Электропроводящий состав для толстопленочной металлизации

 

1. ЭЖКТРОПРОВрДЯЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТОЛСТОПЛЕНОЧНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ высокоглиноземистой керамики, содержащий соединение меди и порошок стекла , отличающийся тем, что, с целью повьЕпения сплошности металлизационнрго покрытия, она содержит в качестве соединения меди оксид меди, аломосипикатное стекло и дополнительно оксид молибдена при следующем соотношении компонентов, мае, %: 65-90 Оксид меди 1 Алюмосиликатное 5-:15 стекло 5-20 Окисд молибдена 2, Состав по п, 1, отличающийся тем,что стекло имеет ) дующий состав, мас,%: Si02 68,7 19,0 BjOj 3,5 А120з 4.4 К 2.0 4,4 iNa20

ае ао

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЯЮМЛИОП РЕСПУБЛИК

gag Ñ 04Â 41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3595856/29-33

{22) .04.04.83 (46) 07.12.84. Бюл. N 45

{72) g.Ì. Áûñòðèöêàÿ, В.К.Ерошев и H.Â.Ïëàòoíîeà (53) 666.3.056.5(088.8) (56) f. Наука для техники. Современная радиоэлектроника. Технология толстых и тонких йленок. Под ред.

А.Рейсмана и К.Рауза. М., "Мир", 1972, с. 80-120.

2. Бушинский М.И. и Морозов Г;В.

Технология гибридных интегральных схем СВЧ. М., Высшая школа", 1980, с. 52.

3. Заявка ФРГ 9 2629021, кл. Н Of С 7/00, опублик. 1978.

4. Заявка Франции 1f 2367715, кл. С 04 В 31/28, опублик. 1978 . {прототип). (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ СОСТАВ

ДЛЯ ТОЛСТОПЛЕНОЧНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ I высокоглиноземистой керамики, содержащий соединение меди и порошок стекла, отличающийся тем, что, с целью повьипения сплошности металлизационного покрытия, она содержит в качестве соединения меди оксид меди, алюмоснликатное стекло и дополнительно оксид молибдена при следующем соотношении компонентов, мас. Ж:

Оксид меди : 65-90

Алюмосиликатное стекло 5-,15

Окисд молибдена 5-20

2. Состав по п. 1, о т л и ч а юшийся тем,что стекло имеет следующий состав, мас.Ж:

Si0), 68,7 в О 19,0

Al аОЬ 3,5

К О 4,4 .Иа рО 4,4

1127877

Изобретение относится к-.электронной, рафино- и электротехнической промышленности и может быть использовано в ялектровакуумном приборострое. нии для производства металлокерами- 5 ческих сборочных единиц и других паяемых узлов. . Толстопленочные электропроводящие покрытия находят широкое применение для разводки потенциала в гибридноинтегральных схемах (ГИС) СВЧ-диапазона и других электроннь1х приборах. . Основой проводящих составов являются металлы с хорошей проводимостью.

Известны проводящие составы Hà 15 основе благородных металлов. Прово)дящие составы могут быть одноэлементньми на основе серебра, золота, палладия и т.д. или многоэлементными на основе платины-золота, платины 20

-палладия-золота 1 и f2 3.

Одним из наиболее распространенных металлов, который используется в производстве ГИС СВЧ, является медь. Медь напыляют непосредственно на подложку из.окиси алюминия, при этом в качестве адгезионного подслоя используют хромовые или нихромовые пленки. Иедный слой состоит из двух ЗО . слоев: тонкого (около 1 мкм), осажденного в вакууме, и толстого (до 8

10 мкм), полученного путем гальванического покрытия (2 3.

Широкое распространение для толстопленочного проводящего покрытия получили металлизационные составы на основе меди с добавками легко восстанавливающнхся окислов металлов и стеклофритты.

Известен электропроводящий состав, состоящий из смеси чистых металлов

Меди и никеля при их соотношении равном 56,44 и 10 мас.Ж порошка цинкоборосодержащего стекла (3 ). 45

Однако использование проводящих составов на основе благородных металлов является экономически невыгодным, кроме того этот состав в процессе . термической обработки в водородной Ю среде вспучивается и плохо закрепляется на керамической подложке.

