厚膜导体材料
3第三讲厚膜技术
3.3 厚膜浆料的关键参数
3.3.2 固含量
功能相与黏贴成分的质量与浆料总质量的比值。
作用：
保证烧成厚膜的密实度及性能可靠性；
使浆料具有良好的流动性，进而保证印刷质量
3.4 不同的厚膜材料
3.4.1 厚膜导体材料
实现的功能：
（1）在电路节点之间提供导电布线；
（2）提供多层电路导体层之间的电连接；
排胶气流的计算公式：V = P×L×A×W×S [l/min]
V：排胶气流所需的量: [l/min]
P：浆料印刷面积占基片面积的比率:
L：炉子负载因子，单位面积炉带上基片的面积:
A：印刷后单位面积浆料排胶所需的气流，为常数0.4 l/cm2
W：炉带宽度:
S：炉带速度:
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻
1959, Dupont Corp, Ag-Pd.
1960’s, Dupont Corp, RuO2-based conductive phase.
1.0 for 20min
15.55
15.35
R
15.15
14.95
14.75
14.55
0
20
40
60
80
T
100
120
140
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的制备工艺
所用球磨介质为2mm玛瑙球
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的制备工艺
三辊研磨机
3.3 厚膜浆料的关键参数
3.3.1 颗粒粒度
厚膜电阻和金属膜电阻
厚膜电阻和金属膜电阻电阻是电路中最基本的元器件之一，它用于限制电流的流动，从而控制电路的功率和温度。
在电子设备中，常用的电阻有厚膜电阻和金属膜电阻。
本文将详细介绍这两种电阻。
一、厚膜电阻厚膜电阻是指将导体材料通过印刷、喷涂等方式直接印刷在绝缘基板上形成的一种电阻。
其特点是具有较高的功率承受能力、较低的价格和较好的可靠性。
厚膜电阻主要应用于大功率、高频等场合。
厚膜电阻的制作过程包括以下几个步骤：1. 基板选择：通常采用陶瓷基板或玻璃纤维基板，因为它们具有良好的耐热性和耐化学性。
2. 导体材料选择：通常采用银浆或铜浆作为导体材料，因为它们具有良好的导电性和可加工性。
3. 印刷工艺：将导体材料通过印刷、喷涂等方式直接印刷在基板上，并通过加热使其与基板牢固结合。
4. 制程检验：对印刷后的电阻进行测试，以保证其符合要求。
厚膜电阻的优点是功率承受能力强，价格低廉，可靠性高。
但是它也存在一些缺点，如精度不高、温度系数大、频率响应差等。
二、金属膜电阻金属膜电阻是指将金属材料通过真空镀膜技术直接镀在绝缘基板上形成的一种电阻。
其特点是具有较高的精度、稳定性和频率响应能力。
金属膜电阻主要应用于精密仪器、计算机等领域。
金属膜电阻的制作过程包括以下几个步骤：1. 基板选择：通常采用陶瓷基板或玻璃纤维基板，因为它们具有良好的耐热性和耐化学性。
2. 金属材料选择：通常采用铬、镍铬等材料作为导体材料，因为它们具有良好的导电性和可加工性。
3. 真空镀膜工艺：将金属材料通过真空镀膜技术直接镀在基板上，并通过加热使其与基板牢固结合。
4. 制程检验：对镀膜后的电阻进行测试，以保证其符合要求。
金属膜电阻的优点是精度高、稳定性好、频率响应能力强。
但是它也存在一些缺点，如价格昂贵、功率承受能力较弱等。
综上所述，厚膜电阻和金属膜电阻都是常见的电阻类型。
它们各自具有不同的特点和应用场合。
在选择电阻时，需要根据实际需求进行选择，以达到最佳的性能和成本效益。
第3章 厚薄膜技术
常用薄膜导体
过渡金属
Mo、Ir、Ni、Pd、Fe、Pt、W、Ta、Cr、Ti、Zr 导电性差；仅用作复合金属膜
2、电阻薄膜材料
常用的电阻薄膜材料电阻率多发布在 100~2000μΩ·cm 电阻薄膜材料主要有三大类：金属类、合金 类、陶瓷类。
薄膜电阻材料的基本要求 与其他薄膜元件如电容、导线的制造工艺 兼容 良好的工艺性 稳定的电性能 化学稳定性好，材料和工艺成本低
厚膜导体的附着机理
附着机理 金属粒子由热扩散和粘性流动而连接，形 成网状结构 但金属与陶瓷基片的结合很弱 熔化的玻璃可以润湿陶瓷基片表面，产生 连接 玻璃渗入金属网状结构中，形成机械连接
厚膜导体表面形态
厚膜集成电路
采用丝网漏印、等离子喷涂和高温烧结等 技术在绝缘基片上制作的集成电路；
厚薄膜电路的材料-基片材料
分为两大类： 高介电常数介电体：介电常数在数百以 上，主要用于制造厚膜电容器； 低介电常数介电体：ห้องสมุดไป่ตู้电常数在10以下， 用于表面钝化、交叉绝缘层、多层布线绝 缘层及低容量电容器。
