【正文】 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。 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。 2）要求 厚膜介質(zhì)中，各類介質(zhì)用途不同，對其要求也不同，但總的有一些共同的要求：①絕緣強度高；②絕緣電阻大；③損耗??；④電容溫度系數(shù)小；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。 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?，F(xiàn)大多采用 RuO2材料。但由于價格很貴，所以這在一些特殊場合使用。在高可靠設(shè)備中已停止使用。 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。 當導(dǎo)電顆粒被這種玻璃層隔開時，導(dǎo)電鏈主要取決于這種玻璃層。這種噪聲實際上是一些不規(guī)則的脈沖波，它主要產(chǎn)生在電阻膜中的高場區(qū)或高電阻率（高方阻）的厚膜材料中。 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壘高度的起伏所引起。 ①熱噪聲 熱噪聲是由導(dǎo)體中自由電子不規(guī)則的熱運動所產(chǎn)生的一種噪聲。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，阻值的平均相對變化， 式中， R1和 R2分別為電壓 V1和 V2時的阻值； 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=。 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。例如，電路中兩個電阻器 R1和 R2之間 TCR跟蹤，即為兩個電阻器 TCR之差：TCR1TCR2。這樣，阻值幾乎不隨溫度而變，因而性能穩(wěn)定。 T1通常為 +25℃，而 T2目前規(guī)定為 +125℃ 或 55℃ 。 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到所需的阻值。 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。但在高阻值情況下 RuO2并不連接在一起。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。MO 漿料） 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 樹脂漿料 優(yōu)點 1 便宜 2 所用設(shè)備投資少 3 可得到致密、均質(zhì)、平滑的膜層 4 可光刻制取細線 5 與電阻體、絕緣體的相容性好 缺點 1 對所用基板表面平滑性要求高 2 對基板表面及環(huán)境的清潔度要求高 3 由于膜層薄，故導(dǎo)體電阻大 厚膜電阻與材料 厚膜電阻與厚膜導(dǎo)體、厚膜基板一樣，也是厚膜電路發(fā)展最早，工藝最成熟、應(yīng)用最廣泛的元件之一。目前已有滿足電子工業(yè)領(lǐng)域各種不同要求的各類樹脂漿料。但這種漿料再燒成時玻璃易浮到膜層表面，從而有使引線鍵合變難的傾向。先在 Al2O3上印刷 CuO漿料，干燥后，印刷硼硅酸玻璃（SiO3B2O3Al2Al3CaOMgO）絕緣體漿料，再干燥，干燥條件是 125℃ ， 10分鐘。這樣既可全部排除有機粘結(jié)劑，又可提高附著力、可焊性、電導(dǎo)等性能。 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 AgPd 銀 鈀導(dǎo)體 與貴金屬相比，銅具有很高的電導(dǎo)率，可焊性、耐遷移性、耐焊料浸蝕性都好，而且價格便宜。 ⑤結(jié)合強度。 焊接時要對膜加熱，加熱時間增加，金屬粒界與玻璃之間分散的 Bi2O3會發(fā)生如下還原反應(yīng)： 2Bi2O3+3Sn→ 4Bi+3SnO2 使用 AgPd導(dǎo)體時，通常進行下述試驗： ①測定電阻值 （按需要有時也包括 TCR） ②浸潤性。因此， Ag/Pd比一般要控制在（ ： 1）～（ ： 1）。這是由于 Ag與基板表面吸附的水分相互作用， Ag＋ 與 OH生成 AgOH。 焊接后的 Ag厚膜導(dǎo)體，隨時間加長及溫度上升，其與基板的附著強度下降。 基板只需一次燒成，導(dǎo)體采用 Mo、 W等賤金屬材料，因而成本低。 