Керамический материал

 

Изобретение относится к керамическим материалам для электронной техники, преимущественно для диэлектрических подложек, каркасов, резисторов, конденсаторов, микросхем. С целью увеличения устойчивости к многократному термоциклированию (-60+350)°С и повышения адгезионной прочности подложек из керамического материала с резистивными слоями керамический материал, содержащий, мас.%: α=AL 2O 3 91,2-94,8

CAO 2,4-3,5

SIO 2 1,8-2,7

MGO 0,7-1,6, дополнительно содержит REO в количестве 0,3-1,0. Введение REO позволяет снизить механические и термические напряжения, возникающие в процессе многократного термоциклирования керамического материала. Так, после 50 циклов (-60+350)°С механическая прочность изменяется на 10-15% по сравнению с прототипом, где изменение свойств происходит на 40-45%. Адгезионная прочность керамических подложек с резистивными слоями составляет для CR-CU 2,4 .10 7Па, для CR-AG 6 .10 7Па, для TI-CU 10 8Па. 4 табл.

сОюз сОВетсних

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 04 В 35 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРст8енный Комитет по изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4421188/31-33 (22) 05.05.88 (46) 30.08.90. Бюп. В 32 (71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова (72) M.È.Ïîäêîâûðêèí, И.А.Дмитриев, Т.М.Клещева, Л.Г.Белобородова и А.В.Лошагин (53) 666..762.11 (088.8) (56) Патент СНА Е 3615763, кл. 10646, опублик. 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 1482900,. кл. С 04 В 35/10, 1987 ° (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к керамическим материалам для электронной техники, преимущественно для диэлектрических подложек, каркасов, резисторов, конденсаторов, микросхем. С целью увеличения устойчивости к многократИзобретение относится к керамическому материалу для радиоэлектронной техники, который может быть использован для изготовления изделий, работающих до 350 С:включительно, в качестве диэлектрических подложек, каркасов, резисторов, конденсаторов, микросхемм.

Цель изобретения — увеличение устойчивости к многократному термоциклированию (-.60+350) С и повышение адгезионной прочности подложек нз керамического материала с резистнвными слоями

Пример. Смешивают исходные компоненты в определенных соотношениях мокрым способом в шаровой мельни„,SU„„1588732 А 1

2 ному термоцикпированию (-60+350) С и повышения адгезионной прочности подложек из керамического материала с реэистивными слоями керамический материал, содержащий, мас.й: о(-A1 0

91,2-94,8; СаО 2,4-3,5; SiOa 1,8-.2,7;

Mg0 О, 7-1,6, дополнительно содержит

ReO в количестве 0,3-1,0. Введение

ReO позволяет снизить механические и термические. напряжения, возникающие в процессе многократного термопиклирования керамического материала. Так, после 50 циклов (-60+350) С механическая прочность изменяется на 101Я по сравнению с прототипом, где изменение свойств происходит на 4045Х. Адгезионная прочность керами- Щ ческих подложек с резистивными.слоями

7 составляет для Cr-Cu 2,4 ° 10 Па, для

Cr-Ag 6 10" Па, для Ti

<10 спи/г, затем сушат в распылитель- СЛ ной сушилке.

Изделия формуют известными спосо- QO бами. Готовые образцы спекают при 1610+20 С в любой газовой атмосфере. ф,)

Составы полученных керамических Я материалов в сравнении с известным и их свойства приведены в табл, 1.

Электро- и теплофизические свойства определяли по OCT 11 0309-86. Мно- И гократное термоциклирование проводили 3, при выдержке стандартных образцов при о граничных температурах -60 и +350 С

; в течение не менее 1 ч, с вьдержкой времени перехода от граничных температур не более 5 мин.

1588 732 — 94,8 — 3,5 — 2,7

1,6 — 1,0

91,2

2.4

1,8

0,7

0,3

Т а б и и ца .Составы керамического материала и их свойства

Пример ы составов

Показ ат епи

Пр едпа га е мый авестный

1 2 .3 4

Содержание компонентов, мас. Ж:

94,8

2,4

1 8

0,7

0,3

93 5

2,б

139

1,0

1 0

ЛТ,0, .Сао

Si0@

Н80

Яео

ИпА1 0

Свойства материалов

93 0

2,8

2,3

1,2

0,7

91,2

3,5

2 7

1.,б

110

Теппопроводность при

100 С, Вт/м град

Ом.м при 350 С

Ч1

Предлагаемый материал по сравнению с иэвестньй! обладает существенно большими значениями адгезионной прочности керамических подложек с резистивными компонентами (слоями), наносимыми на диэлектрические подложки для создания гибридных и интегральных схем ffo пленочной технологии.