高介电常数介电体
高介电常数厚膜电容器主要为：BaTiO3、 Pb（Fe2/3W1/3）x（Fe1/2N1/2）和 TizO3 等。近年继续以BaTiO3钛酸钡为主进行开 发，只是将Ba和Ti由Pb、Ca、Fe等替 代，其介电常数可高达3000~5000。 除介电体材料特性外，烧成温度、时间、 电极材料和尺寸对电容器的特性都用较大 影响。
直流溅射—制备各类金属膜 射频溅射—各类金属与非金属膜 磁控溅射–-是一种淀积速度高、工作气压低的溅射 技术，提高了淀积速度及膜质量， 反应溅射—采用纯金属作为靶材，在气体中混入适 量的活性气体，获得不同的化合物薄膜。
电子元器件厚膜技术介绍
电子元器件厚膜技术介绍厚膜技术是通过丝网印刷的方法把导体浆料、电阻浆料或介质浆料等材料淀积在陶瓷基板上，经过高温烧成，在基板上形成粘附牢固的膜。
经过连续多次重复，就形成了多层互连结构的电路，该电路中可包含集成的电阻、电容或电感［1］。
厚膜技术主要用于高可靠和高性能的场合，如军事、航空、航天和测试设备中。
这些技术也成功地应用于大批量生产的低成本设备，这些应用领域包括汽车（发动机控制系统、安全防抱死系统等）、通信工程（程控交换机用户电路、微型功率放大器等）、医疗设备和消费电子（家用视听产品）等。
过去，由于材料和工艺技术等各方面的局限，厚膜产品一般用在中低频率。
随着电子整机小型、轻量、多功能、高可靠化的要求日趋迫切，厚膜工艺和材料等各方面也朝高密度、大功率、高频化方向发展。
人们相继开发了适合于微波和RF电路应用的厚膜浆料、基板材料、介质材料和工艺。
这些厚膜技术和材料日益成熟，加上厚膜工艺开发周期短，成本低，适合于大批量生产的特点，应用不断扩大。
90年代迅速发展的共烧陶瓷多芯片组件（MCM－C），是厚膜混合技术的延伸与发展，是厚膜陶瓷工艺的体现。
MCM－C的基板根据烧成温度的不同，分为高温共烧陶瓷（HTCC）基板和低温共烧陶瓷（LTCC）基板两种。
低温共烧陶瓷技术的导体的电阻率较低，介质材料的高频性能好，工艺灵活，能满足各种芯片组装技术的要求，适合于在微波和RF电路应用。
本文从厚膜材料、厚膜细线工艺、低温共烧陶瓷（LTCC）等方面介绍了微波和RF电路中厚膜技术的研究成果及广泛应用。
2 厚膜材料厚膜材料包括厚膜浆料和厚膜基板材料。
厚膜浆料有导体浆料、电阻浆料、介质浆料和包封浆料等。
通用的厚膜基板是陶瓷材料，如96％氧化铝及99％氧化铝、氧化铍和氮化铝陶瓷。
最常用的是96％氧化铝陶瓷。
2．1 厚膜浆料厚膜浆料主要由三部分组成：功能相、粘结相和载体。
功能相决定了成膜后的电性能和机械性能。
在导体浆料中，功能相一般为贵金属或贵金属的混合物。
金基厚膜导体浆料
金基厚膜导体浆料
金基厚膜导体浆料是一种高性能的电子材料，它在电子设备中扮演着重要的角色。
它由金属纳米颗粒和有机载体组成，具有优异的导电性能和机械性能。
金基厚膜导体浆料的优势在于它的稳定性和可靠性，能够适应各种复杂的电子设备应用场景。
同时，它还具有优异的耐腐蚀性和耐磨损性，能够保证电子设备的长期稳定运行。
此外，金基厚膜导体浆料还具有优异的可加工性和可操作性，能够方便地应用于各种制造工艺中。
因此，它在电子设备制造领域中得到了广泛的应用。
金基厚膜导体浆料在电子设备制造领域中的应用非常广泛。
它可以用于制造各种电子元器件，如电阻、电容、电感等。
由于其优异的导电性能和机械性能，金基厚膜导体浆料能够保证电子元器件的稳定性和可靠性，提高电子设备的整体性能。
此外，金基厚膜导体浆料还可以用于制造太阳能电池板。
太阳能电池板是利用太阳能转化为电能的一种装置，而金基厚膜导体浆料可以作为太阳能电池板中的电极材料。
由于其优异的导电性能和耐腐蚀性，金基厚膜导体浆料能够保证太阳能电池板的稳定性和可靠性，提高太阳能电池板的转换效率。
另外，金基厚膜导体浆料还可以用于制造LED灯具。
LED灯具是一种高效、环保的照明设备，而金基厚膜导体浆料可以作为LED灯具中的电极材料。
由于其优异的导电性能和耐磨损性，金基厚膜导体浆料能够保证LED灯具的长期稳定运行和使用寿命。
总之，金基厚膜导体浆料是一种高性能的电子材料，在电子设备制造领域中得到了广泛的应用。
它的优异性能和广泛应用为电子设备制造领域的发展提供了有力的支持。
电子元器件厚膜技术介绍
电子元器件厚膜技术介绍厚膜技术是通过丝网印刷的方法把导体浆料、电阻浆料或介质浆料等材料淀积在陶瓷基板上，经过高温烧成，在基板上形成粘附牢固的膜。
经过连续多次重复，就形成了多层互连结构的电路，该电路中可包含集成的电阻、电容或电感［1］。
厚膜技术主要用于高可靠和高性能的场合，如军事、航空、航天和测试设备中。
