厚膜与薄膜技术
《薄膜材料》PPT课件
浆料印刷法形成的膜层——厚膜，前者膜厚多，厚～ 200微米
薄膜的真空沉积法优点
可以得到各种材料的膜层 镀料气化方式很多（如电子束蒸发、溅射、气体源等），控 制气氛还可以进行反应沉积
通过基板、镀料、反应气氛、沉积条件的选择，可以对界面结 构、结晶状态、膜厚等进行控制，还可制取多层膜、复合膜及 特殊界面结构的膜层等。由于膜层表面精细光洁，故便于通过 光刻制取电路图形
特别是可直接印刷电路图形。
典型的成膜方法
电镀和化学镀成膜
是依靠电场反应，使金属从金属盐溶液中析出成 膜的方法
电镀 促进电场析出的还原能量由外部电源提供
化学镀 需添加还原剂，利用自分解而成膜
电镀或化学镀成膜的特点 可对大尺寸基板大批量成膜，与其他成膜方法 相比，设备投资低 需要考虑环境保护问题
为保证金属—半导体间连接为欧姆接触，要求： 金属与半导体的结合部位不形成势垒 对于ｎ型半导体，金属的功函数要比半导体的功函数小 对于ｐ型半导体，与上述相反 金属与半导体结合部的空间电荷层的宽度要尽量窄，电子 直接从金属与半导体间向外迁移受到限制等
2、薄膜材料
导体薄膜材料 电阻薄膜材料 介质薄膜材料 功能薄膜材料
2、薄膜材料 导体薄膜材料
材料的种类及性质 实际情形
单一种导体不可能满足上述所有要求 构成电子电路往往需要多种导体膜的组合
2、薄膜材料 导体薄膜材料
而且 相互连接及电极中往往也不是采用单一金属，而是多种导体膜积 层化，以达到上述各种要求
多层金属组合的实例
2、薄膜材料 导体薄膜材料
从道理上讲，这种方法ຫໍສະໝຸດ 以在任何基板上沉积任何物 质的薄膜，但一般多用于氧化物、氮化物等绝缘材料 及合金材料的成膜
典型的成膜方法 ＣＶＤ法
hic厚膜和薄膜工艺流程
hic厚膜和薄膜工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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碳膜 金属膜 薄膜 厚膜
碳膜金属膜薄膜厚膜
碳膜、金属膜、薄膜和厚膜是在不同领域中常用的材料或结构，它们具有各自的特点和应用。
碳膜是一种由碳材料制成的薄膜，通常具有高导电性、化学稳定性和机械强度。
它可以通过化学气相沉积、溅射等方法制备。
碳膜常用于电子学、光学和摩擦学等领域，例如作为电容器的电极、太阳能电池的导电层、硬盘的保护膜等。
金属膜是由金属材料制成的薄膜，具有良好的导电性、反射性和延展性。
金属膜可以通过物理气相沉积、电镀等方法制备。
它在电子学、光学、磁学和装饰等领域有广泛应用，例如作为半导体器件的电极、光学反射镜、金属镀膜的装饰品等。
薄膜是一种相对较薄的材料层，其厚度通常在几纳米到几微米之间。
薄膜可以由各种材料制成，如金属、半导体、绝缘体、有机材料等。
薄膜技术在电子学、光学、能源、生物医学等领域有广泛应用，例如薄膜晶体管、太阳能电池、光学镀膜、生物传感器等。
厚膜是指相对较厚的膜层，其厚度通常在几十微米到几百微米之间。
厚膜可以通过丝网印刷、喷涂、电泳等技术制备。
厚膜在电子学、传感器、微机电系统等领域有应用，例如厚膜电阻、厚膜电路、厚膜传感器等。
这些材料和结构在不同的领域中都有重要的应用，并且随着科技的不断发展，它们的应用范围还在不断扩大和创新。
第3章 厚薄膜电路
溅射蚀刻优点
（1）膜下的材料不存在任何钻蚀问题，气体离 子以基板的法线方向撞击基板。这就意味着没有 任何离子从切线方向撞击膜，因而侧面平直，与 其相反，化学蚀刻的速率在切线方向与法线方向 是相同的。因此，造成与薄膜厚度相等的钻蚀。
（2）由于不再需要用来蚀刻薄膜的烈性化学物 质，所以对人员的危害较小，而且没有污水处理 的问题。
电阻丝蒸发与电子束蒸发（2）
电子束蒸发法具有很多的优点。通过电场 加速的电子流在进入磁场后倾向与呈弧线运动， 利用这种现象，把高能电子流直接作用在蒸发 物质上。当它们轰击到蒸发剂时，电子的动能 转变成热。因为舟的电阻并不是一个影响因素， 而控制电子能量的参数是容易测量和控制的， 所以电子束蒸发是更容易控制的。此外，热将 更集中和强烈，使得在高于10-2torr温度下蒸发 成为可能，也减轻了蒸发剂与舟之间的反应。
图 电子束蒸发装置示意图
