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厚膜混合集成电路的材料
在厚膜混合集成电路中,基片起着承载厚膜元件、互连、外贴元件和以及包封等作用,在大功率电路中,基片还有散热的作用。厚膜电路对基片的要求包括:平整度、光洁度高;有良好的电气性能;高的导热系数;有与其它材料相匹配的热膨胀系数;有良好的机械性能;高稳定度;良好的加工性能;价格便宜。通常厚膜电路选择 96% 的氧化铝陶瓷基片,如果需要散热条件更好的基片则可选择氧化铍基片。
在厚膜混合集成电路中,电刷片,无源网络主要是在基片上将各种浆料通过印刷成图形并经高温烧结而成。使用的材料包括:导体浆料、介质浆料和电阻浆料等。
厚膜导体是厚膜混合集成电路中的一个重要组成部分,在电路中起有源器件的互连线、多层布线、电容器电极、外贴元器件的引线焊区、电阻器端头材料、低阻值电阻器、厚膜微带等作用。导体浆料中,通常的厚膜混合集成电路使用的是钯银材料,在部分电路和高精度电路中使用的是金浆料,在部分要求不高的电路中使用的是银浆料。
厚膜电阻浆料也是厚膜混合集成电路中的一个重要组成部分,用厚膜电阻浆料制成的厚膜电阻是应用最广泛和最重要的元件之一。厚膜电阻浆料是由功能组份、粘结组份、有机载体和改性剂组成,一般选用美国杜邦公司的电阻浆料。
厚膜介质浆料是为了实现厚膜外贴电容的厚膜化、步线导体的多层化以及厚膜电阻的性能参数不受外部环境影响而应用的。包括电容介质浆料、交叉与多层介质浆料和包封介质浆料。
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,节气门位置传感器电刷片,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。常用丝网有不锈钢网和尼龙网,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,电位器电刷片,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,导电塑料板电刷片,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。
为了提高厚膜电路的精度,必须进行阻值调整。由于厚膜丝网印刷操作固有的不准确性,基板表面的不均匀及烧结条件的不重复性,厚膜电阻常出现正负误差,如果阻值超过标称值将无法修正,但是,一般情况下印刷烧成后阻值低于目标值的大约30%,所以要通过激光调整达到目标值。
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