厚膜技术
厚膜工艺技术和材料
厚膜工艺技术和材料厚膜工艺技术是一种将材料加工成较厚的薄片或膜的方法，适用于多种材料，如塑料、金属、陶瓷等。
厚膜工艺技术在工业生产中广泛应用，可以制造出各种产品，如塑料制品、电子元件、电池等。
本文将介绍厚膜工艺技术的基本过程和常用材料。
厚膜工艺技术的基本过程包括材料准备、成型和后处理。
首先是材料准备，需要选择适合的材料，并进行预处理，如清洗、去除表面污染物等。
然后是成型过程，通过热压、冷压或注塑等方式将材料加工成所需的形状和厚度。
最后是后处理，包括冷却、修整、去除表面缺陷等。
常用的厚膜工艺材料包括塑料、金属和陶瓷。
塑料是最常见的材料之一，其具有轻便、易加工和成本低的特点，适用于制造各种塑料制品，如塑料碗、餐具、水杯等。
金属材料具有高强度、导电性和耐腐蚀性，适用于制造各种金属制品，如电子元件、汽车零部件等。
陶瓷材料具有高温耐性和耐磨性，适用于制造耐火材料、瓷器等。
厚膜工艺技术具有许多优点。
首先，它可以制造出具有较大厚度和较高强度的产品，适用于要求较高耐磨性和耐冲击性的应用。
其次，厚膜工艺技术可以实现高精度加工，确保产品的尺寸和形状的一致性。
此外，该技术可用于大规模生产，提高生产效率和产品的经济性。
然而，厚膜工艺技术也存在一些限制。
首先，成本较高，需要先进的设备和工艺控制。
其次，该技术对材料的要求较高，要求材料具有良好的热塑性和流动性。
此外，厚膜工艺技术的易操作性也对操作技术人员提出了一定的要求。
总之，厚膜工艺技术是一种重要的加工方法，可以制造出各种产品，广泛应用于各个行业。
随着科学技术的发展，厚膜工艺技术将会越来越先进和成熟，为人们提供更多高品质的产品。
CH3-厚薄膜技术
环氧树脂系导体浆料
树脂浆料
优点
导电材料 块体材料 1 便宜 电阻率的 /Ω•cm 1.63×10-6
第三章 厚薄膜技术 3.3 厚膜材料
导电性粉末的种类及特性
平均粒径 /μm
粒子形状
2 所用设备投资少
1～3 球状、片状
所制成导电 浆料的电阻率 / Ω•cm
用途
印制电路板，键盘开 关，芯片安装，片式 元件电极，LTCC 印制电路板，LTCC 印制电路板，键盘开 关，电磁屏蔽 电磁屏蔽
Ag-Pd ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-钯导体
使用Ag-Pd导体时，通常进行下述试验：
第三章 厚薄膜技术 3.3 厚膜材料
①测定电阻值 （按需要有时也包括TCR） ②浸润性。测量导体膜上焊料液滴的展宽直径。 ④迁移性。在导体图形间滴上水滴，并施加一定电压测量达 到短路今后经过的时间。 ⑤结合强度。在导体膜焊接引线，沿垂直于膜面方向拉伸， 测量拉断时的强度，确定破断位臵，分析断面形貌结构等。 ⑥热老化后的强度。焊接后，在150℃下放臵48小时，测量导 线的结合强度等。
氧化铝陶瓷基板 目前用的比较多的基板，它的主要成分是Al2O3，基板 中Al2O3的含量通常为92-99.9%，Al2O3的含量愈高基板的 性能愈好，但与厚膜的附着力较差，因此一般采用94-96% Al2O3的陶瓷。 这种氧化铝陶瓷板要在1700℃以上高温下烧成，因而 成本比较高。所以国内外也有采用85%和75% Al2O3陶瓷的 ，虽然它们的性能稍差些，但成本低，在一般的电路生产 中可采用。
第三章 厚薄膜技术
3.2 厚膜技术 厚膜技术是用丝网印刷或喷涂等方法，将导体浆料、 电阻浆料和介质浆料等涂覆在陶瓷基板上制成所需图形， 再经过烧结或聚合完成膜与基板的粘接。它的基本内容是 印刷和烧结，但目前已发展成综合性很高的一种技术。它 的范围和内容越来越广泛，包括互连技术，制造元器件技 术和组装封装技术。
第3章 厚薄膜技术
常用薄膜导体
过渡金属
Mo、Ir、Ni、Pd、Fe、Pt、W、Ta、Cr、Ti、Zr 导电性差；仅用作复合金属膜
2、电阻薄膜材料
常用的电阻薄膜材料电阻率多发布在 100~2000μΩ·cm 电阻薄膜材料主要有三大类：金属类、合金 类、陶瓷类。
薄膜电阻材料的基本要求 与其他薄膜元件如电容、导线的制造工艺 兼容 良好的工艺性 稳定的电性能 化学稳定性好，材料和工艺成本低
厚膜导体的附着机理
附着机理 金属粒子由热扩散和粘性流动而连接，形 成网状结构 但金属与陶瓷基片的结合很弱 熔化的玻璃可以润湿陶瓷基片表面，产生 连接 玻璃渗入金属网状结构中，形成机械连接
厚膜导体表面形态
厚膜集成电路
采用丝网漏印、等离子喷涂和高温烧结等 技术在绝缘基片上制作的集成电路；
厚薄膜电路的材料-基片材料
