многослойное металлическое покрытие корпуса свч-прибора
Классы МПК: | H01L23/48 приспособления для подвода или отвода электрического тока в процессе работы приборов на твердом теле, например провода, вводы H01L21/28 изготовление электродов на полупроводниковых подложках с использованием способов и устройств, не предусмотренных в 21/20 |
Автор(ы): | Евстигнеев А.С., Ерусалимчик И.Г., Жамалетдинов В.А., Русаков Е.О., Чумакова Л.В. |
Патентообладатель(и): | Товарищество с ограниченной ответственностью НПО "Вариация" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-03-09 публикация патента:
20.02.1996 |
Использование: в производстве корпусов СВЧ-приборов, например мощных СВЧ-транзисторов. Сущность изобретения: многослойное металлическое покрытие корпуса СВЧ-прибора содержит последовательно расположенные слои никеля толщиной 0,8 - 2 мкм, нижний золота, палладия толщиной 0,5 - 1 мкм, верхний золота. Между нижним слоем золота и слоем палладия введен слой серебра. При этом нижний слой золота имеет толщину 0,1 - 0,6 мкм, а суммарная толщина слоев серебра и верхнего золота находится в пределах
меньше или равно dAg + dAu меньше или равно
где dAu - толщина верхнего слоя золота, мкм, причем 1 мкм меньше или равно dAu меньше
dAg - толщина слоя серебра, мкм;
н численное значение нижней частоты рабочего диапазона СВЧ-прибора,
н=2
fн, fн(Гц).. Цель изобретения - уменьшение электрических потерь на СВЧ в металлическом покрытии корпуса. 1 табл.
Рисунок 1






Формула изобретения
МНОГОСЛОЙНОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА СВЧ-ПРИБОРА, содержащее последовательно расположенные слои никеля толщиной 0,8 - 2,0 мкм, нижний - золота, палладия толщиной 0,5 - 1,0 мкм, верхний -золота, отличающееся тем, что между нижним слоем золота и слоем палладия введен слой серебра, при этом нижний слой золота выполнен толщиной 0,1 - 0,6 мкм, а суммарная толщина слоев серебра и верхнего слоя золота определена соотношением
где dAu - толщина верхнего слоя золота, мкм, причем

dAg - толщина слоя серебра, мкм;



Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к производству корпусов СВЧ-приборов, например мощных СВЧ-транзисторов, в частности к производству многослойных металлических покрытий корпусов мощных СВЧ-транзисторов методами электрохимического осаждения. Известны корпуса Stripak фирмы MSC (США), содержащие двухслойное гальваническое покрытие никель-золото, причем толщина золотого слоя составляет 5-6 мкм [1]При температуре напайки кристалла 400-450оС на поверхности золотого слоя наблюдаются потемнение и ухудшение смачиваемости припоем поверхности золота, что связано с локальной диффузией никеля через слой золотого покрытия, и окисление продиффундировавшего никеля. Известно многослойное металлическое покрытие корпуса мощного СВЧ-транзистора [2] содержащее слой никеля толщиной 0,8-2 мкм, которым покрывают корпус транзистора методом электрохимического осаждения, и этим же методом формируют сверху слоя никеля токоведущее и коррозионностойкое покрытие со следующей последовательностью слоев: нижний слой золота толщиной 0,5-0,8 мкм, слой палладия толщиной 0,5-1 мкм и верхний слой золота толщиной 3-4 мкм. Данное техническое решение является прототипом. К недостаткам покрытия по прототипу относится то, что токоведущий слой покрытия имеет небольшую толщину (около 4 мкм), расположенный под токоведущим слоем никель является ферромагнетиком, что приводит к большим электрическим потерям на СВЧ, в частности, из-за потерь энергии, затрачиваемой на перемагничивание никеля. К недостаткам следует отнести недостаточно хорошую теплопроводность покрытия. Техническим эффектом, на который направлено изобретение, является уменьшение электрических потерь на СВЧ в металлическом покрытии корпуса прибора. Данный технический эффект достигается тем, что в многослойном металлическом покрытии корпуса СВЧ-прибора, содержащем последовательно расположенные слои никеля толщиной 0,8-2 мкм, нижний золота, палладия толщиной 0,5-10 мкм, верхний золота, между нижним слоем золота и слоем палладия введен слой серебра, при этом нижний слой золота имеет толщину 0,1-0,6 мкм, а суммарная толщина слоев серебра и верхнего золота находится в пределах




1 мкм


dAg толщина слоя серебра, мкм;



