【正文】 光刻膠膜比濺散的薄膜厚很多，故它是不受影響的。接著將基板放置于等離子體內，加上電位。 化學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。光刻膠可以是正性或負性，正性光刻膠較為常用，因為它對于蝕刻劑材料有更高的抗蝕性。盒型零件的外角處的電流密度可能是內角處的 10倍之多，因而金屬層的厚度可能相差 10倍。這些電力線代表了電流密度或電纜集中地程度。距陽極較近的部分鍍層將會較厚。另一個影響鍍層的因素電流密度分布。電鍍 第三章 薄膜技術 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）。蒸發(fā)與濺射工藝的比較 第三章 薄膜技術 電鍍 是把待鍍的金屬作為陽極，將欲鍍此金屬的零件作為陰極，懸掛在內有導電溶液的電解槽中當施加外電壓時，在陽極電子離開金屬電極，形成金屬離子，并進入到溶液中，在電場的作用下向陰極運動，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，最終得結果是金屬鎳沉積到零件表面。在這種情況下，基片短期作為陰極。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。這是由于濺射原子撞擊基片時有很高的動能；② 濺射膜更密、更均勻；③ 濺射工藝更通用。蒸發(fā) 第三章 薄膜技術 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)生產工藝取代蒸發(fā)淀積。所形成的膜中間厚，邊緣薄。濺射 第三章 薄膜技術 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)。濺散是一種物理過程，靶（作陰極）被高能正離子轟擊，轉變能量，進行能量傳遞，把靶材的粒子彈出。頂層起導體層作用。底層有兩個功能： 一方面它是電阻材料；另一方面它提供了與基板的粘結。這個特性促進了薄膜技術在高密度和高頻領域的應用。釉面材料 第三章 厚膜材料 薄膜技術 是一種減法技術，在整個基板上覆幾層金屬膜，一些不需要的部分被光刻掉。 介質釉面材料是在較低溫度（ 550℃ 左右）下燒結的非晶玻璃，它是對制成的厚膜元器件（厚膜電阻、電容等）提供保護，以免受到機械碰傷或外界環(huán)境的污染（如水汽）。 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，將來分離出來的結晶相為鋁硅酸鋇和鈦酸鋁。 這種玻璃加熱到高于軟化點溫度時，氧化物添加劑使玻璃成為不透明的。用于交叉和多層布線介質大多是結晶玻璃或者玻璃 陶瓷介質。從而成本增加。載體的作用與其它相同。厚膜介質材料 第三章 厚膜材料3）組成 厚膜介質漿料是由陶瓷粉、玻璃粉和有機載體等組成。聚合物厚膜電阻材料 第三章 厚膜材料1）用途 厚膜介質主要用來作： ① 厚膜電容介質； ② 多層布線和交叉布線介質（即隔離介質）； ③ 電路中的保護層和包封介質等。不同方阻除了改變碳黑和石墨及樹脂含量外，還應選用不同種類的碳黑材料。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化生產，目前不僅在民用產品中獲得廣泛應用，而且也應用到軍用產品中。賤金屬厚膜電阻材料 第三章 厚膜材料 聚合物電阻材料 是非金屬碳為導電相，樹脂為粘結劑的一種電阻材料。總體來講能夠實用性的還不多。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1 性能穩(wěn)定性高，加熱到 1000℃ 也不會發(fā)生化學變化2 RuO2本身具有金屬導電性，且電阻率低（室溫時為 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 對工藝條件不敏感，受燒結條件影響較小，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。在各方面都比 PdAg電阻好。