DE102015212941A1 - Keramischer Formkörper - Google Patents
Keramischer Formkörper Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015212941A1 DE102015212941A1 DE102015212941.1A DE102015212941A DE102015212941A1 DE 102015212941 A1 DE102015212941 A1 DE 102015212941A1 DE 102015212941 A DE102015212941 A DE 102015212941A DE 102015212941 A1 DE102015212941 A1 DE 102015212941A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ceramic
- molded body
- plates
- shaped body
- recesses
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
- F04B19/006—Micropumps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
- C04B2237/062—Oxidic interlayers based on silica or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
- C04B2237/064—Oxidic interlayers based on alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
- C04B2237/066—Oxidic interlayers based on rare earth oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
- C04B2237/083—Carbide interlayers, e.g. silicon carbide interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/09—Ceramic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/341—Silica or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/343—Alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/345—Refractory metal oxides
- C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/366—Aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/58—Forming a gradient in composition or in properties across the laminate or the joined articles
- C04B2237/582—Forming a gradient in composition or in properties across the laminate or the joined articles by joining layers or articles of the same composition but having different additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/62—Forming laminates or joined articles comprising holes, channels or other types of openings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen keramischen Formkörper (1) mit Aussparungen (2), wobei der Formkörper mindestens zwei Platten (Fügeteile) (3) aus keramischem Werkstoff enthält, nämlich eine untere Bodenplatte (9), eine obere Deckplatte (8) und optional eine oder mehrere Zwischenplatte(n) (7), die stapelförmig aufeinander liegen und miteinander flächig zu dem Formkörper (1) verbunden sind und wobei sich zwischen den Platten (Fügeteile) (3) ein Fügematerial (Paste) befindet.
Description
- Die Erfindung betrifft keramische Formkörper mit Aussparungen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
- Trockengepresste, stranggepresste oder foliengegossene keramische Formkörper können besonders leicht im noch ungesinterten Zustand gefräst oder gestanzt werden. Durch Fügen mehrerer Formkörper, beispielsweise durch eine aufgebrachte keramische Paste, können Formkörper mit komplizierteren Geometrien wie hinterschnittige Öffnungen hergestellt werden. Es gibt allerdings gravierende Einschränkungen.
- Bei grösseren und/oder ungleichmässig geformten Formkörpern (über etwa 100 mm) können durch eine inhomogene Schwindung beim Sintern Abweichungen von der gewünschten Endgeometrie auftreten. Die Handhabung dünner, aber in der Fläche ausgedehnter Formkörper (beispielsweise bei 1 mm Dicke eine laterale Abmessung von 200·300 mm) ist schwierig. Grossflächige Formteile mit Kanalstrukturen (üblicherweise gefräste trockengepresste Teile) müssten mehrere Millimeter dick sein, um eine ausreichende Stabilität für die Verarbeitung zu bieten. Dünne keramische Folien sind zwar handzuhaben, aber die Kombination (Stackbildung) von vielen Folien mit unterschiedlich weiten Bohrungen oder Fenstern ist schwierig, da die Verdichtung an den Öffnungen beim Laminieren ungleichmässig ist.
- Das schnelle, blasenfreie Zusammenbringen grossflächiger, saugender, mit Flüssigkeit beschichteter, mechanisch noch instabiler Formkörper ist schwierig.
- Weiterhin ist die Gefahr der Rissbildung während des Sinterns bei komplizierten Geometrien hoch.
- Zur Lösung dieser Probleme wurde ein keramischer Formkörper mit Aussparungen entwickelt, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Formkörper mindestens zwei Platten (Fügeteile) aus keramischem Werkstoff enthält, nämlich eine untere Bodenplatte, eine obere Deckplatte und optional eine oder mehrere Zwischenplatte(n), die stapelförmig aufeinander liegen und miteinander flächig zu dem Formkörper verbunden sind und wobei sich zwischen den Platten (Fügeteile) ein Fügematerial (Paste) befindet.
- Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung der Formkörper vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist,
- a. dass aus einem keramischen Grundmaterial, das mit Grünkörper-Sinterhilfsmitteln versetzt ist, flache keramische Grünkörper-Platten ggf. mit Aussparungen hergestellt und diese anschließend gesintert werden zur Schaffung flacher Keramikplatten,
- b. dass die Keramikplatten ggf. gelasert oder hart bearbeitet werden, um die benötigten Aussparungen einzubringen und
- c. dass auf die gesinterten Keramikplatten eine Paste des aufgerührten keramischen Grundmaterials versetzt mit Sinterhilfsmitteln aufgetragen wird, die so beschichteten Keramikplatten, auch Fügeteile genannt, zu einem Stapel geschichtet werden und dieser Stapel gesintert wird.
- Bevorzugt wird als keramisches Grundmaterial Aluminiumnitrid AlN und als Sinterhilfsmittel Y2O3 oder CaO verwendet.
- Damit kein unnötig großer Bauraum entsteht, haben die Fügeteile eine Dicke unter 2 mm bevorzugt ≤ 1 mm.
- In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden auf die Fügeteile vor oder nach dem Sintern des Stapels Metallisierungen aufgebracht. Diese werden bevorzugt aufgedruckt und anschließend versintert oder ausgehärtet.
- Zur Schaffung von Kühl- oder Heizräumen und Kanälen werden diese als Aussparungen in die Keramikplatten so eingelasert, dass im gefügten Formkörper Kühl- oder Heizstrukturen, wie Kanäle oder Mäander eingeformt sind. Wenn nach dem Lasern Wandstrukturen in den Keramikplatten verbleiben, kann das Kühl- oder Heizmedium an die Stellen geleitet werden, an denen eine besondere Kühlung oder Heizung bzw. Temperierung erforderlich ist.
- Damit Kühl- oder Heizmedium in den Formkörper geleitet werden kann, werden mit dem Formkörper Anschlusselemente oder Verschlusselemente verbunden, die in einer Ausführungsform versintert werden und die mit den Aussparungen verbunden sind.
- Die Anschlusselemente sind vorteilhaft Anschlussrohre mit einer Schlauchtülle oder Rohrestücke, die einen auskragenden Flansch aufweisen, der im Bereich der Aussparungen mit dem Formkörper verbunden ist oder der zwischen zwei Keramikplatten versintert ist.
- Ein erfindungsgemäßer Formkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper aus mindestens zwei Keramikplatten besteht, einer unteren Bodenplatte, optional einer oder mehrerer Zwischenplatte/n und einer oberen Deckplatte, wobei in der Bodenplatte oder Deckplatte Bohrungen, in der Bodenplatte oder der oder den Zwischenplatte/n Kanäle und/oder Ausnehmungen angeordnet sind, wobei die Bohrungen mit den Kanälen und/oder Ausnehmungen verbunden sind.
- In einer Ausführungsform ist der Formkörper eine Mikropumpe, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus drei Keramikplatten besteht, einer unteren Bodenplatte mit einer Achse auf der ein metallisches oder metallisiertes Flügelrad angeordnet ist, einer Zwischenplatte, die den Förderraum und die Zuleitungen enthält und aus einer oberen Deckplatte, die den Förderraum und die Zuleitungen abdeckt.
- Zur Herstellung von geometrisch komplizierten, exakt dimensionierten Formkörpern werden erfindungsgemäß gesinterte flache keramische Platten zunächst gelasert, um die benötigten Aussparungen einzubringen. Dann wird eine Paste von aufgerührter Keramik mit Siebdruck, Walze (oder anderen Beschichtungsverfahren) aufgetragen. Die beschichteten Fügeteile werden dann zu einem Stack zusammengestellt und erneut gesintert.
- Besteht die Keramik aus AlN, welches üblicherweise mit einem Sinterhilfsmittel wie Y2O3 in einer Konzentration von 2–5% versetzt ist, kann durch Anwendung eines Fügematerials mit einer leicht erhöhten oder erniedrigten Konzentration an Y2O3 gegenüber dem Grundmaterial eine verstärkte Diffusion des Y2O3 bzw. der gebildeten YAlO-Phasen vom Fügematerial in die Formkörper zu erreicht werden, welche zu einer fast völligen Freiheit von Fehlstellen in der Fügezone und zu hermetisch gasdichten Bauteilen führt.
