DD275156A3 - Glaslotsiebdruckpaste - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glaslotsiebdruckpaste und dient der Beschichtung keramischer Gehaeuseteile fuer die Umhuellung mikroelektronischer Bauelemente wie z. B. integrierte Schaltkreise. Zur Gewaehrleistung des pastoesen Charakters ist eine Vermischung des Glaslotpulvers mit oeligem Traegermaterial und Bindemitteln erforderlich. Diese Hilfsstoffe muessen vor dem eigentlichen Bauelementeverschluss wieder aus der Paste herausgeloest werden. Um das rueckstandsfrei und schnell zu ermoeglichen, wird vorgeschlagen, als aktiven Binderwerkstoff Nitrozellulose zu verwenden.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum Verschluß keramischer Gehäuse des dual-in-line-Typs oder ähnlicher Konfigurationen werden üblicherweise Glaslote verwendet. Diese Glaslote müssen /um Zwecke des produktiven Einsatzes, in der Regel auf dem Wege des Siebdruckes, pastös aufbereitet werden. Siebdruckpasten zum späteren Verschluß keramischer Gehäuse für integrierte Schaltkreise werden bekanntermaßen unter Verwendung von Siebdruckölen hergestellt. Derartige Siebdrucköle bestehen, wie auch in DD-PS 147 488 dargelegt, aus Polymethacrylaten oder Äthylzellulose als Binder und Pineöl als Trägermaterial. Nach dem Siebdruckvorgang wird das Siebdrucköl in einem bei etwa 350°C ablaufenden Abdampfprozeß bis auf geringfügige Reste ausgeheizt, so daß nur das Glaslot im angesinterten Zustand zurückbleibt.

Mit dem ansteigenden Integrationsgrad mikroelektronischer Bauelemente werden in zunehmendem Maße Glaslote mit verringerten Schmelzpunkten eingesetzt. Derartige Glaslote mit Arbeitstemperaturen um 420°C (Bauelementeverschließtemperatur) haben Erweichungstemperaturen von etwa 300⁰C. Die bisher beschriebenen Siebdrucköle sind in solchen Fällen überfordert.

Während das als Trägermaterial dienende Pineöl bei diesem Abdampfprozeß in einer dampfförmigen Phase ohne direkte Zersetzung ausgetrieben wird, zerfallen die Binder, z. B. Polymethacrylat, durch Aufnahme von Sauerstoff aus der Ofenatmosphäre in CO₂ und H₂O. Bei Dicken der gedruckten Glaslotschicht von 100 pm und mehr ist die Sauerstoffaufnahme problematisch und erfordert eine relativ lange Ausheizzeit. Anderenfalls wird dem Glaslot der Sauerstoff entzogen und es kommt zu einer Verschlackung, was sich in einer hohen Blasigkeit und einer sehr dunklen Färbung zeigt. Durch eine kontinuierliche und genau gesteuerte Aufheizung der bedruckten keramischen Gehäuseteile auf die Temperatur der optimalen Zerfallgeschwindigkeit des Polymethacrylates oder ähnlicher Binderwerkstoffe bei etwa 320-350°C und einer Haltezeit von 20min bei dieser Temperatur ist es dennoch möglich, brauchbare olaslotschichten auf den Substraten zu erhalten. Die erzielbaren Abdampf- und Sinterzeiten liegen infolge des komplizierten Ablaufs der Sauerstoffdiffusion in die gedruckte Schicht mit einer Dicke von 400-500pm nicht unter 60min. Trotz aller möglichen technischen Vorkehrungen und apparativen Aufwendungen sind ungewollte Reduktionsvorgänge in der Glaslotschicht festzustellen, die nach den beendeten Prozeßschritten Abdampfen und Sintern durch eine dunkle Verfärbung dokumentiert werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Glaslotsiebdruckpaste mit den üblichen und erforderlichen Druckeigenschaften zu geben, die eine absolut rückstandsfreie Abdampfung des oder der Binderwerkstoffe gewährleistet und bei wesentlich verringertun Abdampf- und Sinterzeiten zu keiner Verschlackung und damit nachteiliger Beehflussung von Glasloten mit Verarbeitungstemperaturen s 420°C während der Temperaturbehandlung führ.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eino Glaslotsiebdruckpaste zum Druck von 400-500 pm dicken Glaslotschichten in einem Driickvorgang zu gebon, die boi der orforderlicrnn Konturenschärfe des Druckbildes eine absolut rückstandsfreie Abdampfung des odor der organischen Binderwerkstoffe gewährleistet und den Abdampf· und Sinterprozeß in oiner sehr kurzen Zeit ohne Verschlackung ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Glaslotsiebdruckpaste, bestehend aus don Komponenten Glaslot, Isobornylacntat, Nitrozellulose und Äthylzellulosa gelöst. Es wurde gefunden, daß folgende Zusammensetzung zu optimalon Ergebnissen führt:

