集成电路芯片封装技术之厚膜技术(ppt 25页)
合集下载
芯片封装技术培训课件
芯片封装技术培训课件芯片封装技术培训课件芯片封装技术是现代电子行业中不可或缺的一环。
它起到了保护芯片、传导热量、提高电气连接性和机械强度等重要作用。
本文将介绍芯片封装技术的基本原理、封装材料的选择以及未来发展趋势。
一、芯片封装技术的基本原理芯片封装技术是将芯片封装在外壳中，以保护芯片免受外界环境的影响。
它通过将芯片与外界连接，实现芯片与外界设备的通信和互动。
封装过程中，需要将芯片与封装材料进行粘合，并通过焊接等手段实现电气连接。
芯片封装技术的基本原理可以分为以下几个步骤：首先，将芯片放置在封装基板上，并使用导电胶水将芯片固定在基板上。
接下来，通过焊接技术将芯片的引脚与基板上的连接线连接起来，形成电气连接。
最后，使用封装材料将芯片封装在外壳中，以保护芯片免受外界环境的影响。
二、封装材料的选择封装材料的选择对芯片封装技术起着至关重要的作用。
合适的封装材料可以提供良好的机械强度、导热性能和电气连接性，从而保护芯片的正常运行。
在选择封装材料时，需要考虑以下几个因素：首先，材料的导热性能。
芯片在工作过程中会产生大量的热量，如果导热性能不好，会导致芯片温度过高，影响芯片的正常工作。
其次，材料的机械强度。
封装材料需要具备足够的机械强度，以保护芯片不受外力损伤。
最后，材料的电气连接性。
封装材料需要具备良好的导电性能，以实现芯片与外界设备的电气连接。
常见的封装材料包括有机封装材料、无机封装材料和复合封装材料等。
有机封装材料通常具有良好的导热性能和电气连接性，但机械强度较差；无机封装材料具有较好的机械强度和导热性能，但电气连接性较差；复合封装材料则综合了有机和无机封装材料的优点，具有较好的综合性能。
三、芯片封装技术的未来发展趋势随着电子行业的快速发展，芯片封装技术也在不断进步和创新。
未来，芯片封装技术将朝着以下几个方向发展：首先，封装材料的研发将更加注重环保和可持续性。
随着环境保护意识的增强，封装材料的研发将更加注重减少对环境的影响，并提高材料的可持续性。
《厚膜与薄膜技术》PPT课件
参数意义：浆料内颗粒尺寸分布和弥散的度量
测量工具：细度计
测量结果：能得到颗粒
的最大、最小和平均粒径
2021/5/28
超大规模集成电路硅衬底抛光
14
2021/5/28
固体粉末百分比含量
参数意义：有效物质与粘贴成分的质量与浆料总质量 的比值，一般为85％～92％〔质量百分比〕。
测量方法：取少量浆料样品称重，然后放在大约 400℃的炉子里直到所有的有机物烧尽，重新称量样 品。
2021/5/28
提供元器件与膜布线之间以及与更高一级组装的电互连。
提供端接区以连接厚膜电阻。
提供多层电路超导大规体模层集成之电间路硅的衬电底连抛光接。
19
2021/5/28
厚膜导体材料有三种根本类型：
可空气烧结：由不容易形成氧化物的贵金属制成的，主要 的金属是金和银，它们可以是纯态的，也可与钯或与铂存 在于合金化的形式。
印刷后，必须有足够的时间使浆料粘度增加到接近 静止粘度〔流平〕，如果在流平前把浆料置于烘干 工艺的条件下，那么浆料由于温度的升高而变得稀 薄，印出的图形将会丧失线条的清晰度。
浆料粘度的调节：
参加适当的溶剂可以很容易的降低粘度，当浆料罐 已开启屡次或把浆料从丝网返回罐中时，常常需要 这么做。
增加浆料的粘度是很困难的，需要参加更多的不挥
2021/5/28 更为困难。
超大规模集成电路硅衬底抛光
8
2021/5/28
〔2〕金属氧化物材料：一种纯金属例如Cu、Cd与浆料 的混合物
粘贴机理：纯金属在基板外表与氧原子反响形成氧化物， 金属与其氧化物粘接并通过烧结而结合在一起。属于 氧化物键合或分子键合。
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。但烧 结温度较高，一般在950～1000℃下烧结，加速了厚 膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。
测量工具：细度计
测量结果：能得到颗粒
的最大、最小和平均粒径
2021/5/28
超大规模集成电路硅衬底抛光
14
2021/5/28
固体粉末百分比含量
参数意义：有效物质与粘贴成分的质量与浆料总质量 的比值，一般为85％～92％〔质量百分比〕。
测量方法：取少量浆料样品称重，然后放在大约 400℃的炉子里直到所有的有机物烧尽，重新称量样 品。
2021/5/28
提供元器件与膜布线之间以及与更高一级组装的电互连。
提供端接区以连接厚膜电阻。
提供多层电路超导大规体模层集成之电间路硅的衬电底连抛光接。
19
2021/5/28
厚膜导体材料有三种根本类型：
可空气烧结：由不容易形成氧化物的贵金属制成的，主要 的金属是金和银，它们可以是纯态的，也可与钯或与铂存 在于合金化的形式。
印刷后，必须有足够的时间使浆料粘度增加到接近 静止粘度〔流平〕，如果在流平前把浆料置于烘干 工艺的条件下，那么浆料由于温度的升高而变得稀 薄，印出的图形将会丧失线条的清晰度。
浆料粘度的调节：
参加适当的溶剂可以很容易的降低粘度，当浆料罐 已开启屡次或把浆料从丝网返回罐中时，常常需要 这么做。
增加浆料的粘度是很困难的，需要参加更多的不挥
2021/5/28 更为困难。
超大规模集成电路硅衬底抛光
8
2021/5/28
〔2〕金属氧化物材料：一种纯金属例如Cu、Cd与浆料 的混合物
