【正文】 地上升，出現(xiàn)突變。無法改變成分含量來改變阻值，故必須采用不均勻的分散相。其辦法是使用玻璃粉的顆粒要求比導(dǎo)電顆粒要粗，這樣，在濕的漿料中，每個(gè)玻璃顆粒被許多小的導(dǎo)體顆粒所包圍。這就需要其中的玻璃在燒結(jié)過程中不完全熔化和產(chǎn)生流動(dòng)，這時(shí)才使膜中的導(dǎo)電顆粒保持鏈狀結(jié)構(gòu) 厚膜電阻的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)制 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 導(dǎo)電機(jī)制 由于 RuO2的優(yōu)越性能，常用作為厚膜電阻的材料。低阻值厚膜電阻體中的 RuO2在燒結(jié)過程中相互連接，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成導(dǎo)電通路。但在高阻值情況下 RuO2并不連接在一起。 厚膜電阻的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)制 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 厚膜電阻器電特性的主要參數(shù)： 方電阻 電阻溫度系數(shù) 非線性 噪聲和穩(wěn)定性 厚膜電阻的主要參數(shù)及基本性能 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 方電阻 簡稱方阻，也稱膜電阻。它是指厚度均勻的一塊正方形膜，電流從一邊流向另一邊時(shí)所具有的阻值。用 Rs表示，單位為 ?/方或 ?/□。 根據(jù)上面的方阻定義，可以得出方阻 Rs與膜厚度 t及材料電阻率 ρ 的關(guān)系。對(duì)于下圖所示的任意一塊厚膜，其電阻值 R可用下式來表示： ρ 為電阻膜的體積電阻率（ ??cm）； l為膜的長度； s為膜的橫截面積； w和 t分別為膜的寬度和厚度。 方電阻 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 twlslR????? ??（式 ） 如果膜的長寬相等，即為正方形時(shí)， l=w,則上式變?yōu)? 根據(jù)方阻的定義，此時(shí)膜的電阻 R即為方阻 Rs，因此 方阻的大小只與膜材料的性質(zhì)（ ρ ）有關(guān)，而與正方形膜的尺寸大小，即正方形的大小無關(guān)，因而方阻 Rs表征了厚膜的電阻特性。引入方阻后， ： 式中： N是電阻膜的長寬比，稱為方數(shù)。 一般厚膜電阻的阻值由材料的方阻 Rs和膜的幾何尺寸決定，可以通過不同方阻值的厚膜材料和不同尺寸大小來達(dá)到所需的阻值。 對(duì)于一種厚膜電阻材料，例如 RuO2電阻材料，希望它的方阻范圍越寬越好，這樣可以滿足電路中各種阻值的要求。 方電阻 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 tRs ??（式 ） NRswlRswltRs ?????? ?（式 ） 電阻溫度系數(shù)是表征厚膜電阻器組值穩(wěn)定性的一個(gè)重要的參數(shù)，它反映了阻值隨溫度變化的特性。電阻溫度系數(shù)通常用 TCR來表示，它表示溫度每變化 1℃ Rs時(shí)，電阻值的相對(duì)變化，即： 式中， R R2分別為溫度 T1和 T2時(shí)的阻值。 T1通常為 +25℃，而 T2目前規(guī)定為 +125℃ 或 55℃ 。 +25℃ ～ +125℃ 范圍測(cè)量的 TCR稱為正溫 TCR，而在 +25℃ ～55℃ 范圍測(cè)得的 TCR為負(fù)溫 TCR。溫度系數(shù)單位用 ppm/℃（即 106/℃ ,百萬分之幾來表示）。 電阻溫度系數(shù) 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 ）攝氏度11()( 12112TTRRRTCR???（式 ） 希望材料或電阻器的 TCR絕對(duì)值愈小愈好，最好接近于零。