CS211334B1 - Způsob vytvoření kovové pájitelné vrstvy na keramických případně skleněných substrátech - Google Patents

Abstract

Předmětem vynálezu je způsob přípravy kovové vrstvy na keramických substrátech, používaných v polovodičové technologii. Vynález řeží úpravu povrchu keramického substrátu pájitelného měkkými pájkami s vysokým bodem tání bez vysoké náročnosti na jeho přípravu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se povrch substrátu odmastí a chemicky očistí, pak se napaří vrstva Ti a bez přeruěení vakua se tepelně zpracuje v témže zařízení. Na tento povlak se nanese druhá kovová vrstva Ni, případné Ag, Cu, Sn a zažíhne.

Description

(54) Způsob vytvoření kovové pájitelné vrstvy na keramických případně skleněných substrátech

Předmětem vynálezu je způsob přípravy kovové vrstvy na keramických substrátech, používaných v polovodičové technologii. Vynález řeží úpravu povrchu keramického substrátu pájitelného měkkými pájkami s vysokým bodem tání bez vysoké náročnosti na jeho přípravu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se povrch substrátu odmastí a chemicky očistí, pak se napaří vrstva Ti a bez přeruěení vakua se tepelně zpracuje v témže zařízení. Na tento povlak se nanese druhá kovová vrstva Ni, případné Ag, Cu, Sn a zažíhne.

. Vynález se týká způsobu přípravy kovové vrstvy na keramických případně skleněných substrátech s glazovaným nebo neglazovaným povrchem, používaných v polovodičové technologii a určených pro měkké pájení pájkami typu Pb Ag.

Pokovení keramiky pro účely pájení je využíváno například při připojování polovodičových čepů ke kovovým základnám, k vytvoření vodivých drah a míst k fixaci diskrétních součástek v technologii hybridních obvodů, při spojování keramiky s kovem např. při pouzdření malorozměrnýeh polovodičových součástek do kovových pouzder apod.·

Známé způsoby vytváření kovových kontaktních vrstev na keramických případně skleněných substrátech, které se používají pro získání pájitelného povrchu, lze rozdělit do několika skupin.

Vrstvy získané chemickým deponováním z roztoků přisluSných kovových soli (např. Ni,

Ag apod.) pomocí různých redukčních činidel jako je formaldehyd, fosfornany, glukosa apod., s případným následným tepelným zpracováním vyloučeného povlaku. Tyto vrstvy jsou používány v případech, kdy jsou pokovovány malé plochy, případně motiv složený z jednotlivých úzkých vodivých drah, které nejsou mechanicky namáhány. Pájení těchto vrstev vyžaduje použití měkkých pájek obsahujících Sn, Cd apod. s nízkým bodem táni (max. do 200 °C) a minimální prodlevu na teplotě pájení.

Dalěí známý způsob využívá vakuového napaření kovové vrstvy. Síly napařovaných vrstev se pohybují řádově v desetinách jum a aby nedocházelo k odlegování napařeného kovu do vrstvy roztavené pájky, používá se násobného napařování několika kovů např. Ni - Ag.

Pro zajištění dobré roztékavosti pájky po celém pokoveném povrchu se často konečná vrstva vytváří napařením Au, které se v použité pájce rozpustí a tak vytvoří podmínky pro dobrou smáčivost celého povrchu pájkou. Při obou těchto metodách nedochází k chemické reakci nanesené kovové vrstvy s materiálem keramického substrátu.

Chemické reakce s keramickým substrátem je využíváno při dalším způsobu, kdy se na pokovovaný povrch nanáší suspenze molybdenových, manganových a hořečnatých sloučenin, případně dalších aditiv. Ty se pak vypalují při teplotách cca 1 200 až 1 250 °C v prostředí vlhčeného vodíku. Tato technologie vyžaduje nákladné zařízení s rozsáhlým bezpečnostním vybavením a je značné energeticky náročná. Získané vrstvy nejsou pájitelné měkkými pájkami a proto se upravuji galvanickým pokovením Ni a Ag. Takto získané vrstvy zaručují při určitých podmínkách spolehlivost spoje při mechanickém namáhání za cenu vysoké náročnosti jejich přípravy.

