| EN

专业高精密PCB电路板研发生产厂家

微波电路板·高频板·高速电路板·双面多层板·HDI电路板·软硬结合板

报价/技术支持·电话:0755-23200081邮箱:sales@ipcb.cn

行业新闻

行业新闻

薄膜电路与厚膜电路的特点及工艺
2021-10-28
浏览次数:92
分享到:

在同一个基片上用蒸发、溅射、电镀等薄膜工艺制成无源网路,并组装上分立的微型元件、器件,外加封装而成的混合集成电路。按无源网路中元件参数的集中和分布情况,薄膜集成电路分为集中参数和分布参数两种。前者适用范围从低频到微波波段,后者只适用于微波波段。
然而用丝网印刷和烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络,并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件,再外加封装而成的混合集成电路。厚膜混合集成电路是一种微型电子功能部件。

1.特点与应用  

(1)与厚膜混合集成电路相比较,薄膜电路的特点是所制作的元件参数范围宽、精度高、温度频率特性好,可以工作到毫米波段。并且集成度较高、尺寸较小。但是所用工艺设备比较昂贵、生产成本较高。薄膜混合集成电路适用于各种电路,特别是要求精度高、稳定性能好的模拟电路。与其他集成电路相比,它更适合于微波电路。

(2)与薄膜混合集成电路相比,厚膜混合集成电路的特点是设计更为灵活、工艺简便、成本低廉,特别适宜于多品种小批量生产。在电性能上,它能耐受较高的电压、更大的功率和较大的电流。厚膜微波集成电路的工作频率可以达到 4HZ以上。它适用于各种电路,特别是消费类和工业类电子产品用的模拟电路。带厚膜网路的基片作为微型印制线路板已得到广泛的应用。

2.主要工艺  

(1)薄膜混合集成电路所用基片有多种,最常用的是玻璃基片,其次是微晶玻璃和被釉陶瓷基片,有时也用蓝宝石和单晶硅基片。为了实现紧密组装和自动化生产,一般使用标准基片。

在基片上形成薄膜有多种方法。制造薄膜网路常用物理汽相淀积(PVD)法,有时还用阳极氧化或电镀法。在物理汽相淀积法中,最常用的是蒸发工艺和溅射工艺。这两种工艺都是在真空室中进行的,所以统称为真空成膜法。用这两种方法,可以制造无源网路中的无源元件、互连线、绝缘膜和保护膜。阳极氧化法可以形成介质膜,并能调整电阻膜的阻值。在制造分布参数微波混合集成电路时,用电镀法增加薄膜微带线的厚度,以减少功耗。

(2)根据电路图先划分若干个功能部件图,然后用平面布图方法转化成基片上的平面电路布置图,再用照相制版方法制作出丝网印刷用的厚膜网路模板。厚膜混合集成电路最常用的基片是含量为96%和85%的氧化铝陶瓷;当要求导热性特别好时,则用氧化铍陶瓷。基片的最小厚度为0.25毫米,最经济的尺寸为35×35~50×50毫米。在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷、烧结和调阻。常用的印刷方法是丝网印刷。

丝网印刷的工艺过程是先把丝网固定在印刷机框架上,再将模版贴在丝网上;或者在丝网上涂感光胶,直接在上面制造模版,然后在网下放上基片,把厚膜浆料倒在丝网上,用刮板把浆料压入网孔,漏印在基片上,形成所需要的厚膜图形。常用丝网有不锈钢网和尼龙网,有时也用聚四氟乙烯网。

在烧结过程中,有机粘合剂完全分解和挥发,固体粉料熔融,分解和化合,形成致密坚固的厚膜。厚膜的质量和性能与烧结过程和环境气氛密切相关,升温速度应当缓慢,以保证在玻璃流动以前有机物完全排除;烧结时间和峰值温度取决于所用浆料和膜层结构。为防止厚膜开裂,还应控制降温速度。常用的烧结炉是隧道窑。为使厚膜网路达到最佳性能,电阻烧成以后要进行调阻。常用调阻方法有喷砂、激光和电压脉冲调整等。

3.材料  

(1)薄膜电路中主要有四种:导电、电阻、介质和绝缘薄膜。导电薄膜用作互连线、焊接区和电容器极板。电阻薄膜形成各种微型电阻。介质薄膜是各种微型电容器的介质层。绝缘薄膜用作交叉导体的绝缘和薄膜电路的保护层。各种薄膜的作用不同,所以对它们的要求和使用的材料也不相同。

