Композиция для золочения металлических поверхностей корпусов интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01B1/02 

ел

С

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электронной технике, и может быть использовано в производстве интегральных схем. Цель изобретения - улучшение адгезии золотого покрытия к металлическим поверхностям металлостек- лянных и металлокерамических корпусов интегральных схем. Пасту, полученную при смешении 47-80 вес.ч. порошка золота с размером частиц менее 2 мкм, 0,1-3,0 вес.ч. порошка свинцовоборосиликатного стекла с органическим связующим на основе 0,6- 2.63 вес.ч. этилцеллюлозы, 6,4-19,84 вес.ч. терпинеола, 9,6-29,85 вес.ч. дибутилфтала- та и 0,2-0,88 вес.ч. канифоли, наносят методом трафаретной печати на подложку, сушат и вжигают в конвейерной печи. Получают золотое покрытие, величина адгезии к которой приварных проволочных выводов равна 6-12 г. 2 табл.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для золочения зон под монтаж кристалла кремния и контактных площадок для разводки проволочных выводов в метэллостеклянных и металлокерамических корпусах.

Целью изобретения является повышение надежности интегральных схем путем увеличения адгезии золотого покрытия к металлическим поверхностям металлостек- лянных и металлокерамических корпусов И С, изготовленных методом эвтектической пайки и разводки проволочных выводов, ультразвуковой и термокомпрессионной сваркой.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для золочения металлических поверхностей корпусов интегральных схем, содержащая мелкодисперсный порошок золота с размером частиц до 2 мкм, этил- целлюлозу, терпинеол, дибутилфталат дополнительно содержит свинцовобороси- ликатное стекло и канифоль при следующем соотношении компонентов, мас.% Порошок золота с размером частиц

до 2 мкм47,0-80,0

Свинцовоборосиликатное стекло0.1-3,0

Этилцеллюлоза0,6-2,63

Терпинеол6,4-19,84

Дибутилфталат9,6-29,85

Канифоль0,2-0,88

Лучшие результаты получены при использовании в композиции свинцовоборосиликатного стекла состава, мас.% Трехокись бо ра12-18

Двуокись кремния9-13

00 КЗ 00 О1

ел

VI

со

Трехокись алюминия 1-3

Окись свинцаОстальное

Сущность изобретения заключается в том, что введение канифоли и свинцовобо- росиликатного стекла при указанном соотношении компонентов обеспечивает изготовление золотого покрытия на поверхности МСК из ковара, сплава Фени, никель-бора, меди и ее сплавов с величиной адгезии на отрыв приваренных проволочных выводов 5 и более г и обеспечивает надежное крепление кристалла кремния методом эвтектической пайки(более 11 кГс) с образованием эвтектики не менее 76% по периметру кристалла.

При содержании свинцовоборосиликат- ного стекла менее 0,1 мас.% величина адгезии на отрыв проволочных выводов снижается до 1 г, по усилию сдвига кристалла кремния до 0,4 кГс, образование эвтектики золого-кремний составляет не более 15%, процент выхода годных - 44.

При увеличении содержания свинцово- боросиликатного стекла более 3,0 мае,% наблюдается избыток стеклофазы в композиции, что препятствует качественной приварке проволочных выводов к золотой поверхности и к кристаллу кремния, что ухудшает качество монтажа кристалла кремния. Величина адгезии на отрыв проволочных выводов составляет 1 г, по усилию сдвига кристалла кремния-0,6 кГс, процент образования эвтектики по периметру кристалла не более 40%, процент выхода годных - 43.

При сЪдержании канифоли менее 0,2 мас.% уменьшается вязкость композиции, что приводит к уменьшению толщины золотого покрытия, к низкой адгезии проволочных выводов (1 г) и кристалла кремния к золотосодержащей пленке на поверхности корпуса ИС (1,4 кГс). Процент выхода годных - 56%.

При содержании канифоли более 0,88 мас.% увеличивается вязкость композиции, что ухудшает качество монтажа проволочных выводов и кристалла кремния, Величина адгезии проволочных выводов не превышает 2 г, усилие сдвига кристалла кремния - 2 кГс, процент образования эвтектики -41. Выход годных изделий составляет 58%.

При содержании терпинеола менее 6,4 мас.% уменьшается вязкость композиции, при этом ухудшается качество пайки кристалла кремния, адгезия по усилию сдвига кристалла кремния составляет 1,4-2,3 кГс. Процент образования эвтектики золото- кремний не превышает 44%. Величина адгезии проволочных выводов

составляет 1-2 г. Процент выхода годных - 42%.

При содержании терпинеола более 19,84 мас.% ухудшается растекаемость композиции на поверхности корпуса ИС, что приводит к снижению адгезии проволочных выводов до 1 г, кристалла кремния до 1,9 кГс. Процент выхода годных уменьшился ДО 47.

При содержании этилцеллюлозы 0,6 мас.% уменьшается вязкость композиции и, соответственно, ухудшается величина адгезии кремниевого кристалла к.золотому покрытию до 1,4-2,4 кГс, величина адгезии

5 проволочных выводов соствляет 1-2 г, процент образования эвтектики находится в пределах 10-21. Выход годных не превышает 52%.

