RU2815518C1 - Способ гальванического покрытия золотом корпусов полупроводниковых приборов - Google Patents
Способ гальванического покрытия золотом корпусов полупроводниковых приборов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815518C1 RU2815518C1 RU2023121955A RU2023121955A RU2815518C1 RU 2815518 C1 RU2815518 C1 RU 2815518C1 RU 2023121955 A RU2023121955 A RU 2023121955A RU 2023121955 A RU2023121955 A RU 2023121955A RU 2815518 C1 RU2815518 C1 RU 2815518C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- drying
- gold
- cases
- electrolyte
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 36
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N Niacin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CN=C1 PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229960003512 nicotinic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано при нанесении гальванических покрытий на корпуса полупроводниковых приборов. Способ включает химическое или гальваническое осаждение никеля, гальваническое осаждение золота, финишную промывку в дистиллированной или деионизованной воде и сушку, после промывки и сушки проводят резкий нагрев корпусов за 3-6 секунд до температуры 300-350°C, а после охлаждения корпусов проводят дополнительную финишную промывку и сушку. Технический результат: удаление из скрытого в микрополостях электролита и солей с поверхности покрытия, которые могут привести к коррозии металлических площадок кристалла, алюминиевых монтажных проводников и т.п., смонтированного прибора в корпусе с гальваническим покрытием золотом. 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано при нанесении гальванических покрытий на корпуса полупроводниковых приборов.
В полупроводниковом производстве известен способ гальванического покрытия золотом [а.с. СССР № 1775505 от 1992.11.15], в котором используют электролит, содержащий золото в виде дицианоаурата калия, лимонную кислоту, аммиак, никотиновую кислоту. Осаждение ведут при рН 5,2-5,7 и 45°C. Катодная плотность тока 0,2 А/дм². Аммиак выполняет роль проводящей добавки, введение в состав никотиновой кислоты измельчает структуру осадка, что приводит к уменьшению пористости и повышению пластичности золотого покрытия.
Данный способ направлен на улучшение внутренней структуры покрытия и уменьшение пористости, но не освобождает покрытие от электролита, находящегося в микрополостях внутри покрытия, который может приводить к коррозии элементов приборов электронной техники, собранных в корпусах с таким покрытием. Например, к действию запечатанного в микрополостях электролита в покрытии чрезвычайно чувствительны резонаторы на поверхностно акустических волнах, в которых используют осаждённый субмикронный слой алюминия на подложку из монокристалла кварца [Патент РФ RU1335110 от 15.10.1994 и Полосовые фильтры на ПАВ для трактов промежуточных частот УВЧ диапазона. Докучаев Ю.П., Кондратьев Ю.П., Попко В.А., Сидоров В.А., Тимашев В.В., Тюрин А.В., Федорец В.Н., Швец В.Б. Электронная промышленность 1/92, ЦНИИ "Электроника", 1992]. В загерметизированном корпусе, покрытом гальваническим никелем и золотом, через несколько часов алюминий стравливается и резонатор оказывается не работоспособным.
Известен способ гальванического покрытия золотом изделий по подслою никеля [Б.А. Косарев, О.И. Солодовникова, Технология гальванического меднения и золочения СВЧ плат. Сборник докладов V Международной научно-технической конференции Радиотехника, Электроника, Связь. Омск, 07-09 октября 2019 года, с. 389].
Состав электролита:
Аммоний фосфорнокислый - однозамещенный, кг 0,040;
Аммоний фосфорнокислый двухзамещенный, кг 0,080;
Калий дицианоаурат, кг 0,012;
Дистиллированная вода, л 1.
Толщина золотых покрытий составляет 1-15 мкм. Обязательным условием гальванического осаждения золота является наличие слоя никеля между медью и золотом. Толщина слоя никеля варьируется от 0,5 до 9 мкм. Слой никеля предотвращает диффузию меди в золото. Температура электролита золочения в процессе осаждения составляла 72-74°С.
Данный способ предотвращает проникновение меди на поверхность покрытия, но не освобождает покрытие от электролита, находящегося во внутренних микрополостях покрытия.
Ближайшим аналогом является способ нанесения многослойного металлического покрытия корпуса СВЧ-прибора [Патент №2054751 от 20.02.1996], в котором последовательно осаждают слой никеля толщиной 0,8-2 мкм, нижний слой золота, палладия толщиной 0,5-1 мкм, верхний слой золота.
Данный способ направлен на уменьшение электрических потерь на СВЧ в металлическом покрытии корпуса, но не освобождает покрытие от электролита, находящегося в микрополостях внутри покрытия.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является удаление из скрытого в микрополостях электролита и солей с поверхности покрытия, которые могут привести к коррозии металлических площадок кристалла, алюминиевых монтажных проводников и т.п., смонтированного прибора в корпусе с гальваническим покрытием золотом.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе покрытия золотом корпусов полупроводниковых приборов, включающем химическое или гальваническое осаждение никеля, гальваническое осаждение золота, финишную промывку в дистиллированной или деионизованной воде и сушку, после промывки и сушки проводят резкий нагрев корпусов до температуры 300-350°C и после охлаждения корпусов проводят дополнительную финишную промывку и сушку. Предпочтительно нагрев корпусов до температуры 300-350°C проводить за 3-6 секунд.
