薄厚膜集成电路

集成电路的种类与用途在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。

一、集成电路的种类集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。

前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。

所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。

例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。

所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。

这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。

在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。

目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。

集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。

半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。

无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。

但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。

在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。

根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。

在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。

厚膜电路(HIC)技术基础知识随着半导体技术、小型电子元器件及印制板组装技术的进步，电子技术在近年来取得了飞速发展。

然而，过多的连线、焊点和接插件严重地阻碍了生产率和可靠性的进一步提高。

此外，工作频率和工作速度的提高进一步缩短信号在系统内部的传输延迟时间。

所以这些都要求从根本上改革电子系统的结构和组装工艺。

从上世纪六十年代开始，厚膜混合集成电路就以其元件参数范围广、精度和稳定度高、电路设计灵活性大、研制生产周期短、适合于多种小批量生产等特点，与半导体集成电路相互补充、相互渗透，业已成为集成电路的一个重要组成部分，广泛应用于电控设备系统中，对电子设备的微型化起到了重要的推动作用。

虽然在数字电路方面，半导体集成电路充分发挥了小型化、高可靠性、适合大批量低成本生产的特点，但是厚膜混合集成电路在许多方面，都保持着优于半导体集成电路的地位和特点：·低噪声电路·高稳定性无源网络·高频线性电路·高精度线性电路·微波电路·高压电路·大功率电路·模数电路混合随着半导体集成电路芯片规模的不断增大，为大规模与厚膜混合集成电路提供了高密度与多功能的外贴元器件。

利用厚膜多层布线技术和先进的组装技术进行混合集成，所制成的多功能大规模混合集成电路即为现在和将来的发展方向。

一块大规模厚膜混合集成电路可以是一个子系统，甚至是一个全系统。

厚膜混合集成电路的工艺过程厚膜混合集成电路通常是运用印刷技术在陶瓷基片上印制图形并经高温烧结形成无源网络。

制造工艺的工序包括：·电路图形的平面化设计：逻辑设计、电路转换、电路分割、布图设计、平面元件设计、分立元件选择、高频下寄生效应的考虑、大功率下热性能的考虑、小信号下噪声的考虑。

·印刷网板的制作：将平面化设计的图形用显影的方法制作在不锈钢或尼龙丝网上。

·电路基片及浆料的选择：制作厚膜混合集成电路通常选择 96% 的氧化铝陶瓷基片(特殊电路可以选择其它基片)，浆料一般选择美国杜邦公司、美国电子实验室、日本田中等公司的导带、介质、电阻等浆料。

厚膜混合集成电路的失效分析校海涛 26#陕西国防职业技术学院电子信息学院微电3101班西安市户县 710300摘要：介绍了厚膜混合集成电路的失效分析程序,总结了在生产与使用中发现的主要失效模式,对失效机理进行了研究,提出了对存在缺陷产品的有效筛选淘汰方法。

关键词：厚膜混合集成电路失效分析失效机理筛选引言：厚膜混合集成电路 (以下简称HIC )不仅弥补了半导体集成电路 (简称SIC )的一些不足, 而且能够充分发挥 SIC高集成度、高速等特点,是一种高级的微电子产品。

近年来它对实现武器装备小型化、多功能化、高性能化发挥了重要作用。

但是随着现代化高科技武器装备的发展, 对军用HIC的可靠性要求也越来越高, 其可靠性指标已被提到与性能指标同等重要的程度。

面对此种高要求, 除加强可靠性设计等工作以提高HIC固有可靠性水平外, 认真开展HIC的失效分析工作,发现、研究并总结常见的失效模式和失效机理,提出并采取切实有效的筛选试验方法,剔除有缺陷的 H IC , 对于提高H IC的使用可靠性水平、满足武器装备的高可靠性要求,具有十分重要的意义。