第三章 厚薄膜技術(shù) 印刷多層法和生片疊層法 二者是利用生片容易吸收漿料中的溶劑的特點來制造的，它們的 優(yōu)點 ： 線條不會滲開變粗，可以印出分辨率很高的微細線。 制作過程容易實現(xiàn)自動化。 以下進行三種多層化方法的比較 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜多層法 特點： 制造靈活性大，介質(zhì)漿料可以用多種成分，不一定用基板成分。目前用的最多的主要是氧化鋁多層陶瓷基板。 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜基板 陶瓷 金屬 樹脂 氧化鋁陶瓷基板 目前用的比較多的基板，它的主要成分是 Al2O3，基板中 Al2O3的含量通常為 %， Al2O3的含量愈高基板的性能愈好，但與厚膜的附著力較差，因此一般采用 9496% Al2O3的陶瓷。微調(diào)對電阻來說，通常是阻值上升，而電容器較多的是容量下降。 第三章 厚薄膜技術(shù) 微調(diào)是厚膜元件燒結(jié)后，對其阻值或容量進行微量調(diào)整的一種方法。 燒結(jié)也稱燒成，它是厚膜技術(shù)中的主要工序之一。 這種印刷技術(shù)先用絲綢、尼龍或不銹鋼絲編織成的網(wǎng)繃緊在框架上，再將刻有導(dǎo)體或電阻圖形的有機膜或金屬箔（稱掩模）貼到絲網(wǎng)上。其中的有機載體是由有機溶劑和樹脂配制而成的。 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜技術(shù) 厚膜技術(shù)是用絲網(wǎng)印刷或噴涂等方法，將導(dǎo)體漿料、電阻漿料和介質(zhì)漿料等涂覆在陶瓷基板上制成所需圖形，再經(jīng)過燒結(jié)或聚合完成膜與基板的粘接。在膜中又有薄膜和厚膜之分。 按加熱方式的不同，分為氣相回流焊（焊劑 (錫膏 )在一定的高溫氣流下進行物理反應(yīng)達到 SMD的焊接；因為是氣體在焊機內(nèi)循環(huán)流動產(chǎn)生高溫達到焊接目的，所以叫 “回流焊）、紅外回流焊、遠紅外回流焊、紅外加熱風回流焊和全熱風回流焊?；亓骱甘窃诨亓骱冈O(shè)備中進行的。 元器件的裝配 元器件裝配在基板上的方法有 兩種 : 波峰焊 (Wave Soldering)，波峰焊主要在插孔式PTH(plated throughhole 鍍金屬通孔 )封裝型元器件裝配，表面貼裝式 SMT及混合型元器件裝配則大多使用回流焊。 激光印碼 利用激光就是在模塊表面寫標識。油墨打碼對表面要求較高，表面有污染油墨則打不上去。 第二章 封裝工藝流程 打碼 打碼就是在封裝模塊的頂面印上去不掉的、字跡清楚的標識，包括制造商的信息、國家、器件代碼等。 第二章 封裝工藝流程 切筋成型 切筋工藝是指切除框架外引腳之間的堤壩以及在框架帶上連在一起的地方；成型工藝則是將引腳彎成一定形狀，以適合裝配的需要。上焊錫可用二種方法，電鍍和浸錫。 水去飛邊毛刺 用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來沖擊模塊，有時也會將研磨料與高壓水流一起使用。也就是說預(yù)熱、框架帶的放置、模具放置等工序都可以達到完全自動化。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 轉(zhuǎn)移成型工藝流程 將已貼裝芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中 。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 塑料封裝的種類和材料 塑料封裝的成型技術(shù)有多種，包括 轉(zhuǎn)移成型技術(shù) （Transfer Molding）、 噴射成型技術(shù) （ Inject Molding）、 預(yù)成型技術(shù) （ Premolding）等，但最主要的是轉(zhuǎn)移成型技術(shù)。 填充后要對環(huán)氧樹脂進行固化。 ⑩填料抗各種化學腐蝕的能力要強。 ⑤對于存儲器等敏感器件，填充 α 放射性低的填料至關(guān)重要。 ①填料應(yīng)無揮發(fā)性，因為揮發(fā)能使芯片下產(chǎn)生間隙，從而導(dǎo)致機械失效。為了消除這種不良影響，使用 ACA倒裝焊方法要加以改進，其中 設(shè)置尖峰狀的絕緣介質(zhì)壩 就是一種有效的方法。一般照射數(shù)秒后，讓 ACA達到“交聯(lián)”，這時可去除壓力，繼續(xù)光照，方可達到完全固化。而使用各向異性導(dǎo)電膠 (ACA)可以直接倒裝焊再玻璃基板上，稱為玻璃上芯片 (COG)技術(shù)。 