分为两大类： 高介电常数介电体：介电常数在数百以 上，主要用于制造厚膜电容器； 低介电常数介电体：ห้องสมุดไป่ตู้电常数在10以下， 用于表面钝化、交叉绝缘层、多层布线绝 缘层及低容量电容器。
高介电常数介电体
高介电常数厚膜电容器主要为：BaTiO3、 Pb（Fe2/3W1/3）x（Fe1/2N1/2）和 TizO3 等。近年继续以BaTiO3钛酸钡为主进行开 发，只是将Ba和Ti由Pb、Ca、Fe等替 代，其介电常数可高达3000~5000。 除介电体材料特性外，烧成温度、时间、 电极材料和尺寸对电容器的特性都用较大 影响。
直流溅射—制备各类金属膜 射频溅射—各类金属与非金属膜 磁控溅射–-是一种淀积速度高、工作气压低的溅射 技术，提高了淀积速度及膜质量， 反应溅射—采用纯金属作为靶材，在气体中混入适 量的活性气体，获得不同的化合物薄膜。
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜技术
• 厚膜导体材料基本类型：
• 可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成
氧化物的金属材料(Au和Ag等）
• 可氮气烧结厚膜导体：通常是指在部分低含
氧量状态下易于氧化的材料（Cu、Ni和Al等）
• 须还原气氛烧结厚膜导体：难熔材料M和W
，防止烧结过程中，其他物质热分解后被氧化
。
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
• 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 850-1000摄氏度的范围内烧结。
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•传统厚膜浆料的主要成分
技术
•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】
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•厚膜导体材料
集成电路芯片封装技术 第三章厚薄膜技术
2021/1/5
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 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
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•芯片互连技术对比分析
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•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 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
第3章 厚薄膜电路
溅射蚀刻优点
（1）膜下的材料不存在任何钻蚀问题，气体离 子以基板的法线方向撞击基板。这就意味着没有 任何离子从切线方向撞击膜，因而侧面平直，与 其相反，化学蚀刻的速率在切线方向与法线方向 是相同的。因此，造成与薄膜厚度相等的钻蚀。
（2）由于不再需要用来蚀刻薄膜的烈性化学物 质，所以对人员的危害较小，而且没有污水处理 的问题。
电阻丝蒸发与电子束蒸发（2）
电子束蒸发法具有很多的优点。通过电场 加速的电子流在进入磁场后倾向与呈弧线运动， 利用这种现象，把高能电子流直接作用在蒸发 物质上。当它们轰击到蒸发剂时，电子的动能 转变成热。因为舟的电阻并不是一个影响因素， 而控制电子能量的参数是容易测量和控制的， 所以电子束蒸发是更容易控制的。此外，热将 更集中和强烈，使得在高于10-2torr温度下蒸发 成为可能，也减轻了蒸发剂与舟之间的反应。
图 电子束蒸发装置示意图
2、溅射法—可制备各类金属、合金、化合物薄 膜。
直流溅射—制备各类金属膜
磁控溅射–-是一种淀积速度高、工作气压低的溅射 技术，提高了淀积速度及膜质量，
反应溅射—采用纯金属作为靶材，在气体中混入适 量的活性气体，获得不同的化合物薄膜。
溅射淀积薄膜
如图所示，在一个大约10Pa压力的局部真空里形 成一个导电的等离子体，用于建立等离子体所用的气 体通常是与靶材不发生反应的某种惰性气体，例如氩 气。基板和靶材置于等离子体中，基板接地，而靶材 具有很高的AC或DC负电位，高电位把等离子体中的 气体离子吸引到靶材上，具有足够动能的这些离子与 靶材碰撞，撞击出具有足够残余动能的微粒，使其运 动到达基板并黏附其上。