1.失效分析的基本概念1.1 失效和失效分析1.1.1产品丧失规定的功能称为失效。

1.1.2判断失效的模式,查找失效原因和机理,提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。

1.2 失效和事故失效与事故是紧密相关的两个范畴,事故强调的是后果,即造成的损失和危害,而失效强调的是机械产品本身的功能状态。

失效和事故常常有一定的因果关系,但两者没有必然的联系。

1.3 失效和可靠失效是可靠的反义词。

机电产品的可靠度R(t)是指时间t内还能满足规定功能产品的比率,即n(t)/n(0),n(t)为时间t内满足规定功能产品的数量,n(0)为产品试验总数量。

累积失效概率F(t)就是时间t内的不可靠度,即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0)。

1.4 失效件和废品失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件,而废品则是指进入商品流通领域前发生质量问题的零件。

厚膜集成电路制备工艺一、实验目的1．了解厚膜集成电路的制备方法和流程。

2．掌握选择制备厚膜电路所需的仪器、基片、浆料、丝网等材料的思路和方法。

3. 掌握厚膜电路制备过程中关键工艺的主要参数。

4. 了解厚膜集成电路的特点和应用。

二、实验器材RSK3007Z网带式烧结炉，HGL600红外干燥炉，精密丝网印刷机，丝网，浆料，基片，刮刀。

三、实验说明1．干燥炉设置网带速度为220mm/min,炉温150℃。

2．烧结炉网带速度为120mm/min。

进口气幕和出口气幕为25L/min，进气一为30L/min，进气二为40L/min,排气为15L/min。

各温区温度根据所选浆料的烧结曲线设置。

四、实验内容和步骤1.准备试验材料，包括基片、浆料、丝网等。

2.固定对准。

将制作好的丝网装入丝网印刷机，固定。

打开真空泵，将陶瓷基片用镊子放到丝网印刷机平台中央，使之于平台吸合。

放下丝网到水平位置，调节平台高度使基片与丝网刚好接触，调节平台水平位置使丝网图形与基片精确对准，用紧固螺钉固定平台。

3.丝网印刷。

取适量电阻浆料放在丝网一端，用刮板将浆料刮过丝网图形。

注意用力适当，速度均匀，保证印出的图形完整，厚度均匀。

将印好的基片取下，水平放置约5分钟，使图形流平。

4.干燥。

将印刷有浆料图形的基片放入干燥炉干燥。

注意调节干燥的温度为150℃，时间约10min。

5.烧结。

将干燥后冷却的基片放入烧结炉，烧结过程中需要设置烧结温度为800℃，带速设置为100mm/min。

五、实验报告要求1．小结实验心得体会。

2．回答思考题a)基片的功能是什么？有哪些基本要求？b)浆料的基本成分有哪些？c)厚膜电路相对PCB电路和半导体集成电路有哪些特点？列举典型应用。

d)根据实验步骤考虑多层厚膜电路的制造流程和方法。

e)和基本的厚膜工艺相比，共烧陶瓷工艺有什么特点，简述基本方法和流程。

混合集成电路中的新型封装工艺摘要：文章介绍了几种新的封装工艺,如单芯片封装、多芯片封装钎焊气密封接技术、激光熔焊封接技术、铜工艺等引言：当将有源器件和无源元件组装到已完成膜层印烧/蒸发/溅射的基片上以后，这个混合微电路就可以进行封装了。

组装和封装作为产品开发中的关键技术在业界引起人们日益增多的关注。

正文广义的封装是指将半导体和电子元器件所具有的电子的、物理的功能，转变为适用于设备或系统的形式，并使之为人类社会服务的科学技术。

狭义的封装(Packaging,PKG)是指裸芯片与布线板实现微互连后，将其密封在塑料、玻璃、金属或陶瓷外壳中，以确保半导体集成电路芯片在各种恶劣条件下正常工作。

无论是单芯片封装前的裸芯片，还是多个裸芯片装载在多层布线板上的多芯片组件(MCM),在不经封装的状态下，由于空气中湿气和氧的影响，半导体集成电路元件表面及多层布线板表面的导体图形及电极等，会随时受到氧化的腐蚀，使其性能退化。

