RU2384027C2 - Method of chip fabrication - Google Patents

Method of chip fabrication Download PDF

Info

Publication number
RU2384027C2
RU2384027C2 RU2008106682/09A RU2008106682A RU2384027C2 RU 2384027 C2 RU2384027 C2 RU 2384027C2 RU 2008106682/09 A RU2008106682/09 A RU 2008106682/09A RU 2008106682 A RU2008106682 A RU 2008106682A RU 2384027 C2 RU2384027 C2 RU 2384027C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
glass
ceramic
metal
ceramic layer
Prior art date
Application number
RU2008106682/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008106682A (en
Inventor
Леонид Александрович Борыняк (RU)
Леонид Александрович Борыняк
Юрий Кондратьевич Непочатов (RU)
Юрий Кондратьевич Непочатов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"
Priority to RU2008106682/09A priority Critical patent/RU2384027C2/en
Publication of RU2008106682A publication Critical patent/RU2008106682A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2384027C2 publication Critical patent/RU2384027C2/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to electronic engineering, particularly to process of chip fabrication on metal bedding and can be implemented at radio and electronic productions. The method consists in plasma sputtering an under layer out of powder of inter metallic composition of nickel with aluminium of dimension of particles 20-70 mcm; further the method consists in spraying a layer of ceramic out of powder of aluminium oxide with silica-alumina glass, in applying borosilicate glass, whereupon surface of ceramic layer is subject to impregnation with glass, and in glasing. Forming metallised pattern of a chip is performed by the fine film process, where a minimal dimension of element is 10 mcm.
EFFECT: improved thermal resistance of multi-layer structure, elimination of cracks and chipping-off ceramic layer from metal bedding, reduced porosity of ceramic layer and upgraded reliability of chip operation.
8 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления микросхем на металлических подложках, и может найти применение на предприятиях радио- и электронной промышленности.The invention relates to electronic equipment, in particular to the technology of manufacturing microcircuits on metal substrates, and may find application in enterprises of the radio and electronic industries.

Основная часть прилагаемых к транзисторам напряжений в микросхемах падает на р-n переходе, где в результате выделяется подавляющая часть электрической мощности, рассеиваемой прибором. При этом прямо пропорционально теряемой в нем мощности выделяется тепло. Возникает проблема отвода тепла и охлаждения прибора. Улучшить охлаждение транзисторов в микросхемах возможно за счет применения в конструкции материалов с высокой теплопроводностью, к числу которых относятся медь и алюминий. Однако коэффициенты термического расширения (КТР) этих материалов в 2-3 раза отличаются от КТР кремния, что приводит к возникновению термомеханических напряжений в кристалле транзистора и к его разрушению. С целью уменьшения термомеханических напряжений необходимо провести выбор материалов, оптимального варианта конструкции микросхемы с точки зрения отвода тепла и технологии крепления кристалла в ней.The bulk of the voltage applied to the transistors in the microcircuit drops at the pn junction, where the overwhelming majority of the electric power dissipated by the device is released. In this case, heat is directly proportional to the power lost in it. There is a problem of heat dissipation and cooling of the device. It is possible to improve the cooling of transistors in microcircuits by using materials with high thermal conductivity, which include copper and aluminum, in the design. However, the thermal expansion coefficients (CTE) of these materials are 2-3 times different from the CTE of silicon, which leads to the appearance of thermomechanical stresses in the transistor crystal and to its destruction. In order to reduce thermomechanical stresses, it is necessary to select materials, the optimal design of the microcircuit from the point of view of heat removal and the technology of fastening the crystal in it.

Такая же проблема возникает и при конструировании твердотельных источников света. Так, с повышением температуры р-n-перехода падает яркость светодиодов, поэтому важно для их качественной работы иметь хороший теплоотвод. С этой целью, например, полупроводниковые лампы и кластеры известной фирмы Cree Inc. выполнены на алюминиевых печатных платах, состоящих из металлического основания из алюминиевого сплава и присоединенной к нему печатной платы, изготовленной из полиимидной пленки (Самые высокоэффективные светодиодные лампы XLamp. «Современная электроника», №4, 2006 г., стр.19).The same problem arises when designing solid-state light sources. So, with increasing temperature of the pn junction, the brightness of the LEDs decreases, so it is important for them to have good heat dissipation. For this purpose, for example, semiconductor lamps and clusters of the well-known company Cree Inc. made on aluminum printed circuit boards, consisting of a metal base made of aluminum alloy and attached to it a printed circuit board made of polyimide film (The most high-performance LED lamps XLamp. "Modern Electronics", No. 4, 2006, p.19).

Кроме того, широко используются металлические подложки при изготовлении солнечных элементов на основе a-Si:H, которые формируют на ленте из нержавеющей стали (Солнечная энергетика и солнечные батареи. http:/solar-battery.narod.ru).In addition, metal substrates are widely used in the manufacture of a-Si: H-based solar cells that form on stainless steel tape (Solar Energy and Solar Panels. Http: /solar-battery.narod.ru).

При изготовлении гибридных интегральных схем (ГИС) в тех случаях, когда требуется обеспечить повышенный уровень отвода тепла, высокую механическую прочность и жесткость конструкции, используются схемные платы на металлических основаниях.In the manufacture of hybrid integrated circuits (GIS) in cases where it is required to provide an increased level of heat dissipation, high mechanical strength and structural rigidity, circuit boards on metal bases are used.

Известен способ изготовления микросхем на эмалированных металлических подложках, включающий изготовление металлического основания, нанесение и припекание эмали, формирование рисунка [Спектор. Платы, позволяющие разместить свыше тысячи ИС. «Электроника» (США, русский перевод) №6, 1979, стр.50-56].A known method of manufacturing microcircuits on enameled metal substrates, including the manufacture of a metal base, applying and baking enamel, forming a pattern [Spector. Boards that allow you to place over a thousand IP. "Electronics" (USA, Russian translation) No. 6, 1979, p. 50-56].

К числу достоинств схемных плат на металлических основаниях относятся:The advantages of circuit boards on metal bases include:

- возможность создания схемных плат больших размеров;- the ability to create circuit boards of large sizes;

- снижение стоимости подложек более чем в 5 раз, по сравнению с керамическими подложками;- a decrease in the cost of substrates by more than 5 times, compared with ceramic substrates;

- улучшение отвода тепла от теплонагруженных элементов схемы и механических свойств.- Improving heat dissipation from heat-loaded circuit elements and mechanical properties.

К недостаткам микросхем на эмалированных подложках следует отнести наличие пор, в которые попадают электролиты в процессе изготовления металлизационного рисунка, из-за чего возникают утечки и ухудшаются изоляционные свойства диэлектрического покрытия при работе ГИС. Кроме того, при воздействии термоциклов, из-за различия коэффициентов термического расширения (КТР), возникает растрескивание и откалывание эмали от металла.The disadvantages of microcircuits on enamelled substrates include the presence of pores into which electrolytes enter during the manufacturing of the metallization pattern, due to which leaks occur and the insulating properties of the dielectric coating deteriorate during GIS operation. In addition, under the influence of thermal cycles, due to the difference in the coefficients of thermal expansion (CTE), cracking and chipping of the enamel from the metal occurs.