第二章 封裝工藝流程 環(huán)氧樹脂光固化倒裝焊法 這是一種微凸點 FCB法。這種 FCB技術(shù)最早起源于于美國 IBM公司，又稱 C4技術(shù)，即可控塌陷芯片連接。待調(diào)準對位達到要求的精度后，即可落下壓焊頭進行壓焊。 （ 2） FCB的工藝方法 FCB的工藝方法主要有以下幾種，即 熱壓 FCB法 、再 流 FCB法(C4)、 環(huán)氧樹脂光固化 FCB法 和 各向異性導(dǎo)電膠粘接 FCB法。 基本工序： Si3N4鈍化，用激光燒毀不合格的芯片 蒸發(fā) /濺散 TiWAu涂光刻膠 光刻電極窗口 腐蝕大面積 AuWTi去膠，保留窗口多層電極 閃濺金屬層（ Au） 貼厚光刻膠（膜） 套刻出凸點窗口 電鍍 Au凸點 去除厚膠（膜） 腐蝕閃濺 Au。如果形成一定高度的凸點需要的時間長，真空濺散設(shè)備應(yīng)是多源多靶的，價格貴。 按凸點材料分類： Au凸點、 Ni/Sn凸點、 Cu凸點、 Cu/PbSn凸點 In凸點 Pb/Sn凸點 (C4) 按凸點結(jié)構(gòu)分類：周邊形、面陣形 按凸點形狀分類：蘑菇狀、直狀、球形、疊層 第二章 封裝工藝流程 第二章 封裝工藝流程 凸點芯片的制作工藝 蒸發(fā) /濺散凸點制作法 電鍍凸點制作法 置球及模板印刷制作焊料凸點 蒸發(fā) /濺散凸點制作法 這是早期常用的方法，因為它與 IC工藝兼容，工藝簡單成熟。 第二章 封裝工藝流程 C4技術(shù)的凸緣制備主要通過電子束蒸發(fā)、濺散等工藝，將UBM(Under Bump Metallurgy)或 BLM(Ball Limiting Metallurgy)沉積在芯片的鋁焊盤上。 倒裝芯片鍵合技術(shù) 倒裝焊（ FCB）芯片 ，放置面朝下。環(huán)氧樹脂用蓋印或點膠的方法涂布，可覆蓋整個芯片或僅涂布完成內(nèi)引腳鍵合的芯片表面。此外，焊頭的平行度、平整度要好，焊接時的傾斜度要合適，否則會影響焊接效果。 焊接 落下加熱的熱壓焊頭，加壓一定時間，完成焊接。完全使用熱壓焊焊接溫度高，熱壓再流焊的溫度低。最后光刻銅帶，形成引線排。 （ 3）三層結(jié)構(gòu)載帶 所用載帶厚度為 5mil，比雙層帶厚，因而更穩(wěn)定。 （ 2）雙層結(jié)構(gòu)載帶 雙層結(jié)構(gòu)載帶可用兩種方法制作。將要刻蝕掉的部分曝光，腐蝕后留下引線圖案。 第二章 封裝工藝流程 第二章 封裝工藝流程 凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù) 載帶引線與芯片凸點的內(nèi)引線焊接和載帶外引線焊接技術(shù) 芯片上的凸點和載帶制作完成后，接下來要進行引線的焊接，這又分內(nèi)引線焊接和外引線焊接。 日本 Matsushita公司開發(fā)了凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)。 金屬層做好后、接著涂 25微米后的光刻膠，然后用電鍍的方法制作金屬凸塊。 金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝 金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝 : 第一步 ，對芯片進行清潔處理 第二步 ，通過真空濺散的方法，在芯片鍵合的上表面形成粘著層和阻擋層。預(yù)先長成的凸塊除了提供引腳所需要的金屬化條件外，可避免引腳與 IC芯片間可能發(fā)生短路，但制作長有凸塊的芯片是 TAN工藝最大的困難。 芯片凸點金屬材料： 一般包括金屬 Au、 Cu、 Au/Sn、Pd/Sn。這樣可剔除壞芯片，不使它流入下一道工序，從而節(jié)省了成本，提高了可靠性。 TAB技術(shù)采用矩形截面的引線，因而電感小，這是它的優(yōu)點。 過去， TAB技術(shù)不受重視的原因： （ 1） TAB技術(shù)初始投資大； （ 2）開始時 TAB工藝設(shè)備不易買到，而傳統(tǒng)的引線工藝已得到充分的發(fā)展，且其生產(chǎn)設(shè)備也容易買到； （ 3）有關(guān) TAB技術(shù)資料和信息少。 可見 TAB技術(shù)與一般的壓絲引線技術(shù)不同。窗口為蝕刻出一定的印刷線路圖形的金屬箔片（ ）。為增加機械強度，往往在金中添加 510ppm 鈹或銅。鋁合金線標準線材是鋁 1%硅。在工藝過程中，先在金屬線末端成球，再使用超聲波脈沖進行金屬線與金屬接墊之間的接合。為降低成本有時也用鋁線。 此時球形鍵合點受壓稍有變形，其目的 一是增加鍵合面積 ， 二是穿破表面氧化層，以形成緊密鍵合 。 打線鍵合技術(shù) 第二章 封裝工藝流程 打線鍵合技術(shù) 超聲波鍵合（ Ultrasoni