DD269970A1 - METHOD FOR REDUCING THE BREAKDOWN OF SUBSTRATED SUBSTRATE SUBSTRATES WITH ONE OR MULTILAYER STRUCTURE - Google Patents

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DD269970A1
DD269970A1 DD31192487A DD31192487A DD269970A1 DD 269970 A1 DD269970 A1 DD 269970A1 DD 31192487 A DD31192487 A DD 31192487A DD 31192487 A DD31192487 A DD 31192487A DD 269970 A1 DD269970 A1 DD 269970A1
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thick
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Gert Leitner
Ingrid Storbeck
Manfred Wolf
Bernd Kieback
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik, der Mikroelektronik und des wissenschaftlichen Geraetebaus und betrifft die Verringerung der Durchbiegung von z. B. Einebenen-Hybridschaltkreisen, Mehrebenenverdrahtungstraegern, Keramikgehaeusen, Chipcarrier usw. Erfindungsgemaess wird bei einem Verfahren zur Verringerung der Durchbiegung von Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau nach dem Einbrennen der letzten Schicht, jedoch unbedingt vor einem weiteren Verarbeitungsschritt, eine Waermebehandlung des Dickschichtsubstrates derart durchgefuehrt, dass bis zu einer Temperatur erwaermt wird, die im Intervall von 50 K ueber der Temperatur, bei der plastisches Fliessen in der oder den metallischen Komponente(n) einsetzt, und 50 K unterhalb der Erweichungstemperatur der Glaskomponente liegt, dort die Temperatur zwischen 1 h und 100 h gehalten und anschliessend auf Raumtemperatur abgekuehlt wird. Durch das erfindungsgemaesse Verfahren wird es erstmals moeglich, die Durchbiegung der Dickschichtsubstrate mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau zu verringern, ohne Beeintraechtigung der anderen Eigenschaften dieser Substrate.The invention relates to the field of electrical engineering / electronics, microelectronics and scientific Geraetebaus and relates to the reduction of the deflection of z. According to the invention, in a method of reducing the sagging of single- or multi-layered thick film substrates after baking of the last layer, but necessarily before a further processing step, a heat treatment of the thick film substrate is carried out in such a manner, that is heated to a temperature of 50 K above the temperature at which plastic flow in the metallic component (s) begins and 50 K below the softening temperature of the glass component, where the temperature is between 1 h and 100 h and then cooled to room temperature. By means of the method according to the invention, it becomes possible for the first time to reduce the deflection of the single-layer or multi-layer layered thick-film substrates, without negatively affecting the other properties of these substrates.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Oie Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik, der Mikroelektronik und des wissenschaftlichen Gerätebaus und betrifft die Verringerung der Durchbiegung von z, B. Einebenen-Hybridschaltkreisen, Mehrebenenverdrahtungsträgern, Keramikgehäusen, Chipcarriern usw.The invention relates to the field of electrical engineering / electronics, microelectronics and scientific instrumentation and relates to the reduction of deflection of z, B. single-level hybrid circuits, multi-level wiring substrates, ceramic packages, chip carriers, etc.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Dickschichtsubstrate mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau werden üblicherweise durch Bedrucken der Substrate mit Pasten, Trocknen und Einbrennen der Schichten bis zur Erreichung der gewünschten Ebenenanzahl hergestellt. Das Einbrennen erfolgt üblicherweise in Tunnelöfen bei Plateautemperaturen von 850°C bis 900°C in einem Zeitintervall von 30 bis 60min (Datenblätter der Fa. Du Pont). Anschließend erfolgt eine Weiterverarbeitung z. B. durch Verzinnen, Beloten, Kontaktieren usv Der Nachteil solcher Dickschichtsubstrate mit Ein· oder Mehrebenenschichtaufbau besteht darin, daß die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften von aus Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau hergestellten Bauelementen unbefriedigend ist.Single layer or multi-layer layered thick film substrates are typically made by printing the substrates with pastes, drying and baking the layers to the desired number of levels. The baking is usually carried out in tunnel ovens at plateau temperatures of 850 ° C to 900 ° C in a time interval of 30 to 60min (data sheets from. Du Pont). Subsequently, a further processing z. The disadvantage of such single layer or multi-layer layered thick film substrates is that the reproducibility of the properties of devices made from single or multi-layered thick film substrates is unsatisfactory.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung Ist es, die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften von aus Dickschichtsubstraten mit Ein· oder Mehrebenenschichtaufbau hergestellten Bauelementen zu verbessern.It is the object of the invention to improve the reproducibility of the properties of components produced from single-layer or multi-layer layer thick-film substrates.