Патент на изобретение №2242823

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИС СВЧ НА КЕРАМИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологическим процессам интегральной электроники. Способ осуществляют следующим образом. Поверхность отверстий активируют в процессе лазерной прошивки за счет применения полиоргансилоксановой жидкости. После этого поверхность отверстий металлизируют путем химического осаждения слоев металлов в последовательности золото-никель-золото. Процессы осаждения дополнительно интенсифицируют с помощью ультразвуковых колебаний. Способ обеспечивает высокое качество перемычек и их низкое электрическое сопротивление.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении ГИС СВЧ на керамических подложках для приемопередающих устройств космической связи. Одной из ключевых операций изготовления ГИС является получение короткозамыкающих перемычек для соединения элементов топологии схемы с одной стороны подложки с элементами топологии обратной стороны. Основными требованиями к перемычкам являются: низкое электрическое сопротивление, малые размеры и точная привязка к топологии ГИС. Общее количество перемычек достигает 1000 штук на плате размером 60×48 мм и отсутствие даже единственного контакта приводит к браку всей платы. Перемычки обычно выполняют в виде отверстий, полученных с помощью лазepa с последующей их металлизацией (см. пат. ФРГ №3619342, В 23 К 26/00 от 09.06.86).

Аналогом изобретения является способ, согласно которому отверстия в платах из алюмооксидной керамики прошивают лазером, а затем заполняют пастой на основе вольфрама и меди, после этого на обе поверхности подложки напыляют многослойную металлизацию титан-никель-золото (см. проспект фирмы Rogers-Mektron, Бельгия, 1994, сo ссылкой на патент США №4942076).

Способ позволяет получать короткозамыкающие перемычки в виде металлизированных отверстий, но не лишен и недостатков, основными из которых являются: высокое электрическое сопротивление перемычек, более 0,1 Ом, плохое заполнение пастой отверстий диаметром менее 100 мкм.

Целью изобретения является уменьшение электрического сопротивления перемычек и увеличение процента выхода годных плат.

Эта цель достигается тем, что на керамическую подложку с двух сторон наносят слои полиоргансилоксановой жидкости, с помощью импульсного лазера в подложке прошивают отверстия, после отмывки остатков жидкости производят химическое осаждение золота, затем никеля и вновь золота, причем все процессы химического осаждения проводят в ультразвуковой ванне.

Указанная последовательность выполнения операций позволяет получить металлизированные отверстия с высоким процентом выхода и электрическим сопротивлением не выше 0,02 Ом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное решение имеет следующие существенные отличия: для активирования поверхности отверстий лазерная прошивка производится через слой полиоргансилоксановой (кремнийорганической) жидкости, металлизация отверстий производится в три слоя с наложением ультразвуковых колебаний.

На основании этого анализа следует, что предложенное решение соответствует признаку ” существенные отличия”.

Изобретение поясняется описанием примера реализации предложенного способа.

Керамическая подложка из керамики ВК-100 размером 60×48×0,5 мм покрывается с двух сторон слоем полиоргансилоксановой жидкости в аэрозольной упаковке типа ПЭС-2, толщиной 10-20 мкм. Прошивку отверстий производят импульсным лазером типа Квант – 12 при режимах: энергия импульса – 2 Дж, длительность импульса – 4·10^-3 с, частота следования – 15 Гц, количество импульсов на одно отверстие – 7. При прошивке полиоргансилоксановая жидкость взаимодействует с расплавом керамики, в результате чего поверхность отверстий обогащается углеродом и кремнием и приобретает темный цвет. После прошивки отверстий остатки полиоргансилоксановой жидкости смываются в диметилформамиде. Затем подложка помещается в химический раствор на основе электролита цитратного золочения с концентрацией золота 1 г/л. Осаждение золота производится в течение 10 мин в ультразвуковой ванне с подогревом до 60°С, при этом золото осаждается только на поверхность отверстий. Затем в отверстия осаждают слой никеля из щелочного электролита, также в течение 10-15 мин при 60°С в ультразвуковой ванне и вновь при этих же режимах поверх никеля осаждают слой золота. Трехслойное осаждение позволяет получить надежную металлизацию отверстий, закрытую сверху золотом, что гарантирует ее целостность при выполнении с платой операции химической обработки и фотолитографии.

После выполнения этих операций плата готова к двухсторонней металлизации с помощью ионно-плазменного распыления.

Способ хорошо совместим с типовыми процессами изготовления ГИС и позволяет получать высокодобротные приемопередающие устройства на диапазон частот до 25 ГГц.

Формула изобретения

Способ изготовления ГИС СВЧ на керамических подложках, включающий прошивку отверстий в подложках лазером, их металлизацию и последующее двухстороннее напыление на подложку слоев металлов, отличающийся тем, что сначала на подложку с двух сторон наносят слой полиоргансилоксановой жидкости, затем лазером прошивают отверстия, отмывают подложку от остатков жидкости и производят химическое осаждение золота на поверхность отверстий, затем химическое осаждение никеля и вновь химическое осаждение золота, причем все процессы химического осаждения ведут в ультразвуковой ванне, после чего на обе стороны подложки напыляют нужные слои металлов.