集成电路芯片封装第3章(二)

20110923作业
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【干燥升温速率】
如果升温速率过快，溶剂的迅速挥发易造成膜的开裂。
三、厚膜浆料烧结
➢干燥以后进行浆料的烧结，将基板放置在带式炉的 传送带上进行烧结。 ➢ 控制要点： 清洁的烧结炉环境 均匀可控的温度工作曲线：预热-升温-恒温-降温 均匀可控的烧结气氛
四、薄膜技术
➢ 薄膜技术：指采用蒸镀、光刻与刻蚀等方法制备 所需材料膜层的技术。
➢ 蒸发淀积薄膜技术要点
（2）热蒸发载体材料的选择：高熔点金属 （3）蒸发均匀度、距基板距离和粒子动量间的关系 （4）电阻加热：坩埚外缠绕电阻丝 （5）电子束蒸发的优点：参数易控制
➢ 蒸发与溅射对比
淀积膜的速率：蒸发>溅射 合金材料的蒸发成膜：很困难，蒸汽压不同，严
格控制熔化温度 蒸发局限于低熔点材料 氮化物和氧化物的淀积：采用蒸发技术难以控制
1、溅射淀积薄膜
2、蒸发淀积薄膜 当材料的蒸汽压超过周围压力时，材料就会
蒸发到周围环境中—蒸发的“本质”。
薄膜蒸发淀积工艺中，通过加热或电子束轰 击的方式，使被蒸镀物质在真空下受热或轰击 后蒸发气化，高温蒸发后的原子在温度较低基 板上凝集，形成淀积薄膜。
2、蒸发淀积薄膜 蒸发工艺
2、蒸发淀积薄膜
二、厚膜浆料干燥
➢浆料成分中含有两种有机组分： 【有机粘结剂】—提供丝网印刷合适的流动性能； 【有机溶剂或稀释剂】—决定有机粘结剂的粘度。
其中，有机粘结剂是不挥发组分，有机溶剂或稀释剂是 低温挥发组分。干燥过程主要就是去除可挥发组分。
？问题：不及时挥发会产生什么后果？
➢厚膜浆料干燥工艺 1）流平——常温下，挥发低温挥发有机组
五、薄膜材料
1、薄膜电阻材料：通常采用含氧的化合物，实现与 基板的粘贴和形成连续的膜。
➢ 薄膜电阻与厚膜电阻的不同：薄膜电阻晶界不引 起噪声，具有更好的稳定性、噪声和TCR特性。
➢ 最常用电阻材料：镍铬合金（NiCr）、氮化钽 （TaN）、二氧化铬（CrO2 ）。
五、薄膜材料
2、阻挡层材料：改善材料层间的扩散和迁移现象、 改善焊接性能。如，金与电阻之间需要一层阻挡层 材料，减轻NiCr合金中的Cr通过金扩散到表面。 3、导体材料：薄膜混合电路中优选Au作为导体材 料，某些场合可采用铜或铝。 4、薄膜基板：较之厚膜基板选择范围更广，可选择 陶瓷、玻璃或低温陶瓷等。最好的材料是高纯 （99.5%）氧化铝（蓝宝石）。
3、电镀薄膜技术
电镀：将基板和阳极悬挂在含有待镀物质的导电 溶液里，在两极间施加电位，可用于金属材料电镀 在导电表面上。
电镀法特点：制备贵金属薄膜时，电镀法可有效 增加膜厚度，且节约使用的靶材，经济性好。但可 电镀的材料仅限于金属。比如，先溅射金膜，再电 镀增加金膜厚度。
薄膜制备完成后进行光刻和刻蚀，以获得所需要 的薄膜电路图形……
一、丝网印刷
➢丝网印刷步骤： 【1】丝网固定在丝网印刷机上； 【2】基板直接放在丝网下面，平行紧贴； 【3】涂布浆料在丝网上面； 【4】刮板在丝网表面平行运动，使浆料落至基板上。
➢丝网印刷基本步骤
刮 丝网定位
板 浆 料
钢 网
基板
填料
印刷
脱模
➢丝网印刷的注意事项
