厚膜电阻

厚膜电阻、电容的制作及微调技术

摘要：本文介绍了厚膜电阻、电容的结构、工艺流程以及微调技术。厚膜电阻主要是指采用厚膜工艺印刷而成的电阻。这种电阻有长方形，带型，曲线形或者是其他的形状。常用在精密电阻，功率电阻的制造中。常用的厚膜电阻采用金属钌系电阻浆料印刷烧结而成。

关键字：厚膜电阻、电容工艺流程微调技术

引言：厚膜电阻是厚膜混合集成电路中发展最早、制造技术最成熟的元件之一。也是应用最广泛、最重要的元件之一。早在50年代初期就曾出现了印刷的厚膜有机合成碳电阻，但由于这种电阻的耐温、耐温及其他一些性能较差，因此没有得到很大的发展。

厚膜电容有也是厚膜混合集成电路的重要元件，他不仅在许多实际电路中不可少的，而且是全膜化的关键之一，自从1964年报道了第一个厚膜印刷电容，至今已有二十的历史；但由于稳定性、可靠性问题未能真正解决，因此，厚膜电容仍然是厚膜元件中的薄弱环节。从缩小体积、减轻重量、提高可靠性以及全膜化的需要来看，厚膜电容具有重要作用。

1.厚膜电阻

1.1厚膜电阻概述

厚膜电阻主要是指采用厚膜工艺印刷而成的电阻。这种电阻有长方形，带型，曲线形或者是其他的形状。常用在精密电阻，功率电阻的制造中。常用的厚膜电阻采用金属系电阻浆料印刷烧结而成。电阻浆料包含氧化钌，有机溶剂和玻璃珠，烧结后的电阻由两方面组成：氧化钌本身的电阻和势垒电阻。

1.2厚膜电阻的结构

厚膜电阻与分立电阻器一样也是由基体、电阻体、引出端等主要部分组成膜电阻中，基体即绝缘基片，电阻体即电阻膜层，引出端即厚膜端接导体。在结构上，后膜电阻的主要特点有如下两点：

（1）厚膜电阻通常不以单个电阻出现，而是根据混合集成电路的需要，按一定的组合、排列，集成在同一绝缘基片上的电阻网络。

（2）厚膜电阻是一种小型化的平面状电阻，也称模式电阻，共膜厚度，其厚度只有十几至几十微米。

1．3厚膜电阻的生产流程

厚膜电阻的生产流程一般需要经历如下几个过程：基板刻槽、电极印刷与烧结、电阻印刷烧结、一次玻璃体形成、调阻、二次玻璃体形成、基板一次切割、端电极形成、基板二次切割、端头制作、丝印与包装。

基板刻槽厚膜电阻的基板是承载电阻的载体。一般这中基板采用高纯度三氧化二铝陶瓷制成，这种陶瓷常被称为刚玉瓷或高铝瓷，也有采用氧化铍或氮化铝陶瓷作为基板的。但后两者一般用于高端、大功率电阻中。常见的还是使用刚玉瓷的基板。

电阻对基板的基本要求就是要有较高的热传导性、较小的热膨胀性，此外还要有较高的机械强度。这些是保证电阻高质量的基本要求。

很多电阻厂家往往外购陶瓷基板。这种陶瓷基板由于硬度很高，因此首先会用激光或电火花在基板上按电阻的大小开出纵横交错的槽来。

电极印刷此时需要印刷的电极为图中的面电极和背电极。这两种电极是采用丝网印刷的方

法将银钯浆料印刷在基板上。印刷完成后，经过烧结，将电极牢固的粘附在陶瓷基板上。

电阻印刷与烧结电阻体也是采用丝网印刷的手段在陶瓷基板上将三氧化二钌浆料印刷在陶瓷基板上，而后再次放入烧结炉中烧结成型。

一次玻璃体形成为了保护电阻体也为了调阻的需要，仍然采用丝网印刷的方法在电阻体上印刷并烧结一层玻璃材料。

调阻虽然电阻体被烧结到了基板上，但是电阻值还可能出现超差的问题，因此需要对电阻体的阻值进行调整，这种方法是通过边测量电阻，边用激光对电阻体进行烧灼，从而调整电阻值。直到电阻达到设计要求为止。

