第3章 厚膜与薄膜技术
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2011-10-10
注:Y表示“可适用”,N表示“不适用”。 Al丝键合 Al丝键合 N Y Y N Y Y Y Y 共晶键合 Y N N N N N N N Sn/Pb钎焊 Sn/Pb钎焊 N Y Y Y Y Y Y Y 环氧粘接 Y Y Y Y Y Y Y N
2011-10-10 6
运载剂
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; 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; 溶剂或稀释剂:决定运载剂的粘度。 3.1.1 有效物质 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 7 保证烧结膜性能的一致性。
2011-10-10 15
粘度 参数意义:流体流动趋势的度量,是该流体的剪切 速率与剪应力之比。一般的厚膜浆料粘度用厘泊 (cP) 或帕秒(Pa·s) 表示,1Pa·s=0.001cP 测量方法:在实验条件下,浆料的粘度可以用锥板或纺锥粘度计测量。纺锥法的读数更具有一致性, 因为边界条件(浆料的体积和温度等)控制的更严 格,在研发单位或制造厂最常用。
2011-10-10
2
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。 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
2011-10-10 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。
2011-10-10
汽车点火器用厚膜电路
2011-10-10 17
丝印中的粘度控制: 印刷时,刮板的速率必须足够缓慢使得浆料的 粘度降低到印刷效果最佳的程度。 印刷后,必须有足够的时间使浆料粘度增加到 接近静止粘度(流平),如果在流平前把浆料 置于烘干工艺的条件下,则浆料由于温度的升 高而变得稀薄,印出的图形将会丧失线条的清 晰度。 浆料粘度的调节: 加入适当的溶剂可以很容易的降低粘度,当浆 料罐已开启多次或把浆料从丝网返回罐中时, 常常需要这么做。 增加浆料的粘度是很困难的,需要加入更多的 不挥发性的载体,然后重新对浆料进行轧制。
半导体集成电路封装技术
天津工业大学 主讲人: 主讲人:张建新 主楼 A415
2011-10-10 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 第10章 气密性封装 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
2011-10-10 9
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。
4
导体浆料
绝缘材料浆料
厚膜浆料通常都有的两个共性: 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。
电阻浆料 厚膜多层制作步骤
2011-10-10
5
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) 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
2011-10-10 10
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 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。
2011-10-10
2011-10-10
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。 (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。 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。
2011-10-10 11
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
3.2.3 铜导体 铜厚膜的优点:(对功率混合电路具有极大的吸引力) 可作为金的低成本代替物 可焊性:使功率器件直接焊接到金属化层上而传热更好 耐熔入性:可与含锡焊料直接接触 低电阻:使铜印制线能承载较高的电流,而电压降较小 铜厚膜存在的问题:(主要源于必须使用惰性气氛烧结) 对氮气氛的要求高(氧含量小于百万分之十),不利于 从少量研制推广到大批量生产,需定制专门的烧结炉。 由于介电材料往往需要很大的印刷面积,在这些材料用 于制造多层电路时,去除有机材料的问题更为突出。 很多电阻材料,特别是在高阻范围,并没有被证明在低 于980℃以下烧结时与在空气烧结的电阻一样稳定。
临界速率 =
2011-10-10
57.8 R
(r/min)
12