粘贴机理：纯金属在基板外表与氧原子反响形成氧化物， 金属与其氧化物粘接并通过烧结而结合在一起。属于 氧化物键合或分子键合。
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。但烧 结温度较高，一般在950～1000℃下烧结，加速了厚 膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。
薄厚膜技术
➢薄膜技术
薄膜技术是一种减法技术，在整个基板上覆几层金属
膜，一些不需要的部分被光刻掉。用光刻工艺形成的 图形比厚膜工艺能够形成的线条更窄、边缘更清晰。 这个特性促进了薄膜技术在高密度和高频领域的应用 薄膜技术利用热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、化学气相 沉积等薄膜镀着技术配合微影成像与蚀刻等技术在基 板上制成导线电路与各种电阻、电容等元件。
➢厚膜技术
厚膜技术是采用丝网印刷和烧结等工艺，将传统无
源元件（电阻、电容）及导线电路形成于散热良好 的陶瓷绝缘基板表面。 厚膜技术的基本内容是印刷和烧结。 网印是使用刮刀将导体浆料、电阻浆料和介质浆料 等刷过镂刻有电路图形的网板或金属板，以在陶瓷 基板表面形成所需的电路、电阻、电容图形，再经 过烧结或聚合完成膜与基板的粘接。 烧结技术也包括陶瓷基板的制作。
✓ 电容材料 氧化钽（Ta2O5）、氮化硅（Si3N4）
✓ 绝缘层材料 氧化硅、聚亚醯胺
光刻
在光刻工艺中，基板上涂一层光敏材料，紫外线透过在玻璃 上形成的图案对光敏材料进行曝光。不需要的材料，即没有 被光刻胶保护的部分，可以通过“湿法”（化学）刻蚀来去 除，也可以通过“干法”（溅散）刻蚀去除。
化学刻蚀仍然是薄膜刻蚀的最常用的方法，但许多制造商 用采用溅射刻蚀。在这项技术中，基板覆盖上光刻胶，与化 学刻蚀完全一样的方法露出图形。接着将基板放置于等离子 体内，加上电位。实际上，在溅散刻蚀过程中基板起靶的作 用，气体离子轰击薄膜的暴露部分除去不需要的材料。光刻 胶膜比溅散的薄膜厚很多，故它是不受影响的。
先用丝绸、尼龙或不锈钢丝编织成的网绷紧在框架上 ，再将刻有导体或电阻图形的有机膜或金属箔（称掩模 ）贴到丝网上。
印刷时，将基板放在丝网下面，而将浆料放在丝网上 面，然后用橡胶或塑料制成的刮板以一定的速度和压力 在丝网上移动，使它通过掩模上的开孔图形而漏印到基 板上，于是在基板上便得到该浆料印出的所需图形。
集成电路芯片封装第十五讲共25页
集成电路芯片封装第十五讲
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
Hale Waihona Puke •10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
Hale Waihona Puke •10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
集成电路的封装工艺与技术PPT课件
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第14页/共23页
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第15页/共23页
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
塑料封装材料 EMC
• 反应原理
环氧树脂+酚醛树脂→热固性塑料
• 应用领域
• 因为塑料封装成本低、工艺简 单且可靠性高。
第5页/共23页
三种封装材料的对比
• 金属封装材料
• 热导率高，但热膨胀系数不匹配。金属封装性能没有陶瓷封装好。
• 陶瓷封装材料
• 气密性好、热导率高、热膨胀系数较匹配。
• 塑料封装材料
光检
晶圆切割
晶圆清洗
FOL
第9页/共23页
引线焊接
成型、光检
光检
电镀退火
注塑
电镀
激光打字
高温固化
EOL
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
第10页/共23页
磨片
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
1. I/O引脚数较多，但引脚间距并不小，从 而提高了组装成品率
2. 虽然功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯 片法焊接，从而可以改善它的电气性能；
3. 可以使内存在体积不变的情况下，内存 容量提高两到三倍
4. 寄生参数减小，信号传输延迟小，可靠 性高
第14页/共23页
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第15页/共23页
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
塑料封装材料 EMC
• 反应原理
环氧树脂+酚醛树脂→热固性塑料
• 应用领域
• 因为塑料封装成本低、工艺简 单且可靠性高。
第5页/共23页
三种封装材料的对比
• 金属封装材料
• 热导率高，但热膨胀系数不匹配。金属封装性能没有陶瓷封装好。
• 陶瓷封装材料
• 气密性好、热导率高、热膨胀系数较匹配。
• 塑料封装材料
光检
晶圆切割
