben. Zusammen mit Verfahren zur Behandlung der Metallteile sur Verbesserung der hermetischen Abdichtung ist ferner ein glaskeramischee Stoffgemisch beschrieben, das für den Hersteilungeprozees bestens geeignet ist.

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Stand der Technik

Die Erfindung betrifft die Herstellung von metal!keramischen Gegenständen mit Hilfe einer Pulvertechnik und bezieht sich auf ein hierfür geeignetes keramisches Pulver. Im einzelnen betrifft die Erfindung ferner Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gehäusen für integrierte Schaltungsbaueteine, nachfolgend I.C. genannt. Ferner betrifft die Erfindung keramisches Material und Verfahren zur Behandlung der Metallteile, die mit diesem dicht verbunden werden sollen.

Gehäuse für I.C-Bausteine bestehen allgemein aus metallkeramischen Materialien. Sie besitzen einen keramischen Körper mit darin eingebetteten metallischen Leitern sowie eine Metal!grundplatte, die eine Auflage für die relativ kleine Schaltungseinheit darstellt. In den keramischen Teil des Körpers sind eine Vielzahl metallischer Leiter eingesetzt, die in den Innenraum hineinragen, so dass Verbindungen zu dem I.C.-Schaltungsteil hergestellt werden können. Die metallischen Leiter ragen aus dem keramischen Körper nach aussen, um den Baustein mit der Schaltung zu verbinden.

Die Gehäuse werden üblicherweise durch eine Montagetechnik hergestellt Hierzu werden rechteckige keramische Zwischenringe hergestellt, die zum Erhalt von dichten Teilen gebrannt werden. Diese Teile werden zusammen mit Metalleinsätzen, welche die Leiter bilden, und der Grundplatte des Gehäuses aneinandergefügt und in eine Form aus Graphit oder ähnlichem Material eingesetzt. Die Form wird in eine Brennkammer gebracht, und während des Brandes wird durch einen _t Pressvorgang die Verbindung der keramischen und Metallteile untereinander hergestellt.

Im einzelnen umfassen derzeit übliche Herstellungsvorgänge folgende Schritte»

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Aue einem bei der Glasherstellung üblichen Ausgangeinaterial wird ein Pulver hergestellt, das mit Aluminiumoxyden und verschiedenen Bindemitteln gemiechtwird. Nach Trocknung entsteht ein Pulver, das leicht zu handhaben ist.

Aue diesem Pulver lassen eich Teile verschiedener Abmessung und Ausbildungen pressen, je nach Art des herzustellenden Gehäuses. Die Teile können rechteckige, runde oder jede beliebige gewünschte geometrische Fora annehmen. Nach der Formgebung werden die Teile einem üblichen einleitenden Brennvorgang zur Entfernung des Bindemittels unterworfen. Der folgende Brennvorgang bewirkt, dass die Keramik des Gegenstandes dicht wird.

Diese Teile werden zusarmen mit Metallrahmen, die letzten Endes die Leiter bilden, und dem Metallteil, der die Grundplatte darstellt, in eine Graphitform gebracht, die aus einem oberen und einem unteren Graphitformteil besteht und drei rechteckige Gram.itteile enthält bzw. andere geometrische Formen, wie oben angede tet, aufweist, die von der geometrischen Formgebung des Gehäuses abhän gen»" und die dem herzustellenden Teil angepasst aind. An einem der Graphitteile ist ein kleines Gewicht angebracht, um während des nächsten Brennvorganges einen Druck zu bewirken.

Der folgende Teil des Herstellungsvorganges hängt mit der Eigenschaft des keramischen Materials zusammen, während der Erhitzung ein Flieaeverhalten zu zeigen. Die Graphitformen mit ihren in verschiedenen Stellungen angebrachten Teilen werden nun durch einen Ofen geführt, der bis zu der erforderlichen Temperatur hochgeheizt ist, bei der die Keramik zu fliessen beginnt. Dieser Teil des Herstellungsverfahrens bewirkt somit ein Fliessen der Keramik um die Leiter des Metallrahmens,und es bildet sich dabei die metallkeramische Verbindung mit den Leitern und der Grundplatte. Nach

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diesem Vorgang wird das Teil aus dem Ofen genommen und kann weiter bearbeitet und fertiggestellt werden.

Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung metallkeramischer Gegenstände zu verbessern.

_ Ferner ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten derartiger Gegenstände ™ zu senken.

Ferner wird durch die Erfindung eine Verbesserung der hermetischen Abdichtung an den FetalIkeraaikverbindungen bewirkt.

Die Lösung dieser Aufgaben wird bei der Erfindung durch Herstellung eines keramischen Pulvers aus Glasausgangsstoffen und verschiedenen Aluminiumoxyden zu einem neuen Stoffgemisch erreicht, welches mit den erforderlichen Bindemitteln gemischt und getrocknet wird. Das Pulver wird in eine Vielfachform gebracht, welche verschiedene bewegliche und feste Teile besitzt. Dabei wird der Metallrahmen, welcher die Leiter bildet,und die Grundplatte in die richtige Lage gebracht. Als nächstes erfolgt ein Pressvorgang, der bei einer " Temperatur von etwa 150 bis 180° C und einem Druck von etwa 280 kg/cts'" (4000 lbs pro Quadrat-Zoll} ausgeführt wird. Dadurch wird dae Pulver mit den Metallteilen zu eines einzigen Rohling miteinander ver= presst. Ein derartiges Teil ist genügend fest, um ohne Bruchgefahr gehandhabt zu werden. Bevor die Metallteile in die Form gebracht werden, werden sie mit einerGlassuspension in einem Bindemittel beschichtet, üb die Verbindung zwischen Metall und Keramik zu erleichtern.

Als nächstes wird der Rohling in einen Ofen gebracht und zunächst bei vernältniSBäseig niedriger Temperatur gebrannt, d.h. ungefähr 600°C, während die Brennzeit eine Stunde beträgt. Darauf erfolgt

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eine Bewegung in eine vernaltnismässig heissere Zone, d.h. von etwa 950° C, wo die endgültige Umwandlung des Pulvers in einen keramischen Körper und die Verbindung der Keramik mit dem Metall stattfindet. Nach Entfernung aus dem Ofen und der üblichen Abkühlung werden die Teile gereinigt. Bis zur gebrauchsfertigen Herstellung folgen noch weitere Arbeitsvorgänge.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Anordnung nach dem Stand der Technik, teilweise

im Schnitt in perspektivischer Darstellung der Teile; Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Anordnung gemäss

der Erfindung;
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung von

keramischen Teilen, die mit Metallteilen verbunden sind; Fig. 4 zeigt ein perspektivisches Schnittbild eines Teiles einer

Form zur Herstellung eines Gegenstandes nach der Erfindung; Fig. 5 zeigt ein perspektivisches Sohnittbild einer Fora in anderer Lage;

Fig. 6 ist eine Aufsicht auf die in Fig. 4 gezeigte Fora; und die Fign.7 bis 18 zeigen schematisch Schnittbilder verschiedener Stufen der Herstellung eines Gegenstandes nach der Erfindung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die Erfindung sowie deren Ausführungsbeispiele und Vorteile sind nachstehend an Hand der Zeichnung zum besseren Verständnis erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse für I.C.-Bausteine gemäss dem Stand der Technik. Dieses ist mit 20 bezeichnet und besteht aus einem im wesentlichen rechteckigen Keramikring 22. Über dem Keraaikring

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befindet aioh ein Rahmen 24_t der eine Vielzahl von nach innen weisenden Leitern 26 besitzt, von denen nur einige dargestellt sind. Durch die Verbindung mit dem Rahmen 28 werden die Leiter genau in die erforderliche Lage gebraoht. Der Rahmen 28 vird später, wenn das Gehäuse fertiggestellt ist, entfernt. Oberhalb des Leiterrahmens 24 ist ein zweiter Keramikring 30 dargestellt, der ebenfalls im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und dessen aussere Abmessungen mit denen des Ringes 22 übereinstimmen. Der Ring 30 enthält eine kleinere Öffnung 31, die später zur Aufnahme des I.CU Bausteines dient. Oberhalb des Ringes 30 ist eine

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Grundplatte/dargestellt, die ebenfalls aus Netall besteht. Diese weist eine Eindrückung auf, welche in die Öffnimg 31 des Ringes hineinpasst. Diese Teile werden nach ihrer Herstellung in einer passenden Form übereinandergeschichtet und wie oben beschrieben erhitzt, so dass das vollständige Gehäuse entsteht.

