Способ металлизации керамических плат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 9) (11) 4 А 1 ЕСПУБЛИК 88 3)ю С 04 ОЕ РЕТ ИКАНИЕ лектронной металлиэаусов микроы,ы ДТ К 125 5,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 631500, кл. С 04 В 41/14, опублик. 1980 г,Патент ФРГЬЬ 1197175, кл, 80 В 23/01, опублик. 1965.Ерошев В.К. и др, Конструирование итехнология изготовления паяных металлокерамических узлов, 4.1, М.: ЦНИИэлектроника, 1988, с. 130 - 135,(54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛАТ(57) Назначение: изобретение относится кэлектронной технике, в частности к способуметаллизации керамических плат для корпусов микросхем, Сущность изобретения; на Изобретение относитсятехнике, в частности к спосции керамических плат для косхем. Целью изобретения является повышение выхода годных путем снижения коробления и негерметичности многослойных керамических изделий,Поставленная цель достигается тем, что .способ металлизации керамических плат включает нанесение металлизацион ной пасты на основе тугоплавких металлов(Мо и/или И/), вжигания пасты одновременно со спеканием керамики в восстановительной среде при температуре от 1490 до 1700 С, измерение коэффициентов усадки керамической подложки и металлизации при 25 С с точки ронеспеченную подложку наносят металлиэационную пасту на основе тугоплавких металлов и вжигают при температуре 1490-1570 С, причем при спекании в восстановительной атмосфере, содержащей азот и водород, проводят корректировку коэффициентов усадки металлизации и керамики путем регулирования газа в печи спекания в пределах значений точки росы от 10 до 35 С, Для этого определяют усадку при точке росы 25 ОС и при точке росы на 1 С большей и определяют оптимальную точку росы по формуле Топт = Кк,т - Км,т/ /( Кк+ 1 - Кк) - ( К+ 1 - Км ) + Т С где Кк, и К,+1 - коэффициент усадки керамики при точках росы Т и Т+1 соответственно; Км,т и Км,т+1 - коэффициенты усадки металлизации при тех же точках росы. 1 табл,спекания производят при точеляемой из формулы; где Кю 5- коэффициент усадки керамики при точке росы 25 С;Ка 5 - коэффициент усадки металлизации при точке росы 25 С;3, а - приращение коэффициента усадки металлиэации и керамики, соответственно, приходящиеся на 1" приращения точки росы.Финишное согласование коэффициентов усадки, необходимость в котором обусловлена нестационарностью климатическихусловий и зависимых от них режимов техпроцесса, нестационарностью свойств материалов и задержками в использовании согласованных с ними на стадии подготовки паст проводят путем регулирования влажности в печи спекания.Влажность при вторичной корректировке коэффициентов усадки керамики и покрытия изменяют в диапазоне значений точки росы от 10 до 35 С в зависимости от результатов измерения текущей усадки обжигаемых материалов,Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что в процессе обжига осуществляют согласование коэффициентов усадки и улучшение сцепления при одновременном устранении деформации плат путем регулирования влажности газа в пределах значений точки росы 10 , 35 С,Возможность достижения положительного эффекта при реализации заявляемого технического решения с использованием новой совокупности признаков объясняется тем, что при повышении влажности поверхностное натяжение на границе частиц металлизационной пасты меняется, меняется сила трения частиц металла, меняется коэффициент диффузии атомов металла. То же самое происходит и в системе частиц окиси алюминия, образующих подложку, но, как показал эксперимент, приращение коэффициента усадки покрытия имеет другую величину, нежели у керамики,В таблице приведены значения этих приращений для металлизационного покрытия и подложки при изменении влажности в значениях точки росы от 20 до 35 С,В формуле корректировки исходного значения точки росы 25 С величина температурного смещения Л Т определяется эмпирическими коэффициентами а и 3 которые определяются вариацией грансостава металлизации и керамики при неизменных контролируемых параметрах; удельная площадь дисперсной среды, коэффициент полидисперсности и т.