SU1754682A1

SU1754682A1 - Стекло дл изол ционного покрыти металла

Info

Publication number: SU1754682A1
Application number: SU904866067A
Authority: SU
Inventors: Нинель Мироновна Бобкова; Людмила Федоровна Папко; Сергей Александрович Зайдман; Лилия Ринатовна Ермолаева
Original assignee: Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1992-08-15

Abstract

Изобретение: дл формировани изолирующих покрытий медной проводниковой разводки коммутационных плат на металло- диэлектрических подложках. Сущность изобретени : стекло содержит, мас.%: оксид кремни 4,0-7,2; оксид алюмини 4,5-6,0; оксид бора 16,8-18,2; оксид бари 57,8-62,1, оксид кальци 3,5-5,1; оксид хрома 0.3-0,7; оксид магни 1,1-3,7; оксид циркони 2,6- 4,8; оксид ванади 0,5-1,1. Характеристика покрыти : КТР (105-1080 , тангенс угла диэлектрических потерь при 25&deg;С и 10 Гц (8-9) , удельное объемное сопротивление при 25&deg;С (28-7) -1014 Ом- см, адгез к медному проводнику 5,7-6,1 МПа. 1 табл.

Description

Изобретение относитс к технологии силикатов и предназначено дл формировани изолирующих покрытий медной проводниковой разводки коммутационных плат на металлодиэлектрических подложках, используемых в радиоэлектронной аппаратуре .

Формирование медных проводников, обладающих р дом технологических преимуществ и имеющих невысокую стоимость в сравнении с проводниками на основе драгоценных металлов, требует проведени процесса вжигани в строго контролируемой инертной атмосфере. Поэтому к диэлектрическим стекловидным материалам, предназначенным дл изол ции медных проводников, предъ вл ютс требовани совместимости с технологией вжигани в инертной атмосфере. При вжигании в атмосфере азота либо аргона стекловидное покрытие должна образовывать

качественную, не имеющую пор пленку, должно обеспечиватьс удаление органического св зующего, вход щего в состав диэлектрической пасты. Последнее затруднено отсутствием окислител в зоне обжига, необходимого дл деструкции углеродсодер- жащих органических соединений. Кроме того, должно отсутствовать взаимодействие между проводниковыми и диэлектрическими сло ми (окисление меди, диффузи ее в слой диэлектрика), обеспечиватьс совместимость изолирующих покрытий с металло- диэлектрической подложкой по ТКЛР (100 - 110- 10 7К 1).

Известен состав диэлектрического стекловидного материала дл многослойных ин- тегральных схем на медной основе, включающий, мас.%): ZnO 15-25, MgO 10-25, ВаОЗ-12, 5-20. SI02 35-50, P20s 0-3, ZrSlO/iO-5, Sro3-12.

XI

сл

N о

00

ю

Недостатками данного материала вл ютс высока температура вжигани (850- 950°С) и пониженный ТКЛР (73,6-93,0- ), не отвечающий ТКЛР металлодиэлект- рической подложки.

Известен состав стекла дл толстопленочных диэлектрических элементов, содержащий , мас.%: SI02 2,2-8,0; АЬОз 6,1-7,0; В20з 14,8-18,8; ВаО 58.1-63,0; СаО 5,4-6.3; SrO 1,5-4,0; Сг20з 0,3-1,0; МоОз 0,5-2,0.

Недостатками данного материала вл ютс низка прочность сцеплени с медным проводником и пониженное сопротивление изол ции, что св зано с окислением медного проводника подслоем изолирующего покрыти .

Наиболее близким к предлагаемому вл етс состав ферритты дл эмалевого покрыти по стали, включающий, мас.%: SiOa 17,3-21,1; 3,6-8,4; В20з 5,6-7,2; ВаО 44,7-51,5; СгаОз 0,3-0,9; VaOs 0,8-1.9; Со20з 0.3-1.0; СаО 7,8-21,0; Zr02 1.2-4.9.

К недостаткам данного материала могут быть отнесены низкие электроизол ционные характеристики изолирующего покрыти , сформированного вжиганием в инертной атмосфере, а также низка адгези к медному проводнику.

Целью изобретени вл етс повышение удельного объемного сопротивлени изол ции и адгезии к медному проводнику.