这些技术也成功地应用于大批量生产的低成本设备，这些应用领域包括汽车（发动机控制系统、安全防抱死系统等）、通信工程（程控交换机用户电路、微型功率放大器等）、医疗设备和消费电子（家用视听产品）等。
过去，由于材料和工艺技术等各方面的局限，厚膜产品一般用在中低频率。
随着电子整机小型、轻量、多功能、高可靠化的要求日趋迫切，厚膜工艺和材料等各方面也朝高密度、大功率、高频化方向发展。
人们相继开发了适合于微波和RF电路应用的厚膜浆料、基板材料、介质材料和工艺。
这些厚膜技术和材料日益成熟，加上厚膜工艺开发周期短，成本低，适合于大批量生产的特点，应用不断扩大。
90年代迅速发展的共烧陶瓷多芯片组件（MCM－C），是厚膜混合技术的延伸与发展，是厚膜陶瓷工艺的体现。
MCM－C的基板根据烧成温度的不同，分为高温共烧陶瓷（HTCC）基板和低温共烧陶瓷（LTCC）基板两种。
低温共烧陶瓷技术的导体的电阻率较低，介质材料的高频性能好，工艺灵活，能满足各种芯片组装技术的要求，适合于在微波和RF电路应用。
本文从厚膜材料、厚膜细线工艺、低温共烧陶瓷（LTCC）等方面介绍了微波和RF电路中厚膜技术的研究成果及广泛应用。
2 厚膜材料厚膜材料包括厚膜浆料和厚膜基板材料。
厚膜浆料有导体浆料、电阻浆料、介质浆料和包封浆料等。
通用的厚膜基板是陶瓷材料，如96％氧化铝及99％氧化铝、氧化铍和氮化铝陶瓷。
最常用的是96％氧化铝陶瓷。
2．1 厚膜浆料厚膜浆料主要由三部分组成：功能相、粘结相和载体。
功能相决定了成膜后的电性能和机械性能。
在导体浆料中，功能相一般为贵金属或贵金属的混合物。
电子元器件厚膜技术介绍
电子元器件厚膜技术介绍厚膜技术是通过丝网印刷的方法把导体浆料、电阻浆料或介质浆料等材料淀积在陶瓷基板上，经过高温烧成，在基板上形成粘附牢固的膜。
经过连续多次重复，就形成了多层互连结构的电路，该电路中可包含集成的电阻、电容或电感[1]。
厚膜技术主要用于高可靠和高性能的场合，如军事、航空、航天和测试设备中。
这些技术也成功地应用于大批量生产的低成本设备，这些应用领域包括汽车（发动机控制系统、安全防抱死系统等）、通信工程（程控交换机用户电路、微型功率放大器等）、医疗设备和消费电子（家用视听产品）等。
过去，由于材料和工艺技术等各方面的局限，厚膜产品一般用在中低频率。
随着电子整机小型、轻量、多功能、高可靠化的要求日趋迫切，厚膜工艺和材料等各方面也朝高密度、大功率、高频化方向发展。
人们相继开发了适合于微波和RF电路应用的厚膜浆料、基板材料、介质材料和工艺。
这些厚膜技术和材料日益成熟，加上厚膜工艺开发周期短，成本低，适合于大批量生产的特点，应用不断扩大。
90年代迅速发展的共烧陶瓷多芯片组件（MCI\4 C）,是厚膜混合技术的延伸与发展，是厚膜陶瓷工艺的体现。
MCM C的基板根据烧成温度的不同，分为高温共烧陶瓷（HTCC基板和低温共烧陶瓷（LTCC基板两种。
低温共烧陶瓷技术的导体的电阻率较低，介质材料的高频性能好，工艺灵活，能满足各种芯片组装技术的要求，适合于在微波和RF电路应用。
本文从厚膜材料、厚膜细线工艺、低温共烧陶瓷（LTCC等方面介绍了微波和RF 电路中厚膜技术的研究成果及广泛应用。
2 厚膜材料厚膜材料包括厚膜浆料和厚膜基板材料。
厚膜浆料有导体浆料、电阻浆料、介质浆料和包封浆料等。
通用的厚膜基板是陶瓷材料，如96％氧化铝及99％氧化铝、氧化铍和氮化铝陶瓷。
最常用的是96％氧化铝陶瓷。
2．1 厚膜浆料厚膜浆料主要由三部分组成：功能相、粘结相和载体。
功能相决定了成膜后的电性能和机械性能。
在导体浆料中，功能相一般为贵金属或贵金属的混合物。
集成电路芯片封装技术之厚膜技术(ppt 25页)
厚膜技术
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
氮气中烧结的有机载体必须发生分解和热解聚。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷，
可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。 基于厚膜电路在高温、高压、大功率的应用中有极大的优势。
需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 为适应丝网印刷，浆料需具有下述特性：
第三章 厚/薄膜技术
前课回顾
1.芯片互连技术的分类
2.WB技术、TAB技术与FCB技术的概念 3.三种芯片互连技术的对比分析
芯片互连技术对比分析
主要内容
➢ 厚膜技术简介
➢ 厚膜导体材料
膜技术简介
