RU2188879C2

RU2188879C2 - Method for applying copper coating onto dielectric material

Info

Publication number: RU2188879C2
Application number: RU2000127306A
Authority: RU
Inventors: К.А. Саблина; Н.В. Волков; Г.А. Петраковский
Original assignee: Институт физики им. Л.В.Киренского СО РАН
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-09-10

Abstract

FIELD: electronics and other industry branches needing use of conductive coating on dielectric material, possibly microelectronics technologies, particularly manufacture of microstripe-line microwave devices. SUBSTANCE: copper coating is applied onto dielectric at using copper-containing materials such CuB₂O₄ and Cu₃B₂O₆ in monocrystalline and in vitrous state. Coating is formed by heat treatment of materials in atmosphere of combustion products of gas burner. EFFECT: simplified techniques for applying uniform-thickness high-strength chemically pure coating. 1 ex

Description

Изобретение относится к электронной и другим областям техники, где по технологии необходимо наличие проводящего покрытия на диэлектрическом материале, и может быть использовано в микроэлектронной технологии, в частности, при изготовлении микрополосковых СВЧ-устройств. The invention relates to electronic and other fields of technology, where technology requires a conductive coating on a dielectric material, and can be used in microelectronic technology, in particular, in the manufacture of microstrip microwave devices.

Известны способы нанесения медных покрытий на диэлектрические подложки с использованием методов термовакуумного испарения, ионно-плазменного и магнетронного распыления [1]. Один из главных недостатков этих способов - сложность технологического оборудования и, как следствие, высокая стоимость получения покрытия. Существуют сложности с нанесением равномерного покрытия на объекты со сложной формой поверхности. Кроме того, такие покрытия обладают недостаточной адгезионной устойчивостью и во многих случаях требуется нанесение дополнительного адгезионного подслоя, что не всегда желательно. Known methods for applying copper coatings to dielectric substrates using methods of thermal vacuum evaporation, ion-plasma and magnetron sputtering [1]. One of the main disadvantages of these methods is the complexity of the technological equipment and, as a consequence, the high cost of obtaining coverage. There are difficulties with applying a uniform coating to objects with a complex surface shape. In addition, such coatings have insufficient adhesive stability and in many cases an additional adhesive sublayer is required, which is not always desirable.

Известен способ нанесения металлических покрытий на поверхность различных материалов, в том числе полупроводников и диэлектриков. В данном способе проводят обезжиривание и очистку поверхности материала, а затем на нее наносят механическим способом частицы вещества, выбранного из группы металлов, сплавов, после чего проводят нагревание до 200-500^oС в неокислительной атмосфере. Способ позволяет получить плотное прочное покрытие с контролируемой толщиной [2]. Этот способ является прототипом изобретения. К его недостаткам следует отнести, во-первых, необходимость предварительного нанесения металла на поверхность материала, во-вторых, предлагаемый технологический процесс не может обеспечить высокую химическую чистоту покрытия, равномерность по толщине и его высокую адгезионную устойчивость.A known method of applying metal coatings on the surface of various materials, including semiconductors and dielectrics. In this method, degreasing and cleaning the surface of the material is carried out, and then particles of a substance selected from the group of metals, alloys are mechanically applied to it, and then heating is carried out to 200-500 ^o C in a non-oxidizing atmosphere. The method allows to obtain a dense durable coating with a controlled thickness [2]. This method is a prototype of the invention. Its disadvantages include, firstly, the need for preliminary deposition of metal on the surface of the material, and secondly, the proposed technological process cannot provide high chemical purity of the coating, uniformity in thickness and its high adhesive stability.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологии получения равномерного по толщине покрытия, увеличение его прочности и химической чистоты. The technical result of the invention is to simplify the technology of obtaining a uniform coating thickness, increasing its strength and chemical purity.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения медного покрытия на диэлектрик покрытие осуществляется путем нагрева материала, причем в качестве диэлектрика используют медьсодержащие материалы СuВ₂O₄ и Сu₃В₂О₆, как в монокристаллическом, так и в стеклообразном состоянии, а покрытие осуществляют путем их термической обработки в атмосфере продуктов сгорания газовой горелки.The technical result is achieved by the fact that in the method of applying a copper coating on a dielectric, the coating is carried out by heating the material, moreover, copper-containing materials CuB ₂ O ₄ and Cu ₃ B ₂ O ₆ are used as the dielectric, both in a single crystal and glassy state, and the coating carried out by heat treatment in the atmosphere of the combustion products of a gas burner.

