厚薄膜混合集成电路课件-4-5-6厚膜工艺
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气保护炉内烧成。 允许使用金、银等高导电率的导体浆料，适用于高速电路，如RF
电路； 无源器件能与陶瓷共烧，埋入单片结构中。 2）通过用LTCC将互连基片、封装和引线一体化的设计方法，能产生非常 扁薄的封装 3） 可产生复杂形状或三维电子线路和封装。
用LTCC工艺生产部件有如下缺点： 由于有高的玻璃含量（50%或更大），所以热传导率非常低（2-3 W/m∙K） 较低的结构强度，原因仍是由于高的玻璃含量； 当烧成时瓷带收缩。
※ 4.1.2 干燥
干燥工艺：通过适当地加热从丝印完的浆料中去掉有机 溶剂。
1）新印完浆料的基片先在空气中凉干5-10min，让其流平。
2）通过温度为120-150℃的带式炉，让其完全干燥，时间约10~20 min， 在这期间，有机溶剂挥发跑掉。
有些情况下，新印完的基片在提高温度干燥前，室温下 凉干1h到几小时能得到更好的结果。这样可缓慢地去掉溶剂 并流平，减小浆料的流动和尺寸的变化，避免产生气泡。
缺点：初始设备成本高，大批量生产速度很慢。
适用：项目早期阶段的样品生产、测试和重复制造，作为过 渡到丝网印刷大批量生产的补充手段。
※ 4.2.1 细线厚膜工艺
通过使用非常细目的不锈钢丝丝网（400目或更细），控制丝 网乳胶厚度，使用基于得到较好控制的更小颗粒度的浆料配方， 小到2mil的线宽和间隔已经有报道。
M------目数。
线径的范围是0.0008-0.0037in。对325目和200目的丝网常用的线径分别为 0.0011in和0.0016in。
※4.1.1 丝网印刷
丝网上掩膜的质量与性能也是影响厚膜几何尺寸和重复性的关键因 素之一。
加 乳
直接法：光刻胶以液体形式加到丝网上，干燥，曝光显影
胶
到
丝
间接法：图形单独在光敏膜上曝光显影，然后贴到丝网上，
※ 4.1.7 低温共烧陶瓷（LTCC）
表4-3 低温共烧LTCC超过其他厚膜工艺的优点
超过HTCC的优点
较低的烧成温度（850-950℃对12001500℃）
标准的良好的烧成环境（空气对氢/氮气） 使用低电阻率的导体的能力（金、银和 铜对钨或钼） 不需要电镀
能共烧和集成无源元件（电阻、电容、 电感器）
高目数的丝网如325目或400目比之于低目数的粗丝网能得到更细的线条和间 隔（3-5mil范围）。 低目数的丝网（80目-200目）更适用于印刷较粗的浆料且布要求十分精确的 图形的场合。
➢丝网开口的宽度与网孔数和线径有关，可按下列方程计算：
WO
1 DM M
WO----开口的宽度（in）； D-----线径（in）；
没有附加的电镀要求
顶层钨导体要求镀金
当导体层大于7层时成品率下降
导体层数高到大于20层仍然有优良的成品率
重复设计周转快
重复设计成本高时间长
低的固定成本，适合生产小中等批量生产
高的固定成本，更适合于生产大批量产品
※ 4.1.7 低温共烧陶瓷（LTCC）
LTCC工艺明显优于HTCC工艺： 1) 生坯带能在850℃空气环境下的带式炉内烧成，而HTCC要在1600℃氢
温区B，500-700℃，使永久性的结合剂（玻璃）融化，湿润基片和功能 材料颗粒的表面。基片中的有些玻璃成分，也发生软化和熔化，引起它 和浆料中的玻璃熔合。 （烧成区前部）