Экспериментально было обнаружено наличие запечатанного электролита в микрополостях покрытия, покрытого никелем и золотом корпуса транзистора S диапазона частот типа А 893 Б (Фиг. 1). Корпуса транзисторов помещали на столик для монтажа полупроводникового кристалла, нагретого до температуры 300-350°C. Под микроскопом с увеличением х16 наблюдалось через 3-6 секунд на поверхности покрытия появление коричневатого шарика электролита диаметром 1-2 мм быстро испаряющегося, оставляя на поверхности покрытия соли, которые могут вызывать коррозию элементов полупроводникового прибора.
Некоторые металлические покрытия требуют термической обработки при достаточно высоких температурах, например, получение твёрдых покрытий по шифру Хим.Н.тв на деталях из стали, меди при температуре 320-350°С. При этом не рекомендуется проводить термообработку с резким подъёмом температуры, способным приводить к резкому выделению газов, вызывающему вспучивание и отслоение покрытия [Груев И.Д., Матвеев Н.И., Сергеева Н.Г. Электрохимические покрытия изделий радиоэлектронной аппаратуры. 18.01.1988 г., с.263 - 266].
При рекомендуемом медленном нагреве при температуре выше 100°C вода из раствора электролита, находящегося в микрополостях покрытия, начинает испарятся. При этом все соли электролита будут оставаться в микрополостях.
При быстром нагреве до температуры 300-350°C произойдёт взрывное испарение воды, что приведёт к образованию микротрещин в покрытии, через которые на поверхность покрытия выйдет электролит. После испарения воды из электролита соли, оказавшиеся на поверхности покрытия, удаляются дополнительной промывкой в дистилированной или деионизованной воде. Отслоение и вспучивание покрытия будут свидетельствовать о браке корпусов по покрытию, в то время как микротрещины на качество корпусов не влияют.
На 60-ти корпусах транзистора типа А 893 Б, изготовленных с покрытием золотом, включающем химическое или гальваническое осаждение никеля, гальваническое осаждение золота, финишную промывку в деионизованной воде и сушку при температуре 70°C в течение 2-х часов были измерены электрические сопротивления между электрически изолированными участками металлизации:
- после приёмки корпусов ОТК (электрическое сопротивление между изолированными участками металлизации ≥1010Ом);
- после обдува корпусов увлажнённым воздухом в течение 5 секунд (влажность воздуха при обдуве для всех корпусов была одинаковой);
- в процессе сушки корпусов при температуре 70°C с фиксацией времени восстановления электрического сопротивления между электрически изолированными участками металлизации.
В партии № 1 10-ть корпусов нагревали до температуры 350°C в течение 2-х часов, обдували увлажнённым воздухом и в процессе сушки при температуре 70°C фиксировали время восстановления электрического сопротивления между электрически изолированными участками металлизации.
В партии № 2 10-ть корпусов нагревали до температуры 300°C в течение 3-х секунд, обдували увлажнённым воздухом и в процессе сушки при температуре 70°C фиксировали время восстановления электрического сопротивления между электрически изолированными участками металлизации.
В партии № 3 10-ть корпусов нагревали до температуры 300°C в течение 10-ти секунд, обдували увлажнённым воздухом и в процессе сушки при температуре 70°C фиксировали время восстановления электрического сопротивления между электрически изолированными участками металлизации.
Партии № 4 и № 5 проводили аналогично партиям № 2 и № 3 с нагревом до 350°C.
При нагреве второй, третьей, четвёртой и пятой партий на корпусах наблюдалось на поверхности покрытия появление электролита.
При нагреве партии № 6 из 10-ти корпусов до температуры 300°C в течение 15-ти секунд появление электролита на поверхности покрытия имело место только на 3-х корпусах.
Электрические сопротивления R1 (после обдува увлажнённым воздухом) и время их восстановления t1 при сушке до исходного значения ≥1010 Ом приведены в Таблице № 1.
Электрические сопротивления R2 (после дополнительной отмывки и сушки) и время их восстановления t2 при сушке до исходного значения ≥1010 Ом приведены в Таблице № 2.
Представленные в Таблице № 1 данные подтверждают, что в корпусах партий № 1 и в 7-ми корпусах партии № 6 из-за медленного нагрева электролит не вышел на поверхность покрытия и после обдува увлажнённым воздухом время восстановления t1 электрического сопротивления R1 между изолированными участками металлизации при сушке до исходного значения ≥1010 Ом меньше, чем t1 у корпусов партий №№ 2-5 и 3-х корпусов партии №6 поскольку вышедшие на поверхность покрытия соли поглощают большее количество влаги.
