厚薄膜材料与器件 第六讲 厚膜制备技术及其发展
厚膜电路(HIC)技术基础知识
厚膜电路(HIC)技术基础知识随着半导体技术、小型电子元器件及印制板组装技术的进步，电子技术在近年来取得了飞速发展。
然而，过多的连线、焊点和接插件严重地阻碍了生产率和可靠性的进一步提高。
此外，工作频率和工作速度的提高进一步缩短信号在系统内部的传输延迟时间。
所以这些都要求从根本上改革电子系统的结构和组装工艺。
从上世纪六十年代开始，厚膜混合集成电路就以其元件参数范围广、精度和稳定度高、电路设计灵活性大、研制生产周期短、适合于多种小批量生产等特点，与半导体集成电路相互补充、相互渗透，业已成为集成电路的一个重要组成部分，广泛应用于电控设备系统中，对电子设备的微型化起到了重要的推动作用。
虽然在数字电路方面，半导体集成电路充分发挥了小型化、高可靠性、适合大批量低成本生产的特点，但是厚膜混合集成电路在许多方面，都保持着优于半导体集成电路的地位和特点：·低噪声电路·高稳定性无源网络·高频线性电路·高精度线性电路·微波电路·高压电路·大功率电路·模数电路混合随着半导体集成电路芯片规模的不断增大，为大规模与厚膜混合集成电路提供了高密度与多功能的外贴元器件。
利用厚膜多层布线技术和先进的组装技术进行混合集成，所制成的多功能大规模混合集成电路即为现在和将来的发展方向。
一块大规模厚膜混合集成电路可以是一个子系统，甚至是一个全系统。
厚膜混合集成电路的工艺过程厚膜混合集成电路通常是运用印刷技术在陶瓷基片上印制图形并经高温烧结形成无源网络。
制造工艺的工序包括：·电路图形的平面化设计：逻辑设计、电路转换、电路分割、布图设计、平面元件设计、分立元件选择、高频下寄生效应的考虑、大功率下热性能的考虑、小信号下噪声的考虑。
·印刷网板的制作：将平面化设计的图形用显影的方法制作在不锈钢或尼龙丝网上。
·电路基片及浆料的选择：制作厚膜混合集成电路通常选择 96% 的氧化铝陶瓷基片(特殊电路可以选择其它基片)，浆料一般选择美国杜邦公司、美国电子实验室、日本田中等公司的导带、介质、电阻等浆料。
压电厚膜实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解压电厚膜的结构、特性及工作原理。
2. 掌握压电厚膜的制作方法及其在传感器中的应用。
3. 通过实验验证压电厚膜的性能，为后续研究提供数据支持。
二、实验原理压电厚膜是一种利用压电材料制成的传感器或驱动器，其厚度介于薄膜和块材之间。
压电厚膜具有灵敏度高、驱动能力强、可加工性强等优势，广泛应用于医学成像、海洋监测、工业控制等领域。
压电厚膜的制作过程主要包括以下步骤：1. 选择合适的压电材料，如PZT（钛酸锆）等。
2. 将压电材料制备成薄膜，通过物理或化学方法在基底上形成压电层。
3. 通过光刻、刻蚀等工艺在压电层上形成所需的电极图案。
4. 将压电层与电极图案连接，形成完整的压电厚膜。
压电厚膜的工作原理基于压电效应，即当压电材料受到机械应力时，其内部会产生电荷，从而实现机械能和电能的相互转换。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：半导体光刻机、刻蚀机、镀膜机、探针台、数字多用表、示波器等。
2. 实验材料：PZT压电材料、基底材料（如Si、SiO2等）、光刻胶、腐蚀液等。
四、实验步骤1. 准备压电材料：将PZT压电材料制备成薄膜，厚度约为10μm。
2. 光刻工艺：在基底上涂覆光刻胶，干燥后进行光刻，形成所需的电极图案。
3. 刻蚀工艺：将光刻胶及未暴露的压电层刻蚀掉，形成完整的压电层。
4. 电极制备：在压电层上制备电极，可采用溅射、蒸发等方法。
5. 压电厚膜测试：将制备好的压电厚膜固定在探针台上，通过数字多用表测量其电容、电阻等参数，并通过示波器观察其输出波形。
6. 传感器性能测试：将压电厚膜应用于振动传感器，测试其在不同频率、振幅下的灵敏度。