Fig. 2 stellt die perspektivische Ansicht eines fertiggestellten Gehäuses gemäss der Erfindung dar. Dabei ist bemerkenswert, dass die Anordnung gemäss Fig. 1 in umgekehrter Lage, d.h. mit der Öffnung nach unten, dargestellt 1st, während die Anordnung gemäss Fig. 2 mit der Öffnung nach oben dargestellt ist. Die in Fig. 2 dargestellte und mit 40 bezeichnete Anordnung gemäse der Erfindung umfasst einen keramischen Teil 42, der auf einer metallischen Grundplatte 44 aus geeignetem Material, z. B. Kovar, aufliegt. Dabei ist es wesentlich, dass die metallischen Teile und die keramischen Teile den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Wie dargestellt, treten die Leiter 46 aus den Seitenwänden des keramischen Körpers 42 aus und»erstrecken sich nach innen in eine im wesentlichen rechteckigen Öffnung 48. Innerhalb der Öffnung 48 befindet sich eine zweite kleinere rechteckige Öffnung 50, die den Aufnahmeraum für die integrierte Schaltung bildet. Der Boden des Aufnahmeraumes 50 besteht aus einem vorspringenden Teil der Grundplatte 44. Die Anordnung 40 wird in vier Hauptschritten hergestellt»

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1. Herstellung der Metallteile,

2. Herstellung des Pulvers für die glaskeramischen Teile,

3. Stapeln der Metallischen und keramischen Teile zu dem Rohliifg,

4. Entfernen des Bindemittels durch einen Brennvorgang und weiteres Brennen zur Vervollständigung von Keramik und Abdichtung.

Die Metallteile, die den Leiterrahmen bilden, an den die Leiter angebracht sind, sowie die Grundplatte 44 können als Streifen oder Einzelteile hergestellt werden. Diese Teile werden zunächst durch Reinigung Bit einem Entfettungemittel, z.B. Trichloräthylen, vorbereitet. Nach dem Reinigungevorgang werden die Teile sandgestrahlt, uv eine rauhe Oberfläche für das Glaskeramikmaterial herzustellen. Nach des SandstrahlVorgang werden die Metallteile durch Erhitzen in einer oxydierenden Atmosphäre oxydiert, wobei eine Temperatur von etwa 900 bis 1000° C für 100 bis 110 Sekunden aufrechterhalten wird. Nach den Oxydationsvorgang werden schliesslich die oxydierten Teile mit einem geeigneten. Flussmittel behandelt, um das Herum« fliessen des Glaskeramik«toffee während der letzten Fabrikationen stufen zur Abdichtung zu erleichtern. Das Flussmittel besteht aus einer Tragerflüesigkeit und einer darin enthaltenen Suspension. Diese besteht in Gewichtsprozenten aus etwa 99,64$ Wasser, etwa 0,119i konzentrierter Salzsäure und etwa Ο,25?ί Dodecylalkohol. Die Suspension enthält Iu Gewichtsprosenten von 58 bis 615C ZnO, von 18 bis 21# ^Bo°v ^{Ton 10} Ws ¹²^ ^Si02« ^von °»¹ Ws 0,2?ί AIgO,,

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▼on 0,040 bis 0,0? 0)6 NgO, von 0,010 bis 0,020 f> Na^O, von 4 bis jf» Polyvinylalkohol, von 2 bis 4£ Triäthylenglycol und von 0,1 bis 0,22j( Hydrodyn. Die Beschichtung der Teile kann duroh Aufsprühen einer Schicht erfolgen, so dass ein grauer bis weisslioher Oberzug auf des Metall erkennbar wird. Die beschichteten Metallteile werden dann vollständig in warmer Luft getrocknet, damit die Suspension

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auf den Teilen erhärtet.

Die neue glaskeramische Stoffmischung, aus welcher der keramische Teil besteht, enthält, in Gewichtsprossenten ausgedrückt, zwischen 34 und 40$ A1_O,, zwischen 0,5 und 2$ BaO, zwischen 12 und I656 ZnO, zwischen 1 und % K₃O, zwischen 28 und 3&fc ^si°₂t zwischen 12 und i8# BgO-, zwischen 0,5 und 1,5$ Na₃O₁ und zwischen 0 und Oxyde, die aus der Gruppe von HgO, Li„0, SrO und CaO ausgewählt sind.