Представленные в Таблице № 2 данные подтверждают, что в корпусах партий №№ 2-5 и в 3-х корпусах партии № 6 электролит вышел на поверхность покрытия и его соли были удалены практически полностью дополнительной промывкой и после обдува высушенных после дополнительной промывки корпусов увлажнённым воздухом электрическое сопротивление R2 между изолированными участками металлизации повысилось, а время восстановления t2 при сушке до исходного значения ≥1010 Ом существенно снизилось, поскольку оно в основном определяется только удалением влаги с чистой поверхности покрытия.
Снижение после обдува высушенных после дополнительной промывки корпусов увлажнённым воздухом электрического сопротивления R2 объясняется сравнительно низким удельным электрическим сопротивлением влаги на поверхности покрытия. Корпуса после сушки обдували воздухом, увлажнённым парами деионизованной воды, для электронной промышленности в соответствии с ОСТ 11.029.003-80 максимальное удельное электрическое сопротивление которой при температуре 20°C 18 МОм × см в то время, как удельное объёмное электрическое сопротивление, например, алюмооксидной керамики ВК 100 равно 2⋅1014 Ом⋅см.
| Таблица № 1 | |||
| № партии |
R1, Ом | t, сек | Примечания |
| 1 | 105-106 | 30-40 | |
| 2 | 104-104 | 45-60 | |
| 3 | 104-104 | 45-60 | |
| 4 | 104-104 | 45-60 | |
| 5 | 104-104 | 45-60 | |
| 6 | 105-106 | 45-60 | На 3-х корпусах из партии № 6 |
| 6 | 105-106 | 30-40 | На 7-ми корпусах из партии №6 |
| Таблица № 2. | |||
| партии | R2, Ом | t, сек | Примечания |
| 2 | 105-106 | 7 | |
| 3 | 105-106 | 6 | |
| 4 | 105-106 | 6 | |
| 5 | 105-106 | 6 | |
| 6 | 105-106 | 7 | На 3-х корпусах из партии № 6 |
| 6 | 105-106 | 30-40 | На 7-ми корпусах из партии №6 |
Claims (1)
- Способ гальванического покрытия золотом корпусов полупроводниковых приборов, включающий химическое или гальваническое осаждение никеля, гальваническое осаждение золота, финишную промывку в дистиллированной или деионизованной воде и сушку, отличающийся тем, что после промывки и сушки проводят резкий нагрев корпусов за 3-6 секунд до температуры 300-350°С, а после охлаждения корпусов проводят дополнительную финишную промывку и сушку.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815518C1 true RU2815518C1 (ru) | 2024-03-18 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1335110C (ru) * | 1985-08-09 | 1994-10-15 | В.И Федосов | Способ изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах |
| RU2054751C1 (ru) * | 1993-03-09 | 1996-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью НПО "Вариация" | Многослойное металлическое покрытие корпуса свч-прибора |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1335110C (ru) * | 1985-08-09 | 1994-10-15 | В.И Федосов | Способ изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах |
| RU2054751C1 (ru) * | 1993-03-09 | 1996-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью НПО "Вариация" | Многослойное металлическое покрытие корпуса свч-прибора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101894668B (zh) | 层叠型电子零件及其制造方法 | |
| US4795658A (en) | Method of metallizing ceramic material | |
| JPS6133077B2 (ru) | ||
| US4328048A (en) | Method of forming copper conductor | |
| EP0591198A1 (en) | PROCESS FOR COATING A DIELECTRIC CERAMIC PART. | |
| JPS61121501A (ja) | 誘電体共振器およびその製造方法 | |
| CN1318644C (zh) | 电子设备的层叠结构和无电镀金方法 | |
| RU2815518C1 (ru) | Способ гальванического покрытия золотом корпусов полупроводниковых приборов | |
| JPH0712110B2 (ja) | 印刷回路板の製造方法 | |
| US3984290A (en) | Method of forming intralayer junctions in a multilayer structure | |
| JP3563832B2 (ja) | 表面還元を用いたフェライトの金属化方法 | |
| JPS6341049A (ja) | ヴアイア接続を有する多層回路 | |
| EP0499842A2 (en) | Thin film capacitor | |
| US4833004A (en) | Structure of copper conductor and method of forming same | |
| US6358390B1 (en) | Method for forming electrode | |
| JPS6056073A (ja) | セラミツク基板への部分厚付け金被覆方法 | |
| US6773760B1 (en) | Method for metallizing surfaces of substrates | |
| JP2004253997A (ja) | 電子部品の製造方法、電子部品、共振器、及びフィルタ | |
| JP4048427B2 (ja) | 電子部品の製造方法、及び電子部品 | |
| US3934985A (en) | Multilayer structure | |
| JP3846708B2 (ja) | 電子部品のめっき方法、及び電子部品の製造方法 | |
| JPH05160551A (ja) | 電子部品実装窒化アルミニウム基板の製造方法 | |
| Khoperia | ADHESION OF Ni-P COATING TO DIELECTRIC AND ELECTROLESS PLATING FOR PIEZOENGINEERING | |
| JPS6295894A (ja) | スル−ホ−ル基板の製造方法 | |
| KR20230078538A (ko) | 복합 재료 필라멘트의 제조 방법 |