Všechny popsané způsoby příprav pájitelných kovových vrstev jsou omezeny buá vysokou náročností vlastní přípravy včetně nákladných technologických zařízení, nebo jejich využití je omezeno na podmínky, při kterých nedochází k zvýšenému mechanickému namáhání pájeného spoje při vlastním pájení nebo spájeného výrobku.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje postup podle vynálezu, jehož podstatou je, že povrch keramického nebo skleněného substrátu se odmastí, chemicky očistí leptáním a vakuově se napaří vrstva kovu mající dobrou adhezi k substrátu např. Ti, Pd apod., v sile max. 1 jma a bez přerušení vakua se provede tepelné zpracování na teplotě max. 500 °C po dobu 5 minut a následně se nanese vrstva Ni síly min. 1 jum, která se zařízne ve vakuu min. 6,66.10^ Pa při teplotě max. 800 °C po dobu min. 5 minut. Na zažlhnutou vrstvu Ni je možno nanést i dru hou kovovou vrstvu Ni, případně jiného pájitelného kovu např. Ag, Cu, Sn apod. Tato druhá vrstva může být nanesena např. galvanickým způsobem, vakuovým napařením, bezproudovým vyloučením.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že takto upravený povrch keramického či skleněného substrátu je pájitelný měkkými pájkami s vysokým bodem tání, např. pájkou Pb Ag 2,5 při teplotě 350 °C bez nebezpečí, že dojde k jeho zhoršení i při použití korozivních tavidel založených na bázi HC1. To zaručuje spolehlivost spoje při mechanickém namáhání spájeného výrobku bez vysoké náročnosti přípravy kovové vrstvy a potřeby nákladných technologických zařízení. Příklad provedení:

Keramický nebo skleněný substrát se běžným způsobem odmastí např. toluenem a chemicky očisti leptáním např. v horké HgSO^. Po tomto očistění se vakuově napaří vrstva Ti o síle 0,5 /un a bez přerušení vakua se v témže zařízení následně tepelně zpracuje při teplotě 400 °C. Na takto vytvořený povlak se galvanicky vyloučí vrstva Ni v, síle 2 až 3 }sn. Pro dobré vzájemné spojení obou těchto vrstev se provede žíhání ve vakuu při teplotě 700 °C po dobu max. 10 minut.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob vytvoření kovové péjitelné vrstvy na keramických případně skleněných substrátech s glazovaným nebo neglazovaným povrchem, určené pro pájení měkkými pájkami typu Pb Ag, vyznačený tím, že povrch substrátu se odmastí a chemicky očistí leptáním, dále se vakuově napaří vrstva kovu mající dobrou adhezi k substrátu např. Ti nebo Pd nebo Cr v síle maximálně 1 ýim a bez přerušení vakua se provede tepelné zpracování na teplotě maximálně 500 °C po dobu minimálně 5 minut a následně se nanese vrstva Ni síly minimálně 1 ^im, které se zažíhne ve vakuu minimálně 6,66.10^-^ p_a pM teplotě maximálně 800 °C po dobu minimálně 5 minut.
2. 2. Způsob vytvoření kovové tou vrstvu Ni je nanesena další pájitelné vrstvy podle bodu 1 vyznačený tím, že na zažíhnuvrstva Ni, případně jiného kovu např. Ag, Cu, Sn.
3. 3. Způsob vytvoření kovové pájitelné vrstvy podle bodu 1 kovová vrstva je nanesena galvanickým způsobem.
4. 4. Způsob vytvoření kovové pájitelné vrstvy podle bodů kovová vrstva je nanesena vakuovým napařením.
5. 5. Způsob vytvořeni kovové pájitelné vrstvy podle bodů kovová vrstva je nanesena bezproudovým vyloučením.

   2 vyznačený tím, že další a 2 vyznačený tím, že další a 2 vyznačený tím, že další