這樣，阻值幾乎不隨溫度而變，因而性能穩(wěn)定。TCR的大小與多種因素有關(guān)，主要有： ①厚膜材料的種類、性質(zhì)； ②制造工藝； ③測(cè)量溫度范圍； ④基板的熱膨脹系數(shù)等有關(guān)。 電阻溫度系數(shù) 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 方阻低的漿料， TCR具有較大的正值（因?yàn)閷?dǎo)電材料含量較多，玻璃含量較少，所以溫度特性以金屬導(dǎo)電顆粒的TCR作用為主），高阻漿料， TCR有較大的負(fù)值（因?yàn)椴ＡШ慷啵瑴囟忍匦砸圆Ａ拥膭?shì)壘電阻的負(fù) TCR為主要作用），而中等方阻的漿料， TCR有較小的正值或負(fù)值（兩種電阻（顆粒和勢(shì)壘電阻）的 TCR作用接近）。 所謂 溫度系數(shù)跟蹤 ，或跟蹤溫度系數(shù)，是指在電路的工作溫度范圍內(nèi)，電路中各電阻器間 TCR之差。例如，電路中兩個(gè)電阻器 R1和 R2之間 TCR跟蹤，即為兩個(gè)電阻器 TCR之差：TCR1TCR2。 跟蹤溫度系數(shù)的大小反映了電路中各個(gè)電阻器的阻值隨溫度變化的一致性是否良好。如果各電阻器間阻值隨溫度變化的一致性好，則跟蹤溫度系數(shù)（或溫度系數(shù)跟蹤）就小，反之則大。 為了使電路中的電阻間的跟蹤溫度系數(shù)小，應(yīng)盡量采用阻值 溫度特性相一致的漿料。 電阻溫度系數(shù)跟蹤 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 厚膜電阻的非線性是指加在電阻器上的電壓與通過電阻器的電流不成線性關(guān)系（即正比關(guān)系）的一種特性。 電壓 U與電流 I的比值 不是常數(shù)（不符合歐姆定律），這時(shí)電阻的阻值 與外加電壓有關(guān)，在厚膜電阻器中， R通常隨外加電壓的增加而減小。其原因是上面所講的厚膜電阻器的導(dǎo)電機(jī)制所決定。厚膜電阻的非線性可用三次諧波衰減和電壓系數(shù)來衡量。電壓系數(shù)的定義是：在規(guī)定的外加電壓范圍內(nèi)，電壓每變化 1伏時(shí)，阻值的平均相對(duì)變化， 式中， R1和 R2分別為電壓 V1和 V2時(shí)的阻值； V2為電阻器的額定電壓（由電阻器的功率和最高工作電壓： ）而 V1=。 厚膜電阻的非線性 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 )/(%100)(12112 VVVRRRVc ????（式 ） RPU ?? 電阻器的噪聲是一種電噪聲，它是產(chǎn)生在電阻器中的一種不規(guī)則的微小電壓起伏。這種噪聲對(duì)正常信號(hào)是一種干擾，通過聲 電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，就成為我們耳朵所能聽到的噪聲。 電阻器的種類不同，產(chǎn)生的噪聲也不同，即 熱噪聲 、 1/f噪聲 和 突發(fā)噪聲 。 ①熱噪聲 熱噪聲是由導(dǎo)體中自由電子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的一種噪聲。這種噪聲是因?yàn)殡娮拥臒徇\(yùn)動(dòng)引起的，故稱熱噪聲。 厚膜電阻的噪聲 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 ② 1/f噪聲 1/f噪聲是厚膜電阻器在音頻范圍內(nèi)產(chǎn)生的一種噪聲，由于單位頻帶寬度中的噪聲電勢(shì)（稱為噪聲頻譜密度）與頻率 f成反比，故稱 1/f噪聲。這種噪聲也稱電流噪聲或接觸噪聲，因?yàn)樗陬w粒狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體或存在接觸電阻的情況下，并且只有在通過電流時(shí)才產(chǎn)生。 1/f噪聲產(chǎn)生是由電阻器導(dǎo)電鏈中，導(dǎo)電顆粒之間隧道電流的漲落（起伏）造成的，而隧道電流的漲落由隧道勢(shì)壘高度的起伏所引起。