close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4492

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4492
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 01L 21/288
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАЯЕМОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКИХ
ПЛЕНКАХ АЛЮМИНИЯ
(21) Номер заявки: a 19980750
(22) 1998.08.10
(46) 2002.06.30
(71) Заявитель: Белорусский
государственный
университет информатики и радиоэлектроники
(BY)
(72) Авторы: Сокол В.А., Гринис Л.М. (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский
государственный университет информатики и
радиоэлектроники (BY)
(57)
1. Способ получения паяемого покрытия на тонких пленках алюминия толщиной не менее 1 мкм, включающий формирование контактного подслоя и получение химического никелевого покрытия на контактном
подслое, отличающийся тем, что формирование контактного подслоя осуществляют в водном растворе
следующего состава, г/л:
соль никеля
20-60
натрий или калий фтористый
0,5-8
аминоуксусная кислота
10-30.
при комнатной температуре в течение 5-60 мин, рН 3,5-5, изделие покачивают или встряхивают в растворе, а получение химического никелевого покрытия осуществляют осаждением при рН 4-5, затем проводят
термообработку при температуре 200-250 °С в течение 0,5-3 ч.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед формированием контактного подслоя поверхность
алюминиевой пленки обезжиривают в кислотном растворе.
(56)
JP 142491, 1983.
JP 5246764, 1977.
JP 493025, 1974.
А.П. Достанко и др. Пленочные токопроводящие системы СБИС. - Минск: Вышэйшая школа, 1989. - С.
47.
Изобретение относится к области электронных технологий и, в частности, связано с процессом получения
паяемых контактных площадок полупроводниковых приборов, плат и микросхем. Изобретение может быть использовано в различных отраслях техники для создания паяемого покрытия на тонкостенных деталях и деталях с
высокоточными размерами из алюминия.
Известен способ получения паяемого покрытия на тонких пленках алюминия путем вакуумного напыления поверх алюминиевой пленки пленок других металлов и (или) сплавов, обеспечивающих смачивание поверхности припоем для последующего присоединения электродных выводов пайкой [1-3]. Такими пленками
могут быть: сплав никеля с марганцем [1], последовательное напыление пленок хрома и меди [1, 2], последовательное напыление пленок цинка и никеля [3], пленки свинца [1].
Недостатками известного способа являются: невысокая прочность сцепления напыленных пленок металлов с алюминием, что зачастую приводит к отслаиванию, необходимость применения дорогостоящего и
BY 4492 C1
сложного в эксплуатации оборудования вакуумного напыления, усложнение процесса фотолитографии для
создания требуемого рисунка контактных площадок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ получения паяемого покрытия на контактных площадках полупроводниковых приборов [4], состоящий в активации поверхности алюминиевой пленки смешанным раствором фтористоводородной и азотной
кислот, двухкратной или многократной цинкатной обработке в растворе, содержащем 30 г/л сульфата никеля,
40 г/л сульфата цинка, 5 г/л сульфата меди, 106 г/л гидроксида натрия, 40 г/л сегнетовой соли, 10 г/л цианида
калия, 2 г/л хлорида железа (3) или в растворе, содержащем 100 г/л окиси цинка, 525 г/л едкого натра, 10 г/л
сегнетовой соли, 10 г/л хлорида железа (3) с промежуточным снятием цинка в разбавленной азотной кислоте
или в травителе, содержащем азотную кислоту, фтористоводородную кислоту и воду в соотношении 50:1:50.
Далее по цинковому слою замещения формируют химическое никель-фосфорное или никель-борное покрытие
и наносят припой горячим способом.
Недостатками этого метода являются: использование для контактного цинкового замещения щелочных
концентрированных растворов, обладающих высоким травящим действием по отношению к алюминию и
высокой вязкостью этих растворов, что усложняет их отмывку и приводит к дополнительному стравливанию
алюминия в процессе промывки; формирование цинкового подслоя под никелевым покрытием приводит к
снижению коррозионной стойкости покрытия, поскольку при горячем лужении и далее при эксплуатации
изделия сквозь поры в никелевом покрытии цинк активно диффундирует в припой и взаимодействует химически и анодно с образованием продуктов коррозии в припое, приводя к потере паяемости или разрушении
паяемого соединения.
Все это не позволяет получить паяемое покрытие на тонких (от 1 мкм и выше) пленках алюминия с высокой прочностью сцепления, высокой коррозионной стойкостью и надежностью в эксплуатации.
