薄厚膜技术电子教案

1、薄厚膜技术 分类分类： 按膜厚分：小于按膜厚分：小于1m1m的为薄膜的为薄膜 大于大于1m1m的为厚膜的为厚膜 厚膜与薄膜的概念并不单指膜的厚度，主要还是指制厚膜与薄膜的概念并不单指膜的厚度，主要还是指制造工艺技术的不同：造工艺技术的不同： 厚膜是通过丝网印刷（喷涂）和烧结（聚合）的方法厚膜是通过丝网印刷（喷涂）和烧结（聚合）的方法 薄膜是通过真空蒸发、溅散、气相化学淀积、电镀等薄膜是通过真空蒸发、溅散、气相化学淀积、电镀等方法而形成。方法而形成。是采用丝网印刷和烧结等工艺，将传统无是采用丝网印刷和烧结等工艺，将传统无源元件（电阻、电容）及导线电路形成于散热良好源元件（电阻、电容）及导线电路形

2、成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面。的陶瓷绝缘基板表面。厚膜技术的基本内容是印刷和烧结。厚膜技术的基本内容是印刷和烧结。 网印是使用刮刀将导体浆料、电阻浆料和介质浆料网印是使用刮刀将导体浆料、电阻浆料和介质浆料等刷过镂刻有电路图形的网板或金属板，以在陶瓷等刷过镂刻有电路图形的网板或金属板，以在陶瓷基板表面形成所需的电路、电阻、电容图形，再经基板表面形成所需的电路、电阻、电容图形，再经过烧结或聚合完成膜与基板的粘接。过烧结或聚合完成膜与基板的粘接。烧结技术也包括陶瓷基板的制作。烧结技术也包括陶瓷基板的制作。 浆料，也称膏材，是由金属或金属氧化物粉末和玻璃粉分散在浆料，也称膏材，是由金属或金属氧化物粉

3、末和玻璃粉分散在有机载体中而制成的可印刷的浆状物或糊状物。有机载体中而制成的可印刷的浆状物或糊状物。l浆料种类：包括导体材料、电阻材料、介质材料。浆料种类：包括导体材料、电阻材料、介质材料。 根据不同的浆料（导体、电阻、介质等）的成分和配方，将各根据不同的浆料（导体、电阻、介质等）的成分和配方，将各种固体粉料先均匀混合，再加入适量载体，使粉料均匀分散于载种固体粉料先均匀混合，再加入适量载体，使粉料均匀分散于载体中，再进行研磨，从而获得结构均匀厚膜浆料。体中，再进行研磨，从而获得结构均匀厚膜浆料。l厚膜浆料主要成分：厚膜浆料主要成分： 有效物质有效物质功能相粉粒功能相粉粒 粘结成分粘结成分粘贴剂

4、粘贴剂 有机粘结剂有机粘结剂运载剂运载剂 溶剂或稀释剂溶剂或稀释剂 有效物质有效物质 功能相粉粒，决定膜功能，占功能相粉粒，决定膜功能，占50%-70%50%-70%； 如果是金属则烧结膜是导体；如果是金属则烧结膜是导体； 高温烧结导体材（高温烧结导体材（钨、钼钨、钼- -锰粉体锰粉体） 低温烧结导体材（低温烧结导体材（金、银、铜、银金、银、铜、银- -钯钯） 如果是金属氧化物则烧结后是电阻；如果是金属氧化物则烧结后是电阻； 氧化钌氧化钌RuORuO2 2是常用的厚膜电阻材料是常用的厚膜电阻材料 如果是绝缘材料则烧结后是介电体，制作电容器。如果是绝缘材料则烧结后是介电体，制作电容器。 常用的厚

5、膜电容材料有常用的厚膜电容材料有钛酸钡钛酸钡BaTiOBaTiO3 3和和氧化钽氧化钽TaTa2 2O O5 5 粘结成分粘结成分 粘贴剂，润湿基板，膜与基板间的粘结，占粘贴剂，润湿基板，膜与基板间的粘结，占10%-20%10%-20%； 玻璃（铅硼硅玻璃）和金属氧化物；玻璃（铅硼硅玻璃）和金属氧化物； 有机粘结剂有机粘结剂 运载剂，提供丝网印刷时的流动性运载剂，提供丝网印刷时的流动性, ,占占12%-25%12%-25%； 乙基纤维素和各种丙烯酸树脂；乙基纤维素和各种丙烯酸树脂； 溶剂或稀释剂溶剂或稀释剂 决定运载剂的粘度；决定运载剂的粘度； 松油醇、丁醇。松油醇、丁醇。 厚膜中最常用的印刷

6、是丝网印刷。厚膜中最常用的印刷是丝网印刷。 先用丝绸、尼龙或不锈钢丝编织成的网绷紧在框架先用丝绸、尼龙或不锈钢丝编织成的网绷紧在框架上，再将刻有导体或电阻图形的有机膜或金属箔（称掩上，再将刻有导体或电阻图形的有机膜或金属箔（称掩模）贴到丝网上。模）贴到丝网上。 印刷时，将基板放在丝网下面，而将浆料放在丝网印刷时，将基板放在丝网下面，而将浆料放在丝网上面，然后用橡胶或塑料制成的刮板以一定的速度和压上面，然后用橡胶或塑料制成的刮板以一定的速度和压力在丝网上移动，使它通过掩模上的开孔图形而漏印到力在丝网上移动，使它通过掩模上的开孔图形而漏印到基板上，于是在基板上便得到该浆料印出的所需图形。基板上，于

