Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћатериалы дл€ металлизации керамики




 

¬опрос металлизации по сырой керамике слабо освещен в литературе. ѕрактическое применение этой технологии следует отнести к концу 70-х годов, когда процесс обжига оптимизировалс€ по характеристикам керамики, а не по свойствам провод€щей пасты (т.е. режимы обжига заготовок с провод€щими элементами выбирались по аналогии с металлизацией по обожженной керамике), поэтому качество изготовлени€  ѕ было невысоким. ќсновные критерии, которыми необходимо руководствоватьс€ при нанесении металлизации, следующие:

 напр€жени€ на границе металла с керамикой должны быть сведены до минимума за счет правильного подбора коэффициентов усадки керамики и металла;

 усадка металлизации зависит от размера частиц металла;

 разница температурного коэффициента линейного расширени€ (“ Ћ–) композиции Уметалл-керамикаФ должна быть сведена до минимума;

 в процессе спекани€ многослойной структуры частицы металла и окисла уплотн€ютс€, происходит усадка с образованием монолита металла и окисла.

Ќесогласованна€ усадка керамики и металлизирующего сло€ приводит к по€влению трещин, прогибу спеченного материала, к образованию остаточных напр€жений и к нарушению сцеплени€ металла с керамикой. ¬ производстве керамических  ѕ дл€ микроэлектронных устройств самой серьезной проблемой €вл€етс€ по€вление в процессе обжига (после металлизации) трещин вокруг сквозных отверстий. “рещины чаще всего €вл€ютс€ результатом неправильного подбора температурных коэффициентов линейного расширени€ (“ Ћ–) материалов проводника и керамики, но в большей степени это относитс€ к подбору “ Ћ– металлов, который мен€етс€ лишь при изменении материала токопровод€щей системы.

ќсновные параметры металлов, примен€емых в составе провод€щих паст дл€ ћ ѕ, приведены в табл. 9. «начени€ “ Ћ– корундовых керамик даны в табл. 2.

≈сли при обжиге “ Ћ– металла немного > “ Ћ– керамики, то в керамике не по€вл€ютс€ радиальные трещины у сквозных отверстий. ѕри охлаждении спеченной структуры металл сжимаетс€ больше, чем керамика. ѕри слишком большом рассогласовании “ Ћ– происходит образование трещин между металлом и керамикой вдоль боковых стенок сквозных переходов.

—лучай, когда “ Ћ– металла < “ Ћ– керамики, характерен дл€ тугоплавких молибдена и вольфрама, используемых с большинством керамик.

“аблица 9

ќсновные параметры металлов, используемых в составе провод€щих паст дл€ ћ ѕ.

ћеталл “очка плавлени€, о “очка кипени€, о ѕлотность, г/см3 ”дельное сопротивление, ќм∙см “ Ћ–, Ј10-6 1/о
ћедь     8,92 1,67 17,0
ћолибден     10,2 5,7 5,1
¬ольфрам     19,35 5,5 4,5
Ќикель     8,9 6,84 13,3
ѕлатина     21,45 10,6 9,0

 

ѕредсказать согласованную усадку металла и керамики в металлокерамической системе трудно не только из-за отличающихс€ свойств материалов в сопр€женной системе, но и вследствие существенного вли€ни€ на них технологических факторов. ѕоскольку молибден и вольфрам имеют “ Ћ– меньший, чем у большинства видов керамики, то необходимо учитывать проблему напр€жени€ металлов, тем более, что прочность керамики при сжатии в 10-20 раз выше прочности при изгибе или раст€жении. —огласованность усадки достигалась изменением распределени€ частиц металла и керамики по размерам при минимизации остаточных напр€жений (особенно напр€жени€ раст€жени€) в металлокерамической системе.

Ќа рис.3. представлена диаграмма, по которой можно выбрать допустимое рассогласование “ Ћ– металла и керамики.

“аким образом, выбор либо приготовление провод€щей пасты дл€ металлизации керамики непроста€ задача, так как при этом решаютс€ вопросы не только согласовани€ “ Ћ– сопр€гаемых материалов, но и обеспечени€: высокой адгезии между ними; минимально возможного удельного поверхностного сопротивлени€ коммутации; требуемого диапазона температур дл€ реализации технологических режимов процессов совместного отжига провод€щей пасты и керамики; возможности создани€ межслойной коммутации; требуемого качества рисунка коммутации; высокой технологичности процесса трафаретной печати и др.


 

 

–ис.3. ¬ажнейшие параметрические соотношени€ дл€ избежани€ сквозных трещин в многослойной керамике; Ц модуль упругости металла; ; σmax Ц максимальное допустимое напр€жение раст€жени€ керамики.

ƒл€ приготовлени€ провод€щей пасты, кроме мелкодисперсного порошка металла (или металлов) используютс€ органические составл€ющие: этилцеллюлоза, терпинеол или др. в качестве св€зки; дибутилфталат в качестве пластификатора; толуол, ацетон, или N-бутилацетат в качестве растворител€.

ѕрочность сцеплени€ провод€щего сло€ с керамикой зависит от различных факторов: от вида и состава керамической массы, технологии ее получени€, от величины частиц порошка металла, а также активности их спекани€.