厚膜（Thick Film）技术和薄膜技术（Thin Film）是电 子封装中的重要工艺技术，统称为膜技术。可用以制作电 阻、电容或电感等无源器件，也可以在基板上制成布线导 体和各类介质膜层以连接各种电路元器件，从而完成混合 （Hybrid）集成电路电子封装。
球磨设备和临界速率
厚膜浆料的参数
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
为适应丝网印刷，浆料需具有下述特性： 【流体比须具有一个屈服点】—印刷后静止不流动，流动最 小压力远大于重力 【流体应具有某种触变性】—剪切速率影响流体流动性 【流体应具有某种程度滞后作用】—粘度随压力降低而增加
厚膜导电材料的主要特征
厚膜导电材料的主要特征，影响其性能的因素
答：主要特征：很低的电阻率，容易进行焊接，焊点有良好的机电完整性，与基片的粘附牢固等。
影响因素：功能相（导电体）和粘结剂（玻璃）的优劣，以及基片的化学性质和表面平整度对导体膜的粘附性也有影响。
薄膜导体的要求
答：导电性好、附着性好、化学稳定性高、可焊性和耐焊接性好，成本低
.举例说明电极及电刷材料在电子元件中的应用。
对电极材料的要求：
①应具有优良的导电性能，体积电阻率要小②具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不易氧化，并且对戒指材料的老化、催化作用要小③应具有良好的机械性能④密度小，热导率大⑤易于焊接具有适当的熔点和沸点⑥材料来源广泛，价格便宜
电刷材料与电阻体匹配要求：①电刷与弹性材料应具有良好的弹性性能、化学稳定性和优良的机械性能，应具有良好的导电性导热性和无磁性②电刷与电阻体要有良好的匹配，接触电阻要小而稳定，磨损要小。
5
.厚膜导电材料有何主要特征？影响其性能的因素有哪些？
厚膜导电材料应具有很低的电阻率，容易进行焊接，焊点有良好的机电完整性，与基片粘附牢固的特点。
影响因素是功能相和粘接剂的优劣。
厚膜导电材料对有机载体的要求：①应是化学惰性物质②能形成悬浮体③有适度的流变性④有适度的挥发性⑤粘接性能好
.对薄膜导体有哪些要求？列出几种常用的薄膜导体材料。
薄膜道题材料分为两类：单元素薄膜和多层薄膜。
要求：导电性好，附着性好，化学稳定性高和耐焊接性好，成本低。
常用材料：铅，镉-金薄膜，钛-金薄膜
在标准软铜中掺杂其他金属对导电率有何影响？
电导率将急剧下降。
第三章 厚、薄膜技术
厚膜的制备： 厚膜的制备：
把制备好的浆料通过丝网印版印在陶瓷基板上， 把制备好的浆料通过丝网印版印在陶瓷基板上，烘干 去除溶剂或稀释剂挥发性成分，再经高温烧制， 去除溶剂或稀释剂挥发性成分，再经高温烧制，有机粘 贴剂被燃烧调，剩下的几乎是纯粹的金属， 贴剂被燃烧调，剩下的几乎是纯粹的金属，它由于玻璃 的作用而密合在基板上。 的作用而密合在基板上。
尹小田
厚膜浆料的制备： 厚膜浆料的制备：
前面已经知道：厚膜浆料一般由金属和玻璃组成。 前面已经知道：厚膜浆料一般由金属和玻璃组成。 1、把从化学溶剂中沉淀出来的金属，形成金属粉末； 、把从化学溶剂中沉淀出来的金属，形成金属粉末； 2、把熔融的玻璃淬火后，用球磨机磨成玻璃颗粒，细筛粉 、把熔融的玻璃淬火后，用球磨机磨成玻璃颗粒， 末； 3、把金属粉末和玻璃粉末分散在有机粘贴剂中，用溶剂或 、把金属粉末和玻璃粉末分散在有机粘贴剂中， 稀释剂调成糊状，在三锟轧机中彻底弥散(混合 混合， 稀释剂调成糊状，在三锟轧机中彻底弥散 混合，无结 块)，去除夹带空气。 ，去除夹带空气。
尹小田
2、厚膜材料 、
金属陶瓷厚膜浆料分：导体、电阻和绝缘浆料。 金属陶瓷厚膜浆料分：导体、电阻和绝缘浆料。
3）厚膜绝缘材料 ） 以简单的交叠结构或复杂的多层结构做导体间的绝缘体的 介质材料。必须是结晶的或可再结晶的。 介质材料。必须是结晶的或可再结晶的。膨胀系数必须尽 可能接近基板材料以避免制作多层后基板出现翘曲。 可能接近基板材料以避免制作多层后基板出现翘曲。 对厚膜绝缘材料要求： 其它用法： 对厚膜绝缘材料要求： 其它用法： •形成连续的膜以消除层间的短路； 形成连续的膜以消除层间的短路； •介电常数高的介质材料可以制作厚膜电容器，精度高。 介电常数高的介质材料可以制作厚膜电容器，精度高。 形成连续的膜以消除层间的短路 介电常数高的介质材料可以制作厚膜电容器 •包含小到 包含小到0.25mm的通孔。 包含小到 的通孔 •釉面介质材料：是可以在较低温度下烧结的非晶玻璃。用 釉面介质材料： 的通孔。 釉面介质材料 是可以在较低温度下烧结的非晶玻璃。 于电路的机械保护，防止污染和水在导体间的桥连， 于电路的机械保护，防止污染和水在导体间的桥连，桥连 所以每层要印刷和烧结2次 来消除针孔，防止层间的短路。 所以每层要印刷和烧结 次，来消除针孔，防止层间的短路。 可到短路；阻挡焊料散布，改善厚膜电阻调阻后的稳定性。 可到短路；阻挡焊料散布，改善厚膜电阻调阻后的稳定性。