因此，无论是单芯片封装还是MCM制造，在整个工艺过程中，应避免在空气中放置，而应在氮气气箱等非活性气氛中加以保护。

否则，会出现半导体元件的内侧引线凸点因氧化而难以键合，多层布线板的导体电极因氧化而不能钎焊等问题。

即使已完成了微互连，不经封装而在含有湿气的空气中工作加之迁移现象，半导体元件及多层布线板上的导体电路会发生突然短路。

因此，多层布线板及半导体元件表面露出的导体图形必须与外界气氛隔绝。

无论对于单个使用的裸芯片还是MCM，封装都是必不可少的。

封装除对混合电路起机械支撑、防水和防磁、隔绝空气等的作用外，还具有对芯片及电连接的物理保护、应力缓和、散热防潮、尺寸过渡、规格标准化等多种功能。

下面介绍几种混合集成电路中的新型封装工艺一、非气密性树脂封装技术1、单芯片封装单芯片封装分气密性封装型和非气密性封装型两大类：前者包括金属外壳封接型、玻璃封接型(陶瓷盖板或金属盖板)、钎焊(Au/Sn共晶焊料)封接型；后者包括传递模注塑封型、液态树脂封装型、树脂块封装型等。

厚膜混合集成电路
随着信息技术快速发展，对芯片尺寸的要求也更加严格。

用于生产芯片的厚膜混合集
成电路的使用也日益增多。

它的优点与精度和可靠性比较优异，从而解决传统印刷电路板
生产的绝大部分问题。

如何更好地利用厚膜混合集成电路是现在很重要的问题。

厚膜混合集成电路是用多层薄膜制作的一种集成电路，使用微波吸收，阳极射线变换
和气体流技术，可实现高性能、低成本可靠性的产品。

它具有紧凑的结构，绝缘性强，可
抗震动，耐强酸强碱，耐温范围宽，耐水性能，层厚度稳定，制作工艺柔性等优点。

而且，它能够节省许多空间，将多个芯片集成到一个组件中，节省了印刷电路板的成本和时间。

厚膜混合集成电路的制造过程一般可分为六个步骤：首先，将多层薄膜打印到一块金
属板上，然后将金属板表面进行冲孔和去除覆铜处理；其次，将金属板上的覆铜区域涂上
导电胶；然后，将金属桥断片放置在相应的位置上；接着，安装电子组件；接着，将金属
桥断片连接到金属板上的电子元件；最后，把金属板和组件进行保护，使它们具有良好的
金属接触性能。

厚膜混合集成电路的发展模式也不断发展，把厚膜混合集成电路密点技术和微纳尺寸
技术相结合，可以实现更高精度、更高可靠性的芯片，更加紧凑。

厚膜混合集成电路适用
于芯片尺寸要求较高的产品，也能用于智能传感和物联网等领域，是实现精密小型芯片设
计的一个重要工具。

氮气中烧结的有机载体必须发生分解和热解聚。
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷， 需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 在大约100℃以上就会迅速蒸发，典型材料是萜品醇、 丁醇和某些络合的乙醇；
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
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6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
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7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
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8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜 技术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
厚膜电路特点及应用
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不 包括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动 系统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普 通PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
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9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。
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10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。
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11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。

➢ 作为混合微电路基础的厚膜和薄膜技 术除了在电路的互连封装方面的应用 外，在其他技术领域如能源技术、显 示技术、微电子机械系统和纳米技术 等方面都有重要应用
➢ 根据美国的商业通讯公司（BCC） 在2004年5月出版的一份市场调 查报告“GB-280厚膜器件、工艺 和应用”预测：到2008年，全球 厚膜器件和产品的销售将达到 300亿美元；在未来五年，混合 电路、微波电路和多芯片模块的 年增长率将达到8.2%,其他应用 领域增长最快的将是能源供应领
SOI的作用——解决闩锁效应
功能
数字集成电路（门电路、存储器、微处理器等）
模拟集成电路（运算放大器、直流稳压电源、模数）

