DD147488A3

DD147488A3 - Glass solder-SCREEN PRINTING PASTE

Info

Publication number: DD147488A3
Application number: DD19990577A
Authority: DD
Inventors: Ursula Sturm; Albert Reinholz
Original assignee: Ursula Sturm; Albert Reinholz
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1981-04-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glaslot-Siebdruckpaste zum Bedrucken von Substraten fuer hermetisch dichte Gehaeuse integrierter Schaltkreise. Ziel der Erfindung ist es, diese Substrate rationeller mit Glaslot zu versehen. Aufgabe ist es, eine Siebdruckpaste mit hohem Glaslotanteil zu schaffen, die fuer den qualitativ hochwertigen Druck einer relativ dicken Schicht in nur einem Druckvorgang geeignet ist. Das wird durch eine Glaslot-Siebdruckpaste erreicht, die aus 89,5 bis 92,5% (Gew.-%) Glaslot-Pulver, 6,75 bis 9,65% Pine-Oel, 0,24 bis 0,35% Polymethacrylsaeurebutylester und 0,05 bis 0,5% Aethylzellulose besteht.The invention relates to a glass solder screen printing paste for printing substrates for hermetically sealed housings integrated circuits. The aim of the invention is to provide these substrates more efficiently with glass solder. The task is to create a screen printing paste with a high solder glass content, which is suitable for the high-quality printing of a relatively thick layer in only one printing operation. This is achieved by a glass solder screen printing paste consisting of 89.5 to 92.5% (wt%) glass solder powder, 6.75 to 9.65% pine oil, 0.24 to 0.35% polymethacrylic acid butyl ester and 0.05 to 0.5% of ethyl cellulose.

Description

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Tit e I₁ (JeP ₁ Erfindung Glaslot-SiebdruckpasteTit e I ₁ (J EP ₁ Fiction invention glass solder screen printing paste

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Glaslot-Siebdruckpaste hoher Viskosität sowie mit einem hohen Anteil an Glaslot, vorzugsweise zum Bedrucken von Substraten für Gehäuse integrierter Schaltkreise* Diese Gehäuse werdenin einem nachfolgenden Lötvorgang mittels des aufgedruckten Glaslotes hermetisch verschlossen.The invention relates to a glass solder screen printing paste of high viscosity and having a high proportion of glass solder, preferably for printing substrates for packages of integrated circuits. These packages are hermetically sealed in a subsequent soldering process by means of the printed glass solder.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt (Application instructions for 7583/7589 solder glass frits; Corning Glass Works, Hew York), · daß zur Herstellung von Siebdruckpasten, insbesondere für Glaslotpasten zum Verschluß von Gehäusen für integrierte Schaltkreise, (^zusammensetzungen verwendet werden, die Polymethacrylate oder Atlxylzellulose. als wirksame Binder und Pine-Öl als Trägermaterial enthalten. Als Pine-Öl wird eine Mischung von natürlichen oder synthetischen Bestandteilen bezeichnet, die zum überwiegenden Teil aus Terpineolen besteht; die restlichen Bestandteile sind hauptsächlich Borneol, Penchol, verschiedene Ester, Ketone und Phenole.It is known that (Corning Glass Works, Hew York), that for the production of screen printing pastes, in particular for glass solder pastes for the closure of packages for integrated circuits, used, the polymethacrylates or Atlellcellulose Pine oil is a mixture of natural or synthetic ingredients consisting predominantly of terpineneols, the remainder being mainly borneol, penchol, various esters, ketones and phenols.

Diese Ölzusamuiensetzung wird in einem Abdampfprozeß rückstandslos ausgeheizt, so daß nur das angesinterte Glaslot auf dem Substrat zurückbleibteThis Ölzusamuiensetzung is baked without residue in a Abdampfprozeß so that only the sintered glass solder remained on the substrate

