厚膜混合集成电路基本信息 中文名称厚膜混合集成电路属    性无源网络性    质微型电子功能部件分    类混合集成电路厚膜混合集成电路主要工艺根据电路图先划分若干个功能部件图,然后用平面布图方法转化

厚膜混合集成电路基本信息

根据电路图先划分若干个功能部件图,然后用平面布图方法转化成基片上的平面电路布置图，再用照相制版方法制作出印刷用的厚膜网路模板。厚膜混合集成电路最常用的基片是含量为96%和85%的;当要求特别好时，则用氧化陶瓷。基片的最小厚度为0.25毫米，最的尺寸为35×35~50×50毫米。在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷、和调阻。常用的印刷方法是丝网印刷。

丝网印刷的工艺过程是先把丝网固定在框架上，再将模版贴在丝网上;或者在丝网上涂感光胶，直接在上面制造模版,然后在网下放上基片,把厚膜浆料倒在丝网上，用刮板把浆料压入网孔,漏印在基片上,形成所的厚膜图形。常用丝网有网和，有时也用聚四氟网。

在烧结过程中，有机粘合剂完全分解和挥发，固体粉料，分解和化合，形成致密坚固的厚膜。厚膜的质量和性能与烧结过程和环境气氛密切相关，升温速度应当缓慢，以在流动以前有机物完全排除;烧结时间和峰值温度取决于所用浆料和膜层结构。为防止厚膜开裂，还应降温速度。常用的烧结炉是。

为使厚膜网路达到最佳性能，烧成以后要进行调阻。常用调阻方法有、和电压脉冲等。

厚膜材料厚膜是指在基片上用印刷烧结技术所形成的厚度为几微米到数十微米的膜层。制造这种膜层的材料，称为厚膜材料。

厚膜材料是一类或浆料，由一种或几种固体微粒(0.2~10微米)均匀悬浮于载体中而形成。为了便于印刷成形，浆料必须具有合适的粘度和(粘度随外力而改变的性质)。固体微粒是厚膜的组成部分，决定膜的性质和用途。载体在烧结过程中分解逸出。载体至少含有三种成分，树脂或聚合物粘合剂、溶剂和表面。粘合剂给浆料提供基本的流变特性;溶剂稀释树脂，随后挥发掉，以使印刷图样干涸;活化剂使固体微粒被载体浸润并适当于载体中。

按厚膜的性质和用途,所用的浆料有五类:导体、电阻、介质、绝缘和包封浆料。

导体浆料用来制造厚膜导体，在厚膜电路中形成互连线、多层布线、微带线、区、厚膜电阻端头、厚膜极板和低阻值电阻。焊接区用来焊接或粘贴分立元件、器件和外引线，有时还用来焊接上盖，以实现整块基片的包封。厚膜导体的用途各异，尚无一种浆料能满足所有这些用途的要求，所以要用多种导体浆料。对导体浆料的共同要求是电导大、附着牢、抗老化、低、易焊接。常用的导体浆料中的属成分是金或者金-、-金、钯-、铂-银和钯--银。

在厚膜导体浆料中，除了合适的金属粉或金属有机化合物外，还有粒度和形状都适宜的玻璃粉或金属氧化物，以及悬浮固体微粒的有机载体。玻璃可把金属粉牢固地在基片上，形成厚膜导体。常用无碱玻璃，如。

厚膜电阻是厚膜集成电路中发展最早、制造最高的一种厚膜元件，可以制造各种电阻。对厚膜电阻的主要要求是大、阻值温度系数小、稳定性好。

与导体浆料相同,电阻浆料也有三种成分:导体、玻璃和载体。但是，它的导体通常不是金属元素，而是金属元素的化合物，或者是金属元素与其氧化物的复合物。常用的浆料有铂基、基和钯基电阻浆料。

厚膜介质用来制造微型厚膜。对它的基本要求是介电常数大、损耗角正切值小、绝缘电阻大、耐压高、稳定可靠。

介质浆料是由低熔玻璃和陶瓷粉粒均匀地悬浮于有机载体中而制成的。常用的陶瓷是、、的酸盐陶瓷。改变玻璃和陶瓷的相对含量或者陶瓷的成分，可以得到具有各种性能的介质厚膜，以满足制造各种厚膜电容器的需要。