2、溅射法—可制备各类金属、合金、化合物薄 膜。
直流溅射—制备各类金属膜
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。
溅射淀积薄膜
如图所示，在一个大约10Pa压力的局部真空里形 成一个导电的等离子体，用于建立等离子体所用的气 体通常是与靶材不发生反应的某种惰性气体，例如氩 气。基板和靶材置于等离子体中，基板接地，而靶材 具有很高的AC或DC负电位，高电位把等离子体中的 气体离子吸引到靶材上，具有足够动能的这些离子与 靶材碰撞，撞击出具有足够残余动能的微粒，使其运 动到达基板并黏附其上。
第3章
厚/薄膜技术
概述
厚膜技术使用丝网印、干燥与烧结三种工艺方法。 薄膜技术是一种减法技术，使用镀膜、光刻与刻蚀方法。 均用于制作电阻、电容、基板上的布线导体等。
薄膜技术
1.薄膜技术
1.2 蒸镀
1.பைடு நூலகம்膜技术
1.3 CVD化学气相沉积 利用化學反應將反應物（通常為氣體）生成固態 的生成物沉積於晶片表面之技術，简称 CVD。 主要的材料有： 导体 : W，TiN 介电材料 : SiO2，Si3N4 半导体 : poly Si，amorphous Si
1.薄膜技术
1.4. 电镀 电镀工艺：是利用电解原理在基板表面上镀覆一 层金属的过程。
2.1薄膜电阻
晶粒电阻
热处理是关键！ 晶界电阻
2.薄膜材料
2.2 阻挡层材料
（1）氮化鈦 (TiN) （2）鈦鎢合金(TiW) （3）Ta与TaN: 主要作为銅制程阻挡层材料 来自铜的挑战 (a) 低電阻率(銅約1.8 μΩ-cm，鋁約 3 μΩ-cm ) (b) 與SiO2 附着力不佳； (c) 對SiO2 及硅扩散速率快，易造成元件恶化；
2.薄膜材料
2.3 导体材料
铝合金的尖峰现象
电致迁移
2.薄膜材料
2.4 薄膜基板
3.薄膜表征
XRD分析
3.薄膜表征
• SEM（EDS）
3.薄膜表征
• AFM
2.薄膜材料
2.1 薄膜电阻
Ni-Cr合金
2.薄膜材料
2.1薄膜电阻
Re-measure (30min) 16.76
Resistance (Ω)
16.56 16.36 16.16 15.96 15.76 0 20 40 60 80 100 120 140
Temperature (℃)
2.薄膜材料
（2）薄膜电阻
概述
薄膜技术在电子封装中的应用: （3）薄膜基板
（4）导线材料
厚膜工艺技术
厚膜工艺技术厚膜工艺技术是一种常用于塑料加工的技术，它可以让塑料材料形成均匀而稳定的厚膜，广泛应用于包装、建筑、农业等领域。
下面我们来详细了解一下厚膜工艺技术。
厚膜工艺技术主要包括三个主要步骤：挤出、延伸和冷却。
首先是挤出步骤。
在这个步骤中，将塑料颗粒加热熔化，并通过挤出机将熔融塑料挤出成膜状。
挤出机通常由加料装置、螺杆、模头和冷却装置组成。
塑料颗粒首先通过加料装置进入螺杆，然后在螺杆的作用下被加热和熔化。
熔融的塑料通过模头被挤出，形成薄膜状。
挤出速度、温度以及螺杆的转速等参数都会对薄膜的厚度、质量和形状产生影响。
接下来是延伸步骤。
在挤出后，熔融的塑料薄膜会被拉伸或延伸，在此过程中可以提高膜的强度和透明度。
延伸可以通过两种方式完成：纵向延伸和横向延伸。
纵向延伸是指将薄膜沿纵向方向延长，通常通过两个不同速度的辊子实现。
横向延伸是指将薄膜沿横向方向延长，通常通过充气或机械牵引实现。
延伸过程中需要注意控制延伸力度和速度，以避免薄膜断裂或失去形状。
最后是冷却步骤。
延伸后的薄膜需要进行冷却，使其快速降温并保持所期望的形状和性能。
冷却方式可以是自然冷却或冷却装置辅助。
自然冷却是将薄膜放置在冷却室中，利用自然风力或冷却介质的对流来降温。
冷却装置辅助可以通过空冷或水冷方式实现，以加速薄膜的冷却过程。
冷却过程中需要控制温度和冷却速度，以确保薄膜的最终性能。
总体而言，厚膜工艺技术是一种高效、经济的塑料加工技术。
它能够制备出具有一定厚度的塑料膜，具有很好的耐久性、透明度和韧性。
厚膜工艺技术广泛用于包装领域，如食品包装、医药包装等，可以提供优异的保护性能和外观效果。
此外，厚膜工艺技术还在建筑、农业等领域得到应用，如地膜、大棚膜等。
随着科技的不断进步，厚膜工艺技术还将继续发展，为各个领域的应用提供更多的可能性。