7、是在基板上便得到该浆料印出的所需图形。 浆料的组分中含有两种有机组分：浆料的组分中含有两种有机组分： 提供丝网印刷提供丝网印刷时的合适流动性能的有机粘结剂、决定粘结剂粘度的有时的合适流动性能的有机粘结剂、决定粘结剂粘度的有机溶剂或稀释剂。其中有机粘结剂是不挥发组分，有机机溶剂或稀释剂。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。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。干燥过程主要就是去除可挥发组分。 流平流平常温挥发低温挥发组分常温挥发低温挥发组分 强制干燥强制干燥100100至至150150摄氏度下干燥摄氏度下干燥 烧结也称烧成，是厚膜技术中的主要工序之

8、一。烧结也称烧成，是厚膜技术中的主要工序之一。印好的厚膜浆料只有经过烧结工序后，才具有一定的电印好的厚膜浆料只有经过烧结工序后，才具有一定的电性能，才能成为所需要的厚膜元件。性能，才能成为所需要的厚膜元件。 烧结过程的阶段：升温、最高烧结温度（或称峰烧结过程的阶段：升温、最高烧结温度（或称峰值温度）的保温和降温三个阶段。值温度）的保温和降温三个阶段。 微调是厚膜元件烧结后，对其阻值或容量进行微量调微调是厚膜元件烧结后，对其阻值或容量进行微量调整的一种方法。整的一种方法。 方法：用喷砂或激光等方法来切割电阻或电容图形，方法：用喷砂或激光等方法来切割电阻或电容图形，以改变他们的几何尺寸，使阻值或容

9、量发生变化，从而达以改变他们的几何尺寸，使阻值或容量发生变化，从而达到预定的标称值和所需的精度。到预定的标称值和所需的精度。 封装是把制成的厚膜电路或组合件保护在一定的外壳中封装是把制成的厚膜电路或组合件保护在一定的外壳中或采取其它防护措施，如印刷一层保护层，达到防潮、防或采取其它防护措施，如印刷一层保护层，达到防潮、防辐射和防止周围环境气氛等影响。辐射和防止周围环境气氛等影响。是一种减法技术，在整个基板上覆几层金属是一种减法技术，在整个基板上覆几层金属膜，一些不需要的部分被光刻掉。用光刻工艺形成的膜，一些不需要的部分被光刻掉。用光刻工艺形成的图形比厚膜工艺能够形成的线条更窄、边缘更清晰。图形

10、比厚膜工艺能够形成的线条更窄、边缘更清晰。这个特性促进了薄膜技术在高密度和高频领域的应用这个特性促进了薄膜技术在高密度和高频领域的应用薄膜技术利用热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、化学气相薄膜技术利用热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、化学气相沉积等薄膜镀着技术配合微影成像与蚀刻等技术在基沉积等薄膜镀着技术配合微影成像与蚀刻等技术在基板上制成导线电路与各种电阻、电容等元件。板上制成导线电路与各种电阻、电容等元件。薄膜材料分类薄膜材料分类 导体膜导体膜 用于形成电路图形，提供电极及电学连接；用于形成电路图形，提供电极及电学连接； 电阻膜电阻膜 用于形成电路中的电阻；用于形成电路中的电阻； 介质膜介质膜 形成电容器

11、膜和实现绝缘与表面钝化作用。形成电容器膜和实现绝缘与表面钝化作用。 电阻材料电阻材料 镍铬耐热合金镍铬耐热合金（NiCrNiCr）、）、氮化钽氮化钽（TaTa2 2N N）、）、二硅化铬二硅化铬。 导体材料导体材料 金金有很高的化学稳定性，是薄膜混合电路中最常用的导体有很高的化学稳定性，是薄膜混合电路中最常用的导体材料。在某些情况下，也常用到材料。在某些情况下，也常用到铝铝和和铜铜。它们可以直接与。它们可以直接与陶瓷基板粘结，而金需要一个或几个中间层，因为它并不陶瓷基板粘结，而金需要一个或几个中间层，因为它并不能形成粘结所必需的氧化物。能形成粘结所必需的氧化物。 电容材料电容材料 氧化钽氧化钽

12、（TaTa2 2O O5 5）、）、氮化硅氮化硅（SiSi3 3N4N4） 绝缘层材料绝缘层材料 氧化硅氧化硅、聚亚醯胺聚亚醯胺 在光刻工艺中，基板上涂一层光敏材料，紫外线透过在在光刻工艺中，基板上涂一层光敏材料，紫外线透过在玻璃上形成的图案对光敏材料进行曝光。不需要的材料，即玻璃上形成的图案对光敏材料进行曝光。不需要的材料，即没有被光刻胶保护的部分，可以通过没有被光刻胶保护的部分，可以通过“湿法湿法”（化学）刻蚀（化学）刻蚀来去除，也可以通过来去除，也可以通过“干法干法”（溅散）刻蚀去除。（溅散）刻蚀去除。 化学刻蚀仍然是薄膜刻蚀的最常用的方法，但许多制造化学刻蚀仍然是薄膜刻蚀的最常用的方法，但许多制造商用采用溅射刻蚀。在这项技术中，基板覆盖上光刻胶，与商用采用溅射刻蚀。在这项技术中，基板覆盖上光刻胶，与化学刻蚀完全一样的方法露出图形。接着将基板放置于等离化学刻蚀完全一样的方法露出图形。接着将基板放置于等离子体内，加上电位。实际上，在溅散刻蚀过程中基板起