Известен способ изготовления микросхем на анодированных алюминиевых основаниях, включающий изготовление металлического основания, анодирование с целью создания слоя окисла на поверхности металлического основания и формирование рисунка на полученном слое окисла [Блинов Г.А., Бутузов С.С., Воженин И.Н. Изготовление анодированных алюминиевых подложек. «Электронная промышленность», 1976 г., вып.5/53, стр.27].A known method of manufacturing microcircuits on anodized aluminum bases, including the manufacture of a metal base, anodizing to create an oxide layer on the surface of the metal base and forming a pattern on the obtained oxide layer [Blinov GA, Butuzov SS, Vozhenin I.N. Production of anodized aluminum substrates. "Electronic Industry", 1976, issue 5/53, p.27].

К числу недостатков микросхем на анодированных алюминиевых подложках относятся:The disadvantages of microcircuits on anodized aluminum substrates include:

- высокая трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью шлифовки и полировки алюминиевых подложек перед анодированием;- the high complexity of manufacturing associated with the need for grinding and polishing aluminum substrates before anodizing;

- особые требования к составу алюминия;- special requirements for the composition of aluminum;

- различие в КТР алюминиевой подложки и окиси алюминия, полученной в результате анодирования, что является причиной растрескивания слоя диэлектрика при термообработке.- the difference in the CTE of the aluminum substrate and aluminum oxide obtained by anodizing, which causes cracking of the dielectric layer during heat treatment.

Наиболее близким решением к заявляемому служит способ изготовления микросхем, являющийся прототипом [Толстопленочные схемы. Патент Великобритании №1461031, кл. H1R (М.к. Н05К 3/12, заявлен 7 января 1975 года, опубликован 13 января 1977 года)], включающий формирование на металлической подложке слоя керамики на основе окиси алюминия толщиной 0,076-0,254 мм путем термического напыления сплавленного порошкообразного керамического материала и его шлифования, формирование рисунка схемы на керамическом слое с помощью осаждения металлической пасты и последующий отжиг при высокой температуре для сплавления металла в пасте.The closest solution to the claimed is a method of manufacturing microcircuits, which is the prototype [Thick-film circuit. UK patent No. 1461031, CL H1R (MK N05K 3/12, announced January 7, 1975, published January 13, 1977)], including the formation on a metal substrate of a ceramic layer based on aluminum oxide with a thickness of 0.076-0.254 mm by thermal spraying of fused powdery ceramic material and its grinding, forming a pattern on a ceramic layer by deposition of a metal paste and subsequent annealing at high temperature to fuse the metal in the paste.

Известный способ обеспечивает получение покрытий на металлических подложках из стали, чугуна и цветных металлов, хорошую адгезию покрытия к подложке и возможность проведения в процессе изготовления микросхем термообработок при температурах ~ 600-800°С.The known method provides for the production of coatings on metal substrates of steel, cast iron and non-ferrous metals, good adhesion of the coating to the substrate and the possibility of thermal treatment during manufacturing of microcircuits at temperatures of ~ 600-800 ° C.

Однако микросхемы, полученные по известному способу, имеют низкую стойкость к тепловому удару, так как металлическая основа и керамическое покрытие имеют резкую границу раздела и значительно отличаются по величине КТР. При проведении термообработок в процессе изготовления микросхем при температурах 600-800°С из-за различия КТР возникает растрескивание и откалывание керамического слоя от металла. Кроме того, структура получаемого керамического слоя после его напыления, - пористая, что приводит к проникновению в поры в процессе выполнения технологических операций применяемых растворов электролитов, а в процессе эксплуатации - паров влаги, которые способствуют образованию утечек тока и деградации параметров микросхем. Высокая шероховатость поверхности керамического слоя не позволяет получать микросхемы по тонкопленочной технологии с размерами элементов 10-100 мкм.However, the microcircuits obtained by the known method have low resistance to thermal shock, since the metal base and ceramic coating have a sharp interface and significantly differ in the value of KTP. When conducting heat treatments in the process of manufacturing microcircuits at temperatures of 600-800 ° C, due to the difference in KTP, cracking and chipping of the ceramic layer from the metal occur. In addition, the structure of the obtained ceramic layer after its deposition is porous, which leads to the penetration of the used electrolyte solutions into the pores during the technological operations, and during operation, moisture vapor, which contribute to the formation of current leaks and degradation of microcircuit parameters. The high surface roughness of the ceramic layer does not allow to obtain microcircuits using thin-film technology with element sizes of 10-100 microns.

Задачей изобретения является улучшение термостойкости многослойной структуры, исключение растрескивания и откалывания керамического слоя от металлической подложки, снижение пористости слоя керамики, устранение проникновения растворов в поры, утечки тока и короткого замыкания в микросхемах, повышение класса чистоты обработки поверхности, обеспечение возможности изготовления металлизационных рисунков по тонкопленочной технологии, а также улучшение распределения тепла от кристаллов транзисторов, снижение теплового сопротивления и повышение надежности работы микросхем.The objective of the invention is to improve the heat resistance of the multilayer structure, eliminating cracking and chipping of the ceramic layer from the metal substrate, reducing the porosity of the ceramic layer, eliminating the penetration of solutions into the pores, current leakage and short circuit in microcircuits, increasing the surface finish purity class, making it possible to fabricate metallization patterns using thin-film technology, as well as improving the distribution of heat from transistor crystals, reducing thermal resistance and increasing the reliability of microcircuits.

Задача достигается благодаря тому, что в известном способе изготовления микросхем на металлокерамическом основании с нанесением на металлическую подложку слоя керамики на основе окиси алюминия, его шлифованием и последующим формированием рисунка микросхем, вначале на металлическую подложку путем плазменного напыления наносят подслой из порошка интерметаллического соединения никеля с алюминием, с размером частиц 20-70 мкм, на который напыляют слой керамики из порошка окиси алюминия с алюмосиликатным стеклом, а после шлифования слоя наносят слой боросиликатного стекла и подвергают поверхность керамического слоя пропитке стеклом и глазурованию.The task is achieved due to the fact that in the known method of manufacturing microcircuit chips on a metal-ceramic base with a ceramic layer based on alumina deposited on a metal substrate, grinding it and then forming a microcircuit pattern, first a sublayer of intermetallic nickel-aluminum powder is applied onto the metal substrate by plasma spraying , with a particle size of 20-70 microns, on which a layer of ceramic is sprayed from alumina powder with aluminosilicate glass, and after grinding the layer onto osyat layer of borosilicate glass and the ceramic layer is subjected to surface impregnation of glass and glazing.

Пропитку стеклом и глазурование можно проводить одновременно.Glass impregnation and glazing can be carried out simultaneously.

Подслой может иметь толщину 50-100 мкм.The sublayer may have a thickness of 50-100 microns.

Напыление подслоя металла можно проводить в аргонно-азотной плазме.The deposition of the metal sublayer can be carried out in argon-nitrogen plasma.

