Способ изготовления плат для гибридных интегральных схем Советский патент 1984 года по МПК H05K3/06 

к«.,.«.--к«.-«ль.-«....,х

ере/г, f

м

1

о а: со Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способу соа Дания плат для гибридных интегральных схем с двухуровневой разводкой Известен способ изготовления плат для гибридных интегральных. схем с двухуровневой разводкой, вкл чающий нанесение фоторезистора на металлическую подложку, двустороннюю фотолитографию, электрическое осаждение металла, селективно травя щегося по отношению к подложке, формирование в центральной части подложки покрытия из диэлектрическо го компаунда и травление подложки На всю толщину в областях, не защищенных фоторезистором и электрохими чески осаясденным металлом, В процессе двусторонней фотоли. тографий на металлической подложке формируют маску из фоторезиста с элементами рисунка проводников схемы гантелеобразной формы, а травление подложки в областях, не защищен ных фоторезистором и электрохимически осажденным металлом, проводят до образования разрывов в металличе ской подложке в областях пересечений проводников схемы ij . Вследствие того, что проводники tinaT, изготовленных данным способом удерживаются только силами адгезии их металла к диэлектрическому компаунду,, который, в свою очередь. Служит постоянным основанием штаты Механические и тепловые- характеристики таких плат (устойчивость к уд Рам, вибрации, термоциклам, а также Тепловое сопротивление) невысоки. Цель изобретения - улучшение ме Канических и тепловых характеристи I плат, Поставленная цель достигается Тем, что согласно способу изготовле ния плат для гибридных интегральных схем перед формированием в Центральной части подложки покрытия Из диэлектрического компаунда пройодят подтравливаниеi подложки на Глубину 0,01-0,50 от минимальной Ирины проводника, а .формирование Покрытия из диэлектрического компаУнда проводят путем последовательного размещения над поверхностью ЙОдложки склеивающей прокладки и таллической пластины с последуюЧИм прессованием при температуре Размягчения материала склеивающей прокладки, Благодаря тому, что в качестве Постоянного основания платы испольЭУют металлическую пластину, отде Нную от проводников cxevbj тонким ЭЯоем диэлектрического компаунда, полученным в результате сжатия и .термообработки склеивающей прокладМй, обеспечиваются высокие механические и тепловые характеристики платы. Наличие отверстий в склеивающей прокладке позволяет не только точно ее базировать по штифтам относительно подложки и металлической пластины-основания, но и существенно улучшить тепловые режимы монтируемых на платы элементов. Для этого достаточно часть отверстий выполнить в местах установки тепловыделяющих элементов, при этом будет обеспечен их непосредственный контакт с металлической пластиной-основанием и наиболее ее благоприятные условия для теплоотдачи, Перед формированием покрытия из диэлектрического компаунда металлическую подложку с элементами рисунка проводников схемы подвергают подтравливанию, Этк1 обеспечивается рельефное выступание проводников схемы и нйвисание их краев над подтравленной поверхностью металлической подложки перед формированием покрытия их диэлектрического компаунда. Последний, переходя в текучее состояние при сжатии и термообработке склеивающей прокладки, затекает в зазоры между подложкой и нависающими краями проводников схемы, обеспечивая их охват. В такой структуре металлические характеристики платы определяются не силами адгезии проводников к диэлектрику, а объемными прочностными характеристиками диэлектрического компаунда, которые значительно выше. При возникновении сдвиговых и отрывных усилий, приложенных к проводни-;кам, последние не отслаиваются вплоть до объемного разрушения диэ лектрического компаунда, Подобная структура платы позволяет резко снизить вредные явления утечек и электромиграций- между проводниками схемы, так как острые и неровные края проводников, где обычно имеет место наибольший градиент поверхностного потенциала, здесь залиты твердым диэлектриком, . Данный эффект достигается при глубине подтравливания не менее 0,05 от ширины проводника. Эта величина соответствует типовому режиму травления, при котором боковое подтравливание примерно равно глубине травления. Необходимо, чтобы не было нарушено соединение всех проводников с подложкой во избежание их смещений при последующих операциях. Для этого глубина травления не должна превышать 0,45 от минимальной ширины проводника. При типовом режиме травления в этом случае между проводником и подложкой сохранится перемычка, примерно равная 0,1 от ширины проводника, что практически достаточно.

Таким образом, глубина подтравливания должна находиться в пределах 0,05-0.,45 от минимальной ширины проводника.

При специальных режимах травления, когда соотнотиение между глубиной травления и боковым подтравливанием другое, величина этих пределов может быть расширена, но не более, чем до 0,01-0,5 от минимальной ширины проводника.