厚膜集成电路导体浆料选择
厚膜集成电路导体浆料选择厚膜集成电路导体浆料是制造电子设备和电路的关键材料之一。
导体浆料的选择将直接影响到电路的导电性能、稳定性和可靠性。
在选择导体浆料时，我们需要考虑以下几个方面。
首先，导体浆料应具有良好的导电性能。
这意味着它能够提供足够的导电材料，以确保电流能够顺利通过电路。
一般来说，金属导体浆料具有较好的导电性能，如银浆料、铜浆料等。
它们具有低电阻率和良好的导电性能，可提供稳定的电流传输。
其次，导体浆料应具有良好的附着性能。
良好的附着性能能够确保导体浆料能够牢固地附着在电路的基材上，避免出现脱落、断裂等问题。
这对于电路的稳定性和可靠性非常重要。
一些导体浆料具有特殊的附着性能，可以与不同类型的基材（如玻璃、陶瓷、塑料等）兼容，确保导体浆料和基材之间形成牢固的结合。
此外，导体浆料的成本也需要考虑。
成本是制造电子设备和电路的重要因素之一，因此选择成本相对较低的导体浆料对于降低生产成本和提高产品竞争力非常重要。
一些导体浆料（如铜浆料）具有较低的成本，并且在导电性能和稳定性方面表现良好，因此在一些应用中得到广泛应用。
最后，导体浆料的可加工性也需要考虑。
可加工性指的是导体浆料在制造过程中的加工性能，如可打印性、成型性等。
一些导体浆料具有较好的可加工性，能够通过印刷、涂覆等方式方便地加工成所需形状和结构，提高生产效率和产品质量。
综上所述，选择合适的厚膜集成电路导体浆料是确保电路性能和可靠性的关键步骤。
在选择时，我们应综合考虑导电性能、附着性能、成本和可加工性等因素，并根据具体应用需求进行选择。
在此基础上，密切与导体浆料供应商的合作，进行深入的测试和评估，并不断优化和改进导体浆料的选择和使用，以确保最终的电子设备和电路具有优异的性能和稳定性。
集成电路芯片封装技术第三章 厚薄膜技术(二)
第三章
厚膜介质材料
厚膜介质材料是以多层结构形式用作导体层间的绝缘体， 可在介质层上留有开口区或通孔以便相邻导体层互连。 厚膜介质材料通常是结晶或可再结晶的，介质材料在较低 温度下熔化后和玻璃相物质混合形成熔点比烧结温度更高的 均匀组分，在随后烧结过程中保持固态，提供稳定的基础。
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第三章
初始电阻性能—电阻温度系数 初始电阻性能 电阻温度系数TCR 电阻温度系数
材料电阻随温度变化的特性称为电阻温度系数 电阻温度系数，温度电阻温度系数 电阻之间的变化关系通常是非线性关系。
dR(T ) TCR (T ) = dT
∆R TCR = ∆T
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第三章
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第三章
初始电阻性能—电阻电压系数 初始电阻性能 电阻电压系数VCR 电阻电压系数
电阻电压系数表征电阻对高电压的敏感性，电阻 漂移-电压梯度之间也是非线性关系。
R (V2 ) − R (V1 ) VCR = ×106 (×10−6 / V ) R (V1 ) (V2 − V1 )
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第三章
厚膜电阻工艺控制
为了控制厚膜电阻电性能，厚膜电阻的印刷和烧 结工艺很关键，烧结过程中某一温度下停留时间的 烧结过程中某一温度下停留时间的 微小改变或烧结气氛参数控制不良均会对电阻阻值 造成显著影响。 造成显著影响 厚膜电阻的制作对烧结气氛要求很高，空气烧结 的电阻系统要具有很强的氧化气氛，以防止还原性 气氛里将金属氧化物还原为金属。高阻值电阻比低 阻值电阻对气氛要求更加敏感。
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第三章
厚膜导体材料基本类型 可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成氧化物
4厚膜材料与工艺