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 选择适当比例的玻璃/金混合物,以确保在整个烧结温度 和冷却周期中,其化学和热膨胀性能与所用基板相兼容 用少量的其它金属或氧化物与玻璃/金混合以改善力学或 电性能 浆料轧制 目的:利用三锟轧膜机 最大限度地将浆料组分 弥散和去除夹带的气体 三锟轧膜机的原理:基于处在反向旋转的轧锟间隙的流 体所受到的很高的剪切力,使微小颗粒弥散得更充分
2011-10-10 23
3.2.4 难熔金属材料 一般为钨、钼和钛,也可以各种不同的结合方式彼此合金 化。这些材料被设计成在高达1600℃的高温与陶瓷基板共 烧,然后镀镍、镀金以便芯片安装和引线键合。
厚膜导体的性能表
厚膜导体 Au Pd/Au Pt/Au Ag Pd/Ag Pt/Ag Pt/Pd/Ag
2011-10-10
20
金厚膜组装工艺中可靠性的考虑: 避免金厚膜与含锡焊料直接焊接 金易与锡合金化并熔入到含锡的焊料; 金和锡也能形成具有很高电阻率的脆性金属间化合 物; 金必须与铂或钯合金化以减少金的熔入与金属间化 合物的形成。 避免金厚膜与铝引线直接键合 铝能扩散到金厚膜中,且扩散速率随着温度而迅速 增加; 金与铝也会形成金属间化合物; 加入钯与金合金化,可以明显地降低铝的扩散速率 与金属间化合物的形成,改善铝丝键合的可靠性。
2011-10-10
19
厚膜导体材料有三种基本类型: 可空气烧结:由不容易形成氧化物的贵金属制成的,主 要的金属是金和银,它们可以是纯态的,也可与钯或与 铂存在于合金化的形式。 可氮气烧结:材料包括铜、镍、铝,其中最常用的是铜 必须还原气氛烧结:难熔材料钼、锰和钨在由氮、氢混 合的还原性气氛中烧结 3.2.1 金导体 金在厚膜电路中有着不同的需要,最常用于需要高可靠性、 高速度的场合。
2011-10-10 18
金属陶瓷厚膜浆料可以分成三大类:导体、电阻和介质 3.2 厚膜导体材料 厚膜导体在混合电路中必须实现以下各种功能。
在电路的节点之间提供导电布线(最主要的功能)。 提供安装区域,以便通过焊料、环氧树脂或直接共晶键合来 安装元器件。 提供元器件与膜布线之间以及与更高一级组装的电互连。 提供端接区以连接厚膜电阻。 提供多层电路导体层之间的电连接。
2011-10-10
16
在理想的或“牛顿”流体中,并不适合于丝网印刷, 因为在重力作用下总会存在某种程度的流动。 适合丝网印刷的流体特性: 流体必须有一个屈服点,即产生流动所需的最 小压力,这个压力必须显著地高于重力。 流体应该具有 某种触变性。 流体应该具有某种 程度的滞后作用, 使得在给定压力下 的粘度取决于压力 是否增加或降低。
8
(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。 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。 特点:结合了前两种技术的优点,并可在较低的温 度下烧结。
2011-10-10 13
3.1.6 厚膜浆料的参数 可以用三个主要的参数表征厚膜浆料:粒度、固体 粉末百分比含量、粘度。 粒度 参数意义:浆料内颗粒尺寸分布和弥散的度量 测量工具:细度计 测量结果:能得到颗粒 的最大、最小和平均粒径
来自百度文库
2011-10-10
14
固体粉末百分比含量 参数意义:有效物质与粘贴成分的质量与浆料总质 量的比值,一般为85%~92%(质量百分比)。 测量方法:取少量浆料样品称重,然后放在大约 400 400℃的炉子里直到所有的有机物烧尽,重新称量 样品。 参数控制的意义:实现可印制性与烧成膜的密度之 间的最佳平衡。 含量太高,浆料就没有很好的流动性来保证印 刷质量。 含量太低,则浆料会印刷得很好,但烧成的图 形可能是多孔的或清晰度差。
2011-10-10 21
2011-10-10
3.2.2 银导体 银厚膜组装工艺中可靠性的考虑: 避免银厚膜与含锡焊料直接焊接 银会较慢地熔入到Pb/Sn焊料中,在工艺中纯银不 能与液态Pb/Sn焊料直接接触,也可以在银上镀镍 或将银合金化(钯或铂),以抑制银向焊料中熔入。 避免出现银迁移现象 在两个导体之间施加电位时,若有液态水存在,银 有迁移的倾向,在两个导体之间将会生长出连续的 银膜,形成导电通路。利用钯或铂与银合金化可以 使银的迁移速率都降低。 钯/银导体 用于大多数商业用途,是混合电路中最常用的材料。 加入钯也增加了电阻和成本。为了折中性能和成本,常 使用银钯比为4:1的组分。 22
注:Y表示“可适用”,N表示“不适用”。 Al丝键合 Al丝键合 N Y Y N Y Y Y Y 共晶键合 Y N N N N N N N Sn/Pb钎焊 Sn/Pb钎焊 N Y Y Y Y Y Y Y 环氧粘接 Y Y Y Y Y Y Y N
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运载剂
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; 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; 溶剂或稀释剂:决定运载剂的粘度。 3.1.1 有效物质 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 7 保证烧结膜性能的一致性。