這是因?yàn)閷?dǎo)電顆粒之間的玻璃薄層在厚膜電阻器的燒成過程中存在大量缺陷，因而大量電阻陷阱，能夠不斷地俘獲和釋放電子，在外電場(chǎng)存在而產(chǎn)生電流時(shí)，這種起伏便構(gòu)成了電流噪聲或 1/f噪聲。 1/f噪聲與非線性一樣，與電阻器的材料、種類和結(jié)構(gòu)有關(guān)，它反映了電阻器制造質(zhì)量的好壞，因而通過 1/f噪聲的大小也可判斷電阻質(zhì)量的好壞。 厚膜電阻的噪聲 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 ③突發(fā)噪聲 厚膜電阻器中除了熱噪聲和 1/f噪聲外，還有一種突發(fā)噪聲。這種噪聲實(shí)際上是一些不規(guī)則的脈沖波，它主要產(chǎn)生在電阻膜中的高場(chǎng)區(qū)或高電阻率（高方阻）的厚膜材料中。 原因： 電阻器的熱噪聲和 1/f噪聲稱為正常噪聲，突發(fā)噪聲主要跟厚膜電阻材料和電阻器制造工藝有關(guān)，它通過混合和分散均勻可以減小和消除。 厚膜電阻的噪聲 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 導(dǎo)電鏈中導(dǎo)電顆粒之間存在所謂的“臨界導(dǎo)電玻璃層”， 所謂臨界導(dǎo)電玻璃層是指這種玻璃層比一般的玻璃薄層厚，而不完全導(dǎo)電，處于導(dǎo)電與不導(dǎo)電臨界狀態(tài)。故稱為臨界導(dǎo)電玻璃層或臨界導(dǎo)電絕緣層。 當(dāng)導(dǎo)電顆粒被這種玻璃層隔開時(shí)，導(dǎo)電鏈主要取決于這種玻璃層。它在低場(chǎng)強(qiáng)下顯示出很高的電阻，而在高場(chǎng)強(qiáng)下，這種電阻就大大減小，呈現(xiàn)出較大的非線性。如果這種玻璃層中存在能夠釋放和俘獲電子的產(chǎn)生 復(fù)合中心，那么產(chǎn)生 復(fù)合中心釋放和俘獲電子的結(jié)果，便會(huì)使勢(shì)壘發(fā)生變化，在局部高電場(chǎng)存在時(shí)，引起隧道電流的漲落，產(chǎn)生突發(fā)噪聲。 厚膜電阻材料可分為 貴金屬 賤金屬 聚合物 厚膜電阻材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 最早的一種玻璃釉電阻材料 組成： Pd粉、 Ag粉和硼硅酸玻璃粉混合制成。 各成分的作用： Pd粉在燒成過程中生成 PdO,PdO起主要的導(dǎo)電作用，它的生成決定了電阻器的性能。 Ag粉的加入有二個(gè)作用： 善電阻器的性能（可減小 TCR和噪聲）； 阻。玻璃用作粘結(jié)劑，可用來稀釋導(dǎo)電相，調(diào)整阻值，另外對(duì) TCR也有影響。 PdAg電阻材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 特點(diǎn) 1 在貴金屬材料中成本比較低 2 電性能和工藝性能較好 3 對(duì)燒成條件（最高燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間等）非常敏感，因?yàn)橛绊?PgO的生成 4 對(duì)還原氣氛敏感，在電路的使用過程中如遇到還原氣氛時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生變化。在高可靠設(shè)備中已停止使用。 Pt族電阻材料主要是指用 Pt、 Ir（銥）、 Rh（銠）等貴金屬作電阻的材料。 這類貴金屬材料由于性能穩(wěn)定，所以制成的電阻器性能也很好。在各方面都比 PdAg電阻好。但由于價(jià)格很貴，所以這在一些特殊場(chǎng)合使用。 Pt族電阻材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 為了降低成本，還出現(xiàn)了釕酸鹽材料，如釕酸鉍、釕酸鉛等 RuO2電阻材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 RuO2電阻材料特點(diǎn) 1 性能穩(wěn)定性高，加熱到 1000℃ 也不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化 2 RuO2本身具有金屬導(dǎo)電性，且電阻率低（室溫時(shí)為 5 105??cm）， TCR為正值，因此可以不加其它金屬材料，而直接與玻璃混合起來制成不同的方阻材料，方阻范圍很寬（ 10?