В качестве керамики можно использовать смесь порошков окиси алюминия и алюмосиликатного стекла в соотношении: 90-96% Al2O3 и 10-4% - алюмосиликатное стекло.As ceramics, you can use a mixture of powders of aluminum oxide and aluminosilicate glass in the ratio: 90-96% Al 2 O 3 and 10-4% - aluminosilicate glass.

В качестве пропиточного стекла и слоя глазури можно использовать боросиликатное стекло.As an impregnating glass and a layer of glaze, borosilicate glass can be used.

Пропиточный слой стекла и слой глазури могут иметь толщину 35-40 мкм.The impregnating glass layer and the glaze layer may have a thickness of 35-40 microns.

Формирование металлизационного рисунка микросхем проводят по тонкопленочной технологии с получением минимального размера элемента 10 мкм.The metallization pattern of the microcircuit is formed using thin-film technology to obtain a minimum element size of 10 μm.

Изобретение пояснено чертежом, на котором показано металлическое основание 7 с последовательно напыленными подслоем металла из порошкообразного металлического материала 2 и слоя керамики из порошкообразного керамического материала 3, поверх которого нанесен слой глазури 4. На поверхности глазури методами напыления в вакууме и последующего проведения процессов фотолитографии сформирован металлизационный рисунок, включающий резисторы 5 и проводники 6.The invention is illustrated in the drawing, which shows a metal base 7 with a successively sprayed metal sublayer of powdered metal material 2 and a ceramic layer of powdered ceramic material 3, on top of which a layer of glaze 4 is applied. A metallization layer is formed on the surface of the glaze by vacuum deposition and subsequent photolithography processes. figure, including resistors 5 and conductors 6.

Сущность изобретения заключается в следующем: на металлическую подложку 1 наносят металлический подслой 2 толщиной 50-100 мкм путем напыления порошкообразного материала в аргоно-азотной плазме. На подслой 2 также плазменным методом наносится слой керамического материала 3 толщиной 200-250 мкм, который шлифуют до толщины 190-240 мкм для получения плоской поверхности, а затем на отшлифованную поверхность керамического слоя наносят слой стеклянного порошка со связующим веществом толщиной 35-40 мкм. Далее проводят двухступенчатую термообработку: сначала осуществляют предварительный отжиг при температуре 300-600°С, а затем производят расплавление при температуре 900°С. В процессе проведения предварительного отжига связующее вещество выгорает, а во время проведения второй стадии термообработки стеклянный порошок расплавляется, превращается в жидкость и пропитывает керамический слой. После охлаждения избыточная масса стекла застывает в виде слоя на поверхности керамического слоя, формируя слой глазури 4. На полученную многослойную структуру в вакууме напыляются резистивный слой и металлизационный слой, по которым методом фотолитографии формируют металлизационный рисунок, включающий резисторы 5 и проводники 6.The invention consists in the following: a metal sublayer 2 with a thickness of 50-100 μm is deposited on a metal substrate 1 by spraying a powdery material in an argon-nitrogen plasma. A layer of ceramic material 3 with a thickness of 200-250 microns is applied to the sublayer 2 by the plasma method, which is ground to a thickness of 190-240 microns to obtain a flat surface, and then a layer of glass powder with a binder 35-40 microns thick is applied to the ground surface of the ceramic layer. Next, a two-stage heat treatment is carried out: first, preliminary annealing is carried out at a temperature of 300-600 ° C, and then fusion is performed at a temperature of 900 ° C. In the process of preliminary annealing, the binder burns out, and during the second stage of the heat treatment, the glass powder melts, turns into a liquid, and impregnates the ceramic layer. After cooling, the excess glass mass solidifies in the form of a layer on the surface of the ceramic layer, forming a layer of glaze 4. A resistive layer and a metallization layer are sprayed on the resulting multilayer structure in vacuum, by which a metallization pattern is formed by photolithography, including resistors 5 and conductors 6.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

На металлическую подложку размером 30×48×1 мм из стали марки 08КП, широко используемой для производства эмалированной посуды, обработанную струей песка, с помощью аргоно-азотной плазмы на установке плазменного напыления наносят металлический подслой толщиной 50-100 мкм. В процессе напыления наносимый металл плавится низкотемпературной аргоно-азотной плазмой, распыляется на мельчайшие капли и струей смеси газов из аргона и азота переносится на подложку.A metal sublayer of 50-100 μm thick is applied to a metal substrate 30 × 48 × 1 mm in size from 08KP steel, widely used for the manufacture of enameled dishes, treated with a sand stream using argon-nitrogen plasma in a plasma spraying unit. During the deposition process, the deposited metal is melted by low-temperature argon-nitrogen plasma, sprayed onto the smallest drops, and transferred to a substrate by a mixture of gases from argon and nitrogen.

Далее на металлический подслой из порошка ПН70Ю30 с помощью аргоно-азотной плазмы с температурой 1200-15000°С со скоростью 330-400 м/сек напыляют слой керамики толщиной 200-250 мкм. При напылении металлическую подложку от среза сопла горелки плазменной установки до напыляемой поверхности располагают на расстоянии 100-120 мм.Next, a ceramic layer 200–250 μm thick is sprayed onto a metal sublayer of PN70Y30 powder using argon-nitrogen plasma with a temperature of 1200–15000 ° С at a speed of 330–400 m / s. When spraying, a metal substrate is placed at a distance of 100-120 mm from the cut of the nozzle of the plasma torch burner to the sprayed surface.

В качестве керамического материала для напыления использовали смесь кристаллического порошка глинозема марки Г-ОО (ГОСТ 6912-74) и алюмо-силикатного стекла. Глинозем марки Г-ОО имеет величину кристаллов 40-60 мкм, химический состав такого глинозема следующий: Al2O3 - 98,57%, Fe2O3 - 0,03%, щелочи - 0,4% и посторонних примесей до 1%. Размер зерен алюмосиликатного стекла находился в пределах 60-70 мкм, в химический состав стекла входили следующие окислы: SiO2 - 61,5%, Al2O3 - 18,7%, СаО - 11,4%, MgO - 8,2%, Na2O - 0,1%. Соотношение компонентов в смеси составляло: глинозем Г-OO - 90-96%; алюмосиликатное стекло - 10-4%.As a ceramic material for spraying, a mixture of crystalline alumina powder of the G-OO grade (GOST 6912-74) and aluminosilicate glass was used. Alumina grade G-OO has a crystal size of 40-60 μm, the chemical composition of such alumina is as follows: Al 2 O 3 - 98.57%, Fe 2 O 3 - 0.03%, alkali - 0.4% and foreign impurities up to 1 % The grain size of aluminosilicate glass was in the range of 60-70 μm, the following oxides were included in the chemical composition of the glass: SiO 2 - 61.5%, Al 2 O 3 - 18.7%, CaO - 11.4%, MgO - 8.2 %, Na 2 O - 0.1%. The ratio of components in the mixture was: alumina G-OO - 90-96%; aluminosilicate glass - 10-4%.

