[信息与通信]第3厚膜材料.ppt

复习 薄膜材料 导体、电阻、介质 一、导体材料 1. 铝膜 铝膜优点： （1）电导率高； （2）与各种类型的硅等半导体形成欧姆型接触； （3）附着性能好； （4）易于蒸发和光刻； （5）与金丝和铝丝的可焊性好，适合于热压和超声焊。  铝膜缺点 （1）抗电迁移能力弱； （2）表面的平整度较差，容易影响电路可靠性； （3）铝膜柔软，易引起划痕，影响电路可靠性； （4）与金形成金属间化合物，从而影响电路的可靠性； （5）铝膜表面有极薄的氧化层，使它不易锡焊。 2. 金膜 金膜优点 （1）电导率高； （2）化学性质稳定； （3）抗电迁移能力较铝强， （4）机械性能好，易光刻，成膜方法多； （5）适合于焊锡、热压和超声焊。  金膜的缺点 附着性差，当金膜用作导电带时，一般都要先“打底”，然后再淀积金，形成金基复合膜。 主要的金基复合膜有以下几种： （1）铬—金膜 （2） 镍铬—金膜 二、 薄膜电阻材料 1．镍铬和氮化钽电阻材料提供类似电性能：25~300Ω/□、低的TCR(0±50)ppm/℃。 2．金属陶瓷电阻材料具有很大电阻率: 1000Ω~几kΩ/□。 三、薄膜介质材料 1. 薄膜介质材料在混合集成电路中除了用作薄膜电容器的介质之外，还广泛用作保护层和隔离层。 对介质的要求 在不同的场合，对介质膜的要求是很不相同的，例如：作为薄膜电容器的介质膜，一般要求介电常数大；作为隔离层的介质膜，则要求绝缘电阻大，为了减小分布电容，要求介电常数愈小愈好；作为保护层的介质膜，则要求绝缘电阻大，致密性好，不吸潮等。 第三章 厚膜材料 主要教学知识或能力要求 熟悉厚膜导体材料、厚膜电阻材料和厚膜介质材料的特性 厚膜电路基本概念 厚膜电路是用丝网印刷工艺生产的，其关键工艺有三步：丝网印刷、干燥、烧成。丝网印刷的基本概念是将粘性的浆料在漏印丝网上用力推动，使其通过丝网孔将图形淀积到基片上。厚膜电路制造中使用的厚膜浆料（paste），可用于制作电路的导体、电阻和介质图形。 厚膜材料分类 以电性能为基础来分类，厚膜浆料有三种类型：导体、电阻和介质。介质浆料根据其介电常数的大小又可分为两类：绝缘型电容型 厚膜浆料成分 所有浆料不管它们的电功能如何，都包含四种成分：功能材料、溶剂（或稀释液）、暂时性结合剂和永久性结合剂 厚膜浆料成分 1. 功能材料：是一种赋予浆料导电的、电阻的或介质的性能的成分。 厚膜浆料成分 2．溶剂或稀释剂：各种沸点的有机液体用做溶剂、分散固体成分和调节粘度，有助于研磨和丝网印刷。这些成分在干燥和初始烧结阶段被去除。 厚膜浆料成分 3. 暂时的结合剂：结合剂是中等分子量的有机聚合物或有机物，当印刷和烧成时保持与其他成分结合在一起，它为浆料提供流动性。这些成分在烧成初始阶段通过氧化、分解被去除。 厚膜浆料成分 4．永久性的结合剂：永久性的结合剂，起熔接功能材料颗粒，并把它们结合到基片上的作用。在溶剂和暂时性的结合剂被去掉以后，它与功能材料一起留在基片上，变成最终烧成膜的一部分。 3.1厚膜导体材料 3.1.1概述 1. 厚膜导体的主要作用：互连线、电容器电极、电阻器端头材料、低阻值电阻器（10Ω）。 2．厚膜导体材料的要求：阻值低（0.05Ω/□）、结构致密、有良好的附着性、焊接性能好、具有抗电迁移能力、与其它元器件相容性好、原料来源丰富、成本低。 3． 根据获得厚膜导体的不同工艺，厚膜导体可以分为良大类：高温烧结导体材料、导电胶。 与薄膜导体一样，在混合集成电路中，烧结后的厚膜导体，又称导电带。 3.1.2贵金属（noble metal）厚膜导体材料 主要是银（Ag）、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)等贵金属或它们的合金。 对于银或金的合金型浆料，配方中铂或钯的含量对电阻率有很大的影响，铂或钯的含量越高，面电阻率也越高。 1.Pd-Ag厚膜导体材料 Pd-Ag厚膜导体材料的成本较其他贵金属导体要低，应用广泛。烧成温度范围为700～1000℃，方块电阻为10～50毫欧/□，Pd-Ag导电带与Sn-Pb、Sn-Ag、In-Pb-Ag等焊料有很好的焊接特性，还可以热压焊 2. Pt-Ag厚膜导体材料 浆料中Pt的含量甚小（约1.8～4%），其成本比Pd-Ag、Pd-Au、Pt-Au都要低，但它的比Pd-Ag和Au要好。 3. Pd-Au厚膜导体材料 Pd-Au导体的烧成温度范围为750～1000℃，方块电阻为6～120毫欧/□，与氧化铝、氧化铍基片有良好的附着性。Pd-Au可与电阻浆料同时烧成，与电阻、电容的相容性很好，还可用于焊接半导体芯片，可用于锡-铅焊料，也可热压焊。其最主要优点是没有电迁移问题。但其成本要比Pd-Ag高好多倍。