厚膜绝缘用作多层布线和交叉线的绝缘层。对它的要求是绝缘电阻高、介电常数小，并且线膨胀系数能与其他膜层相匹配。在绝缘浆料中常用的固体粉粒是无碱玻璃和陶瓷粉粒。

厚膜混合集成电路造价信息

厚膜混合集成电路特点和应用

与混合集成电路，厚膜混合集成电路的特点是设计更为灵活、工艺简便、成本低廉，特别适宜于多小批量。在电性能上，它能耐受较高的电压、更大的和较大的电流。厚膜微波集成电路的频率可以达到 4吉赫以上。它适用于各种电路，特别是类和工业类电子用的电路。带厚膜网路的基片作为微型印制线路板已得到广泛的应用。

厚膜混合集成电路常见问题

MC3361是美国MOTOROLA生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线。片含振荡电路、混频电路、限幅、积分、、抑制器、扫描及静噪电路。主要应用...

集成电路和集成有什么差别

集成电路取代了晶体管，为开子产品的各种功能铺平了道路，并且大幅度降低了成本，第三代电子器件从此登上舞台。它的诞生，使微处理器的出现成为了可能，也使计算机变成普通人可以亲近的日常工具。集成技术的应用...

集成电路的特点是什么？

集成电路具有体积小，重量轻，和焊接点少，寿命长，高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等...

集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母“IC”（也有用文字符号“N”...

同或门是基本的逻辑门，因此在TTL和CMOS集成电路中都有逻辑芯片。标准的4000系列CMOS集成电路为CD4077，包含四个独立的2输入同或门。引脚分配如下：

厚膜集成电路特点和应用

与薄膜混合集成电路相比，厚膜混合集成电路的特点是设计更为灵活、工艺简便、成本低廉，特别适宜于多品种小批量生产。在电性能上，它能耐受较高的电压、更大的功率和较大的电流。厚膜微波集成电路的工作频率可以达到 4吉赫以上。它适用于各种电路，特别是消费类和工业类电子产品用的模拟电路。带厚膜网路的基片作为微型印制线路板已得到广泛的应用。

用丝网印刷工艺将电阻、介质和导体涂料淀积在氧化、氧化铍陶瓷或衬底上。淀积过程是使用一细目丝网，制作各种膜的图案。这种图案用照相方法制成，凡是不淀积涂料的地方，均用阻住网孔。氧化铝基片经过清洗后印刷导电涂料，制成内、电阻终端焊接区、芯片粘附区、电容器的底电极和导体膜。制件经后，在750~950℃间的温度成形，挥发掉胶合剂，烧结导体材料，随后用印刷和烧成工艺制出电阻、电容、跨接、绝缘体和色封层。有源器件用低共熔焊、再流焊、低凸点倒装焊或梁式引线等工艺制作，然后装在烧好的基片上，焊上引线便制成厚膜电路。厚膜电路的膜层厚度一般为 7~40微米。用厚膜工艺制备多层布线的工艺比较方便，多层工艺相容性好，可以大大提高二次集成的组装。此外，、火焰喷涂、印贴工艺等都是新的厚膜工艺技术。与薄膜集成电路相仿，厚膜集成电路由于厚膜晶体管尚不能实用，实际上也是采用混合工艺。

根据电路图先划分若干个功能部件图,然后用平面布图方法转化成基片上的平面电路布置图，再用照相制版方法制作出丝网印刷用的厚膜网路模板。厚膜混合集成电路最常用的基片是含量为96％和85％的氧化铝陶瓷；当要求导性特别好时，则用氧化铍陶瓷。基片的最小厚度为0.25毫米，最经济的尺寸为35×35～50×50毫米。在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷、烧结和调阻。常用的印刷方法是丝网印刷。 丝网印刷的工艺过程是先把丝网固定在印刷机框架上，再将模版贴在丝网上；或者在丝网上涂感光胶，直接在上面制造模版,然后在网下放上基片,把厚膜浆料倒在丝网上，用刮板把浆料压入网孔,漏印在基片上,形成所需要的厚膜图形。常用丝网有不锈网和尼龙网，有时也用聚四氟乙烯网。

在烧结过程中，有机粘合剂完全分解和挥发，固体粉料熔融，分解和化合，形成致密坚固的厚膜。厚膜的质量和性能与烧结过程和环境气氛密切相关，升温速度应当缓慢，以保证在玻璃流动以前有机物完全排除；烧结时间和峰值温度取决于所用浆料和膜层结构。为防止厚膜开裂，还应控制降温速度。常用的烧结炉是隧道窑。