Задачей настоящего изобретения является получение паяемого покрытия на пленках алюминия толщиной
от 1 мкм и выше с очень высокой прочностью сцепления, повышенной коррозионной стойкостью и надежностью в эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет того, что на требуемых участках алюминиевой пленки создают
подслой контактно осажденного никеля, для чего используется водный раствор, содержащий соль никеля в
количестве 20-60 г/л, натрий фтористый или калий фтористый в количестве 0,5-8 г/л и аминоуксусную кислоту в количестве 10-30 г/л, при рН 3,5-5 в течение 5-60 мин при комнатной температуре. Предпочтительно
покачивание или встряхивание изделий в растворе. Необходимым условием получения покрытия с высокой
прочностью сцепления является применение растворов химического никелирования с рН в диапазоне 4-5.
После формирования химического никелевого покрытия проводят термообработку при температуре 200250 °С в течение 0,5-3 ч.
Обезжиривание поверхности алюминиевой пленки перед контактным никелированием производят в случае необходимости в кислотном растворе.
Сущность заявляемого способа получения паяемого покрытия на тонких пленках алюминия толщиной не
менее 1 мкм заключается в следующем. Все растворы и режимы обработки, предложенные в настоящем изобретении, разработаны с учетом высокой эффективности действия, с одной стороны, и минимального стравливающего действия по отношению к алюминию, с другой стороны. Без учета последнего получение покрытия на тонких пленках алюминия вообще невозможно, так как можно стравить полностью или частично
алюминий прежде, чем удастся что-либо осадить на его поверхность. Важным фактором получения качественного паяемого покрытия является отсутствие органических загрязнений на поверхности алюминиевой
пленки, которые препятствуют хорошему смачиванию поверхности водными растворами контактного и химического никелирования. В случае наличия таких загрязнений производят обезжиривание поверхности
алюминиевой пленки в кислотном растворе.
На чистую поверхность алюминиевой пленки осаждают контактный никелевый подслой. Контактное
осаждение никеля на поверхность алюминия можно рассматривать как коррозионный процесс, состоящий из
анодного растворения электроотрицательного металла (алюминия) и катодного выделения электроположительного металла (никеля). Необходимым условием этого процесса является активирование поверхности
алюминия, всегда покрытой тонкой, но плотной пленкой окисла. С целью активирования поверхности алюминия в раствор контактного осаждения никеля вводят фторид натрия или калия и создают слабокислую
среду с рН 3,5-5 введением аминоуксусной кислоты. Аминоуксусная кислота является также комплексообразующим агентом, связывающим ионы никеля в растворимые комплексы и регулирующим скорость контактного обмена алюминия на никель. Контактное осаждение никеля проводят в водном растворе, содержащем
соль никеля в количестве 20-60 г/л, натрий фтористый или калий фтористый в количестве 0,5-8 г/л и аминоуксусную кислоту в количестве 10-30 г/л, при рН 3,5-5 в течение 5-60 мин при комнатной температуре.
Предпочтительно покачивание или встряхивание изделий в растворе. Раствор готовят последовательным
растворением в дистиллированной воде расчетных количеств аминоуксусной кислоты, натрия или калия
фтористого и соли никеля. После обработки изделий в растворе производят промывку в воде.
2
BY 4492 C1
На подслой контактно осажденного никеля далее осаждают химическое никель-фосфорное или никель-борное
покрытие известными способами, однако для получения высокой прочности сцепления необходимо поддерживать
рН растворов химического никелирования в диапазоне 4-5. После осаждения химического никель-фосфорного или
никель-борного покрытия проводят промывку в воде и сушку. После сушки проводится термообработка при температуре 200-250 °С в течение 0,5-3 ч. для повышения прочности сцепления полученного покрытия с алюминием.
В результате получается паяемое покрытие на тонких пленках алюминия толщиной не менее 1 мкм, обладающее очень высокой прочностью сцепления с алюминием, повышенной коррозионной стойкостью и надежностью в процессе эксплуатации. Покрытие хорошо паяется с применением слабоактивных канифольных
флюсов. Предлагаемый способ является простым и надежным, отличается высокой воспроизводимостью качества, не требует сложного оборудования и дефицитных материалов.
В тех случаях, когда паяемое покрытие необходимо получить не на всей поверхности тонкой алюминиевой пленки, а только на отдельных ее участках, и в случаях, когда другие участки поверхности изделия могут
быть повреждены применением предлагаемых в настоящем изобретении растворов обезжиривания, контактного и химического никелирования, следует защитить эти участки поверхности изделия кислотостойкой
маской, в качестве которой можно применить, например, химически стойкий лак, фоторезист, полиимидную
смолу и другие.
Пример 1.
