проводящая композиция

Классы МПК:H01B1/08 оксиды 
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Московский институт электронной техники
Приоритеты:
подача заявки:
1992-02-14
публикация патента:

Использование: изготовление толстопленочных серебросодержащих проводников, совместимых с рутенийсодержащими резисторами при повышении адгезии проводников к подложке из алюмооксидной керамики. Сущность изобретения: проводящая композиция содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Ag 70 - 76; Pd 15 - 25; Стекловязуюшее 3 - 10; при содержании в стеклосвязующем компонентов, мас.%: PbO 60 - 78; SiO2 8 - 20; B2O3 1 - 4; Bi2O3 10 - 18; CaO 1 - 5; Al2O3 1 - 10; Вжигание проводниковых и резистивных пленок осуществляют в конвейерной печи с максимальной температурой (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oС, выдержка (15 проводящая композиция, патент № 2106709 1) мин. 2 табл.
Рисунок 1

Формула изобретения

Проводящая композиция, содержащая порошки Ag, Pd и стеклосвязующее, включающее PbO, SiO2, B2O3, Bi2O3, CaO, Al2O3, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Ag - 70 - 76

Pd - 15 - 25

Стеклосвязующее - 3 - 10

при этом стеклосвязующее содержит компоненты, взятые в следующем соотношении, мас.%:

PbO - 60 - 78

SiO2 - 8 - 20

B2O3 - 1 - 4

Bi2O3 - 10 - 18

CaO - 1 - 5

Al2O3 - 1 - 10в

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам проводящих композиций, предназначенных для изготовления серебросодержащих толстопленочных проводников, вжигаемых на подложках из алюмооксидной керамики.

Известен состав для толстопленочных проводников (1), содержащий, мас.%:

Ag-Pd - 75-91

Cu2O - 2-9

PbO - 0-6

Стекло - 2-6

Сложный рутенат - 2-9

Органическое связующее - Остальное

При этом состав стеклосвязующего следующий, мас.%:

PbO - 43,5

SiO2 - 37,5

B2O3 - 4,9

CaO - 9,8

Al2O3 - 4,3

Данные проводники характеризуются сложным и дорогостоящим составом, особенно из-за введения в него сложного рутената. Однако такие проводники совместимы с рутенийсодержащими резисторами, но при этом адгезия проводников не превышает 50 кг/см2.

Наиболее близким к заявляемому по составу является проводящая композиция, содержащая, мас.% (2):

Ag - 45,0-47,5

Pd - 18,0-19,0

Стекло - 8,0-20,0

Органическое связующее - 17,0-26,5

При этом состав стеклосвязующего следующий, мас.%:

PbO - 5-22

SiO2 - 5-20

B2O3 - 0,7-2.5

Bi2O3 - 50-85

CaO - 1-5

Al2O3 - 0,7-3

Как показано в (2), большое содержание легкоплавкого оксида висмута от 50 до 85 мас.% в стеклосвязующем толстопленочных проводников приводит к несовместимости таких проводников с рутенийсодержащими резисторами: ухудшению адгезии проводников в 2 раза, т.е. до 25 кг/см2, снижению смачивающей способности припоем приконтактных зон. Задачей данного изобретения является состав проводящей композиции и стеклосвязующего для толстопленочных проводников, обеспечивающий совместимость с рутенийсодержащими резисторами при повышении адгезии проводников к подложке до 100-150 кг/см2.

Поставленная цель достигается тем, что проводящая композиция содержит следующие компоненты, мас.%:

Ag - 70-76

Pd - 15-25

Стеклосвязующее - 3-10

При этом стеклосвязующее содержит следующие компоненты, мас.%

PbO - 60-78

SiO2 - 8-20

B2O3 - 1-4

Bi2O3 - 1-18

CaO - 1-5

Al2O3 - 1-10

Совместимость толстопленочных проводников с рутенийсодержащими резисторами (стабильность адгезии проводников и смачивающей способности припоями в приконтактных с резисторами зонах) обуславливается кристаллизацией стеклосвязующего в проводнике в процессе вжигания его при температуре (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oC, причем плавление образовавшейся кристаллической фазы происходит лишь при более высоких температурах (860-880)oC, чем температура вжигания резистивных пленок (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oC.

Только заявляемое соотношение всех компонентов проводящей композиции и стеклосвязующего обеспечивает необходимые степень кристаллизации и температуру плавления кристаллической фазы и, следовательно, совместимость проводников с рутенийсодержащими резисторами при повышении адгезии их к подложке.

