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厚膜集成電路用厚膜材料

厚膜是指通過印刷和燒結技術在基底上形成的厚度為幾微米到幾十微米的薄膜層。用來制作這種膜層的材料稱為厚膜材料。

厚膜材料是由壹種或多種固體顆粒(0.2 ~ 10微米)均勻懸浮在載體中形成的塗層或漿料。為了便於印刷成型,漿料必須具有適當的粘度和觸變性(粘度隨外力變化的性質)。固體顆粒是厚膜的成分,決定了薄膜的性質和用途。載體在燒結過程中分解並逸出。載體包含至少三種成分,樹脂或聚合物粘合劑、溶劑和表面活性劑。粘合劑為泥漿提供基本的流變性能;溶劑稀釋樹脂,然後揮發,使印刷圖案變幹;活化劑使固體顆粒被載體潤濕並適當分散在載體中。

根據厚膜的性質和用途,使用的漿料有五種:導體、電阻器、電介質、絕緣和封裝漿料。

該導體膏用於制造厚膜導體,並且在厚膜電路中形成互連、多層布線、微帶線、焊接區域、厚膜電阻器端子、厚膜電容器板和低電阻電阻器。焊接區用於焊接或粘貼分立元件、器件和外部引線,有時也用於焊接壹個金屬蓋,實現對整個基板的封裝。厚膜導體有不同的用途,沒有壹種漿料能滿足所有這些用途的要求,所以要使用多種導體漿料。對導體漿料同樣的要求是電導率大、附著牢固、耐老化、成本低、易焊接。普通導體漿料中的金屬成分是金或金-鉑、鈀-金、鈀-銀、鉑-銀和鈀-銅-銀。

在厚膜導體漿料中,不僅存在具有適當顆粒尺寸的金屬粉末或金屬有機化合物,還存在具有適當顆粒尺寸和形狀的玻璃粉或金屬氧化物,以及用於懸浮固體顆粒的有機載體。玻璃可以將金屬粉末牢固地粘結到基底上,形成厚膜導體。常用無堿玻璃,如硼矽酸鹽鉛玻璃。

厚膜電阻是厚膜集成電路中發展最早、制造水平最高的壹種厚膜元件,可以制造各種電阻。對厚膜電阻器的主要要求是高電阻率、低電阻溫度系數和良好的穩定性。

和導體膏壹樣,電阻膏也有三個組成部分:導體、玻璃和載體。但其導體通常不是金屬元素,而是金屬元素的化合物或金屬元素及其氧化物的化合物。常用的漿料有鉑基、釕基和鈀基電阻漿料。

厚膜電介質用於制造微型厚膜電容器。其基本要求是介電常數大、損耗角正切小、絕緣電阻大、耐高壓、穩定可靠。

電介質漿料由均勻懸浮在有機載體中的低熔點玻璃和陶瓷粉末顆粒制成。常用的陶瓷是鋇、鍶和鈣的鈦酸鹽陶瓷。通過改變玻璃和陶瓷的相對含量或陶瓷的成分,可以獲得各種性能的介質厚膜,以滿足制造各種厚膜電容器的需要。