【浆料参数难以预测】：粘度变化 【丝网脱离工艺】：接触式和非接触式 【浆料的触变性】：非牛顿流体 【印刷线条的清晰度和精确度】：基板表面张力>丝网
➢ 薄膜的含义不只是膜的实际厚度，更多的是指在 基板上的膜产生方式。 ➢ 若固体膜物质三维尺寸中，某一维尺寸（通常指 厚度）远小于另外两维尺寸，该固体膜称为薄膜。
四、ຫໍສະໝຸດ Baidu膜技术
【薄膜技术与厚膜技术的区别】 厚膜技术是“加法技术”，而薄膜技术是“减法技 术”。 使用光刻与刻蚀等工艺使薄膜技术得到的图形特 征尺寸更小，线条更清晰：更适合高密度和高频率 环境。
第三章 厚/薄膜技术(二)
前课回顾
1.厚膜导体材料的主要作用
【电互连】—平面导电布线和多层导体层电连接 【元器件安装区域】—焊盘和共晶连接
2.厚膜导体材料的基本类型
可空气烧结厚膜导体、可氮气烧结厚膜导体和须还原气 氛烧结厚膜导体。
3.厚膜电阻的电性能
初始电阻性能和时间相关性能
前课回顾
4.为什么相同成分和电压应力下，长电阻较之短电 阻电位漂移要小？ P60
电子束蒸发：利用高电压加速并聚焦电子束，直接打到源 表面使金属熔化并蒸发到基片表面形成薄膜。
➢ 蒸发淀积薄膜技术要点
（1）蒸发成膜需要相当高的真空度：原因？
1）降低蒸汽压力，从而降低蒸发材料所需的温度； 2）减少蒸发室内气体分子散射，增加原子平均自由程度 ，且能使蒸发原子以直线形式运动，改善均匀性； 3）去除污染物和组分，如氧和氮，提高纯净度。
分，时间约为5-15min：以保证粘度下降的浆 料有足够的时间挥发和恢复粘度：维持印刷膜 的边缘清晰度。
2）强制干燥——70至150摄氏度温度范围 内强制干燥，时间约15min，注意抽风排除溶 剂，防止对烧结气氛产生影响。
➢浆料干燥工艺参数控制
➢主要控制参数： 【干燥气氛纯洁度】
干燥过程须在洁净室内进行(<100000级），防止灰尘 或纤维屑等落在烘干的膜表面，以免后续烧结产生缺陷。
➢厚膜与薄膜的比较
薄膜电路可以提供更好的线条清晰度、更细的线 宽和更好的电阻性能等，但是也存在一些不足：
【薄膜工艺成本更高】
【多层结构制作困难，工艺复杂度和成本极高】
【方块电阻率R的限W制BTL】
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改善措施：厚膜技术与薄膜技术相结合，但应用 不太广泛，技术存在“瓶颈”。
➢厚膜与薄膜的比较
• 电流的方向定义电阻的长度方向，与印刷厚度有关 • 长电阻——高阻值电阻，短电阻——低阻值电阻 • 相同电压梯度下，高阻值电阻的电阻漂移比低阻值
电阻的小
主要内容
➢ 一、丝网印刷 ➢ 二、厚膜浆料干燥 ➢ 三、厚膜浆料烧结 ➢ 四、薄膜技术 ➢ 五、薄膜材料
一、丝网印刷
丝网印刷是将浆料按照基板表面图案涂布在基板上的 工艺，通常浆料印刷通过不锈钢网的网孔印刷涂布至基 板表面，不锈钢网网孔的设计制作采用掩模技术。
➢典型的薄膜电路
典型的薄膜电路由淀积在基板上的三层材料组成： 底层材料：电阻材料+基板粘结 中层材料：扩散阻挡+导体-电阻粘结 顶层材料：导电层
➢典型的薄膜生长工艺 薄膜工艺通常采用物理气相淀积制备薄膜。
电镀
直流溅射 射频溅射 磁控溅射
1、溅射淀积薄膜
利用辉光放电效应产生的高能粒子（等离子体中的离 子），对高纯度被溅射物质电极（靶材）进行轰击。等离 子体中离子动量转移给待溅射物质粒子后淀积在基板上。