Получение паяемого покрытия проводят на алюминиевых контактных площадках гибридной интегральной схемы (ГИС), выполненной на ситалловой подложке. Толщина алюминия на контактных площадках
ГИС составляет 3 мкм, под нижним слоем алюминия напыляют в вакуумной установке подслой танталла
толщиной 30-50 нм. На чистую сухую поверхность ГИС наносят фоторезистивную маску методом фотолитографии, защищая всю поверхность верхнего слоя ГИС, кроме алюминиевых контактных площадок. Проводят задубливание фоторезиста. Затем проводят химическое обезжиривание поверхности контактных площадок в кислотном растворе при температуре 15-20 °С в течение 40 с, вслед за чем промывают ГИС в воде.
Далее проводят контактное осаждение никелевого подслоя при рН ~ 4 в растворе, содержащем никель сернокислый 40 г/л, аминоуксусную кислоту 20 г/л и натрий фтористый 5 г/л. Контактное осаждение никелевого
подслоя проводят при комнатной температуре, покачивая ГИС в растворе, в течение 10 мин. Затем промывают ГИС в воде. После этого проводят химическое никелирование поверхности контактных площадок ГИС
известным способом, однако поддерживают рН раствора химического никелирования в диапазоне 4-5. После
осаждения химического никелевого покрытия ГИС тщательно промывают в воде и сушат. Затем проводят
термообработку при температуре 220 °С в течение 2 ч.
Пример 2.
Получение паяемого покрытия проводят на алюминиевых контактных площадках гибридной интегральной схемы (ГИС), выполненной на подложке из анодированного алюминия. Толщина алюминия на контактных площадках ГИС составляет 2 мкм. На чистую сухую поверхность ГИС наносят фоторезистивную маску
методом фотолитографии, защищая всю поверхность верхнего слоя ГИС, кроме контактных площадок, а
также защищают обратную и боковые стороны подложки кислотостойким лаком. Далее проводят химическое обезжиривание при комнатной температуре в кислотном растворе в течение 20 сек., после чего промывают ГИС в воде. Затем осаждают контактный никелевый подслой в растворе следующего состава: никель сернокислый 35 г/л, аминоуксусная кислота 17 г/л, калий фтористый 3 г/л при рН ~4 и комнатной температуре в
течение 15 мин. Изделия в растворе покачивают. Затем промывают в воде и проводят химическое никелирование поверхности контактных площадок известным способом, однако поддерживают рН раствора химического никелирования в диапазоне 4-5. После осаждения химического никелевого покрытия ГИС тщательно
промывают в воде, сушат, затем проводят термообработку при температуре 250 °С в течение 0,5 ч.
Пример 3.
Получение паяемого покрытия проводят на алюминиевой пленке толщиной 1 мкм, которую осаждают на
ситалловой подложке методом напыления в вакуумной установке. С целью улучшения адгезии алюминиевой
пленки к подложке под слоем алюминия напыляют подслой тантала толщиной 30-50 нм. Паяемое покрытие
получают на всей поверхности алюминиевой пленки площадью 2,88 · 10-3 м2.
В данном случае пленка была свеженапыленная, не загрязнена органическими веществами. Поэтому сразу проводят контактное осаждение никелевого подслоя в растворе следующего состава: никель сернокислый
30 г/л, аминоуксусная кислота 15 г/л, натрий фтористый 2 г/л при рн ~ 4 и комнатной температуре в течение
30 мин. Изделие в растворе покачивают. Затем промывают в воде и проводят химическое никелирование известным способом, при этом поддерживают рН раствора химического никелирования в диапазоне 4-5. После
осаждения химического никелевого покрытия изделие тщательно промывают в воде и сушат. Затем проводят термообработку при температуре 200 °С в течение 3 ч.
Пример 4.
Получение паяемого покрытия проводят на поверхности алюминиевой детали с высокоточными размерами. Для удаления органических загрязнений деталь обезжиривают в органическом растворителе известным способом. Затем проводят химическое обезжиривание поверхности в кислотном растворе при темпера3
BY 4492 C1
туре 75 ± 5 °С в течение 20 с, после чего промывают деталь в воде. Далее проводят контактное осаждение
никелевого подслоя при рН 3,5-4 в растворе, содержащем никель двухпористый 60 г/л, аминоуксусную кислоту 30 г/л и калий фтористый 8 г/л при комнатной температуре в течение 60 мин. При контактном осаждении никелевого подслоя деталь в растворе периодически встряхивают, затем промывают в воде, после чего
проводят химическое никелирование поверхности детали известным способом, поддерживая рН раствора
химического никелирования в диапазоне 4-5. После осаждения химического никелевого покрытия деталь
тщательно промывают в воде и сушат. Затем проводят термообработку при температуре 220 °С в течение 3-х
часов.
Источники информации:
1. JP 142491, 1983.
2. JP 5246764, 1977.
3. JP 493025, 1974.
4. А.П. ДОСТАНКО и др. Пленочные токопроводящие системы СБИС. - Минск: Вышэйшая школа, 1989.
- С. 47.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
117 Кб
Теги
by4492, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа