CS244565B1 - Vodivá sieťotlačová pasta na báze médi - Google Patents

Description

(54) Vodivá sieťotlačová pasta na báze médi

Přihlašované riešenie sa priamo dotýká odboru mikroelektroniky.

Účelom přihlašovaného riešenia je popísať vodivá sieťotlačová pastu na báze médi, používaná pri výrobě hybridných integrovaných obvodov.

Vodivá sieťotlačová pasta na báze médi pozostáva z elektrovodivej kovověj fázy, sklennej frity a organického nosiča. Ako elektrovodivá fáza _;je použitá vysokočistá prášková med, ktorá tvoří 90 % hmotnostných pasty, má oválný tvar a frakciu v intervale 0,1 — 10 ,um. Organický nosič je tvořený 3,5 % hmotnostného roztoku etylcelulózy v terpineole. Sklennú fritu tvoří sklo, ktorého částice nepresahujú 10 μΐη a ktoré pozostáva z 65 % hmotnostných kysličníka olovnatého PbO, 25 % hmotnostných kysličníka křemičitého S1O2, 10 % hmotnostných kysličníka boritého B2O3.

Přihlašované riešenie možno okrem hrubovrstvových hybridných integrovaných obvodov využiť vo viacvrstvových strukturách, telekomunikáciách, výpočtovej technike a na metalizáciu rovinných keramických povrchov.

Vynález sa týká vodívej sieťotlačovej pasty na báze médi, ktorá sa používá pri výrobě hybridných integrovaných obvodov.

Doposial' používané elektrické vodivé pasty, aplikované v hrubovrstvovej technike, eú na báze drahých kovov — zlata, striebra, platiny a paládia. Na vodivé sieťotlačové pasty z hradiska procesu ich tlačenia cez sieťku na korundový substrát, následného vysušovacieho a vypalbvacíeho procesu a využitia ich elektrických vlastností sú kladené náročné, vzájomné spáté požladavky: vhodné reologické vlastnosti, výborná chemická stabilita, odparovacia schopnost organického nosiča, vznik vazby medzi vodivou vrstvou a korundovým substrátom, schopnost spečenia vodivých kovových častí, nízký plošný elektrický odpor, vopred definované rozměry vrstiev, zlúčitetnosť s odporovými, dielektrickými, príp. inými vodivými pastami, výborná spájkovatetnosť a netečnost materiálu spájky, adhézna pevnost, vhodné vlastnosti na kontaktovanie a vytvorenie spojov s polovodičovými a pasivnými súčiastkami, dlhodobá teplotná stabilita,

DQležitým ukazovatetom vlastností je plošný elektrický odpor, ktorý sa u sieťotlačových pást na báze drahých kovov pohybuje v intervale 25 — 45 mí2. m~². V zahraničí sa používá aj vodivá sieťotlačová pasta na báze médi, ktorej plošný elektrický odpor sa pohybuje v rozmedzí 1,8 — 4 míí · Ol^{7 2}.

Náročný sposob získavania práškových častíc drahých kovov, ich vysoká cena a znížená netečnost voči materiálu spájky sú základnými nedostatkami u súčasne používaných vodivých sieťotlačových pást.

Tieto nedostatky sú odstránené vodivou sieťotlačovou pastou podta vynálezu, ktorej podstata spočívá v tom, že ako elektrovodivá fáza pasty je použitá prášková med a vazbová sklovina má zloženie 65 % hmotnostných oxidu olovnatého PbO, 25 °/o hmotnostných oxidu křemičitého SiO?, 10 % hmotnostných oxidu boritého B2O3 a v úlohe organickej zložky vystupuje 3,5 % hmotnostného roztok etylcelulózy v terpineole.

Vodivá sietotlačpvá pasta na báze médi sa okrem nízkej ceny základnej suroviny — médi vyznačuje tým, že popři zachovaní uvedených náročných požiadaviek, má lepšiu adhéznu schopnost a netečnost’ voči materiálu spájky a nízký plošný elektrický odpor.

Na obr. 1 je graficky znázorněný 30minútový teplotný profil pece, ktorému sa měděná pasta podrobí pri výpale v atmosféře dusíka. Tento teplotný profil má 3 fázy — fázu A, ktorá znázorňuje postupný ohřev rýchlosťou 1,5 °C . s~^l počas 12 minút až na teplotu 740 °C, fázu B, ktorá znázorňuje výdrž na teplote 740 °C počas 6 minút a fázu C, znázorňujúci postupné ochladzovanie rýchlosťou 1,5 °C . s^_1 počas 12 minút.

