厚膜技術的學習材料第1頁/共51頁3.厚膜技術3.1厚膜混合電路定義3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.3厚膜漿料的關鍵參數3.4不同的厚膜材料

3.4.1厚膜導體材料

3.4.2厚膜介質材料

3.4.3釉面材料

3.4.4功能厚膜材料

3.4.5厚膜電阻第2頁/共51頁3.1厚膜混合電路定義

厚膜混合電路是以陶瓷作為線路的基板，將導體網路及主（被）動元件（如R，IC，Diode，Cap，Inductors，ASIC等）利用絲網印刷技術，印于基板表面，通過互連封裝作業連接輸出引腳，而形成一個功能完整，保密性高的應用IC,我們通稱為厚膜混合電路(ThickFilmHybridCircuit).

第3頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.1厚膜漿料的特性及分類流體類型觸變性第4頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.1厚膜漿料的共性及分類金屬陶瓷厚膜難熔材料厚膜（還原氣氛，高溫）聚合物厚膜（有機基板）第5頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的原材料有效物質；粘貼成分；有機粘貼劑；溶劑或稀釋劑.第6頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的原材料有效物質:功能性顆粒粒徑：1-10μm;

形貌：球狀，圓片狀等第7頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的原材料粘貼成分：玻璃（鉛硼硅玻璃）和金屬氧化物；作用：提供物理化學結合；提供功能相顆粒保持接觸；

第8頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的原材料有機粘貼劑：具有觸變性流體；乙基纖維素和各種丙烯酸樹脂；作用：使功能顆粒與粘貼成分保持懸浮；賦予良好流動性及可印刷性.溶劑及稀釋劑：松油醇，丁醇，增塑劑表面活性劑作用：調整粘度，易于印刷；第9頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的制備工藝MetalpowderAdditiveBinderMixingMillingFinenessSolidcontentViscosity第10頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的制備工藝第11頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的制備工藝所用球磨介質為2mm瑪瑙球第12頁/共51頁3.2厚膜漿料的原材料及制備工藝3.2.2厚膜漿料的制備工藝三輥研磨機第13頁/共51頁3.3厚膜漿料的關鍵參數3.3.1顆粒粒度第14頁/共51頁3.3厚膜漿料的關鍵參數3.3.2粘度與TI因子粘度單位換算：厘泊（cP），1cP=1000Pa.S第15頁/共51頁3.3厚膜漿料的關鍵參數3.3.2固含量功能相與黏貼成分的質量與漿料總質量的比值。作用：保證燒成厚膜的密實度及性能可靠性；使漿料具有良好的流動性，進而保證印刷質量第16頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.1厚膜導體材料實現的功能：（1）在電路節點之間提供導電布線；（2）提供多層電路導體層之間的電連接；（3）提供端接區以連接厚膜電阻；（4）提供元器件與膜布線以及更高一級組裝的電互連；（5）提供安裝區域，一邊安裝元器件.第17頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.1厚膜導體材料

厚膜導體中的導體材料分貴金屬和賤金屬，厚膜與基板的附著力或由導體金屬自身的化學結合來實現，或由導體中添加的百分之幾的玻璃來實現.金屬要求：電導率高，且與溫度的相關性小；與介電體及電阻體相容性好，不發生遷移現象；

可以焊接及引線鍵合；不發生焊接浸蝕；資源豐富，價格便宜；

第18頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.1厚膜導體材料金導體：不易氧化，可用于高可靠性場合，如軍事、醫學等金易于與錫合金化，并融入其中，形成金屬間化合物，因此金常與鉑或者鈀預先形成化合物以防止與錫作用。銀導體：最大的特點是電導率高，最大的缺點是易遷移；利用鈀和鉑同樣可使銀的遷移速率降低（4：1）

第19頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.1厚膜導體材料銅導體：具有很高的電導率、可焊接、耐遷移性、耐焊料浸蝕性都好，而且價格便宜，但是Cu容易氧化，氧含量應控制在幾個ppm以下.第20頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.2厚膜介質材料

HK介電體:K值在數百以上，主要用于厚膜電容器的介電質，BaTiO3為主要成分,但燒成體為多孔質，耐濕性差。目前隨著助燒劑的改進，HK介電體又取得了重大進展；

LK介電體:K值一般在10以下，多用于表面鈍化、交叉絕緣層、多層布線絕緣層以及低容量電容器等。主要有兩類即非晶玻璃系列和晶態系列的介電體.

