Способ изготовления плат для гибридных интегральных схем

(19) (11) 1) Н 05 К 3/06 ПОД ИИ0 ПИСДНИК ИЗОБЕЕт ИЯ СССР3/06,ЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ,й сятем, что, сеханических и тепло СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ 1 31598/18-21(56) 1. Авторское свидетельстпо заявке Р 2763285, кл. Н 0503.05,79,(54)(57) СПОСОБ ИДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИНТотлич ающицелью улучшения м вых характеоистик плат, перед формированием в центральной части подложки покрытия из диэлектрическогокомпаунда проводят подтравливаниеподложки на глубину 0,01-0,50 отминимальной ширины проводника аформирование покрытия из диэлектрического компаунда проводят путемпоследовательного размещения надповерхностью подложки склеивающейпрокладки и металлической пластиныс последующим прессованием при температуре размягчения материала склеивающей проклаДкиИзобретение относится к микроэлектронике, а именно к способу создания плат для гибридных интегральных схеМ с двухуровневой разводкой.Известен способ изготовленияплат для гибридных интегральных.5схем с двухуровневой разводкой, включающий нанесение Фоторезистора наметаллическую подложку, двустороннюю Фотолитографию, электрическое.осаждение металла, селективно травящегося по отношению к подложке,формирование в центральной частиподложки покрытия из диэлектрического компаунда и травление подложкина всю толщину в областях, не защиценных фоторезистором и электрохимически осажденным металлом.В процессе двусторонней фотолитографии на металлической подложкеФормируют маску из фоторезиста сэлементами рисунка проводников схемы гантелеобразной Формы, а травление подложки в областях, не защищенных фоторезистором и электрохимически осажденным металлом, проводят 5до образования разрывов в металлической подложке в областях пересечений проводников схемы 1 .Вследствие того, что проводники .Ьлат, изготовленных данным способомУдерживаются только силами адгеэииих металла к диэлектрическому комПаунду,. который, в свою очередь,служит постоянным основанием платы,Механические и тепловые характериСтики таких плат (устойчивость к удаРам, вибрации, термоциклам, а такжеТепловое сопротивление) невысоки.Цель изобретения - улучшение механических и тепловых характеристикплат. 401Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу изготовлеНия плат для гибридных интегральных схем перед Формированием вЦентральной части подложки покрытияИз диэлектрического компаунда проВодят подтравливаниеподложки наГлубину 0,01-0,50 от минимальнойшнрины проводника, а .Формированиепокрытия из диэлектрического компауида проводят путем последовательНОГО Размещения наД поверхностьюПОдЛОжки склеиваюшей пРокладки иМеталлической пластины с Последующйм прессованием при температуре 55Размягчения материала склеивающейОРокладкн,Благодаря тому, что в качествеЙООтоянного основания платы испольэувт металлическую пластину, отде-60ЛФИную от проводников схемы тонкимоПоем диэлектрического компаунда,ПОлученным в результате сжатия и76 рмообработки склеивающей прокладЙй, обеспечиваются высокие механи ческие и тепловые характеристикиплаты. Наличие отверстий в склеивающей прокладке позволяет не толькоточно ее базировать по штифтам относительно подложки и металлическойпдастины-основания, но и существенно улучшить тепловые режимы монтируемых на платы элементов. Для этогодостаточно часть отверстий выполнитьв местах установки тепловыделяющихэлементов, при этом будет обеспечених непосредственный контакт с металлической пластиной-основанием и наиболее ее благоприятные условия длятеплоотдачи.Перед Формированием покрытия иэдиэлектрического компаунда металлическую подложку с элементами рисункапроводников схемы подвергают подтравливанию.Этим обеспечивается рельефноевыступание проводников схемы и нависание их краев над подтравленной поверхностью металлической подложкиперед формированием покрытия их диэлектрического компаунда. Последний,переходя в текучее состояние присжатии и термообработке склеивающейпрокладки, затекает в зазоры междуподложкой и нависающими краями проводников схемы, обеспечивая их охват. В такой структуре металлическиехарактеристики платы определяютсяне силами адГезии проводников к диэлектрику, а объемными прочностнымихарактеристиками диэлектрическогокомпаунда, которые значительно выше.При возникновении сдвиговых и отрывных усилий, приложенных к проводникам, последние не отслаиваютсявплоть до объемного разрушения диэлектрического компаунда,Подобная структура платы позволяет резко снизить вредные явленияутечек и электромиграций между проводниками схемы, так как острые инеровные края проводников, где обычно имеет место наибольший градиентповерхностного потенциала, здесьзалиты твердым диэлектриком.