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粘度 参数意义:流体流动趋势的度量,是该流体的剪切 速率与剪应力之比。一般的厚膜浆料粘度用厘泊 (cP) 或帕秒(Pa·s) 表示,1Pa·s=0.001cP 测量方法:在实验条件下,浆料的粘度可以用锥板或纺锥粘度计测量。纺锥法的读数更具有一致性, 因为边界条件(浆料的体积和温度等)控制的更严 格,在研发单位或制造厂最常用。
2011-10-10
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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。 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。
2011-10-10
汽车点火器用厚膜电路
2011-10-10 17
丝印中的粘度控制: 印刷时,刮板的速率必须足够缓慢使得浆料的 粘度降低到印刷效果最佳的程度。 印刷后,必须有足够的时间使浆料粘度增加到 接近静止粘度(流平),如果在流平前把浆料 置于烘干工艺的条件下,则浆料由于温度的升 高而变得稀薄,印出的图形将会丧失线条的清 晰度。 浆料粘度的调节: 加入适当的溶剂可以很容易的降低粘度,当浆 料罐已开启多次或把浆料从丝网返回罐中时, 常常需要这么做。 增加浆料的粘度是很困难的,需要加入更多的 不挥发性的载体,然后重新对浆料进行轧制。
半导体集成电路封装技术
天津工业大学 主讲人: 主讲人:张建新 主楼 A415
2011-10-10 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 第10章 气密性封装 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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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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导体浆料
绝缘材料浆料
厚膜浆料通常都有的两个共性: 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。
电阻浆料 厚膜多层制作步骤
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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) 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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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 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。
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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。 (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。 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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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
3.2.3 铜导体 铜厚膜的优点:(对功率混合电路具有极大的吸引力) 可作为金的低成本代替物 可焊性:使功率器件直接焊接到金属化层上而传热更好 耐熔入性:可与含锡焊料直接接触 低电阻:使铜印制线能承载较高的电流,而电压降较小 铜厚膜存在的问题:(主要源于必须使用惰性气氛烧结) 对氮气氛的要求高(氧含量小于百万分之十),不利于 从少量研制推广到大批量生产,需定制专门的烧结炉。 由于介电材料往往需要很大的印刷面积,在这些材料用 于制造多层电路时,去除有机材料的问题更为突出。 很多电阻材料,特别是在高阻范围,并没有被证明在低 于980℃以下烧结时与在空气烧结的电阻一样稳定。
临界速率 =
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57.8 R
