Композиция для золочения металлических поверхностей корпусов интегральных схем

 

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 металлостеклянных 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. дибутилфталата 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 В 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

{21) 4843077/07 (22) 26.06.90 (46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Научно-исследовательский институт материаловедения им.А.Ю.Малинина

{72) Н.Н.Чигонин, В.А.Тукмачев, А.В.Агафонов, А.В.Кощиенко, H.À.AáäóëëèH и Г,В.Зарицкий (73) А.В.Кощиенко . (56) Заявка Великобритании М 2130248, кл. В 22 7/00, 1984. (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОРПУСОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электронной технике, и может быть использовано в производстве

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

Целью изобретения является повышение надежности интегральных схем путем увеличения адгеэии золотого покрытия к металлическим поверхностям металлостеклянных и металлокерамических корпусов

ИС, 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 зо„„5U„„ 1828557 АЗ интегральных схем. Цель изобретения— улучшение адгезии золотого покрытия к металлическим поверхностям металлостеклянных 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 с вин цовоборосиликатного стекла с органическим связующим на основе 0,62,63 вес.ч. этилцеллюлоэы, 6,4-19,84 вес.ч. терпинеола, 9,6-29,85 вес.ч. дибутилфталата 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. лота с размером частиц до 2 мкм, этилцеллюлозу, терпинеол, дибутилфталат дополнительно содержит свинцовоборосиликатное стекло и канифоль при следующем соотношении компонентов, мас.$

Порошок золота с размером частиц до 2 мкм 47,0-80,0

Свин цовоборосиликатное стекло 0.1-3,0

Этилцеллюлоэа 0,6 — 2,63

Терпинеол 6,4-19,84

Дибутилфталат 9,6 — 29,85

Канифоль 0,2 — 0,88

Лучшие результаты получены при использовании в композиции свинцовоборосиликатного стекла состава, мас. 7, Трехокись бора 12 — 18

Двуокись кремния 9-13

1828557

Трехокись алюминия 1-3

Окись свинца Остальное

Сущность изобретения заключается в том, что введение канифоли и свинцовоборосиликатного стекла при указанном соотношении компонентов обеспечивает изготовление золотого покрытия на поверхности МСК из ковэра, 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 свинцовоборосиликатного стекла менее 0,1 мас, величина адгезии на QTpblB проволочных выводов снижается до 1 r, no усилию сдвига кристалла кремния до 0,4 кГс, образование звтектики золото-кремний составляет не более

15, процент выхода годных — 44.

При увеличении содер>кания свинцовоборосиликатного стекла более 3,0 мас. 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 йровопочных выводов составляет 1 г, по усилию сдвига кристалла кремния-0,6 кГс, процент образования эвтектики по периметру кристалла не более 40 Д, процент выхода годн ых — 43.

При содержании канифоли менее 0,2 мас. уменьшается вязкость композиции, что приводит к уменьшению толщины золотого покрытия, к низкой адг6зии 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.

Г1роцент образования эвтектики зопотокремний не превышает 44%, Величина адгезии проволочных выводов составляет 1-2 г, Процент выхода годных—

42 .

При содер>кании терпинеолэ 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 этилцелпюлозы 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

2,63 мас. увеличивается вязкость композиции, при этом величина эдгезии к золотому покрытию поверхности корпуса ИС проволочных выводов составляет 1 — 2 г, усилие сдвига кристалла кремния 1,8-2,2 кГс, 25 качество монта>ка кристалла кремния по проценту образования эвтектики 34 — 52%.

Процент выхода годных не превышает 51.

При содержании дибутилфталата менее

9,6 мас, ухудшается растекаемасть композиции 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 .

" При содержании дибутилфтэлата более

29,85 мас. уменьшается вязкость композиции и в результате уменьшается толщина золотой пленки на поверхности корпуса ИС, что приводит в конечном итоге к уменьше40 ниа адгезии монтажа проволочных выводов менее 1 r, ухудшению адгезии кристалла кремния 1,4-1,8 кГс. Процент образования звтектики находится в пределах 37 — 44 .

Процент выхода годных составляет 48%.

45 При содержании мелкодисперсного порошка золота менее 47,0 мас. уменьшается величина адгезии проволочных выводов до 1 — 2 r, по усилию сдвига кристалла крем ния до 1,1-2,1 кГс. Качество монтажа кри50 сталла кремния по образованию эвтектики золото-кремний, выраженное процентом эвтектики по периметру кристалла находится в пределах 29 — 38%. Процент выхода годных не превышает 45 .

Ф

Увеличение содержания мелкодисперсного порошка золота более 80 Mac. нецелесообразно из-за большого расхода золота.

