Толстые пленки в микроэлектронике, страница 14

3.2   Удаление органического связующего.

В процессе сушки удаляется только наиболее летучие органические вещества. После сушки остаётся ещё достаточное количество органических материалов. Для того чтобы не вызвать карбонизации, их удаляют при сравнительно низкой температуре, как правило, непосредственно перед высокотемпературным обжигом.

Вжигание может проводиться в камерной печи, но в этом случаи почти возможно добиться воспроизводимых результатов. Обычно вжигание проводится в многозонной туннельной печи (с конвейерной подачей). В температурном профиле предусматривается соответствующий низкотемпературный участок для полного удаления органического связующего. Для того чтобы предотвратить попадание в высокотемпературную зону органических продуктов газовыделения, сопровождающего сушку, в печи поддерживается воздушный (или соответствующий газовый) поток, направленный на встречу движению конвейерной ленты.

3.3 Высокотемпературный обжиг.       

Реакции, протекающие в высокотемпературной зоне печи, определяют важное свойство композиций. Температурный профиль должен тщательно контролироваться, только в этом случаи можно получить хорошие результаты.

Во время вжигания нелетучая часть органического связующего разлагается, и стеклянная фритта размягчается, смачивая керамическое основание и связывая частицы металла. Вжигание следует осуществлять медленно, так чтобы органические связующие выгорали или разлагались раньше, чем полностью размягчится стеклянная фритта. Цикл вжигания влияет на адгезию и паяемость проводников, плотность диэлектриков конденсаторов и на различные характеристики резисторов, такие, как сопротивление слоя, температурный коэффициент сопротивления (ТКС), шум и стабильность. Наиболее важным аспектом вжигания является возможность постоянного воспроизведения идентичных циклов.[4]

Вжигание следует проводить в печи с хорошей вентиляцией и регулируемым профилем. Величина и направление потока воздуха должны выбираться так, чтобы через основные зоны вжигания подавался чистый свежий воздух для очистки начальных зон нагрева от органических материалов и обеспечения постоянного притока воздуха в зону вжигания. Хорошие результаты получаются при скорости подачи от 5 до 13,7 cm/s. При более высоких скоростях может нарушиться температурный контроль. Инертная атмосфера необязательна; более того, она может привести к нежелательным последствиям. Выхлопные трубы всегда должны выходить во внешнюю атмосферу для удаления паров из рабочей зоны печи, которые могут оказаться токсичными.

Лучшие печи имеют по четыре и даже больше отдельных зон. Хорошая воспроизводимость обеспечивается при скорости нарастания температуры в печи от 30 до 70° C/min. Для данного профиля (фиг. 2) регулировка температуры должна проводиться с точностью ±2° C/min для нарастающей части профиля и примерно с такой же точностью — для падающей части профиля. Для получения наилучших результатов пиковые температуры следует выдерживать с точностью±ГС от выбранного значения. Обычно скорость перемещения ленточного конвейера от 13 до 152 mm/min обеспечивает получение таких профилей. Лучше всего время — температурные профили для поверхности подложки определять с помощью передвижных термопар относительно небольшой массы.

В первых образцах современных толстопленочных резистивных паст проводящие фазы (сплав палладий — серебро и окись палладия) формируются в процессе вжигания, поэтому контроль температуры вжигания и состав атмосферы особенно важен. Для обеспечения стабильных электрических характеристик условий сушки и вжигания должны быть постоянными.

В резистивных материалах второго поколения (Резистивные пасты Birox фирмы Du Pont) в процессе вжигания никаких существенных химических изменений проводящей фазы не наблюдается.