- Da diese vorgesinterten Fügeteile bereits sehr stabil sind, können die einzelnen Fügeteile daher relativ dünn, beispielsweise weniger als 1 mm dick, ausgestaltet werden.
- Die Formkörper können im Inneren wie auf der Oberfläche auch metallisiert sein. Eine innere Metallisierung kann besonders geeignet mit hochschmelzenden Metallen wie Platin, Molybdän oder Wolfram erfolgen. Eine äussere Metallisierung kann mit den bekannten Methoden/Materialien erfolgen (W, Mo, Ag, Cu etc.).
- Es können in die einzelnen Ebenen des Formkörpers Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern beispielsweise über Lasern (exakte Geometrie) eingebracht werden, wobei die Öffnungen durch den Formkörper durchgängig gleich gross, oder gestaffelt, oder beliebig alternierend sein können.
- In die gefügten Formkörper können auch Kanäle oder Mäander (Kühl- oder Heizstrukturen) eingearbeitet sein, die zum Temperieren verwendet werden können.
- Die Formkörper können Aussparungen auch aus Gründen der Gewichtsersparnis besitzen, wobei letztendlich nur ein feines stabiles Keramikgerüst entsteht.
- Mehrere aus n Ebenen gefügte Formkörper können auch lateral wie Kacheln mit weiteren Formkörpern hermetisch dicht verbunden sein.
- Verwendung finden solche geschichteten Formkörper z.B. in Vakuumchucks, Heizplatten, Kühlern.
- Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern, ohne sie einzuschränken.
- Beispiel:
- Drei halbkreisförmige, foliengegossene und gesinterte Platten – 1 mm dick, Radius 100 mm – aus AlN mit Y2O3 als Sinterhilfsmittel, werden gelasert. Dabei werden unterschiedlich grosse Kreise aus jeder Platte derart ausgeschnitten, dass nach Übereinanderlegen der 3 Platten auch unterschiedlich weite Öffnungen zentrisch aufeinander liegen. Eine Paste aus AlN und Y2O3 wird durch Suspendieren der Feststoffe in einem geeigneten Öl (Siebdrucköl oder Pastenorganik) hergestellt. Die wird im Siebdruckverfahren auf die zu verbindenden Platten gedruckt und die so beschichteten Platten dann aufeinander gelegt/verklebt.
- Diese Anordnung von drei verklebten AlN-Platten wird bei geeigneten Temperaturen in N2 gesintert.
- Mit den erfindungsgemäßen Formkörpern können auch Formteile zur Kühlung von Leistungs-Bauelementen, Lichtquellen oder temperatursensiblen Bauteilen hergestellt werden.
- Der Ausdruck "im Wesentlichen" bzw. "etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
- Die erfindungsgemäßen Formkörper enthalten somit mehrere Platten, die jeweils aus keramischem Werkstoff bestehen und stapelförmig aufeinander liegend und miteinander flächig zu dem Formkörper verbunden sind. Bevorzugt weist der Formkörper auf seiner Oberfläche Metallisierungen auf, auf die Leistungsbauelemente aufgelötet sein können. Im Formkörper befindet sich zum Temperieren eine Kühl- oder Heizstruktur, d.h. Strömungswege für ein Kühl- oder Heizmedium, die von einem Kühl oder Heizmedium, bevorzugt einer Kühl oder Heizflüssigkeit beaufschlagt werden, sodass die Kühl- oder Heizstruktur zum Temperieren verwendet werden kann. Das Kühl- oder Heizmedium wird durch die Kühl- oder Heizstruktur gepumpt, gesaugt oder kann durch Schwerkraft hindurch fließen. Damit das Kühl- oder Heizmedium in den Formkörper geleitet werden kann, befinden sich in der Bodenplatte oder in der Deckplatte zumindest zwei Öffnungen, die mit Anschlussflanschen verbunden sein können. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung befinden sich die Kühl- oder Heizkanäle in Achsrichtung parallel zu den Oberflächenseiten der Boden- oder Deckplatte.