第3章厚膜与薄膜技术资料
2019/6/25
天津工业大学
主讲人：张建新 主楼 A415
1
课程概况
第1章 集成电路芯片封装概述
第2章 封装工艺流程
第3章 厚膜与薄膜技术
第4章 焊接材料
第5章 印制电路板
第6章 元器件与电路板的接合
第7章 封胶材料与技术
第8章 陶瓷封装
第9章 塑料封装
在基板上制成导线互连结构以组合各种电路元器件， 而成为所谓的混合集成电路封装。
基板材料： 氧化铝、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铍、碳化硅、石英 等均可以作为这两种技术的陶瓷类基板材料 薄膜技术也可以使用硅与砷化镓晶圆片作基板材料
2019/6/25
3
3.1 厚膜技术
厚膜混合电路的工艺简述： 用丝网印刷方法把导体浆料、电阻浆料和绝缘材料(介 质或介电材料)浆料等转移到基板上来制造的。印刷的 膜经过烘干以去除挥发性的成分，然后暴露在较高的 温度下烧结以活化粘接机构，完成膜与基板的粘接。
（1）烧结玻璃材料：使用玻璃或釉料(非晶玻璃)的膜
粘接机理：化学键合和物理键合。总的粘接结果是这两 种因素的叠加，物理键合比化学键合在承受热循环或热 储存时更易退化，通常在应力作用下首先发生断裂。
基体作用：使有效物质悬浮，并保持彼此接触，有利于 烧结并为膜的一端到另一端提供了一连串的三维连续通 路。主要的厚膜玻璃是基于B2O3-SiO2网络形成体。
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。 但烧结温度较高，一般在950～1000℃下烧结， 加速了厚膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。
（3）混合粘接系统：利用反应的氧化物和玻璃材料。
粘接机理：氧化物一般为ZnO或CaO，在低温下发 生反应，但是不如铜那样强烈。再加入比在玻璃料 中浓度要低些的玻璃以增加附着力。
厚膜技术与薄膜技术
厚膜技术与薄膜技术嘿，朋友们！今天咱来聊聊厚膜技术和薄膜技术。
你说这厚膜技术啊，就像是个敦实的大力士！它特别皮实，能扛得住各种环境的折腾。
厚膜技术做出来的东西，那可真是扎实可靠，就好像是家里那用了好多年还特别顺手的老物件。
它在电子领域那可是立下了汗马功劳，很多重要的电子器件里都有它的身影呢。
再看看薄膜技术，哎呀呀，这可真是个精细的小精灵！它能把各种材料弄得薄薄的，就跟那薄如蝉翼似的。
薄膜技术做出来的玩意儿那叫一个精致，就好比是一件精美的艺术品。
它在一些对精度要求特别高的地方可就大显身手啦，比如说那些高科技的电子产品，没有薄膜技术还真不行。
你想想看，要是没有厚膜技术，那些大型的电子设备还不得摇摇晃晃，随时可能出问题呀！而要是没有薄膜技术，那些小巧玲珑的高科技玩意儿怎么能做得那么精致，让我们爱不释手呢？厚膜技术就像是一个默默奉献的老黄牛，虽然不起眼，但是没它真不行。
它能让电子设备稳定运行，给我们提供可靠的服务。
薄膜技术呢，则像是一个时尚的弄潮儿，总是走在科技的前沿，给我们带来惊喜。
比如说在太阳能领域，厚膜技术可以让太阳能板更坚固耐用，而薄膜技术能让太阳能板更高效地吸收阳光。
这不就是完美的组合嘛！它们俩就像是一对好搭档，相互配合，共同为我们的生活带来便利和进步。
在医疗领域，厚膜技术能让医疗设备更稳定可靠，保障病人的安全。
薄膜技术呢，则能让一些检测仪器更加灵敏准确，帮助医生更好地诊断病情。
这多重要啊，是不是？所以说啊，厚膜技术和薄膜技术都是我们生活中不可或缺的好帮手。
它们各有各的优点，各有各的用处。
我们可不能小瞧了它们，要好好珍惜它们给我们带来的便利和好处。
它们就像是我们生活中的宝藏，等待着我们去发现和利用。
你说对不对呢？总之，厚膜技术和薄膜技术都是非常了不起的技术，它们在不同的领域发挥着重要的作用，让我们的生活变得更加美好。
让我们为它们点赞，为科技的进步加油！。
Resistor.Today-RNP50S系列TO-247封装平面无感功率电阻规格书
引脚，铜镀锡 环氧模压, UL94-V0 铜导体 电阻, 镍铬或氧化钌 基板, 氧化铝 法兰，铜镀镍
脉冲功率 (W) 100k
RNP50SCF50R0S
连续脉冲功率允许占空比 0.0，