温区C,700-850℃，功能颗粒被烧结，且与玻璃料一起固定在基片上。 部件在峰值温度850℃下保温约10min。最后从峰值温度迅速冷却到比 室温稍高的温度。在空气中烧成浆料的典型厚膜烧成曲线如下右图所示。 （烧成区后部）
厚薄膜工艺结合的方法
a) 将特殊配方的细颗粒厚度浆料首先印刷在基片的整个表面上，干燥 并烧成。
b) 然后，使用薄膜光刻工艺刻蚀厚膜上的选择性区域。光刻胶用自旋 涂覆、喷涂或压层施加在厚膜整个表面上。
c) 通过有所需图形的掩模用紫外光曝光、接着显影，得到所希望的图 形。
d) 然后，再刻蚀厚膜并剥离光刻胶。 特点：这种工艺（减法工艺）与直接丝网印刷的加法工艺相比有点昂贵， 但是报道已长生窄到15微米的导线宽度和间隔。
第四章 厚膜工艺
4.1 制造工艺 4.2 直接描入 4.3 各种浆料 4.4 非贵金属厚膜 4.5 聚合物厚膜
§4.1 制造工艺
厚
丝网印刷
网布材料
膜 电
主要用：
路
制
不锈钢丝
造
干燥
的
网、合成
关
键
丝网（克
工
艺
烧成
龙和尼龙）
※ 4.1.1 丝网印刷
★ 丝网印刷是将粘性的浆料在漏印丝网上用力推动使其通 过网孔将图形淀积到基片上。推动浆料的橡皮刮刀叫刮板， 它将力作用于浆料，使其通过丝网。 ★为了产生丝网漏印版，拉紧不锈钢网布，然后用机械力 或粘结方法将网布固定在金属框架上，金属框架常用铸铝 做成。然后在丝网上产生一种负掩膜，使导体、电阻或介 质浆料能被刮板的力（选择性的漏过丝网网孔）漏印到基 片上，从而在基片上产生图形。
※ 4.1.4 多层厚膜工艺
►由于稳定性问题，电阻不能在高温下重复烧成，必须最后一步烧成。 ►底层基板电阻：需要介质层开窗，厚度越大，窗口越大，质量越难保证； ►顶层电阻：电阻与介质相容性问题：介质烧结中软化与电阻发生物理和化学作用； 激光调阻时避免切入下层介质。
图4-8 厚膜多层基片制造步骤
图4-9 简单的多层厚膜层连模型
在丝网印刷工 艺过程中，浆 料粘度的变化
※4.1.1 丝网印刷
★丝网印刷在很大程度上是一种技巧。一个有技巧的操作工，在实 际印刷前，用几次试验就能设置好丝网印刷参数。丝网张力、丝网 角度、刮板速度、刮板压力、刮板角度和接触距离是必须用经验建 立的变量。现已有手动、半自动和全自动的丝网印刷机。
图为一台由微处理机 控制的丝网印刷机 （1505型），该机由 AMI公司生产。
※ 4.1.5 多层共烧陶瓷带工艺
►不同于顺序加工的厚膜工艺。它的基片和全部介质层起初都 处于未烧的状态，称为生坯陶瓷或生坯带。 ►生坯陶瓷或生坯带：是将氧化物、玻璃、有机结合剂、溶剂、 增塑剂进行球磨混合，再将此糊状物流延成大的薄片，干燥而 成。可以被冲孔、剪切。 ►多层共烧陶瓷带工艺：先将生坯带冲孔、剪切，再用厚丝网 印刷方法印刷厚膜导体浆料，形成导线和填孔。这些多层共烧 膜的每一层分别制造，然后对准叠合，在层压机里层压。之后 作为一个整体共烧。烧结一次！
※ 4.1.3 烧成
干燥以后基片被送入有几个温区的高温带式炉（如图4-4 所示）里烧结。
图4-4 干燥炉和烧结炉的剖面
※ 4.1.3 烧成
温区A,200-500℃,暂时性的有机结合剂在空气中氧化分解而被去掉。遇 到这些温度时，结合剂分解成小的气态的碎片，很快通过烟道而被抽跑。 未能完全去掉的结合剂会形成碳化淀积，陷在浆料中，会改变最后产品 的电性能和物理性能。因此，要求有一有效的空气流，使有机材料能定 量地氧化和分解成容易气化的物质。（烧掉区）
§4.2 直接描入
除了丝网印刷以外，厚膜可以用描入方法直接淀积到基 片上。这是一种受预定程序的控制将浆料加力通过细的喷 嘴流出，由一计算机数据库控制有选择性的流出图形。
