[發明專利]通孔填料組合物

無效

• 申請號: 93103313.6
• 申請日: 1993-03-23
• 公開（公告）號: CN1085343A
• 公開（公告）日: 1994-04-13
• 發明（設計）人: J·霍麥德利;A·H·莫納
• 申請（專利權）人: E·I·內穆爾杜邦公司
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01L21/50;H01L27/01;H05K1/02
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 張恒康

本發明涉及厚膜組合物，尤其是厚膜糊組合物，它們用于形成多層電子線路元件中的互連通孔。

電路密度的增大刺激了多層陶瓷電路的研制。針對這種需求，研究出了兩類技術：（1）埋線技術和（2）在單片陶瓷基體上絲網印刷的多層互連電路的技術。

埋線陶瓷互連電路包括三種主要構件：電介質層，如氧化鋁及與玻璃堇青石結合的氧化鋁;金屬化層，如在高溫及還原條件下采用的Mo和W，或者在低溫及空氣或惰性氣氛下采用的貴金屬及其合金;和通孔填料導體，如貴金屬及其混合物和合金，用來連接緊鄰或近鄰電路層中的導電路徑。

電介質層最通常是由生帶（green????tape）形成，所謂生帶是細分的未燒結的電介質和無機粘合材料顆粒分散在固體有機聚合物基質中（該有機聚合物在焙燒電介質材料時能揮發）而得到的膜。但是電介質層也能通過在基體上涂電介質厚膜糊而形成。這種厚膜糊是細分的電介質固體和無機粘合劑分散在含有溶于溶劑中的聚合物粘合劑的有機介質中的分散物。

多層電路的制造方法是在各層電介質帶上形成孔（通孔），在帶層上絲網印刷金屬路徑并用導體糊充填通孔;然后將通孔已填充的幾層印有電路圖形的生帶片疊在一起，層壓并在適當的溫度焙燒以有效地揮發除去導電層和介電層中所含的有機物質，將導電金屬燒結和使電介質致密化。依據任何具體系統中所用的材料，它們可在低溫（800-1000℃）或高溫（1300-1600℃）形成埋線陶瓷互連電路。

絲網印刷的多層互連電路的形成是通過將電介質糊、導體和引線導體（相當于埋線法中的通孔填料）絲網印刷在一片陶瓷基體上以構成相繼的各層。通常是每一層，有時是一層上的每一部分（電介質和導體）分開印刷、干燥和焙燒的。然后重復該過程以形成多層結構。該技術限于幾層電路，而據報導埋線（帶）結構可達60層以上。

為了便于接線、提高可靠性和降低成本，可以埋入銀導體和在最上層敷金來制造電路板。這種具有埋入的Ag和頂上敷Au導體的結構需要利用厚膜通孔填料糊組合物將埋入的Ag與外部的Au進行電連接。

用Ag、Au或Ag/Pd通孔填料糊連接，存在一些缺點。例如，Ag容易擴散到Au中，從而使Au導體褪色并由于存在Ag遷移到頂層的危險而降低了可靠性。Ag和Au相互擴散，尤其是在燒結它們的溫度下（700-950℃），導致出現空隙和最終形成開路。在埋Ag和頂層敷Cu而用Ag、Cu、Au和Ag/Pd通孔填料糊連接時也遇到類似的問題。用Ag、Cu和Ag/Pd通孔填料膠連接Ag與Cu可能導致形成Ag-Cu共晶體，其熔融溫度比Ag和Cu都低，這種連接變得容易熔融從而可能導致開路。

因此，非常需要一種通孔填料組合物，它要能連接不相似的金屬（例如Ag和Au或Ag和Cu）并阻止一種金屬擴散到另一種金屬中。除了阻止擴散的性質外，該組合物也應當具有低的電阻和能適應多層結構的機械上的要求。

在其基本方面，本發明涉及一種厚膜糊組合物，包括分散在液體有機介質中的細分的導體金屬顆粒，這種金屬不會與銀形成合金，可選自Os、Ru、Ir、Rh及其混合物和合金。

在進一方面，本發明涉及燒結的多層電子結構，包括交替的燒結的電介質層和導體電路圖形層，它具有通孔相互連接，通孔中填充上述組合物，其中（1）燒結電介質帶層包括燒結的氯化鋁或分散在無機粘合劑基體中的細分的燒結氧化鋁顆粒，和（2）導體電路圖形和通孔填料組合物在空氣中焙燒以完全除去其中的有機介質并燒結導電金屬。

在再一方面，本發明涉及燒結的多層結構，包括交替的燒結的電介質材料和導體電路圖形，它具有互連通孔，通孔中填充上述組合物，其中（1）燒結的電介質帶層包括燒結的氧化鋁或分散在無機粘合劑基體中的細分的燒結氧化鋁顆粒，和（2）導體電路圖形具有與通孔填料組合物相同的成分，并且導體電路圖形和通孔填料組合物都在空氣中焙燒以有效地完全使其中的有機介質揮發并燒結導電金屬。