In situ investigation of distortion of multilayer structures at elevated temperatures

Abstract

A modified dilatometer was used as the basis of a measuring method for investigation of the distortion of multilayer structures at elevated temperatures.

The bowing of thick film substrates unilaterally covered with copper paste was measured from room temperature up to 700 °C. The bowing did not, as expected, decrease uniformly with increasing temperature up to the softening point of the glass, but a change occurred in the curvature of bowing at about 100 °C. With increasing temperature, the character of the bowing of the sample changed from linear thermo-elastic behaviour to non-linear behaviour, caused by plastic flow within the metallic copper layer.

Zusammenfassung

Eine Messmethode unter Verwendung eines modifizierten Dilatometers wurde entwickelt zur Untersuchung der Verbiegung von Vielschichtstrukturen bei erhöhten Temperaturen. Die Verbiegung einseitig mit Kupferpaste beschichteter Dickfilmsubstrate wurde von Raumtemperatur bis 700 °C gemessen. Abweichend von den Erwartungen nimmt die Verbiegung nicht gleichmässig bis zur Erweichungstemperatur des Glases ab. Stattdessen ändert sich ihr Vorzeichen bei ≈ 100 °C. Mit steigender Temperatur ändert sich der Charakter der Verbiegung von linear thermoelastischem zu nichtlinearem Verhalten infolge des plastischen Fliessens in der Kupferschicht.

Резюме

Модифицированный ди латометр был использ ован в качестве измерител ьного устройства при иссле довании деформаций многослоистых струк тур при повышенных те мпературах. Изгиб толстопленочн ых подложек, покрытых с одной стороны медной пасто й, был измерен при температ урах от комнатной до 700°. Вопреки ожиданиям, не происхо дило равномерного уменше ния изгиба с увеличен ием температуры до точки размягчения стекла, н о при температуре окол о 100° наблюдалось измен ение кривизны изгиба. С уве личением температуры характе р изгиба образца изме нялся от линейного термоэлас тичного поведения до нелинейного, что вызв ано ползучестью внут ри слоя металлической меди.