Das Glaskeramik-Ausgangsmaterial wird durch Mischung der oben genannten Zutaten entweder in einer Kugelmühle oder einen "V"-Mischer erhalten, je nachdem welche Menge hergestellt werden soll. Der Mischvorgang dauert zwischen vier und zwölf Stunden. Ba keine Zerkleinerung erforderlich ist, sind Kugeln oder andere Gegenstände in der Mühle oder im Mischer nicht nötig.

Nach Mischung der Ausgangsstoffe wird ein Bindemittel zur Verbesserung der Fliesseigenschaften hinzugefügt. Bas Bindemittel besteht aus 2,4 g Polyvinylalkohol, 1,6 g Triäthylenglycol, 0,41 g konzentrierte Salzsäure, 0,1 g Hydrodyn und 3 bis 4 Tropfen Bodecylalkohol. Dies* Bestandteile werden in etwa 50 ecm Wasser gelöst. Sas Bindemittel wird der Glaskeramikmischung derart zugegeben, dass eine 3,5-prozentige Polyvinylalkoholzugabe entsteht. Die Zugabe des Bindemittels kann in jeder Kugelmühle,jedem Mischer oder ähnlichem Behälter erfolgen, der zur Verbesserung des Mischvorganga einige Keramikkugeln enthält. Bas Bindemittel soll in derartiger Menge beigegeben werden, dass alle Partikel des Glaskerauikstoffee bedeckt sind. Nach Mischung und Zugabe des Bindemittels wird die Suspension vollständig aus der Mühle oder dem Mischer entfernt und durch Sprühtrocknen von allen flüchtigen Bestandteilen befreit. Das auf diese Weise erhaltene Pulver ist sphärisch, freifliegend und trocken.

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Entsprechend den verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten des keramischen Materials wird der Fachmann verschiedene Bindemittel, Flussmittel und metallische Einsatzteile verwenden.

In Fig. 4 ist schematise!! eine Vielfachform dargestellt, in welcher der Rohling hergestellt ist. Die allgemein mit 52 bezeichnete Form enthält einen ersten festen Formteil 54, der die erste geometrische Öffnung 56 bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung rechteckig dargestellt, es kann jedoch jede beliebige geometrische Form entsprechend den jeweiligen Umständen verwendet werden. Im wesentlichen symmetrisch innerhalb der ersten geometrischen Öffnung 56 ist ein kleineres feststehendes Formteil 58 angebracht, das ebenfalls eine im wesentlichen rechteckige Gestalt besitzt. Eine symmetrisch angebrachte zweite geo=> metrische Öffnung 60 befindet sich innerhalb des zweiten Formteils 58. Ein erstes bewegliches Forateil 62, das im wesentlichen die Gestalt eines rechteckigen Ringes besitzt, ist zwischen dem ersten und zweiten feststehenden Formteil angeordnet und entspricht der ersten geometrischen Öffnung. Die obere Deokflache 64 des ersten beweglichen Formteils stellt den Boden des rechteckigen Hohlraumes dar, der durch die erste geometrische Öffnung gebildet wird. Das zweite bewegliche Formteil 66 ist innerhalb der zweiten geometrischen Öffnung 60 passend angeordnet. Die obere Deckfläche 68 des Formteils 66 entspricht in ihrer Höhe den Deckflächen des ersten festen Formteils 54 und des zweiten festen Formteils 62.

Zur Vervollständigung der Vielfachform ist ein drittes bewegliches Formteil 70 vorgesehen, welches die dritte geometrische Öffnung definiert, die über dem ersten festen Formteil 54 liegt. Der dritte bewegliche Formteil ist in Fig. 5 dargestellt. In der Figur liegt dieser Teil auf den Leitern 46 eines Zuleitungsrahmens, und der bewegliche zweite Formteil 68 ist in einer angehobenen Stellung gezeigt, wobei dessen obere Deckfläche 68 mit der oberen Deckfläche

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des dritten beweglichen Formteile 70 bündig ist. Wie ersichtlich ist die Dicke des zweiten beweglichen Promteils 68 derart gewählt, dass dieser zwischen die inneren Enden der Leiter 46 passt.

