Brevet FR2593346A1 — publié le 19870724

1. La présente invention concerne un substrat de câbla- ge utilisant un matériau céramique comme matériau isolant en- trant dans sa réalisation. Un exemple de substrats de cablage de l'art anté- rieur est décrit pages 344 à 349 d'un article intitulé "LOW FIRING TEMPERATURE MiULTILAYER GLASS-CERAMIC SUBSTRATE" de Y. Shimada et collaborateurs publié dans les comptes-ren- dus de 1983 de la 33ème Conférence sur les Composants Electroniques tenue par 1'IEEE et 1'ELECTRONIC INDUSTRIES ASSOCIATION. On fabrique le substrat décrit dans cet article en formant des trous de passage dans une feuille verte en céra- mique de verre qui constitue une couche isolante, en remplis- sant les trous avec une pate conductrice et en frittant la feuille et la pâte de remplissage des trous. Bien que la pâte conductrice telle qu'elle est enseignée par l'article cité ci- dessus soit mise en oeuvre avec une pâte d'or ou une pâte d'alliage argent-palladium, cette dernière pâte a davantage la préférence que la pâte d'or au point de vue des coûts. Cette pâte contient de la poudre d'argent, dont les particu- les sont généralement amorphes. Lorsqu'elle est frittée, la 2. pâte contenant la poudre d'argent amorphe subit un rétrécisse- ment de 25 à 30 %, de loin supérieur à celui d'une feuille verte en céramique de verre, dont la valeur est de 12,5 à 13 %. Cela soulève le problème que, lorsqu'on emploie une tel- le poudre à l'argent pour remplir les trous de passage, des fendillements ont tendance à se produire dans la pâte de remplissage lors du frittage,ce qui peut provoquer une conduction incomplète. De plus, une telle pâte a de mauvaises propriétés d'impression. Par conséquent, la présente invention a pour objet un substrat de câblage ne souffrant pas des inconvénients expo- sés ci-dessus des substrats de l'art antérieur. Selon un aspect de la présente invention, on pré- voit un substrat de câblage comprenant: une multitude de cou- ches de câblage constituées d'une pâte contenant de la poudre de palladium et de la poudre d'argent composée de particules sphériques d'argent et de particules d'argent ressemblant à des flocons, une multitude de couches isolantes réalisées en matériau céramique pour assurer l'isolement entre les couches de câblage, et une multitude de câblages dans les trous traver- sants formés par la pâte à l'intérieur des couches isolantes afin d'assurer les liaisons électriques entre les couches de câblage. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec le dessin ci-joint, dans lequel: La figure est une vue en coupe d'un mode de réalisa- tion de la présente invention. Dans la figure, un mode de réalisation de la présente invention comprend une section 1 formée de couches en céramique et une section 2 constituée de couches de câblage. La section 1 comporte des couches isolantes stratifiées 4-6, des câblages 7-9 dans des trous traversants, câblages formés à l'intérieur des couches isolantes 4 - 6, des couches de câblage d'alimen- tation 10 et 11 connectées aux câblages 7 - 9, des bornes 3 pour source d'alimentation fixées à la surface inférieure de la section pour alimenter les couches 10 et 11 à partir de l'extérieur, et des bornes d'entrée/sortie de signaux (non 3. représentées). On peut réaliser les couches isolantes 4 - 6 avec un mélange d'une poudre d'aluminium et d'une poudre de verre au plomb borosilicaté qu'on peut fritter à une tempéra- ture d'environ 900 C comme le décrivent Shimada et collabora- teurs dans l'article cité ci-dessus. D'autre part, la sec- tion 2 comprend des motifs de câblage 12 en argent ou en cui- vre qu'on réalise sur la surface supérieure de la section 1 en faisant appel à l'une des technologies de fabrication des cou- ches minces bien connues dans l'art, une couche isolante 17 formée de façon à recouvrir la surface supérieure de la sec- tion l et les motifs de câblage 12, des motifs de câblage 13 en or ou en cuivre qu'on dispose sur la couche 17 par applica- de la technologie de fabrication des couches minces, une cou- che isolante 18 qu'on place de manière à recouvrir la couche 17 et les motifs de câblage 13, une multitude de pastilles 14 sur la couche 18 pour la connexion des fils d'une puce à circuits intégrés ou composant électronique identique (non représenté) des éléments 15 de remplissage de trous d'interconnexion ména- gés dans la couche isolante 17 pour établir les liaisons élec- triques entre certains motifs de câblage 12 et des motifs de câblage 13, et des éléments 16 de remplissage de trous