➢由于集成电路体积小，使电子运动距离大幅 度缩小，因此速度极快且可靠性高，电子信 息产品的很多核心功能都是通过集成电路来 实现的。
➢IC电路的优势仅当与其他集成电路、电阻器、 电容器等以混合电路的形式实现集成时才能 最佳化。
2. HIC与IC比较 ➢ 掩膜的开发，对贵重设备和专门净化
间的需求及运行控制，使得对定制的 IC仅在大量生产的前提下才是可行的； HIC成本低，工艺灵活，适合小到中 批量生产 ➢ 在设计中要求反复修改的电路，HIC 比IC更容易，更快速，更适合做定制 电路 ➢ 最高的集成密度仅能由IC获得，每个 IC芯片的电路功能密度比混合电路大 几个数量级 ➢ HIC比IC可选的元件参数范围宽，精 度高，稳定性好，可以承受较高的电 压和较大的功率
3. 混合集成电路（Hybrid IC）
混合集成电路是一种将各种功能 的片式器件在预先做好导体图案 或导体与阻容组合图案的绝缘基 片上进行电气互连的电路。之所 以叫“混合”电路是因为它在一 种结构内组合两种不同的工艺技 术：有源芯片器件（半导体器件） 和成批制造的无源器件（电阻器， 导体等）

第七章厚/薄膜集成电路失效机理厚/薄膜集成电路是一种非常重要的微电子器件。

它是将厚/薄膜集成电路技术制造的无源元件与半导体技术制造的有源器件（包括半导体集成电路芯片）采用灵活的组装技术组装在绝缘基片上所形成的集成电路，因此又称为混合集成电路。

其中，“二次集成电路”的混合集成电路发展较快，它主要是在作有厚膜或薄膜无源网络的绝缘基片上，组装上多个半导体集成电路芯片所形成的混合集成电路。

在这类电路中，膜集成电路技术通常是制作精细的互连线/交叉线和多层布线，以及某些无源元件，然后组装上半导体集成电路芯片，形成规模更大的/功能更为复杂的混合集成电路。

厚薄膜集成电路的失效不仅有硅芯片失效，而且还包括厚/薄膜元件/互连导带/组装和封装的失效模式和失效机理。

硅芯片的失效模式和机理在有关章节中已经介绍，不再重复，本章仅介绍厚/薄膜集成电路的失效模式和机理。

1* 薄膜集成电路的失效模式和机理目前，对薄膜集成电路的失效分析表明，外贴硅芯片的失效约占50%---70%，薄膜电容失效约占10---20%，薄膜电阻失效约占10%，焊接不良占10---20%，断腿失效约占5%。

一．薄膜电阻器的失效薄膜电阻材料中用得最广的是电阻率为100---300的镍铬合金和镍铬合金和氧化钽。

薄膜电阻器失效的原因是：1．温度/湿度效应。

空气中的氧可使镍铬系薄膜氧化，电阻值增大。

环境温度和电阻器本身的温升可促使氧化加速进行。

空气中的氧化扩散到钽膜晶粒间界中时，沿膜厚方向存在着氧浓度梯度。

这使钽膜老化的最大原因，温度可加速氧化过程。

如果再加上湿度，不但使表面氧的浓度增加促进氧扩散，而且还会引起电化学反应使电阻膜被腐蚀。

特别在电负荷下，温度/湿度效应更加严重。

2．针孔和工艺缺陷。

电阻膜中难免存在针孔其产生的原因与电介质膜相同。

电阻膜有效面积减小，电流密度增大并且分布不均匀，因而引起局部温度过高，严重时可使电阻膜局部烧毁而导致电阻器失效。

3．基片内Na/K离子的影响。

玻璃-氧化物粘接机理： 氧化物一般为氧化锌或氧化钙，低温下可发生反应，克
服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
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球磨设备和临界速率
第三章
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厚膜浆料的参数
第三章
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
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厚膜技术
第三章
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
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厚膜浆料的制备
第三章
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。