Die Fign. 7 bis 18 zeigen schematisch die Folge der Herstellungen schritte für den Rohling. Fig. 7 zeigt die Lage der festen und beweglichen Glieder der Fora vor der Zugabe des keramischen Materials. In dieser Lage der Formteile wird die erste Höhlung, die durch die ersten und zweiten festen Formteile und die obere Deckfläche des ersten beweglichen Promteils 64 gebildet wird, mit einer ersten Menge des vorher zubereiteten Keramikmaterials 74 angefüllt. Das Pulvermaterial 74 wird abgestrichen, so dass es mit den oberen Deckflächen des ersten und zweiten feststehenden Formteils abschliesst. In Fig. 9 ist die Zugabe des ersten Metallteils 76 dargestellt, das die Leiter 46 und einen Rahmen umfasst, der jedoch nicht dargestellt ist, aber dem Rahmen 28 in Fig. 1 ähnlich ist. Die von den inneren Enden der Leiter 46 begrenzte innere Öffnung entspricht der zweiten geometrischen Öffnung, die in dem zweiten feststehenden Formteil 58 geformt ist. Fig. 10 zeigt die Zufügung des dritten beweglichen Formteils 70, der über dem ersten Metallteil 76 angebracht ist und dessen geometrische öffnung 72 mit der ersten geometrischen Öffnung 56 übereinstimmt. Fig. 11 zeigt den nächsten Schritt des Verfahrens, der im Anheben des zweiten beweglichen Formteils 66 besteht, bis dessen obere Deckfläche 68 mit der oberen Deakflache des dritten beweglichen Formteile 70 bündig ist. Fig. 12 zeigt den nächsten Schritt, der in der Ausfüllung des Hohlraumes 72 tait einer zweiten vorgegebenen Menge von keramischem Material 76 besteht. Dabei wird das Material bis zur oberen Deckflächer des dritten beweg- ₁ liehen Formteils aufgefüllt. Der nächste Herstellungeschritt besteht in der Zugabe eines zweiten Metallteiles, welches beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Grundplatte 44 ist. Der

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vorspringende Teil 78 der Grundplatte 44 ist nit der oberen Deck« fläche des zweiten beweglichen Forateile 66 bündig« Ist eine Übereinstimmung erreicht, so wird der Rohling unter Druckanwendung in zwei unterschiedlichen Richtungen hergestellt. Dabei erfolgt der Druck auf die Grundplatte nach unten und aufwarte durch den ersten beweglichen Forateil 62. Der angewendete Druck beträgt ca.280 kg/ (4000 lbe. pro Quadrat-ZollX Ua ein Verstehen oder Verbiegen des ^ÖB ersten Metallteiles J6 zu vermeiden, ist es wesentlich, dass dieser Teil eine feste Ebene bildet, auf welche zwei gleiche Kräfte wirken. Schliesslioh ist, um ein Pliessen und Verbinden des keramischen Materials mit den Metallteilen zu erreichen, die Fora zumindest vor der Anwendung der Druckkräfte auf eine Temperatur von etwa 15Ο bis 180° C angeheist worden. Nach Anwendung des Druckes und der Verdichtung des keraaischen Pulvers wird der zweite bewegliche Formteil in seine erst· Stellung genäse Fig. 15 zurückgezogen, und der dritte Formteil entfernt. Nach Entfernung des dritten beweglichen Forateile wird der erst· bewegliche Forateil 62 angehoben, um, wie in Fig. 18 gezeigt, den fertiggestellten Rohling aus der Fora zu drücken.

Der Rohling kann Jetzt gelagert oder für den letzten Heretellungsgang versandt werden, da er ausgezeichnete Festigkeitseigenschaften besitzt. Beia Endherete1lungeVorgang wird der Rohling in zwei Stufen gebrannt. Bei der ersten Stufe erfolgt ein Brennen unter Luftzutritt bei einer Temperatur von etwa 600° C während etwa einer Stunde. Dieser erete Schritt bewirkt, dass das Bindemittel vollständig entfernt wird. Der zweite Schritt besteht aus einea Brennvorgang für etwa 20 Minuten bei einer Teaperatur von 900 bis 975° C. Der zweite Brennvorgang erfolgt in einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise unter Stickstoff. Nach dem letzten Brennvorgang wird j das Teil gereinigt und ist zua Einsetzen und zua Verdrahten des | integrierten Schaltungabaueteines bereit. '

