PL61444B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.X.1970 29.11.1968 (P 125 533) Kl. 80 b, 8/03 MKP C 04 b, 35/10 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Maria Bogdanska, Waclaw Babinski, Witold Henning Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Elektroniki, Warstzawa (Polska) Sposób .wytwarzania cenkich plytek ceramicznych Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkich plytek ceramicznych o duzej gladkosci po¬ wierzchni, stosowanych jako podloza do wytwarza¬ nia mikroukladów elektronicznych.Podloza do mikroukladów elektronicznych po- 5 winny miec scisle okreslone wlasnosci fizyczne, elektryczne, cieplne i inne. Szczególnie cienkie plytki ceramiczne o grubosci ponizej 1 mm prze¬ znaczone do wytwarzania na nich obwodów elek¬ tronicznych, powinny odznaczac sie duza jednorod- 10 noscia i gestoscia oraz duza wytrzymaloscia dielek¬ tryczna i mala stratnoscia niezalezna od tempera¬ tury i czestotliwosci.Wlasnosci materialów ceramicznych zaleza od szeregu czynników a zwlaszcza od skladu chemicz- 15 nego i procesu przygotowania masy ceramicznej oraz obróbki cieplnej i mechanicznej obróbki po- wypalowej.Znane sposoby wytwarzania cienkich plytek ce¬ ramicznych polegaja na wstepnym formowaniu 2o ksztaltek ceramicznych przez prasowanie z mas sypkich lub wyciskanie mas plastycznych wzgled¬ nie odlewanie w stanie plynnym ksztaltek lub warstw, z których po wyschnieciu wykrawa sie plytki o zadanych wymiarach. 25 Tak przygotowane ksztaltki wypala sie w okres¬ lonych warunkach a nastepnie w celu uzyskania gladkich powierzchni, poleruje sie przy pomocy szlifierek do plaszczyzn lub polerek obrotowych.Prasowanie z mas sypkich jak i wyciskanie w 30 2 stanie plastycznym wymaga stosowania specjalnych urzadzen i oprzyrzadowania zarówno do formowa¬ nia plytek ceramicznych jak i do ich obróbki po wypaleniu. Jest to pracochlonne i kosztowne a przy tym nie uzyskuje sie plytek o wystarczajacej jednorodnosci struktury.Plytki jak i inne ksztaltki z ceramiki korundo¬ wej zawierajacej powyzej 90% tlenku glinu (A1203), ze wzgledu na bardzo mala plastycznosc tego ma¬ terialu, wykonuje sie najczesciej sposobem odlewa¬ nia warstwy ceramicznej o oklFesionej grubosci, z której po wysuszeniu wycina sie ksztaltki przy po¬ mocy wykrojników.W celu uzyskania dostatecznie plynnej masy umozliwiajacej odlanie folii ceramicznej o wytrzy¬ malosci i plastycznosci umozliwiajacej dalsza obróbke materialu a szczególnie wycinanie plytek, dodaje sie do masy ceramicznej_zwilzacze i plasty- fikatory, których ilosci dobiera "sie zaleznie od wy¬ magani Najczesciej jako zwilzacze stosuje sie detergenty na przyklad produkty reakcji alkilofenoli i tlenku etylenu — alfenole a jako uplynniacze glikole lub gliceryne. Sposród wielu plastyfikatorów mas ce¬ ramicznych, do uplastycznienia mas zawierajacych duze ilosci tlenku glinu, stosuje sie najczesciej roz¬ twór wodny alkoholu poliwinylowego z niewielkim dodatldem_dekstryny. ~" ~~Masa uplastyczniona za pomoca alkoholu poliwi¬ nylowego latwo sie pieni i jest trudna do odpowiet- £144461444 3 4 rzenia, a poza tym wymaga dlugiego czasu suszenia co powoduje segregacje skladników tworzywa, wskutek czego plytki z ceramiki korundowej wy¬ konane z masy uplastycznionej alkoholem poliwi¬ nylowym wykazuja duza porowatosc niejednorod¬ nosc tekstury, a tym samym sa nieprzydatne jako podloza do mikromodulów elektronicznych.Celem wynalazku jest uzyskanie jednorodnych bardzo cienkich plytek ceramicznych szczególnie z ceramiki korundowej lub podobnej o duzym za¬ geszczeniu i duzej gladkosci powierzchni.Stwierdzono, ze dodanie do masy z ceramiki ko¬ rundowej jako plastyfikatora roztworu wodnego 6-r-8-procentowego alkoholu poliwinylowego zmie¬ szanego w stosunku objetosciowym 1 :1 z alkoho¬ lem etylowym lub metylowym, ulatwia odpowiet¬ rzenie masy i przyspiesza jej suszenie, co w kon¬ sekwencji zapobiega segregacji skladników two¬ rzywa i umozliwia uzyskanie lejnej masy ceramicz¬ nej odznaczajacej sie krótkim czasem schniecia.Z tak przygotowanej lejnej masy formuje sie ksztaltki, które po wysuszeniu wypala sie w tem¬ peraturze okolo 1750°C.Plytki formuje sie wylewajac cienka warstwe masy na folie z tworzywa sztucznego na