优点：
✓不需要丝网和掩模； ✓提供原型和小量到中等量的电 路快速周转；
✓顺从性好，适应表面地形； ✓能很快完成设计反复，拿出新 样品； ✓能描出不同面电阻率的电阻， 在同一步骤中干燥烧成。
网 上
具有轮廓清晰，操作简单的优点。
的
三
种
直接-间接法：先把以一单独的光敏膜贴到丝网上，然后在
方
丝网上曝光和显影。
法
优点：轮廓清晰，操作简单、允许加各种乳胶膜。
※4.1.1 丝网印刷
➢液流性，特别是触变性对获得可预测的和可重复生产的小的、分 辨率高的小孔、电阻/导体的几何图形和厚度特别重要 ➢触变性是一种可变的流动性，浆料粘度在静止时不流动或很少流 动，有点像固体的性质，但在加上切变力时，粘度突然减小，能够 很快流动，去掉切变力后，粘度再次增加。
※ 4.1.5 多层共烧陶瓷带工艺
高温共烧陶瓷（HTCC），多层带的烧成约
共 烧
在1600℃的惰性或还原气氛中烧成。
工
艺
低温共烧陶瓷（LTCC），用850-900℃的温
度在空气中烧成。
HTCC涉及高温，只能使用基于有非常高的熔点的难熔 金属（如钨、钼、锰）的导体浆料（面电阻率较高）；需要 在氢气这样的还原气氛下烧成。
c) 然后执行正常的光刻、曝光、显影和刻蚀步骤。
➢特点：单次印刷产生的膜非常薄，制作电阻需要2-3次印刷。这种方 法可以得到10微米的导线分辨率。
※ 4.2.1 细线厚膜工艺
➢厚膜浆料本身配制成光敏性 的，然后光刻蚀工艺可以避免 涂覆光刻胶和去胶的步骤。如 右图所示。 ➢工艺原理：早期的组分包含 一种负性的光敏胶材料，它允 许被干燥导体层通过掩模曝光 成掩模的图形，溶解未曝光的 部分，随后进行烧成。
低的介电常数
CTE与硅器件更匹配
更好的尺寸和翘曲度控制
超过顺序烧成厚膜工艺的优点 成批层压和共烧
做多层基片时层数可以做的更多 工艺步骤少，成本低
高密度互联基片能与密封封装集成 能形成空腔和特定形状的基片 能与埋入的无源器件共烧 导体有更大的附着力
能焊散热片、引线框架和密封环 能控制和增加介质厚度及控制平整度
允许用宽范围的印烧电阻器
没有印烧电阻器
介质厚度：2-5mil
介质厚度可高达25mil
通孔直径：7-15mil
通孔可以小到4m3
没有收缩问题
烧成时有高的收缩（20%-30%）
多层电路采用分开填孔能使上表面平且保持公 差
按照收缩率计算控制尺寸公差
导体对氧化铝基板的附着力有限
有优良的附着力，适于铜焊引线框架
※ 4.1.1 丝网印刷
丝网印刷所产生 的图形取决于使 用正的或负的原 图和已在丝网上 正的或负的光敏 乳胶
※4.1.1 丝网印刷
影响厚膜电路质量的因素
丝
流厚
网
性膜
本
和浆
身
流料
的
动的
质
性液
量
※4.1.1 丝网印刷
➢丝网是由贴到网框上的拉紧的网布，再加上光敏乳胶。 ➢丝网的目数：每英寸长的丝网布中的开口孔数，它决定了导体和电阻的 尺寸及它们的公差，导线之间的间隔和孔的尺寸。
※ 4.1.3 烧成
★无玻璃的浆料，其烧成曲线稍有不同， 制网 需要更高的峰值温度（900°~1000°）， 使浆料中的氧化铜与氧化铝之间有更好 的化学反应。
丝网印刷
厚膜高温烧结炉 厚膜电阻激光修调
图4-6 典型的厚膜烧成曲线
※ 4.1.4 多层厚膜工艺
☆通过顺序印刷和烧成方法，在陶瓷基片上制造多层导体、介质 和电阻器，得到高密度的互联基片。 ☆导线和间隔5~10mil，通孔直径为10~20ຫໍສະໝຸດ Baiduil，可实现7层互连线。