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Der Brennvorgang kann zur Zeit nooh nicht vollständig in seinem Mechanismus erklärt werden. Während des Brennens wird erwartet oder kann erwartet werden, dass das Teil schrumpft und dass Beschädigung oder Verbiegung des Rahmens auftreten können. Obwohl eine gewisse Schrumpfung des Materials eintritt, gibt es jedoch keinen Bruch oder Verbiegung. Ee scheint so, als ob während der Periode der Änderung der physikalischen Abmessungen das keramische Material sich wirklioh am Metall entlangbewegt, ohne dass die Abdichtung durchbrochen wird. Befinden sich beide Teile auf der höchsten Tem-W peratur, d.h. im Bereich von 900 bis 975° C, so scheint die Änderung der physikalischen Abmessungen beendet,und die Teile kühlen eich mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten ab. Auf diese Weise entsteht ein Gegenstand der alle Erfordernisse hinsichtlich Abmessung und Dichtigkeit eines Gehäuses für integrierte Schaltungebausteine besitzt.

Wie ersichtlich, wurde somit ein neues Herstellungsverfahren für Metallkeramikerzeugnisse geschaffen. Im Hinblick auf die Anwendung auf Gehäuse für integrierte Schaltungsbausteine läset eich die Herstellung wesentlich verbessern. Es können viele unnötige Brennvorgänge vermieden und auf diese Weise die Kosten in grosses« Umfange gegenüber den bekannten Herstellungsverfahren gesenkt werden. " Dabei kann der zunächst geformte Rohling wegen seiner ausserordentlich günstigen Festigkeitseigenschaften leicht gehandhabt und gelagert werden, bevor er fertiggebrannt wird. Für den Fachmann sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Erfindung möglich, ohne von dem in den Ansprüchen gezogenen Rahmen abzuweichen, wenn auch.die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsforaen dargestellt und beschrieben ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Glaskeramisches Material, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten: 34 bis 40$ Al^O,, 0,5 bis 2$ BaO, 12 bis 16$ ZnO, 1 bis 3$ K-O, 28 bis 36$ SiO«, 12 bis 18$ B-O-, 0,5 bis 1,5$ Na₂O und 0 bis 2$ Oxyde wie MgO, Li₃O, SrO, und CaO.

2. Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Verbindung von Metallteilen mit einem keramischen Material gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensβehritte: Reinigung mindestens der Teile des dicht zu umschliessenden Metallstückes mit eines Entfettungsmittel, Sandstrahlen mindestens dieser Teile zum Erhalt einer rauhen Oberfläche an den Äbdichtungseteilen, Oxydation mindestens der sandgestrahlten Teile in einer oxydierenden Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 900 und 1000° C während etwa 100 bis 110 Sekunden, und danach Beschichtung mindestens der oxydierten Teile mit einen geeigneten Flussmittel zur Erleichterung der Anlagerung des keramischen Materials während der letzten Schritte bei der Herstellung der Abdichtung·

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flussmittel verwendet wird, das aus einem flüssigen Träger und einer darin enthaltenen Suspension besteht, und dass der Träger in Gewichtsprozenten aus etwa 99*64$ Wasser, etwa 0,11$ konzentrierter Salzsäure und 0,25$ Dodecylalkohol besteht, während die Suspension

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\ in Gewichtsprozenten zwischen 58 und 61% ZnO, zwischen 18 und 21% BgO-, zwischen 10 und 12$ SiOg, zwischen 0,1 und 0,2% Al₃O,, zwischen0P40 und 0,070% MgO, zwischen 0,010 und 0,020% Na₃O, zwischen 4 bi3 5% Polyvinylalkohol, zwischen 2 und 4% Triäthylenglycol und zwischen 0,1 und 0,22% Hydrodyn enthält.