晶圆清洗
FOL
第9页/共23页
引线焊接
成型、光检
光检
电镀退火
注塑
电镀
激光打字
高温固化
EOL
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
第10页/共23页
磨片
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
1. I/O引脚数较多，但引脚间距并不小，从 而提高了组装成品率
2. 虽然功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯 片法焊接，从而可以改善它的电气性能；
3. 可以使内存在体积不变的情况下，内存 容量提高两到三倍
4. 寄生参数减小，信号传输延迟小，可靠 性高
第3章厚膜与薄膜技术资料
半导体集成电路封装技术
2019/6/25
天津工业大学
主讲人：张建新 主楼 A415
1
课程概况
第1章 集成电路芯片封装概述
第2章 封装工艺流程
第3章 厚膜与薄膜技术
第4章 焊接材料
第5章 印制电路板
第6章 元器件与电路板的接合
第7章 封胶材料与技术
第8章 陶瓷封装
第9章 塑料封装
在基板上制成导线互连结构以组合各种电路元器件， 而成为所谓的混合集成电路封装。
基板材料： 氧化铝、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铍、碳化硅、石英 等均可以作为这两种技术的陶瓷类基板材料 薄膜技术也可以使用硅与砷化镓晶圆片作基板材料
2019/6/25
3
3.1 厚膜技术
厚膜混合电路的工艺简述： 用丝网印刷方法把导体浆料、电阻浆料和绝缘材料(介 质或介电材料)浆料等转移到基板上来制造的。印刷的 膜经过烘干以去除挥发性的成分，然后暴露在较高的 温度下烧结以活化粘接机构，完成膜与基板的粘接。
（1）烧结玻璃材料：使用玻璃或釉料(非晶玻璃)的膜
粘接机理：化学键合和物理键合。总的粘接结果是这两 种因素的叠加，物理键合比化学键合在承受热循环或热 储存时更易退化，通常在应力作用下首先发生断裂。
基体作用：使有效物质悬浮，并保持彼此接触，有利于 烧结并为膜的一端到另一端提供了一连串的三维连续通 路。主要的厚膜玻璃是基于B2O3-SiO2网络形成体。
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。 但烧结温度较高，一般在950～1000℃下烧结， 加速了厚膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。
（3）混合粘接系统：利用反应的氧化物和玻璃材料。
粘接机理：氧化物一般为ZnO或CaO，在低温下发 生反应，但是不如铜那样强烈。再加入比在玻璃料 中浓度要低些的玻璃以增加附着力。
2019/6/25
天津工业大学
主讲人：张建新 主楼 A415
1
课程概况
第1章 集成电路芯片封装概述
第2章 封装工艺流程
第3章 厚膜与薄膜技术
第4章 焊接材料
第5章 印制电路板
第6章 元器件与电路板的接合
第7章 封胶材料与技术
第8章 陶瓷封装
第9章 塑料封装
在基板上制成导线互连结构以组合各种电路元器件， 而成为所谓的混合集成电路封装。
基板材料： 氧化铝、玻璃陶瓷、氮化铝、氧化铍、碳化硅、石英 等均可以作为这两种技术的陶瓷类基板材料 薄膜技术也可以使用硅与砷化镓晶圆片作基板材料
2019/6/25
3
3.1 厚膜技术
厚膜混合电路的工艺简述： 用丝网印刷方法把导体浆料、电阻浆料和绝缘材料(介 质或介电材料)浆料等转移到基板上来制造的。印刷的 膜经过烘干以去除挥发性的成分，然后暴露在较高的 温度下烧结以活化粘接机构，完成膜与基板的粘接。
（1）烧结玻璃材料：使用玻璃或釉料(非晶玻璃)的膜
粘接机理：化学键合和物理键合。总的粘接结果是这两 种因素的叠加，物理键合比化学键合在承受热循环或热 储存时更易退化，通常在应力作用下首先发生断裂。
基体作用：使有效物质悬浮，并保持彼此接触，有利于 烧结并为膜的一端到另一端提供了一连串的三维连续通 路。主要的厚膜玻璃是基于B2O3-SiO2网络形成体。
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。 但烧结温度较高，一般在950～1000℃下烧结， 加速了厚膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。
（3）混合粘接系统：利用反应的氧化物和玻璃材料。
粘接机理：氧化物一般为ZnO或CaO，在低温下发 生反应，但是不如铜那样强烈。再加入比在玻璃料 中浓度要低些的玻璃以增加附着力。
集成电路芯片封装技术之厚膜技术PPT(25张)
氮气中烧结的有机载体必须发生分解和热解聚。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷， 需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 在大约100℃以上就会迅速蒸发，典型材料是萜品醇、 丁醇和某些络合的乙醇；
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜 技术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
厚膜电路特点及应用