ѕри выборе порошков металлов дл€ паст рекомендуетс€:

 использовать металлические порошки с минимально возможными размерами зерен, чтобы обеспечить максимально возможную поверхность их соприкосновени€ с поверхностью керамики (экспериментально установлено, что размер частиц пор€дка 1 мкм, способствует образованию прочного сцеплени€);

 использовать порошок с различным гранулометрическим составом (так как порошок, состо€щий из одинаковых по размеру зерен, спекаетс€ с меньшей скоростью, чем порошок из разных размеров зерен), что способствует более прочному сцеплению провод€щего сло€ с керамической поверхностью;

 металлические зерна должны иметь максимально нарушенную решетку;

 поверхность зерен должна быть очищена от веществ, которые обладают повышенной диффузионной способностью.

јнализ свойств металлов (см. табл. 9) и керамики ¬ 94-1 (см. табл. 2) показывает, что наиболее полно удовлетвор€ют требовани€м к провод€щим пастам такие металлы как вольфрам и молибден (например, температуры плавлени€ W и Mo превышают температуру плавлени€ Al2O3, составл€ющую 2050 о—; “ Ћ– этих металлов меньше, чем у других (см. табл.9) и отличаютс€ от “ Ћ– керамики (см. табл. 2)). ”читыва€ меньшее различие “ Ћ– Mo и Al2O3 (по сравнению с W и Al2O3), молибден использовалс€ в составе провод€щих паст дл€ получени€ внутренних слоев коммутации в ћ ѕ на отожженных керамических заготовках, а вольфрам Ц дл€ наружных. ѕри этом в состав паст вводились небольшие добавки порошка ¬ 94-1 с целью минимизации усадок, что приводило к возрастанию удельного поверхностного сопротивлени€ проводников (до 0,05 ќм/□). ѕотребовалась разработка провод€щих паст, не содержащих диэлектрические минеральные добавки. ¬ частности, за счет использовани€ в составе провод€щих паст смеси порошков W и Mo. Ёто особенно эффективным оказалось дл€ необожженных заготовок керамических пленок (т.е. дл€ пластифицированной керамики).

Ёкспериментальным путем с применением провод€щей пасты при металлизации керамической пленки (заготовки) толщиной 0,2 мм было определено, что оптимальное соотношение W и Mo в пасте составл€ет примерно 3:1 соответственно. ѕри таком соотношении керамическа€ металлизированна€ заготовка не искривл€лась. ¬ то же врем€ использование пасты, содержащей 100% W, приводило к искривлению металлизированных керамических пленок после совместного обжига, в сторону керамики, а металлизаци€ пастой, содержащей 100% Mo, приводило к искривлению, после обжига в аналогичных услови€х, в сторону металлизированного сло€.

— учетом требований, предъ€вл€емых к провод€щим пастам и их ингредиентам, лучшими свойствами при металлизации трафаретной печатью пластифицированных керамических пленок (на основе керамики ¬ 94-1) обладают пасты вольфрамо-молибденовые (ѕ¬ћ) состава 1 и состава 2 (соответственно ѕ¬ћ-1 и ѕ¬ћ-2), представленные в табл. 10. ѕричем, провод€ща€ паста ѕ¬ћ-1 рекомендуетс€ дл€ металлизации переходных отверстий, а ѕ¬ћ-2 дл€ нанесени€ проводников на плоскост€х заготовок. ƒисперсность металлического порошка, определ€ема€ размерами зерен металлов, должна быть в пределах 0,5 Ц 1,7 мкм: дл€ уменьшени€ удельного поверхностного сопротивлени€ элементов коммутации; дл€ качественного спекани€ системы металл-керамика с образованием структуры без сквозных пор и с высокой адгезионной прочностью сопр€гаемых материалов; дл€ обеспечени€ необходимых реологических свойств (т.е. свойств, определ€ющих характер течени€ в€зкой жидкости, в том числе при воздействии внешних сил, например, ее в€зкости, поверхностного нат€жени€, смачивающей способности, тиксотропности и др.), от которых во многом завис€т технологичность трафаретной печати и качество получаемого рисунка коммутации (отпечатка).

“аблица 10

—остав паст ѕ¬ћ

є п/п Ќаименование компонентов —одержание компонентов, % вес
ѕ¬ћ-1 ѕ¬ћ-2
  ѕорошок вольфрамовый 67,5 64,5
  ѕорошок молибденовый 22,5 21,5
  –аствор поливинилбутирал€ в терпинеоле 9,4 13,2
  ƒибутилфталат 0,4 0,5
  “ерпинеол 0,2 0,3

 

— применением провод€щих паст ѕ¬ћ-1 и ѕ¬ћ-2 получены ћ ѕ на сырой керамике ¬ 94-1, у которых удельное поверхностное сопротивление элементов коммутации толщиной не менее 25 мкм составл€ло 0,015 Ц 0,020 ќм/□. —равнительные характеристики ћ ѕ, полученных с использованием разных технологий, приведены в табл. 11 (с учетом отечественных и зарубежных разработок).

 

 

“аблица 11





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-24; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2017 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬ моем словаре нет слова Ђневозможної. © Ќаполеон Ѕонапарт
==> читать все изречени€...

1907 - | 1881 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.016 с.