Затем для обеспечения равномерности по толщине и плоскостности поверхности керамического слоя полученную структуру с керамическим слоем шлифовали с помощью алмазных кругов. Режим обработки алмазными кругами выбирали в зависимости от величины припуска, который должен быть удален с поверхности керамики и требуемого качества обработки. Экспериментальным путем было определено, что достаточной величиной припуска для удаления неровностей, исправления геометрической формы пластин и получения необходимой плоскостности является припуск, равный 10 мкм.Then, to ensure uniformity in thickness and flatness of the surface of the ceramic layer, the resulting structure with a ceramic layer was ground using diamond wheels. The treatment regime with diamond wheels was chosen depending on the size of the allowance, which should be removed from the ceramic surface and the required processing quality. It was experimentally determined that a sufficient allowance for removing bumps, correcting the geometric shape of the plates and obtaining the necessary flatness is an allowance of 10 μm.

После шлифовки с помощью профилометра модели 201 и микроинтерферометра Линника МИИ-4 измеряли шероховатость поверхности керамического слоя. Оценка шероховатости непосредственным измерением высоты микронеровностей показала, что высота неровностей Rz находится в пределах 2,0-3,2 мкм, это соответствует 8-му классу чистоты поверхности.After grinding using a model 201 profilometer and a Linnik MII-4 microinterferometer, the surface roughness of the ceramic layer was measured. Roughness assessment by direct measurement of the microroughness height showed that the roughness height R z is in the range 2.0-3.2 μm, which corresponds to the 8th class of surface cleanliness.

На отшлифованную поверхность керамического слоя из окиси алюминия методом теплового переноса осаждали пленку толщиной 65-70 мкм боросиликатного стекла следующего состава: SiO2 - 80,5%, Al2O3 - 2,5%, Na2O - 4,1%, B2O3 - 12,8%, K2O - 0,5%. Пленку стекла изготавливали из порошка боросиликатного стекла, доведенного до жидкой консистенции добавлением связующего. В качестве связующего для приготовления стеклянной пасты использовался биндер, представляющий собой раствор коллоксилина в изоамилацетате вязкостью 17-23 сек (при измерении на приборе ВЗ-4), сухой остаток 2-3%. Отвешенный стеклянный порошок загружался в стальной барабан, куда добавляли необходимое количество биндера и амилацетата, после чего смесь для улучшения гомогенизации перемешивали на валках в течение 4-х часов. Полученную жидкую смесь выливали на полиэтиленовую пленку в виде ленты и с помощью специального скребка равномерно распределяли по поверхности ленты. Затем подсушивали ленту на воздухе в течение 15 мин, в результате чего происходило испарение растворителя из нанесенной стеклянной пасты. Перенос порошкового покрытия на металлокерамическое основание производили следующим образом: подогретую поверхность керамического слоя смачивали растворителем ксилолом и керамическим слоем приводили в соприкосновение с полиэтиленовой лентой с нанесенным слоем стеклянного порошка и выдерживали под некоторым давлением под ручным прессом. В результате чего достигалось сцепление стеклянного слоя с металлокерамическим основанием и осуществлялся перенос пленки стеклянного порошка на металлокерамическую подложку. Далее проводили двухступенчатую термообработку: сначала осуществляли предварительный отжиг при температуре 300-600°С в течение 30 минут, а затем производили расплавление при температуре 900°С в течение 30 минут в атмосфере азота. В процессе проведения предварительного отжига связующее вещество удаляется из смеси стеклянного порошка и связующего, а во время проведения второй стадии термообработки оставшийся стеклянный порошок без связующего вещества расплавляется, превращаясь в жидкость, которая проникала в поры керамического слоя, пропитывая его, а избыточная масса расплавленного стеклянного порошка, растекаясь по поверхности подложки, обеспечивала после охлаждения и отверждения формирование слоя глазури толщиной 35-40 мкм, шероховатость поверхности которой составляла 12-13 класс чистоты обработки, что достаточно для получения металлизационного рисунка по тонкопленочной технологии.A film 65-70 μm thick of borosilicate glass of the following composition was deposited on the ground surface of the ceramic layer of aluminum oxide by heat transfer: SiO 2 - 80.5%, Al 2 O 3 - 2.5%, Na 2 O - 4.1%, B 2 O 3 - 12.8%, K 2 O - 0.5%. The glass film was made from borosilicate glass powder, brought to a liquid consistency by adding a binder. As a binder for the preparation of glass paste, a binder was used, which is a solution of colloxylin in isoamyl acetate with a viscosity of 17-23 sec (when measured with a VZ-4 device), a dry residue of 2-3%. The weighted glass powder was loaded into a steel drum, to which the required amount of binder and amyl acetate were added, after which the mixture was stirred on the rolls for 4 hours to improve homogenization. The resulting liquid mixture was poured onto a plastic film in the form of a tape and, using a special scraper, evenly distributed over the surface of the tape. Then the tape was dried in air for 15 min, as a result of which the solvent evaporated from the applied glass paste. The powder coating was transferred onto a ceramic-metal base as follows: the heated surface of the ceramic layer was wetted with xylene and the ceramic layer was brought into contact with a polyethylene tape coated with a layer of glass powder and kept under some pressure under a manual press. As a result, adhesion of the glass layer to the cermet base was achieved and the film of glass powder was transferred to the cermet substrate. Next, a two-stage heat treatment was carried out: first, preliminary annealing was carried out at a temperature of 300-600 ° C for 30 minutes, and then melted at a temperature of 900 ° C for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. In the process of preliminary annealing, the binder is removed from the mixture of glass powder and binder, and during the second stage of heat treatment, the remaining glass powder without a binder melts, turning into a liquid that penetrates the pores of the ceramic layer, impregnating it, and the excess mass of molten glass powder spreading over the surface of the substrate, after cooling and curing, it ensured the formation of a layer of glaze with a thickness of 35-40 microns, the surface roughness of which amounted to 12-13 class of processing purity, which is enough to obtain a metallization pattern using thin-film technology.

В результате проведенной пропитки путем обжига открытая пористость покрытия из керамики на основе окиси алюминия снизилась с 20,3% до 0,1-0,3%.As a result of the impregnation carried out by firing, the open porosity of the ceramic alumina-based coating decreased from 20.3% to 0.1-0.3%.

Далее полученную структуру очищали путем кипячения в перекисно-аммиачном растворе (H2O2 - 500 мл, Н2О - 500 мл, NH4OH - 8 мл) с последующей промывкой в деионизованной и дистиллированной воде и затем термическим вакуумным напылением осаждали на нее сначала через маску резистивный сплав PC-3710, сплошные слои хрома (0,3-0,5 мкм) и меди (7-8 мкм). По напыленным слоям проводили фотолитографию, в результате чего получали рисунок схемы, который гальваническим способом покрывали слоем золота толщиной 2-3 мкм. На изготовленную таким образом схемную плату устанавливали навесные элементы (транзисторы, диоды, конденсаторы) методами пайки и сварки.Next, the resulting structure was purified by boiling in a peroxide-ammonia solution (H 2 O 2 - 500 ml, H 2 O - 500 ml, NH 4 OH - 8 ml), followed by washing in deionized and distilled water and then deposited on it by thermal vacuum spraying first through the mask resistive alloy PC-3710, continuous layers of chromium (0.3-0.5 microns) and copper (7-8 microns). Photolithography was performed on the sprayed layers, as a result of which a pattern was obtained, which was galvanically coated with a layer of gold 2-3 microns thick. Hinged elements (transistors, diodes, capacitors) were installed on the circuit board manufactured in this way by soldering and welding.