Следует отметить, что все признаки, указанные в форме изобретения, находятся в неразрывном конструктивно-функциональном единстве и каждый из признаков выполняет одновременно несколько функций и проявляет ряд свойств как сам по себе, так и в совокупности с другими признаками. Так, например, нижний слой золота наносится для улучшения адгезии серебряного покрытия. В случае осаждения серебра непосредственно на никель при нагреве, например, во время напайки кристаллов наблюдается вспучивание серебряного покрытия. Одновременно слой золота совместно с нанесенным слоем серебра выполняет функцию компенсации внутренних напряжений покрытия. Введенный серебряный слой, как основной токоведущий, перераспределяет токи СВЧ, которые в основном проходят по данному слою, что существенно уменьшает потери на перемагничивание и позволяет уменьшить толщину верхнего слоя золота, выполняющего одновременно функции антикоррозионного покрытия и проводящего слоя, в большинстве случаев до величин порядка 1,5-2,5 мкм. Уменьшение толщин верхнего и нижнего слоев золота позволяет сэкономить до 30% этого самого дорогого из наносимых драгоценных металлов. При этом существенно улучшаются теплопроводность и электропроводность покрытия за счет наличия достаточно толстого слоя серебра, а также другие электрические характеристики, что позволяет значительно снизить электрические потери в металлическом покрытии на СВЧ. Существенным является также выбор толщин слоев покрытия. Экспериментально установлено, что уменьшение толщины нижнего слоя золота менее 0,1 мкм приводит к некачественной адгезии серебра. Увеличение толщины нижнего слоя золота более 0,6 мкм нецелесообразно, так как не дает увеличения качества адгезии. Также экспериментально установлено, что указанный технический результат достигается при толщине d суммарного слоя серебра и верхнего золота, находящейся в диапазоне





Электролит работает без перемешивания при комнатной температуре, катодная плотность тока 20 мА/см2, рН 4,5, анод никель марки Н-0 или Н-1, соотношение анодной плотности тока и катодной не меньше 1:1. Затем проводится гальваническое осаждение нижнего слоя золота Au из электролита золочения состава, г/л: Дицианоаурат калия (в пересчете на металли- ческое золото) 11,5-12,5 Лимонная кислота 18-20 Лимонно-кислый калий 150-160 К2НРО4 35 и более Tl2(SO4)3 0,0007-0,0008
Электролит работает в условиях перемешивания, температура электролита 60-80оС, катодная плотность тока 0,5-10 мА/см2, рН 6,5-7,5, анод платина или платинированный титан, Ia Iк не меньше 1:1. Далее производят гальваническое осаждение серебра из электролита состава, г/л:
Дицианоаргентат калия
(в пересчете на металли- ческое серебро) 40-50 Роданистый калий 200-250 К2СО3 20-40
Электролит работает без перемешивания при температуре 18-30оС, катодная плотность тока 1-2 мА/см2, рН 9-10, Ia Iк не меньше 1:1. После этого производят гальваническое осаждение палладия Pd из электролита состава, г/л: PdCl 25 (NH4)3PO4 50 Na3PO4 100 C6H5COOH 2
Электролит работает без перемешивания при t 75оС, катодная плотность тока 7 мА/см2, рН 6,4, анод платина или платинированный титан, соотношение Ia Iк не меньше 2:1. После осаждения палладия производят гальваническое осаждение верхнего слоя золота в электролите золочения, аналогичном электролиту для нижнего слоя золота. Для получения предложенного многослойного покрытия были опробованы различные известные электрохимические способы металлизации корпусов, например способ, приведенный в примере или по ГОСТ 9305-84, состав 40 (электролит палладирования). При этом каждый раз достигался указанный технический эффект. Однако наилучшие результаты были получены оригинальным методом электрохимического нанесения покрытия, в котором использованы специально подобранные подобные по составу фосфатные электролиты золочения, серебрения и палладирования. Состав электролитов приведен в таблице. Этот метод позволил осуществить нанесение покрытий с минимальными временными перерывами ("из ванны в ванну"), что существенно уменьшило загрязнение и окисление покрываемых слоев и загрязнение электролитов посторонними веществами. Кроме того, применение данного метода позволило получить покрытия особо высокой чистоты, например мягкого золота чистоты 99,9% микротвердостью 60-80 кг/мм2, эластичного палладия микротвердостью 180-230 кг/мм2, что обеспечило отличную смачиваемость слоев золота и получение малонапряженного покрытия в целом, обладающего наилучшими характеристиками по сравнению с покрытиями, полученными известными способами электрохимического осаждения. Проведенные испытания мощных СВЧ-транзисторов, корпуса которых выполнены с предложенным многослойным металлическим покрытием различными способами электрохимического осаждения металлов, показали существенное улучшение таких электрических параметров, как отдаваемая мощность и КПД за счет уменьшения электрических потерь на СВЧ. Весьма существенной явилась экономия такого драгоценного металла, как золото, особенно на частотах ниже 1 ГГц.
Класс H01L23/48 приспособления для подвода или отвода электрического тока в процессе работы приборов на твердом теле, например провода, вводы
Класс H01L21/28 изготовление электродов на полупроводниковых подложках с использованием способов и устройств, не предусмотренных в 21/20