DE2125026B2 - Verwendung von Metallpulver auf Nickelbasis zur Herstellung von ge sinterten Befestigungsblocken fur Chips integrierter Schaltkreise mit Aluminiumleitbahnen - Google Patents

Verwendung von Metallpulver auf Nickelbasis zur Herstellung von ge sinterten Befestigungsblocken fur Chips integrierter Schaltkreise mit Aluminiumleitbahnen

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Description

Alkohole, wie Decanol, Ester der niedrigen Alkohole, wie Acetate und Propionate, Terpene, wie PtnusöL a- und /Ϊ-Terpineol u. dgl., und Lösungen von Harzen, wie Polymethacrylaten von niedrigen Alkoholen oder Lösungen von Äthylcellulose in Lösungsmitteln, wie Pinusöl oder Monobutyläther von Äthylenglykolmonoacetat. Ein Träger aus Äthylcellulose-^-Terpineol stellt ein bevorzugtes Trägersystem dar. Der Träger kann flüchtige Flüssigkeiten enthalten, oder aus solchen bestehen, um ein schnelles Erhärten nach der Anwendung zu fördern. Der Träger kann Wachse, thermoplastische Harze oder ähnliche Materialien aufweisen, die bei Erwärmung in den Fluid-Zustand übergehen, so daß die Masse bei erhöhter Temperatur auf ein verhältnismäßig kaltes, keramisches Substrat aufgetragen werden kann, auf welchem die Masse unmittelbar erhärtet.
Die Befestigungsblöcke werden durch Aultragen der Druckmasse beispielsweise mittels eines Siebs oder einer Maske in der Form von Höckern oder Blöcken mit größerer Fläche über einem mit Edelmetall metallisierten Schaltkreismuster aufgetragen, vorzugsweise über einem Muster, welches mit Gold metallisierte Flächen aufweist. Die Höcker oder Blöcke werden darauf während einiger Minuten in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt. Die Höcker oder Blöcke sintern zu kohärenten Massen, welche am metallisierten Schaltkreis haften. Nach dem Brennen werden die Höcker oder Blöcke auf etwa Umgebungstemperatur in der reduzierten Atmosphäre abgekühlt.
Die erfindungsgemäße Verwendung des Metallpulver erlaubt somit die unmittelbare Verbindung von mit Aluminiumleitbahnen versehenen Chips integrierter Schaltkreise mit mit Edelmetall metallisierten, gedruckten Schaltkreisen, und insbesondere mit jenen, welche mit Gold metallisierte Oberflächen besitzen. Bei Verwendung mit gedruckten Schaltkreisen, welche mit Gold metallisierte Oberflächen aufweisen, wird das bei Gold-Aluminium-Bindungen auftretende Problem der Purpurpest beseitigt. Die neuen Befestigungsblöcke können dazu verwendet werden, um mit Aluminiumleitbahnen versehene Chips mit jedem mit einem Edelmetall metallisierten, gedruckten Schaltkreis zu verbinden, mit der Einschränkung, dali die Metallisierung derart sein muß, das sie ihre Leitfähigkeit und Haftfähigkeit während des Brennens der überzogenen Nickelhöcker beibehält. Beispielsweise besteht eine geeignete Metallisierung aus einem Edelmetall und einer nichtreduzierbaren Glasfritte. Beispielsweise von nichtreduzierbaren Glasfritten sind Alkali-Erdalkaliborsilikat-Fritten, welche üblicherweise zusätzlich zu B0O3 und SiO» Glaszusätze, wie LiO.,, Na2O, K2O, MgO, CaO. SrO, TiO2, ZrO2, AI2O"3 oder dgl., enthalten.
Die Erfindung wird in dem folgenden Beispiel näher ίο erläutert.
Beispiel
In 3 I Wasser sind 30 g NiCl2 · 6 H2O, 30 g NaH2PO2, 55,3 g Glykolsäure und 20,4 g NaOH gelöst. Der pH-Wert der Lösung wird mit Essigsäure auf einen Wert von 6 eingestellt. Die Lösung wird auf 900C erhitzt und 10 g Nickelpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 1 Mikron werden zugegeben. Nach 75 Minuten wird das überzogene Nickel, welches eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 2 Mikron aufweist, entfernt und in eine Druckmasse verarbeitet, indem es in einem Träger aus 10°o Äthylcellulose und 90"O /f-Terpincol verteilt wird. Die Druckmasse besteht aus 80 Gewichtsprozent über-
J5 zogensm Nickelpulver und 20 Gewichtsprozent überzogenem Nickelpulver und 20 Gewichtsprozent Träger. Die Druckmasse wird an den gewünschten Stellen mittels eines Siebdrucks als Höcker über ein vorgebranntes Schaltkreismuster einer Goldmetallisierungsmasse aufgetragen, welche aus 91,5 Gewichtsprozent Goldpulver und 8,5 Gewichtsprozent Glasfritte besteht, die 67,9% SiO2, 4,6% Na2O. 1,0% K2O, 0,2% MgO, 24,6% B2O3 und 1,7% AI2O3 aufweist. Die Höcker werden dann bei 1000 C in einer Atmosphäre von 15% H2 und 85% N2 während 5 Minuten gebrannt. Nach dem Brennen wird der Druck in einer H2-N2-Atmosphäre auf Raumtemperatur gekühlt. Die Nickelhöcker werden zur Erzielung eines coplanaren Aufbaus geprägt. Die mit Aluminiumleitbahnen ver-
sehenen Chips integrierter Schaltkreise werden mit den Nickelböden durch Verdichten in der Hitze verbunden. Werden die Schaltkreise-Chips unter Spannung gesetzt, so brechen die Chips, bevor die Bindung gelöst wird, womit eine ausreichende Haftfestigkeit
erwiesen ist. Der gedruckte Schaltkreis behält dabei seine Leitfähigkeit.