高I/O输出脚数的VHSIC共烧 氧化铝陶瓷的封装
共烧带金属化结构
※ 4.1.6 高温共烧陶瓷（HTCC）
表4-2 厚膜工艺和高温共烧（HTCC）带工艺的比较
厚膜
高温共烧带
顺序丝网印刷、干燥、烧成
叠层层压，仪器烧成
在850-1000℃的空气中烧成
在＞1500℃的氢气中烧成
允许用各种导体和介质浆料
只能用难熔金属导体和高含量玻璃介质
*必须使用钨、钼、锰或其它难 溶金属浆料。 *烧成时必须使用氢气保护。
※ 4.1.6 高温共烧陶瓷（HTCC）
共烧带被广泛用于如超高速集成电路VHSIC这类要求有大量的输入和 输出引脚的陶瓷封装，以及表面组装原件所要求的大面积基片。 不足： 1）电阻器及其它无源元件不能并入高温共烧工艺； 2）热导率低； 3）难溶金属导体降低了内层导线的导电性； 4）外层导体必须镀镍、金以增加表面导电率并提供线焊或锡焊的金属化层。
LTCC使用低得多的烧成温度，允许使用高电导率的金 属浆料如金、银和铜。它们可以在空气中烧成。
两种工艺差别实质上起源于使用不同的生坯带，LTCC 使用的瓷带有很高的玻璃含量。
※ 4.1.6 高温共烧陶瓷（HTCC）
多层共烧带工艺的主 要优点是能够设计制造 超高密度的20层以上导 体层（IBM为用于主计 算机做的导热模块层做 到60层）的多层互联。 相反，常规的厚膜工艺 切合实际的上限大约为 7层导体。
※ 4.2.1 细线厚膜工艺
➢金属有机分解（MOD）工艺，利用金属有机物分解代替浆料（不像 厚膜浆料那样是不同种类颗粒化合物混合、金属有机物实质上是一种 溶液） ➢主要工艺步骤
a) MOD溶液可以用丝网印刷、自旋涂覆或喷涂方法施加到基片上，干 燥去掉溶剂。
b) 视配方的不同，在580-850℃温度下烧成。金属有机物的有机部分， 烧成时分解和挥发，使留下的自由金属层粘附在基片上。
电路； 无源器件能与陶瓷共烧，埋入单片结构中。 2）通过用LTCC将互连基片、封装和引线一体化的设计方法，能产生非常 扁薄的封装 3） 可产生复杂形状或三维电子线路和封装。
用LTCC工艺生产部件有如下缺点： 由于有高的玻璃含量（50%或更大），所以热传导率非常低（2-3 W/m∙K） 较低的结构强度，原因仍是由于高的玻璃含量； 当烧成时瓷带收缩。
※ 4.1.2 干燥
干燥工艺：通过适当地加热从丝印完的浆料中去掉有机 溶剂。
1）新印完浆料的基片先在空气中凉干5-10min，让其流平。
2）通过温度为120-150℃的带式炉，让其完全干燥，时间约10~20 min， 在这期间，有机溶剂挥发跑掉。
有些情况下，新印完的基片在提高温度干燥前，室温下 凉干1h到几小时能得到更好的结果。这样可缓慢地去掉溶剂 并流平，减小浆料的流动和尺寸的变化，避免产生气泡。
缺点：初始设备成本高，大批量生产速度很慢。
适用：项目早期阶段的样品生产、测试和重复制造，作为过 渡到丝网印刷大批量生产的补充手段。
※ 4.2.1 细线厚膜工艺
通过使用非常细目的不锈钢丝丝网（400目或更细），控制丝 网乳胶厚度，使用基于得到较好控制的更小颗粒度的浆料配方， 小到2mil的线宽和间隔已经有报道。
M------目数。
线径的范围是0.0008-0.0037in。对325目和200目的丝网常用的线径分别为 0.0011in和0.0016in。
※4.1.1 丝网印刷
丝网上掩膜的质量与性能也是影响厚膜几何尺寸和重复性的关键因 素之一。
加 乳
直接法：光刻胶以液体形式加到丝网上，干燥，曝光显影
