【正文】 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 厚膜材料（式 ） 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 5105??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?。s 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(jiǎn)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??； ④ 電容溫度系數(shù)?。?⑤ 適合絲網(wǎng)印刷； ⑥ 多次燒結(jié)不變形，氣孔率??； 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。 晶化玻璃常用的材料是鋇硅酸鉛玻璃，加入鈦或鋁的氧化物溶于其內(nèi)，將來分離出來的結(jié)晶相為鋁硅酸鋇和鈦酸鋁。晶化玻璃是在玻璃相中產(chǎn)生晶相而形成的，它將使玻璃介質(zhì)的軟化溫度范圍變窄，以及產(chǎn)生無(wú)定形玻璃相所不能獲得的優(yōu)點(diǎn)： ① 熱膨脹系數(shù)??； ② 機(jī)械強(qiáng)度大； ③ 電性能提高等。 介質(zhì)釉面材料是在較低溫度（ 550℃ 左右）下燒結(jié)的非晶玻璃，它是對(duì)制成的厚膜元器件（厚膜電阻、電容等）提供保護(hù)，以免受到機(jī)械碰傷或外界環(huán)境的污染（如水汽）。將制成的厚膜元器件或整個(gè)厚膜電路印刷一層釉面漿料，燒成后便形成一層保護(hù)層。釉面材料 第三章 厚膜材料 薄膜技術(shù) 是一種減法技術(shù)，在整個(gè)基板上覆幾層金屬膜，一些不需要的部分被光刻掉。用光刻工藝形成的圖形比厚膜工藝能夠形成的線條更窄、邊緣更清晰。這個(gè)特性促進(jìn)了薄膜技術(shù)在高密度和高頻領(lǐng)域的應(yīng)用。 典型的薄膜電路是由在一個(gè)基板上的三層材料組成。底層有兩個(gè)功能： 一方面它是電阻材料；另一方面它提供了與基板的粘結(jié)。 中間層是通過改善導(dǎo)體的粘結(jié)或是通過防止電阻材料擴(kuò)散到導(dǎo)體而引起電阻層與導(dǎo)體層之間界面作用。頂層起導(dǎo)體層作用。 薄膜技術(shù) 第三章 薄膜技術(shù) 濺射 也稱濺散是在基板上淀積薄膜常用的方法。濺散是一種物理過程，靶（作陰極）被高能正離子轟擊，轉(zhuǎn)變能量，進(jìn)行能量傳遞，把靶材的粒子彈出。這種濺射的粒子在陽(yáng)極或接地的支架夾持著的基片上淀積成薄膜。濺射 第三章 薄膜技術(shù) 蒸發(fā)淀積是在較高的真空中加熱一種材料，以至于它的蒸發(fā)壓力超過周圍環(huán)境的壓力，使它能很快地蒸發(fā)。蒸發(fā) 第三章 薄膜技術(shù)從一個(gè)點(diǎn)狀源蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的原子密度可以認(rèn)為距法線呈余弦分布。所形成的膜中間厚，邊緣薄。所以待成膜的基板放在轉(zhuǎn)盤上，以獲得厚度均勻的膜層。蒸發(fā) 第三章 薄膜技術(shù) 薄膜濺射明顯地優(yōu)于蒸發(fā)淀積，并且正迅速地作為商業(yè)生產(chǎn)工藝取代蒸發(fā)淀積。其優(yōu)點(diǎn)如下：① 濺射膜比蒸發(fā)淀積膜對(duì)基片有更強(qiáng)的附著力。這是由于濺射原子撞擊基片時(shí)有很高的動(dòng)能；② 濺射膜更密、更均勻；③ 濺射工藝更通用。靶材除了純金屬外，可以是合金或復(fù)合材料。例如，可以使用鎳鉻靶的各種比例作為各種面電阻率的電阻膜。與蒸發(fā)淀積不同，濺散很少有或不會(huì)有分鎦發(fā)生（組成合金的各金屬由于蒸發(fā)溫度不一樣，蒸發(fā)溫度低的蒸發(fā)快，造成蒸發(fā)膜的成分與合金成分不同）；④ 導(dǎo)體（金屬、合金）或非導(dǎo)體，介質(zhì)、絕緣體（要用射頻濺射設(shè)備）膜都可以淀積；⑤ 此工藝也可逆向使用，用于清潔基片表面或刻蝕細(xì)線。在這種情況下，基片短期作為陰極。⑥ 淀積速率、膜的厚度和膜的均勻性能更好地控制。蒸發(fā)與濺射工藝的比較 第三章 薄膜技術(shù) 電鍍 是把待鍍的金屬作為陽(yáng)極，將欲鍍此金屬的零件作為陰極，懸掛在內(nèi)有導(dǎo)電溶液的電解槽中當(dāng)施加外電壓時(shí)，在陽(yáng)極電子離開金屬電極，形成金屬離子，并進(jìn)入到溶液中，在電場(chǎng)的作用下向陰極運(yùn)動(dòng)，在陰極零件表面上的電子中和了溶液中鎳離子上的正電荷，最終得結(jié)果是金屬鎳沉積到零件表面。用這種方法可以把大多數(shù)金屬鍍?cè)趯?dǎo)電表面上。電鍍 第三章 薄膜技術(shù) 典型的電鍍過程包括電鍍前零件表面的清洗和漂洗，以去除零件表面的污染物（如油污等）。清洗質(zhì)量，也就是說表面的潔凈狀況直接影響鍍層質(zhì)量。另一個(gè)影響鍍層的因素電流密度分布。 電鍍 第三章 薄膜技術(shù) 在電鍍過程中，可以發(fā)現(xiàn)另件上鍍層的厚度不一樣。距陽(yáng)極較近的部分鍍層將會(huì)較厚。在圖中所示電力線從陽(yáng)極流向陰極，在靠近邊緣的地方和零件外角的地方較密集而在零件底部和內(nèi)角處較稀疏。這些電力線代表了電流密度或電纜集中地程度。要想在整個(gè)陰極上獲得均勻的電流分布是極端困難的，在實(shí)際電鍍中很難實(shí)現(xiàn)。盒型零件的外角處的電流密度可能是內(nèi)角處的 10倍之多，因而金屬層的厚度可能相差 10倍。 在光刻工藝中，基板上涂一層光敏材料，紫外線透過在玻璃上形成的圖案對(duì)光敏材料進(jìn)行曝光。光刻膠可以是正性或負(fù)性，正性光刻膠較為常用，因?yàn)樗鼘?duì)于蝕刻劑材料有更高的抗蝕性。不需要的材料，即沒有被光刻膠保護(hù)的部分，可以通過 “ 濕法 ” （化學(xué)）刻蝕來去除，也可以通過 “ 干法” （濺散）刻蝕去除。 化學(xué)刻蝕仍然是薄膜刻蝕的最常用的方法，但許多制造商用采用濺射刻 蝕。在這項(xiàng)技術(shù)中，基板覆蓋上光刻膠，與化學(xué)刻蝕完全一樣的方法露出圖形。接著將基板放置于等離子體內(nèi)，加上電位。實(shí)際上，在濺散刻蝕過程中基板起靶的作用，氣體離子轟擊薄膜的暴露部分除去不需要的材料。光刻膠膜比濺散的薄膜厚很多，故它是不受影響的。光刻 第三章 薄膜技術(shù)濺射