厚膜集成电路应用及工艺

厚膜集成电路是指用丝网印刷和烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络，并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件，再外加封装而成的混合集成电路。厚膜混合集成电路是一种微型电子功能部件。
厚膜集成电路是指由厚膜工艺在陶瓷基片上制成厚度为几μm到几十μm的由电阻、电容等元件与连接线构成的无源网络，再装接二极管、晶体管或半导体集成电路芯片构成有一定功能的电路。制造厚膜电路的投资少，设备简易和便于自动化生产，主要用于制作大电流功率集成电路和低成本的收音机和电视机电路。

厚膜集成电路与薄膜混合集成电路相比，厚膜混合集成电路的特点是设计更为灵活、工艺简便、成本低廉，特别适宜于多品种小批量生产。在电性能上，它能耐受较高的电压、更大的功率和较大的电流。厚膜微波集成电路的工作频率可以达到 4GHz 以上。它适用于各种电路，特别是消费类和工业类电子产品用的模拟电路。带厚膜网路的基片作为微型印制线路板已得到广泛的应用。

根据电路图先划分若干个功能部件图,然后用平面布图方法转化成基片上的平面电路布置图，再用照相制版方法制作出丝网印刷用的厚膜网路模板。厚膜混合集成电路最常用的基片是含量为96%和85%的氧化铝陶瓷;当要求导热性特别好时，则用氧化铍陶瓷。基片的最小厚度为0.25毫米，最经济的尺寸为35×35～50×50毫米。在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷、烧结和调阻。常用的印刷方法是丝网印刷。丝网印刷的工艺过程是先把丝网固定在印刷机框架上，再将模版贴在丝网上;或者在丝网上涂感光胶，直接在上面制造模版,然后在网下放上基片,把厚膜浆料倒在丝网上，用刮板把浆料压入网孔,漏印在基片上,形成所需要的厚膜图形。常用丝网有不锈钢网和尼龙网，有时也用聚四氟乙烯网。在烧结过程中，有机粘合剂完全分解和挥发，固体粉料熔融，分解和化合，形成致密坚固的厚膜。厚膜的质量和性能与烧结过程和环境气氛密切相关，升温速度应当缓慢，以保证在玻璃流动以前有机物完全排除;烧结时间和峰值温度取决于所用浆料和膜层结构。为防止厚膜开裂，还应控制降温速度。常用的烧结炉是隧道窑。为使厚膜网路达到最佳性能，电阻烧成以后要进行调阻。常用调阻方法有喷砂、激光和电压脉冲调整等。

厚膜是指在基片上用印刷烧结技术所形成的厚度为几微米到数十微米的膜层。制造这种膜层的材料，称为厚膜材料。厚膜材料是一类涂料或浆料，由一种或几种固体微粒(0.2～10微米)均匀悬浮于载体中而形成。为了便于印刷成形，浆料必须具有合适的粘度和触变性(粘度随外力而改变的性质)。固体微粒是厚膜的组成部分，决定膜的性质和用途。载体在烧结过程中分解逸出。载体至少含有三种成分，树脂或聚合物粘合剂、溶剂和表面活化剂。粘合剂给浆料提供基本的流变特性;溶剂稀释树脂，随后挥发掉，以使印刷图样干涸;活化剂使固体微粒被载体浸润并适当分散于载体中。按厚膜的性质和用途,所用的浆料有五类:导体、电阻、介质、绝缘和包封浆料。

导体浆料用来制造厚膜导体，在厚膜电路中形成互连线、多层布线、微带线、焊接区、厚膜电阻端头、厚膜电容极板和低阻值电阻。焊接区用来焊接或粘贴分立元件、器件和外引线，有时还用来焊接上金属盖，以实现整块基片的包封。厚膜导体的用途各异，尚无一种浆料能满足所有这些用途的要求，所以要用多种导体浆料。对导体浆料的共同要求是电导大、附着牢、抗老化、成本低、易焊接。常用的导体浆料中的金属成分是金或者金-铂、钯-金、钯-银、铂-银和钯-铜-银。在厚膜导体浆料中，除了粒度合适的金属粉或金属有机化合物外，还有粒度和形状都适宜的玻璃粉或金属氧化物，以及悬浮固体微粒的有机载体。玻璃可把金属粉牢固地粘结在基片上，形成厚膜导体。常用无碱玻璃，如硼硅铅玻璃。