177450. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémréteg előállítására legalább 70 súly% alumíniumoxidot tartalmazó kerámiák, főként integrált áramköri hordozók felületén
7 177450 8 hő- és villamos vezetői tulajdonságai, valamint forraszthatósága romlik, amit korlátozott mértékben ellensúlyozni lehet a fém-, illetve a kerámiakomponens szemcsézettségének finomításával. Megfelelő tulajdonságú fémréteget azonban csak olyan keverék alkalmazásával kapunk, mely 99,5—99,9 súly%ban a kerámia zsugorodási hőmérsékleténél magasabb olvadáspontú fém komponenst, és 0,1—0,5 súly%-ban kerámia komponenst tartalmaz, és a kerámia komponenst valamint fém komponenst tartalmazó keverék szemcsézettségét 0,8 jum-nak, vagy annál finomabbnak választjuk meg. A kerámia komponensből alkalmazásra kerülő mennyiség az alkalmazott kerámia anyagától és a fém-kerámia szerkezet előállítási technológiájától függ. Rétegtokozás, vagy alacsonyabb 70—95 súly% alumínium-oxidot tartalmazó idomtestek esetén elegendő pl. 0,1-0,2 súly%-nyi, míg előre zsugorított kerámia lemezzel végzett síktokozás, vagy magas, főként 98 súlyánál magasabb alumínium-oxid tartalom esetén inkább a 0,3—0,5 súly%-os mennyiség ad kedvező eredményt. A fém-kerámia kötés kialakításához a fémezett kerámiarétegeket, megfelelő hőmérsékleten és atmoszférában izzítjuk. Az izzítás körülményei, hőmérséklet, idő atmoszféra, stb., a kialakítandó fém-kerámia szerkezettől függ, de a minimális izzítási hőfok az ábrán bejelölt tartományban elfoglalt hely szerint 1300—1350 °C. így pl. a B pontnak megfelelő összetétel esetén 1300 °C. A rétegtokozás alkalmazása esetén az egész tokszerkezet izzítási hőmérséklete, illetve ennek technológiai kivitelezése a kerámia tömörre zsugorítási hőmérsékletével, illetve technológiájával azonos. E hőmérséklet pl. 96súly%-os alumínium-oxid tartalom esetén 1600 °C, 92súly% esetén 1400 °C, 99 súly% esetén pedig 1750 °C körüli, ami az alkalmazott anyagoktól, a kémiai összetételtől és a szemcsenagyságtól függ. Fém komponensként molibdén, titán és wolfram fémek alkalmazása esetén az izzítási atmoszféra vagy erősen redukáló, pl. elektrolitikus hidrogén, vagy hidrogén-nitrogén tartalmú elegy, vagy kombinált, azaz 400 °C hőmérsékletig, a szerves komponensek kiégéséig oxidáló, afelett redukáló atmoszféra. Platina és paládium alkalmazása esetén az izzítási atmoszféra az egész izzítási folyamat alatt oxidáló lehet. Az alkalmazott hőprogramot a legnagyobb mértékben a fém-kerámia minősége, méretei és szerkezete szabja meg. Izzítás után a kerámia lemezek, - főként síktokok vagy rétegtokok - fémezett felületének meghatározott részeit a szokásos forrasztási eljárások valamelyikével közvetlenül, vagy megfelelő előkezelés után köthetjük össze, egyrészt az áramköri elem kivezető részeivel, másrészt fémhuzalozással. Az ily módon elkészített kerámia lemez vagy tokszerkezet fémlemezzel, vagy kerámia lap segítségével, alkalmasan megválasztott védő-atmoszférában hermetikusan lezárható. A találmány szerinti eljárással nyerhető fémrétegek jellemző fizikai tulajdonságait a továbbiakban táblázatos formában közöljük, és a mért eredmények nagymértékű javulásának bizonyítására összehasonlításként megadjuk a 163 968. lajstromszámú szabadalom szerinti eljárással nyerhető fémrétegek ugyanazon fizikai jellemzőit. A szakító szilárdságot és vákuumállóságot az ASTM 19-61T szabvány szerint, a hőlökésállóságot kísérleti úton mértük. Hőlökésállóságnak azt a hőmérsékletet fogadtuk el, amelynél a vizsgált kerámiák 50%-as elvesztette vákuumállóságát. A vizsgálatokhoz 94 súly% alumínium-oxid tartalmú TIMALOX kerámiákat (Híradástechnikai Ipari Kutató Intézet gyártmánya) használtunk. Mindkét esetben 50% molibdén és 50% wolfram fémport és minimäis illetve maximális mennyiségű 0,5 súly% illetve 5 súly% kerámia komponenst hasznâtunk. A vákuumállóság megállapításánál 50-50 darab kerámia mérési eredményét vettük alapul. Fizikai jellemző Fémezés a találmány szerinti eljárással készült réteg: a 163 968 lajstromszámú szabvány szerinti eljárással készült réteg: Szakító szilárdság kg/mm2 6,0 ± 1 •5,0 ± 1 Vákuumállóság % 98,0 ± 2 86,0 ± 2 Hőlökésállóság °C 350 ±10 290 ±J0 Szigetelési ellenállás megállapításához a kerámiák felületen 10 db 20 mm hosszú, 1 mm széles és 1 mm sortávú vonalrácsot készítettünk. 15 V-os feszültséggé mértük az egyes vonal közötti átfolyó áramot és az ellenállást számoltuk. A mérést részben közvetlenül a hőkezelő beégetés után, részben nikkelez'és, újbóli izzítás és 500 órás 200 °C hőmérsékleten tartással végzett öregítés után végeztük. Szigetelési a találmány a 163968 lajstromszámú ellenállás szerinti szabadalom eljárással szerinti előállított eljárással fémrétegnél: készített rétegnél: Közvetlen beégetés után 200 ± 20 Mohm 150 + 20 Mohm Öregítés után 300 ±20 Mohm 150 ±20 Mohm A találmány szerinti eljárás további előnye, hogy az izzítási hőmérséklet emelésével a kötésszilárdság monoton nő, míg ugyanez a 163.968 lajstromszámú szabadalom szerinti eljárásnál maxi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