五、实验结果与分析1. 压电厚膜电容测试结果：电容随频率变化呈线性关系，频率越高，电容越小。
2. 压电厚膜电阻测试结果：电阻随频率变化呈非线性关系，频率越高，电阻越小。
3. 压电厚膜输出波形：输出波形随输入信号频率和振幅的变化而变化，验证了压电厚膜的工作原理。
第二章薄膜的制备ppt课件
在信息显示技术中的应用
在信息存贮技术中的应用
• 第二是在集成电路等电子工业中的应用， 其中，从外延薄膜的生长这一结晶学角 度看也具有显著的成果。
在计算机技术中的应用
在计算机技术中的应用
• 第三是对材料科学的贡献。薄漠制 备是在非平衡状态下进行，和通常的热 力学平衡条件制备材料相比具有：所得 材料的非平衡特征非常明显;可以制取普 通相图中不存在的物质;在低温下可以制 取热力学平衡状态下必须高温才能生成 的物质等优点。
薄膜的主要特性
• 材料薄膜化后，呈现出的一部分主要特性：
•
几何形状效应
• 块状合成材料一般使用粉末的最小尺寸为 纳米至微米，而薄膜是由尺寸为1埃左右的原子
或分子逐渐生长形成的。采用薄膜工艺可以研
制出块材工艺不能获得的物质(如超晶格材料)，
在开发新材料方面，薄膜工艺已成为重要的手
段之一。
非热力学平衡过程
无机薄膜制备工艺
• 单晶薄膜、多晶薄膜和非晶态薄膜在现代微 电子工艺、半导体光电技术、太阳能电池、光纤 通讯、超导技术和保护涂层等方面发挥越来越大 的作用。特别是在电子工业领域里占有极其重要 的地位，例如半导体集成电路、电阻器、电容器、 激光器、磁带、磁头都应用薄膜。
• 薄膜制备工艺包括：薄膜制备方法的选择； 基体材料的选择及表面处理；薄膜制备条件的选 择；结构、性能与工艺参数的关系等。
(2)双蒸发源蒸镀——三温度法
三温度-分子束外延法主要是用 于制备单晶半导体化合物薄膜。从 原理上讲，就是双蒸发源蒸镀法。 但也有区别，在制备薄膜时，必须 同时控制基片和两个蒸发源的温度， 所以也称三温度法。
三温度法 是制备化合物 半导体的一种 基本方法，它 实际上是在V族 元素气氛中蒸 镀Ⅲ族元素， 从这个意义上 讲非常类似于 反应蒸镀。图 示就是典型的 三温度法制备 GaAs单晶薄膜 原理。
薄膜制备技术：第一部分 绪论 田民波
教材： 薄膜技术与薄膜材料 田民波 薄膜制备技术基础 麻莳立男
薄膜材料与薄膜技术 郑伟涛
真空镀膜 李云奇
课程内容
第一章 绪论：薄膜发展史 第二章 真空技术基础 第三章 薄膜生长与薄膜结构 第四章 真空蒸镀（重点MBE，PLD） 第五章 离子镀和离子束沉积 第六章 溅射镀膜 第七章 化学气相沉积
薄膜压力传感器
薄膜可燃气体传感器
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
⑤ 薄膜太阳能电池
非晶硅、CuInSe2和CdSe薄膜太阳电池。
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
⑥ 平板显示器件
液晶显示、等离子体显示和电致发光显示三大类平板显示器件所用的 透明导电电极（ITO薄膜）、电致发光多层薄膜（包括ITO膜，ZnS： Mn等发光膜，Al电极膜等）组成的全固态平板显示器件及OLED显示 器件。 ITO薄膜
第一章: 绪论
薄膜技术发展历史
春秋战国时代，鎏金工艺
7世纪，溶液镀银工艺
1000多年前，阿拉伯人发明了电镀
第一章: 绪论-薄膜技术发展历史
19世纪中叶，电解法、化学反应法、真空蒸镀法等， 标志着薄膜技术的逐步成熟，但应用面仍很窄； 20世纪以来，特别是二战以后，随半导体技术的兴起，涌 现了以溅射法为代表的一大批新技术，在学术和实际应用 中取得丰硕成果；
薄膜材料的功能分类
薄膜分类（按功能及其应用领域）：
⑴ 电学薄膜
① 半导体器件与集成电路中使用的导电材料与介质薄膜材料： Si、Al、Cr、Pt、Au、多晶硅 SiO2、Si3N4、Ta2O5、SiOF薄膜。