Z fyzikálneho htadiska najviac zmien prebieha vo fáze A a vo fáze B, kedy dochádza k odstráneniu organického nosiča, maknutiu sklennej frity a vzniku vazby medzi vrstvou a korundovým substrátom, ziievaniu a sintrovaniu vodivých (kovových] častíc.

Vodivá sieťotlačová pasta na báze médi je zložená z troch zložiek: organický nosič sklenná frita a kovová fáza (prášková med).

Organický nosič musí byť taká látka, ktorá zabezpečí paste výborné reologické vlastnosti a ktorá sa už pri teplote 300 °C totálně odpaří bez toho, aby škodlivo vplývala na kovovú zložku. Súčasne zabezpečí paste dlhodobú stabilitu pri běžných atmosferických podmienkach. Týmto organickým nosičem je 3,5 % hmotnostného roztoku etylcelulózy (pripravenej z alkalicelulózy a etylchloridu] v terpineole.

Sklennú fritu tvoří sklo o chemickom zložení: 65 °/o hmotnostných kysličníka olovnatého PbO, 25 % hmotnostných kysličníka křemičitého SÍO2, 10 % hmotnostných kysličníka boritého B2O3. Jeho hlavnou funkciou je sprostredkovať vazbu medzi kovovými částicemi a korundovým substrátom. Musí byť volené tak, áby pri najvyššej teplote vypafovacieho cyklu zmaklo a vytvořilo efektívnu chemickú vazbu. Hustota použitého skla je 4,57 g. cm^-3. Zdanlivú viskozitu 50 Pa . s dosahuje pri teplote 795 °C + + 1 ®C. Náročnou požiadavkou je jemná frakcia, vyznačujúca sa stredom Gaussovho rozdslenia podta vetkosti častíc v oblasti 3 — 5 μπι. Optimálně množstvo skla v paste je 10 % hmotnostných.

Kovová fáza, ktorú v paste reprezentuje 90 % hmotnostných práškovej médi, tvoří najpodstatnejšiu fázu sieťotlačovej pasty.

Má oválný tvar a frakciu v rozmedzí 0,1 až 10 íim, čím splňa všetky požladavky, kladené na kovovú fázu pasty.

Samotná výroba vodívej sieťotlačovej pasty spočívá v dokonalom prerhiešani skla a práškovej médi a konečnom miešaní vznik* lej zmesi skla a kovu v organickom nosiči. Zmes práškov sa vnáša do organického nosiče v jemných vrstvách tak, aby sa zabezpečilo ich dokonalé obalenie organickým nosíčom. MleSa sa ručně v achátových miskách a strojovo v tangenciálnej miešačkéNa pripravu vodívej sieťotlačnej pasty sa na 50 g práškovej médi a 5 g skla spotřebuje 8,75 ml organického nosiča. Po technologickom spracovaní vykazuje vrstva získaná z popisovanej pasty tieto parametre:

— zdánlivá viskozita je 142 Pa. s pri 0táčkach 0,15 s^_1 na kužel! K2, priemeru 24 milimetrov viskozimetre Rheotest 2 adhézna pevnost vrstiev (pasta po technologlckom spracovaní — korundový substrát] na ploché 2x2 mm je minimálně 50 N — plošný elektrický odpor maximálně

2,7 mň. m^-2 — výborná chemická stabilita — dobrá spájkovatetnosť a netečnost voči materiálu spájky.

<3 4 5 Β 5

Vodivá pasta na báze médi má široké spektrum použitia v hrubovrstvových hybridných integrovaných obvodov, vo vlacvrstvových strukturách, ďalej v telekomunlkáciách, výpočtovej technike ako i na metalizáciu rovinných keramických povrchov.

Claims (1)

1. PREDMET

   Vodivá sieťotlačná pasta na báze médi, vyznačená tým, že prášková med je spojená s vázbovou sklovinou o zložení 65 % hmotnostných oxidu olovnatého PbO, 25 %

   YNÁLEZU hmotnostných oxidu křemičitého· SiO4, 10 % hmotnostných oxidu boritého B2O3 a s organickou zložkou o složení 3,5 % hmotnostného roztoku etylcelulózy v terpineole.