Claims (2)

1 2 Schaltkreise mit gedruckten Schaltkreisen, die mit Patentansprüche: Gold metallisierte Oberflächen besitzen, benötigt. Gegenstand der Erfindung ist eine Verwendung von
1. Verwendung von Metallpulver auf Nickel- Metallpulver auf Nickelbasis, bei dem das einzelne basis, bei dem das einzelne Pulverkorn aus einem 5 Pulverkorn aus einem Kern aus Nickel und einer Kern aus Nickel und einer diesen Kern umhüllen- diesen Kern umhüllenden Schicht, die aus 0,1 bis den Schicht, die aus 0,1 bis 14 Gewichtsprozent 14 Gewichtsprozent Phosphor in Form von Nickel-Phosphor in Form von Nickelphosphid, Rest phosphid, Rest Nickel, besteht, aufgebaut ist, wobei Nickel, besteht, aufgebaut ist, wobei das Metall- das Metallpulver in einem inerten Trägerstoff verteilt pulver in einem inerten Trägerstoff verteilt ist, zur io ist, zur Herstellung von gesinterten Befestigungs-Herstel'ung von gesinterten Befestigungsbiöcken blöcken für Chips integrierter Schaltkreise mit Alufür Chips integrierter Schaltkreise mit Aluminium- miniumleitbahnen.
leitbahnen. In der englischen Patentschrift 794 947 werden mit
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch ge- Nickelphosphid überzogene Nickelteilchen (vgl. S. 3, kennzeichnet, daß die Befestigungsblöcke mit mit 15 Zeile 68 bis 84) beschrieben, die, bezogen auf das Edelmetall metallisierten Leiterbahnen gedruckter gesamte Nickel und den gesamten Phosphor des Uber-Schaltkreise verbunden sind. zugs. 11,4% Phosphor enthalten können. Die Verwendung von mit Nickelphosphid umhüllten Nickelmetallkörnem für die Herstellung von Befestigungs-
20 blöcken für Chips integrierter Schaltkreise ist in dieser
Patentschrift nicht nahegelegt. Die überzogenen Teilchen dienen dort nämlich zur Herstellung einer Bahn
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung aus grobem Metall auf einer Turbine oder einem eines Metallpulvers auf Nickelbasis, das in einem Kompressor. Beansprucht werden die überzogenen inerten Trägerstoff verteilt ist. zur Herstellung von *5 Turbinen und Kompressoren.
gesinterten Befestigungsblöcken für Chips integrierter Das erfindungsgemäß verwendete Metallpulver auf
Schaltkreise mit Aluminiumleitbahnen. Nickelbasis kann hergestellt werden, indem ein
Die Verwendung von Chips integrierter Schaltkreise Nickelpulver, das im allgemeinen eine Durchschnittsist in der Elektronik weit verbreitet. Derartige Chips teilchengröße von nicht mehr als 40 Mikron, vorzugsweisen gewöhnlich eine Vielzahl von aktiven Elemen- 30 weise zwischen 0.01 und 10 Mikron, aufweist, auf ten auf, wie Transistoren, Widerstände, Kapazitäten nicht galvanischem Wege mit Nickel-Nickelphosphid u. dgl., die einheitlich auf einem einzigen Silicium-Chip plattieit wird. Das überzogene Pulver wird dann zu miteinander verbunden sind. Diese Chips wurden ein- einer Druckmasse verarbeitet, indem es in einem inerzeln in Behältern, wie Blechgehäusen oder Flachge- ten, flüssigen Träger dispergiert wird, und die Masse hausen, verpackt oder sie wurden unmittelbar mit 35 wird in der Form von Höckern oder Blöcken über Hybrid-Anordnungen verbunden, wobei Einzelleitun- einem mit einem Edelmetall metallisierten Stromkreisgen mit den mit Gehäuse versehenen Chips zum An- muster