d'in- terconnexion formés dans la couche isolante 18 pour assurer les liaisons électriques entre certains motifs 13 et des pas- tilles 14. On peut construire la section 2 en suivant n'impor- 2 te quel procédé approprié, par exemple, le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 569 876. Alors qu'on peut fabriquer la section 1 en appli- quant le procédé décrit dans l'article de Shimada et colla- borateurs, le matériau constituant les câblages 7 - 9 (élé- ments de remplissage des trous d'interconnexion) et les couches de câblage 10 et 11 est différent de celui décrit dans cet arti- cle. Plus spécifiquement, dans le présent mode de réalisation de l'invention, la pâte conductrice contient de 85 à 95 % en poids de poudre d'argent et 5 à 15 % en poids de palladium. En ou- tre, la poudre d'argent est composée d'un mélange de 50 à Z en poids de particules d'argent ressemblant à des 4. flocons et de 5 à 50 % en poids de particules sphériques d'ar- gent. Le diamètre de chaque particule sphérique d'argent est de l'ordre de 0,1 à 0,5 micromètre, alors que la largeur et la longueur de chaque particule d'argent ressemblant à des flocons sont de l'ordre de 0,3 à 1,5 micromètre et l'épaisseur d'en- viron 0,03 à 0,15 micromètre. Avec une pâte contenant 5 % en poids de poudre d'argent et 95 % en poids de poudre de palla- dium, on a mesuré la rugosité et la résistivité pour divers rapports de mélange des particules d'argent ressemblant à des flocons et des particules sphériques d'argent, et résumé les résultats obtenus dans le tableau ci-dessous. TABLEAU On prépare la pâte conductrice utilisée dans le mode réalisation de l'invention de la manière suivante: tout d'abord,on tani- se de la poudre d'argent contenant des particules d'argent ressemblant à des flocons et des particules sphériques d'argent, chacune ayant les dimensions indiquées ci-dessus.En outre,on tamise de la poudre de palladium consti- tuée de particules sphériques de palladium d'un diamétre com- pris entre 0,3 et 0,5 micromètre. On mélange les deux sortes de poudre choisies avec un liant organique tel que l'éthylcel- lulose ou le méthacrylate de méthyle, et on malaxe le mélange résultant à une température d'environ 30 C et une humidité d'en- viron 60 % de manière à réaliser un mélange homogène des pou- dres d'argent et de palladium et du liant. Enfin, on ajoute au mélange malaxé un solvant tel que l'acétate d'éthylcarbitol et un agent tensio-actif, ce qui permet d'obtenir une pâte en allia- ge d'argent et de palladium présentant une viscosité convenable. Rapport de mélange Rugosité Ra (O) Résistivité (P2.cm) entre particules de type flocon et par- ticules sphériques (% en poids) 0/100 0,49 4,1 /75 0,82 4,0 /50 1,00 3,95 /25 1,22 j 3,8 /O 1,38 I 3,5 5. Pour se procurer un procédé général de fabrication des pâtes, on se reportera au brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 326 656 ainsi qu'à d'autres brevets. La pâte d'alliage d'argent et de palladium fabriquée avec le procédé décrit ci-dessus a un rapport de rétrécisse- ment d'environ 13 %, lequel est sensiblement égal à celui d'une feuille verte en verre-céramique et, par conséquent, est pratiquement exempte de fendillements et autres apparitions indésirables provoquées par ailleurs par le frittage. De plus, la surface de la pâte frittée est suffisamment régulière pour éviter qu'une électromigration ne se produise. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de modifications et de variantes qui appa- raîtront à l'homme de l'art. 6. REVENDICATIONS 1 - Substrat de câblage, caractérisé en ce qu'il comprend: - une multitude de couches de câblage (10, 11) cons- tituées d'une pâte contenant de la poudre de palladium et de la poudre d'argent formée de particules sphériques d'argent et de particules d'argent ressemblant à des flocons; - une multitude de couches isolantes (4-6) en matériau céramique afin d'assurer un isolement entre les cou- ches de câblage; et - une multitude de câblages pour trous traversants (7-9) formés par ladite pâte à l'intérieur des couches isolan- tes afin d'assurer les liaisons électriques entre les couches de câblage. 2 - Substrat de câblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre d'argent contient de 5 à 50 % en poids de particules sphériques d'argent et de 50 à 95 % en poids de particules d'argent ressemblant à des flocons. 3 - Substrat de câblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte contient de 85 à 95 % en poids de poudre d'argent et de 5 à 15 % en poids de poudre de palla- dium.