厚膜集成電路,什么是厚膜集成電路

用絲網印刷和燒結等厚膜工藝在同一基片上制作無源網絡，并在其上組裝分立的半導體器件芯片或單片集成電路或微型元件，再外加封裝而成的混合集成電路。厚膜混合集成電路是一種微型電子功能部件。

1.特點和應用

與薄膜混合集成電路相比，厚膜混合集成電路的特點是設計更為靈活、工藝簡便、成本低廉，特別適宜于多品種小批量生產。在電性能上，它能耐受較高的電壓、更大的功率和較大的電流。厚膜微波集成電路的工作頻率可以達到 4吉赫以上。它適用于各種電路，特別是消費類和工業類電子產品用的模擬電路。帶厚膜網路的基片作為微型印制線路板已得到廣泛的應用。

2.主要工藝

根據電路圖先劃分若干個功能部件圖,然后用平面布圖方法轉化成基片上的平面電路布置圖，再用照相制版方法制作出絲網印刷用的厚膜網路模板。厚膜混合集成電路最常用的基片是含量為96％和85％的氧化鋁陶瓷；當要求導熱性特別好時，則用氧化鈹陶瓷。基片的最小厚度為0.25毫米，最經濟的尺寸為35×35～50×50毫米。在基片上制造厚膜網路的主要工藝是印刷、燒結和調阻。常用的印刷方法是絲網印刷。

絲網印刷的工藝過程是先把絲網固定在印刷機框架上，再將模版貼在絲網上；或者在絲網上涂感光膠，直接在上面制造模版,然后在網下放上基片,把厚膜漿料倒在絲網上，用刮板把漿料壓入網孔,漏印在基片上,形成所需要的厚膜圖形。常用絲網有不銹鋼網和尼龍網，有時也用聚四氟乙烯網。

在燒結過程中，有機粘合劑完全分解和揮發，固體粉料熔融，分解和化合，形成致密堅固的厚膜。厚膜的質量和性能與燒結過程和環境氣氛密切相關，升溫速度應當緩慢，以保證在玻璃流動以前有機物完全排除；燒結時間和峰值溫度取決于所用漿料和膜層結構。為防止厚膜開裂，還應控制降溫速度。常用的燒結爐是隧道窯。

為使厚膜網路達到最佳性能，電阻燒成以后要進行調阻。常用調阻方法有噴砂、激光和電壓脈沖調整等。

3.厚膜材料 　

厚膜是指在基片上用印刷燒結技術所形成的厚度為幾微米到數十微米的膜層。制造這種膜層的材料，稱為厚膜材料。

厚膜材料是一類涂料或漿料，由一種或幾種固體微粒（0.2～10微米）均勻懸浮于載體中而形成。為了便于印刷成形，漿料必須具有合適的粘度和觸變性（粘度隨外力而改變的性質）。固體微粒是厚膜的組成部分，決定膜的性質和用途。載體在燒結過程中分解逸出。載體至少含有三種成分，樹脂或聚合物粘合劑、溶劑和表面活化劑。粘合劑給漿料提供基本的流變特性；溶劑稀釋樹脂，隨后揮發掉，以使印刷圖樣干涸；活化劑使固體微粒被載體浸潤并適當分散于載體中。

按厚膜的性質和用途,所用的漿料有五類:導體、電阻、介質、絕緣和包封漿料。

導體漿料用來制造厚膜導體，在厚膜電路中形成互連線、多層布線、微帶線、焊接區、厚膜電阻端頭、厚膜電容極板和低阻值電阻。焊接區用來焊接或粘貼分立元件、器件和外引線，有時還用來焊接上金屬蓋，以實現整塊基片的包封。厚膜導體的用途各異，尚無一種漿料能滿足所有這些用途的要求，所以要用多種導體漿料。對導體漿料的共同要求是電導大、附著牢、抗老化、成本低、易焊接。常用的導體漿料中的金屬成分是金或者金-鉑、鈀-金、鈀-銀、鉑-銀和鈀-銅-銀。

在厚膜導體漿料中，除了粒度合適的金屬粉或金屬有機化合物外，還有粒度和形狀都適宜的玻璃粉或金屬氧化物，以及懸浮固體微粒的有機載體。玻璃可把金屬粉牢固地粘結在基片上，形成厚膜導體。常用無堿玻璃，如硼硅鉛玻璃。

厚膜電阻是厚膜集成電路中發展最早、制造水平最高的一種厚膜元件，可以制造各種電阻。對厚膜電阻的主要要求是電阻率大、阻值溫度系數小、穩定性好。

與導體漿料相同,電阻漿料也有三種成分：導體、玻璃和載體。但是，它的導體通常不是金屬元素，而是金屬元素的化合物，或者是金屬元素與其氧化物的復合物。常用的漿料有鉑基、釕基和鈀基電阻漿料。

厚膜介質用來制造微型厚膜電容器。對它的基本要求是介電常數大、損耗角正切值小、絕緣電阻大、耐壓高、穩定可靠。

介質漿料是由低熔玻璃和陶瓷粉粒均勻地懸浮于有機載體中而制成的。常用的陶瓷是鋇、鍶、鈣的鈦酸鹽陶瓷。改變玻璃和陶瓷的相對含量或者陶瓷的成分，可以得到具有各種性能的介質厚膜，以滿足制造各種厚膜電容器的需要。

厚膜絕緣用作多層布線和交叉線的絕緣層。對它的要求是絕緣電阻高、介電常數小，并且線膨脹系數能與其他膜層相匹配。在絕緣漿料中常用的固體粉粒是無堿玻璃和陶瓷粉粒。