При определении материала металлического подслоя была проведена проверка нескольких порошкообразных материалов. В качестве подслоя использовались порошки алюминия, молибдена, стали марки Ст3, пружинной стали марки 65Г, нержавеющей стали марки Х18Н9Т, вольфрама, нихрома, сплава ПН70Ю30 (табл.1)When determining the material of the metal sublayer, several powdered materials were tested. Powders of aluminum, molybdenum, steel of the St3 grade, spring steel of the 65G grade, stainless steel of the X18H9T grade, tungsten, nichrome, PN70Y30 alloy (table 1) were used as a sublayer

По результатам экспериментальной проверки наилучшим материалом является порошкообразный материал ПН70Ю30 толщиной 50-100 мкм, который относится к интерметаллическим соединениям системы никель - алюминий. Каждая частица этого порошка представляет собой интерметаллид заданного стехиометрического состава. Покрытие ПН70Ю30 имеет высокую термостойкость после напыления, что позволяет впоследствии без каких-либо специальных мер по охлаждению подложки напылять слой керамики.According to the results of experimental verification, the best material is a powdery material PN70Y30 with a thickness of 50-100 μm, which refers to intermetallic compounds of the nickel - aluminum system. Each particle of this powder is an intermetallic compound of a given stoichiometric composition. The PN70Y30 coating has high heat resistance after spraying, which subsequently allows the ceramic layer to be sprayed without any special measures for cooling the substrate.

Температура плавления ПН70Ю30 составляет 1600°С, микротвердость порядка 400 кг/мм. В гранулометрический состав порошка входят частицы с размером в пределах 20-70 мкм. Форма частиц полиэдрическая, благодаря чему относительно высокодисперсный порошок имеет хорошую сыпучесть и не вызывает никаких технологических затруднений при напылении. Прочность сцепления со сталью 08КП на отрыв составила 3-3,5 кг/мм2 (табл.1).The melting point of PN70Y30 is 1600 ° C, and the microhardness is about 400 kg / mm. Particle size distribution includes particles with a size in the range of 20-70 microns. The particle shape is polyhedral, due to which the relatively finely dispersed powder has good flowability and does not cause any technological difficulties during spraying. The adhesion strength to steel 08KP on separation was 3-3.5 kg / mm 2 (table 1).

Таблица 1Table 1 Прочность сцепления металлического подслоя из различных марок порошкообразного материала толщиной 50 мкм к стали 08КПThe adhesion strength of the metal sublayer of various grades of powder material with a thickness of 50 μm to steel 08KP Марка порошкообразного материала металлического подслояThe grade of the powdered material of the metal sublayer Прочность при отрыве, кг/ммTear strength, kg / mm АлюминийAluminum 0,350.35 МолибденMolybdenum 0,660.66 Сталь марки Ст3Steel grade St3 0,710.71 Сталь марки 65Г (пружинная)65G steel (spring) 0,760.76 ВольфрамTungsten 0,770.77 Сталь марки Х18Н9Т (нержавеющая)Steel grade X18H9T (stainless) 0,820.82 НихромNichrome 0,840.84 ПН70Ю30PN70Y30 3,003.00

В отличие от плазменных покрытий из нихрома и нержавеющей стали, которые имеют крайне неоднородную структуру и, как следствие, ограниченный уровень рабочих температур (800-900°С), покрытие из порошкообразного материала ПН70Ю30 имеет однородную структуру, не окисляется в условиях обдува смесью газов из аргона и азота при температуре до 1530°С, что позволяет сразу же напылять слой керамики.Unlike plasma coatings made of nichrome and stainless steel, which have an extremely heterogeneous structure and, as a result, a limited level of operating temperatures (800-900 ° C), a coating of powder material PN70Y30 has a uniform structure, does not oxidize under conditions of blowing with a mixture of gases from argon and nitrogen at temperatures up to 1530 ° C, which allows you to immediately spray a layer of ceramics.

В процессе плазменного напыления глинозема со стеклом частицы стекла и окиси алюминия сближаются настолько, что между ними начинают действовать силы электростатического взаимодействия, при этом катионы металла стремятся притянуть анионы стекла. При благоприятном соотношении радиусов анионов и катионов и их зарядов силы притяжения оказываются достаточными, чтобы сблизить структурные элементы стекла и окисла алюминия настолько, что при наличии акцепторных и донорных окислов становится возможным образование парноэлектронной координационной связи. В результате происходит смачивание частиц окиси алюминия стеклом и образование прочного соединения, обусловленного проявлением координационно-ковалентных связей. Кристаллы окиси алюминия оказываются окруженными оболочкой из стекла. Взаимодействие полученных «коконов» друг с другом при высокой температуре процесса способствует более прочному соединению кристаллов окиси алюминия как между собой, так и с металлическим подслоем. За счет высокой температуры процесса металлический подслой спекался с керамикой, при этом происходила диффузия и взаимодействие окислов металла с соответствующими компонентами керамики с образованием физико-химического соединения. Прочность такого соединения выше по сравнению с прочностью сцепления керамики с металлическим основанием у прототипа, где обеспечивается лишь механическое сцепление за счет кинетической энергии частиц, летящих с большой скоростью из сопла плазменной установку», и за счет тепловой энергии, получаемой от плазмы, способствующей расплавлению частиц и их сцеплению при остывании. In the process of plasma deposition of alumina with glass, the particles of glass and alumina become so close that electrostatic forces begin to act between them, while metal cations tend to attract glass anions. With a favorable ratio of the radii of the anions and cations and their charges, the attractive forces are sufficient to bring together the structural elements of glass and aluminum oxide so that in the presence of acceptor and donor oxides, the formation of a pair-electron coordination bond becomes possible. As a result, aluminum oxide particles are wetted by glass and a strong compound is formed due to the manifestation of coordination-covalent bonds. Alumina crystals are surrounded by a glass shell. The interaction of the obtained "cocoons" with each other at a high process temperature contributes to a more durable connection of the crystals of aluminum oxide both between themselves and with the metal sublayer. Due to the high temperature of the process, the metal sublayer was sintered with ceramics, while diffusion and interaction of metal oxides with the corresponding components of the ceramics occurred with the formation of a physicochemical compound. The strength of such a compound is higher in comparison with the adhesion strength of ceramics with a metal base in the prototype, where only mechanical adhesion is ensured due to the kinetic energy of particles flying at high speed from the nozzle of the plasma installation ”, and due to the thermal energy received from the plasma, which facilitates the melting of particles and their adhesion during cooling.