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
② 超导薄膜
铜基高温超导薄膜： YBaCuO； BiSrCaCuO ； TiBaCuO 铁基高温超导薄膜： LaFeOP；PrFeAsO0.89F0.11；FeSe。
厚膜晶片电阻
厚膜晶片电阻厚膜晶片电阻是一种常见的电子元器件，广泛应用于各种电子设备中。
本文将从厚膜晶片电阻的基本原理、特点、应用等方面进行详细介绍。
一、基本原理厚膜晶片电阻是一种基于薄膜电阻原理制造的电子元器件。
其制造工艺是在陶瓷或金属基底上涂覆一层厚度为数微米的电阻层，再通过蒸镀、烧结等工艺将电极与电阻层相连，最终形成电阻器件。
厚膜晶片电阻的电阻值大小与电阻层的厚度、宽度、长度以及电阻层的材料有关。
一般来说，电阻层越厚，电阻值越大；电阻层越窄、越长，电阻值也会随之增大。
而电阻层的材料则会影响电阻器件的温度系数、稳定性等性能。
二、特点1. 电阻值范围广：厚膜晶片电阻的电阻值范围广，从几个欧姆到几百兆欧姆不等，可以满足不同电路的需求。
2. 稳定性好：由于厚膜晶片电阻是在基底上制成的，具有较好的机械强度和稳定性，不易受外界因素的影响。
3. 温度系数低：厚膜晶片电阻的温度系数较低，可以在较大的温度范围内保持较为稳定的电阻值。
4. 体积小、重量轻：厚膜晶片电阻体积小、重量轻，可以在小型电子设备中广泛应用。
三、应用厚膜晶片电阻在电子领域中有着广泛的应用，包括以下几个方面：1. 电路补偿：由于厚膜晶片电阻的稳定性和温度系数低，可以用于电路中的稳压、补偿等需要精度较高的场合。
2. 传感器：厚膜晶片电阻可以用于各种传感器中，例如温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
3. 电源电路：厚膜晶片电阻可以用于电源电路中的限流、过流保护等方面。
4. 信号处理：厚膜晶片电阻可以用于信号处理电路中的滤波、分压等方面。
厚膜晶片电阻在电子设备中具有重要的应用价值，其稳定性、温度系数低等特点使得其在各种场合中都能够发挥出优异的性能表现。
厚膜电阻设计原理
厚膜电阻设计原理厚膜电阻是一种广泛应用在电子元器件中的电阻器件，其设计原理主要基于厚膜电阻材料的特性。
本文将从厚膜电阻的材料特性、制备工艺以及应用领域等方面，介绍厚膜电阻的设计原理。
我们来了解一下厚膜电阻的材料特性。
厚膜电阻材料通常是一种导电性良好的材料，如金属或碳化物。
这些材料具有较低的电阻率，并且能够在电子器件中承受较高的功率。
此外，厚膜电阻材料还具有良好的稳定性和耐腐蚀性，可以满足长期使用的要求。
在制备工艺方面，厚膜电阻的设计原理主要包括材料选择、薄膜制备、电阻值调节等步骤。
首先，根据具体的应用需求，选择合适的厚膜电阻材料。
然后，采用薄膜制备技术，在基底上制备一层均匀的薄膜。
常用的薄膜制备技术包括溅射法、喷涂法、印刷法等。
最后，通过调节制备参数，如薄膜厚度、材料组成等，来实现所需的电阻值。
厚膜电阻的设计原理还涉及到一些重要的参数，如电阻值、精度和温度系数等。
电阻值是指电阻器件所具有的电阻大小，通常以欧姆（Ω）为单位进行表示。
精度则是指电阻器件实际电阻值与标称电阻值之间的偏差大小。
温度系数则是指电阻值随温度变化的程度，通常以ppm/℃为单位进行表示。
这些参数的选择与设计对电阻器件的性能和应用场景具有重要影响。
厚膜电阻的设计原理在实际应用中有着广泛的应用。
首先，厚膜电阻常用于电子电路中的电流限制、电阻匹配和电压分压等功能。
例如，在电源电路中，厚膜电阻可以用来限制电流大小，保护电子元器件不受过流损坏。
其次，厚膜电阻还常用于模拟电路中的信号调节和传感器电路中的测量电路。
例如，在温度传感器中，厚膜电阻可以通过测量电阻值的变化来实现温度的检测和测量。
此外，厚膜电阻还广泛应用于电子设备的可靠性测试和校准等领域。
厚膜电阻的设计原理主要基于厚膜电阻材料的特性和制备工艺。