Diese Ölzusamnensetzung gestattet - bei Einhaltung eines relativ geringen Glaslotanteiles - homogene, gut druckbare Pasten jedoch niedriger Viskosität herzustellen, die nur für den Druck relativ dünner Schichten (Schichtdicken unter etwa 150 /um) geeignet'sind,-Größere Schichtdicken von etwa 400, ·'·500 /Um, wie sie für den hermetischen Verschluß von Gehäusen für integrierte Schaltkreise erforderlich sind, lassen sich nur durch mehrfaches Übereinanderdrucken (Mehrfachdruck) mit der gleichen Druckpaste erreichen. Dabei sind zwischen den eigentlichen Druckvorgängen Trockenzeiten für die jeweils zuvor gedruckten Schichten - eventuell unter Anwendung erhöhter Temperaturen erforderlich, so daß ein hoher Zeitaufwand und eventueller Energieaufwand zum Herstellen der bedruckten Substrate entsteht« Durch die mehrfachen, zeitlich gestaffelten Druckvorgänge ist ein Versatz der gedruckten Schichten gegeneinander infolge von Toleranzen und zeitlichen Änderungen des Drucksiebes und der Halterungen für das Drucksieb sowie das zu bedruckende Substrat unvermeidlich. Die Folge ist eine schlechte Konturenscharfe der relativ kleinen Glaslotflächen, die sich auf den hermetischen Verschluß des Gehäuses beim Lötvorgang negativ auswirken.This oil composition permits - while maintaining a relatively low glass solder content - homogeneous, well printable low viscosity pastes which are suitable only for the printing of relatively thin layers (layer thicknesses below about 150 / um), - greater layer thicknesses of about 400, · 500 / μm, as required for the hermetic closure of integrated circuit packages, can only be achieved by multiple overprinting (multiple printing) with the same printing paste. In this case, between the actual printing operations drying times for each previously printed layers - possibly using elevated temperatures required, so that a lot of time and energy costs for producing the printed substrates is created by the multiple, staggered printing processes is an offset of the printed layers against each other due to tolerances and temporal changes of the printing screen and the holders for the printing screen and the substrate to be printed inevitable. The result is a poor contour sharpness of the relatively small glass solder surfaces, which have a negative effect on the hermetic seal of the housing during the soldering process.

Es sind weiterhin Rezepturen mit gleichem Binder und Trägermaterial für Siebdruckpasten bekannt (Glass printing; Firmendrucksehrift der de Haart Incorporation,' Burlington, Massachusetts), die einen höheren Glaslotanteil bei relativ niedriger Viskosität (7|_2O &> 60 · 1(P ep)'der Paste enthalten. Wegen der niedrigen Viskosität und der hohen Dichte des Glaslot-Furthermore, recipes with the same binder and support material for screen printing pastes are known (glass printing, de Haart Incorporation, 'Burlington, Massachusetts) which have a relatively high glass solder content (7 | _2O &> 60 × 1 (P ep)). because of the low viscosity and high density of the glass solder.

Pulvers - bedingt durch den großen Bleianteil der Glaslote - besteht eine hohe Sedimentations- und Entmischungsneigung, d.h. die Siebdruckpaste ist nicht lagerstabil und nur innerhalb einer begrenzten Zeit verarbeitbar« Wegen der niedrigen Viskosität ist ebenfalls nur der Druck relativ dünner Schichten möglich, so daß zur Herstellung von Schichtdicken des Glaslotes, wie sie zum hermetischen Verschluß von Gehäusen für integrierte Schaltkreise erforderlich sind, ein· Mehrfachdruck mit den bereits dargestellten Nachteilen notwendig ist*Powder - due to the large lead content of the glass solders - has a high sedimentation and segregation tendency, i. the screen printing paste is not stable in storage and can only be processed within a limited time. "Because of the low viscosity, only the pressure of relatively thin layers is also possible, so that for the production of layer thicknesses of the glass solder, as required for the hermetic closure of packages for integrated circuits, a · Multiple printing with the disadvantages already described is necessary *

Eine Erhöhung der Viskosität durch eine Erhöhung des Glaslotanteiles ist bei den beschriebenen Pasten nicht möglich, da die rheologischen und damit die siebdrucktechnischen Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden, d.h. das Standvermögen wird so schlecht, daß kein maßhaltiger Druck mehr möglich ist.Increasing the viscosity by increasing the proportion of glass solder is not possible in the pastes described, since the rheological and thus the screen printing properties are adversely affected, i. the stableness becomes so bad that no dimensional pressure is possible.