寿命试验需要根据实际情况来确定
1k 1350W
100 100W
10 10n 100n 1u 10u 100u 1m 10m 100m 1 10 脉冲宽度 (秒)
阻值
R020=0.02R 1R00=1R 10R0=10R 100R=100R
1K00=1000R 51K0=51000R
温飘
Q=50ppm K=100ppm T=250ppm
包装 9=标准品
RNP50S
平面无感功率电阻
TO-247封装，厚膜和薄膜技术 功率可达100W，热阻1.3℃/W，极好的频率特性
使用厚膜和薄膜两种电阻技术的TO-247封装功率电阻
相 比 较 厚 膜 电 阻 技 术 ， 薄 膜 电 阻 可 以 提 供 更 好 的 温 飘 和 精 度 。R N P 5 0 S系 列 产 品 在1 0 R - 5 1 K Ω的 阻 值 范 围 内 使 用 金 属 化 薄 膜 电 阻 技 术 ， 不 仅 可 以 实 现 高 达1 0 0 W的 功 率 ， 而 且 可 以 提 供5 0 p p m的 温 飘 和1 %的 阻 值 精 度 。 本 系列在0.02-510KΩ的阻值范围内也可以提供标准厚膜电阻技术。
阻值 (Ohms) 1k
100
10
1 10k
100k
1M
10M
100M
1G
频率 (Hz)
选型表
选型示例：RNP50SCF10R0Q9 (RNP50SC, ±1%, 10R, ±50ppm/℃, 标准品)
薄膜-厚膜电路制作工艺
薄膜/厚膜电路制作工艺
一、薄膜电路工艺
采用通过磁控溅射，图形化光刻，干法湿法蚀刻，电镀加厚工艺，在陶瓷基板上制作出超细线条电路图形。
在薄膜工艺中，基于薄膜电路工艺，通过磁控溅射实现陶瓷表面金属化，通过电镀实现铜层和金成的厚度大于10微米以上。
即 DPC( Direct Plate Copper-直接镀铜基板)。
二、厚膜电路工艺
1、HTCC(High-Temperature Co-fired Ceramic)
2、LTCC(Low-Temperature Co-fired Ceramic)
3、DBC(Direct Bonded Copper)
陶瓷基板制作工艺中的相关技术：
1、钻孔：利用机械钻孔产生金属层间的连通管道。
2、镀通孔：连接层间的铜线路钻孔完成后，层间的电路并未导通，因此必须在孔壁上形成一层导通层，借以连通线路，这个过程一般业界称谓“PTH制程”，主要的工作程序包含了去胶渣、化学铜和电镀铜三个程序。
3、干膜压合：制作感光性蚀刻的阻抗层。
4、内层线路影像转移：利用曝光将底片的影像转移至板面。
5、外层线路曝光：经过感光膜的贴附后，电路板曾经过类似内层板的制作程序，再次的曝光、显影。
这次感光膜的主要功能是为了定义出需要电镀与不需要电镀的区域，而我们所覆盖的区域是不需要电镀的区域。
6、磁控溅射：利用气体辉光放电过程中产生的正离子与靶材料的表面原子之间的能量和动量交换，把物质从源材料移向衬底，实现薄膜的淀积。
厚膜薄膜工艺
厚膜薄膜工艺
厚膜薄膜工艺是一种常用于薄膜加工的技术，它采用不同的材料制成的薄膜，通过加工或涂覆，将其固定在基材表面。
其中，厚膜工艺主要用于制备厚度较大的涂层或材料，而薄膜工艺则主要用于制备厚度较小的涂层或材料。
在厚膜工艺中，通常采用喷涂、刷涂或滚涂等方法将涂料均匀涂在基材表面，形成一层厚度较大的涂层。
这种工艺的优点是加工速度快，成本低，但涂层的质量较粗糙，精度较低。
相比之下，薄膜工艺则更适用于制备高精度、高质量的薄膜材料。
常见的薄膜工艺包括物理气相沉积、化学气相沉积、溅射、离子束沉积等，这些方法可以制备出厚度在数纳米到数百纳米之间的高质量薄膜，广泛应用于电子、光学、医疗等领域。
总的来说，厚膜薄膜工艺在不同领域都有着广泛的应用，通过选择合适的工艺方法和材料，可以制备出符合要求的涂层或材料。
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薄膜电阻和厚膜电阻
薄膜电阻和厚膜电阻
薄膜电阻和厚膜电阻是两种不同类型的电阻器，它们的区别主要表现在制造工艺、膜厚、精度和温度系数等方面。
1. 制造工艺：薄膜电阻采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法将具有一定电阻率的材料蒸镀于绝缘材料表面制成电阻器。