- Bevorzugt befindet sich in der Bodenplatte des erfindungsgemäßen Formkörpers zumindest eine Erhebung, die auf der gleichen Höhe wie der Randbereich der Bodenplatte ist. Diese Erhebungen weisen also die volle Höhe der Bodenplatte auf und dienen erstens zum Leiten des Kühl- oder Heizmediums und zweitens als Auflagefläche für die Deckplatte oder die sich darüber befindliche Keramikplatte.
- Der keramische Werkstoff der Keramikplatten kann ausgewählt sein aus einer oder mehreren der nachstehenden Gruppen: Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder eine Mischkeramik aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid (ATZ oder ZTA) bzw. Siliziumoxid (Alumosilikat).
- Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
- Die erfindungsgemäßen keramischen Formkörper können als temperierbarer Vakuumchuck für die Fertigung von Si-Wafern verwendet werden.
- Zudem eignen sich die erfindungsgemäßen keramischen Formkörper zur Verwendung als Setterplatte beispielsweise für das Metal-Injection-Molding.
- Die erfindungsgemäßen keramischen Formkörper sind außerdem als (beheizbares/ kühlbares) Modul für die Temperierung von Energiespeichern wie Batterien oder Akkus verwendbar.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen keramischen Formkörper1 , der aus mehreren Keramikplatten3 besteht. Mit dem Bezugszeichen7 sind Zwischenplatten aus einem keramischen Material bezeichnet. Auf die oberste Zwischenplatte7 ist eine keramische Deckplatte8 gelegt und versintert. In der Deckplatte8 sind Bohrungen10 eingebracht, durch die ein Kühlmedium in den Formkörper eingeleitet werden kann. In die Zwischenplatten3 sind Aussparungen2 eingelasert, die im Formkörper Bohrungen, Kanäle und Ausnehmungen12 bilden. Zum Anschluss von Temperiermedien sind Anschlusselemente4 mit dem Formkörper1 verbunden. Diese Anschlusselemente haben in der gezeigten Ausführungsform einen auskragenden Flansch6 und eine durchgehende Bohrung17 , die mit den Aussparungen2 oder Ausnehmungen12 in Verbindung steht. (Nicht gezeigt: die Anschlusselemente können in Form von Schlauchtüllen oder Rohrstücken ausgestaltet sein). Der auskragende Flansch6 ist entweder auf den Formkörper1 aufgeklebt, kann aber auch zwischen zwei Keramikplatten3 eingesintert werden. -
2 zeigt die gleiche Ausführungsform wie in1 , jedoch nur mit einem Anschlusselement4 . -
3 zeigt die gleiche Ausführungsform wie in den1 und2 , jedoch zusätzlich mit einem Verschlusselement5 und einer Bodenplatte9 . - Die
4 und5 zeigen einen erfindungsgemäßen Formkörper1 , der in dieser Ausführungsform die exemplarische Ausgestaltung einer Mikropumpe darstellt. Die Mikropumpe besteht aus drei Keramikplatten3 , einer unteren Bodenplatte9 mit einer Achse13 auf der ein metallisches oder metallisiertes Flügelrad14 (nur schematisch eingezeichnet) angeordnet ist, einer Zwischenplatte7 , die als Ausnehmung12 einen Förderraum15 enthält und mit Zuleitungen16 bzw. Kanälen11 für das zu fördernde Medium. Eine obere Deckplatte8 deckt den Förderraum15 und die Zuleitungen16 ab. Bezugszeichen18 zeigt schematisch eine Paste vor dem Sintern. In5 ist das Flügelrad14 nicht gezeigt. - In den
6 und7 ist ein Formkörper1 vor dem Sintern aus zwei Keramikplatten3 gezeigt. Dieser besteht aus einer Bodenplatte9 und einer Deckplatte8 . In die Bodenplatte9 ist eine Aussparung2 eingelasert. Außerdem führen zwei Bohrungen10 von außen in die Aussparung2 . In der Aussparung in der Bodenplatte9 ist eine Erhebung19 angeordnet, deren Oberfläche auf der gleichen Höhe wie der Randbereich21 der Bodenplatte9 ist. Diese Erhebung19 weist also die volle Höhe der Bodenplatte9 auf und dient erstens zum Leiten des Kühlmediums und zweitens als Auflagefläche für die Deckplatte8 . Die Erhebung19 ist zwischen den Bohrungen10 angeordnet, so dass sich ein gewünschter Strömungsweg bildet. - In den
8 ,9 und10 ist ein Formkörper1 mit einem Kanal11 gezeigt, der durch ein Verschlusselement5 nach außen verschlossen ist. Dieses Verschlusselement5 kann aufgeklebt oder aber auch versintert werden. In den11 und12 ist jeweils ein Anschlusselement4 mit radialen Auskragungen6 gezeigt. Das Anschlusselement4 gemäß12 besteht aus einem flexiblen Material, z. B. Gummi und kann mit seinen Haken20 die Kanäle verschließen.