Поставленна цель достигаетс тем, что предлагаемый состав, включающий S102. А120з. В20з. ВаО , СаО, СпгОз, MgO, Zr02, V20s, содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: SI02 4,0- 7,2; 4,5-6.0; В20з 16,8-18,2; ВаО 57,8- 62,1; СаО 3,5-5,1; 0,3-0,7; MgO 1,1-3,7; Zr02 2.6-4,8; V20s 0.5-1,1.

Синтез стекла проводилс в газовой пламенной печи при 1300°С с выдержкой при максимальной температуре 1 ч.

В качестве сырьевых материалов используетс кварцевый песок, глинозем, борна кислота, углекислый барий, углекислый кальций, оксиды хрома, магни , циркона и ванади .

П р и м е р 1. Предлагаемый состав стекла содержит следующие компоненты, мас.%: SI02 5.6; АЬОз 4,5; В20з 16,8; ВаО 60,8; СаО 4,2; СпгОз 0,7; MgO 3,7; ZrOa 2.6; V205 1.1.

Сырьевые материалы взвешивают на технических весах и перемешивают, шихту засыпают в корундизовые тигли и помещают в газовую печь. Максимальна температура варки составл ет 1300°С при выдержке в течение 1 ч, скорость подъема температуры в печи - 250°С/ч.

Сваренную стекломассу выливают в воду дл получени гранул та. Гранул т высушивают и размалывают в планетарной мельнице до порошка с удельной поверхностью 6000 см2/г. Нанесение изолирующих покрытий проводитс методом трафаретной печати из паст на основе порошка стекла. Вжигание изол ционных покрытий проводитс в конвейерной электропечи в атмосфере аргона при 750°С, подъем температуры и охлаждение со скоростью 50°С/мин. Врем выдержки при максимальной температуре составл ет 10 мин. В процессе обжига происходит кристаллизаци

стекла с выделением в качестве кристаллических фаз цельзиана, бората и алюмината бари .

Изготовление образцов дл определени физико-механических Свойств стекол

осуществл ют методом отливки в стальные формы с последующим отжигом при 510°С.

Синтез стекол остальных составов и формирование изолирующих покрытий на

их основе проводитс аналогично приведенному примеру.

Составы стекол и их физико-механические свойства приведены в таблице. Составы , наход щиес за пределами

предлагаемой области, не отвечают требовани м по ТКЛР, который должен составл ть (100-110) , имеют более низкую прочность сцеплени с медным проводником (3,8-4,3 МПа).

Как видно из таблицы, стекло предлагаемого состава в сравнении с прототипом имеет более высокую прочность сцеплени с медными проводниками (5,7-6,1 МПа), повышенные электроизол ционные свойства:

удельное объемное сопротивление изол ции составл ет (2,8-7,0)- 1014 Ом- см. При вжигании в атмосфере аргона изол ционного покрыти на основе стекла-прототипа не обеспечиваетс полное удаление органического св зующего, вход щего в состав диэлектрической пасты. Наличие остатков углеродных соединений преп тствует формированию плотной бездефектной структуры покрыти , обуславливает наличие пор,

раковин. Это вл етс причиной снижени электроизол ционных свойств (удельное объемное сопротивление изол ции не превышает 5,5- Ю10 Ом см), адгезии к медному проводнику, составл ющей 3,4 МПа.

Таким образом, использование предлагаемого материала, отличающегос высокой прочностью сцеплени с медной проводниковой разводкой, высоким удельным обьем- ным сопротивлением изол ции, совместимостью с технологией вжигани в

инертной атмосфере, заданным температурным коэффициентом линейного расширени , дл формировани изол ционного покрыти медной разводки коммутационных плат на металлодиэлектрической подложке позвол ет создать толстопленочные многослойные структуры на медной основе и заменить дорогосто щие системы паст, выполненные на основе золота, серебра и паллади , одновременно улучшив электрофизические характеристики коммутационных плат.

(

0

Claims

Формула изобретени Стекло дл изол ционного покрыти металла, включающее S102, АЬОз, В20з, ВаО, СаО, СггОз, MgO, Zr02, , отличающеес тем, что, с целью повышени удельного обьемного сопротивлени изол ции и адгезии к медному проводнику, оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: SI02 4,0-7,2; А120з 4,5-6,0; В20з 16,8-18,2; ВаО 57,8-62,1;СаО 3,5-5,1; СггОз 0,3-0,7; MgO 1,1-3,7; Zr02 2,6- 4.8; У20з 0,5-1,1.