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。PdAg電阻材料 第三章 厚膜材料特點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 對燒成條件（最高燒結溫度和保溫時間等）非常敏感，因為影響 PgO的生成4 對還原氣氛敏感，在電路的使用過程中如遇到還原氣氛時，阻值會發(fā)生變化。 Ag粉的加入有二個作用： 善電阻器的性能（可減小 TCR和噪聲）； 阻。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。它在低場強下顯示出很高的電阻，而在高場強下，這種電阻就大大減小，呈現(xiàn)出較大的非線性。故稱為臨界導電玻璃層或臨界導電絕緣層。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，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。這是因為導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，在外電場存在而產生電流時，這種起伏便構成了電流噪聲或 1/f噪聲。這種噪聲也稱電流噪聲或接觸噪聲，因為它在顆粒狀結構的導體或存在接觸電阻的情況下，并且只有在通過電流時才產生。這種噪聲是因為電子的熱運動引起的，故稱熱噪聲。 電阻器的種類不同，產生的噪聲也不同，即 熱噪聲 、 1/f噪聲 和 突發(fā)噪聲 。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，它是產生在電阻器中的一種不規(guī)則的微小電壓起伏。厚膜電阻的非線性可用三次諧波衰減和電壓系數來衡量。 電壓 U與電流 I的比值 不是常數（不符合歐姆定律），這時電阻的阻值 與外加電壓有關，在厚膜電阻器中， R通常隨外加電壓的增加而減小。 為了使電路中的電阻間的跟蹤溫度系數小，應盡量采用阻值 溫度特性相一致的漿料。 跟蹤溫度系數的大小反映了電路中各個電阻器的阻值隨溫度變化的一致性是否良好。 所謂 溫度系數跟蹤 ，或跟蹤溫度系數，是指在電路的工作溫度范圍內，電路中各電阻器間 TCR之差。TCR的大小與多種因素有關，主要有：① 厚膜材料的種類、性質；② 制造工藝；③ 測量溫度范圍；④ 基板的熱膨脹系數等有關。電阻溫度系數 第三章 厚膜材料（式 ） 希望材料或電阻器的 TCR絕對值愈小愈好，最好接近于零。+25℃ ～ +125℃ 范圍測量的 TCR稱為正溫 TCR，而在 +25℃ ～55℃ 范圍測得的 TCR為負溫 TCR。電阻溫度系數通常用 TCR來表示，它表示溫度每變化 1℃ Rs時，電阻值的相對變化，即：式中， R R2分別為溫度 T1和 T2時的阻值。 對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。引入方阻后， ：式中： N是電阻膜的長寬比，稱為方數。對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。用 Rs表示，單位為 ?/方或 ?/□ 。厚膜電阻的結構和導電機制 第三章 厚膜材料厚膜電阻器電特性的主要參數： 方電阻 電阻溫度系數 非線性 噪聲和穩(wěn)定性厚膜電阻的主要參數及基本性能第三章 厚薄膜技術 厚膜材料方電阻 簡稱方阻，也稱膜電阻。低阻值厚膜電阻體中的 RuO2在燒結過程中相互連接，形成網絡結構，構成導電通路。其辦法是使用玻璃粉的顆粒要求比導電顆粒要粗，這樣，在濕的漿料中，每個玻璃顆粒被許多小的導體顆粒所包圍。厚膜電阻與材料 第三章 厚膜材料電阻漿料的性能要求 電阻漿料的性能要求電 阻范 圍寬 與 導 體材料相容性好TCR和 TCR跟蹤小 不同方阻 漿 料 間 的混合性能好非 線 性和噪聲小 適合 絲 網印刷穩(wěn) 定性高 燒 成溫度范 圍寬功耗（功率密度）大 再 現(xiàn) 性好、成本低結構 厚膜電阻的結構是不均勻的相結構，因為均勻的分散相，則導電顆粒被絕緣顆粒隔開，就沒有電導，如果導電相濃度上升，相互連接的電導將大大地上升，出現(xiàn)突變。