而厚膜电阻则通常采用丝网印刷工艺制作而成。
2. 膜厚：薄膜电阻的膜厚通常小于10μm，且大多处于小于1μm的范围，而厚膜电阻的膜厚则通常大于10μm，是薄膜电阻的千倍以上。
3. 精度：薄膜电阻的精度较高，可以达到%、%等，而厚膜电阻的精度相对较低，常见的是10%、5%、1%等。
4. 温度系数：薄膜电阻的温度系数可以做到非常低，如5PPM/℃、
10PPM/℃等，这意味着其电阻值随温度的变化非常小，阻值更加稳定可靠。
相比之下，厚膜电阻的温度系数较大，难以控制。
总的来说，薄膜电阻和厚膜电阻各有其特点和优势，选择哪种类型主要取决于具体的应用需求。
厚膜集成电路丝网印刷工艺技术
薄厚膜集成电路工艺作者：韩鑫摘要重点介绍了厚膜集成电路中的丝印技术及厚膜混合电路、薄膜中的物理气相淀积技术关键词厚膜丝印厚膜混合电路薄膜物理气相淀积引言厚膜技术与薄膜技术是电子封装中重要的工艺技术，厚膜技术使用网印与烧结方法，薄膜技术使用镀膜光刻、物理淀积等方法。
薄膜电路的主要特点是：制造精度比较高，可实现小孔金属化，可方便的采用介质制造多层电路，厚膜电路是应电子小型产品化发展起来的应用比较广泛且体积小具有很大的发展潜力。
随着技术的发展，厚膜混合集成电路使用范围日益扩大，逐渐在各个领域渗透。
1、薄厚集成电路概述薄厚集成电路大体上可分为两大类：半导体集成电路和混合集成电路，而混合集成电路又可分为两种，一种是薄膜混合集成电路，它是应用真空喷射法的薄膜技术制造。
另一种是厚膜集成电路，是应用丝网印刷厚膜技术制造。
所谓薄膜是指1μm左右的膜层厚度，厚膜是指10～25μm的膜层厚度，无论是薄膜还是厚膜都有各自的优点。
2、厚膜集成电路丝网印刷工艺2.1陶瓷板使用90%～96%的氧化铝陶瓷基板，是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的材料，有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
制作厚膜时应注意陶瓷板的材质、尺寸、粗糙度、翘曲以及表面的缺陷与污染等，并在净化间进行超声波清洗。
2.2浆料有导体浆料、电阻浆料和绝缘浆料3种，浆料一般由贵金属和低熔点玻璃组成。
制作浆料时要注意浆料的材质、粘度和膨胀系数等。
印刷厚膜电路所使用的浆料，其成分有金、银、铂、钯等。
上述金属粉末分散在有机树脂粘合剂中调成糊状，然后通过丝网印版印在陶瓷基板上。
经高温烧制，有机树脂粘合剂被燃烧掉，剩下的几乎都是纯粹的贵金属，由于玻璃质的作用而密合在基板上。
这层膜可作为厚膜线路、厚膜电阻、厚膜电容及半导体集成电路用的底层金属片。
(1)用银做导电材料其电阻是很低的，因此有时也使用银—钯、银的混合物做导电材料。
(2)为了在基板上形成电阻膜，所用的电阻材料主要是银、金、钯、属粉末。
《厚膜技术》课件
厚膜太阳能电池、燃料电池等能源 设备的制造。
04
厚膜技术的历史与发展
起源
厚膜技术起源于20世纪初，最初主要 用于制造陶瓷电容器。
发展历程
未来展望
随着科技的不断进步和应用需求的不 断提高，厚膜技术将继续向微型化、 高性能化、多功能化方向发展，有望 在更多领域得到广泛应用。
随着材料科学、制膜技术、烧结工艺 等方面的不断进步，厚膜技术得到了 迅速发展，应用领域不断扩大。
特点
厚膜技术具有工艺简单、成本低、可靠性高等优点，可实现 微型化、集成化、高可靠性等功能，广泛应用于电子、通信 、航空航天、能源等领域。
厚膜技术的应用领域
01
电子领域
厚膜电阻、电容、电感等电子元件 的制造。
航空航天领域
厚膜热控器件、传感器等航空航天 设备的制造。
03
02
通信领域
厚膜天线、微波器件等通信设备的 制造。
具有质轻、绝缘、易加工等特点，如聚酰 亚胺、聚酯等，可用于电子元件的绝缘层 和保护层。
厚膜材料的制备方法
物理气相沉积（PVD）
通过物理方法将材料蒸发或溅射到基 板上形成薄膜，包括真空蒸发、溅射 和离子镀等。
化学气相沉积（CVD）
通过化学反应将气体在基板上形成固 态薄膜，包括常压CVD、等离子体增 强CVD和激光诱导CVD等。
电学性能
包括导电性、绝缘性、介质损 耗等。
光学性能
包括透过率、反射率、散射系 数等。