第四章厚膜材料与工艺一、厚膜材料：1、厚膜导体材料：a.厚膜导体中的导体材料分贵金属和贱金属，厚膜与基板的附着力或由导体金属自身的化学结合来实现，或由导体中添加的百分之几的玻璃来实现，对厚膜导体金属的要求主要有下述几点：■电导率高，且与温度的相关性小；■与玻璃不发生反应，不向厚膜介电体及厚膜电阻体中扩散；■与介电体及电阻体的相容性好；■不发生迁移现象；■可以焊接及引线键合；■不发生焊接浸蚀；■耐热循环；■温度变化不发生局部电池，不发生电蚀现象；■资源丰富，价格便宜；b.常见的厚膜导体材料：■Ag：最大的特点是电导率高，最大的缺点是易迁移；■Ag-Pd：使用此导体时，需要进行下述测试：电阻值或TCR、浸润性、耐焊料浸蚀性、迁移性、结合强度、热老化后的强度；■Cu：与贵金属比，Cu具有很高的电导率、可焊接、耐迁移性、耐焊料浸蚀性都好，而且价格便宜，但是Cu在大气燃烧下容易氧化，需要在氮气氛中烧成，而氧含量应控制在几个ppm以下。
另外Cu导体用于G Hz高频带有其优势；■Au：金浆料中有玻璃粘接剂型、无玻璃粘接剂型、混合结合型三种；■金属有机化合物浆料（metallo-organic：MO浆料）：优点是便宜、所用设备投资少、可得到致密、均质、平滑的膜层、可光刻制取细线、与电阻体、绝缘体的相容性好等；缺点有：对所用基板表面平滑性要求高、对基板表面及环境的清洁度要求高、由于膜层薄、故导体电阻大、对膜层使用条件有一定要求；2、厚膜电阻材料：到目前为止，已经发表了大量关于各类厚膜电阻体浆料的资料，这些浆料多以Pd-Ag，Ti2O3，添加Ta的SnO，炭黑，RuO2，M2Ru2O7-x（M=Bi，Pb，Al…），MoO3等为主导电成分，经大气中烧成各式各样的厚膜电阻体。
一般讨论厚膜电阻体材料需要从以下几个方面来探讨：粉体粒径、烧成温度及膜结构、粒径对电气特性的影响、添加物的效果、导电机制、电阻体与电极的相互作用等；3、厚膜介质材料：厚膜介质材料通常分为HK（高介电常数）介电体和LK（低介电常数）介电体两大类，前者介电常数K值在数百以上，主要用于厚膜电容器的介电质，后者的K值在10以下，多用于表面钝化、交叉绝缘层、多层布线绝缘层以及低容量电容器等。
厚薄膜材料与器件 第一章 绪论
❖ Morphology of Au epitaxy films at various temperature
❖ The coverage is 0.2
三、薄厚膜的研究现状及发展趋势
1. 薄膜和厚膜材料研究现状
➢ 薄膜材料的研究现状
电子薄膜材料的研究发展与信息技术、微电子技 术和计算机科学的发展紧密相关。
入射原子动能的变化
kinetic energy (eV) kinetic energy (eV) kinetic energy (eV)
3.0 0.1 eV
2.0
1.0
0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
time (ps)
4.0 1.0 eV
3.0
2.0
1.0
0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
❖ 薄膜材料研究不仅吸引了为数众多的科技工作者, 而 且受到各国高技术产业界的广泛关注。
❖ 薄膜材料研究已经渗透到物理学、化学、材料科学、 信息科学乃至生命科学等各个研究领域, 薄膜科学已 经逐渐发展成为一门多学科交叉的边缘学科。
❖ 从人类开始制作陶瓷器皿的彩釉算起, 薄膜的制备 与应用已经有一千多年的发展历史。
《厚膜导体材料》PPT课件
总结
• 厚膜浆料由三种成分组成： 黏合剂（玻璃料）、载体（有机溶剂和增塑剂）、功能材料（金属） 其配方：精细的金属粉末和玻璃粉末悬浮在有机载体中的一种混合物。 有机载体：帮助确定浆料的印刷性能。15-25% 黏合剂：使金属粒子保持接触，且使得导体膜层与基片之间紧密结合在一起。 黏度、表面张力、化学活性和热膨胀系数等性能基本由玻璃成分来控制。 导体电阻率是选择导体浆料的一项重要指标。
4.4 厚膜介质材料 厚膜介电材料通常分为HK(高介电常数)材料和LK(低介 电常数)材料两大类。前者介电常数K值在数百以上， 主要用于厚膜电容器的介电层，后者的K值在１０以 下，多用于表面钝化、交叉绝缘层、多层布线绝缘层 以及低容量的电容器等。
4.4.1 LK介电材料 为用于回路的多层化及回路保护，要求LK介电体与导 体材料的相容性要好，隔绝外界环境的气密性要高， 扩散要少，而且容易实现多层化。同时，布线导体使 用Cu时，要适合在氮气气氛中烧成。为适应上述种种 要求，开发了非晶玻璃(FG)和晶态玻璃(CG)二类玻璃 系列的LK介电材料。
导电相： Ag 56.4% , Pd 14.1%
粘结相： Bi2O33 % ，硼硅玻璃 1.5%
载体(25%)： 有机粘合剂： 乙基纤维素 溶剂：丁基卡必醇醋酸酯
为了完成按配比加工，厚膜浆料的各组分按一定比 例混合在一起并用三辊球磨机研磨足够长时间，以保 证彻底的混合。 目前，国外研究生产电子浆料的公司很多，领袖当属 1802年创建的美国杜邦公司(Dupont).
