Современная электроника №5/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 23 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 ны с верхней частью подложки по её краям (торцам) с помощью сеткогра- фии наносится толстоплёночный сое- динительный проводящий слой. Э КСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ В качестве объектов для исследова- ния возможности изготовления плат ГИС СВЧ комбинированным методом были использованы подложки из кера- мики ВК-94 (22ХС) и ВК-100 разме- ром 30 × 48 × 1 мм, у которых лицевая сторона полировалась до получения микронеровностей порядка 0,02 мкм, а обратная до получения микронеров- ностей 0,63 мкм. На лицевой отпо- лированной стороне подложки при помощи установки магнетронного напыления формировалась металли- зационная структура Cr, Cu согласно технологической схеме формирова- ния пассивной части ГИС СВЧ, после чего методом фотолитографии изго- тавливался топологический рисунок, а на обратную (отшлифованную) сто- рону подложки методом трафаретной печати наносился сплошной заземля- ющий металлизационный слой по тол- стоплёночной технологии. Техноло- гическая схема комбинированнoгo метода изготовления плат представ- лена на рисунке 2. Для металлизации обратной стороны плат были опробованы пасты на осно- ве молибдена с различными добавка- ми. Металлизационный слой должен иметь высокую электропроводность и хорошую адгезию к поверхности под- ложки. Сопротивление МПЛ, изготав- ливаемых по толстоплёночной техно- логии методом сеткографии, главным образом определяется электропровод- ностью компонентов металлизацион- ного слоя. При выборе материалов пасты для МПЛ металлическая состав- ляющая должна гарантировать макси- мальную электропроводность, а темпе- ратура плавления слоя должна обеспе- чивать возможность его вжигания на шлифованной стороне керамической подложки. В таблице 1 приведены данные о физических свойствах некоторых металлов. Из тугоплавких металлов наимень- шим омическим сопротивлением характеризуется молибден, который и был взят в качестве основного ком- понента проводящего слоя ГИС СВЧ на шлифованной стороне подложки. Было исследовано влияние добавок в пасту, содержащуюМо, меди с низким удель- ным сопротивлением, кремния, стекла и MnTiО 3 . Серебро и золото характери- зуются наименьшим омическим сопро- тивлением, однако золото повышает стоимость проводников для ГИС СВЧ, а серебро снижает их долговечность, поэтому основная часть экспериментов проводилась с медью. В качестве добав- ки была использована более дешёвая медь и её закись, которая при обжиге восстанавливается до металла. Паста готовилась следующим образом: поро- шок Мо с добавкой 15% (вес.) MnTiО 3 и 5–20% (вес.) меди или закиси меди с величиной зерна 1…1,5 мкм смешивали с 20% (вес.) органической связки из сме- си ланолина и циклогексанола. Полу- ченные составы наносили на керамиче- скую подложку методом сеткографии в виде дросселя (см. рис. 3) для определе- ния электросопротивления проводни- ков для ГИС СВЧ. Обжиг заготовок про- водился в формиргазе при температуре +900°С и окончательно при температу- ре +1330…+1350°С. Таким же способом наносили пасту на обратную сторону подложки. Сначала проводилось исследование металлизационных составов с добав- кой 5–15% (вес.) закиси меди (процент- ное соотношение даётся в пересчёте на чистуюмедь). Проводники в виде дрос- селя (змейки) готовили из пасты Мо, Mn с 2%-м содержанием Si, Мо-пасты с добавкой MnTiО 3 и добавками заки- си меди. Длина дросселя составляла 68 мм, ширина – 180 мкм толщина – около 25 мкм. Замеры сопротивления проводили на приборе типа МО-62 с погрешностьюне более 0,1%. Результаты испытаний представлены в таблице 2. Таким образом, как показывают результаты экспериментов, введение меди в состав металлизационной пасты обеспечивает снижение электросопро- тивления проводникового слоя метал- лизации в 1,2–2 раза по сравнению с известным составом без этих добавок. При этом электросопротивление про- водников остаётся практически неиз- менным после испытаний в течение 2000 ч при Т =+155 ° C и напряжении 300 В. Уменьшение электросопротив- ления проводников при добавлении в металлизационный состав меди можно объяснить следующим образом: медь, обладающая малым удельным сопро- тивлением, плавится при обжиге и заполняет поры в покрытии, образуя при этом непрерывную проводящую структуру с меньшим сопротивлением. Увеличение электросопротивления проводника при введении 20% меди, очевидно, связано с тем, что при вжи- Таблица 1. Физические свойства металлов Металл Температура плавления,°С Удельное сопротивление, 10 − 8 Ом · м КТР, 10 7 °С –1 в интервале температур +20…+200°С Молибден 2610 5,2 54 Вольфрам 3380 5.5 46 Никель 1453 7,24 144 Медь 1083 1,72 165 Золото 1063 2,42 145 Серебро 961 1,6 191 Платина 1769 10,6 90 Палладий 1552 10,8 110 Таблица 2. Сопротивление образцов проводников в виде дросселя в зависимости от состава металлизационных паст Состав металлизационной пасты, % (вес.) Сопротивление проводниковой линии в виде дросселя, Ом 20Мо+5Mn+70Ni+5 стекла 17,4 85Мо+15MnTiО 3 10,4 80Мо+15MnTiО 3 +5Cu 8,7 75Мо+15MnTiО 3 +10Cu 8,0 70Мо+15MnTiО 3 +15Cu 5,2 65Мо+15MnTiО 3 +20Cu 8,8 Рис. 3. Образец для определения электросопротивления проводника Керамическая подложка Проводник