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchbiegung von Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau zu verringern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau nach dem Einbrennen der letzten Schicht, jedoch unbedingt vor einem weiteren Verarbeitungsschritt, eine Wärmebehandlung des Dickschichtsubstrates derart durchgeführt wird, daß bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die im Intervall von 50K über der Temperatur, bei der plastisches Fließen in der oder den metallischen Komponente(n) einsetzt, und SOK unterhalb der Erweichungstemperatur der Glaskomponente liegt, dort die Temperatur zwischen 1 h und 100 h gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Vorteilhafterweise wird die Haltetemperatur zwischen 1 h und 20h bemessen.The invention has for its object to reduce the deflection of thick-film substrates with single or multi-level layer structure. According to the invention the object is achieved in that in thick-film substrates with single or multi-layer structure after baking the last layer, but necessarily before a further processing step, a heat treatment of the thick film substrate is carried out so that is heated to a temperature in the interval of 50K above the temperature at which plastic flow in the or the metallic component (s) begins, and SOK is below the softening temperature of the glass component, where the temperature is maintained between 1 h and 100 h and then cooled to room temperature. Advantageously, the holding temperature is measured between 1 h and 20 h.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird so erstmals möglich, die Durchbiegung der Dickschichtsubstrate mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau zu verringern, ohne Beeinträchtigung der anderen Eigenschaften dieser Substrate. Dies ergibt sich daraus, daß ein bestimmtes Temperatur-Zeit-Intervall bei der Wärmebehandlung erfindungsgemäß realisiert wird, in dem die metallische Komponente(n) bereits plastisches Fließen aufweisen, die Glaskomponente jedoch noch ein starres Verhalten zeigt.By means of the method according to the invention, it becomes possible for the first time to reduce the deflection of the thick-film substrates with mono- or multilevel layer construction, without impairing the other properties of these substrates. This results from the fact that a certain temperature-time interval in the heat treatment is realized according to the invention, in which the metallic component (s) already have plastic flow, but the glass component still shows a rigid behavior.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Dickschichtsubstrat besteht aus AI2O3 (Kyocera) der Schichtdicke 625pm und den Abmessungen 30mm2 x 50mm2, mit einem Mehrebenenschichtaufbau, bestehend aus 5 Leitsci 'chten (Cu-Leitpaste DP 9924) mit einer Schichtdicke von 20pm, und aus jeweils 2 dazwischenliegenden Isolationsschichten (DP 4275) mit einer Schichtdicke der Dop’-olschicht von 50 pm, wobei jede Schicht nach dem Aufdrucken einzeln unter Inertgasatmosphäre bei etwa 900eC eingebra ,nt wird. Bei diesem Mehrebenenschichtaufbau sind etwa 75% der Fläche mit Leitbahnen bedeckt.A thick-film substrate consists of AI2O3 (Kyocera) of the layer thickness 625 pm and the dimensions 30 mm2 x 50 mm2, with a multi-layer layer structure consisting of 5 Leitsci '(Cu conductive paste DP 9924) with a layer thickness of 20pm, and from each two intervening insulating layers (DP 4275 ) with a layer thickness of the doping layer of 50 μm, each layer being individually injected under inert gas atmosphere at about 900 ° C. after printing. In this multilevel layer construction, about 75% of the area is covered with conductive lines.

Ein solches Dickschichtsubstrat mit Mehrebenenschichtaufbau weist bei Raumtemperatur eine konkave Durchbiegung von 70 pm auf. Dieses Dickschichtsubstrat mit Mehrebenenschichtaufbau wird auf eine Temperatur von 200®C erwärmt und dort 20h gehalten. Die Temperatur, bei der plastisches Fließen des Kupfers einsetzt, ist etwa 120°C, und die Erweichungstemperatur des Glases ist etwa 500°C. Nach 20h hat sich die Durchbiegung bei 200 Ό um 45% verringert. Bei Abkühlung auf Raumtemperatur beträgt die Verringerung der Durchbiegung 10%. Anschließend wird das Dickschichtsubstrat belotet. Für diese Belotung ist die Verringerung der Durchbiegung besonders vorteilhaft.Such a multilevel layered multilayer substrate has a concave deflection of 70 μm at room temperature. This multi-layered layer thick-film substrate is heated to a temperature of 200 ° C. and held there for 20 hours. The temperature at which plastic flow of the copper starts is about 120 ° C, and the softening temperature of the glass is about 500 ° C. After 20h, the deflection at 200 Ό has been reduced by 45%. When cooled to room temperature, the reduction in sag is 10%. Subsequently, the thick-film substrate is soldered. For this Belotung the reduction of the deflection is particularly advantageous.