第21頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.3釉面材料

可在較低溫度下燒結的非晶玻璃（550℃）.

作用：提供機械、化學以及電氣保護；阻擋焊料散布；改善厚膜電阻調阻后的穩定性.

第22頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.4功能厚膜材料傳感器功能元器件燃油傳感器陶瓷電路板

電子回路功能元器件第23頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻第24頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻第25頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的結構第26頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝第27頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝印刷正導與背導所用基板為96%氧化鋁基板第28頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝印刷電阻層第29頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝印刷G1即釉面材料第30頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻激光調阻第31頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝印刷G2第32頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝印刷mark第33頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝磁控濺射測導第34頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝電鍍鎳、錫第35頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝絲網印刷的原理第36頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝絲網材料尼龍絲網-油墨透過性好；可使用粘度大及顆粒大的油墨；有適當的柔軟性，對承印物的適應性好；拉伸強度及耐摩擦性好，使用壽命長；耐酸堿和化學溶劑。金屬絲網-圖形尺寸穩定，實用于印刷高精度線路；耐堿性及抗拉強度很好，耐熱性強。聚酯絲網-彈性強，耐酸性很好；吸濕性低，耐熱性較尼龍強，尺寸穩定性好。第37頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝燒結是實現漿料功能十分重要的制程關鍵點：?溫度曲線?燒結氣氛第38頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝第39頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝第40頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝氣流量的計算排焦氣流:由PLAWS公式計算燒結氣流：1.3倍排膠氣流抽出氣流：足夠抽出排膠和燒結產生的廢氣，由煙霧試驗決定入口和出口:輕微正壓，提供風簾，由煙霧試驗決定排膠氣流的計算公式：V=P×L×A×W×S[l/min]V：排膠氣流所需的量:[l/min]P：漿料印刷面積占基片面積的比率:L：爐子負載因子，單位面積爐帶上基片的面積:A：印刷后單位面積漿料排膠所需的氣流，為常數0.4l/cm2W：爐帶寬度:S：爐帶速度:第41頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的制備工藝燒結氣流不足的影響電阻率高（燒結不好）；表面粗糙（燒結不好）；表面發黑，無光澤（表面受污染）；可焊性差（表面受污染）；附著力低；耐焊性差；引線不容易粘連上；不規則的TCR值.第42頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻所用漿料1945,Centralab,carbonblackresin+Ag;1959,DupontCorp,Ag-Pd.1960’s,DupontCorp,RuO2-basedconductivephase.第43頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻所用漿料第44頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的性能電阻溫度系數：TCR=(R2-R1)/R1（T2-T1）熱端TCR（25-125℃）冷端TCR（-55-25℃）第45頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的性能電阻電壓系數VCR==(R2-R1)/R1（V2-V1）

因電阻漿料中半導體的存在，隨著電壓的增加，電阻下降，因此，VCR均具有負值；

VCR與電阻的長度有關.第46頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5厚膜電阻厚膜電阻的性能電阻噪聲來源：熱噪聲：由于熱引起電子在能級之間隨機躍遷的結果；與頻率無關，為白噪聲；電流噪聲：材料里邊界之間的能級突變，屬于正比1/f頻譜。理論上：高值電阻比低值電阻具有更高的噪聲電平；大面積電阻具有很低的噪聲電平；較厚的電阻具有較低的噪聲電平.第47頁/共51頁3.4不同的厚膜材料3.4.5