Металлизационное покрытие наносят на керамику для создания
токопроводящего слоя на определенной части детали, к которой
присоединяют полупроводниковый кристалл и выводы, соединяющие изделие с
корпусом полупроводникового прибора. Методы металлизации: вжигание
пасты; испарение и конденсация в вакууме; химическое осаждение металлов
и др. Первый способ используют в технологии корпусов ИС. Металлизация
может также служить в качестве электродов конденсаторов, витков катушек
индуктивностей и промежуточным слоем для соединения керамики с арматурой
с помощью пайки. Метализационный слой позволяет получить прочное,
вакуум-плотное, герметичное соединение керамических деталей друг с
другом или с металлом методом пайки; создает смачивающуюся припоем
поверхность. Плохая смачиваемость объясняется совершенно различной
структурой поверхностей керамики и металлов. Исключение составляют
припои, содержащие Ti или Zr. Прочный металлизационный слой на керамике
служит цементирующей промежуточной составляющей между керамикой и
металлом. Прочность сцепления возрастает при близости показателей ТКЛР и
усадки. При вжигании метал-лизационных композиций в керамике происходят
два взаимоисключающие процесса: спекание металлических зерен между
собой; окисление активных компонентов металлизационной пасты и
взаимодействие вновь образующихся центров оксидов с оксидами керамики с
появлением переходного слоя. Поэтому в пасту вводят чистые металлы, а
также активные добавки, взаимодействующие с компонентами керамики и не
нарушающие процесс спекания металлических зерен друг с другом. Толщина
металлизационного слоя составляет 25—60 мкм, после вжигания — меньше [2,
5, 22].
Способы металлизации керамики: оксидами металлов и порошками тугоплавких
металлов. В первом способе приготовленную пасту наносят на поверхность
керамики и вжигают. Происходит диффузия и взаимодействие составляющих с
образованием нового соединения. При нагреве в восстановительной среде
внешний слой спеченного оксида восстанавливается до чистого металла. Но
если оксиды металлов легко смачиваются чистыми металлами— припоями (Ag,
Си и др.), то восстановления внешнего слоя не требуется.
Наибольшее промышленное применение нашла молибденомарганцевая
технология. Используют состав пасты 80 % Мо + + 20 % Мп. Для обеспечения
хорошего качества металлизации в составе пасты должны быть добавки
основной керамики, достаточное количество стекловидной фазы, а также
необходима соответствующая газовая среда при обжиге (водород, формиргаз
и др.). Активными добавками могут служить керамические порошки, стекла,
глазури, металлы (Fe, Мп, Si, Mg), оксиды (ТЮ2), карбиды, нитриды и
бориды Ti, Si, Мо и других металлов. Иногда вводят две и более добавки.
Основное назначение добавок — обеспечение прочного соединения керамики с
металлами, а также снижение температуры спекания. Дисперсность добавок
должна быть высокой. Для ускорения окислительных процессов компонентов
(например, Мп), водород, подаваемый в печь, увлажняют до точки росы 30
(303) ±5°С (К) в зоне подъема температуры. После прохождения зоны
максимальной температуры подают сухой водород с точкой росы—40 °С (313
К) для восстановления Мо.
7.6. ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МКК ИС
Технологический процесс изготовления МКК ИС—очень длительный и
трудоемкий. Условно в нем можно выделить пять групп технологических
операций (рис. 7.5):
получение порошка ВК-94 — приготовление а-А1203, минерализатора, их
предварительный обжиг и помол;
обжиг плат — спекание керамики с одновременным вжиганием металлизации,
формирование структуры корпуса, сборка, пайка оснований;
гальванические покрытия.
Первая и вторая группа операций, а также вопросы металлизации и
спекания, составляющие основу керамической технологии процесса
изготовления МКК ИС, подробно рассмотрены в предыдущих параграфах.
Керамическая пленка разрезается на полосы и
разбраковывается по толщине и внешнему виду. На заготовках не должно
быть трещин, включений, вмятин, пузырей, загрязнений поверхности. Из
полос на механических прессах в специальных штампах вырубают карты
(заготовки, окна, фиксирующие отверстия) с размерами 45x45; 75x75 мм и
др. Необходимо учитывать усадку материала на обжиге. Карты хранят в
эксикаторах или герметичных шкафах. На заготовки наносят
металлизационный слой проводниковой пасты определенной топологии. Затем
карты с металлизацией послойно собирают в пакеты, состоящие, например,
из четырех листов, подвергают термоуплотнению в металлических формах, в
результате чего пакет замоноличивается. Получают не-