попределяются вариацией сырьевых дисперсных материалов и, прежде всего, глинозема и вольфрама, определяются реологическими свойствами паст и шликера. С физической точки зрения определяющими являются активность поверхности дисперсных сред и газопроницаемость изделий: пленок и подложек, В рассмотренном случае Кк 25=0,17, Кмаб=0,19; а = 0; ф =0,012 град определяют смещение кривых усадки относительно осей координат и зависят от конструкции изделий и, прежде всего, регистрируемой части характеристик дисперсной среды,Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом,После составления и формированияплаты на основе окисной керамики ВК 91 - 25 на плату наносят электропроводный слойметаллизационной пасты на основе частицвольфрама, смешанных со связующим на основе этилцеллюлозы, полученную заготовкуподвергают обжигу. Например, при темпера 10 туре от 1510 до 1570 С при первоначальнойвлажности на уровне значений точки росы25 С, В процессе обжига осуществляетсянепрерывный контроль эа изменением ширины металлизационных дорожек по срав 15 нению с изменением ширины керамическойподложки.Степень изменения влажности от начального значения точки росы 25 С определяется путем замера изменения коэффициента20 усадки металлизации и керамики при изменении точки росы на 1 С, определения разницыэтих изменений, измерения разницы коэф-.фициентов усадки металлизации и керамики при 25 С, определением частичного25 отделения разницы коэффициентов усадкипри 25 С точки росы на разницу измененийк коэффициентов усадки металлиэации и керамики при изменении точки росы на 1 С,Если вольфрамовый проводник сужает 30 ся сильнее, чем плата, влажность уменьшают вплоть до значений точки росы 10 С,если проводник сужается слабее, влажностьувеличивают вплоть до значений точки росы35 С. Выход за диапазон 1035 С точкй35 росы возможен, но дальнейшее увеличениевлажности ведет к испарению вольфрама вколичестве, превышающем 11 омассы задвадцатичетырехчасовой цикл нагрева-охлаждения, применяемый на нашем оборудо 40 вании. Снижение влажности на уровень ниже10 С точки росы ведет к тому, что прочностьсцепления покрытия и подложки падает невследствие их смещения друг относительнодруга, а вследствие ухудшающегося смачи 45 вания металлизационного слоя стеклофазойИспользование предложенного способа металлизации керамйческих плат позволяет по сравнению с прототипом упростить50 процесс согласования усадок металлизациии керамики, повысить воэможность регулирования и автоматизированного управления техпроцессом, уменьшить в опытныхпартиях изделий размером (45 мм х 15 мм х55 2 мм), на 4 брак по деформации, устранитьотслоения металлиэации вследствие рассогласования свойств подложки и покрытия,устранить деформацию плат и вызванноедеформацией расслоение многослойныхплат,+Т С Топт где Кк.мики ино;Кн эффициент хросыТиТ н.т+1 - при то садки ме 1 соотве ации чка о,термообработку тимальной точке талли ствен и при оей партии ведусы. точточсле и в зависимости от влажности металл сы) Составитель Н.Соболе ехред М,Моргенталектор С.Лисина еда каз 1811 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СС, ул. Гагарина, 10 издательский комбинат "Патент", г. Уж изводствен Формула изобретенияСпособ металлизации керамических плат, включающий нанесение металлизационной пасты на основе Мо и/илие на корундовую пластифицированную заготовку керамики, 5 термообработку при 1490-1570 С в среде водорода и азота при контроле точки росы в печи спекания от 15 до 35 оС, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения выхода годных путем снижения коробления и не герметичности многослойных керамических изделий, из каждой партии металлизационной пасты и керамики отбирают образцы, определяют усадку при фиксированной ке росы внутри указанного интервала и ке росы больше измеренной на 1 С, по зменение коэффициента усадки керамикичего определяют оптимальную точку росыпо формуле и Ккл+1 - коэффициент усадки кераи точках росы Т и Т+1 соответствен