薄厚膜混合集成电路，国防工业出版社，1982， 胡忠胥、梁瑞林等
混合微电路技术手册—材料、工艺、设计、试验和 生产，电子工业出版社，2004，James J.Licari, Leonard R.Enlow
第一章 引言
半导体两大产业分支：
集成电路
将组成电路的有源和无源元器件（晶体管、二极 管、电阻、电容和电感等）及其连线一起制作在 半导体基片或绝缘基板上，直接构成一个完整的 具有一定功能的微型电路。
中国
中小规模IC的混合电路
多芯片组件(MCM)
封装内系统(SIP) 系统封装(SOP)Biblioteka 思考题： 对比我国的混合集成电路发展？
1.3选用混合微电路的理由
➢ 尺寸、导体线宽、分辨率、可重复生产性以及成本； ➢ 军事和宇航系统的体积和质量的限制越来越多； ➢ 特殊功能的混合电路正在医学植入装置方面呈现巨大市场； ➢ HIC能够在恶劣环境下高可靠地完成电路功能。
国内外HIC水平对比
厚膜印刷线宽/间距 光刻厚膜线宽/间距
厚膜导体层数 调阻精度最高 LTCC基板层数最高
国外 0.075mm 0.03mm
6 0.1% 103
国内 0.15mm 0.05mm
4 0.1%
48
作业： 1. 论述什么是混合集成电路？它
与分立器件电路，单片集成电 路比较有什么特点？
2. 除课件已列出的实例外，另举 两例混合集成电路的应用实例。
薄厚膜混合集成电路技术
西安邮电大学 金蕾
本课程内容
混合集成电路概念、发展简史及应用实例 混合电路中常用数学模型及设计、布图规则 厚膜电路工艺、使用材料和制作流程 厚膜制造中的膜沉积技术 薄膜材料的性质及薄膜沉积技术 电阻器阻值调整技术 分立元器件组装技术

厚薄膜混合集成电路王攀（陕西国防工业职业技术学院微电3101班西安市710300）摘要：厚薄膜集成电路在我国发展至今，几经沧桑、几起几落，从无到有、从小到大，在近四十年中，经过两代人的奋斗，现在已被广泛用于航空航天、卫星火箭、家电通讯、仪器仪表、医疗卫生、计算机。