(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 选择适当比例的玻璃/金混合物,以确保在整个烧结温度 和冷却周期中,其化学和热膨胀性能与所用基板相兼容 用少量的其它金属或氧化物与玻璃/金混合以改善力学或 电性能 浆料轧制 目的:利用三锟轧膜机 最大限度地将浆料组分 弥散和去除夹带的气体 三锟轧膜机的原理:基于处在反向旋转的轧锟间隙的流 体所受到的很高的剪切力,使微小颗粒弥散得更充分
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3.2.4 难熔金属材料 一般为钨、钼和钛,也可以各种不同的结合方式彼此合金 化。这些材料被设计成在高达1600℃的高温与陶瓷基板共 烧,然后镀镍、镀金以便芯片安装和引线键合。
厚膜导体的性能表
厚膜导体 Au Pd/Au Pt/Au Ag Pd/Ag Pt/Ag Pt/Pd/Ag
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金厚膜组装工艺中可靠性的考虑: 避免金厚膜与含锡焊料直接焊接 金易与锡合金化并熔入到含锡的焊料; 金和锡也能形成具有很高电阻率的脆性金属间化合 物; 金必须与铂或钯合金化以减少金的熔入与金属间化 合物的形成。 避免金厚膜与铝引线直接键合 铝能扩散到金厚膜中,且扩散速率随着温度而迅速 增加; 金与铝也会形成金属间化合物; 加入钯与金合金化,可以明显地降低铝的扩散速率 与金属间化合物的形成,改善铝丝键合的可靠性。
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厚膜导体材料有三种基本类型: 可空气烧结:由不容易形成氧化物的贵金属制成的,主 要的金属是金和银,它们可以是纯态的,也可与钯或与 铂存在于合金化的形式。 可氮气烧结:材料包括铜、镍、铝,其中最常用的是铜 必须还原气氛烧结:难熔材料钼、锰和钨在由氮、氢混 合的还原性气氛中烧结 3.2.1 金导体 金在厚膜电路中有着不同的需要,最常用于需要高可靠性、 高速度的场合。
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金属陶瓷厚膜浆料可以分成三大类:导体、电阻和介质 3.2 厚膜导体材料 厚膜导体在混合电路中必须实现以下各种功能。
在电路的节点之间提供导电布线(最主要的功能)。 提供安装区域,以便通过焊料、环氧树脂或直接共晶键合来 安装元器件。 提供元器件与膜布线之间以及与更高一级组装的电互连。 提供端接区以连接厚膜电阻。 提供多层电路导体层之间的电连接。
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在理想的或“牛顿”流体中,并不适合于丝网印刷, 因为在重力作用下总会存在某种程度的流动。 适合丝网印刷的流体特性: 流体必须有一个屈服点,即产生流动所需的最 小压力,这个压力必须显著地高于重力。 流体应该具有 某种触变性。 流体应该具有某种 程度的滞后作用, 使得在给定压力下 的粘度取决于压力 是否增加或降低。
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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。 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。 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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3.1.6 厚膜浆料的参数 可以用三个主要的参数表征厚膜浆料:粒度、固体 粉末百分比含量、粘度。 粒度 参数意义:浆料内颗粒尺寸分布和弥散的度量 测量工具:细度计 测量结果:能得到颗粒 的最大、最小和平均粒径
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固体粉末百分比含量 参数意义:有效物质与粘贴成分的质量与浆料总质 量的比值,一般为85%~92%(质量百分比)。 测量方法:取少量浆料样品称重,然后放在大约 400 400℃的炉子里直到所有的有机物烧尽,重新称量 样品。 参数控制的意义:实现可印制性与烧成膜的密度之 间的最佳平衡。 含量太高,浆料就没有很好的流动性来保证印 刷质量。 含量太低,则浆料会印刷得很好,但烧成的图 形可能是多孔的或清晰度差。
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3.2.2 银导体 银厚膜组装工艺中可靠性的考虑: 避免银厚膜与含锡焊料直接焊接 银会较慢地熔入到Pb/Sn焊料中,在工艺中纯银不 能与液态Pb/Sn焊料直接接触,也可以在银上镀镍 或将银合金化(钯或铂),以抑制银向焊料中熔入。 避免出现银迁移现象 在两个导体之间施加电位时,若有液态水存在,银 有迁移的倾向,在两个导体之间将会生长出连续的 银膜,形成导电通路。利用钯或铂与银合金化可以 使银的迁移速率都降低。 钯/银导体 用于大多数商业用途,是混合电路中最常用的材料。 加入钯也增加了电阻和成本。为了折中性能和成本,常 使用银钯比为4:1的组分。 22