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不 包括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动 系统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普 通PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
•
9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。
•
10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。
•
11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷， 需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 在大约100℃以上就会迅速蒸发，典型材料是萜品醇、 丁醇和某些络合的乙醇；
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜 技术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
厚膜电路特点及应用
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不 包括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动 系统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普 通PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
•
9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。
•
10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。
•
11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。
集成电路芯片封装技术第三章 厚薄膜技术
玻璃-氧化物粘接机理： 氧化物一般为氧化锌或氧化钙，低温下可发生反应，克
服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
重庆城市管理职业学院
第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
重庆城市管理职业学院
球磨设备和临界速率
第三章
重庆城市管理职业学院
厚膜浆料的参数
第三章
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
重庆城市管理职业学院
厚膜技术
第三章
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
重庆城市管理职业学院
厚膜浆料的制备
第三章
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
重庆城市管理职业学院
第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
重庆城市管理职业学院
球磨设备和临界速率
第三章
重庆城市管理职业学院
厚膜浆料的参数
第三章
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
重庆城市管理职业学院
厚膜技术
第三章
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
重庆城市管理职业学院
厚膜浆料的制备
第三章
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章 厚/薄膜技术
前课回顾
1.芯片互连技术的分类
2.WB技术、TAB技术与FCB技术的概念 3.三种芯片互连技术的对比分析
芯片互连技术对比分析
主要内容
➢ 厚膜技术简介
➢ 厚膜导体材料
膜技术简介
厚膜（Thick Film）技术和薄膜技术（Thin Film）是电 子封装中的重要工艺技术，统称为膜技术。可用以制作电 阻、电容或电感等无源器件，也可以在基板上制成布线导 体和各类介质膜层以连接各种电路元器件，从而完成混合 （Hybrid）集成电路电子封装。
聚合物厚膜材料：包含带有导体、电阻或绝缘颗粒的聚 合物材料混合物，通常在85-300摄氏度范围内固化。聚 合物导体主要是C和Ag，常用于有机基板材料上。
金属陶瓷厚膜：玻璃陶瓷和金属的混合物，通常在8501000摄氏度的范围内烧结。
传统厚膜浆料的主要成分
传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分： 有效物质—决定膜功能 粘结成分—提供膜与基板间的粘结以及使有效物
厚膜技术
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
厚膜电路特点及应用