Наиболее. близким к изобретению техническим решением является состав для металлизации на основе 85-97 вес. Ж g5 порошка меди и 3-15 вес.X. порошка ,суекла, содержащего, Ж: РЬО 40-70, PbFg 0,20; SiOg 7-27; А1 0 0-5; 1 В 09 10-20; И О 0,25-4, где И " натрий, калий или их смесь f4).

Покрытие на основе порошка меди и стекла, основу которого составляет

РЪО, нанесенное на керамическую подложку, хорошо закрепляется в среде водорода и смеси азота с водородом, однако в процессе термообработки покрытие растрескивается за счет несогласованности ТКЛР пленки и подложки.

Трещины на поверхности покрытия при.водят к росту электрического сопротив" ления и разрыву цепи. Кроме того, в вакуумных приборах недопустимо ис-, пользование свинца, который имеет высокую упругость .пара при низких температурах.

Цель изобретения — повышение сплошности металлизированного покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что электропроводящий состав для толстопленочной металлизации высоко.глиноземистой керамики, включающий соединение меди и порошок стекла, содержит в качестве Чоединения меди оксид меди, алюмосиликатное стекло и дополнительно оксид молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Оксид меди

Алюмосиликатное стекло

Оксид молибдена 5-20

Причем стекло имеет следующий сос. .тав, мас.7:

Si0, 68,7, 2 3

19,0

2 3

3,5

К20 4,4

Na О ..4,4

Прйменяемые для приготовления элежтропроводящего покрытия окись меди и алюмосиликатное стекло должны иметь удельную поверхность 5000—

8000 см /r, молибдена окись — 15005000 см /г.

В качестве связующего могут быть использованы изоамнлацетат, биндер на основе нитроклетчатки, а также связки, состоящие из цианита, ланолина, вазелинового масла, поливинилбутироля, дибутилфтолата, спирта и других органических материалов.

На основе заданного соотношения компонентов электропроводящего сос- . тава готовят пасту с использованием подходящего связующего материала.H наносят на поверхность высокоглиноземистой керамики.

3 11278

Нанесенную пасту спекают при 8N)-

1000 С в среде водорода или смеси во- дорода с азотом при соотношении

H> . N>= 1:10. В пРоцессе спекания окись меди и молибдена восстанавли° ваются до металлической меди и молибдена, определяя электропроводность нанесенного состава. Толщина сырого металлизационного слоя может коле-, баться от 70 до 130 мкм, вожженного — 10 от 60 до 1ОО мкм.

Компоненты электропроводящего покрытия, основу которого составляют оксиды меди и молибдена, цементируемые введенным в его состав алюмоси- 15 ликатным стеклом, позволяют получить на керамической подложке (в среде водорода и диапазона температур 8001000 С) сплошные покрытия, на поверхности которых. трещины отсутствуют. 20

Сплошность покрытия обеспечивается введением с его состав окиси молидена и алюмосиликатного стекла, которые определяют согласованность

ТКЛР пленки и подложки, препятствую- 25 щие разрушению пленки при термических воздействиях.

Пример 1. На поверхность керамических образцов из материала

ВК94-1 представляющую собой пластину щ длиной 100 мм, шириной 6 мм, толщиной 4 мм, кисточкой нанесена электпропроводящая паста. Толщина сырого слоя 100-120 мм. Паста приготовлена из состава, в который входит 80Х ок35 сида меди, 10Х оксида молибдена 10Х апюмосиликатного стекла состава, мас.Х Si0 68,7; В>О> 19; А1 0з3,5, К О 4,4, Na О 4,4 и биндер на основе нитроклетчатки.- 40

Вжигание пасты производят в смеси азота с водородом при соотношении

N . H2- =10:1 при 800 С с выдержкой 5 мин. В процессе вжигания окись меди и молибдена восстанавливаются до чистых металлов, покрытие имеет метал лический блеск меди.

Толщина воюкенного покрытия 70—

75 мкм. Сопротивление покрытия составлят 0,105 Ом.