厚膜制备工艺与设
03
备
厚膜制备工艺流程
厚膜制备工艺流程包括原料选择、制备浆料、 丝网印刷、干燥和烧结等步骤。
01
制备浆料是将原料与溶剂、粘结剂等混合 制成均匀的浆料，以便于丝网印刷。
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。
重庆城市管理职业学院
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
重庆城市管理职业学院
第三章
重庆城市管理职业学院
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 )
重庆城市管理职业学院
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
集成电路封装技术(3)
集成电路封装技术
前言 第一章 电子封装工程概述 第二章 封装工艺流程 第三章 厚薄膜技术
前言
一、微电子封装的作用和意义 1、从与人们日常生活直接相关的事说起——着装
随着科技的进步和社会文明程度的提高，服装的种类、式样、所用的材料、 制作工艺都在不断的进步，所起的作用不仅限于御寒和美观上。
元器件与电路板连接
封胶材料与技术
陶瓷封装
塑料封接
气密性封装 封装过程中的缺陷分析
封装可靠性工程
第一章 电子封装工程概述
1.3.1 20世纪电子封装技术发展的回顾
第一章 电子封装工程概述
1.3.2 发展趋势 1、半导体集成电路的发展迅速
芯片尺寸越来越大
工作频率越来越高
发热量日趋增大
引脚越来越多
第一章 电子封装工程概述
随着封装技术的进步，引线节距和封装厚度不断地减小 引线节距从2.54mm(PDIP)降至0.65mm(PQFP) 封装厚度从3.6 mm(PDIP)降至2.0mm(PQFP)和
第一章 电子封装工程概述
1.2.3封装技本术与课封装程材所料 涉及的工艺技术
芯片封装工艺流程 焊接材料
厚膜/薄膜技术 印制电路板
第一章 电子封装工程概述
1.2 封装技术
1.2.1封装工程的技术层次
1.2.1封装工程的技术层次
层次1 它是指半导体集成电路元件（芯片）。芯片由半导体厂商提供，分二类，一 类系列标准芯片，另一类是针对系统用户的专用芯片。由于芯片为厂家提供， 如何确保芯片质量就成为关键问题。将其列为1个层次是指集成电路元器件间 的连线工艺。
封装的发展趋势已初见端倪。 （1）高性能CSP封装 以其超小型、轻重量化为特色，如果能在高速、多功能低 价格两个方面兼得，CSP在LSI封装中将会迅速得到普及。 （2）以芯片叠层式封装为代表的三维封装 三维立体封装包括封装层次的三维封 装、芯片层次的三维封装和硅圆片层次的三维封装等三种。 （3）全硅圆片型封装 其特点是在完成扩散工序的硅圆片上进行封装布线、布置 引线端子、贴附焊球、完成封装，最后再切分一个一个的封装件。 （4）球形半导体 涉及到半导体前工程、后工程等许多基本工序的变革，能否在 技术上突破并发展为实用的封装形式，还要经过实践检验。
功率模块封装技术
功率模块封装技术功率模块封装技术是将功率电子设备（如功率半导体器件、散热器等）进行封装以达到保护、散热和连接电路的目的。
以下是一些常见的功率模块封装技术：1.多芯片模块封装（MCM）：MCM技术是将多个功率器件（如晶体管、二极管等）和其他电子组件（如电感、电容等）集成在同一封装中。
这种封装方式具有高集成度和小封装尺寸的优点，能够提供更高的功率密度和更好的电热性能。
2.厚膜集成电路（HTCC）封装：HTCC封装是一种利用陶瓷基板进行封装的技术。
它使用陶瓷基板作为功率模块的载体，通过厚膜技术将功率器件和其他电子元件集成在陶瓷基板上。
HTCC封装具有良好的散热性能、耐高温和高电压的特点，适用于高功率和高频率应用。
3.薄膜封装技术：薄膜封装是将功率电子器件通过薄膜封装在基底上的技术。
薄膜封装可以提供更小的封装尺寸和更好的散热性能。
常见的薄膜材料包括有机瓦楞纸板（OPCB）、聚酰亚胺（PI）膜等。
4.直插式封装（DIP）：DIP封装是一种传统的封装技术，适用于中低功率的应用。
功率器件通过导线插入直插式封装的孔中，然后通过焊接固定。
DIP封装具有良好的耐压性能和便于维修的特点，但功率密度相对较低。