Целесообразно металлическую подложку с элементами рисунка проводников схемы подвергать отжигу в режиме диффузионной сварки металлов подложки и проводников.

При этом происходит улучшение структуры и механических свойств электрохимически осажденного металла проводников схемы и значительное повышение прочности их сцепления с металлической подложкой. Тем самым резко повышается устойчивость плат к т рмоциклам, когда из-за различия коэффициентов температурного расширения проводников схемы и ее основания создаются условия для отрыва перемычек в виде арок во втором уровне разводки от их опорных элементов в виде столбиков из металла подложки , Разрыв перемычек по осйовному материалу исключается тем, что его пластичность после отжига (при соблюдении требуемого режима охлаждения) достаточно высока. Отсутствие замыканий между уровнями разводки . после снятия действия повышенной температуры гарантируется тем, что выступающий над поверхностью проводников первого уровня диэлектрический компаунд служит опорой при прогибе перемычек до поверхности платы.

На фиг. 1 показана металлическая подложка с проводниками, общий вид; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг, 4склейвающая прокладка; на фиг, 5 готовая плата с установленным активным элементом, общий вид; на фиг,б то же, разрез; на фиг. 7 и 8 - сечение В-В на фиг. (металлическая подложка с проводниками до и после подтравливания подложки соответст|венно); на фиг, 9 - готовая . общий вид; на фиг. 10 - то же, разрез ,

На металлической подложке 1с. проводниками 2-5 первого уровня и проводниками б и 7 второго уровня гантелеобразной формы в зоне 8 монтируют активный элемент 9. В склеи-г вающей прокладке 10 в зоне 8 выполняют отверстия.

После сжатия и термообработки прокладки 10 между подложкой 1 и металлической пластиной 11 проводят травление. В результате под отверстием в прокладке 10 открывается поверхность пластины 11, на которую и монтируют элемент 9 (в данном примере б скорпусную интегральную схему на коваровом кристаллодержателе)

Подтравливание подложки в растворе травителя для ее металла приводит к тому, что он.а приобретает вид, показанный на фиг. 3. Края проводников 2-5 и 7 нависают над поверхностью подложки 1, Кроме того, под

0 отверстиями, которые могут быть выполнены в проводниках 3, образуются замкнутые полости. Впоследствии в эти полости затекает диэлектрический компаунд, обеспечивая тем са5мым дополнительную фиксацию опорных элементов перемычек.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготавливают поверхность с обеих сторон подложки из медной фольги

0 толщиной 100 мкм(обезжиривают и удаляют окислы), Наносят фоторезист типа ФП-383 способом вытягивания подложки из раствора. Проводят двустороннее экспонирование в предвари5тельно совмещенных фотошаблонах с элементами рисунка проводников схемы гантелеобразной формы на одном из шаблонов. Затем проявляют и задубливают фоторезист и проводят двусто0роннее электрохимическое осаждение никеля толщиной 10-15 мкм по рисунку проводников схемы из ванны сульфаматным электролитом никелирования. Удаляют фоторезист в равнообъемной

5 смеси моноэтанОламина с диметилформамидом. Подтравливают подложку в растворе персульфата аммония концентрации 200 г/л в течение 10 мин на глубину 0,05-0,45 от минимальной

0 ширины проводника, В результате его проведения обеспечивается нависание краев проводников над поверхностью подложки,

Отжигают подложку в вакууме при в течение 15 мин для увеличе5ния адгезии никелевых проводников к медной подложке.

Размещают над противоположнс от гантелеобразных провЬдников поверхностью подложки, склеивающую прок0ладку и металлическую пластину из анодированного алюминия. Склеивающие прокладки изготавливаются из стеклоткани эпоксидным компаундом в полуотвержденном состоянии. Пригод5ны также отдельные типы пленочных клеев и полиимидная пленка, покрытая с обеих сторон слоями суспензии фто.ропласта - 4Д (при изменении релммов последующей обработки).

0

Полученный пакет прессуют под давлением 20+30 кг/см в течение 20 мин при 160-170с.

Второй этап травления подлсжки в растворе персульфата аммония коицентрации 200 г/л длится 40 мин. В резуль5

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАТ ДЛЯ ГИБРИДНЕЖ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, отличающийся тем, что, с целью улучшения механических и тепловых характеристик плат, перед фор1«мрованием в центральной части под,ложки покрытия из диэлектрического компаунда проводят подтравливание подложки на глубину 0,01-0,50 от минимальной ширины проводнике, а формирование покрытия из диэдгектрнческого компаунда проводят путем последовательного размещения над поверхностью подложки склеивающей прокладки и металлической пластины с последующим прессованием при температуре размягчения материала склеивающей прокладки.