/方～ 10M?/方）， TCR又很小（約 100ppm/℃ ，加入 CuO或 MnO2控制） 3 對(duì)工藝條件不敏感，受燒結(jié)條件影響較小，阻值再現(xiàn)性好，燒成后電性能優(yōu)良，具有很高的穩(wěn)定性 以賤金屬作厚膜電阻的材料種類較多，主要有各種賤金屬氧化物， MoO SnO2等、氮化物，如 TaNTa、 TiNTi等，硅化物，如 MoSi TaSi2等，碳化物，如 WCW等。但這些材料的性能大部分還不大理想，制成后的性能也不夠好，有些材料還要在中性或還原性氣氛下燒成?？傮w來講能夠?qū)嵱眯缘倪€不多?，F(xiàn)大多采用 RuO2材料。 賤金屬厚膜電阻材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 聚合物電阻材料 是非金屬碳為導(dǎo)電相，樹脂為粘結(jié)劑的一種電阻材料。它跟前面導(dǎo)體材料中的聚合物導(dǎo)體材料類似。漿料低溫聚合固化，工藝簡單，可用各種基板，成本很低并使用于自動(dòng)化生產(chǎn)，目前不僅在民用產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用，而且也應(yīng)用到軍用產(chǎn)品中。 ①材料組成 導(dǎo)電相通常采用碳黑和石墨，低阻中摻入少量銀粉。不同方阻除了改變碳黑和石墨及樹脂含量外，還應(yīng)選用不同種類的碳黑材料。 ②特點(diǎn) 方阻范圍寬（ 10?～ 1M?）； TCR較?。?≤ 300ppm） ,噪聲和耐磨性好；成本低，大大低于玻璃釉電阻器。 聚合物厚膜電阻材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 1）用途 厚膜介質(zhì)主要用來作：①厚膜電容介質(zhì)；②多層布線和交叉布線介質(zhì)（即隔離介質(zhì)）；③電路中的保護(hù)層和包封介質(zhì)等。 2）要求 厚膜介質(zhì)中，各類介質(zhì)用途不同，對(duì)其要求也不同，但總的有一些共同的要求：①絕緣強(qiáng)度高；②絕緣電阻大；③損耗?。虎茈娙轀囟认禂?shù)??；⑤適合絲網(wǎng)印刷；⑥多次燒結(jié)不變形，氣孔率小；⑦熱膨脹系數(shù)與其它的相匹配，多次燒結(jié)不變形；⑧和導(dǎo)體相容性好；⑨粘附性好等。 厚膜介質(zhì)材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 3）組成 厚膜介質(zhì)漿料是由陶瓷粉、玻璃粉和有機(jī)載體等組成。陶瓷粉是功能相，起介電作用的材料，而玻璃除作粘結(jié)劑外，還起到減小介質(zhì)膜的氣孔作用（含量多會(huì)減少介電常數(shù)。載體的作用與其它相同。 4）交叉和多層布線介質(zhì)的構(gòu)成和作用 在高密度布線中，交叉和多層布線用的比較多，因厚膜電路中多層基板三層以上成品率就開始急劇下降。從而成本增加。超過三層以上多用厚膜多層法。用于交叉和多層布線介質(zhì)大多是結(jié)晶玻璃或者玻璃 陶瓷介質(zhì)。 厚膜介質(zhì)材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 晶化玻璃（結(jié)晶玻璃） 是在玻璃基質(zhì)中加一定的氧化物添加劑。 這種玻璃加熱到高于軟化點(diǎn)溫度時(shí)，氧化物添加劑使玻璃成為不透明的。當(dāng)介質(zhì)膜第一次被加熱到玻璃的軟化點(diǎn)和燒結(jié)后，在冷卻固化時(shí)，產(chǎn)生微晶而玻璃變成不透明的，當(dāng)再次加熱時(shí)，玻璃的軟化點(diǎn)因微晶存在而提高，因而不再流動(dòng)，除非加熱溫度超過原來的燒結(jié)溫度。