Границы концентраций компонентов проводящей композиции и стеклосвязующего определяли следующими факторами: параметрами тостопленочных проводников, температурными характеристиками, склонностью стекол к кристаллизации, условиями стеклообразования.

Содержание в проводящей композиции Ag менее 70 мас.% или Pd более 25 мас. %, а стекла более 10 мас.% приводит к возрастанию удельного поверхностного сопротивления проводников более 0,05 Ом/проводящая композиция, патент № 2106709. .

Содержание Ag более 76 мас.% или Pd менее 15 мас.% усиливает взаимодействие проводников с рутенийсодержащими резисторами, что приводит к снижению смачивающей способности припоем в приконтактных зонах.

Содержание стекла менее 3 мас.% в проводящей композиции приводит к снижению адгезии проводников к подложке менее 100 кг/см2.

Содержание в стекле легкоплавких оксидов Bi2O3, B2O3, PbO более 18; 4 и 78 мас.% соответственно смещает температуру плавления образовавшейся кристаллической фазы до температур (800-820)oC, что приводит к усилению взаимодействия с резисторами при вжигании их при температуре (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oC.

Содержания в стекле SiO2, Bi2O3,CaO, Al2O3 меньше 8; 10; 1 и 1 мас.% соответственно снижает степень кристаллизации стеклообразующего в проводнике, что также приводит к потере совместимости с рутениевыми резисторами и снижению адгезии.

Содержание в стекле Al2O3 более 10 мас.%, SiO2 более 20 мас.% и CaO более 5 мас.%, а также содержание PbO менее 60 мас.% и B2O3 менее 1 мас.% усиливает кристаллизационную способность стеклосвязующего, что обуславливает кристаллизацию стекломассы при выработке.

Для получения проводящей композиции заявляемого состава были приготовлены 6 составов (1-6), а также состав по прототипу (2), наиболее близкий по составу к заявляемому, а именно содержащий, мас.%:

Ag - 47,3

Pd - 18,5

Стеклосвязующее - 8,0

Органическое связующее - 26,0

что соответствует составу, мас.%:

Ag - 64,19

Pd - 25,00

Стеклосвязующее - 10,81

Составы проводящей композиции представлены в табл.1

В качестве сырьевых материалов использовали химические реактивы марок "хч", "ч", "чда" и "осч", B2O3 вводили через борную кислоту, остальные компоненты стекла - через оксиды.

Каждую шихту стекла синтезировали отдельно в коррундовых тиглях емкостью 0,5-0,6 л в печах с силитовыми нагревателями при температуре (1020 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oC, выдержка 10 мин.

Синтезированные стекла измельчали на планетарной мельнице до удельной поверхности 7500-8500 см2/г. С использованием каждого из стекол изготавливали проводниковую пасту, которую наносили методом шелкографии на подложки из алюмооксидной керамики. Вжигание проводников проводили в конвейерной печи с максимальной температурой (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oC, выдержка 15 проводящая композиция, патент № 2106709 1 мин. Общий цикл вжигания составлял (60 проводящая композиция, патент № 2106709 5) мин. Среда вжигания - воздух. Резистивную пасту наносили на керамическую подложку с проводниковой разводкой и вжигали по указанному выше режиму. Параметры проводников до и после вжигания на них резистивных пленок представлены в табл.2.

Из данных, представленных в табл.2, следует, что проводящая композиция-прототип содержит стекло, имеющее более низкую температуру плавления кристаллической фазы, равную 760oC, и при вжигании проводников и тем более резисторов на температуру (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10)oC кристаллическая фаза в проводниках уже отсутствует, что приводит к уменьшению не только исходной адгезии проводников к подложке, но и к падению адгезии после вжигания резисторов. При этом ухудшается обслуживаемость проводников в приконтактных с резисторами зонах. Таким образом, проводящая композиция-прототип не обеспечивает совместимости с рутенийсодержащими резисторами.

Из данных, представленных в табл.2, также следует, что заявляемый состав проводящей композиции содержит стеклосвязующее, имеющее высокую температуру плавления кристаллической фазы tпл=(880-880)oC, которая не плавится при вжигании на проводниковую разводку резисторов при температуре (840 проводящая композиция, патент № 2106709 10) oC. Это обуславливает сохранение не только высокой адгезии проводников к подложке (100-150) кг/см2, но и удовлетворительную смачиваемость проводников припоем, то есть заявляемый состав проводящей композиции обеспечивает совместимость проводников с резисторами при повышении адгезии проводников к подложке.

Наверх