Claims (25)
- Keramischer Formkörper (
1 ) mit Aussparungen (2 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper mindestens zwei Platten (Fügeteile) (3 ) aus keramischem Werkstoff enthält, nämlich eine untere Bodenplatte (9 ), eine obere Deckplatte (8 ) und optional eine oder mehrere Zwischenplatte(n) (7 ), die stapelförmig aufeinander liegen und miteinander flächig zu dem Formkörper (1 ) verbunden sind und wobei sich zwischen den Platten (Fügeteile) (3 ) ein Fügematerial (Paste) befindet. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aussparungen (2 ) in den Platten (3 ) Strukturen wie Kanäle oder Mäander eingeformt sind. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fügeteile (3 ) eine Dicke von unter 2 mm bevorzugt ≤ 1 mm aufweisen. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (9 ) und die Deckplatte (8 ) Bohrungen (10 ) aufweisen und in der Bodenplatte (9 ) oder der/den Zwischenplatte(n) (7 ) Kanäle (11 ) und/oder Ausnehmungen (12 ) vorhanden sind, wobei die Bohrungen (10 ) mit den Kanälen (11 ) und/oder Ausnehmungen (12 ) verbunden sind. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (1 ) auf seiner Oberfläche eine Metallisierung aufweist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (1 ) eine innere Metallisierung, insbesondere aus Platin, Molybdän oder Wolfram aufweist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den einzelnen Ebenen des Formkörpers (1 ) Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern befinden, wobei die Öffnungen durch den Formkörper (1 ) durchgängig gleich groß oder gestaffelt oder beliebig alternierend sind. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Formkörper (1 ) eine Kühl- oder Heizstruktur, die Strömungswege (Kühl- bzw. Heizkanäle) für das Kühl- oder Heizmedium umfasst, eingearbeitet ist und das Kühl- oder Heizmedium durch die Kühl- oder Heizstruktur gepumpt werden kann, wobei sich in der Bodenplatte (9 ) oder in der Deckplatte (8 ) zumindest zwei Öffnungen befinden, die mit Anschlussflanschen verbunden sein können. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühl- oder Heizkanäle in Achsrichtung parallel zu den Oberflächenseiten der Boden- oder Deckplatte (8 ,9 ) befinden. - Keramischer Formkörper nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlusselemente (
4 ) oder Verschlusselemente (5 ) mit dem Formkörper (1 ) verbunden sind, bevorzugt versintert sind, die mit den Aussparungen (2 ) verbunden sind. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (4 ) Anschlussrohre sind, die einen auskragenden Flansch (6 ) aufweisen, der im Bereich der Aussparungen (2 ) mit dem Formkörper (1 ) verbunden ist oder der zwischen zwei Keramikplatten (3 ) versintert ist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Bodenplatte (9 ) zumindest eine Erhebung befindet, die auf der gleichen Höhe wie der Randbereich der Bodenplatte (9 ) ist, also die volle Höhe der Bodenplatte (9 ) aufweist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Grundmaterial der Platten (3 ) ausgewählt ist aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid und/oder Siliziumcarbid oder aus einer Mischkeramik aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid bzw. Siliziumoxid und ggfls. ein Sinterhilfsmittel enthält. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügematerial ausgewählt ist aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid und/oder Siliziumcarbid oder aus einer Mischkeramik aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid bzw. Siliziumoxid und ein Sinterhilfsmittel enthält. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügematerial als Sinterhilfsmittel Y2O3 oder CaO enthält. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Grundmaterial Aluminiumnitrid AlN ist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel des Fügematerials eine leicht erhöhte oder erniedrigte Konzentration gegenüber dem Sinterhilfsmittel des keramischen Grundmaterials aufweist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel des keramischen Grundmaterials in einer Konzentration von 2 bis 5% enthalten ist und das Fügematerial eine erhöhte Konzentration an Sinterhilfsmittel gegenüber dem Grundmaterial von etwa +1 bis +5% aufweist. - Keramischer Formkörper (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel Y2O3 oder CaO ist. - Verfahren zur Herstellung eines flachen keramischen Formkörpers (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a. dass aus einem keramischen Grundmaterial, das mit Sinterhilfsmitteln versetzt ist, flache keramische Grünkörper-Platten hergestellt und diese anschließend gesintert werden zur Schaffung flacher Keramikplatten (3 ), b. dass die in die Keramikplatten (3 ) die benötigten Aussparungen (2 ) eingebracht werden, c. dass auf die gesinterten Keramikplatten (3 ) eine Paste des keramischen Grundmaterials versetzt mit Sinterhilfsmitteln aufgetragen wird, die so beschichteten Keramikplatten (3 ), auch Fügeteile (3 ) genannt, zu einem Stapel geschichtet werden und dieser Stapel gesintert wird. - Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fügeteile (
3 ) eine Dicke unter 2 mm bevorzugt ≤ 1 mm haben. - Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Fügeteile (
3 ) vor oder nach dem Sintern des Stapels Metallisierungen aufgebracht werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (
2 ) in die Keramikplatten (3 ) so eingebracht werden, dass im gefügten Formkörper (1 ) Strukturen, wie Kanäle oder Mäander eingeformt sind. - Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Formkörper (
1 ) Anschlusselemente (4 ) oder Verschlusselemente (5 ) verbunden, bevorzugt versintert werden, die mit den Aussparungen (2 ) verbunden sind. - Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (
4 ) Anschlussrohre sind, die einen auskragenden Flansch (6 ) aufweisen, der im Bereich der Aussparungen (2 ) mit dem Formkörper (1 ) verbunden ist oder der zwischen zwei Keramikplatten (3 ) versintert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015212941.1A DE102015212941A1 (de) | 2014-07-10 | 2015-07-10 | Keramischer Formkörper |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014213480 | 2014-07-10 | ||
DE102014213480.3 | 2014-07-10 | ||
DE102014215968 | 2014-08-12 | ||
DE102014215968.7 | 2014-08-12 | ||
DE102015212941.1A DE102015212941A1 (de) | 2014-07-10 | 2015-07-10 | Keramischer Formkörper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015212941A1 true DE102015212941A1 (de) | 2016-01-14 |
Family
ID=53762137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015212941.1A Pending DE102015212941A1 (de) | 2014-07-10 | 2015-07-10 | Keramischer Formkörper |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170267591A1 (de) |
EP (1) | EP3166909A1 (de) |
KR (1) | KR20170028985A (de) |
CN (1) | CN106536451A (de) |
DE (1) | DE102015212941A1 (de) |
WO (1) | WO2016005557A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3406583A4 (de) * | 2016-02-26 | 2019-01-09 | Kyocera Corporation | Keramischer gebondeter körper |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100436870B1 (ko) * | 1995-07-19 | 2004-08-12 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | 질화알루미늄 접합 구조체 |
US6572830B1 (en) * | 1998-10-09 | 2003-06-03 | Motorola, Inc. | Integrated multilayered microfludic devices and methods for making the same |
WO2001035484A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-17 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Minute electromechanical actuation and fluid control devices and integrated systems based on low temperature co-fired ceramic (ltcc) tape technology |
JP2002057207A (ja) * | 2000-01-20 | 2002-02-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用ウェハ保持体およびその製造方法ならびに半導体製造装置 |
US20040175549A1 (en) * | 2001-07-19 | 2004-09-09 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic connection body, method of connecting the ceramic bodies, and ceramic structural body |
EP1645329A4 (de) * | 2003-07-11 | 2010-05-19 | Ngk Insulators Ltd | Mikroreaktor |
US7504070B2 (en) * | 2003-07-11 | 2009-03-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Micro reactor |
