什么是厚膜電路

  厚膜電路是集成電路的一種，是指將電阻、電感、電容、半導體元件和互連導線通過印刷、燒成和焊接等工序，在基板上制成的具有一定功能的電路單元。

目錄

1 簡介

2 特點和應用

3 主要工藝

4 厚膜材料

簡介編輯

集成電路分為厚膜電路、薄膜電路和半導體集成電路。厚膜電路與薄膜電路的區(qū)別有兩點：其一是膜厚的區(qū)別，厚膜電路的膜厚一般大于10μm，薄膜的膜厚小于10μm，大多處于小于1μm；其二是制造工藝的區(qū)別，厚膜電路一般采用絲網(wǎng)印刷工藝，好的材料基板使用陶瓷作為基板，（較多的使用氧化鋁陶瓷），薄膜電路采用的是真空蒸發(fā)、磁控濺射等工藝方法。

厚膜電路的優(yōu)勢在于性能可靠，設計靈活，投資小，成本低，多應用于電壓高、電流大、大功率的場合。

特點和應用編輯

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(chǎn)。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(yè)類電子產(chǎn)品用的模擬電路。帶厚膜網(wǎng)路的基片作為微型印制線路板已得到廣泛的應用。

主要工藝編輯

根據(jù)電路圖先劃分若干個功能部件圖,然后用平面布圖方法轉(zhuǎn)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(wǎng)印刷用的厚膜網(wǎng)路模板。厚膜混合集成電路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。基片的小厚度為0.25毫米，經(jīng)濟的尺寸為35×35～50×50毫米。在基片上制造厚膜網(wǎng)路的主要工藝是印刷、燒結和調(diào)阻。常用的印刷方法是絲網(wǎng)印刷。

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

在燒結過程中，有機粘合劑完全分解和揮發(fā)，固體粉料熔融，分解和化合，形成致密堅固的厚膜。厚膜的質(zhì)量和性能與燒結過程和環(huán)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(wǎng)路達到好的性能，電阻燒成以后要進行調(diào)阻。常用調(diào)阻方法有噴砂、激光和電壓脈沖調(diào)整等。

厚膜材料編輯

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(shù)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(zhì)）。固體微粒是厚膜的組成部分，決定膜的性質(zhì)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(fā)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(zhì)和用途,所用的漿料有五類:導體、電阻、介質(zhì)、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(qū)、厚膜電阻端頭、厚膜電容極板和低阻值電阻。焊接區(qū)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(xiàn)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(fā)展早、制造水平高的一種厚膜元件，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(shù)小、穩(wěn)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(zhì)用來制造微型厚膜電容器。對它的基本要求是介電常數(shù)大、損耗角正切值小、絕緣電阻大、耐壓高、穩(wěn)定可靠。

介質(zhì)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(zhì)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(shù)小，并且線膨脹系數(shù)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。