5.表面贴装封装（SMT）：SMT封装是一种现代化的封装技术，适用于小型、低功耗电子设备。
制造工艺简单，通过把功率电子器件直接贴附在印刷电路板（PCB）的表面上，并通过焊接连接。
SMT封装具有封装尺寸小、重量轻、制造成本低等优点。
这些封装技术可以根据功率模块的具体需求和应用领域进行选择。
不同的封装技术在功率密度、散热性能、尺寸、制造成本等方面有差异，并适用于不同功率范围的应用需求。
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天津工业大学
主讲人：张建新 主楼 A415
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课程概况
第1章 集成电路芯片封装概述
第2章 封装工艺流程
第3章 厚膜与薄膜技术
第4章 焊接材料
第5章 印制电路板
第6章 元器件与电路板的接合
第7章 封胶材料与技术
第8章 陶瓷封装
第9章 塑料封装
第10章 气密性封装
基板材料： 氧化铝、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铍、碳化硅、石英 等均可以作为这两种技术的陶瓷类基板材料 薄膜技术也可以使用硅与砷化镓晶圆片作基板材料
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3.1 厚膜技术
厚膜混合电路的工艺简述： 用丝网印刷方法把导体浆料、电阻浆料和绝缘材料(介 质或介电材料)浆料等转移到基板上来制造的。印刷的 膜经过烘干以去除挥发性的成分，然后暴露在较高的 温度下烧结以活化粘接机构，完成膜与基板的粘接。
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汽车点火器用厚膜电路
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导体浆料
厚膜浆料通常都有的两个共性：
绝缘材料浆料
适于丝网印制的具有非 牛顿流变能力的粘性流体；
由两种不同的多组分相组成： 一个是功能相，提供最终 膜的电学和力学性能； 另一个是载体相，提供合 适的流变能力。
电层制作步骤
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。 但烧结温度较高，一般在950～1000℃下烧结， 加速了厚膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。
（3）混合粘接系统：利用反应的氧化物和玻璃材料。
粘接机理：氧化物一般为ZnO或CaO，在低温下发 生反应，但是不如铜那样强烈。再加入比在玻璃料 中浓度要低些的玻璃以增加附着力。
微晶玻璃（玻璃陶瓷）与金属的混合物，通常在850～1000℃ 烧结。是目前陶瓷类基板上最常用的基本厚膜材料
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金属陶瓷厚膜浆料的四种主要成分及作用：
有效物质：决定烧结膜的电性能而确立膜的功能；
粘接成分：提供与基板的粘接以及使有效物质颗粒保 持悬浮状态的基体；
运载剂
有机粘接剂：使有效物质和粘贴成分保持悬浮态直到 膜烧成，并提供丝网印制的合适流动性能；
第11章 封装可靠性工程
第12章 封装过程中的缺陷分析
第13章 先进封装技术
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简介
技术特征： 厚膜（Thick Film）技术：网印、干燥与烧结等方法 薄膜（Thin Film）技术：镀膜、光刻与刻蚀等方法
用途： 制作电阻、电容、电感等集成电路中的无源器件。
在基板上制成导线互连结构以组合各种电路元器件， 而成为所谓的混合集成电路封装。
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3.1.5 厚膜浆料的制备 制备的总体要求：要以合适的比例将厚膜浆料的各种成分 混合在一起，然后在三锟轧机中轧制足够的时间以确保它 们彻底地混合，而没有任何结块存在。 制备的主要步骤：粉体原料加工、浆料配制、浆料轧制 粉体原料加工 金粉体：通过从化学溶剂中沉淀出来 玻璃粉体：通过熔融的玻璃淬火，然后球磨得到 球磨机可减小玻璃料和其它脆性材料的颗粒尺寸 一般装载量为整个容积的50％,其余为球磨介质 球磨机以大约60％的临界速率旋转