JP4921150B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2012-04-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化アルミニウム接合体の製造方法 |
WO2013130918A1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | Harris, Jonathan, H. | Transient liquid phase, pressureless joining of aluminum nitride components |
-
2015
- 2015-07-10 CN CN201580037487.3A patent/CN106536451A/zh active Pending
- 2015-07-10 DE DE102015212941.1A patent/DE102015212941A1/de active Pending
- 2015-07-10 EP EP15744498.5A patent/EP3166909A1/de not_active Withdrawn
- 2015-07-10 US US15/324,954 patent/US20170267591A1/en not_active Abandoned
- 2015-07-10 KR KR1020177003536A patent/KR20170028985A/ko unknown
- 2015-07-10 WO PCT/EP2015/065830 patent/WO2016005557A1/de active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3406583A4 (de) * | 2016-02-26 | 2019-01-09 | Kyocera Corporation | Keramischer gebondeter körper |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170267591A1 (en) | 2017-09-21 |
WO2016005557A1 (de) | 2016-01-14 |
CN106536451A (zh) | 2017-03-22 |
KR20170028985A (ko) | 2017-03-14 |
EP3166909A1 (de) | 2017-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60204763T2 (de) | Mikropumpe | |
EP0092716B2 (de) | Gleitkörper, Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0074471B1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Wärmetauschern aus keramischen Folien | |
DE69718820T2 (de) | Micropumpe mit eingebautem zwischenstück | |
DE102013108413A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels sowie Brennstoffzellenstapel und Brennstoffzelle/Elektrolyseur | |
EP3011182B1 (de) | Pumpengehäuse aus mindestens zwei unterschiedlichen versinterbaren materialien | |
DE3713987A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer strukturierten keramikfolie bzw. eines aus solchen folien aufgebauten keramikkoerpers | |
EP3011184B1 (de) | Pumpengehäuse aus einem magnetischen und einem nichtmagnetischen material | |
DE102015212941A1 (de) | Keramischer Formkörper | |
DE102004057904A1 (de) | Werkstücklevitationsvorrichtung | |
EP3600730B1 (de) | Vorrichtung, verfahren und system zur additiven herstellung von werkstücken | |
DE10034508A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines endkonturnahen Formgebungswerkzeug und danach hergestelltes Formgebungswerkzeug | |
DE69710001T2 (de) | Verbundener Keramikkörper und Verfahren zum Herstellen desselben | |
DE2636302A1 (de) | Poroeser werkstoff zur fertigung der werkzeugelektrode fuer elektroerosive bearbeitung und verfahren zur herstellung dieses werkstoffs | |
DE102021108342A1 (de) | Vorrichtung für ein selektives, lasergestütztes Strahlschmelzverfahren | |
WO2012000769A1 (de) | Wärmeübertragungselement für einen wärmeübertrager, verfahren zum herstellen eines wärmeübertragungselements für einen wärmeübertrager, wärmeübertrager und nachrüstverfahren für einen wärmeübertrager | |
DE19725195A1 (de) | Flügelzellenpumpe | |
EP3620693A1 (de) | Tribologischer körper und verfahren zum herstellen eines solchen | |
DE102018211593A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Cordierit-Körpers und Cordierit-Körper | |
DE10103669B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines mit Kunststoff überzogenen Gußstücks | |
EP3918641B1 (de) | Einrichtung und verfahren zur herstellung einer plattenanordnung | |
DE102009060701A1 (de) | Superleichter Metallaufbau von Formteilen mit bedarfsorientierter Porenstruktur sowie Vorrichtung und Verfahren dazu | |
DE102016115208B4 (de) | Verfahren zur Reparatur von Dichtflächen und Vakuumkammer | |
EP1243356B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern | |
EP3338917A1 (de) | Verfahren zur schichtweisen fertigung eines grünlings aus pulverförmigem werkstoff mit definiert angeordneten einsatzelementen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BETZ, THOMAS, DE Free format text: FORMER OWNER: CERAMTEC GMBH, 73207 PLOCHINGEN, DE |
|
R082 | Change of representative | ||
R012 | Request for examination validly filed |