胶
到
丝
间接法：图形单独在光敏膜上曝光显影，然后贴到丝网上，
※ 4.1.7 低温共烧陶瓷（LTCC）
表4-3 低温共烧LTCC超过其他厚膜工艺的优点
超过HTCC的优点
较低的烧成温度（850-950℃对12001500℃）
标准的良好的烧成环境（空气对氢/氮气） 使用低电阻率的导体的能力（金、银和 铜对钨或钼） 不需要电镀
能共烧和集成无源元件（电阻、电容、 电感器）
高目数的丝网如325目或400目比之于低目数的粗丝网能得到更细的线条和间 隔（3-5mil范围）。 低目数的丝网（80目-200目）更适用于印刷较粗的浆料且布要求十分精确的 图形的场合。
➢丝网开口的宽度与网孔数和线径有关，可按下列方程计算：
WO
1 DM M
WO----开口的宽度（in）； D-----线径（in）；
没有附加的电镀要求
顶层钨导体要求镀金
当导体层大于7层时成品率下降
导体层数高到大于20层仍然有优良的成品率
重复设计周转快
重复设计成本高时间长
低的固定成本，适合生产小中等批量生产
高的固定成本，更适合于生产大批量产品
※ 4.1.7 低温共烧陶瓷（LTCC）
LTCC工艺明显优于HTCC工艺： 1) 生坯带能在850℃空气环境下的带式炉内烧成，而HTCC要在1600℃氢
温区B，500-700℃，使永久性的结合剂（玻璃）融化，湿润基片和功能 材料颗粒的表面。基片中的有些玻璃成分，也发生软化和熔化，引起它 和浆料中的玻璃熔合。 （烧成区前部）
温区C,700-850℃，功能颗粒被烧结，且与玻璃料一起固定在基片上。 部件在峰值温度850℃下保温约10min。最后从峰值温度迅速冷却到比 室温稍高的温度。在空气中烧成浆料的典型厚膜烧成曲线如下右图所示。 （烧成区后部）
厚薄膜工艺结合的方法
a) 将特殊配方的细颗粒厚度浆料首先印刷在基片的整个表面上，干燥 并烧成。
b) 然后，使用薄膜光刻工艺刻蚀厚膜上的选择性区域。光刻胶用自旋 涂覆、喷涂或压层施加在厚膜整个表面上。
c) 通过有所需图形的掩模用紫外光曝光、接着显影，得到所希望的图 形。
d) 然后，再刻蚀厚膜并剥离光刻胶。 特点：这种工艺（减法工艺）与直接丝网印刷的加法工艺相比有点昂贵， 但是报道已长生窄到15微米的导线宽度和间隔。
第四章 厚膜工艺
4.1 制造工艺 4.2 直接描入 4.3 各种浆料 4.4 非贵金属厚膜 4.5 聚合物厚膜
§4.1 制造工艺
厚
丝网印刷
网布材料
膜 电
主要用：
路
制
不锈钢丝
造
干燥
的
网、合成
关
键
丝网（克
工
艺
烧成
龙和尼龙）
※ 4.1.1 丝网印刷
★ 丝网印刷是将粘性的浆料在漏印丝网上用力推动使其通 过网孔将图形淀积到基片上。推动浆料的橡皮刮刀叫刮板， 它将力作用于浆料，使其通过丝网。 ★为了产生丝网漏印版，拉紧不锈钢网布，然后用机械力 或粘结方法将网布固定在金属框架上，金属框架常用铸铝 做成。然后在丝网上产生一种负掩膜，使导体、电阻或介 质浆料能被刮板的力（选择性的漏过丝网网孔）漏印到基 片上，从而在基片上产生图形。
※ 4.1.4 多层厚膜工艺
►由于稳定性问题，电阻不能在高温下重复烧成，必须最后一步烧成。 ►底层基板电阻：需要介质层开窗，厚度越大，窗口越大，质量越难保证； ►顶层电阻：电阻与介质相容性问题：介质烧结中软化与电阻发生物理和化学作用； 激光调阻时避免切入下层介质。
图4-8 厚膜多层基片制造步骤
图4-9 简单的多层厚膜层连模型
在丝网印刷工 艺过程中，浆 料粘度的变化