而按厚膜的性质和用途,所用的浆料有五类:导体、电阻、介质、绝缘和包封浆料。厚膜材料是一类涂料或浆料,由一种或几种固体微粒(0.2~10微米)均匀悬浮于载体中而形成。为了便于印刷成形,浆料必须具有合适的粘度和触变性(粘度随外力而改变的性质)。固体微粒是厚膜的组成部分,决定膜的性质和用途。载体在烧结过程中分解逸出。载体至少含有三种成分,树脂或聚合物粘合剂、溶剂和表面活化剂。粘合剂给浆料提供基本的流变特性;溶剂稀释树脂,随后挥发掉,以使印刷图样干涸;活化剂使固体微粒被载体浸润并适当分散于载体中。

(2)对导电薄膜的要求除了经济性能外,主要是导电率大,附着牢靠,可焊性好和稳定性高。因尚无一种材料能完全满足这些要求,所以必须采用多层结构。常用的是二至四层结构,如铬-金(Cr-Au)、镍铬-金(Ni Cr-Au)、钛-铂-金(Ti-Pt-Au)、钛-钯-金(Ti-Pd-Au)、钛-铜-金(Ti-Cu-Au)、铬-铜-铬-金(Cr-Cu-Cr-Au)等。微型电容器的极板对导电薄膜的要求略有不同,常用铝或钽作电容器的下极板,铝或金作上极板。

而导体浆料用来制造厚膜导体,在厚膜电路中形成互连线、多层布线、微带线、焊接区、厚膜电阻端头、厚膜电容极板和低阻值电阻。焊接区用来焊接或粘贴分立元件、器件和外引线,有时还用来焊接上金属盖,以实现整块基片的包封。厚膜导体的用途各异,尚无一种浆料能满足所有这些用途的要求,所以要用多种导体浆料。对导体浆料的共同要求是电导大、附着牢、抗老化、成本低、易焊接。常用的导体浆料中的金属成分是金或者金-铂、钯-金、钯-银、铂-银和钯-铜-银。

(3)对电阻薄膜的主要要求是膜电阻范围宽、温度系数小和稳定性能好。最常用的是铬硅系和钽基系。在铬硅系中有镍-铬(Ni-Cr)、铬-钴(Cr-Co)、镍-铬-硅(Ni-Cr-Si)、铬-硅(Cr-Si)、铬-氧化硅(Cr-SiO)、镍铬-二氧化硅(NiCr- )。属于钽基系的有钽(Ta)、氮化钽(Ta2N)、钽-铝-氮(Ta-Al-N)、 钽-硅(Ta-Si)、钽-氧-氮(Ta-O-N)、钽-硅-氧(Ta-Si-O)等。

对介质薄膜要求介电常数大、介电强度高、损耗角正切值小,用得最多的仍是硅系和钽系。即氧化硅(SiO)、二氧化硅、氧化钽和它们的双层复合结构: -SiO和 -SiO2。有时还用氧化钇,氧化铪和钛酸钡等。
为了减小薄膜网路中的寄生效应,绝缘薄膜的介电常数应该很小,因而采用氧化硅(SiO)、二氧化硅、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅 等,适合于微波电路


(4)在厚膜导体浆料中,除了粒度合适的金属粉或金属有机化合物外,还有粒度和形状都适宜的玻璃粉或金属氧化物,以及悬浮固体微粒的有机载体。玻璃可把金属粉牢固地粘结在基片上,形成厚膜导体。常用无碱玻璃,如硼硅铅玻璃。
与导体浆料相同,电阻浆料也有三种成分:导体、玻璃和载体。但是,它的导体通常不是金属元素,而是金属元素的化合物,或者是金属元素与其氧化物的复合物。常用的浆料有铂基、钌基和钯基电阻浆料。
厚膜介质用来制造微型厚膜电容器。对它的基本要求是介电常数大、损耗角正切值小、绝缘电阻大、耐压高、稳定可靠。

介质浆料是由低熔玻璃和陶瓷粉粒均匀地悬浮于有机载体中而制成的。常用的陶瓷是钡、锶、钙的钛酸盐陶瓷。改变玻璃和陶瓷的相对含量或者陶瓷的成分,可以得到具有各种性能的介质厚膜,以满足制造各种厚膜电容器的需要。

厚膜绝缘用作多层布线和交叉线的绝缘层。对它的要求是绝缘电阻高、介电常数小,并且线膨胀系数能与其他膜层相匹配。在绝缘浆料中常用的固体粉粒是无碱玻璃和陶瓷粉粒。

爱彼电路(iPcb®)是专业高精密PCB电路板研发生产厂家,可批量生产4-46层pcb板,电路板,线路板,高频板,高速板,HDI板,pcb线路板,高频高速板,IC封装载板,半导体测试板,多层线路板,hdi电路板,混压电路板,高频电路板,软硬结合板等

X

截屏,微信识别二维码

微信号:IPcb-cn

(点击微信号复制,添加好友)

  打开微信

微信号已复制,请打开微信添加咨询详情!