连； （5）提供安装区域，一边安装元器件.
4.2.2 厚膜导体材料
两大类:贵金属和贱金属。
对于厚膜导体金属的要求主要有以下几点：
1) 电导率高,TCR小； 2) 与玻璃不发生反应，不向厚膜介电体及厚膜电阻体中
厚干膜 半导体
厚干膜半导体都是电子制造领域中的术语。
1.厚干膜：
•厚干膜（Thick Film）通常指的是一种用于制造厚膜混合集成电路（Thick Film Hybrid Integrated Circuits, TFHIC）的涂覆材料。
这种材料通常包含有金属颗粒、玻璃粘合剂以及其他添加剂，通过丝网印刷或其他方法涂覆在基材（如陶瓷、金属或塑料）上，然后在高温下烧结，形成导电或绝缘的电路图案。
•厚干膜电路由于其制造工艺简单、成本低、可靠性高、适应性强等特点，广泛应用于各种电子设备中，如传感器、执行器、控制器等。
2.半导体：
•半导体（Semiconductor）是指常温下导电性能介于导体（Conductor）与绝缘体（Insulator）之间的材料。
半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。
•常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体器件中最常用的材料，在电子工业中扮演着重要角色。
厚干膜和半导体在电子制造领域有着各自独特的应用，但它们之间也有一定的联系。
例如，在制造某些电子设备时，可能会使用到厚干膜技术来构建电路，而这些电路中就可能包含有半导体器件。
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实现的功能： （1）在电路节点之间提供导电布线； （2）提供多层电路导体层之间的电连接； （3）提供端接区以连接厚膜电阻； （4）提供元器件与膜布线以及更高一级组装的电互连； （5）提供安装区域，一边安装元器件.
4.2.2 厚膜导体材料
两大类:贵金属和贱金属。
对于厚膜导体金属的要求主要有以下几点：
2) 浸润性。测量导体膜上焊料液滴的展宽直径。
3) 耐焊料浸蚀性。将导体膜反复浸入焊料液体中，测量到明显发 生浸蚀的浸入次数。
4) 迁移性。在导体图形间滴上水滴，并施加一定的电压，测量达 到短路经过的时间。
5) 结合强度。在导体膜上焊接引线，沿垂直于膜面方向拉伸，测 量拉断时的强度，确定破断位置，分析断面形貌结构等。
6) 热老化后的强度。焊接后，在150摄氏度下放置48小时，测量 导线的结合强度等。
下面介绍几种能较好满足上述要求的常用厚膜导体材料： a) Ag • Ag浆料的最大优点是电导率高。
• 焊接后的Ag厚膜导体，随时间加长及温度上升，其与基 板的附着强度下降。这是由于Ag与玻璃层间形成Ag-O 键，以及与焊料扩散成分生成 Ag3Sn 所致。为了防止或 减少 Ag3Sn 的发生，或者使Ag膜加厚，或者在Ag上电镀 Ni.