为使厚膜网路达到最佳性能，电阻烧成以后要进行调阻。常用调阻方法有喷砂、激光和电压脉冲调整等。

氮化铝陶瓷基板制作厚膜电阻电阻率不同，阻值不同，性能也不同。今天小编要分享的是氮化铝陶瓷基板厚膜电阻的制作研究。

在AlN基板上，使用IKTS电阻浆料制作了4种方阻的厚膜电阻，确定了AlN基板用电阻的阻值与设计方数的关系，推算出了不同方数下的电阻设计比例。测试了电阻的温度系数，测量结果均小于150×10-6/℃。使用激光调值机对4种方阻的电阻进行调值，经150 ℃、1 000 h高温存储，阻值变化率<1.5%。

一，陶瓷基板的电阻制作为何选用

随着微电子封装技术的发展，电子元件的功率、密度越来越大，单位体积发热量随之增加，对新一代电路基板散热能力(即热导率)的要求也更加严格。现阶段开发的高热导率陶瓷基板有AlN、SiC和BeO。BeO具有毒性，不利于环保；SiC介电常数偏高，不适宜作基片；而AlN以其与Si接近的热膨胀系数及适中的介电常数成为备受关注的基板材料[1,2,3,4,5]。传统厚膜浆料基于Al2O3基板开发，其成分容易与AlN基板反应并产生气体，对厚膜电路性能有灾难性的影响，另外AlN基板的热膨胀系数低于Al2O3基板，传统的浆料烧结于AlN基板存在热膨胀不匹配的问题[6,7]。所以直接将应用于Al2O3基板的材料体系及制作工艺照搬至AlN基板的制作工艺是不可行的，国内外对AlN基板用厚膜电阻的相关报道较少，本文介绍了AlN基板上的电阻制作工艺，并对电阻的性能进行研究。

通过调研，知名的浆料厂商ESL、Dupont、Heraeus等公司开发了部分导体浆料，但尚未有成熟的商用电阻浆料，只有德国IKTS公司有商用的AlN基板用的电阻浆料，其电阻方阻范围在1 Ω/□～1 kΩ/□，电阻烧结温度为850 ℃。

二，氮化铝陶瓷基板电阻制作研究

根据电阻的推荐厚度(12 μm)进行试验，制作电阻的网版选用孔径为75 μm的不锈钢丝网，菲林膜厚度为25 μm。丝网印刷过程中，通过调整印刷参数，可调整电阻的膜层厚度。湿膜、烘干膜及烧成膜之间有一定的对应关系，通过压力、印刷速度、网间距等印刷参数调整，可以控制印刷电阻浆料的湿膜厚度，并用膜厚测试仪进行测量，烧成后即可对应湿膜与干膜的相应关系。

金瑞欣采用的大部分板材是华清的，在福建华清AlN基板上，使用4种方阻的电阻浆料包括1 Ω/□、10 Ω/□、100 Ω/□和1 kΩ/□，对应的浆料型号分别为FK9931M、FK9611、FK9621和FK9631。采用厚膜工艺制作金导体、电阻及低温介质(如图1所示)。印刷时将电阻湿膜厚度控制在35 μm，电阻烧成后，对电阻的激光调值特性、电阻温度系数(TCR)及电阻稳定性进行考核验证。

电阻浆料由导电相、粘结相、有机载体三部分组成。在烧结过程中，粘结相流动，在后续降温过程中，固化成膜，附着于陶瓷基板表面，起到与陶瓷基板粘结及支撑导电链的作用。根据技术资料推荐，将AlN基板的电阻烧结工艺确定为：峰值温度850 ℃、保温时间10 min、烧结总时间60 min。

图2为IKTS电阻浆料印刷后的形貌，此时的电阻膜是由松散的氧化钌(或钯、银)在具有一定黏合力的有机树脂作用下粘结形成，具有凹凸不平的表面，由于粘结剂的绝缘作用，此时电阻膜层的阻值很大。在烧结时，随着烧结温度的升高，膜层中的有机成分逐渐燃烧挥发(在500 ℃时，有机黏合剂完全排掉)，使氧化钌颗粒逐步拉聚，相互联接形成连续的导电通路，电阻烧结后的形貌如图3所示，烧结后的膜层明显收缩致密。