aufgedruckt. Die Nickelhöcker oder -blöcke Schluß an einen äußeren Stromkreis verbunden waren. werden gebrannt und, falls notwendig, zur Erzielung Da jedoch die Anordnung von Gehäusen verhältnis- einer Ciplanarität geprägt und werden dann als Befemäßig kostspielig ist und die Verfahren zur Ver- 40 stigungsblöcke für mit Aluminiumleitbahnen versehene packung der Chips ebenfalls aufwendig sind, wurden Chips verwendet, welche durch übliche Verfahren, Verfahren entwickelt, durch welche Chips integrierter beispielsweise durch Verdichten in der Hitze, befe-Schaltkreise unmittelbar mit den gedruckten Schalt- stigt werden können.
kreisen verbunden werden konnten. Beispielsweise Für das Plattieren des Nickelpulvers mit Nickelbeschreibt das am 13. Juli 1970 erteilte belgische 45 Nickelphosphid kann ein geeignetes Bad verwendet Patent 744 349 ein Verfahren, welches eine Dickfilm- werden. Ein bevorzugtes Bad ist ein Nickelhypophos-Technologie zur mechanischen Herstellung metalli- phit-Bad, welches eine wäßrige Lösung von etwa 25 scher Überzüge in einer genau festgelegten Geometrie bis 35 Gewichtsprozent NiCl2 · 6 H2O, 25 bis 35 Geverwendet, um coplanare Bereiche und/oder Erhebun- wichtsprozent NaH2PO2, 50 bis 60 Gewichtsprozent gen zu bilden, welche zur Verbindung mit den Chips 5° Glykolsäure und 15 bis 25 Gewichtsprozent NaOH integrierter Schaltkreise dienen. aufweist. Dabei werden bekannte nicht galvanische
Ein wichtiger Gesichtspunkt bei diesen Verfahren Plattierungsverfahren und Bedingungen angewandt,
zur Verbindung Chips integrierter Schaltkreise un- Das überzogene Nickelpulver wird in einer inerten
mittelbar mit gedruckten Schaltkreisen ist der Umstand, Flüssigkeit als Träger dispergiert, um eine Druckmasse daß die Klemme des Chips und der Befestigungsblock 55 zu liefern. Der Anteil des Nickelpulvers gegenüber dem des gedruckten Schaltkreises miteinander verträgliche Träger kann beträchtlich schwanken, abhängig davon Stoffe aufweisen, welche bei ihrer Vereinigung eine wie die Druckmasse angewandt wird und welcher feste Bindung eingehen. Dieser Gesichtspunkt ist be- Träger verwendet wird. Im allgemeinen werden 1 bis sonders problematisch, wenn mit Aluminiumleitbah- 20 Gewichtsteile Nickelpulver pro Gewichtsteil Träger ncn versehene Chips integrierter Schaltkreise an ge- 6° zur Herstellung der Druckmasse der gewünschten druckten Schaltkreisen befestigt werden müssen, Konsistenz verwendet. Vorzugsweise werden 3 bis welche mit Gold metallisierte Oberflächen aufweisen, 10 Teile Nickelpulver pro Teil Träger verwendet,
da bei der Verbindung von Goldmetallisierungen mit Jede inerte Flüssigkeit kann als Träger verwendet
Aluminium ein Gold-Aluminium-Komplex entsteht, werden. Wasser oder irgendeine organische Flüssigweicher als Purpurpest (»purple plague«) bekannt ist 65 keit, gegebenenfalls mit Eindickungsmitteln und/oder und eine sehr schwache Bindung darstellt. Daher wird Stabilisatoren, und/oder anderen üblichen Zusätzen ein Verfahren zur unmittelbaren Verbindung von mit können als Träger verwendet werden. Beispiele von Aluminiumleitbahnen versehenen Chips integrierter organischen Flüssigkeiten, die sich eignen, sind höhere
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