Электропроводящая паста на основе алюминия Советский патент 1988 года по МПК H01B1/02 

Изобретение ОТРЮСИТСЯ к толстопленочной микроэлектронике, а именно к материалам для изготовления элект- ропроволяьчих слоев методом трафаретной печати.

Цепь изобретения - снижение электросопротивления, порышение адгезии проводников из пасты к поверхности подложки из ялюмооксидной керамики и обеспечение многоуровневой электропроводящей разводки за счет стабилизации сопротивления проводников из пасты после многократных вжиганий.

Поставленная цель достигается тем что в электропроводящую пасту на основе порошка алюминия, стеклосвязую- щсгс и органического связующего до- полнител1Л о вводят борную кислоту, а орг;1ничегкое связующее содержит вакуумное масло, канифоль, стеариновую кислоту, лаиолг1Н и вазелиновое масло п соотношении 13:3:4:6:1,

П р и меры 1-10. Борную кислоту растирают и агатовой или яшмовой ступке в течение 20 мин и просеивают через сито с размером ячейки 0,04 мм, Порошо ; алюминия, стекло- связующее (S., Я500±1000 см /г) и борную кислоту пзвешивагат на техни- ческих весах с точностью t0,01 г в соответствии с табл.1 и просеивают через капроновое (ито с размером ячейки 0,1 мм семь раз. Подученную порс шковую композицию перетирают в агатоио ступке или стакане винте- вот о смесителя с органическим связующим, содержалц1м вакуумное масло, канисЬо:гь, стеариновую кислоту, ланолин и вазелиновое масло в соответствии 15:3:4:6:1, в течение 45i15 мин до Г1с1лучения однородной пастообразной массы.

Получем1нук1 пасту наносят через сетчатый траЛарет с размером ячейки 0,04 мм на поДоПожки из алюмооксидной керамики марки ВК94-1 и вжигают в конвейерной печи СК-1П/16 при скорости движения конвейера 30t5 мм/мин пиковой температуре 630±5°С и выдержке при пиковой температуре 7-12 мин.

Составы пасты и результаты ее испытаний в сравнении с результатами испытаний прототипа приведены в табл,1 и 2.

Как видно TI3 табл.1 и 2, введение в пасту борной кислоты в количестве 0,5 мас.% и выше способствует увеличению адгезии проводников к подложке

менынению удельного поверхностного сопротивления и повышению стабильности Сопротивления проводников при многократных термообработках .

Повышение стабильности сопротивления проводников при многократных термообработках очень существенно, так как позволяет применить пасту

Q для изготовления многослойных схем. Согласно данным табл.2 проводники, изготовленные из пасты, выдерживают 24 вжигания без изменения удельного поверхностного сопротивления (паста

5 №2, 4, 5 и др.) и поэтому могут быть применены для изготовления многоуровневых схем. Без добавления борной кислоты (паста по прототипу) адгезия к керамике очень низкая (19 кг/смО ,

0 а проводники, изготовленные из пасты, выдерживают только трехкратное вжи- гание без изменения сопротивления. При содержании борной кислоты в пасте менее 0,5 мас.7 адгезия провод5 НИКОВ к подложке не удовлетворяет техническим требованиям (ТТ) (по ТТ адгезии 50 кг/см , pi 0,03 Ом/кВ) поэтому нижний предел содержания борной кислоты в пасте составляет

0 0,5 мас,%.

Согласно данным табл.1 при содержании борной кислоты в предлагаемой пасте 3 мас,% удельное поверхностное сопротивление проводчиков удовлетворяет ТТ (паста № 7), При увеличении содержания борной кислоты (паста № 10) адгезия проводников к подложке возрастает, но удельное под верхностное сопротивление тоже возрастает, так как из-за увеличения количества . в проводнике электропроводность проводника уменьшается. При выборе оптимального содержас ния в пасте органического связуюп1его критерием выбора является Dg , адгезия проводников, получаемых из пасты, а также качество поверхности возж- женной пленки и растекаемость отпечатка. По ТТ растекаемость отпечатка после вжигания допускйется на две стороны не более 50 мкм. Поверхность возжженного проводника должна быть гладкая, без раковин, трещин, раз- рьтов.

При содержании органического связующего в пасте 25 мас,% (паста № 1, 5) на поверхности отпечатка видны следы сетки, при содержании 31,0 мае. %

5

0

5

3U

растекаемость отпечатка на грани допустимого предела, no3TONfy минимальным является содержание п пасте 25 мас.% (паста № 5) органического связующего, а максимальным - 31 мае. (паста № 8).

Отпечатки, полученные из пасты № 4, имеют растекаемость в допустимых пределах и хорошее качество поверхности (ровные края отпечатка, без раковин, пузырей и третин).

Таким образом, предлагаемая электропроводящая паста на основе алюминия обеспечивает получение тол- стопленочных проводников с удельным поверхностным сопротивлением 0,023- 0,037 Ом/кВ и адгезией к поверхности подложки из алюмопксидной керамики 58-175 кг/см против 0,037-0,04 Ом/к и 20 кг/см соответственно, обеспечиваемых прототипом. /

. Проводники, изготовленные из предлагаемой пасты, имеют высокую стабильность поверхностного сопротивления pg при многократных термообработках (выдерживают 2А цикла вжигания без изменения р,; после 30 циклов вжигания р 0,036 Ом/кВ, паста № 4, а р пронодников из пасты по прототипу составляет 0,2 Ом/кВ уже после 12 циклов вжигания).

3

Формула изобретения Электропроводящая паста на основе алюминия, стеклосвязующего и органического связующего, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности изделий на ее основе путем снижения электросопротивления и повышения адгезии к подложке проводников, получаемых после вжигания пасты, и обеспечения стабилизации сопротивления проводников после многократных вжиганий, в качестве органического связующего она содержит вакуумное масло, канифоль, стеариновую кислоту, ланолин и вазелиновое масло в соотнощении 15:3:4: :6:1 и дополнительно борную кислоту при следующем содержании компонен- тов, мас.%:

Алюминий58,0-64,5

Стеклосвязующее 10,0-14,5 Органическое связующее,

содержащее вакуумное мясло, канифоль, стеариновую кислоту, ланолин и вазелиновое масло в соотношении

15:3:4:6:1 25,0-31,0 Борная кислота 0,5-3,0

Таблица 2

Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике. Цель изобретения - повьшение эксплуатационной надежности изделий на основе электропроводящей пасты путем снижения электросопротивления и повышения адгезии к подложке проводников, получаемых после вжигания пасты, и обес-. печения стабилизации сопротивления проводников после многократных вжи- ганий. Смешивают 60 г порошка алюминия, 12 г свИнцово-борсиликатного стекла с Sn 8500 см /г и 2 г борной кислоты в винтовом смесителе с 26 г органического связующего, состоящего из вакуумного масла, канифоли, стеариновой кислоты, ланолина и вазелинового масла, взятых в соотношении 15:3:4:6:1. Полученную однородную массу наносят методом трафаретной печати на керамическую подложку, обжигают при 630 С в течение 7 мин. Полученное проводниковое покрытие имеет Удельное поверхностное сопротивление 0,023 Ом/кВ и адгезию 114 кг/см . 2 табл. с ( (Л