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不包 括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动系 统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普通 PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
氮气中烧结的有机载体必须发生分解和热解聚。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷， 需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 在大约100℃以上就会迅速蒸发，典型材料是萜品醇、 丁醇和某些络合的乙醇；
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
球磨设备和临界速率
厚膜浆料的参数
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
为适应丝网印刷，浆料需具有下述特性： 【流体比须具有一个屈服点】—印刷后静止不流动，流动最 小压力远大于重力 【流体应具有某种触变性】—剪切速率影响流体流动性 【流体应具有某种程度滞后作用】—粘度随压力降低而增加
质保持悬浮状态的基体； 有机粘结剂—提供丝网印刷时的合适流动性能； 溶剂或稀释剂—决定运载剂的粘度
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有效物质
浆料中的有效物质决定烧结膜的电性能，如果是金属则 烧结膜是导体，如果是金属氧化物则是一种电阻；如果有 效物质是一种绝缘材料，则烧结后的膜是一种介电体，有 效物质一般以粉末形式出现，颗粒尺寸为1-10um，平均粒 径约5um。
牛顿内摩擦定律表达式：τ=μγ 式中：τ--所加剪切应力；
γ--剪切速率（流速梯度）； μ--度量液体粘滞性大小的物理量—黏度，其物 理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。 服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
厚பைடு நூலகம்多层制作步骤
厚膜浆料
厚膜浆料可分为聚合物厚膜、难熔材料厚膜和金属陶 瓷厚膜；其中，难熔材料厚膜是特殊一类金属陶瓷厚膜， 需要在较之传统金属陶瓷材料更高的温度下进行烧结。
服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
有机粘结剂不挥发，但在高温下趋于烧尽，粘结剂 在烧结过程中必须被完全氧化，不能存在有影响膜的 残余物质（C）存在。
通常情况下介电体是绝缘体，在外加一定强度电场的情 况下，会导致电击穿成为导电材料，常用于制作电容器。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—粘结成分
粘接成分：主要有两类物质用于厚膜与基板的粘接：玻 璃材料和金属氧化物，可以单独使用或者一起使用。
玻璃材料粘接机理： 【与基板中的玻璃发生化学反应】和【玻璃态物质熔融流 入基板不规则表面】
厚膜浆料
所有厚膜浆料通常有两个共性： 一、适于丝网印刷的具有非牛顿流变能力的黏性流体； 二、有两种不同的多组分相组成，一个是功能相，提供最
终膜的电和力学性能，另一个是载体相（粘合剂），提供合 适的流变能力。
牛顿流体和非牛顿流体
牛顿流体指剪切应力与剪切变形速率成线性关系，即在 受力后极易变形，且剪切应力与变形速率成正比的低粘 性流体。凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。
厚膜导体材料
厚膜导体在混合电路中实现的功能： 【提供电路节点间的导电布线功能】 【提供后续元器件焊接安装区域】 【提供电互连：元器件、膜布线和更高级组装互连】 【提供厚膜电阻的端接区】 【提供多层电路导体层间的电气连接】
玻璃粘结的不足？ 物理过程因存在热循环和热储存而退化 烧结玻璃材料表面存在玻璃相，影响后续组装工艺。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—粘结成分
金属氧化物粘接机理： 金属Cu和Cd（镉）与浆料混合，发生基板表面氧化反
应生成氧化物，金属与氧化物粘结并通过烧结结合在一起。 金属氧化物粘结的优缺点？
玻璃-氧化物粘接机理： 氧化物一般为氧化锌或氧化钙，低温下可发生反应，克
厚膜浆料的制备
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
前课回顾
1.芯片互连技术的分类
2.WB技术、TAB技术与FCB技术的概念 3.三种芯片互连技术的对比分析
芯片互连技术对比分析
主要内容
➢ 厚膜技术简介
➢ 厚膜导体材料
膜技术简介
厚膜（Thick Film）技术和薄膜技术（Thin Film）是电 子封装中的重要工艺技术，统称为膜技术。可用以制作电 阻、电容或电感等无源器件，也可以在基板上制成布线导 体和各类介质膜层以连接各种电路元器件，从而完成混合 （Hybrid）集成电路电子封装。
聚合物厚膜材料：包含带有导体、电阻或绝缘颗粒的聚 合物材料混合物，通常在85-300摄氏度范围内固化。聚 合物导体主要是C和Ag，常用于有机基板材料上。