通过选择合适的材料、制备工艺和参数调节，可以实现所需的电阻值和性能。
厚膜电阻在电子元器件中有着广泛的应用，为电子设备的功能实现和性能优化提供了重要的支持。
薄膜材料及制备方法概述
智能材料
生态环境材料 单晶
能源材料
航空航天材料
功能材料 建筑材料 信息材料
液晶 多晶 准晶
材料
非晶
功能材料
光电材料 超导材料 热电材料 介电材料 磁性材料 隐身材料 梯度功能材料 仿生材料 纳米材料 磁阻材料
透光和导光材料
发光材料 激光材料 红外材料
磁形变储存器
非线性光学材料 光调制用材料 。。。
薄膜材料的应用
表面改性 超硬膜用于切削工具 能量变换薄膜与器件 传感器 半导体器件 记录与存储 平板显示器 金刚石薄膜的应用 太阳能电池 发光器件 。。。
表面改性
表面改性：在保持块体材料固有特性（例如机械强度等）的优点的基础上，仅对 表面进行加工处理，使其产生新的物理、化学特性以及所需要功能的各种方法， 统称表面改性。
按照原子排布： 单晶 多晶 非晶 （玻璃） 按照性能用途： 结构材料 以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料； 功能材料 介电材料，压电材料，热电材料，磁性材料，光电材 料，超导材料，隐身材料……
材料种类繁多
无机非金属材料 有机高分子材料 光电材料
复合材料 金属材料 生物材料
表面改性
表Hale Waihona Puke 改性的应用概况（一）目的耐蚀
基材
高强度钢 低碳钢 不锈钢 特殊钢 磁性铁合金 钢材 Inconel 合金 Al及Al合金
表面层（膜）
Al，C Zn Ti Cr Ta Al，C W，Ta，Ti
应用领域
方 法
螺栓、一般结构件、 离子镀、溅射镀膜、 飞机与航天器、船 离子注入、等离子 舶汽车 增强PVD和CVD、 永磁材料（钕铁硼 离子束混合、电镀 等） 等 排气管、汽车、 航空发动机、 高温喷气喷嘴
厚膜无感电阻
厚膜无感电阻1. 引言厚膜无感电阻是一种在电路中广泛应用的电子元件，它具有良好的性能和可靠性。
本文将详细介绍厚膜无感电阻的定义、结构、制备工艺以及应用领域等方面的内容。
2. 厚膜无感电阻的定义厚膜无感电阻是一种电阻器，其特点是电阻值较大且在一定工作范围内变化较小。
它主要由薄膜材料制成，薄膜材料可以是金属、合金或者导电性陶瓷等。
厚膜无感电阻通常具有良好的温度特性、线性特性和稳定性。
3. 厚膜无感电阻的结构厚膜无感电阻的结构主要包括电阻材料、电阻层、终端引线等组成部分。
•电阻材料：常用的电阻材料有铂、镍铬等金属材料，以及导电性陶瓷材料。
这些材料具有良好的导电性能和稳定性。
•电阻层：电阻层是电阻材料在载体上形成的一层薄膜，其厚度一般在几个微米到几十个微米之间。
电阻层的厚度决定了电阻器的电阻值。
•终端引线：终端引线用于将电阻器与电路连接，一般采用金属线材制成。
4. 厚膜无感电阻的制备工艺厚膜无感电阻的制备主要包括以下几个步骤：4.1 基板准备首先需要准备一个基板，常见的材料有陶瓷、玻璃等。
基板的选择决定了电阻器的性能和应用范围。
4.2 电阻层制备电阻层的制备一般采用薄膜沉积技术，常见的方法有物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。
制备过程中需要控制沉积物的厚度和均匀性。
4.3 终端引线制备终端引线的制备一般采用金属线材，常见的金属有金、银等。
终端引线的制备需要精确控制长度和位置，以确保电阻器的连接可靠性。
4.4 加工和测试制备完成后，需要对电阻器进行加工和测试。
加工主要包括切割、焊接等步骤，而测试主要包括测试电阻值、温度特性等。
5. 厚膜无感电阻的应用领域厚膜无感电阻在电子领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：•电力电子：在电力电子器件中，厚膜无感电阻常用于电流检测、电阻负载等。
•通信设备：在通信设备中，厚膜无感电阻常用于输入输出端的电流控制和监测。
•汽车电子：在汽车电子中，厚膜无感电阻常用于汽车电动系统、发动机控制等。
LTCC厚薄膜混合基板加工研究
LTCC厚薄膜混合基板加工研究LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) 厚薄膜混合基板是一种多层陶瓷基板，由低温共烧的多层陶瓷片组成，用于电子器件和封装的应用。
近年来，由于电子产品的迅速发展和功能需求的不断提高，基板加工技术也在不断演进。
LTCC厚薄膜混合基板作为一种高性能基板材料，具有良好的性能和可靠性，广泛应用于无线通信、雷达、医疗设备等领域。
在LTCC厚薄膜混合基板加工研究中，主要包括以下几个方面：1.基板材料选择和制备：选择合适的陶瓷材料和烧结工艺，以提高基板的性能和可加工性。
优化材料配方和烧结条件，使得基板具有良好的机械强度、热稳定性和低介电损耗。
2.厚膜陶瓷层制备：通过晶粒生长控制、材料纯度提高等方法，制备具有良好性能的陶瓷膜。
研究陶瓷膜的晶体结构、成分和物理性能，以提高膜层质量和降低生产成本。
3.薄膜金属线路制备：通过化学镀、物理镀等技术，制备出导电性能好的金属线路。
优化金属线路的导电性、附着力和耐腐蚀性，以满足高性能电子器件的需求。
4.厚薄膜结合工艺：研究厚膜和薄膜之间的界面结合机理，探索厚薄膜结合材料和工艺参数的最佳组合。
提高结合强度和可靠性，从而提高基板的性能和寿命。
5.加工工艺优化：研究基板的切割、打孔、焊接等加工工艺，优化加工参数和工艺流程，以提高加工效率和产品质量。
同时，研究表面处理和封装工艺，提高基板的耐热、耐冲击和漏气性能。
通过以上的研究，可以得到高性能的LTCC厚薄膜混合基板，满足高性能电子器件的需求。
未来的研究方向包括优化基板材料和制备工艺，提高基板的集成度和可靠性，并结合新的电子器件和封装技术，推动LTCC 技术的进一步发展和应用。
薄膜材料及制备方法概述
形状记忆合金
形状记忆合金：具有形状记忆效应的金属，通常是由2种以上的金 属元素构成的合金，故称为形状记忆合金(Shape Memory Alloys， 简称SMA)。
形状记忆合金晶体结构变化模型
材料是信息社会的基石
目录
1）固体材料概述
分类、材料研究过程、结构与性能
2）薄膜材料的概念
概念、制备、衬底、附着力、内应力
压电材料
正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施 力而使它形变时，内部就产生极化现象，同时在表面产生电荷，当 外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时， 电荷极性也可以随着改变。
逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场， 这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场 撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。
薄膜粘附力
薄膜界面的粘附力： 薄膜与衬底之间的结合力称为薄膜对衬底的界面粘附力。
薄膜界面的两种主要结合机理： （1）物理结合：
界面相互吸引；相互扩散；机械锁和；
（2）化学结合： 界面两侧原子之间形成相互键合（化学键），分为离子 键、共价键和金属键。
薄膜粘附力
薄膜的界面形态：
(a) 平界面 ( b) 形成化合物的界面 (c)合金的扩散界面 (d) 机械咬合界面
结构材料
能源材料
功能材料 建筑材料
航空航天材料
信息材料
材料
液晶 准晶
单晶 多晶
非晶
光电材料 超导材料 热电材料 介电材料 磁性材料 透光和导光材料 发光材料 激光材料 红外材料
功能材料
隐身材料 梯度功能材料 仿生材料 纳米材料 磁阻材料 磁形变储存器 非线性光学材料 光调制用材料 。。。