Claims (2)

1. Verfahren zur Verringerung der Durchbiegung von Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbrennen der letzten Schicht, jedoch unbedingt vor einem weiteren Verarbeitungsschritt, eine Wärmebehandlung des Dickschichtsubstrates derart durchgeführt wird, daß bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die im Intervall von 50 K über der Temperatur, bei der plastisches Fließen in der oder den metallischen Komponente(n) einsetzt, und 50K unterhalb der Erweichungstemperatur der Glaskomponente liegt, dort die Temperatur zwischen 1 h und 100h gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.1. A method for reducing the deflection of thick-film substrates with single or multi-layer structure, characterized in that after the baking of the last layer, but necessarily before a further processing step, a heat treatment of the thick film substrate is carried out so that is heated to a temperature which in the interval of 50 K above the temperature at which plastic flow in the metallic component (s) begins and 50K is below the softening temperature of the glass component, the temperature is maintained there between 1 h and 100 h and then cooled to room temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltetemperatur zwischen 1 h und 20 h bemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the holding temperature between 1 h and 20 h is measured. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik, der Mikroelektronik und des wissenschaftlichen Gerätebaus und betrifft die Verringerung der Durchbiegung von /. B. Einebenen-Hybridschaltkreisen, Mehrebenenverdrahtungsträgern, Keramikgehäusen, Chipcarriern usw.The invention relates to the field of electrical engineering / electronics, microelectronics and scientific instrumentation and relates to the reduction of deflection of /. Single-level hybrid circuits, multi-level wiring substrates, ceramic packages, chip carriers, etc. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Dickschichtsubstrate mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau werden üblicherweise durch Bedrucken der Substrate mit Pasten, Trocknen und Einbrennen der Schichten bis zur Erreichung der gewünschten Ebenenanzahl hergestellt. Das Einbrennen erfolgt üblicherweise in Tunnelöfen bei Platoautemperaturen von 850°C bis 900°C in einem Zeitintervall von 30 bis 60min (Datenblätter der Fa. Du Pont). Anschließend erfolgt eine Weiterverarbeitung z.B. durch Verzinnen, Beloten, Kontaktieren usv Der Nachteil solcher Dickschichtsubstrate mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau besteht darin, daß die Reprotiuzierbarkeit der Eigenschaften von aus Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau hergestellten Bauelementen unbefriedigend ist.Single layer or multi-layer layered thick film substrates are typically made by printing the substrates with pastes, drying and baking the layers to the desired number of levels. The baking usually takes place in tunnel kilns at plateau temperatures of 850 ° C. to 900 ° C. in a time interval of 30 to 60 min (data sheets from Du Pont). Subsequently, further processing takes place e.g. tinning, soldering, contacting, etc. The disadvantage of such monolayer or multilevel layered thick film substrates is that the rewritability of the properties of devices fabricated from single or multi-layered thick film substrates is unsatisfactory. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften von aus Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau hergestellten Bauelementen zu verbessern.The aim of the invention is to improve the reproducibility of the properties of devices made of single or multi-layered thick film substrates. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung lieg! die Aufgabe zugrunde, die Durchbiegung von Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau zu verringern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Dickschichtsubstraten mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau nach dem Einbrennen der letzten Schicht, jedoch unbedingt vor einem weiteren Verarbeitungsschritt, eine Wärmebehandlung des Dickschichtsubstrates derart durchgeführt wird, daß bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die im Intervall von 5OK über der Temperatur, bei der plastisches Fließen in der oder den metallischen Komponente(n) einsetzt, und 5OK unterhalb der Erweichungstemperatur der Glaskomponente liegt, dort die Temperatur zwischen 1 h und 100 h gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Vorteilhafterweise wird die Haltetemperatur zwischen 1 h und 20h bemessen.The invention is! the