Brevet FR2844917A1 — publié le 20040326

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un revêtement conducteur suivant le substrat isolant. Elle concerne également un tel substrat. Etat de la technique Dans la micro-électronique moderne, la tendance consiste à réduire de plus en plus la taille des pièces et d'intégrer également des composants passifs pour répondre à la demande d'une densité d'intégration toujours plus poussée pour les circuits. Une technique 10 prometteuse pour atteindre cet objectif est la technique de la céramique LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) décrite par exemple dans la publication " productronic " 8, 1995, pages 40 et suivantes. La céramique LTCC concerne un mélange verre-céramique qui correspond par exemple à des pâtes de métallisation formées de Ag, AgPd, Au que l'on 15 cuit à une température relativement basse inférieure au point de fusion de ces métaux. Exposé de l'invention et avantages La solution selon l'invention, propose un procédé caractérisé par les étapes suivantes: - on munit au moins une surface supérieure d'un substrat isolant électrique dans des zones sélectionnées d'un revêtement d'un premier métal bon conducteur électrique, - on nettoie la surface supérieure de revêtement, - on ensemence le revêtement formé du premier métal sur le substrat 25 avec les germes d'un second métal, - sur la couche ayant ainsi germé on dépose une couche du second métal, - on cuit le substrat ainsi revêtu. Ce procédé est particulièrement simple et économique 30 pour fabriquer un revêtement métallique sur une céramique LTCC et des substrats en céramique. On peut ainsi supprimer les bains de nickel ou d'or habituels ce qui simplifie l'exécution du procédé et le rend plus sr. Les revêtements réalisés par le procédé de l'invention se sont avérés comme remarquables pour la fabrication de liaisons. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - le substrat isolant est une céramique ou un composant LTCC et le premier métal utilise de l'argent, - pour l'ensemencement (couche de germes 3a) on utilise la couche du 5 premier métal et pour la réalisation de la couche 3 à partir du second métal on utilise du palladium, - pour fabriquer la couche à partir du second métal, on dépose du palladium suivant un rapport pondéral en pourcentage compris entre 0,1 et 50%, - on dépose une couche de Pd de façon à obtenir une teneur quantitative supérieure à 20 % de palladium (pourcentages pondéraux), - la couche de germes est déposée sans courant électrique de même que la couche du second métal, - on exécute l'opération de cuisson à une température comprise entre 15 830 et 870'C, notamment une température de 850'C. L'invention concerne également un substrat. Le substrat est en céramique ou en LTCC et le revêtement conducteur est en argent et palladium et la teneur en palladium du revêtement conducteur est comprise entre 0,1 et 50 et notamment 20 elle correspond à 20 % en poids. Dessins La présente invention sera décrite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un substrat revêtu par endroits d'une couche d'un 25 premier métal, - la figure 2 montre l'ensemencement de la couche du premier métal avec un second métal, - la figure 3 montre le substrat avec une couche d'un second métal sur la couche du premier métal, - la figure 4 montre le substrat avec le revêtement de métal après une opération de cuisson, - la figure 5 montre un ordinogramme présentant le procédé. Description d'un mode de réalisation Le procédé utilise un substrat 1 isolant électrique sur le35 quel par endroits on a prévu un revêtement d'une couche d'un premier métal 2 (figure 1 étape 20, figure 5). Comme substrat 1 il convient d'utiliser un substrat en une céramique habituelle. Toutefois, un substrat LTCC convient tout particulièrement bien. Comme premier métal on utilise notamment de l'argent. Le premier métal 2 est structuré de façon 5 à couvrir au moins une surface supérieure principale du substrat 1 seulement par endroits. En particulier, la couche formée du premier métal 2 a la structure de chemins conducteurs s'étendant sur la surface supérieure principale du substrat 1. Le substrat isolant électrique 1 revêtu du premier métal 2 est tout d'abord nettoyé à fond au cours de 10 l'étape suivante du procédé (étape 21, figure 5). Pour ce nettoyage, on utilise un agent de nettoyage habituel en technique galvanique qui élimine les impuretés gênantes de la surface du substrat. Comme agent convenant tout particulièrement pour le nettoyage, il y a le trihydrate d'acétate de sodium. Dans l'étape de procédé suivante (étape 22, figure 15 5) on applique sur la surface supérieure nettoyée du premier métal, une couche de germes 3a (figure 2) d'un second métal. Pour l'ensemencement servant à fabriquer la couche de germes 3a on utilise de préférence du palladium. Le palladium est déposé sur le premier métal par un dépôt non électrique. En pratique, une 20 couche d'une épaisseur de quelques couches d'atome s'est avérée intéressante. Au cours de l'étape de procédé suivante (étape 23, figure 5) partant de la couche d'ensemencement 3a, on réalise avec un autre dépôt non électrique de palladium, une couche fermée 3b du second métal qui couvre la surface de la couche du premier métal sur le substrat 1. 