Полученное двухслойное покрытие из слоя металла из порошкообразного материала ПН70Ю30 и слоя керамики из порошка глинозема марки Г-ОО с алюмосиликатным стеклом выдерживает многократное термоциклирование в широком диапазоне температур (табл.2).The resulting two-layer coating of a metal layer of powdered material PN70Y30 and a ceramic layer of alumina powder of the grade G-OO with aluminosilicate glass can withstand multiple thermal cycling in a wide temperature range (Table 2).

Таблица 2table 2 Влияние материала металлического слоя на термостойкость покрытия из окиси алюминия на сталь 08КПThe influence of the material of the metal layer on the heat resistance of the coating of aluminum oxide on steel 08KP Марка порошкообразного материала металлического подслояThe grade of the powdered material of the metal sublayer Количество термоциклов до отслаивания покрытияThe number of thermal cycles before peeling Без металлического подслояWithout metal sublayer 2-52-5 МолибденMolybdenum 1-21-2 Сталь марки Ст3Steel grade St3 4- 124-12 Сталь 65Г (пружинная)Steel 65G (spring) 5- 105-10 ВольфрамTungsten 1 -212 Сталь марки Х18Н9Т (нержавеющая)Steel grade X18H9T (stainless) 26-5226-52 НихромNichrome 20-5020-50 ПН70Ю30PN70Y30 85-13285-132 Размеры образцов 30×48×1 мм.
Толщина металлического слоя из порошкообразного материала - 50 мкм.
Толщина покрытия из окиси алюминия - 200 мкм.
Термоцикл: печь +900°С - 10 мин, спокойный воздух +20°С - 10 мин.
The dimensions of the samples are 30 × 48 × 1 mm.
The thickness of the metal layer of powder material is 50 μm.
The thickness of the coating of aluminum oxide is 200 microns.
Thermocycle: oven + 900 ° С - 10 min, calm air + 20 ° С - 10 min.

Как видно из полученных данных, в условиях воздействия жестких термоциклов в режиме +900°С - +20°С образцы, изготовленные в соответствии с прототипом без металлического подслоя, выдерживают до 5 термоциклов, в то время как металлокерамическая структура, сформированная в соответствии с предложенным способом, выдерживает до 132 циклов. Таким образом, предложенный способ существенно улучшает термостойкость полученной многослойной структуры.As can be seen from the data obtained, under the conditions of exposure to hard thermal cycles in the mode + 900 ° С - + 20 ° С, the samples made in accordance with the prototype without a metal sublayer can withstand up to 5 thermal cycles, while the ceramic-metal structure formed in accordance with the proposed way, withstands up to 132 cycles. Thus, the proposed method significantly improves the heat resistance of the obtained multilayer structure.

Напыленный в соответствии с прототипом слой керамики обладает высокой пористостью, поэтому величина теплопроводности этого слоя ниже, чем у керамического слоя, полученного по предлагаемому способу. Полученный по прототипу слой керамики по структуре поликристалличен, состоит из множества беспорядочно ориентированных кристаллов и пор между ними. Поэтому путь прохождения теплового потока в такой структуре удлиняется, так как он распространяется не прямо перпендикулярно от источников тепла в виде теплонагруженного кристалла или мощного резистора к теплоотводу (металлическая подложка), а из-за наличия пор по некоторому извилистому пути от одного кристалла окиси алюминия к другому, контактирующему с ним, но находящемуся не на прямой линии, соединяющей источник тепла и теплоотвод. В результате этого возрастает тепловое сопротивление слоя керамики.The ceramic layer sprayed in accordance with the prototype has a high porosity, therefore, the thermal conductivity of this layer is lower than that of the ceramic layer obtained by the proposed method. The ceramic layer obtained by the prototype is polycrystalline in structure, consists of many randomly oriented crystals and pores between them. Therefore, the path of the heat flux in such a structure is lengthened, since it does not extend directly perpendicularly from the heat sources in the form of a heat-loaded crystal or a powerful resistor to the heat sink (metal substrate), but because of the presence of pores along a certain winding path from one alumina crystal to another, in contact with it, but not on a straight line connecting the heat source and heat sink. As a result of this, the thermal resistance of the ceramic layer increases.

Использование в предлагаемом техническом решении в качестве керамического материала для напыления слоя керамики смеси кристаллического порошка глинозема и алюмосиликатного стекла, а также последующей пропитки боросиликатным стеклом позволило заполнить поры между кристаллами окиси алюминия, повысить теплопроводность слоя керамики, сделать путь распространения тепла прямым и кратчайшим между источником и теплоотводом и тем самым снизить тепловое сопротивление слоя керамики.The use in the proposed technical solution as a ceramic material for spraying a ceramic layer of a mixture of crystalline powder of alumina and aluminosilicate glass, as well as subsequent impregnation with borosilicate glass, made it possible to fill the pores between the alumina crystals, increase the thermal conductivity of the ceramic layer, and make the heat distribution path direct and shortest between the source and heat sink and thereby reduce the thermal resistance of the ceramic layer.

Кроме того, наличие в предлагаемом изобретении металлического подслоя позволяет улучшить условия отвода тепла от тепловыделяемых элементов микросхемы, так как он является дополнительным растекателем тепла, поскольку тепловой поток от источника тепла к теплоотводу распространяется по конусу, то при прохождения тепла сквозь толщу подслоя площадь сечения теплового потока на выходе из слоя превышает площадь сечения на входе, что расширяет площадь растекания тепла при входе в металлическую подложку.In addition, the presence in the present invention of a metal sublayer can improve the conditions for heat removal from the heat-generating elements of the microcircuit, since it is an additional heat distributor, since the heat flux from the heat source to the heat sink spreads along the cone, then when the heat passes through the thickness of the sublayer, the cross-sectional area of the heat flow at the exit from the layer exceeds the cross-sectional area at the entrance, which expands the area of heat spreading at the entrance to the metal substrate.