※4.1.1 丝网印刷
★丝网印刷在很大程度上是一种技巧。一个有技巧的操作工，在实 际印刷前，用几次试验就能设置好丝网印刷参数。丝网张力、丝网 角度、刮板速度、刮板压力、刮板角度和接触距离是必须用经验建 立的变量。现已有手动、半自动和全自动的丝网印刷机。
图为一台由微处理机 控制的丝网印刷机 （1505型），该机由 AMI公司生产。
※ 4.1.5 多层共烧陶瓷带工艺
►不同于顺序加工的厚膜工艺。它的基片和全部介质层起初都 处于未烧的状态，称为生坯陶瓷或生坯带。 ►生坯陶瓷或生坯带：是将氧化物、玻璃、有机结合剂、溶剂、 增塑剂进行球磨混合，再将此糊状物流延成大的薄片，干燥而 成。可以被冲孔、剪切。 ►多层共烧陶瓷带工艺：先将生坯带冲孔、剪切，再用厚丝网 印刷方法印刷厚膜导体浆料，形成导线和填孔。这些多层共烧 膜的每一层分别制造，然后对准叠合，在层压机里层压。之后 作为一个整体共烧。烧结一次！
※ 4.1.3 烧成
干燥以后基片被送入有几个温区的高温带式炉（如图4-4 所示）里烧结。
图4-4 干燥炉和烧结炉的剖面
※ 4.1.3 烧成
温区A,200-500℃,暂时性的有机结合剂在空气中氧化分解而被去掉。遇 到这些温度时，结合剂分解成小的气态的碎片，很快通过烟道而被抽跑。 未能完全去掉的结合剂会形成碳化淀积，陷在浆料中，会改变最后产品 的电性能和物理性能。因此，要求有一有效的空气流，使有机材料能定 量地氧化和分解成容易气化的物质。（烧掉区）
§4.2 直接描入
除了丝网印刷以外，厚膜可以用描入方法直接淀积到基 片上。这是一种受预定程序的控制将浆料加力通过细的喷 嘴流出，由一计算机数据库控制有选择性的流出图形。
优点：
✓不需要丝网和掩模； ✓提供原型和小量到中等量的电 路快速周转；
✓顺从性好，适应表面地形； ✓能很快完成设计反复，拿出新 样品； ✓能描出不同面电阻率的电阻， 在同一步骤中干燥烧成。
网 上
具有轮廓清晰，操作简单的优点。
的
三
种
直接-间接法：先把以一单独的光敏膜贴到丝网上，然后在
方
丝网上曝光和显影。
法
优点：轮廓清晰，操作简单、允许加各种乳胶膜。
※4.1.1 丝网印刷
➢液流性，特别是触变性对获得可预测的和可重复生产的小的、分 辨率高的小孔、电阻/导体的几何图形和厚度特别重要 ➢触变性是一种可变的流动性，浆料粘度在静止时不流动或很少流 动，有点像固体的性质，但在加上切变力时，粘度突然减小，能够 很快流动，去掉切变力后，粘度再次增加。
※ 4.1.5 多层共烧陶瓷带工艺
高温共烧陶瓷（HTCC），多层带的烧成约
共 烧
在1600℃的惰性或还原气氛中烧成。
工
艺
低温共烧陶瓷（LTCC），用850-900℃的温
度在空气中烧成。
HTCC涉及高温，只能使用基于有非常高的熔点的难熔 金属（如钨、钼、锰）的导体浆料（面电阻率较高）；需要 在氢气这样的还原气氛下烧成。
c) 然后执行正常的光刻、曝光、显影和刻蚀步骤。
➢特点：单次印刷产生的膜非常薄，制作电阻需要2-3次印刷。这种方 法可以得到10微米的导线分辨率。
※ 4.2.1 细线厚膜工艺
➢厚膜浆料本身配制成光敏性 的，然后光刻蚀工艺可以避免 涂覆光刻胶和去胶的步骤。如 右图所示。 ➢工艺原理：早期的组分包含 一种负性的光敏胶材料，它允 许被干燥导体层通过掩模曝光 成掩模的图形，溶解未曝光的 部分，随后进行烧成。
低的介电常数
CTE与硅器件更匹配
更好的尺寸和翘曲度控制
超过顺序烧成厚膜工艺的优点 成批层压和共烧
