集成电路芯片封装第3章(二)

1、第三章第三章 厚厚/ /薄膜技术薄膜技术( (二二) )前课回顾前课回顾1.1.厚膜导体材料的主要作用厚膜导体材料的主要作用2.2.厚膜导体材料的基本类型厚膜导体材料的基本类型【电互连电互连】平面导电布线和多层导体层电连接平面导电布线和多层导体层电连接【元器件安装区域元器件安装区域】焊盘和共晶连接焊盘和共晶连接 可可空气空气烧结厚膜导体、可烧结厚膜导体、可氮气氮气烧结厚膜导体和须烧结厚膜导体和须还原还原气氛气氛烧结厚膜导体。烧结厚膜导体。3.3.厚膜电阻的电性能厚膜电阻的电性能初始电阻性能和时间相关性能初始电阻性能和时间相关性能前课回顾前课回顾4.4.为什么为什么相同成分和电压应力下，长电阻较

2、之短相同成分和电压应力下，长电阻较之短电阻电位漂移要小？电阻电位漂移要小？ P60P60 电流的方向定义电阻的长度方向，与印刷厚度有关电流的方向定义电阻的长度方向，与印刷厚度有关 长电阻长电阻高阻值电阻，短电阻高阻值电阻，短电阻低阻值电阻低阻值电阻 相同电压梯度下，高阻值电阻的电阻漂移比低阻值相同电压梯度下，高阻值电阻的电阻漂移比低阻值 电阻的小电阻的小 一、丝网印刷一、丝网印刷主要内容主要内容 二、厚膜浆料干燥二、厚膜浆料干燥 三、厚膜浆料烧结三、厚膜浆料烧结 四、薄膜技术四、薄膜技术 五、薄膜材料五、薄膜材料 丝网印刷是将浆料按照基板表面图案涂布在基板上丝网印刷是将浆料按照基板表面图案涂布

3、在基板上的工艺，通常浆料印刷通过不锈钢网的网孔印刷涂布至的工艺，通常浆料印刷通过不锈钢网的网孔印刷涂布至基板表面，不锈钢网网孔的设计制作采用掩模技术。基板表面，不锈钢网网孔的设计制作采用掩模技术。一、丝网印刷一、丝网印刷丝网印刷步骤：丝网印刷步骤：【1 1】丝网固定在丝网印刷机上；丝网固定在丝网印刷机上；【2 2】基板直接放在丝网下面，平行紧贴；基板直接放在丝网下面，平行紧贴；【3 3】涂布浆料在丝网上面；涂布浆料在丝网上面；【4 4】刮板在丝网表面平行运动，使浆料落至基板上。刮板在丝网表面平行运动，使浆料落至基板上。一、丝网印刷一、丝网印刷丝网印刷基本步骤丝网印刷基本步骤基 板基 板钢钢网网

4、浆浆料料刮刮板板丝网定位丝网定位填 料填 料印 刷印 刷脱 模脱 模【浆料参数难以预测浆料参数难以预测】：粘度变化：粘度变化【丝网脱离工艺丝网脱离工艺】：接触式和非接触式接触式和非接触式【浆料的触变性浆料的触变性】：非牛顿流体非牛顿流体【印刷线条的清晰度和精确度印刷线条的清晰度和精确度】：基板表面张力：基板表面张力 丝网丝网丝网印刷的注意事项丝网印刷的注意事项二、厚膜浆料干燥二、厚膜浆料干燥 其中，有机粘结剂是不挥发组分，有机溶剂或稀释剂是其中，有机粘结剂是不挥发组分，有机溶剂或稀释剂是低温挥发组分。干燥过程主要就是去除可挥发组分。低温挥发组分。干燥过程主要就是去除可挥发组分。浆料成分中含有两

5、种有机组分：浆料成分中含有两种有机组分： 【有机粘结剂有机粘结剂】提供丝网印刷合适的流动性能；提供丝网印刷合适的流动性能； 【有机溶剂或稀释剂有机溶剂或稀释剂】决定有机粘结剂的粘度。决定有机粘结剂的粘度。？问题：不及时挥发会产生什么后果？问题：不及时挥发会产生什么后果？厚膜浆料干燥工艺厚膜浆料干燥工艺 1 1）流平流平常温下，挥发低温挥发有机常温下，挥发低温挥发有机组分，时间约为组分，时间约为5-15min5-15min：以保证粘度下降的：以保证粘度下降的浆料有足够的时间挥发和恢复粘度：浆料有足够的时间挥发和恢复粘度：维持印刷维持印刷膜的边缘清晰度。膜的边缘清晰度。 2 2）强制干燥强制干燥7