Экспериментальным путем с помощью тепловизора была измерена температура поверхности резистора, находящегося на металлокерамических основациях, изготовленных по прототипу и в соответствии с предлагаемым способом. Резисторы были сформированы из резистивного сплава PC-3710 толщиной 0,05 мкм размером 5×10 мм с контактными площадками из металлизационной структуры Cr-Cu суммарной толщиной 3-5 мкм, покрытой пленкой золота толщиной 1-3 мкм. Температура измерялась через 15 мин после включения резистора в рабочий режим в условиях неподвижного воздуха при подводимой мощности 1 Вт. При использовании металлокерамического основания, изготовленного в соответствии с предлагаемым способом, температура в средней точке резистора на 80-120°С ниже, чем у резистора, размещенного на металлокерамическом основании, изготовленного по прототипу. Кроме того, распределение температуры по площади равномерное, в отличие от температурного профиля резистора у прототипа, где он неоднороден: в центре резистора температура имеет наивысшее значение, а к краям температура резко падает. Это говорит о том, что контактные площадки по краям резистора действуют как теплоотвод, а слой керамики как термический барьер. Благодаря снижению температуры у резистора, находящегося на поверхности металлокерамического основания, изготовленного в соответствии с предлагаемым способом, возможно в 2-4 раза увеличить допустимую мощностную нагрузку при тех же физических размерах резистора или уменьшить его размеры.Experimentally, using a thermal imager, we measured the surface temperature of a resistor located on cermet foundations made according to the prototype and in accordance with the proposed method. The resistors were formed from a resistive alloy PC-3710 with a thickness of 0.05 μm and a size of 5 × 10 mm with contact pads from a metallization structure of Cr-Cu with a total thickness of 3-5 μm coated with a gold film 1-3 μm thick. The temperature was measured 15 minutes after turning on the resistor in the operating mode under conditions of still air at a supplied power of 1 W. When using a ceramic-metal base made in accordance with the proposed method, the temperature at the midpoint of the resistor is 80-120 ° C lower than that of a resistor placed on a ceramic-metal base made according to the prototype. In addition, the temperature distribution over the area is uniform, in contrast to the temperature profile of the resistor of the prototype, where it is heterogeneous: in the center of the resistor, the temperature has the highest value, and the temperature drops sharply towards the edges. This suggests that the contact pads along the edges of the resistor act as a heat sink, and the ceramic layer acts as a thermal barrier. Due to the decrease in temperature at the resistor located on the surface of the ceramic-metal base made in accordance with the proposed method, it is possible to increase the permissible power load by 2–4 times with the same physical dimensions of the resistor or reduce its dimensions.

Расчетным путем определим величину теплового сопротивления слоя керамики для мощного резистора, снабженного теплоотводом, по следующей формуле:By calculation, we determine the thermal resistance of the ceramic layer for a powerful resistor equipped with a heat sink, according to the following formula:

Rp-т=(Тр-Тт)/Р,Rp-t = (Tr-TT) / P,

где Rp-т - тепловое сопротивление слоя керамики; Тр - температура резистора; Тт - температура теплоотвода; Р - мощность, выделяющаяся на резисторе. Для резистора с выделяющейся на нем тепловой мощностью 1 Вт, температурой теплоотвода 20°С и температуре резистора, размещенного на металлокерамическом основании, изготовленного по предлагаемому способу 130°С и по прототипу - на 120°С выше и равной 250°С, было определено, что тепловое сопротивление слоя керамики равно 230°С/Вт и 110°С/Вт, т.е. тепловое сопротивление после пропитки стеклом уменьшается по сравнению со слоем, полученным по прототипу, в 2 раза. Коэффициент теплопроводности у слоя керамики по прототипу составил 1,25-4,19 Вт/м·°С, у слоя керамики, полученного по предлагаемому способу, увеличился до 29,30-40,37 Вт/м·°С.where Rp-t is the thermal resistance of the ceramic layer; Tr is the temperature of the resistor; TT - heat sink temperature; P is the power released on the resistor. For a resistor with a thermal power of 1 W released on it, a heat sink temperature of 20 ° C and a temperature of a resistor placed on a ceramic-metal base made according to the proposed method 130 ° C and according to the prototype 120 ° C higher and equal to 250 ° C, it was determined that the thermal resistance of the ceramic layer is 230 ° C / W and 110 ° C / W, i.e. thermal resistance after impregnation with glass is reduced in comparison with the layer obtained by the prototype, 2 times. The thermal conductivity coefficient of the ceramic layer according to the prototype was 1.25-4.19 W / m · ° C, the ceramic layer obtained by the proposed method increased to 29.30-40.37 W / m · ° C.

Как видно из полученных данных, изготовление микросхем предложенным способом позволило улучшить распределение тепла от резисторов и кристаллов транзисторов, снизить тепловые сопротивления и повысить надежность работы микросхем.As can be seen from the data obtained, the manufacture of microcircuits by the proposed method allowed to improve the distribution of heat from resistors and crystals of transistors, reduce thermal resistance and increase the reliability of the microcircuit.

Кроме того, измерения шероховатости поверхности глазури непосредственным измерением высоты микронеровностей показали, что высота неровностей Rz находится в пределах 0,1-0,2 мкм, это соответствует 12-13-му классу чистоты поверхности. Повышение класса чистоты обработки поверхности с 8-го, получаемого у прототипа, до 13-го позволило проводить процессы очистки в растворах вакуумного напыления тонких пленок из резистивных сплавов, проводящих слоев из хрома и меди, процессов фотолитографии и гальванического наращивания золота и получать в результате рисунки микросхем с размером элементов с минимальным размером 10 мкм.In addition, measurements of the surface roughness of the glaze by direct measurement of the height of microroughnesses showed that the height of the roughness R z is in the range of 0.1-0.2 μm, this corresponds to the 12-13th class of surface cleanliness. An increase in the surface treatment cleanliness class from the 8th obtained from the prototype to the 13th allowed the cleaning processes in solutions of vacuum deposition of thin films of resistive alloys, conducting layers of chromium and copper, photolithography and galvanic build-up of gold to be obtained as a result of the drawings microchips with a size of elements with a minimum size of 10 microns.

Испытания микросхем на теплоустойчивость показали, что микросхемы, изготовленные в соответствии с прототипом, растрескивались после 3-12 термоциклов в режиме +175°С (воздух, 30 минут) - +20°С (вода, 10 минут), в то время как образцы микросхем по предлагаемому способу выдержали более 400 термоциклов. Кроме того, у микросхем, изготовленных по прототипу, из-за пористости происходило проникновение в поры травящих растворов и солей электролитов, что вызывало утечки и короткие замыкания, а при длительной работе в эксплуатационных режимах - деградацию параметров элементов микросхем, в то время как у микросхем, изготовленных по предлагаемому методу, этих явлений не наблюдалось.Thermal stability tests of the microcircuits showed that microcircuits made in accordance with the prototype cracked after 3-12 thermal cycles in the mode + 175 ° С (air, 30 minutes) - + 20 ° С (water, 10 minutes), while the samples chips according to the proposed method withstood more than 400 thermal cycles. In addition, in microcircuits manufactured according to the prototype, etching solutions and salts of electrolytes penetrated into the pores due to porosity, which caused leaks and short circuits, and during prolonged operation in operational conditions, degradation of the parameters of microcircuit elements, while in microcircuits made by the proposed method, these phenomena were not observed.

Таким образом, изготовление микросхем на металлических подложках из дешевой стали марки 08КП с последовательно напыленными с помощью аргоно-азотной плазмы слоями из порошкообразного материала ПН70Ю30 и керамического материала из кристаллического порошка глинозема марки Г-ОО, который перед формированием рисунка схемы пропитывался слоем алюмосиликатного стекла и одновременно с этим покрывался слоем глазури на основе боросиликатного стекла, позволило улучшить термостойкость полученной многослойной структуры, исключить растрескивание и отслоение слоя керамики от металлической подложки при воздействии термоциклов, снизить пористость покрытия из окиси алюминия, устранить проникновение растворов в поры, утечки тока и короткие замыкания в микросхемах, повысить класс чистоты обработки поверхности и обеспечить формирование рисунка микросхем по тонкопленочной технологии, а также улучшить распределение тепла от кристаллов транзисторов, снизить тепловые сопротивления и повысить надежность работы микросхем.Thus, the fabrication of microcircuits on metal substrates made of cheap 08KP steel with layers of powder material PN70Y30 and ceramic material made of crystalline alumina powder G-OO, which was impregnated with an aluminosilicate glass layer before forming the pattern, was sequentially sprayed using argon-nitrogen plasma covered with a layer of glaze based on borosilicate glass, it allowed to improve the heat resistance of the obtained multilayer structure, to exclude cracking delamination of the ceramic layer from the metal substrate under the influence of thermal cycles, reduce the porosity of the alumina coating, eliminate the penetration of solutions into pores, current leakage and short circuits in microcircuits, increase the surface finish cleanliness class and ensure microcircuit pattern formation using thin-film technology, as well as improve heat distribution from transistor crystals, reduce thermal resistance and increase the reliability of microcircuits.