przyklad na folie polietylenowa najlepiej o grubosci ponizej 0,1 mm, naciagnieta na równym podlozu na przy¬ klad na plycie drewnianej lub metalowej.W celu uzyskania warstwy ceramicznej o wyma¬ ganej grubosci uklada sie ramke metalowa na brzegach plyty, a nadmiar masy zgadnia sie za po¬ moca listwy.Po wyschnieciu masy, oddziela sie tak uzyskana folie ceramiczna od folii polietylenowej przez deli¬ katne oderwanie folii polietylenowej a nastepnie z folii ceramicznej wykrawa sie plytki o zadanych wymiarach, które .uklada sie na plytach korundo¬ wych w stosach po kilka sztuk a nastepnie plyty korundowe wraz z plytami ceramicznymi umiesz¬ cza sie w piecu o atmosferze utleniajacej i wypala sie wstepnie w czasie okolo 8 godzin. Wstepnie wy¬ palone plytki ceramiczne zdejmuje sie z plyt ko¬ rundowych i uklada sie warstwami w lódkach mo¬ libdenowych, przekladajac kazda warstwe plytek ceramicznych polerowanymi plytkami molibdeno¬ wymi.Lódki wypelnione plytkami umieszcza sie w pie¬ cu z atmosfera ochronna na przyklad w piecu wo¬ dorowym lub w piecu w atmosferze mieszaniny gazowej azotu i wodoru, o stosunku objetoscio¬ wym tych skladników 3 :1, i wypala sie w tempe¬ raturze okolo 1750°C w czasie okolo 4 godzin.Po wypaleniu plytki ceramiczne poddaje sie po¬ lerowaniu, myje sie i suszy.Przyklad W celu uzyskania 1 kg masy ceramicznej odwa¬ zono 552,40 gramów suchego tworzywa korundo¬ wego i umieszczono w mlynku kulowym a nastep¬ nie dodano 0,08 g Alfenolu Nr 8 i 0,12 g gliceryny oraz 5,10 g dekstryny zmieszanej z 10 ml wody.Odwazono 442,30 gramów mieszaniny 6% alkoho¬ lu poliwinylowego z alkoholem etylowym zmiesza¬ nych w stosunku 1 :1 i dodano do masy.Mase mieszano przez 3 godziny, po czym przela¬ no ja przez sito o przeswicie oczek 0,1 mm i umieszczono w mieszadle odpowietrzajacym. Ma¬ se odpowietrzano 1 godzine.Odpowietrzona mase wlano w ramke metalowa ustawiona na plaskiej poziomej metalowej plycie pokrytej folia polietylenowa. Nadmiar masy wysta¬ jacy powyzej ramki zgarnieto za pomoca listwy.Wylana warstwe ceramiczna suszono na plycie przez 24 godziny, po czym ostroznie zdjeto ramke z plyty oraz folie polietylenowa z warstwa wysch¬ nietej masy ceramicznej. Folie polietylenowa deli¬ katnie oderwano od warstwy ceramicznej. Z uzys¬ kanej w ten sposób folii ceramicznej wykrojono plytki o wymaganych wymiarach za pomoca wy- krojnika. Nastepnie plytki ulozono w stosy po kil¬ ka sztuk na plytach korundowych i umieszczono w piecu silitowym o atmosferze utleniajacej i wypa¬ lano wstepnie w temperaturze okolo 1300°C. Tem¬ perature pieca podnoszono do temperatury otocze¬ nia z szybkoscia okolo 150°C na godzine, az do uzyskania temperatury 1300°C, po uzyskaniu któ¬ rej plytki wraz z piecem ostudzono do temperatu¬ ry otoczenia. Po ostygnieciu ulozono plytki cera¬ miczne warstwami w lódkaeh molibdenowych przekladajac kazda warstwe plytek ceramicznych polerowanymi plytkami molibdenowymi.Lódki umieszczono w piecu z atmosfera gazu brazowego, w którym wypalono plytki, podnoszac temperature pieca od temperatury otoczenia do temperatury okolo 1750°C z szybkoscia okolo 500°C na godzine, po czym plytki wraz z piecem ostudzo¬ no do temperatury otoczenia. Po wystudzeniu plyt¬ ki polerowano i myto. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania cienkich plytek ceramicz¬ nych o duzej gladkosci powierzchni, zwlaszcza z ce¬ ramiki korundowej na drodze formowania ich z lej¬ nej masy ceramicznej zawierajacej zwilzacze i pla¬ styfikatory, suszenia ich i wypalania, znamienne tym, ze plytki formuje sie z ceramicznej masy lej¬ nej zawierajacej jako plastyfikator wodny 6—8- -procentowy roztwór polialkoholu winylowego i al¬ koholu etylowego lub metylowego, zmieszanych w stosunku objetosciowym 1 : 1, przy czym po wysu¬ szeniu, plytki uklada sie w stosy na gladkich ply¬ tach z molibdenu w ten sposób, ze miedzy dwoma plytkami ceramicznymi ulozonymi jedna nad druga w stosie znajduje sie jedna plytka metalowa, po czym plytki w stosach wypala sie w piecu z at¬ mosfera ochronna, na przyklad w atmosferze mie¬ szaniny gazowej azotu i wodoru, w stosunku objer tosciowym tych skladników 3:1, w temperaturze okolo 1750°C. 10 15 90 25 80 35 40 45 50 55 W.D.Kart. C/692/70 ,A4, 270 PL