Es ist weiterhin bekannt, zur gezielten Beeinflussung von Thixotropic und Strukturviskosität den Siebdruckpasten Tonmineralien zuzusetzen (Pirmendruckschrift der Titan-GmbH, Leverkusen, über Bentone-Geliermittel)· Diese Zusätze haben jedoch den Nachteil, daß sie auf anorganischer Basis aufgebaut sind. Sie lassen sich daher nicht rückstandslos ausheizen, so daß das Glas- lot ungünstig beeinflußt wird und für den hermetischen Verschluß von Gehäusen für integrierte Schaltkreise ungeeignet ist«,It is also known, for targeted influencing of thixotropic and intrinsic viscosity of the screen printing pastes added clay minerals (Pirmschrift of Titan GmbH, Leverkusen, via Bentone gelling agent) · These additives have the disadvantage that they are constructed on an inorganic basis. Therefore, they can not be baked out without residue, so that the glass solder is adversely affected and unsuitable for the hermetic closure of integrated circuit packages.

Ziel der.Erfindung Goal of . Inventions

Ziel der Erfindung ist es, Substrate für Gehäuse integrierter Schaltkreise rationeller mit Glaslot für deren hermetischen Verschluß nach dem Siebdruckverfahren zu versehen.The aim of the invention is to provide substrates for integrated circuit packages more efficiently with glass solder for their hermetic closure by the screen printing process.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Glaslot-Siebdruck-.paste mit einem hohen Glaslotanteil zum Druck relativ dicker Schichten (etwa 400,..500 /Um) in einem Druckvorgang zu schaffen, die eine gute Konturenschärfe und ein hohes Standvermögen gewährleistet«The object of the invention is to provide a glass solder screen printing paste with a high proportion of glass solder for printing relatively thick layers (about 400,... 500 / μm) in a printing operation which ensures a good sharpness of contours and a high degree of stability.

Erfindungsgemaß.ist die Aufgabe durch eine Glaslot-Siebdruckpaste, bestehend aus Glaslot, Pine-Öl, Pol.y-r· met'hacrylsäurebutylester und Äthylzellulose,'dadurch gelöst, daß die Glaslot-Siebdruckpaste 89,5 - 92,5% (Angaben in Gewichtsprozenten) Glaslot-Pulver, 6,75 bis 9,65 % Pine-Öl, 0,24 bis o,35 % Polymethacrylsäurebutylester und 0,05 bis 0,5 % Äthylzellulose enthält«According to the invention, the object is achieved by a glass solder screen printing paste consisting of glass solder, pine oil, polyluric acid butyl ester and ethyl cellulose, characterized in that the glass solder screen printing paste 89.5 - 92.5% (in percentages by weight ) Glass solder powder, 6.75-9.65% pine oil, 0.24-0, 35 % polymethacrylic acid butyl ester and 0.05-0.5% ethyl cellulose contains «

Es ist zweckmäßig, daß die Äthylzellulose in fester Form dem Ölgemisch aus Pine-Öl und Pol.ymethacrylsäurebutylester unter Erwärmung auf etwa 60 C sowie Rühren zugegeben und gelöst wird und erst danach das Glaslot-Pulver beigemischt wird«It is expedient that the ethyl cellulose is added in solid form to the oil mixture of pine oil and Pol.ymethacrylsäurebutylester under heating to about 60 C and stirring and dissolved and only then the glass solder powder is mixed «

Es wurde gefunden, daß das Ölgemisch aus Pine-Öl und Polyrnethacr.ylsäurebutylester durch Zugabe von Äthylzellulose so modifiziert werderr'kann, daß es zur Herstellung von hochviskosen Siebdruckpasten mit hohem Glaslotanteil geeignet ist, die eine hohe Lagerstabilität und gute siebdrucktechnische Eigenschaften aufweisen« Hierbei wirkt als Binder der Polymethacrylsäurebutylester und als Trägermaterial das durch die Äthylzellu-lose modifizierte'Pine-Öl.It has been found that the oil mixture of pine oil and Polyrnethacr.ylsäurebutylester by adding ethyl cellulose so werderr'kann that it is suitable for the production of high-viscosity screen printing pastes with high Glaslotanteil, which have a high storage stability and good screen printing properties as a binder of Polymethacrylsäurebutylester and as a carrier material modified by the Äthylzellu-lose'pine oil.