77 4

Пример 2. На поверхность керамических образцов из материала

ВК94-1 методом пульверизации нанесена электропроводящая паста. Толщина сырого слоя 110.-130 мкм. Паста приготовлена из состава, в который вхо-, дит 80 мас.Х оксида меди, 15 мас.X . оксида молибдена, 5 мас Х стекла и биндер. Вжигание пасты производят в среде водорода нри 800 С с выдержкой

5 мин. Толщина вожженного покрытия

80-105 мкм. Покрытие сплошное, трещин на его поверхности не обнаружено.

Сопротивление покрытия составляет

0,099 Ом.

Пример 3. На поверхность керамических образцов из материала

ВК94-1 кисточкой нанесена .электропроводящая паста. Паста приготовлена из состава, в который входит, мас.Х:

85Х оксида меди, 10Х оксида молибдена, 5Х алюмосиликатного стекла и бендер на основе нитроклетчатки. Толщина сырого слоя 110-120 мкм. Вжигание пастй производят в смеси водорода и азота при соотношении Н . N =

= 1:10 и при 800ОС с выдержкой 5 мин. . олщина вожжепного покрытия 95-100 мкм.

Электросопротивление покрытия составляет 0,830 OM.

В том случае, когда в качестве электропроводящего покрытия использовали состав, содержащий 90 мас.Х порошка Си и 10 мас.Х порошка стекла на основе РЬО (60 мас.Х), получить сплошное покрытие не удалось. На поверхности этого покрытия было множество трещин длиной 0,3-2 мм, шириной до 0,8 м, общая площадь дефектов составляла приблизительно 40Х. В отдельных местах наблюдалось вспучивание покрытия.

В табл. 1 представлено качественное описание покрытия в зависимости от состава, в таблице 2 — свойства oriтимальнйх составов.

Предлагаемый технологический процесс позволит заменить металлические детали в металлокерамических узлах на/электропроводящие коммутационные

f линии б

1127877

Т а б л и ц а 1, 800

60

800

65

800 Покрытие желтого цвета с металлическим блеском. Покрытие сплошное. В отдельных местах по 1-2 отслоения максимальным размером 0,6 мм.

15

10

800

90

800

800

Электропроводящий состав

Медь Молибден Стекло (окись) .(окись) С5 2-1

Температур вжигания покрытия в водород- ной среде, С .

Внешний вид и количество дефектов на поверхности электропроводящего покрытия

Покрытие темного цвета, без металлического блеска. На поверхности каждого образца в среднем по 5-6 отслоений

Покрытие желтого цвета с металлическим блеском..В среднем на каждом образце видны трещины размером 1 0,3 мм (длина ширина) по 3-4 IBT на всей длине образца. Трещины расположены на расстоянии 15-20 мм одна от другой.

Покрытие желтого цвета с металлическим блеском. Покрытие сплошное, без трещин.

Покрытие желтого цвета с металлическим блеском. Покрытие сплошное. На трех образцах нет дефектов, на двух образцах по одной трещине

0,3 0,3 мм (длина . ширина).

Покрытие желтого цвета с металлическим блеском. Вдоль покрытия расположены трещины по 7-8 шт на каждом образце.

Размер трещин 0,5.0,4 мм.и

:1 0,3 мм (длина ширина).

1127877

Таблица 2

Состав электроиро- Реиим водящего покрытия, обраб нас Л

80,0

09087

О, 109

1090

0,095

О,! 05

Стекло

С5 2-1 5,0

8О,О т - soo c

Вмдерака

15,0

5 мии

О э099

Стекло

С5 2-1 5, 0

105

0.085

0,105 т - 8ОО с

Выдералса

85,0

0,077

0,080

10,О

0,083

0,087

0,082

Стекло

С5 2 1

5,0

112 Н2 10 1 5

0,090

Редактор Н.Джуган

Заказ 8868/18 Тирам 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.уигород, ул.Проектная, 4 т 8оо с

Ващерака

5 мии 0,115

09121

О, 108

0,098

0,1Ю

Составитель Н.Соболева

Техред M.Íàäü ..: Корректор А.Ильин