4. Vorrichtung zur Herstellung eines Rohlinge aus Metallkeramik, insbesondere nach Anspruch 1, mit gasdichter metallkeramischer Verbindung, gekennzeichnet durch einen ersten feststehenden Form·» teil, der eine erste geometrische Öffnung festlegt, einen feststehenden Formteil, der im wesentlichen symmetrisch innerhalb der ersten geometrischen Öffnung angebracht ist und dort eine zweite [ geometrische Öffnung festlegt, wobei der zweite feststehende Formteil kleiner als die genannte erste geometrische Öffnung ausge= bildet ist, einen ersten beweglichen Formteil, der zwischen den genannten ersten und zweiten festen Formteilen angeordnet ist und im wesentlichen mit der genannten ersten geometrischen Öffnung tibereinstimmt, einen zweiten beweglichen Formteil, der innerhalb der genannten zweiten geometrischen Öffnung angebracht ist und im wesentlichen in diese hineinpasst, einen dritten beweglichen Formteil, der die dritte geometrische Öffnung festlegt und so ausgebildet ist, dass er den genannten ersten festen Formteil überdeckt,und durch Mittel zur Bewegung der ersten und zweiten beweglichen Formteile.

. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der dritten geometrischen Öffnung in dem dritten beweglichen Formteil im wesentlichen mit den.äuseeren Abmessungen des ersten feststehenden Formteils übereinstimmt.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste geometrische öffnung in wesentlichen einen reohteckig ausgebildeten Ring darstellt.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6« dadurch gekennzeichnet, dass die zweite geometrische öffnung im vesentliohen reohteokig iet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet, dass die Beckflächen der ersten und zweiten feststehenden Formteile in wesentlichen in derselben Ebene liegen.

9· Verfahren zur Herstellung eines Rohlings aus keraoisohem Material insbesondere"nach Anspruch 1, mit gasdichter Verbindung zwischen Keramik-und Metallteilen mit einer Vorrichtung geaäss Ansprüchen 4 oi» 8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrene, schrittet Füllung eines ersten Hohlraumes zwischen den ersten und zweiten feststehenden Formteilen Bit einer ersten gegebenen Menge τοη pulverförmiges] keramiaohem Material, wobei der Boden des Hohlraumes duroh die Deckfläche des ersten beweglichen Formteiles gebildet wird, Auflegen eines ersten Metallteiles auf den ersten und zweiten feststehenden Formteil und das zunächst zugeführte keramiaohe Material, wobei das erste Metallteil eine im wesentlichen in der Mitte angeordnete öffnung besitzt, die das Hindurchtreten eines zweiten beweglichen Formteilee innerhalb des zweiten feststehenden Formteiles gestattet, Auflegen eines dritten beweglichen Formteiles auf den genannten ersten Metallteil, wobei der dritte bewegliche Formteil einen zweiten Hohlraum bildet, der im wesentlichen mit den äusseren Abmessungen des ersten Hohlraumes übereinstimmt, Anheben des zweiten beweglichen Formteiles bis dessen obere Deckfläohe im we-•entlionen mit der oberen Deokflache des dritten Formteiles in einer Ebene liegt, Füllung des zweiten Hohlraumes mit einer vorgegebenen Menge von keramischem Material, Auflegen eines

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zweiten Metallteiles auf die Oberfläche dee keraaieehen Materials und Zuführung einer nach unten geriohteten Druokkraft auf den zweiten Ketallteil und einer naoh oben geriohteten Druckkraft auf die ersten und sveiten beweglichen Forateile, eo dass das keranisohe Material sub Rohling gepresst wird.

10. Verfahren naoh Anepruoh 9, daduroh gekennseiehnet, dass der erste Hohlraum die Gestalt eines ia wesentlichen rechteckigen Ringes besitst.

11. Verfahren naoh Anepruoh 9, daduroh gekennseiohnet, dees die abwärts und aufwarte gerichteten DruokkrKfte etwa 280 kg/ ob betragen. ^v

12. Verfahren naoh ^Änepruch 9, daduroh gekennseiohnet, dass die Poreteile auf eine Teaperatur ron 150 bis 180° C er Bind, bevor die Druckkräfte wirksaa geaaeht werden.

13· Verfahren sub Brennen des naoh Ansprfiohen 9 bis 12 hergestellten Rohlings, gekennseiohnet durch Brennen unter Luftsutritt bei einer Temperatur von etwa 600° C während etwa einer Stunde und darauf Brennen in einer neutralen Gasataosphäre bei einer Teaperatur von etwa 900 bis 975° C während etwa 20 Minuten.

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