В табл ° 2 приведень! зна !ения apre — !О знонной прочности керамических подложек с тонкопленочнь1ми структурамн

Сг-Си, Cr-Ag Ti Ñè, наносимых на керамику при вжигании, Определение адI гезионной прочности проводили по методу нормального отрыва.

Анализ экспериментальных данных показал, что при нанесении покрытий на предлагаемый керамический материалпо сравнению с известным проявляются более активно термоактивационные, в том числе диффузионные эффекты, сопровождающие процесс адгезионного соединения. При этом создается более широкая переходная зона между пленкой 25 и керамической пбдложкой, уменьшается локализация механических напряжений па. границе пленка - подложка, повышается адгезионная прочность.

Введение оксида рения позволяет снижать механические и термические напряжения, возникающие в процессе многократного термоциклирования керамического материала, уменьшает локализацию макронапряжений, возникающих в керамике на границах коруцц — стекло- 35 фаза.

Введение Re0 благоприятно воздействует на сохранение стабильных физических свойств в процессе многократного воздействия температур (-60

+350) С до 40-50 циклов. Изменение этих свойств показаны в табл. 3.

В табл. 4 приведены изменения свойств известного и предлагаемого материалов после длительного воздейо ствия при 350 С в течение 10 тыс. ч, стойкость к воздействию агрессивных технологических сред, стойкость к циклическому воздействию температур с контролем механической прочности.

Предлагаемый керамический материал по сравнению с известным позволяет расширить температурный интервал эксплуатации в изделиях электронной техники, надежно работать длительное время в условиях многократиого термоциклирования, воздействия. агрессивных технологических сред с сохранением высоких диэлектрических свойств.

Формула и зобр ет ения

Керамический материал преимущественно для изготовления изделий электронной техники, включающий с1-Л1 О 5, СаО, 5102, Ир О, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения устойчивости к многократному термоциклированию (-60+350) С и повышения адгезионной прочности подложек из керамического материала к резистивным сло" ям, он дополнительно содержит Re0 при следу1ощем соотношении компонентов, мас.7.1, -А1,0, СаО

Si0

МВО

Re0

18еб 2112 21э4 22е 1

3 5.10з 2 10 ь 8.!О!з 7,10 Я

1588732

Та бли ца 2

Адгезионная прочность известного и, предлагаемого материалов состава, мас.X: А1еОа 93,0; Са0 2,8; Si022,3;MgO 1,2; ReO 0,7

Адгезионная прочность, Па, материалов

Тонкопленочные структуры

Известный Предлагаемьп1

Таблица 3

Изменение свойств известного и предлагаемого материалов состава, мас.%: А120з 93,0; Са0 2,8; SiO> 2,3;

Mg0 1,2; ReO 0,7

Изменение свойств материала после 50 циклов (-60+350) С.,Х

Свойства

Известный Предлагаемый

Механическая прочность при статическом изгибе

40

Механическая прочность при статическом сжатии

45

60

Модуль упругости

Коэффициент теплопроводности

20

Таблица 4

Изменение свойств известного и предлагаемого материалов состава, мас.7.: А1то З93,0; Сао 2,8;

Si0q 2,3; MgO 1,2; Re0 0,7

Материал

Свойства

Предлагаемый

Известный

Удельное объемное сопротивление после.

10 тыс. ч старения при 350 С

Не обнарукено нsменение

Стойкость к воздействию технологических сред с контр олен р <

10 Отсутствие изменения контроль7 . ного параметра (,г кислоты растворители: спирт, толуол

Cr-Cu

Cr-Ag

Т i-Cu

1О-кратного термоциклирования (-60

+350)oC с контролем механической прочности

1 510С

3 1О

3 ° 10

2,4 "1П 1

6 10

1О