object of the invention is to reduce the deflection of single-layer or multi-layer layer thick-film substrates. According to the invention the object is achieved in that in thick-film substrates with single or multi-layer layer structure after baking the last layer, but necessarily before a further processing step, a heat treatment of the thick film substrate is carried out so that is heated to a temperature in the interval of 5OK above the temperature at which plastic flow begins in the metallic component (s) and 5OK below the softening temperature of the glass component, the temperature is kept there between 1 h and 100 h and then cooled to room temperature. Advantageously, the holding temperature is measured between 1 h and 20 h. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird so erstmals möglich, die Durchbiegung der Dickschichtsubstrate mit Ein- oder Mehrebenenschichtaufbau zu verringern, ohne Beeinträchtigung der anderen Eigenschaften dieser Substrate. Dies ergibt sich daraus, daß ein bestimmtes Temperatur-Zeit-Intervall bei der Wärmebehandlung erfindungsgemäß realisiert wird, in dem die metallische Komponente(n) bereits plastisches Fließen aufweisen, die Glaskomponente jedoch noch ein starres Verhalten zeigt.By means of the method according to the invention, it becomes possible for the first time to reduce the deflection of the thick-film substrates with mono- or multilevel layer construction, without impairing the other properties of these substrates. This results from the fact that a certain temperature-time interval in the heat treatment is realized according to the invention, in which the metallic component (s) already have plastic flow, but the glass component still shows a rigid behavior. AusführungsbefspielAusführungsbefspiel Ein Dickschichtsubstrat besteht aus AI2O3 (Kyocera) der Schichtdicke 625μιτι und den Abmessungen 30mm2 x 50mm2, mit einem Mehrebenenschichtaufbau, bestehend aus δ Leitsci 'chten (Cu-Leitpaste DP 9924) mit einer Schichtdicke von 20μπι, und aus jeweils 2 dazwischenliegenden Isolationsschichten (DP 4275) mit einer Schichtdicke der Dop-olschichi von 50 μιη, wobei jede Schicht nach dem Aufdrucken einzeln unter Inertgasatmosphäre bei etwa 90O0C eingebrp ,nt wird. Bei diesem Mehrebenenschichtaufbau sind etwa 75% der Fläche mit Leitbahnen bedeckt. Ein solches Dickschichtsubstrat mit Mehrebenenschichtaufbau weist bei Raumtemperatur eine konkave Durchbiegung von 70 pm auf. Dieses Dickschichtsubstrat mit Mehrebenenschichtaufbau wird auf eine Temperatur von 2009C erwärmt und dort 20h gehalten. Die Temperatur, bei der plastisches Fließen dos Kupfers einsetzt, ist etwa 1200C, und die Erweichungstemperatur des Glases ist etwa 5000C. Nach 20h hat sich die Durchbiegung bei 200'C um 45% verringert. Bei Abkühlung auf Raumtemperatur beträgt die Verringerung der Durchbiegung 10%. Anschließend wird das Dickschichtsubstrat belotot. Für diese BeIoWng ist die Verringerung der Durchbiegung besonders vorteilhaft.A thick-film substrate consists of Al 2 O 3 (Kyocera) of the layer thickness 625μιτι and dimensions 30mm 2 x 50mm 2 , with a multi-layer structure, consisting of δ Leitsci 'cht (Cu conductive paste DP 9924) with a layer thickness of 20μπι, and from each second Intermediate insulating layers (DP 4275) with a layer thickness of Dop-olschichi of 50 μιη, each layer after printing individually under inert gas at about 90O 0 C eingebrp, nt. In this multilevel layer construction, about 75% of the area is covered with conductive lines. Such a multilevel layered multilayer substrate has a concave deflection of 70 μm at room temperature. This multi-layered layer thick-film substrate is heated to a temperature of 200 ° C. and held there for 20 hours. The temperature employed in the plastic flow dos copper, is about 120 0 C, and the softening temperature of the glass is about 500 0 C. After 20 h, the deflection has at 200'C reduced by 45%. When cooled to room temperature, the reduction in sag is 10%. Subsequently, the thick-film substrate is belotot. For this application, the reduction of the deflection is particularly advantageous.
DD31192487A 1987-12-31 1987-12-31 METHOD FOR REDUCING THE BREAKDOWN OF SUBSTRATED SUBSTRATE SUBSTRATES WITH ONE OR MULTILAYER STRUCTURE DD269970A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4100393A1 (en) * 1991-01-09 1992-07-16 Rheinmetall Gmbh METHOD FOR TREATING STEEL HYBRID CIRCUITS

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4100393A1 (en) * 1991-01-09 1992-07-16 Rheinmetall Gmbh METHOD FOR TREATING STEEL HYBRID CIRCUITS

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