汽车和电力等许多方面，已经发展成为具有相当规模的、在我国电子产业中不可缺少的一门产业。

关键字：厚薄膜集成电路应用发展趋势由半导体集成工艺与薄（厚）膜工艺结合而制成的集成电路。

混合集成电路是在基片上用成膜方法制作厚膜或薄膜元件及其互连线，并在同一基片上将分立的半导体芯片、单片集成电路或微型元件混合组装，再外加封装而成。

与分立元件电路相比，混合集成电路具有组装密度大、可靠性高、电性能好等特点。

相对于单片集成电路，它设计灵活，工艺方便，便于多品种小批量生产；并且元件参数范围宽、精度高、稳定性好，可以承受较高电压和较大功率。

制造混合集成电路常用的成膜技术有两种：网印烧结和真空制膜。

用前一种技术制造的膜称为厚膜，其厚度一般在15微米以上，用后一种技术制造的膜称为薄膜，厚度从几百到几千埃。

若混合集成电路的无源网路是厚膜网路，即称为厚膜混合集成电路；若是薄膜网路，则称为薄膜混合集成电路。

为了满足微波电路小型化、集成化的要求，又有微波混合集成电路。

这种电路按元件参数的集中和分布情况，又分为集中参数和分布参数微波混合集成电路。

集中参数电路在结构上与一般的厚薄膜混合集成电路相同，只是在元件尺寸精度上要求较高。

而分布参数电路则不同，它的无源网路不是由外观上可分辨的电子元件构成，而是全部由微带线构成。

对微带线的尺寸精度要求较高，所以主要用薄膜技术制造分布参数微波混合集成电路。

1、厚薄膜集成电路的应用；1.1、在航空航天方面的应用；在航空和宇航行业，厚膜混合集成电路由于其结构和设计的灵活性。

小型化。

轻量化。

高可靠性。

耐冲击和振动。

抗辐射等特点，在机载通信。

雷达。

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第三章
厚膜介质材料
厚膜介质材料是以多层结构形式用作导体层间的绝缘体， 可在介质层上留有开口区或通孔以便相邻导体层互连。 厚膜介质材料通常是结晶或可再结晶的，介质材料在较低 温度下熔化后和玻璃相物质混合形成熔点比烧结温度更高的 均匀组分，在随后烧结过程中保持固态，提供稳定的基础。
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第三章
初始电阻性能—电阻温度系数 初始电阻性能 电阻温度系数TCR 电阻温度系数
材料电阻随温度变化的特性称为电阻温度系数 电阻温度系数，温度电阻温度系数 电阻之间的变化关系通常是非线性关系。
dR(T ) TCR (T ) = dT
∆R TCR = ∆T
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第三章
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第三章
初始电阻性能—电阻电压系数 初始电阻性能 电阻电压系数VCR 电阻电压系数
电阻电压系数表征电阻对高电压的敏感性，电阻 漂移-电压梯度之间也是非线性关系。
R (V2 ) − R (V1 ) VCR = ×106 (×10−6 / V ) R (V1 ) (V2 − V1 )
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第三章
厚膜电阻工艺控制
为了控制厚膜电阻电性能，厚膜电阻的印刷和烧 结工艺很关键，烧结过程中某一温度下停留时间的 烧结过程中某一温度下停留时间的 微小改变或烧结气氛参数控制不良均会对电阻阻值 造成显著影响。 造成显著影响 厚膜电阻的制作对烧结气氛要求很高，空气烧结 的电阻系统要具有很强的氧化气氛，以防止还原性 气氛里将金属氧化物还原为金属。高阻值电阻比低 阻值电阻对气氛要求更加敏感。
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第三章
厚膜导体材料基本类型 可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成氧化物

薄/厚膜混合集成电路中的氮化铝（AlN）材料及其应用班级：050812班学号：05081101姓名：王丹丹薄/厚膜混合集成电路中的氮化铝（AlN）材料及其应用摘要：氮化铝（AlN）作为微电子工业中新一代的电路基板、封装材料适应了新一代信息材料迅速发展的需求。

本文介绍了氮化铝（AlN）的粉末制备及烧结，指出其作为陶瓷基片和聚酰亚胺/化铝复合封装材料在薄厚膜混微合电路的应用。

关键词：氮化铝粉体合成烧结基片复合电子封装材料1.引言长期以来,绝大多数功率混合集成电路的陶瓷封装材料一直沿用Al2O3和BeO 陶瓷,但由于性能环保、成本等因素逐渐显露出来已不能完全适合功率电子器件发展的需要,因此AlN作为高功率混合微电路和高密度多芯片模块的基片得到广泛应用。