При содержании этилцеллюлозы более

0 2,63 мас.% увеличивается вязкость композиции, при этом величина адгезии к золотому покрытию поверхности корпуса ИС проволочных выводов составляет 1-2 г, усилие сдвига кристалла кремнмя 1,,2 кГс,

5

качество монтажа кристалла кремния по

проценту образования эвтектики 34-52%. Процент выхода годных не превышает 51.

При содержании дибутилфталата менее 9,6 мае,% ухудшается растекаемость компо0 зиции по поверхности корпуса ИС, снижается величина адгезии проволочных выводов до 1-2 г, усилие сдвига кристалла кремния до 1,3-1,8 кГс, при этом процент выхода годных равен 54%.

5 При содержании дибутилфталата более 29,85 мас.% уменьшается вязкость композиции и в результате уменьшается толщина золотой пленки на поверхности корпуса ИС, что приводит в конечном итоге к уменьше0 нию адгезии монтажа проволочных выводов менее 1 г, ухудшению адгезии кристалла кремния 1,4-1,8 кГс. Процент образования эвтектики находится в пределах 37-44%. Процент выхода годных составляет 48%.

5 при содержании мелкодисперсного порошка золота менее 47,0 мас.% уменьшается величина адгезии проволочных выводов до 1-2 г, по усилию сдвига кристалла крем- ния до 1,1-2,1 кГс. Качество монтажа кри0 сталла кремния по образбванию эвтектики золото-кремний, выраженное процентом эвтектики по периметру кристалла находится в пределах 29-38%. Процент выхода годных не превышает 45%.

5 Увеличение содержания мелкодисперсного порошка золота более 80 мас.% нецелесообразно из-за большого расхода золота.

При р 1. Для получения композиции мспользуют порошок золота с размерами

частиц не более 2 мкм. Взвешивают 60,0 г порошка золота и 1,0 г измельченного свин- цовоборосиликатного стекла.

Растворяют при температуре 60°С 2,0 г этилцеллюлозы в 21,5 г дибутилфталате, а 0,5 г канифоли в 15,0 г терпинеоле. Затем смешивают оба раствора и выдерживают полученную органическую связку в течение 24 ч. В полученную органическую связку небольшими порциями вводят порошок стекла 1,0 г и перемешивают до получения гомогенной композиции в миксере, Затем при перемешивании вводят порошок золота 60,0 г. Полученную композицию помещают на пастотерку и перетирают до получения гомогенной массы.

Пасту по прототипу изготавливали в соответствии с примерами, изложенными в патенте Великобритании М 2130248.

Композицию наносят на поверхность МСК методом трафаретной печати. Затем сушат нанесенный слой в среде азота в течение 20 мин при температуре 130°С и вжи- гают п конвейерной печи при пиковой температуре 600°С в токе азота. Время выдержки при пиковой температуре 5 мин. Общий цикл вжигания, 30 мин. Результаты испытаний помещены в таблицу № 1. Как видно из табл. 1 композиции для золочения металлических поверхностей корпусов ИС предложенных составов (примеры Мг 1-13, 16) по сравнению с прототипом позволяют получать золотое покрытие к МСК (ковар, сплав фени, никель-бор, медь, бронза) с величиной адгезии на отрыв приваренных проволочных выводов более 6 г и усилии сдвига кристалла кремния более 11 кГс. Образование эвтектики золото-кремний по периметру кристалла более 76%.

При выходе за указанные пределы предлагаемых составов цель изобретения не достигается (см. примеры 14, 15 17-26).

В табл. 2 приведены составы №№ 1, 2, 3, где содержание ВаОз колеблется в пределах 5-18 мас.%. SI02 - 2-32 мас.%, РЬО - остальное, с различными по составу и любо- му по содержанию добавками.

Очевидно необходимо для создания гарантированного технологического замеса выбирать любые составы свинцовобороси- ликатных стекол, температура размягчения которых не превышает температуру вжигания композиции.

Формула изобретения

повышения надежности интегральных схем путем увеличения адгезии золотого покрытия, она дополнительносодержитсвинцово- боросиликатное стекло и канифоль при следующем содержании компонентов, мас.%:

Порошок золота с размером частиц

до 2 мкм47,0-80,0

Свинцовоборосиликатное стекло0,1-3,0

Этилцеллюлоза0.6-2,63

Терпинеол6,4-19,84

Дибутилфталат9,6-29,85

Канифоль0,2-0,88

Трехокись бора12-18

Двуокись кремния9-13

Трехокись алюминия1-3

Окись свинцаОстальное

Состав свинцовоборосиликатного стекла

№ 1, мае. %

В20з - 12-18 SI02-9-13 А120з - 1-3 РЬО - Остальное

Таблица 2

№ 2, мае. %

№ 3. мае, %

ное

В20з - 15 SI02- 2 - 5 ZnO- 5 MnO -6 Zr02 5 РЬО - Остальное