第3章
厚/薄膜技术
概述
厚膜技术使用丝网印、干燥与烧结三种工艺方法。 薄膜技术是一种减法技术，使用镀膜、光刻与刻蚀方法。 均用于制作电阻、电容、基板上的布线导体等。
厚膜工艺流程
厚膜工艺流程
厚膜工艺流程是一种广泛应用于电子、半导体、光电和光储存等领域的高精度涂膜技术。
它采用特殊的制程和设备，将厚膜材料均匀地涂覆在基材表面，形成一层厚度在数微米至数百微米之间的功能性膜层。
厚膜工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 基材准备：首先，需要选择合适的基材，常见的有玻璃、金属和光刻胶等。
基材需要进行清洗和处理，以确保表面平整、清洁，并提高后续涂覆的附着力。
2. 涂覆膜材料：将厚膜材料溶解在适量的溶剂中，形成膜液。
然后，使用特殊的设备，将膜液均匀地涂覆在基材表面。
涂覆的过程中需要控制涂覆速度和涂覆厚度，以保证膜层的均匀性和精度。
3. 膜层烘干：将涂覆完毕的基材送入烘干设备进行烘干处理。
烘干过程中要控制温度和时间，以确保膜层内部的有机物挥发充分，降低残留溶剂的含量。
4. 退火处理：对于某些特殊的膜材料，需要进行退火处理。
退火可以消除膜层中的应力和缺陷，提高膜层的光学和电学性能。
5. 膜层表面处理：膜层涂覆完成后，可能会出现一些缺陷和污染。
为了提高膜层的质量，需要对膜层表面进行处理，如去除颗粒物、平整化表面等。
6. 检测和测试：最后一步是对涂覆完成的膜层进行检测和测试。
常用的检测手段有显微镜观察、表面粗糙度测量、厚度测量和光谱分析等。
通过这些检测手段可以评估涂覆膜层的质量和性能。
总结起来，厚膜工艺流程是一个复杂的过程，需要精密的设备和严格的控制。
它可以实现在基材表面形成一层均匀、精密的功能性膜层，具有重要的应用价值。
随着科技的进步和需求的增长，厚膜工艺将会在更多的领域得到应用和发展。
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。
厚膜工艺技术
厚膜工艺技术厚膜工艺技术是一种常用于塑料加工的技术，它可以让塑料材料形成均匀而稳定的厚膜，广泛应用于包装、建筑、农业等领域。
下面我们来详细了解一下厚膜工艺技术。
厚膜工艺技术主要包括三个主要步骤：挤出、延伸和冷却。
首先是挤出步骤。
在这个步骤中，将塑料颗粒加热熔化，并通过挤出机将熔融塑料挤出成膜状。
挤出机通常由加料装置、螺杆、模头和冷却装置组成。
塑料颗粒首先通过加料装置进入螺杆，然后在螺杆的作用下被加热和熔化。
熔融的塑料通过模头被挤出，形成薄膜状。
挤出速度、温度以及螺杆的转速等参数都会对薄膜的厚度、质量和形状产生影响。
接下来是延伸步骤。
在挤出后，熔融的塑料薄膜会被拉伸或延伸，在此过程中可以提高膜的强度和透明度。
延伸可以通过两种方式完成：纵向延伸和横向延伸。
纵向延伸是指将薄膜沿纵向方向延长，通常通过两个不同速度的辊子实现。
横向延伸是指将薄膜沿横向方向延长，通常通过充气或机械牵引实现。
延伸过程中需要注意控制延伸力度和速度，以避免薄膜断裂或失去形状。
最后是冷却步骤。
延伸后的薄膜需要进行冷却，使其快速降温并保持所期望的形状和性能。
冷却方式可以是自然冷却或冷却装置辅助。
自然冷却是将薄膜放置在冷却室中，利用自然风力或冷却介质的对流来降温。
冷却装置辅助可以通过空冷或水冷方式实现，以加速薄膜的冷却过程。
冷却过程中需要控制温度和冷却速度，以确保薄膜的最终性能。
总体而言，厚膜工艺技术是一种高效、经济的塑料加工技术。
它能够制备出具有一定厚度的塑料膜，具有很好的耐久性、透明度和韧性。
厚膜工艺技术广泛用于包装领域，如食品包装、医药包装等，可以提供优异的保护性能和外观效果。
此外，厚膜工艺技术还在建筑、农业等领域得到应用，如地膜、大棚膜等。
随着科技的不断进步，厚膜工艺技术还将继续发展，为各个领域的应用提供更多的可能性。
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3.3 厚膜浆料的关键参数
3.3.1 颗粒粒度
3.3 厚膜浆料的关键参数
3.3.2 粘度与TI因子
粘度单位换算：厘泊（cP），1cP=1000Pa.S
3.3 厚膜浆料的关键参数
3.3.2 固含量
功能相与黏贴成分的质量与浆料总质量的比值。
作用： 保证烧成厚膜的密实度及性能可靠性； 使浆料具有良好的流动性，进而保证印刷质量
LK介电体:K值一般在10以下，多用于表面钝化、交叉绝 缘层、多层布线绝缘层以及低容量电容器等。主要有两类 即非晶玻璃系列和晶态系列的介电体.
