Толстые пленки в микроэлектронике, страница 8

1.  Серебро. Первыми разработаны системы типа мелко дисперсное серебро – стеклянная фритт. Они имеют хорошую адгезию, пригодность для монтажа  и хорошую паяемость. Они могут также вжигаться вместе со многими резистивными и диэлектрическим композициями. Существенным недостатком является тенденция серебра к миграции при воздействии электрического поля во влажной среде. Миграция приводит, прежде всего к взаимодействию с резисторами и диэлектриками, оказывает влияние на электрические характеристики толстопленочных элементов. У резисторов в зонах диффузии серебра снижается сопротивление, что в конечном итоге приводит к снижению сопротивления резистора. В толстопленочных конденсаторах миграция серебра приводит к возрастанию проводимости, а также к уменьшению эффективной толщины диэлектрика, а это  в свою очередь – к увеличению емкости и к склонности конденсаторов к коротким замыканиям. При композиции на основе сплава серебра повреждение наступает позже. К ухудшению другой важной характеристики - паяемость – приводит тенденция серебра легко растворятся (выщелачиваться) в жидком припое. Миграция и растворимость серебра в припое ограничивают применение серебра в толстопленочных проводниках.

2.  Золото. Оно обычно применяется в тех случаях, когда схема предназначается для монтажа кремниевых приборов с применением золото-кремниевой эвтетики или золотых и алюминиевых проволочных выводов с помощью ультразвуковой сварки. Недостатками паст на основе золота являются высокая стоимость и плохая паяемость. Можно применять специальные индий-висмутовые припои, но они дают непрочные паяные узлы.

3.  Другие металлы. Все металлы были опробованы в качестве возможных компонентов проводниковых паст. В выпускаемых пастах используются платина, палладий, индий, родий, рутений, осмий и другие.

2. Многокомпонентные системы на основе сплавов.

1.  Система платина-золото. В этой системе сочетаются хорошие физические и электрические характеристики платины и золота. Однако для получения максимальной адгезии с подложкой необходимо очень строго выдерживать режим вжигания.

2.  Система палладий-серебро. Система разработана в качестве более дешевого заменителя системы платина-золото. Получаемые пленки отличаются высокой адгезией и хорошей паяемостью. Как и в любом сплаве, содержащем серебро, здесь также при определенных условиях наблюдается миграция серебра. К другим недостаткам относятся ухудшение адгезии пленки при воздействии высокой температуры и большая растворимость в припое, чем у системы платина-золото.

3.  Система палладий-золото. Применяется в качестве более дешевого заменителя системы платина-золото.

4.  Другие системы.

1.5.3 Реакции в проводниковой пасте

1. Взаимодействие между компонентами пасты.

1.  Взаимодействие между функциональными металлами. Взаимодействие между металлами ограничивается спеканием сплавов. Электрические характеристики толстых пленок изменяются в широких пределах в зависимости от типа контактов между металлическими частицами. При низких температурах вжигания химических реакций нет и, возникают только точечные контакты. При промежуточных температурах происходит спекание и образование сплавов. При более высоких температурах материалы плавятся, образуя структуру близкую к гомогенной.

Как правило, удельное сопротивление проводниковой композиции уменьшается при повышении температуры вжигания вследствие лучшего спекания и повышения качества контактов. При достаточно высокой температуре, когда происходит плавление, удельное сопротивление может возрасти вследствие агломерации частиц. Кроме того, агломерации может привести к ухудшению паяемости композиции вследствие уменьшения содержания металла в поверхностном слое. Удельное сопротивление, по-видимому, также повышается при образовании сплава.