为确定AlN基板用电阻阻值与设计方数的关系，设计了电阻试验版(如图4所示)。电阻的长度范围为：500～2 000 μm，电阻的宽度范围为：500～2 500 μm。分别在AlN基板上印刷四种方阻的电阻，850 ℃温度下烧结成膜，测量不同设计尺寸电阻的阻值。

测量3只基片相同尺寸电阻的阻值，计算该尺寸电阻的设计方数，平均3只电阻的阻值，形成4种方阻的阻值与方数关系图(如图5所示)。 

电阻印刷的初值一般设计为标称值的80%时，最利于调值及成品率的提高，结合阻值与方数关系图，推算出四种方阻的设计比例(见表1)。

在实际制作厚膜电阻时，即使对浆料成分、印刷工艺、膜厚、烧成、与电极的匹配等严格控制，其阻值与目标值的误差也只能达到±20%。为了在已经制成的厚膜电阻体的基础上，获得所需要精度的电阻值，只能通过调值。且从提高成品率和阻值的精度来讲，调值是必不可少的重要技术。

AlN基板上电阻调值的工艺参数为：电流14.5 A，Q频率2 500 Hz，激光点距150。对调值后的刀痕形貌进行分析，由图6可见，4种方阻的电阻切痕宽度大于30 μm，切痕内无电阻及基片碎屑，满足检验文件的相关要求。

电阻温度系数(TCR)表示电阻器在试验温度下的直流电阻值对基准温度下的直流电阻值的相对变化程度，即试验温度与基准温度之间的每1 ℃温度引起电阻值的相对变化量ΔTCR：

式中：R1为基准温度下的电阻值；R2为测试温度下的电阻值；T1为基准温度；T2为测试温度。对AlN基板上的厚膜电阻进行TCR测量，其中高温温度系数(HTCR)测试数据见表2，低温温度系数(CTCR)测试数据见表3。每种型号的电阻测量两只设计尺寸不同的，由测试数据可见，设计尺寸对电阻温度系数有一定的影响，所有型号的电阻在此AlN基板上均具有正的温度系数，FK9931M的TCR小于150×10-6/℃，其余型号均小于100×10-6/℃。

电阻可以看作是由许多导电链组成的三维网络结构，电阻层受到张力作用时，较脆弱的导电链会断裂或局部拉长，使整体导电能力下降，阻值增大。反之，当电阻层的热膨胀系数明显小于基板的热膨胀系数时，电阻层内部的应力为压力。电阻层受压力作用时，颗粒之间的接触会更紧密，甚至增加新的导电链，从而增强了整个厚膜电阻的导电能力，宏观上表现为阻值下降。由于厚膜电阻与基板结合牢固，应力释放较缓慢，因此厚膜电阻在一定温度下存放时，阻值会发生变化。厚膜电阻与基板的热膨胀系数相差越大，厚膜电阻内部的应力越大，厚膜电阻在高温下存放时的变化率也就越大。

按照不同的设计尺寸，在AlN基板上印刷4种方阻电阻，将电阻进行激光调值，经150 ℃、1 000 h温度存储，比较温度存储前后阻值的变化情况。每种方阻的电阻测量5只电阻阻值，由表4～表7可见，经过高温存储的电阻，阻值变化率<1.5%。

采用厚膜工艺技术，在福建华清氮化铝基板上对德国IKTS公司基于AlN基板开发的厚膜电阻浆料的性能进行了验证。研究了电阻的制网、印刷、烧结及调值工艺，并对电阻的形貌、设计比例、温度系数、阻值稳定性等方面进行验证，激光调阻后，电阻切痕宽度大于30 μm，符合外观检验要求，电阻的TCR小于150×10-6/℃，经150 ℃、1 000 h高温存储，阻值变化率小于1.5%。本文的研究成果，对氮化铝陶瓷基板厚膜电阻浆料的设计及应用有较好的借鉴作用。

[1] 苏杜煌,何小琦.混合集成电路金铝键合退化与控制研究动态[J].电子元件与料,):5-7.

[2] 刘志平.氮化铝陶瓷及其表面金属化研究[D].天津:天津大学,2008.

[3] 陈寰贝,梁秋实,刘玉根,等.厚薄膜混合氮化铝多层基板技术研究[J].真空电子技术,-11.

[4] 徐亚新,赵飞,何超,等高可靠性氮化铝基功率负载加工工艺研究[J].电子工艺技术,-102.

[7] 丁利文.高热导率AlN陶瓷的制备及性能研究[D].武汉:华中科技大学,2017.