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厚膜电路是集成电路的一种,是指将电阻、电感、电容、半导体元件和互
连导线通过印刷、烧成和焊接等工序,在基板上制成的具有一定功能的电
路单元。
1.2、集成电路分为厚膜电路、薄膜电路和半导体集成电路。厚膜电路与薄膜电
路的区别有两点:其一是膜厚的区别,厚膜电路的膜厚一般大于10μm,薄
膜的膜厚小于10μm,大多处于小于1μm;其二是制造工艺的区别,厚膜电
路一般采用丝网印刷工艺,薄膜电路采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺
方法。
1.3、厚膜混合集成电路(HIC)
在绝缘基板上(通常为陶瓷)用厚膜技术制作出无源元件及其互联线,再采用厚膜组装技术组装上半导体有源器件、IC芯片和其它无源器件(如薄膜电阻或多层陶瓷电容器)组成具有一定功能的混合微电路——厚膜混合集成电路。“混合”是因为它们在一种结构内组合两种不同的工艺技术:半导体技术 (如:有源芯片器件)和厚膜技术(成批制造的无源元件)。
1.4、厚膜电路的优势在于,设计灵活,投资小,成本低,多应用于电压高、电流大、大功率的场合。
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。
· 丝网印刷:使用印刷机将各种浆料通过制作好电路图形的丝网印刷在基片上。
· 高温烧结:将印刷好的基片在高温烧结炉中烧结,使浆料与基片间形成良好的熔合和网络互连,并使厚膜电阻的阻值稳定。
· 激光调阻:使用厚膜激光调阻机将烧结好的电路基片上印刷厚膜电阻阻值修调到规定的要求。
· 表面贴装:使用自动贴装机将外贴的各种元器件和接插件组装在电路基片上,并经再流焊炉完成焊接,包括焊接引出线等。
· 电路测试:将焊接完好的电路在测试台上进行各种功能和性能参数的测试。
· 电路封装:将测试合格的电路按要求进行适当的封装。
· 成品测试:将封装合格的电路进行复测。
· 入库:将复测合格的电路登记入库。
厚膜混合集成电路的发展
目前,厚膜混合集成电路也受到巨大竞争威胁。印刷线路板的不断改进追逐着厚膜混合集成电路的发展。在变化迅速和竞争激烈的情况下,必须进一步探索厚膜混合集成电路存在的问题与对应采取的措施:
· 开发价廉质优的各种新型基板材料、浆料与包封材料,如 SIC 基板、瓷釉基板、 G-10 环氧树脂板等,贱金属系浆料、树脂浆料等,高温稳定性良好的包装材料与玻璃低温包封材料等。
· 采用各种新型片式元器件,如微型封装结构器件(SOT),功率微型模压管,大功率晶体管,各种半导体集成电路芯片,各种片式电阻器、电容器、电感器与各种片式可调器件、 R 网络、 C 网络、 RC 网络、二极管网络、三极管网络等。
· 开发应用多层布线、高密度组装和三维电路,向具有单元系统功能的大规模厚膜混合集成电路发展。
· 充分发挥厚膜混合集成电路的特长,继续向多功能、大功率方向发展,并不断改进材料和工艺,进一步提高产品的稳定性和可靠性,降低生产成本,以增强厚膜混合集成电路的生命力和在电子产品市场的竞争能力。
· 在利用厚膜集成技术的基础上,综合运用表面组装技术、薄膜集成技术、半导体微细加工技术和各种特殊加工技术,制备多品种、多功能、、低成本的微型电路,如厚膜微片电路、厚薄膜混合集成电路、厚膜传感器及其它各种新型电路等。
推广 CAD、CAM与CAT 技术在厚膜混合集成电路设计和制造过程中的应用,生产工艺逐步向机械化、半自动化、全自动化方向过渡,不断提高生产效率、降低生产成本与改善厚膜混合集成电路的可靠性
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