最新4第四讲_薄膜材料

长 的 时 间 隧 道，袅
4第四讲_薄膜材料
1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术
➢ 薄膜和厚膜
电子封装过程中膜材料与膜技术的出现及发展，源于
✓ 与电器、电子装置设备向高性能、多功能、高速度方向发展及 信息处理能力的急速提高
✓ 系统的大规模、大容量及大型化 ✓ 要求构成系统的装置、部件、材料等轻、薄、短、小化
典型的成膜方法 ＣＶＤ法
➢ 泛指由气态原料通过化学反应生成固体薄膜的沉积过程
该反应可以是气态化合物由基板表面向其内部的扩散，
气态化合物与基板表面的反应，气态化合物的分解，或 者是气态化合物之间的反应等
这些反应的共同特点是，至少要有一种固态产物生成，
并且以薄膜的形态沉积在基板表面上
化合物蒸气一般是常温下具有较高蒸气压的气体，多采
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
特殊功能 ➢玻璃基板分前基板和后基板两块
➢前基板：形成偏光膜、滤色膜、ITO膜，后基板上形成TFT、ITO膜、金属布线及绝缘膜等 ➢液晶夹于二者之间 ➢受TFT控制的非晶硅（a－Si）图像传感器按阵列布置在后基板上，并由Cr／a－Si/ITO构 成Cr肖特基二极管
➢ 泛指除电气连接、元件搭载、表面改性以 ➢布置在ITO膜上与驱动器相连接的布线导体要通过Cr/Al实现多层化，以降低布线电阻 外的所有其他功能
晶体管普及之前
✓ 真空电子管的板极、栅极、灯丝等为块体材料，电子管插在管 座上由导管连接，当时并无膜可言
20世纪60年代，出现薄膜制备技术
✓ 在纸、塑料、陶瓷上涂刷乃至真空蒸镀、溅射金属膜，用以形 成小型元器件及电路等
进入晶体管时代
✓ 从半导体元件、微小型电路到大规模集成电路，膜技术便成为 整套工艺中的核心与关键。
➢按干式和湿式对分类 ➢干式：
PVD（物理气相沉积）——真空蒸镀、
溅射镀膜、离子镀
ＣＶＤ（化学气相沉积）
➢湿式：
电镀、化学镀、阳极氧化、溶胶－凝胶、
厚膜印刷法
典型的成膜方法 真空蒸镀及溅射法
➢ 真空蒸镀：是将镀料在真空中加热、蒸发，使蒸气的原子 或原子团在温度较低的基板上析出形成薄膜的方法
可对大尺寸基板大批量成膜，与其他成膜方法
相比，设备投资低
需要考虑环境保护问题
1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 电路图形的形成方法
➢各种成膜方法形成的膜层，应用于电子工 业（如电子元器件制造、电子封装、平板 显示器），都需要形成电路图形
元件搭载
想提高封装密度，需要由四侧引出Байду номын сангаас子的ＱＦＰ方式转变
为平面阵列布置端子的ＢＧＡ方式
✓ 这样，端子节距提高（１.０ｍｍ，１.５ｍｍ）的同时，反而 降低了实装密度
✓ 对ＢＧＡ来说，端子节距由１.５ｍｍ降为１.０ｍｍ，实装面 积可减小到１／（１.５×１.５）＝１／２.２５
➢以LCD（液晶显示器）中所采用的ＴＦＴ（薄膜三极管）玻璃复合基板为例
特点：工艺简单、设备投资少，在低价格的优
势下可大量生产导体、电阻体、介电体等厚膜
特别是可直接印刷电路图形。
典型的成膜方法
电镀和化学镀成膜
➢ 是依靠电场反应，使金属从金属盐溶液中析出成 膜的方法
➢ 电镀
促进电场析出的还原能量由外部电源提供
➢ 化学镀
需添加还原剂，利用自分解而成膜
➢ 电镀或化学镀成膜的特点
主要用于Au、Cu、Ni、Cr等导体材料及电阻材料成
膜
不同的镀料及不同的沉积速率要选择不同的加热方法。
➢ 溅射镀膜：是将放电气体导入真空，在辉光放电等离子体 中产生的正离子加速轰击处于阴极的靶材，使溅射出的原 子沉积在基板上的方法
从道理上讲，这种方法可以在任何基板上沉积任何物
质的薄膜，但一般多用于氧化物、氮化物等绝缘材料 及合金材料的成膜
涉及电阻膜、绝缘膜、介电质膜等
表面改性
➢与在LSI元件表面沉积SiO2、Si3N4等钝化 膜用于绝缘、保护类似
➢电子封装工程中也广泛用膜层作表面改性
金属被釉基板、有机或无机绝缘层包覆
的金属芯基板
塑料表面电镀金属以增加耐磨性、降低
接触电阻等，常用的方法有镀铑、镀金 等
1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 成膜方法
用碳氢化物、氢氧化物、卤化物、有机金属化合物等
ＣＶＤ法成膜材料范围广泛，除碱金属、碱土金属之外，
几乎所有材料均可以成膜，特别适用于绝缘膜、超硬膜 等特殊功能膜的沉积
典型的成膜方法 厚膜印刷法
➢ 是按功能要求将金属、金属氧化物、玻璃粘结剂 等的粉末同有机粘结剂、表面活性剂、有机溶剂 等均匀混合，调制成符合丝网印刷要求的浆料， 利用丝网印刷等工艺，在基板上印刷图形，经烧 成，有机粘结剂挥发而成膜的方法