ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРА ФОРМЫ МЕЖСЛОЙНЫХ ПЕРЕХОДОВ НА ПРОЦЕСС ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПЛАТ И КОРПУСОВ МИКРОСХЕМ

Abstract

В статье рассмотрен процесс образования микротрещин металлокерамических плат в зоне локализации межслойных переходов, сформированных на основе вольфрамовых двухфракционных металлизационных паст со средним размером частиц 0,9 и 2,0 мкм, обеспечивающих электрическую связь между коммутационными слоями корпусов микросхем. Проведено исследование влияния «форм-фактора» межслойных переходов, их структуры и плотности размещения на процесс трещинообразования металлокерамических плат. Выявлен размерный эффект прямо-пропорциональной зависимости температурной усадки межслойных переходов от диаметра и плотности их размещения на плате, оказывающий значимое влияние на трещинообразование плат в зоне межслойных переходов. Установлено, что дисперсность порошкового наполнителя пасты, предназначенной для формирования межслойных переходов, оказывает значимое влияние на степень согласованности температурных усадок керамики и межслойного перехода, а значит и на величину напряжений на границе рассматриваемой системы элементов, которые способствуют образованию микротрещин. Выявлено, что тороидальная форма межслойного перехода, характеризующаяся наличием цилиндрической полости, которая в свою очередь является инициатором тангенциальных напряжений в объеме перехода, приводит к образованию микротрещин. При этом, сплошные межслойные переходы имеют повышенную устойчивость к температурным воздействия, но не исключают возможность образования микротрещин на границе «керамика – межслойный переход». Рассмотрены условия образования межслойных переходов тороидальной формы диаметром от 0,1 до 0,5 мм. Установлено доминирующее влияние вязкости металлизационных вольфрамовых паст в диапазоне от 1000 до 70000 Пуаз на возможность образования цилиндрической полости в объеме межслойного перехода. Предложены практические методы предотвращения их появления. Приведена оценка тангенциальных напряжений в объеме межслойных переходов тороидальной формы. Доказано, что образование внутренней полости в центре межслойного перехода, при его формировании, приводит к уменьшению температурной усадки на 4 % относительно значений температурной усадки сплошного межслойного перехода. Сравнительный анализ температурных усадок проводился для металлокерамических плат, содержащих в своем объеме межслойные переходы от 0,3 до 0,5 мм.