Данный эффект достигается приглубине подтравливания не менее0,05 от ширины проводника. Эта величина соответствует типовому режимутравления, при котором боковое подтравливание примерно равно глубинетравления. Необходимо, чтобы не было нарушено соединение всех проводников с подложкой во избежание ихсмещений при последующих операциях,Для этого глубина травления не должна превышать 0,45 от минимальнойширины проводника. При типовом режиме травления в этом случае междупроводником и подложкой сохранитсяперемычка, примерно равная 0,1 отширины проводника, что практическидостаточно.55 Таким образом, глубина подтравливания должна находиться в пределах0,05-0.,45 от минимальной шириныпроводника,При специальных режимах травления, когда соотношение между глубиной травления и боковым подтравливанием другое, величина этих пределовможет быть расширена, но не более,чем до 0,01-0,5 от минимальной ширины проводника,10Целесообразно метаЛлическую подложку с элементами рисунка проводников схемы подвергать отжигу в режиме диффузионной сварки металловподложки и проводников, 15При этом происходит улучшениеструктуры и механических свойствэлектрохимически осажденного металлапроводников схемы и значительное поФвышение прочности их сцепления с металлической подложкой, Тем саьымрезко повышается устойчивость платк термоциклам, когда из-за различиякоэффициентов температурного расширения проводников схемы и ее основания создаются условия для отрываперемычек. в виде арок во втором уров"не разводки от их опорных элементовв виде столбиков из металла подложки. Разрыв перемычек по основномуматериалу исключается тем что егопластичность после отжига (при соб-.людении требуемого режима охлажде-ния) достаточно высока, Отсутствиезамыканий между уровнями разводкипосле снятия действия повышеннойтемпературы гарантируется тем, чтовыступающий .над поверхностью проводников первого уровня диэлектрический компаунд служит опорой при прогибе перемычек до поверхности платы, 40На фиг. 1 показана металлическаяподложка с проводниками, общий вид;на фиг, 2 - вид А на фиг. 1; иафиг, 3 - вид Б на Фиг. 1; на Фиг. 4 склеивающая прокладка; на фиг, 5 - 45готовая плата с установленным активным элементом, общий вид; на Фиг.бто же, разрез; на Фиг. 7 и 8 - сечение В-В на фиг.(металлическаяподложка с проводниками до и после 50подтравливания подложки соответст. -1 венно); на фиг, 9 - готовая плаФаобщий вид; на фиг. 10 - то же, разрез.На металлической подложке 1 спроводниками 2-5 первого уровня ипроводниками б и 7 второго уровнягантелеобразной формы в зоне 8 монтируют активный элемент 9. В склеивающей прокладке 10 в зоне 8 выполняют отверстия .60После сжатия и термообработкипрокладки 10 между подложкой 1 иметаллической пластиной 11 проводяттравление. В результате под отверстием в прокладке 10 открывается по верхность пластины 11, на,которую имонтируют элемент 9 (в данном примере бескорпусную интегральную схемуна коваровом кристаллодержателе)Подтравливание подложки в растворе травителя для ее металла приводит к тому, что она приобретает вид,показанный на фиг. 3. Края проводников 2-5 и 7 нависают над поверхностью подложки 1, Кроме того, подотверстиями, которые могут быть выполнены в проводниках 3, образуются замкнутые. полости . Впоследствиив эти полости затекает диэлектоический компаунд, обеспечивая тем самым дополнительную фиксацию опорныхэлементов перемычек.Способ осуществляют следующимф образом,Подготавливают поверхность с обеих сторон подложки из медяой Фольгитолщиной 100 мкм (обезжиривают иудаляют окислы) . Наносят фоторезисттипа ФПспособом вытягиванияподложки из раствора. Проводят двустороннее экспонирование в предварительно совмещенных фотошаблонах сэлементами рисунка проводниковсхемыгантелеобразной Формы на одном изшаблонов. Затем проявляют и задубливают Фоторезист и проводят двустороннее электрохимическое осаждениеникеля толщиной 10-15 мкм по рисунку проводников схемы из ванны суль.Фаматным электролитом никелирования.Удаляют Фоторезист в равнообаемнойсмеси моноэтанолаьщна с диметилформамидом. Подтравливают подложку врастворе персульфата аммония концентрации 200 г/л в течение 10 минна глубину 0,05-0,45 от минимальнойширины проводника. В результате егопроведения обеспечивается нависаниекраев проводников над поверхностьюподложки.Отжигают подложку в вакууме при900 оС в течение 15 мин для увеличения адгезии никелевых проводниковк медной подложке.Размещают над противоположной отгантелеобразных провбдников поверхностью подложки склеивающую прокладку и металлическую пластину иэанодированного алюминия. Склеивающие прокладки изготавливаются изстеклоткани эпоксидным компаундом вполуотвержденном состоянии. Пригодны также отдельные типы пленочныхклеев и полиимидная пленка, покрытаяс обеих сторон слоями суспензии Фторопласта - 4 Д (при изменении режимов последующей обработки) .Полученный пакет прессуют поддавлением 20+30 кг/смт в течение20 мин при 160-170 фС.Второй этап травления подложки врастворе персульфата аммония концент"рации 200 г/л длится 40 мин . В резуль1077069 фиг. 8 дид 8 ФиИ а.б ВНИИПИ Эаказ 774/54 ТиражФилиал ППП Патент", г.ужгород дпис оектная тате его проведения оставшийся после подтравливания металл подложкистравливается на всю толщину и образуются разрывы в областях пересечений проводников схемы,Использование предлагаемого способа позволяет получить высокую устойчивость плат к ударам, вибрациям,изгибовым нагрузкам и термоцнклам)оптимальные условия теплоотвода отсмонтированных на плату элементов,что дает возможность создавать схемывысокого уровня удельной рассеиваемой мощности; повышенную надежность плат по сравнению с известными конструктивно-технологическими решениями;воэможность создания схемных оснований большой площади для реализацииодноплатных микроэлектронных систем.Перечисленные преимущества приводят к значительному расширению Функциональных воэможностей способа, резко повышая механические и "тепловыехарактеристики изготавливаемых плат, О Кроме того, снижаются утечки и электромиграции между проводниками схемы,что приводит к повышению электрических характеристик плат.