П р и м,е р.1. Для получения композиции используют порошок золота с размерами

I828557 частиц не более 2 мкм. Взвешивают 60,0 г порошка золота и 1,0 r измельченного свинцовоборосиликатного стекла.

Растворяют при температуре 60 С 2,0 r этилцеллюлозы в 21,5 г дибутилфталате, а

0,5 г канифоли в 15,0 r 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 r и перемешивают до получения гомогенной композиции в миксере, Затем при перемешивании вводят порошок золота

60,0 r, Полученную композицию помещают на пастотерку и перетирают до получения гомогенной массы.

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

Композицию наносят на поверхность

МСК методам трафаретной печати. Затем сушат нанесенный слой в среде азота в течение 20 мин при температуре 130 С и вжигают в 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 М 1. Как видно из табл. 1 композиции для золочения металлических поверхностей корпусов ИС предложенных составов (примеры М 1 — i3, 16) по сравнению с прототипом позволяют получать золотое покрытие к МСК (ковар, сплав фени, никель-бор, медь, бронза) с величиной адгезии на отрыв гриваренных проволочных выводов более 6 г и усилии сдвига кристалла кремния более 11 кГс. Образование эвтектики золото-кремний по периметру кристалла более 76 Д.

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

В табл. 2 приведены составы ММ 1, 2, 3, где содержание В20э колеблется в пределах 5 — 18 мас.,(,. SION — 2 — 32 мас.)(,, Р оО— остальное, с различными по составу и любо5 му по содержанию добавками, Очевидно необходимо для создания гарантированного технологического замеса выбирать любые cocTBBbl свинцовоборосиликатных стекол, температура размягчения

10 которых не превышает температуру вжигания композиции, 35

2. Композиция по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что свинцовоборосиликатное стекло содержит, мас. ;

Трехокись бора 12 — 18

Двуокись кремния 9-13

Трехокись алюминия 1-3

Окись свинца OCTBfl bHOe

Формула изобретения

1. Композиция для золочения металли15 ческих поверхностей корпусов интегральных схем, содержащая мелкодисперсный порошок золота с размером частиц до 2 мкм, этилцеллюлозу, терпинеол и бутилфталат, отличающаяся тем, что, с целью

20 повышения надежности интегральных схем путем увеличения адгезии золотого покрытия, QHB дополнительно содержит свинцовоборосиликатное стекло и канифоль при следующем содержании компонентов, 25 мас, :

Порошок золота с размером частиц до 2 мкм 47.0 — 80,0

Свин цовоборосиликатное

30 стекло 0,1-3,0

Этилцеллюлоза 0.6 — 2,63

Терпинеол 6,4-19.84

Дибутилфталат 9,6-29,85

Канифоль 0,2-0,88

1828557

7 <"<

Ff C) $

О O

П DI Сл

ln О О o in о со и са <с> «с? -." < > и а> а> О> а> 0 а> <к «

in o o in

n? -«(2 <О а. О> а> а> с «)OI-

Я cd co -"1 Я -.1 м ?< м Я -1 .11 4

<О <О n2 I-I а> С ) <>) (О СО С

-.г 1-1 са СЭ со га 02 со га са 1-4 г- са

< ) Р > СО 1-л РЭ <-4 ln «Р7 Р Э С М РЭ (2 ln О О Са О :1 СО О м «С<2 t

< ) < Э 07 1-1 СО 1-4 «М Р) М СУ «Р Э

t са«0>с сас О) <амmin<-4 со а) co t- с- <О (О L- с- со г- со со ос)Ф

Р) Сл Г.

С-<< Г> сов

O c) i1 г дн<лlnнс71- нд гга с> м а> с " ln i-1 c) с» н а> t со m (o с- t-

«РЭ

lO 1-1 .«<О -.1 со «а> CO 1

-О

l H Cd O O >-I H I-I H H Н

in

Я

I-I с> cn >-I (<7 07 c d с > с э с ? со « (;? С

:1< Ю

IЛ С) м « t»

-c?

?нгаОО

«са cd нсанн

<л со н н

in n2

<--1 Са О (О С n? О « О t» <О

02 Й r

<л m co c? 0> <.0 у м <л co m

-н (2 н са О (О са са н 02 н н н н

-с -1 с7 О м . ? Со -I са <л н со (о

c ? r

<7

01 НС2 Оса Ю <»)<Ом<ОС2 О 07 с<> n? с? Са 1-< ) " <-4 >-1 1 — 1 1-1 га а> сО <л

-Ю

Cc? H n> O H

С> СЭ cD « п2 n2 H n? (О cD — 1-<

С

ln

О О С<1 > Н 0 С n? CO С с) >-4 -> н <-1 i-л >-«-I н >-1

in

СОН 0)Н-ОР?

