【正文】 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。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)。從而成本增加。載體的作用與其它相同。 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。 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。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。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。 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?？傮w來講能夠?qū)嵱眯缘倪€不多。 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?。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。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。 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。 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。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。故稱為臨界導(dǎo)電玻璃層或臨界導(dǎo)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(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 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?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。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。這種噪聲是因?yàn)殡娮拥臒徇\(yùn)動(dòng)引起的，故稱熱噪聲。 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 。 厚膜電阻的非線性 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 )/(%1 0 0)(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。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 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。 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。 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。 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。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 ）攝氏度11()( 12112TTRRRT C R??? （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。 +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。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。 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。引入方阻后， ： 式中： N是電阻膜的長(zhǎng)寬比，稱為方數(shù)。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(zhǎng)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(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(jiǎn)稱方阻，也稱膜電阻。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。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。 厚膜電阻與材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 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(dǎo)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(wǎng)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(jié)構(gòu) 厚膜電阻的結(jié)構(gòu)是不均勻的相結(jié)構(gòu)，因?yàn)榫鶆虻姆稚⑾?，則導(dǎo)電顆粒被絕緣顆粒隔開，就沒有電導(dǎo)，如果導(dǎo)電相濃度上升，相互連接的電導(dǎo)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(yīng)用僅次于導(dǎo)體漿料。MO 漿料） 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 金屬有機(jī)化合物漿料 （ metalloanic paste。一般是在 Au、 Ag、 Pd、 Pt等有機(jī)金屬的導(dǎo)電材料中添加 Bi、 Si、 Pb、 B等有機(jī)金屬添加劑，做成液體狀的 Au、 Ag、 Pt、 AuPtPd漿料等市場(chǎng)出售。 Au 金導(dǎo)體 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 通稱樹脂漿料，由這種有機(jī)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(yīng)，生成CuAl2O Al2O4Cd等化合物，成為導(dǎo)體膜與基板之間的界面。 玻璃粘結(jié)劑將 Au與玻璃粉末分散于有機(jī)溶劑中制成的。重復(fù)操作若干次，然后在大氣中燒結(jié) 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(dǎo)體 第三章 厚薄膜技術(shù) 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(duì)銅漿料進(jìn)行燒成。但是，銅在大氣中燒成會(huì)氧化，需要在氮?dú)庵袩桑渲械难鹾繎?yīng)控制在幾個(gè) ppm(即 106)以下。焊接后，在 150℃ 下放置 48小時(shí)，測(cè)量導(dǎo)線的結(jié)合強(qiáng)度等。在導(dǎo)體膜焊接引線，沿垂直于膜面方向拉伸，測(cè)量拉斷時(shí)的強(qiáng)度，確定破斷位置，分析斷面形貌結(jié)構(gòu)等。在導(dǎo)體圖形間滴上水滴，并施加一定電壓測(cè)量達(dá)到短路今后經(jīng)過的時(shí)間。測(cè)量導(dǎo)體膜上焊料液滴的展寬直徑。Al ） 2O3 AgPd 銀 鈀導(dǎo)體 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 隨 Bi含量增加，膜的結(jié)合強(qiáng)度增大。 為了提高 AgPd導(dǎo)體的焊接浸潤(rùn)性，以及導(dǎo)體與基板間的接合強(qiáng)度，需要添加 Bi2O3。 Ag 銀導(dǎo)體 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 Ag中添加 Pd，當(dāng) Pd/(Pd+Ag)＞ ，但當(dāng) Pd的添加量較多時(shí)，在 300760℃ 范圍內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)而生成 PdO，這不僅使焊接性能變差，而且造成導(dǎo)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(dǎo)體的最大缺點(diǎn)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(kuò)散成分生成 Ag3Sn所致。 Ag漿料的最大特點(diǎn)是電導(dǎo)率高，但其與基板的附著強(qiáng)度、焊接特性等存在問題。 缺點(diǎn)： 設(shè)計(jì)和制造靈活性差，生產(chǎn)周期長(zhǎng) 燒結(jié)溫度高，要在還原性氣氛中燒結(jié)等。 導(dǎo)體和絕緣介質(zhì)燒成整體，密封性好，可靠性高。 容易實(shí)現(xiàn)多層化，進(jìn)行高密度布線。 可焊性、密封性和散熱性沒其它二種好。 缺點(diǎn)： 制造很細(xì)的線（微細(xì)線）困難。 基板內(nèi)部可以制作電阻、電容等厚膜元件?？梢栽诳諝庵袩Y(jié)，溫度在 1000℃ 以下。 第三章 厚薄膜技術(shù) 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(dǎo)體，然后將這種印好導(dǎo)體圖形的生片合疊到所需層數(shù)，在一定的壓力和溫度下壓緊，再放到 15001700℃ 的還原氣氛中燒結(jié)成一個(gè)堅(jiān)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(shù) 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(jié)厚膜導(dǎo)體（如 Au、 AgPd等）與介質(zhì)漿料而制成，導(dǎo)體層之間的連接是在介質(zhì)層上開孔并填入導(dǎo)體漿料，燒結(jié)后而相互連接起來。 第三章 厚薄膜技術(shù) 多層陶瓷基板 所謂多層陶瓷基板，就是呈多層結(jié)構(gòu)，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(shù)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(hù)在一定的外殼中或采取其它防護(hù)措施，如印刷一層保護(hù)層，以達(dá)到防潮、防輻射和防止周圍環(huán)境氣氛等影響。使阻值或容量發(fā)生變化，從而達(dá)到預(yù)定的標(biāo)稱值和所需的精度。 微調(diào)的原因是：因?yàn)楹衲る娮杌螂娙菰跓Y(jié)后其阻值和容量通常還不能完全達(dá)到所要求的數(shù)值精度，所以還需要進(jìn)行調(diào)整。 厚膜元件的質(zhì)量與燒結(jié)條件（包括升、降溫速率，最高燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間 — 統(tǒng)稱燒成曲線等有密切的關(guān)系，所以要嚴(yán)格進(jìn)行控制。印好的厚膜漿料只有經(jīng)過燒結(jié)工序后，才具有一定的電性能，才能成為所需要的厚膜元件。主要是使絲網(wǎng)篩孔的痕跡消失，某些易揮發(fā)的溶劑在室溫下?lián)]發(fā)。印刷時(shí)，將基板放在絲網(wǎng)下面，而將漿料放在絲網(wǎng)上面，然后用橡膠或塑料制成的刮板以一定的速度和壓力在絲網(wǎng)上移動(dòng)，使它通過掩模上的開孔圖形而漏印到基板上，于是在基板上便得到該漿料印出的所需圖形。厚膜中最常用的印刷是絲網(wǎng)印刷。 第三章 厚薄膜技術(shù) ： 根據(jù)不同的漿料（導(dǎo)體、電阻、介質(zhì)等）的成分和配方，將各種固體粉料先均勻混合，再加入適量載體，使粉料