原料形式：预反应颗粒形式、玻璃形成体形式
特点：具有较低的熔点（500～600℃），但在制作导 体厚膜时，导体材料在其表面上呈玻璃相，使得后续元 器件组装工艺更为困难。
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（2）金属氧化物材料：一种纯金属例如Cu、Cd与浆料 的混合物
粘贴机理：纯金属在基板表面与氧原子反应形成氧 化物，金属与其氧化物粘接并通过烧结而结合在一 起。属于氧化物键合或分子键合。
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临界速率 57.8 (r/min)
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浆料配制
一般综合考虑颗粒的比表面积、混合比例和纯度
大的表面与体积比可以提供大的表面自由能，以促进烧 结反应（熔化时有较高的放热反应）和降低烧结温度
溶剂或稀释剂：决定运载剂的粘度。
3.1.1 有效物质
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质量要求：有效物质通常制成粉末形状，其颗粒结构
形状和颗粒的形貌对达到所需要的电性能是非常关键
的，必须严格控制颗粒的形状、尺寸和粒径分布以及
保证烧结膜性能的一致性。
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3.1.2 粘贴成分
主要有两类物质：玻璃和金属氧化物，它们可以单独使用 或者一起使用。
特点：结合了前两种技术的优点，并可在较低的温 度下烧结。
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3.1.3 有机粘贴剂 有机粘接剂通常是一种触变的流体，不具备挥发能力
空气气氛中的烧结：粘接剂在烧结过程中必须完全氧 化（约350℃开始烧尽），而不能有任何污染膜的残 留碳存在。典型材料是乙基纤维素和各种丙稀酸树脂
惰性气氛中的烧结：烧结的气氛只含有百万分之几的 氧，有机粘贴剂必须发生分解和热解聚，产生具有高 度挥发性的小分子有机物，再以蒸汽形式被惰性气体 带离系统。主要用于制备易受氧化危害的导体膜层的 制备，如Cu、Mo膜。
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3.1.4 溶剂或稀释剂 性能要求： 能够均匀溶解难挥发的有机粘贴剂和添加剂
在室温下有较低的蒸气压以避免浆料干燥，维持印 刷过程中的恒定粘度
在大约100℃以上能迅速蒸发。
典型材料：萜品醇、丁醇和某些络合的乙醇
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添加剂：在溶剂中加入能够改变浆料触变性能的增塑 剂、表面活性剂和某些试剂，以改善浆料的有益特性 和印刷性能。
（1）烧结玻璃材料：使用玻璃或釉料(非晶玻璃)的膜
粘接机理：化学键合和物理键合。总的粘接结果是这两 种因素的叠加，物理键合比化学键合在承受热循环或热 储存时更易退化，通常在应力作用下首先发生断裂。
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基体作用：使有效物质悬浮，并保持彼此接触，有利于 烧结并为膜的一端到另一端提供了一连串的三维连续通 路。主要的厚膜玻璃是基于B2O3-SiO2网络形成体。
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厚膜浆料的基本分类：
聚合物厚膜
包含导体、电阻或
绝缘颗粒的聚合物
材料的混合物，在
85～300℃温度区
间固化。较常用在
有机基板材料上。
难熔材料厚膜
是一种特殊的金属陶瓷厚膜材料，在1500～1600℃还原气氛下 烧结，是唯一能适合高温共烧陶瓷互连基板的基本金属化材料
金属陶瓷厚膜（本章主要讲解）