3.4 不同的厚膜材料
3.4.3 釉面材料
可在较低温度下烧结的非晶玻璃（550℃）. 作用：提供机械、化学以及电气保护；
阻挡焊料散布； 改善厚膜电阻调阻后的稳定性.
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
丝网印刷的原理
3.4 不同的厚膜材料
3.1 厚膜混合电路定义
厚膜混合电路是以陶瓷作为线路的基板，将导 体网路及主（被）动元件（如R，IC，Diode，Cap， Inductors，ASIC等）利用丝网印刷技术，印于基 板表面，通过互连封装作业连接输出引脚，而形 成一個功能完整，保密性高的应用IC, 我们通称 为厚膜混合電路(Thick Film Hybrid Circuit).
3.2.2 厚膜浆料的原材料
有机粘贴剂：具有触变性流体； 乙基纤维素和各种丙烯酸树脂；
作用： 使功能颗粒与粘贴成分保持悬浮； 赋予良好流动性及可印刷性.
溶剂及稀释剂：松油醇，丁醇，增塑剂表面活性剂
作用：调整粘度，易于印刷；
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的制备工艺
Metal powder Binder Additive
3.4 不同的厚膜材料
3.4.4 功能厚膜材料
传感器功能元器件
电子回路功能元器件
燃油传感器陶瓷电路板
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的结构
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的ຫໍສະໝຸດ 备工艺3.4.1 厚膜导体材料
金导体：不易氧化，可用于高可靠性场合，如军事、医学等 金易于与锡合金化，并融入其中，形成金属间化合
物，因此金常与铂或者钯预先形成化合物以防止与锡作用。 银导体：最大的特点是电导率高，最大的缺点是易迁移；
利用钯和铂同样可使银的迁移速率降低（4：1）
3.4 不同的厚膜材料
3.4.1 厚膜导体材料
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
印刷正导与背导 所用基板为96%氧化铝基板
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
印刷电阻层
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
印刷G1即釉面材料
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.1 厚膜浆料的特性及分类
流体类型
触变性
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.1 厚膜浆料的共性及分类 • 金属陶瓷厚膜 • 难熔材料厚膜（还原气氛，高温） • 聚合物厚膜 （有机基板）
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的原材料
有效物质； 粘贴成分； 有机粘贴剂； 溶剂或稀释剂.
3.4 不同的厚膜材料
3.4.1 厚膜导体材料
实现的功能：
（1）在电路节点之间提供导电布线； （2）提供多层电路导体层之间的电连接； （3）提供端接区以连接厚膜电阻； （4）提供元器件与膜布线以及更高一级组装的电互连； （5）提供安装区域，一边安装元器件.
3.4 不同的厚膜材料
3.4.1 厚膜导体材料
激光调阻
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
印刷G2
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
印刷mark
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
磁控溅射测导
3.4 不同的厚膜材料
3.4.5 厚膜电阻 厚膜电阻的制备工艺
电镀镍、锡
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的原材料
有效物质:功能性颗粒 粒径：1-10μm; 形貌：球状，圆片状等
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的原材料
粘贴成分：玻璃（铅硼硅玻璃）和金属氧化物；
作用： 提供物理化学结合； 提供功能相颗粒保持接触；
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
铜导体：具有很高的电导率、可焊接、耐迁移性、耐焊料
浸蚀性都好，而且价格便宜，但是Cu容易氧化，氧含量应
控制在几个ppm以下.
3.4 不同的厚膜材料
3.4.2 厚膜介质材料
HK介电体:K值在数百以上，主要用于厚膜电容器的介电 质， BaTiO3为主要成分,但烧成体为多孔质，耐湿性差。 目前随着助烧剂的改进，HK介电体又取得了重大进展；
厚膜技术
厚膜混合电路与厚膜元器件
Tantalum Chip Capacitor MLCC Chip Resistor Chip Inductor
3. 厚膜技术
3.1 厚膜混合电路定义 3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺 3.3 厚膜浆料的关键参数 3.4 不同的厚膜材料
3.4.1 厚膜导体材料 3.4.2 厚膜介质材料 3.4.3 釉面材料 3.4.4 功能厚膜材料 3.4.5 厚膜电阻
厚膜导体中的导体材料分贵金属和贱金属，厚膜与基板的 附着力或由导体金属自身的化学结合来实现，或由导体中添 加的百分之几的玻璃来实现.
金属要求：电导率高，且与温度的相关性小； 与介电体及电阻体相容性好，不发生迁移现象； 可以焊接及引线键合；不发生焊接浸蚀； 资源丰富，价格便宜；
3.4 不同的厚膜材料
Mixing Milling Solid content Fineness Viscosity
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的制备工艺
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的制备工艺
所用球磨介质为2mm玛瑙球
3.2 厚膜浆料的原材料及制备工艺
3.2.2 厚膜浆料的制备工艺