金属陶瓷厚膜：玻璃陶瓷和金属的混合物，通常在8501000摄氏度的范围内烧结。
传统厚膜浆料的主要成分
传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分： 有效物质—决定膜功能 粘结成分—提供膜与基板间的粘结以及使有效物
厚膜技术
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
厚膜电路特点及应用
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不包 括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动系 统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普通 PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
氮气中烧结的有机载体必须发生分解和热解聚。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷， 需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 在大约100℃以上就会迅速蒸发，典型材料是萜品醇、 丁醇和某些络合的乙醇；
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
球磨设备和临界速率
厚膜浆料的参数
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
为适应丝网印刷，浆料需具有下述特性： 【流体比须具有一个屈服点】—印刷后静止不流动，流动最 小压力远大于重力 【流体应具有某种触变性】—剪切速率影响流体流动性 【流体应具有某种程度滞后作用】—粘度随压力降低而增加
质保持悬浮状态的基体； 有机粘结剂—提供丝网印刷时的合适流动性能； 溶剂或稀释剂—决定运载剂的粘度
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有效物质
浆料中的有效物质决定烧结膜的电性能，如果是金属则 烧结膜是导体，如果是金属氧化物则是一种电阻；如果有 效物质是一种绝缘材料，则烧结后的膜是一种介电体，有 效物质一般以粉末形式出现，颗粒尺寸为1-10um，平均粒 径约5um。
牛顿内摩擦定律表达式：τ=μγ 式中：τ--所加剪切应力；
γ--剪切速率（流速梯度）； μ--度量液体粘滞性大小的物理量—黏度，其物 理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。 服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
厚பைடு நூலகம்多层制作步骤
厚膜浆料
厚膜浆料可分为聚合物厚膜、难熔材料厚膜和金属陶 瓷厚膜；其中，难熔材料厚膜是特殊一类金属陶瓷厚膜， 需要在较之传统金属陶瓷材料更高的温度下进行烧结。
服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
有机粘结剂不挥发，但在高温下趋于烧尽，粘结剂 在烧结过程中必须被完全氧化，不能存在有影响膜的 残余物质（C）存在。
通常情况下介电体是绝缘体，在外加一定强度电场的情 况下，会导致电击穿成为导电材料，常用于制作电容器。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—粘结成分
粘接成分：主要有两类物质用于厚膜与基板的粘接：玻 璃材料和金属氧化物，可以单独使用或者一起使用。
玻璃材料粘接机理： 【与基板中的玻璃发生化学反应】和【玻璃态物质熔融流 入基板不规则表面】
厚膜浆料
所有厚膜浆料通常有两个共性： 一、适于丝网印刷的具有非牛顿流变能力的黏性流体； 二、有两种不同的多组分相组成，一个是功能相，提供最
终膜的电和力学性能，另一个是载体相（粘合剂），提供合 适的流变能力。
牛顿流体和非牛顿流体
牛顿流体指剪切应力与剪切变形速率成线性关系，即在 受力后极易变形，且剪切应力与变形速率成正比的低粘 性流体。凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。
厚膜导体材料
厚膜导体在混合电路中实现的功能： 【提供电路节点间的导电布线功能】 【提供后续元器件焊接安装区域】 【提供电互连：元器件、膜布线和更高级组装互连】 【提供厚膜电阻的端接区】 【提供多层电路导体层间的电气连接】
玻璃粘结的不足？ 物理过程因存在热循环和热储存而退化 烧结玻璃材料表面存在玻璃相，影响后续组装工艺。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—粘结成分
金属氧化物粘接机理： 金属Cu和Cd（镉）与浆料混合，发生基板表面氧化反
应生成氧化物，金属与氧化物粘结并通过烧结结合在一起。 金属氧化物粘结的优缺点？
玻璃-氧化物粘接机理： 氧化物一般为氧化锌或氧化钙，低温下可发生反应，克
厚膜浆料的制备
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。