Durch' den Zusatz von Äthylzellulose könne-n gezielt die plastischen, strukturviskosen und thixotropen Eigenschaften beeinflußt werden, so daß außer derBy the addition of ethyl cellulose, the plastic, pseudoplastic, and thixotropic properties can be specifically influenced, so that, besides the

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erforderlichen Erhöhung der Viskosität - bei gleichem Verhältnis dos Peststoffanteiles - das Erreichen eines breiten Plastizitätsbereiches bei gegebenem Werkstoffbedingungen und die Einstellung eines ausgewogenen erförderlichen Verhältnisses zwischen Strukturviskosität und Thixotropie möglich ist, .required increase of the viscosity - at the same proportion of the proportion of pesticide - the achievement of a wide plasticity range under given material conditions and the setting of a balanced required relationship between pseudoplasticity and thixotropy is possible,.

Dadurch wird der Siebdruck relativ dicker Schichten (etwa 400..·.500 /um) in nur einem Druckvorgang ermöglicht, wobei eine gute Konturenschärfe und ein hohes Standvermögen gewährleistet sind. Die Ölzusammensetzung läßt sich rückstandslos ausheizen, so daß keine ungünstige Beeinflussung des Glaslotes stattfindet. Die mit der erfindungsgemäßen Glaslot-Siebdruckpaste bedruckten Substrate lassen sich in einem nachfolgenden Lötvorgang einwandfrei zu hermetisch dichten Gehäusen für integrierte Schaltkreise verarbeiten«As a result, the screen printing of relatively thick layers (about 400... .500 / μm) is made possible in only one printing operation, with good contour sharpness and high stability being ensured. The oil composition can be heated without residue, so that there is no unfavorable influence on the glass solder. The substrates printed with the glass solder screen printing paste according to the invention can be processed perfectly in a subsequent soldering process to form hermetically sealed packages for integrated circuits. «

Anstelle des Glaslotes können auch Pulver von Metallen, Metallverbindungen oder I.Ietallegierungen selbst hoher Dichte eingesetzt werden, beispielsweise Gold, Silber oder Platin, so daß Siebdruckpasten zum Drucken relativ dicker elektrisch leitender Schichten entstehen«Instead of the glass solder, it is also possible to use powders of metals, metal compounds or very high-density metal alloys, for example gold, silver or platinum, so that screen printing pastes are used to print relatively thick electrically conductive layers.

Aus f ührungs b c i s ρie_l For brevs bcis ρ ie_l

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment:

Ein Ölgemisch aus 95,19 S Pine-Öl und 3,45 gPolymethacrylsäurebutylester wird auf 60 ⁰C erwärmt. Diesem Ölgemisch werden 1,36 g Äthylzellulose N 22 in fester Form zugegeben und unter Rühren gelöst. Erst nach vollständiger Lösung und Abkühlung auf Raumtemperatur werden 1104 g Glaslotpulver einer Korngrößenverteilung entsprechend dem Corning-Lot 7583 B -zugemischt„ Uach bekannten Verfahren wird die Paste anschließend homogenisiert«An oil mixture of 95.19 S Pine oil and 3.45 g Polymethacrylsäurebutylester is heated to 60 ⁰ C. To this oil mixture, 1.36 g of ethyl cellulose N 22 are added in solid form and dissolved with stirring. Only after complete dissolution and cooling to room temperature, 1104 g of glass solder powder are mixed to a particle size distribution in accordance with the Corning Lot 7583 B. "According to known methods, the paste is then homogenized."

Claims

P9 0 5

irf indun / ^ claim

Glass solder screen printing paste, consisting of glass solder, pine oil, polymethacrylic acid butyl ester and ethyl cellulose, characterized in that the glass solder screen printing paste comprises 89> 5 to 92.5 % (by weight) glass solder powder, 6.75 to 9, 65 % pine oil, 0.24 to 0.35 % polyniethacrylic acid butyl ester and 0.05 to 0.5%>
Ithylcellulose exists.