Claims (8)

1. Способ изготовления микросхем, включающий формирование на металлической подложке слоя керамики путем нанесения порошкообразного керамического материала, его шлифование и последующее формирование рисунка микросхем, отличающийся тем, что в начале на металлическую подложку путем плазменного напыления наносят подслой из порошка интерметаллического соединения никеля с алюминием, с размером частиц 20-70 мкм, на который напыляют слой керамики из порошка окиси алюминия с алюмосиликатным стеклом, а после шлифования слоя наносят слой боросиликатного стекла и подвергают поверхность керамического слоя пропитке стеклом и глазурованию.1. A method of manufacturing microcircuits, including the formation of a ceramic layer on a metal substrate by applying a powdered ceramic material, its grinding and subsequent formation of a microcircuit pattern, characterized in that in the beginning a sublayer is applied to the metal substrate by plasma spraying from an intermetallic compound of nickel with aluminum, s a particle size of 20-70 microns, on which a layer of ceramic from an alumina powder with aluminosilicate glass is sprayed, and after grinding the layer, a layer of borosil is applied ikatnogo glass and subject the surface of the ceramic layer to glass impregnation and glazing. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитку стеклом и глазурование проводят одновременно.2. The method according to claim 1, characterized in that the glass is impregnated and glazed simultaneously. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлический подслой имеет толщину 50-100 мкм.3. The method according to claim 1, characterized in that the metal sublayer has a thickness of 50-100 microns. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение металлического подслоя проводят в аргонно-азотной плазме.4. The method according to claim 1, characterized in that the deposition of the metal sublayer is carried out in argon-nitrogen plasma. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве керамики используют смесь порошков окиси алюминия и алюмосиликатного стекла в соотношении 90-96% Al2O3 и 10-4% алюмосиликатное стекло.5. The method according to claim 1, characterized in that the ceramics use a mixture of powders of aluminum oxide and aluminosilicate glass in a ratio of 90-96% Al 2 O 3 and 10-4% aluminosilicate glass. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пропиточного стекла и слоя глазури используют боросиликатное стекло.6. The method according to claim 1, characterized in that borosilicate glass is used as an impregnating glass and a layer of glaze. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что стекло для пропитки и глазурь имеют толщину 35-40 мкм.7. The method according to claim 1, characterized in that the glass for impregnation and glaze have a thickness of 35-40 microns. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование металлизационного рисунка микросхем проводят по тонкопленочной технологии с получением минимального размера элемента 10 мкм. 8. The method according to claim 1, characterized in that the metallization pattern of the microcircuit is carried out according to thin-film technology with a minimum element size of 10 μm.
RU2008106682/09A 2008-02-20 2008-02-20 Method of chip fabrication RU2384027C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106682/09A RU2384027C2 (en) 2008-02-20 2008-02-20 Method of chip fabrication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106682/09A RU2384027C2 (en) 2008-02-20 2008-02-20 Method of chip fabrication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008106682A RU2008106682A (en) 2009-08-27
RU2384027C2 true RU2384027C2 (en) 2010-03-10

Family

ID=41149391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008106682/09A RU2384027C2 (en) 2008-02-20 2008-02-20 Method of chip fabrication

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2384027C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492000C1 (en) * 2012-02-02 2013-09-10 Алексей Владимирович Крылов Method of coat application onto glass or ceramic surface
RU2499374C2 (en) * 2012-01-24 2013-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик" Printed circuit board
WO2015065654A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 Ferro Corporation Dielectric pastes for aluminum substrates
RU2636654C2 (en) * 2015-11-26 2017-11-27 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of manufacturing resistor on crystalline or polycrystalline substrate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499374C2 (en) * 2012-01-24 2013-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик" Printed circuit board
RU2492000C1 (en) * 2012-02-02 2013-09-10 Алексей Владимирович Крылов Method of coat application onto glass or ceramic surface
WO2015065654A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 Ferro Corporation Dielectric pastes for aluminum substrates
US9776911B2 (en) 2013-10-28 2017-10-03 Ferro Corporation Dielectric pastes for aluminum substrates
RU2636654C2 (en) * 2015-11-26 2017-11-27 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of manufacturing resistor on crystalline or polycrystalline substrate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008106682A (en) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1784367B1 (en) Lead-free and cadmium-free conductive thick film pastes
US20060102613A1 (en) Semiconductor fabrication device heater and heating device equipped with the same
EP0396806B1 (en) Glass-ceramic structure and method for making same
JP2021019123A (en) Ceramic electronic component
JP5526632B2 (en) Insulating substrate, insulating circuit substrate, semiconductor device, manufacturing method of insulating substrate, and manufacturing method of insulating circuit substrate
US7888187B2 (en) Element mounting substrate and method for manufacturing same
TWI413146B (en) Fuse for a chip and method for production of the same
JP2010287869A (en) Substrate used for power module, substrate used for power module with cooling device, power module, and method for manufacturing substrate used for power module
RU2384027C2 (en) Method of chip fabrication
US7306858B2 (en) Aluminum nitride sintered body
WO2016016140A1 (en) Circuit carrier, electronic assembly, method for producing a circuit carrier
CN102560371A (en) Gold-stannum alloy film preparation technology
KR20100025502A (en) Insulated metal components and method of manufacturing the same
WO2017108939A1 (en) Thick-film paste mediated ceramics bonded with metal or metal hybrid foils
US5856028A (en) Process for producing a metal-coated, metallized component of aluminum nitride ceramic and metal-coated component obtained thereby
RU2687598C1 (en) Metallization method of ceramics for soldering
KR100764386B1 (en) Insulation structure for high thermal condition and its manufacturing method
US7341969B2 (en) Aluminum nitride sintered body
KR20200063213A (en) Method for manufacturing semi-finished metal products, method for manufacturing metal-ceramic substrates and metal-ceramic substrates
WO2015025347A1 (en) Electronic circuit board, semiconductor device using same, and manufacturing method for same
US4842959A (en) Aluminum enamel board
RU2454841C2 (en) Circuit substrate
WO2020009338A1 (en) Metallized ceramic substrate and method for manufacturing same
KR102606192B1 (en) Nickel alloy composition of copper adhesion layer for copper bonded nitride substrate
US6471805B1 (en) Method of forming metal contact pads on a metal support substrate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140221