为提高Ag-Pd导体的焊接浸润性，以及导体与基板间 的结合强度，需要添加Bi2O3 。在烧成过程中，部分 Bi2O3 溶入玻璃中，在使玻璃的相对成分增加的同时，它与 基板发生如下反应：
Bi2O3 Al2O3 2(Bi Al)2 O3
使膜的结合强度得到增大。
焊接时要对膜加热，加热时间增加，金属颗粒与玻璃 成分之间分散的 Bi2O3 ，会由于焊料的主要成分Sn向 导体内部扩散，而发生还原反应：
• 因此，出现了加入玻璃及 等富于流动性的物质，使烧结 温度降低的混合结合型浆料Bi2。O3
4.2.3厚膜浆料的组成与特性
厚膜电路是在所需的陶瓷基 片上，通过丝网印刷粘性浆料 形式的导电的、电阻性的和绝 缘的材料。将印刷的厚膜浆料 烘干以去除易挥发的成分，并 且暴露在高温下激活粘结机理， 使厚膜粘附于基板上。
功能性颗粒 粒径：1-10μ m; 形貌：球状，圆片状等
合剂 d. 调节载体相粘性的溶剂或稀释剂
a. 有效成分
• 浆料中的有效成分决定了烧结厚膜的电学特性。若有 效成分是金属，烧结厚膜将会是导体；若是导电的金 属氧化物，烧结膜将会是Βιβλιοθήκη 阻；若是绝缘体，烧结膜 将会是电介质。
• 有效成分一般是颗粒尺寸在1~10微米之间的粉末，平 均直径在5微米左右。
• 颗粒的表面形貌可根据制作金属粒子方法不同有很大 差别，球形、薄片状或圆形的颗粒均可由粉末制造工 艺得到。必须严格控制粒子形态、尺寸和分布状态以 保证烧结膜性能的均匀性。
• 将Au与玻璃粉末分散于有机溶剂中形成玻璃粘结剂型浆料， 在烧结时玻璃易浮到膜层表面，对导电性及引线键合等都有 影响。
• 代替玻璃而加入 TiO2,CuO,CdO等，与基板反应，生成 CuAl2O4,CdAl2O（4 铝酸铜、铝酸镉）等化合物，成为导体膜与基 板之间的界面。这种化合物和基板之间形成化学结合的形式， 属于不用玻璃粘结剂的浆料，但生成化合物温度高是难点。
1) 电导率高,TCR小； 2) 与玻璃不发生反应，不向厚膜介电体及厚膜电阻体
中扩散； 3) 与介电体及电阻体的相容性好； 4) 不发生迁移现象； 5) 可以焊接及引线键合 6) 不发生焊接浸蚀； 7) 耐热循环； 8) 资源丰富，价格便宜。
选用导体时，通常要进行下述试验:
1) 测定电阻值(按需要有时也包括TCR)
利用这种方式，通过逐次沉 积各层，可以形成多层之间互 连结构，其中还可以包含集成 的电阻、电容和电感。
所有的厚膜浆料都有两个共同的一般特征： 1.它们都是符合非牛顿流变学的粘性流体，适合丝
网印刷。 牛顿流体：牛顿流体定律中的比例系数即粘度是一
个不变的常数的这类流体。研究对象是水或气体 等小分子流体 非牛顿流体：粘度不再是一个不变的常数。油漆和 涂料 剪切变稀流体：非牛顿流体当有外力作用时粘度变 得很小，没有外力时又变得很大，具有这种流变 性能的流体称为“剪切变稀流体”。
• Ag的最大缺点是易化学迁移。这是由于Ag与基板表面 吸附的水分相互作用，生成 AgOH，它不稳定，容易被 氧化而析出Ag,从而引起Ag的迁移。为了抑制，一般要 在浆料中添加pd或pt.
b) Ag-Pd
• 在Ag中添加Pd,当Pd/(Pd+Ag)>0.1左右时，即可较 好的抑制Ag的迁移。但当Pd的添加量较多时，会发 生氧化生成PdO，不仅使导体焊接性能变差，而且造 成电阻的增加。 因此，Ag/Pd比一般控制在 (2.5:1)~(4:1).最近，通过粒度控制，采用球形Ag颗粒， 防止其凝聚等，使膜的导电性提高，由此开发出 Ag/Pd为(5:1)~(10:1)的制品。
• 在多层工艺中与介电体共烧时容易出现分层现象和微 孔，由于烧结时缺氧，有机粘结剂等不能完全燃烧和 排除，与分层一起造成绝缘性能的下降。
• Cu与 Al2O3 基片的界面处易生成Cu2 AlO4 （偏铝酸 铜）,影响膜与基片的结合强度和膜的导电性能。
d) Au
在金浆料中按膜与基片的结合方式分为玻璃粘结剂型、无玻 璃粘结剂型、混合结合型三种。
2Bi2O3 3Sn 4Bi 3SnO2
从而使膜的结合强度下降。故最近开发了许多不含Bi 而采用其他玻璃粘结剂的Pd-Ag浆料，特别是适用于 AlN陶瓷基片的浆料。
c) Cu • 与贵金属相比，Cu具有很高的电导率，可焊接，耐迁
移性，耐焊料浸蚀性都好，而且价格便宜。
• Cu在大气中烧结会氧化，需要在氮气气氛中烧结。
厚膜浆料即为具有剪切变稀性质的非牛顿流体
2.厚膜浆料都由两类不同的多组份相组成，一类相 用于实现厚膜的电学和机械特性，一类载体相提 供适当的流变性。
常规的厚膜浆料有四个主要成分： a. 形成膜功能的有效成分。 b. 提供基板与保持活性粒子悬浮状态的结合料之间
粘结的粘结相 c. 提供合适的流体特性以适用于丝网印刷的有机粘