Способ изготовления плат для гибридных интегральных схем
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.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(51) Н 05 К 3/Об
OtlHCAHHE HSOBPETEHHR
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 29 3 159 8/18-2 1 (22) 26.05.80 (46) 28 ° 0 2. 84. Бюл. )) 8 (72) В. И.Лившиц, B,И.Головин и В „И .Мешков (53) б 21. 396 . б . 049,75,002 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 2763285, кл. Н 05 К 3/06, 03.05,79. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАТ
ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, отлич ающий сятем, что, с целью улучшения механических и тепловых характеоистик плат, перед формированием в центральной части подложки покрытия из диэлектрического компаунда проводят подтравливание подложки на глубину 0,01-0,50 от минимальной ширины проводника а формирование покрытия из диэлектрического компаунда проводят путем последовательного размещения над поверхностью подложки склеивающей прокладки и металлической пластины с последующим прессованием при температуре размягчения материала склеивающей прокладки.
1077069
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способу соз дания плат для гибридных интегральных схеМ с двухуровневой разводкой.
Известен способ изготовления плат для гибридных интегральных.
5 схем с двухуровневой разводкой, включающий нанесение фоторезистора на металлическую подложку, двустороннюю фотолитографию, электрическое. осаждение металла, селективно травящегося по отношению к подложке, формирование в центральной части подложки покрытия из диэлектрического компаунда и травление подложки на всю толщину в областях, не защи- 15 ценных фоторезистором и электрохимически осажденным металлом.
В процессе двусторонней фотолитографии на металлической подложке формируют маску из фоторезиста с элементами рисунка проводников схемы гантелеобразной формы, а травление подложки в областях, не защищенных фоторезистором и электрохимически осажденным металлом, проводят до образования разрывов в металлической подложке в областях пересечений проводников схемы (l) .
Вследствие того, что проводники тлат, изготовленных данным способом„
Удерживаются только силами адгеэии
Йх металла к диэлектрическому комПаунду,. который, в свою очередь, служит постоянным основанием платы, Механические и тепловые характериСтики таких плат (устойчивость к удаРам, вибрации, термоциклам, а также
Тепловое сопротивление) невысоки.
Цель изобретения — улучшение механических и тепловых характеристик плат. 40
Поставленная цель достигается
Тем, что согласно способу изготовлеНия плат для гибридных интеграль. ных схем перед формированием в центральной части подложки покрытия
Из диэлектрического компаунда проводят подтравливание подложки на
Глубину 0,01-0,50 от минимальной шнрины проводника, а .формирование покрытия из диэлектрического компауида проводят путем последовательНОГО Размещения наД поверхностью
ПОдЛОжки склеиваюшей пРокладки и
Металлической пластины с ПоследующИм прессованием при температуре 55
РФзмягчения материала склеивающей Рокладкн .
Благодаря тому, что в качестве
ЙООтоянного основания платы исполь. зуют металлическую пластину, отде- 60
>Ойную от проводников схемы тонким оПОем диэлектрического компаунда, ПОлученным в результате сжатия и
76рмообработки склеивающей прокладйй, обеспечиваются высокие механические и тепловые характеристики платы. Наличие отверстий в склеивающей прокладке позволяет не только точно ее базировать по штифтам относительно подложки и металлической пдастины-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 иэ диэлектрического компаунда металлическую подложку с элементами рисунка проводников схемы подвергают подтравливанию.
Этим обеспечивается рельефное выступание проводников схемы и нависание 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 диэлектрического 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.
1077069 верхность пластины 11, на,которую и монтируют элемент 9 (в данном примере бескорпусную интегральную схему на коваровом кристаллодержателе) °
Подтравливание подложки в растворе травителя для ее металла приводит к тому, что она приобретает вид, показанный на фиг. 3. Края проводников 2-5 и 7 нависают над поверхностью подложки 1. Кроме того, под отверстиями, которые могут быть выполнены в проводниках 3, образуются замкнутые. полости . Впоследствии в эти полости затекает диэлектоический компаунд, обеспечивая тем самым дополнительную фиксацию опорных элементов перемычек.