Glaslot 84-91 Gow.-% Isobornylacetat 9-15 Gow.-% Nitrozellulose 0,1-1,0 Gow.-% Äthylzellulose 0,05-0,1 Gow.-%

Dor Einsatz von Nitrozellulose als Binderwerkstoff gewährleistet in der o.g. Zusammensetzung die beabsichtigte gute Abdampfbarkeit. Es wurde gefunden, daß des wegen seiner günstigen physikalischen Eigenschaften eingesetzte Isobornylacetat auf Grund seines Löseverhaltens gegenüber Nitrozelluloso das geeignetste Trägermaterial ist.

Der Zusatz von Äthylzellulose in den vorgeschlagenen Bereichen verbassert die drucktechnischen Eigenschaften der Glaslotpaste. Zu der vollständigen Zersetzung der Nitrozellulose durch Erwärmen sind nur geringste Mengen O₂ aus der Ofenatmosphäre

erforderlich. Die Nitrozellulose zerfällt bei Erwärmung in Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid. Da die notwendige Menge an

Sauerstoff, die für den Abbau der Binderwerkstoffe in die Glaslotpastenschicht eindringen muß, wesentlich geringer ist als in

herkömmlichen Pasten, ist die erforderliche Zeit für den Abdampf-und Sinterprozeß wesentlich kürzer zu gestalten. Sie liegt bei der gefundenen Zusammensetzung unter 40min.

Ausführungebeispiele Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden: Beispiel 1 Ein Ölgemisch aus 117,7g Isobornyiacetat und 1,65g hochviskoser Nitrozellulose wird auf 80°C erwärmt. Diesem Ölgemisch

werden 0,7g Äthylzellulose N22 in fester Form zugegeben und unter Rühren gelöst. Erst nach vollständiger Lösung und

Abkühlung auf Raumtemperatur werden 1000g Glaslotpulver einer Korngrößenverteilung < 150 μιη zugemischt. Nach bekannten Verfahren wird die Paste homogenlsie; ι und im -!abdruckverfahren auf keramische Substrate aufgebracht. Die Paste hat während des Siebdruckvorganges eines Viskosität von £00 Pa · s, die eine hervorragende Beschichtung der

hermetischen Dichtflächen von Schaltkreisgehäusjn ermöglicht. Bei einer Spitzentemperatur von 300⁰C wird die Glaslotpaste restlos von ihren artfremden Komponenten befreit und innerhalb von 40min auf das Substrat aufgesintert.

Beispiel 2

Es wird ein Ölgemisch, bestehend aus 116,3g Isobornyiacetat und 3g mittelviskoser Nitrozellulose auf 80°C erwärmt. Diesem Ölgemisch werden 0,7g Äthylzellulose N 22 in fester Form zugegeben und unter Rühren gelöst. Nach vollständiger Lösung und Abkühlung auf Raumtemperatur werden 1000g Glaslotpulver einer Korngrößenverteilung < 150 μιη zugemischt. Auch diese Paste wird nach bekannten Verfahren homogenisiert und im Siebdruckverfahren auf keramische Substrate aufgebracht. Die so erzeugte Paste hat eine Viskosität von 30 Pa s und eignet sich besonders zum Bedrucken von Gesenkflächen keramischer Gehäuseschalen. Der Abdampf- und Sinterprozeß dieser Glaslotsiebdruckpaste erfolgt unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie im Beispiel 1.

Claims (2)

1. Glaslotsiebdruckpaste aus Glaslot, Trägermaterial sowie Binder, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 84-91 Gew.-% Glaslot, 9-1 5 Gew.-%lsobornylacetat, 0,1-1,0Gew.-% Nitrozellulose und 0,05 bis 0,1 Gew.-% Äthylzellulose besteht.

2. Glaslotsiebdruckpaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Lösungsmittel für das Bindermaterial Nitrozellulose Isobornylacetat enthält.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird auf dem Gebiet der Mikroelektronik zur Anwendung gebracht. Sie bezieht sich auf die Herstellung von Umhüllungen für mikroelektronische Bauelemente, besonders die Herstellung keramischer Gehäuse für mechanisch, thermisch und klimatisch hochbeanspruchter integrierter Schaltkreise.