而制造厚膜電阻用的漿料，在電路中的應用僅次于導體漿料。MO 漿料）第三章 厚薄膜技術 厚膜材料金屬有機化合物漿料（ metalloanic paste。一般是在 Au、 Ag、 Pd、 Pt等有機金屬的導電材料中添加 Bi、 Si、 Pb、 B等有機金屬添加劑，做成液體狀的 Au、 Ag、 Pt、 AuPtPd漿料等市場出售。Au 金導體 第三章 厚膜材料通稱樹脂漿料，由這種有機金屬化合物漿料可最終制取金屬膜層。 代替玻璃而加入 TiO CuO、 CdO等，與基板反應，生成CuAl2O Al2O4Cd等化合物，成為導體膜與基板之間的界面。 玻璃粘結劑將 Au與玻璃粉末分散于有機溶劑中制成的。重復操作若干次，然后在大氣中燒結 30分鐘排膠，再在約含 10%H2的氣氛中，在 450℃ 還原，接著在非活性氣氛中 1000℃ 燒成。Cu 銅導體 第三章 厚膜材料 燒成法 也適用于多層化，并已用于 MCM基板的制作。首先在 N2中摻入（ 101000） ppm的 O2在此氣氛下，在 900℃ 燒制 10分鐘，而后在 N2中混入 1%H2的氣氛中，在 250～ 260℃ ，燒制 10分鐘，即告完成。 二步燒成法： 即先在氧化氣氛中，后在還原氣氛中對銅漿料進行燒成。但是，銅在大氣中燒成會氧化，需要在氮氣中燒成，其中的氧含量應控制在幾個 ppm(即 106)以下。焊接后，在 150℃ 下放置 48小時，測量導線的結合強度等。在導體膜焊接引線，沿垂直于膜面方向拉伸，測量拉斷時的強度，確定破斷位置，分析斷面形貌結構等。在導體圖形間滴上水滴，并施加一定電壓測量達到短路今后經過的時間。測量導體膜上焊料液滴的展寬直徑。Al ） 2O3AgPd 銀 鈀導體 第三章 厚膜材料 隨 Bi含量增加，膜的結合強度增大。 為了提高 AgPd導體的焊接浸潤性，以及導體與基板間的接合強度，需要添加 Bi2O3。Ag 銀導體 第三章 厚膜材料 Ag中添加 Pd，當 Pd/(Pd+Ag)＞ ，但當 Pd的添加量較多時，在 300760℃ 范圍內發(fā)生氧化反應而生成 PdO，這不僅使焊接性能變差，而且造成導體電阻增加。 AgOH不穩(wěn)定，容易被氧化而析出 Ag，從而引起 Ag的遷移。 Ag導體的最大缺點是容易發(fā)生遷移。這是由于 Ag與玻璃層間形成 AgO鍵，以及與焊料擴散成分生成 Ag3Sn所致。 Ag漿料的最大特點是電導率高，但其與基板的附著強度、焊接特性等存在問題。缺點： 設計和制造靈活性差，生產周期長 燒結溫度高，要在還原性氣氛中燒結等。 導體和絕緣介質燒成整體，密封性好，可靠性高。 容易實現(xiàn)多層化，進行高密度布線。 可焊性、密封性和散熱性沒其它二種好。缺點： 制造很細的線（微細線）困難。 基板內部可以制作電阻、電容等厚膜元件?？梢栽诳諝庵袩Y，溫度在 1000℃ 以下。第三章 厚薄膜技術生板（片）疊層法 它是在沖好通孔的氧化鋁生片上印刷 Mo、 W等導體，然后將這種印好導體圖形的生片合疊到所需層數，在一定的壓力和溫度下壓緊，再放到 15001700℃ 的還原氣氛中燒結成一個堅固的整體。多層化的方法有三種： 厚膜多層法 — 用燒成的 Al2O3板 印刷多層法 — 用未燒成（生）的基板 生板（片）疊層法 — 用生板（帶有通孔）第三章 厚薄膜技術厚膜多層法 厚膜多層法是在燒成的氧化鋁基板上交替地印刷和燒結厚膜導體（如 Au、 AgPd等）與介質漿料而制成，導體層之間的連接是在介質層上開孔并填入導體漿料，燒結后而相互連接起來。第三章 厚薄膜技術多層陶瓷基板 所謂多層陶瓷基板，就是呈多層結構，它是用來作多層布線用的。 這種氧化鋁陶瓷板要在 1700℃ 以上高溫下燒成，因而成本比較高。陶瓷基板包括： 氧化鋁陶瓷基板、氧化鈹陶瓷基板、特種陶瓷基板（高介電系數的鈦酸鹽、鋯酸鹽，和具有鐵磁性的鐵氧體陶瓷等，主要作傳感器和磁阻電路用）、氮化鋁基板和碳化硅陶瓷基板。 封裝是把制成的厚膜電路或組合件保護在一定的外殼中或采取其它防護措施，如印刷一層保護層，以達到防潮、