AlN 是一种纤锌矿结构的合成lll2V 化合物,于19 世纪60 年代被发现。

其各种电性能（体电阻率、介电强度、介电常数、介质损耗）优良，比得上Al2O3和BeO。

氮化铝的主要好处是它的高导热率（170~200W/m·K）与优良的电气机械性能组合，这点类似BeO，但没有毒性。

其热膨胀系数（4.5×10-6/℃）与硅（3.5~4×10-6/℃）接近,与硅的匹配性好于Al2O3和BeO。

因为电路结构在温度循环试验中硅片与基板的热失配会使应力增大。

随着芯片越来越大和硅基IC 的封装,这点变得很重要。

2.氮化铝的制备2.1粉体合成AlN陶瓷的制备工艺和性能均受到粉体特性的直接影响。

要获得高性能的AlN陶瓷，必须有纯度高、烧结活性好的粉体作为原料。

AlN粉体中的氧杂质会严重降低热导率，而粉体粒度、颗粒形态则对成型和烧结有重要的影响。

因此，粉体合成是AlN 陶瓷生产中的一个关键环节。

AlN 粉体合成的方法很多，其中用于大规模工业生产的主要有三种：铝粉直接氮化法、Al2O3碳热还原法和气溶胶(或气相反应)法。

2.1.1铝粉直接氮化法2Al+N2→AlN (1) 这是一种思路简单而直接易行的方法，能合成大量纯度较高的AlN粉，没有什么副反应，目前己用于大规模生产。

什么是厚膜电路(厚膜集成电路)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。

1.特点和应用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4吉赫以上。

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。

2.主要工艺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。

3.厚膜材料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。

集成电路封装技术
集成电路封装技术
前言 第一章 电子封装工程概述 第二章 封装工艺流程 第三章 厚薄膜技术
前言
一、微电子封装的作用和意义 1、从与人们日常生活直接相关的事说起——着装
随着科技的进步和社会文明程度的提高，服装的种类、式样、所用的材料、 制作工艺都在不断的进步，所起的作用不仅限于御寒和美观上。
元器件与电路板连接
封胶材料与技术
陶瓷封装
塑料封接
气密性封装 封装过程中的缺陷分析
封装可靠性工程
第一章 电子封装工程概述
1.3.1 20世纪电子封装技术发展的回顾
第一章 电子封装工程概述
1.3.2 发展趋势 1、半导体集成电路的发展迅速
芯片尺寸越来越大
工作频率越来越高
发热量日趋增大
引脚越来越多
第一章 电子封装工程概述
随着封装技术的进步，引线节距和封装厚度不断地减小 引线节距从2.54mm(PDIP)降至0.65mm(PQFP) 封装厚度从3.6 mm(PDIP)降至2.0mm(PQFP)和
第一章 电子封装工程概述
1.2.3封装技本术与课封装程材所料 涉及的工艺技术
芯片封装工艺流程 焊接材料
厚膜/薄膜技术 印制电路板
第一章 电子封装工程概述
1.2 封装技术
1.2.1封装工程的技术层次
1.2.1封装工程的技术层次
层次1 它是指半导体集成电路元件（芯片）。芯片由半导体厂商提供，分二类，一 类系列标准芯片，另一类是针对系统用户的专用芯片。由于芯片为厂家提供， 如何确保芯片质量就成为关键问题。将其列为1个层次是指集成电路元器件间 的连线工艺。
封装的发展趋势已初见端倪。 （1）高性能CSP封装 以其超小型、轻重量化为特色，如果能在高速、多功能低 价格两个方面兼得，CSP在LSI封装中将会迅速得到普及。 （2）以芯片叠层式封装为代表的三维封装 三维立体封装包括封装层次的三维封 装、芯片层次的三维封装和硅圆片层次的三维封装等三种。 （3）全硅圆片型封装 其特点是在完成扩散工序的硅圆片上进行封装布线、布置 引线端子、贴附焊球、完成封装，最后再切分一个一个的封装件。 （4）球形半导体 涉及到半导体前工程、后工程等许多基本工序的变革，能否在 技术上突破并发展为实用的封装形式，还要经过实践检验。

薄厚膜混合微电路的应用1.引言厚薄膜混合微电路以其元件参数范围广、精度和稳定性高、电路设计灵活性大、研制周期短等特点，可以较半导体集成电路适应更极端的工作环境，表现出高可靠性的优势，在各个领域的应用中发挥了重要作用。

2.应用混合集成技术的应用越来越趋向于：①用多层布线和载带焊技术，对单片半导体集成电路进行组装和互连，实现二次集成，制作复杂的多功能、高密度大规模混合集成电路。

②无源网路向更密集、更精密、更稳定方面发展，并且将敏感元件集成在它的无源网路中，制造出集成化的传感器。

③研制大功率、高电压、耐高温的混合集成电路。

④改进成膜技术，使薄膜有源器件的制造工艺实用化。

⑤用带互连线的基片组装微型片状无引线元件、器件，以降低电子设备的价格和改善其性能。

混合微电路相对于单片集成电路，它设计灵活，工艺方便，便于多品种小批量生产，并且元件参数范围宽，精度高，稳定性好，可以承受较高电压和较大功率。

混合集成电路的应用以模拟集成电路、微波集成电路、光电集成电路为主，也用于电压较高、电流较大的专用电路中，在微波领域中的应用尤为突出。

①混合微电子产品概括起来有两种应用趋势：一种是要求高可靠性的高端应用，如美国人将厚薄膜电路产品大量用于航空航天、军事电子、高可靠性的医用电子产品、汽车电子及大功率电子产品；另一种用于强调低成本的商用电子产品，如日本人更多将厚薄膜电路用于家电之类的民用产品中，还有智能手表、智能手机、智能音箱、蓝牙耳机等消费电子领域的产品。

混合物微电路技术在低成本的商用电子产品上的应用有着美好的发展前景，从总体上讲，混合微电路和多芯片模块技术是达到高密度、高性能和高可靠性的互连封装的唯一有效手段。

作为混合微电路基础的厚膜和薄膜技术除了在电路的互连封装方面的应用外，在其他技术领域如能源技术、显示技术、微电子机械系统和纳米技术等方面以及各个行业都有重要应用。

②2.1汽车行业汽车行业是混合微电子学的一个重要市场。

在过去以及将来的10年，对混合微电子来说，它可能是增长最快的领域。