Пример реализации способа. Изделие необходимой формы изготавливается из монокристаллов или стекол состава СuВ₂O₄ и Cu₃B₂O₆. Монокристаллы выращиваются методом из раствора в расплаве по технологии, описанной в [3], стекла получают либо расплавом монокристаллов, либо расплавом смеси СuО и В₂О₃ в соотношении, соответствующем области стеклообразования в системе СuО-В₂О₃ [4]. Подготовленное изделие нагревается в пламени газовой горелки до температуры Т~500-600^oС и выдерживается в течение 1-5 мин. В результате такой технологической операции поверхность изделия равномерно покрывается слоем меди толщиной d~ 1-5 мкм. Покрытие обладает высокой адгезией и стойкостью к окислению. Эти свойства определяются механизмом образования меди на поверхности материала - медь не привносится извне, как в случае традиционных технологий, а источником меди является сам материал.An example implementation of the method. The product of the required shape is made of single crystals or glasses of the composition CuB ₂ O ₄ and Cu ₃ B ₂ O ₆ . Single crystals are grown by a method from a solution in a melt according to the technology described in [3]; glasses are obtained either by a melt of single crystals or by a melt of a mixture of CuO and B ₂ O ₃ in a ratio corresponding to the region of glass formation in the system of CuO-B ₂ O ₃ [4]. The prepared product is heated in a flame of a gas burner to a temperature of T ~ 500-600 ^o C and maintained for 1-5 minutes. As a result of such a technological operation, the surface of the product is uniformly coated with a layer of copper with a thickness d ~ 1-5 microns. The coating has high adhesion and oxidation resistance. These properties are determined by the mechanism of copper formation on the surface of the material - copper is not introduced from the outside, as in the case of traditional technologies, and the material itself is the source of copper.

Указанный способ может найти применение при изготовлении микрополосковых схем СВЧ-диапазона. Подложки необходимой толщины из материалов СuВ₂О₄ и Cu₃B₂O₆ покрываются слоем меди по описанной выше технологии. Необходимый рисунок металлического покрытия получают по традиционным технологиям изготовления микрополосковых схем и печатных плат [1].The specified method can find application in the manufacture of microstrip circuits in the microwave range. Substrates of the required thickness from CuB ₂ O ₄ and Cu ₃ B ₂ O ₆ materials are coated with a copper layer according to the technology described above. The necessary metal coating pattern is obtained by traditional technologies for the manufacture of microstrip circuits and printed circuit boards [1].

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. В.Н. Черняев Физико-химические процессы в технологии РЭA. Москва: Высшая школа, 1987 г., 375 с.SOURCES OF INFORMATION
1. V.N. Chernyaev Physical and chemical processes in REA technology. Moscow: Higher School, 1987, 375 p.

2. Патент РФ 2149217, 2000 (прототип). 2. RF patent 2149217, 2000 (prototype).

3. Г.А. Петраковский, К.А. Саблина, Д.А. Великанов, А.М. Воротынов, Н.В. Волков, А. Ф. Бовина, Слабый ферромагнетизм в метаборате меди СuВ₂0₄, ФТТ, 1999, т. 41, в. 7, с. 1267-1271.3. G.A. Petrakovsky, K.A. Sablina, D.A. Velikanov, A.M. Vorotynov, N.V. Volkov, A.F. Bovina, Weak ferromagnetism in the copper metabolite CuB ₂ 0 ₄ , FTT, 1999, v. 41, c. 7, p. 1267-1271.

4. Н.С. Шустер, Х.Л.К. Зейнолова, М.И. Заргарова, Система В₂О₃-СuО. ЖHХ, т.34, 1, с. 266-268.4. N.S. Schuster, H.L.K. Zeynolova, M.I. Zargarova, System B ₂ O ₃ —CuO. LC, v. 34, 1, p. 266-268.

Claims

The method of applying a copper coating to a dielectric, namely, that the coating is carried out by heating the material, characterized in that copper-containing materials CuB ₂ O ₄ and Cu ₃ B ₂ O ₆ are used as the dielectric both in the single crystal and glassy state, and the coating is formed by heat treatment in the atmosphere of the combustion products of a gas burner.