Способ пассивации медного порошка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК за) В 22 Г 1/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ баков а и ордена ионный иналлов. Э риготовлекрытиями966. лайв ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена ЛениОктябрьской Революции авиацститут им. Серго Орджоникидзе(54) (57) 1. СПОСОБ ПАССИВАЦИИ МЕДНОГО ПОРОШКА, преимущественно для изготовления наполнителя проводниковых паст, включающий перемешивание порошка и обработку его поверхности ионами металла, отличающийся тем, что, с целью повышения защиты от окисления, обработку ведут ионной имплантацией с энергией 50 - 200 кэВ и дозой (1 - 2) 10" смс использованием ионов металла, образующего защитный окисел.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ионов металла используют ионы алюминия или кремния.Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к технологии изготовления толстопленочных гибридных интегральных схем и микросборок и может быть использовано в микроэлектронной технике,Известен способ пассивации медных порошков, предназначенных для изготовления проводниковых паст, включающий нанесение пленки ингибитора, например бензотриазола и и мидазола 11 .Недостатки способа - значительное сни жение электропроводности проводников, изготовленных из паст с порошком, пассивированным с помощью ингибиторов, вследствие образования диэлектрических прослоек между зернами меди, и низкая эффективность защиты при повышенной температуре и под действием растворителей,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ пассивации медного порошка, используемого в качестве наполнителя проводниковых паст, включающий перемешивание порошка при одновременной обработке его ионами серебра и его осаждением на поверхности частиц меди из водных растворов 2.Недостатками известного способа являются высокая стоимость полученного медного порошка, обусловленная расходом драгоценного металла, и низкая эффективность защиты меди от окисления, обусловленная проведением процесса в водном растворе, когда добиться равномерного сплошного покрытия частиц невозможно.Цель изобретения - повышение эффективности защиты от окисления.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пассивации медного порошка, преимущественно для изготовлениянаполнителя проводниковых паст, включающему перемешивание порошка и обработку его поверхности ионами металла, обработку ведут ионной имплантацией с энергией 50 - 200 кэВ, дозой (1 - 2)х 101 г смс использованием ионов металла, образующего защитный окисел.При этом в качестве ионов металла используют ионы алюминия или кремния.Ионы металла образуют на поверхности частиц медного порошка защитный окисел препятствующий дальнейшему взаимодействию его с окружающей средой, которое происходит как при термообработке паст в процессе получения проводниковых толсто- пленочных элементов, так и в период длительной эксплуатации.Обработку поверхности частиц медного порошка ведут ионной имплантацией, например ионами алюминия или кремния с энергией 50 - 200 кэВ и дозой (1 - 2)10 "см при постоянном перемешивании порошка с помощью вибратора. В результате получают поверхностную пленку имплантируемо 2025 30 3540 45 50 55 го металла толщиной 100 - 150 А . Макси. мальные пределы дозы имплантации 2 х х 10" сми энергии ионов 200 кэВ ограничены тем, что на поверхности частиц медного порошка образуется толстая пленка алюминия, снижающая электропроводность и паяемость изготовляемых проводников ых элементов. Если доза имплантации ниже указанного предела, т. е. менее 1 х 10 см и энергия ниже 50 кэВ, концентрация ионов металла недостаточна для образования защитного слоя, предохраняющего частицы медного порошка от окисления.Пример 1. Проводят пассивацию медного порошка, используемого в качестве наполнителя проводниковых паст. Источником ионов алюминия является хлорид алюминия. Обработку поверхности порошка ведут на установке ионной имплантации Везувий - 2 - 45 Ом при энергии ионов 120 кэВ дозой 1,5 х 10" ионов на 1 см эффективной поверхности порошка. Во время проведения процесса имплантации осуществляют перемешивание порошка с помощью вибратора.Полученные образцы порошка выдерживают в муфельной печи в атмосфере окружающего воздуха при 700 С одновременно с необработанными образцами. На основании измерения прироста массы образцов установлено, что скорость окисления пассивированного медного порошка при 700 С в десять раз ниже по сравнению с образцами непассивированного порошка. Электропроводность медного порошка после проведения процесса имплантации ионов алюминия изменяется незначительно,Пример 2. Процесс пассивации медного порошка ведут по примеру 1 при энергии ионов 50 кэВ и дозе 1 х 10" см . На основании прироста массы образцов установлено, что скорость окисления пассивированного порошка при 700 С в пять раз ниже по сравнению с образцами непассивированного порошка. Изменения электропроводности пассивированного порошка незафиксированы.Пример 3. Процесс пассивации медного порошка ведут по примеру 1 при энергии ионов алюминия 200 кэВ и дозе 2 х 10 смНа основании прироста массы образцов установлено, что скорость окисления пассивированного порошка при 700 С вдвадцать раз меньше, чем скорость окисления непассивированных образцов порошка. Однако электропроводность такого порошка снижается лишь в два раза. Дальнейшее повышение дозы и энергии имплантации приводит к значительному снижению электропроводности медного порошка без значительного увеличения эффективности защиты его поверхности от окисления.Пример 4, Процесс пассивации медного порошка ведут по примеру 1. В качестве,5 Составитель Л. РодинаТехред И. Верес Корректор Тираж 774 Подписное а 11 ственного комитета СССР зобретений и открытий- 35, Раушская наб.,д. 4/5ектная, 4 ионов защитного покрытия используют ионы кремния. Исходным вешеством служит четыреххлористый кремний. На основании прироста массы образцов установлено, что скорость окисления пассивиронанного порошка при 700 С в восемь раз ниже по сравнению с образцами непассивированного порошка. Электропроводность медного порошка после проведения имплантации ионов кремния изменилась незначительно.Результаты испытаний медного порошка 10 пассивированного по предложенному и известному способам приведены в таблице.Полученные образцы порошка выдерживают в муфельной печи в атмосфере окружаюшего воздуха при 7001, ., при условиях, в которых обычно и;.ипся вжигание проводниковых до 1.ж; к ипаст по толстопленочной технологии. В печи также находятся образцы порошка, полученные по известному способу.Испытания стойкости против коррозии медного порошка, пассивированного ионами алюминия и кремния, по сравнению с медным порошком, покрытым серебром из раствора (показали, что порошок, полученный по предложенному способу, окисляется в 2 - 3 раза меньше по сравнению с медным порошком, покрытым серебром, полученным по известному способу.