* 1-1 са га Ра О н са са

Р) «

«> CO t» CD н н н н

dBGO)1

Ф

Ф

М

Ф с н нннн нн-ту-«-1 н

1.-I C 7

СО t Г» <0 1 — < 0 > <О <.0 <0 L» CO t» и?!Оф

Ir, (D с > H 0) H H Н í W H 02 < H Са

С

<О <О t L I-< 14 с

Ю С> 1-< н г- L-- m со бор

a?re?uq

СЭ cD

С<2 i-I 1-4 1-1 С 2 02 C 2 1-4 1-< I-! AH! 02 I-<

-Г..

1-{ O О О н <О 07 m

02 02 07 га н н н га н n? н са О? са oo o н г- <.4 н L- 1-< а> <77 <О а> со

О () га н >-! са H 02 H I-I n? H

aemg

<> ! ы а) i !.ф

6- Г7 Сл С><Л <>

О О О О О О О О О О н н н -< í г- <о н н с1< ««4 «с)< In ««

О О О О О О Ю Ю О О О Ю О н с- <71 I-л ln I-I < л I-\ с- Й <л н и

« ln -1< —:1< -1 -I -> - <О 1 - -!< «л

Ю О нн|

««< !

Н РЭ

1-4

in <л <О «э

O O O О г- н СО

in in ln in in <> r 1 0 С РЭ со Р? СО

О О О О O (. О О О О О О О

ln

««7 С Э <Л

ln < 7

О О!

ГСф?!?!??Д

О О О О! ! 1 I С, ! I I оырйз)!

Ir)IZ fop)Q

1 I 1 I I I 1 I I 1 !

in

CQ (О

- о) а> са

«э<О ю<л с in ) in <л

1-4 CO W с.> (- " ? L - 1 1-<

r>Cd ННС><1 ° 1 > 2

ln <О О СО О

0>

""0> О О Г"

М С

С>

СО

« а> с 2

>Л с<>

-1 а> с 2

<Л <Л О

" <О

ln cD - Н

I — 1 С

И О са н н

?!С?я ? 9)m

cD

07 1

СГ) (- CD 1-1 (л

<О m О О

H ln О О нннн

Ю С> О

- <л in ° <О

1<Э а> а> .I D I <0 С I-I <0 (О ln С> О О со. - in Ln - a> <л О а) " ««0) "Н С<2 <О

О Н CD (О н (О t» ln n2 H H

О О

О О

<-1 <-4 о?!и??6в, o tn с? с?

<б С 2

<С rn С- CO in <Л <О

СЭ Г> i-i Н С> С? СЯ

О>

< ) (О О ln In

О Са H га H

ir> «) <Л <О

1-1 <Л С> О

О О

РЭ Н

<Л О О О

in

С 4 С ?

>7???Д

1 1 I I I 1 1 1 I I ! ио!!10(1оц

И Н Н С) Н H c н i i Н н ехо олой оойор-оы о ??моо,.>

I-I с;? 1-4 < — I г) «< I < r? i-«7 >4 I-I

in

in >-< c»n <л с> с-.

О 07 С Э С < ? i-I -I 1-1 <) С? Г>

<С) со с

П со

in ln

С ) (?

ОЛО!!2,B)I

< од-оно!2

)I01

?лт.О?Г

??0mOd0r?

О Q О О> С 1 ) <.7 <) :>

С С- Ю О> СО 07 с»<> <Л

<(" (О (" (C- i- 0 О

<"7 О О м <л 02

CO d СО

С> In (ЭООООО

0> o in m u) с<>

С- t- С- -V Г- 1

o o

in o

С» <0

О О (. > o

I:-

<О (g

О

c -> о <-<

Г>< с

СЭ 1-< С 2 Р) с) -.1 i<) <" < - «7 а> Н I I H н

О «- Г? (Э н н н и н с ) с? cd га >

t2 о

Р

<> (> о

< ъ б! . Сэ<)

tI c) (Ф С (<< >4 са О с

Ц C (л 1 . а ;C (О <л

С2 -< Cq C»»< m <.0 07 с> " ) а>««<лln 1 ""ln 1 In л г-ОНО(-".?t-<0

<о <О (о со с-. (О с- с - - L» m m со -.? ( н с> с> «м сэ m Р>

1828557

Таблица 2

Состав свинцовоборосиликатного стекла

1 . Составитель Л. Печкина

Редактор С. Кулакова . Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Заказ 2370 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гссударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101