Способ осуществляют следующим
° образом.
Подготавливают поверхность с обеих сторон подложки из медяой Фольги толщиной 100 мкм (обезжиривают и удаляют окислы) . Наносят фоторезист типа ФП-383 способом вытягивания подложки из раствора. Проводят двустороннее экспонирование в предварительно совмещенных фотошаблонах с элементами рисунка проводников схеаэу гантелеобразной формы на одном из шаблонов. Затем проявляют и задубливают Фоторезист и проводят двустороннее электрохимическое осаждение никеля толщиной 10-15 мкм по рисунку проводников схемы из ванны суль-фаматным электролитом никелирования. удаляют Фоторезист в равнообъемной смеси моноэтанолаьяна с диметилформамидом. Подтравливают подложку в растворе персульфата аммония концентрации 200 г/л в течение 10 мин на глубину 0,05-0,45 от минимальной ширины проводника. В результате его проведения обеспечивается нависание краев проводников над поверхностью подложки.
Отжигают подложку в вакууме при
900оС в течение 15 мин для увеличения адгезии никелевых проводников к медной подложке.
Размещают над противоположной от гантелеобразных проводников поверхностью подложки склеивающую прокладку и металлическую пластину иэ анодированного алюминия. Склеивающие прокладки изготавливаются из стеклоткани эпоксидным компаундом в полуотвержденном состоянии. Пригодны также отдельные типы пленочных клеев и полиимидная пленка, покрытая с обеих сторон слоями суспензии Фторопласта — 4Д (при изменении режимов последующей обработки) .
Полученный пакет прессуют под давлением 20+30 кг/смт в течение
20 мин при 160-170 С.
Второй этап травления подложки в растворе персульфата аммония концентрации 200 г/л длится 40 мин . В резуль55
Таким образом, глубина подтравливания должна находиться в пределах
0,05-0.,45 от минимальной ширины проводника.
При специальных режимах травления, когда соотношение 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, 15
При этом происходит улучшение структуры и механических свойств электрохимически осажденного металла проводников схемы и значительное по»
Ф вышение прочности их сцепления с ме- 20 таллической подложкой. Тем саьым резко повышается устойчивость плат к термоциклам, 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 основному материалу исключается тем, что его пластичность после отжига (при соблюдении требуемого режима охлажде- ния) 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 виду на фиг. 2 — вид A на фиг. 1;. иа фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4склеивающая прокладка; на фиг. 5 - 45 готовая плата с установленным активным элементом, общий виду на Фиг,б то же, разрез; на фиг. 7 и 8 — сечение В-В на фиг. (металлическая подложка с проводниками до и после 50 подтравливания подложки соответст.—
1венно); на фиг. 9 — готовая плаФа,, .общий виду на фиг. 10 — то же, разрез .
На металлической подложке 1 с проводниками 2-5 первого уровня и проводниками б и 7 второго уровня гантелеобразной формы в зоне 8 монтируют активный элемент 9. В склеи-. 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 по- 65
1077069 фиг. 8 дид8
ФиР-4
ВНИИПИ Заказ 774/54
Тираж 783 Подписное
Фнлиал ППП Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 тате его проведения оставшийся после подтравливания металл подложки стравливается на всю толщину и образуются разрывы в областях пересечений проводников схемы, Использование предлагаемого способа позволяет получить высокую устойчивость плат к ударам, вибрациям, изгибовым нагрузкам и термоцикламу оптимальные условия теплоотвода от смонтированных на плату элементов, что дает возможность создавать схемы высокого уровня удельной рассеиваемой мощности; повышенную надежность плат по сравнению с известными конструктивно-технологическими решениями; воэможность создания схемных оснований большой площади для реализации одноплатных микроэлектронных систем.
Перечисленные преимущества приводят к значительному расширению функциональных воэможностей способа, резко повышая механические и "тепловые характеристики изготавливаемых плат
Кроме того, снижаются утечки и электромиграции между проводниками схемы, что приводит к повышению электрических характеристик плат.