二次玻璃体形成经过激光调阻后，电阻的一次玻璃体也会被激光所烧掉，为了保护暴露出的部分，这里需要再在电阻上烧结一层玻璃，这层玻璃被称为二次玻璃体，有些厂家的二次玻璃体，并不是采用玻璃，而是采用树脂材料，其目的仍然是保护。

基板一次切割到这步工序前，所有的电阻体都还在同一片基板上，虽然在电极印刷工序中，已经产生的面电极和背电极，但是在没有形成沟通上下两面电极的端电极，因此在这道工序中，首先将基板纵向切开。

端电极形成基板被纵向切开后，在基板侧面制作沟通面电极和背电极的端电极。

基板二次切割端电极形成后，将基板横向切割，此时一个个电阻就出现了。

端头制作虽然端电极制作完成了，但是由于端电极很薄，而且为了保证可焊性，需要制作用于焊接的端头，这种端头的一般为三层结构。最内面是端电极，然后为了提高耐焊性，再端电极上镀一层镍，作为中间电极。最后再镀一层可焊性良好的锡。

丝印与包装最后电阻被印刷上阻值，并被包装入库。

以上是厚膜电阻的基本生产流程。对于薄膜电阻而言，它的主要区别在第3步。厚膜电阻是通过丝网印刷吧三氧化二钌浆料印刷到基板上，而薄膜电阻是通过蒸发或溅镀的方法把镍铬合金或氮化钽材料沉积在基板上。

1.4厚膜电阻微调技术

1.4.1喷砂微调

喷砂微调（见图（ａ））是早期使用的厚膜微调技术，其原理是利用喷嘴将精确控制的砂流如氧化铝、氧化镁粉末直接喷射到电阻表面，去掉一定量的电阻材料，从而达到对厚膜电阻进行微调的目的。喷砂调阻器上的喷嘴可以是任意的尺寸和形状，根据不同的喷嘴形状可以得到不同的切口形状及调阻精度。在喷砂微调过程中，工具与基片不，不会产生冲击或

振动，也不会引进热量，是一种容易实现自动化的工艺过程。通过调节喷砂压力可以防止喷掉基片材，从而使基片不会受到损伤。但喷砂微调精度低，难以达到0.1％以上的精度；生产效率不高，每小时只能调整几千只电阻。微调时会在电阻的保护层中留下暴露的边缘，造成对环境的敏感性；喷砂粉末四面散射，可能碰着附近已调好的电阻。近年来由于对厚膜混合电路的集成度要求愈来愈高，电阻愈来愈窄，因而对精度要求也愈高。喷砂微调切口宽，且有余砂效应的影响，调阻精度难以控制，因此将逐步被其他的微调技术所取代。

1.4.2 脉冲电压微调

脉冲电压微调技术是在电阻体两端的电极施加高频电脉冲，利用高压击穿电阻体中很薄的绝缘层来改变电阻体的导电结构，以形成有别于原来的导电通路，增加了导电路径从而导致电阻值改变，实现对电阻进行修正。图（ｂ）示出了脉冲电压微调系统的草图，其实验程序为：先施加脉冲电压，再测试阻值，然后加大次脉冲的电压，同时用示波器监视施加给厚膜电阻器的电压波形。在微调时，与施加给电阻器的脉冲波形有关的微调参数有：脉冲持续时间、脉冲间隔时间、每个脉冲组或每次微调计数的脉冲次数以及每个脉冲组的脉冲时间。与喷砂微调技术相比，脉冲电压微调技术调阻精度高，采用粗调（加大脉冲峰值电压）和细调（增加脉冲组数）相结合的微调技术，可获得小于0.196的阻值精度，不会产生烧伤基板、裂纹和电阻阻值漂移。脉冲电压微调技术不仅可以提高厚膜电阻的阻值，而且可以降低其电阻值，微调后可采取返烧的方法恢复阻值。