25 Au cours de cette opération de revêtement on dépose avantageusement une couche de palladium suivant un rapport de 0,1-50 %. Cela signifie qu'après l'opération de diffusion on aura une quantité d'environ 0,1 jusqu'à 50 % en poids de palladium sur de l'argent. Il est particulièrement avantageux d'utiliser un alliage AgPd ayant une teneur en palla30 dium supérieure à environ 20- 25 %. Cette teneur assure une protection contre la corrosion particulièrement bonne et une résistance élevée à la migration de l'argent. La résistance au lessivage est bien meilleure avec un tel alliage dans le bain de soudure que pour une bande d'argent pur. On 35 arrive ainsi à une soudabilité remarquable. Au cours de l'étape finale du procédé (étape 24, figure 5), on brle le substrat 1 muni de son revêtement. L'opération de cuisson se fait à une température de 830 à 8700C en particulier à une température de 8500C. Cette opération de cuisson se fait de préférence dans un four à passage ou un four à lots. Le ré5 sultat de l'opération de cuisson est la structure de couche représentée à la figure 4 dans laquelle le substrat 1 comporte la couche 2 du premier métal qui est l'argent et sur la couche 2 du premier métal on a une couche 3c du second métal qui est le palladium. Une section polie de la structure de la couche montre que l'opération de cuisson n'a pas en10 traîné un mélange complet de l'argent de la couche 2 avec le palladium de la couche 3b. La section polie laisse apparaître clairement la diffusion du palladium dans la couche d'argent. La couche réalisée selon le procédé de l'invention convient de façon remarquable comme surface de contact pour les liaisons S5 à fil mince. On peut réaliser des liaisons exceptionnellement fiables avec des fils de liaison minces d'un diamètre de 25-50!t en or. Le résultat de la liaison est comparable à celui d'une liaison sur des pâtes de chemins conducteurs AgPd. Le substrat isolant avec le revêtement conducteur réalisé 20 selon le procédé de l'invention se compose ainsi d'une céramique ou d'un substrat LTCC avec un revêtement conducteur en argent ou palladium et la teneur en palladium du revêtement conducteur est comprise entre 0,1 et 50 et notamment > à 20 % en poids. NOMENCLATURE 1 2 3a 3b 3c 20 21 22 23 25 Substrat Premier métal Second métal constituant la couche de germes Couche du second métal Couche métallique Première étape du procédé: fournir un substrat partiellement re vêtu Seconde étape du procédé: nettoyage Troisième étape du procédé: germination Quatrième étape du procédé: revêtement Cinquième étape du procédé: cuisson a 2844917 REVENDICATIONS ) Procédé de fabrication d'un revêtement conducteur suivant le substrat isolant, caractérisé par les étapes suivantes: - on munit au moins une surface supérieure d'un substrat isolant électrique dans des zones sélectionnées d'un revêtement d'un premier métal bon conducteur électrique, - on nettoie la surface supérieure de revêtement, - on ensemence le revêtement formé du premier métal sur le substrat avec les germes d'un second métal, - sur la couche ayant ainsi germé on dépose une couche du second métal, - on cuit le substrat ainsi revêtu. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat isolant (1) est une céramique ou un composant LTCC et le premier métal (2) utilise de l'argent. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que pour l'ensemencement (couche de germes 3a) on utilise la couche du premier métal (2) et pour la réalisation de la couche (3b) à partir du se25 cond métal on utilise du palladium. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour fabriquer la couche (3b) à partir du second métal, on dépose du palladium suivant un rapport pondéral en pourcentage compris entre 0,1 et 50 %. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' on dépose une couche de Pd de façon à obtenir une teneur quantitative supérieure à 20 % de palladium (pourcentages pondéraux). ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de germes est déposée sans courant électrique de même que la couche du second métal. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 10 caractérisé en ce qu' on exécute l'opération de cuisson à une température comprise entre 830 et 8700C, notamment une température de 850'C. ) Substrat isolant avec un revêtement conducteur, 15 caractérisé en ce que le substrat (1) est en céramique ou en LTCC et le revêtement conducteur est en argent et palladium et la teneur en palladium du revêtement conducteur est comprise entre 0,1 et 50 et notamment elle correspond à % en poids.