6、070至至150150摄氏度温度范围摄氏度温度范围内强制干燥，时间约内强制干燥，时间约15min15min，注意抽风排除溶，注意抽风排除溶剂，防止对烧结气氛产生影响。剂，防止对烧结气氛产生影响。主要控制参数：主要控制参数：【干燥气氛纯洁度干燥气氛纯洁度】 干燥过程须在洁净室内进行干燥过程须在洁净室内进行(100000( 溅射溅射u合金材料的合金材料的蒸发蒸发成膜：很困难，蒸汽压不同，严成膜：很困难，蒸汽压不同，严 格控制熔化温度格控制熔化温度u蒸发局限于低熔点材料蒸发局限于低熔点材料u氮化物和氧化物的淀积：采用蒸发技术难以控制氮化物和氧化物的淀积：采用蒸发技术难以控制3、电镀薄膜技术、电镀薄膜

7、技术 电镀：将基板和阳极悬挂在含有待镀物质的导电镀：将基板和阳极悬挂在含有待镀物质的导电溶液里，在两极间施加电位，可用于金属材料电电溶液里，在两极间施加电位，可用于金属材料电镀在导电表面上。镀在导电表面上。 电镀法特点：制备贵金属薄膜时，电镀法可有电镀法特点：制备贵金属薄膜时，电镀法可有效增加膜厚度，且节约使用的靶材，经济性好。但效增加膜厚度，且节约使用的靶材，经济性好。但可电镀的材料仅限于可电镀的材料仅限于金属金属。比如，先溅射金膜，再。比如，先溅射金膜，再电镀增加金膜厚度。电镀增加金膜厚度。 薄膜制备完成后进行光刻和刻蚀，以获得所需薄膜制备完成后进行光刻和刻蚀，以获得所需要的薄膜电路图形要

8、的薄膜电路图形五、薄膜材料五、薄膜材料1 1、薄膜电阻材料：通常采用含氧的化合物，实现与、薄膜电阻材料：通常采用含氧的化合物，实现与基板的粘贴和形成连续的膜。基板的粘贴和形成连续的膜。 薄膜电阻与厚膜电阻的不同：薄膜电阻晶界不引薄膜电阻与厚膜电阻的不同：薄膜电阻晶界不引起噪声，具有更好的稳定性、噪声和起噪声，具有更好的稳定性、噪声和TCRTCR特性。特性。 最常用电阻材料：镍铬合金（最常用电阻材料：镍铬合金（NiCrNiCr）、氮化钽）、氮化钽（TaNTaN）、二氧化铬（）、二氧化铬（CrOCrO2 2 ）。）。五、薄膜材料五、薄膜材料2 2、阻挡层材料：改善材料层间的扩散和迁移现象、阻挡层材

9、料：改善材料层间的扩散和迁移现象、改善焊接性能。如，金与电阻之间需要一层阻挡层改善焊接性能。如，金与电阻之间需要一层阻挡层材料，减轻材料，减轻NiCrNiCr合金中的合金中的CrCr通过金扩散到表面。通过金扩散到表面。3 3、导体材料：薄膜混合电路中优选、导体材料：薄膜混合电路中优选AuAu作为导体材料，作为导体材料，某些场合可采用铜或铝。某些场合可采用铜或铝。4 4、薄膜基板：较之厚膜基板选择范围更广，可选择、薄膜基板：较之厚膜基板选择范围更广，可选择陶瓷、玻璃或低温陶瓷陶瓷、玻璃或低温陶瓷等。最好的材料是高纯等。最好的材料是高纯（99.5%99.5%）氧化铝（蓝宝石）。）氧化铝（蓝宝石）。 薄膜电路可以提供薄膜电路可以提供更好的线条清晰度更好的线条清晰度、更细的更细的线宽线宽和和更好的电阻性能更好的电阻性能等，但是也存在一些不足：等，但是也存在一些不足： 【薄膜工艺成本更高薄膜工艺成本更高】 【多层结构制作困难，工艺复杂度和