СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ Российский патент 2002 года по МПК H05K3/02 

Изобретение относится к областям науки и техники, где необходимы технологии, позволяющие создавать проводящие покрытия на диэлектрических подложках. В первую очередь потребность в такого рода технологиях испытывают разработчики микроэлектронных устройств и, в частности, гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона.

Известен способ лазерной металлизации керамических подложек из оксида алюминия [1]. Он заключается в активации поверхности оксида алюминия воздействием мощного ИК-излучения и последующее осаждение на эту поверхность тонкого слоя металла, который в свою очередь является основой для электрохимического осаждения основного слоя металла. Один из главных недостатков - использование лазера не исключает из технологического процесса режим химического осаждения металла и, как следствие, метод не может обеспечить высокую химическую чистоту и прочность сцепления покрытия с керамикой.

Другой способ - это прямая локальная металлизация поверхности подложек из нитрида алюминия при воздействии лазерного излучения [2]. Этот способ является прототипом изобретения. Металлизация осуществляется за счет спинодального распада нитрида алюминия с образованием на поверхности слоя металлического алюминия. Главный недостаток такого способа металлизации заключается в том, что получаемые слои алюминия имеют малую толщину и высокую пористость и не могут применяться в качестве проводящих элементов, а лишь в качестве основы для дальнейшего электрохимического наращивания этих элементов.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологического процесса получения проводящего покрытия высокой химической чистоты на диэлектрике, увеличение прочности сцепления покрытия с подложкой, а также его плотности.

Технический результат достигается тем, что в способе лазерной металлизации диэлектрической подложки, основанном на обработке поверхности подложки лазерным лучом, новым является то, что в качестве диэлектрика используются бораты меди СuВ₂O₄ и Сu₃В₂О₆ в монокристаллическом состоянии и стекло состава СuО-В₂О₃ и диэлектрическую подложку обрабатывают лазерным излучением в атмосфере продуктов сгорания углеводородов. Новым в способе является и то, что размер области металлизации диэлектрической подложки задают размером пятна лазерного излучения, а толщину слоя меди регулируют мощностью и продолжительностью воздействия лазерного излучения.

На чертеже дана иллюстрация способа лазерной металлизации диэлектрической подложки.

Пример реализации способа. Изделие в виде пластинки изготавливают из монокристаллов СuВ₂O₄, Сu₃В₂О₆ или медноборатных стекол. Монокристаллы выращиваются методом из раствора в расплаве по технологии, описанной в [3], стекла получают расплавом смеси Сu-O и В₂O₃ [4] с последующей закалкой. На поверхность изделия 1 (см. чертеж) наноситься глицерин 2, сверху пластинка материала покрывается пленкой лавсана 3. В технологическом процессе используется лазер ближнего ИК-диапазона 4, пленка лавсана является прозрачной в этом диапазоне. В результате воздействия луча лазера 5 происходит локальный разогрев подложки и слоя глицерина. При мощности излучения Р~50 Вт/см² глицерин сгорает в локальном объеме в области воздействия луча, пленка лавсана препятствует разлету продуктов его сгорания и лазерная термообработка подложки происходит в атмосфере продуктов сгорания глицерина. При времени воздействия лазерного излучения t~2 мин на поверхности подложки образуется медное покрытие толщиной до 5 мкм. Размер области металлизации определяется размером пятна лазерного излучения, толщину слоя меди можно регулировать величинами Р и t. Использование сканирующего луча лазера позволяет получать топологический рисунок проводящего покрытия на диэлектрической подложке любой сложности с высокой точностью.

Покрытие обладает высокой химической чистотой, стойкостью к окислению, имеет высокую прочность сцепления с подложкой. Эти свойства определяются выбором материала подложки и механизмом образованием меди на поверхности материала - медь не привноситься извне, а ее источником является сам материал.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Г. А.Шафеев, Лазерная активация и металлизация диэлектриков. - Квантовая электроника, т. 24, 12, 1997, с. 1137-1144.

2. С. В. Смирнов, В. В.Дохтуров, А.Н.Гаврилов, Лазерно-стимулированные процессы в технологии ГИС СВЧ. - Электронная промышленность, 1998, 1-2, с. 44-46 (прототип).

3. Г. А. Петраковский, К.А.Саблина, Д.А.Великанов, А.М.Воротынов, Н.В. Волков, А. Ф. Бовина, Синтез и магнитные свойства монокристалла метабората меди СuВ₂O₄. - Кристаллография, 2000, т. 45, в. 5, с. 926-929.

4. Г. К.Абдулаев, П.Ф.Рза-заде, С.Х.Мамедов, Физико-химическое исследование тройной системы Li₂O-CuO-B₂O₃. - ЖНХ, т. 27, 7, с. 1837-1841.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к проводящим покрытиям на диэлектрических подложках, которые используются в микроэлектронных устройствах и, в частности в гибридных интегральных схемах СВЧ-диапазона. Техническим результатом изобретения является упрощение технологического процесса получения проводящего покрытия высокой химической чистоты на диэлектрике, увеличение прочности сцепления покрытия с подложкой, а также его плотности. Технический результат достигается за счет того, что в способе лазерной металлизации диэлектрической подложки, основанном на обработке поверхности подложки лазерным лучом, новым является то, что в качестве диэлектрика используются бораты меди CuB₂O₄ и Cu₃В₂О₆ в монокристаллическом состоянии и стекло состава CuО-В₂О₃ и диэлектрическую подложку обрабатывают лазерным излучением в атмосфере продуктов сгорания углеводородов. Новым в способе является и то, что размер области металлизации диэлектрической подложки задают размером пятна лазерного излучения, а толщину слоя меди регулируют мощностью и продолжительностью воздействия лазерного излучения. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ лазерной металлизации диэлектрической подложки, включающий обработку поверхности подложки лазерным лучом, отличающийся тем, что в качестве диэлектрика используются бораты меди CuB₂О₄ и Сu₃В₂О₆ в монокристаллическом состоянии и стекло состава СuО-В₂О₃ и диэлектрическую подложку обрабатывают лазерным излучением в атмосфере продуктов сгорания углеводородов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размер области металлизации диэлектрической подложки задают размером пятна лазерного излучения, а толщину слоя меди регулируют мощностью и продолжительностью воздействия лазерного излучения.