做多层基片时层数可以做的更多 工艺步骤少，成本低
高密度互联基片能与密封封装集成 能形成空腔和特定形状的基片 能与埋入的无源器件共烧 导体有更大的附着力
能焊散热片、引线框架和密封环 能控制和增加介质厚度及控制平整度
允许用宽范围的印烧电阻器
没有印烧电阻器
介质厚度：2-5mil
介质厚度可高达25mil
通孔直径：7-15mil
通孔可以小到4m3
没有收缩问题
烧成时有高的收缩（20%-30%）
多层电路采用分开填孔能使上表面平且保持公 差
按照收缩率计算控制尺寸公差
导体对氧化铝基板的附着力有限
有优良的附着力，适于铜焊引线框架
※ 4.1.1 丝网印刷
丝网印刷所产生 的图形取决于使 用正的或负的原 图和已在丝网上 正的或负的光敏 乳胶
※4.1.1 丝网印刷
影响厚膜电路质量的因素
丝
流厚
网
性膜
本
和浆
身
流料
的
动的
质
性液
量
※4.1.1 丝网印刷
➢丝网是由贴到网框上的拉紧的网布，再加上光敏乳胶。 ➢丝网的目数：每英寸长的丝网布中的开口孔数，它决定了导体和电阻的 尺寸及它们的公差，导线之间的间隔和孔的尺寸。
※ 4.1.3 烧成
★无玻璃的浆料，其烧成曲线稍有不同， 制网 需要更高的峰值温度（900°~1000°）， 使浆料中的氧化铜与氧化铝之间有更好 的化学反应。
丝网印刷
厚膜高温烧结炉 厚膜电阻激光修调
图4-6 典型的厚膜烧成曲线
※ 4.1.4 多层厚膜工艺
☆通过顺序印刷和烧成方法，在陶瓷基片上制造多层导体、介质 和电阻器，得到高密度的互联基片。 ☆导线和间隔5~10mil，通孔直径为10~20ຫໍສະໝຸດ Baiduil，可实现7层互连线。
高I/O输出脚数的VHSIC共烧 氧化铝陶瓷的封装
共烧带金属化结构
※ 4.1.6 高温共烧陶瓷（HTCC）
表4-2 厚膜工艺和高温共烧（HTCC）带工艺的比较
厚膜
高温共烧带
顺序丝网印刷、干燥、烧成
叠层层压，仪器烧成
在850-1000℃的空气中烧成
在＞1500℃的氢气中烧成
允许用各种导体和介质浆料
只能用难熔金属导体和高含量玻璃介质
*必须使用钨、钼、锰或其它难 溶金属浆料。 *烧成时必须使用氢气保护。
※ 4.1.6 高温共烧陶瓷（HTCC）
共烧带被广泛用于如超高速集成电路VHSIC这类要求有大量的输入和 输出引脚的陶瓷封装，以及表面组装原件所要求的大面积基片。 不足： 1）电阻器及其它无源元件不能并入高温共烧工艺； 2）热导率低； 3）难溶金属导体降低了内层导线的导电性； 4）外层导体必须镀镍、金以增加表面导电率并提供线焊或锡焊的金属化层。
LTCC使用低得多的烧成温度，允许使用高电导率的金 属浆料如金、银和铜。它们可以在空气中烧成。
两种工艺差别实质上起源于使用不同的生坯带，LTCC 使用的瓷带有很高的玻璃含量。
※ 4.1.6 高温共烧陶瓷（HTCC）
多层共烧带工艺的主 要优点是能够设计制造 超高密度的20层以上导 体层（IBM为用于主计 算机做的导热模块层做 到60层）的多层互联。 相反，常规的厚膜工艺 切合实际的上限大约为 7层导体。
※ 4.2.1 细线厚膜工艺
➢金属有机分解（MOD）工艺，利用金属有机物分解代替浆料（不像 厚膜浆料那样是不同种类颗粒化合物混合、金属有机物实质上是一种 溶液） ➢主要工艺步骤
a) MOD溶液可以用丝网印刷、自旋涂覆或喷涂方法施加到基片上，干 燥去掉溶剂。
b) 视配方的不同，在580-850℃温度下烧成。金属有机物的有机部分， 烧成时分解和挥发，使留下的自由金属层粘附在基片上。