42厚膜导体材料
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银钯厚膜电阻的导电原理简述摘要:厚膜贴片电阻器,是将高可靠性的钌系玻璃釉材料通过丝网工艺印刷于氧化铝基板上,再经过高温烧结等热处理加工,形成其最主要的工程层膜-电阻层。
加之采用银钯合金油墨制成的电极层膜组成导电通路,而实现电阻器基本功能的。
除了电阻膜与电极膜,还需要很多道辅助工序和辅助膜的作用才能制造出完整的厚膜贴片电阻。
因其工艺限制,所成膜厚通常在10um以上,固与膜厚更低的薄膜电阻相对应,称之为厚膜电阻器。
它具有体积小,精度高,稳定性好的特点,由于其为片状元件,所以高频性能好。
在科技发达的今天,贴片电阻器被大量使用我们常见的消费型电子产品的集成电路中,例如一部智能手机就需要超过400颗,用量及其可观。
[1]关键词:导电原理;银钯厚膜电阻前言:电子浆料是制造厚膜贴片电阻,形成其中各种功能层膜的基础材料。
电子浆料由各种固体粉末、粘合剂、添加剂等固体成分,经过多次研磨,分散等处理后,在有机溶剂的融合下,充分混合,再经过多次搅拌及三辊轧碾碎分散后形成的混合均匀膏状物。
如图1中所示的电子浆料,就是制造电极层膜的银浆电子浆料。
1.概述电子浆料是制造厚膜电路的基础材料,按照厚膜电阻制造工序,可将其分为导体浆料(通过丝网印刷形成导电电极)、电阻体浆料(通过丝网印刷形成阻抗体)、及介质浆料。
现行业中应用最多的电极浆料大多以价格低廉的银作为主要原料,加以有机溶剂,无机粘合相等构成。
介质浆料则大多以玻璃相或有机物为主要原料,加以染色剂,粘结相等混合而成。
厚膜电阻的导电原理中,阻抗体的导电原理最为复杂也最为重要,阻抗体是厚膜电阻的核心组成,因此,阻抗浆料也是厚膜电阻用浆料中的重点。
电阻浆料的组成复杂,其中包含功能相、有机溶剂、无机粘合相等。
绝大多数厚膜电阻的导体作用都是通过电子浆料印刷及热处理后,由贵金属及贵金属合金组成通路完成的,最常见的贵金属有金、钯、铂和银,有这些金属的二元或三元合金结合使用。
常见的电阻浆料有 Ag-Pd 系和氧化钉系列,根据需要做成的电阻阻抗值不同,选取的系列及含量不同。
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第4章厚膜工艺厚膜工艺是指将电子浆料通过丝网印刷等方法印制在陶瓷基板或者其他绝缘基板上,经干燥、烧结后形成厚度为几微米到数十微米的膜层。
在微电子领域中,用厚膜技术在基板上形成导体、电阻和各类介质膜层,并在基板上组装分立的半导体器件芯片、单片集成电路或微型元件,封装后构成厚膜混合集成电路。
厚膜混合集成电路能耐受较高的电压、较大的电流和功率,广泛用于民用无线产品、高可靠小批量的军用、航空航天产品中。
本章主要介绍几种主要的厚膜浆料及特性;厚膜图案形成工艺;厚膜的干燥和烧成等厚膜工艺。
§4.1 厚膜浆料厚膜浆料是由一种或多种无机微粒分散在有机高分子或低分子化合物溶液中组成的胶状体或悬浮体;有机化合物溶液称为有机载体。
4.1.1 厚膜浆料的特性和制备厚膜浆料是构成厚膜电路的关键材料,其组成、特性直接决定电路的电性能和工艺性能:如流变触变性、工艺重现性、相容性和烧结特性等。
1. 厚膜浆料的组成厚膜浆料一般都是由三种主要成分组成:功能相,粘结相和有机载体。
功能相决定厚膜的电性能。
根据功能相的不同,厚膜浆料可分为导体浆料,电阻浆料,介质(电容)浆料和磁性(电感)浆料等。
导体浆料的功能相一般是贵金属、贱金属或合金的混合物;在电阻浆料中,通常是导电氧化物、合金、化合物或盐类等;介质浆料的功能相一般是铁电体氧化物、盐类、玻璃、晶化玻璃或玻璃-陶瓷以及这些材料的混合物;磁性浆料中功能相主要是铁氧体材料。
粘结相的作用是将功能相粘结在一起,并使膜层与基片牢固结合。
粘结相通常是玻璃釉粉的混合物。
玻璃釉粉是由各种金属氧化物在高温下熔融淬火而得到的玻璃粉。
根据在玻璃中的主要作用,氧化物大致可分为三类:第一类为构成玻璃基本骨架的氧化物,如SiO2、B2O3等,它们能单独形成机械性能和电性能优良的玻璃;第二类是调节玻璃的物理、化学性能的氧化物,如Al2O3、PbO、BaO、ZnO等,它们可改善玻璃的热膨胀系数、机械强度、热和化学稳定性等;第三类是用于改进玻璃性能的氧化物,如PbO、BaO、B2O3、CaF2等,它们能降低玻璃的熔化温度,同时还保证玻璃的电性能和化学性能。
——一国防科学技术大学研究生院学位论文表25主要分析测试设备设备名称生产厂家型号§2.2浆料各组分的制备及性能表征厚膜电阻浆料是由导电相、玻璃相与有机载体按一定比例均匀混合而成的满足印刷特性的粘稠状的均相体系。
本实验所用各组分除少部分从市场上购买外,绝大部分都需自己制备。
浆料各组分的制备及性能表征简介如下。
2.2.1有机载体的制备首先将主溶剂松油醇、增稠剂乙基纤维素按一定比例混合后经90"C水浴加热,同时机械搅拌直至乙基纤维素完全溶解,然后按比例DN.x.表面活性剂、触变剂和其它添加剂,并继续加热搅拌均匀,即得有机载体。
实验装置如图2.1所示。
图2.1有机载体制备实验装置示意图国防科学技术大学研究生院学位论文列举方阻和TCR的测试方法:1.方阻的测试图2.7所示为方阻测试图,即在基片上丝网印刷与烧成膜带宽度为lmm,长度为100mm的电阻轨迹,方数为100。
测量时环境温度控制在25~125。
C,将电阻测量仪两电极分别放在测试样片膜层的两个端点上,并使之接触良好。
每个试样分别在讵反两个方向的电流下各测量三次,取六次的平均值作为100方电阻的测量值。
图2.7方阻测试的示意图方阻的测试结果按下式计算:R.:土3100f2.1)式中Rs为方阻值,R是方数为100时厚膜电阻的电阻值。
结果取两位有效数字。
测量方阻时要测量电阻的膜厚。
2电阻温度系数的测试在基片上丝网E0届tJ和烧成具有一定阻值的电阻轨迹,并在电阻的两端印刷烧成电极,在两电极上焊接一定长度的导线,作为待测样品。
将烘箱升到设定的温度,将待测样品放入烘箱,导线从烘箱的排风口引出到烘箱外。
烘箱温度稳定后,在导线的引出端连上精密电阻测试仪,实时监控电阻的变化,当电阻稳定后,开始记录。
每个温度点测量6次,取平均值。
测试温度范围为25~125。
C,每20'C取一个温度测试点。
各温度下测量的电阻值按下式计算电阻温度系数。
TCR:堡二墨曷(疋一五)f22、3方阻重烧变化率的计算测试每一次烧结后的方阻值,按下式计算:氏:址x100%/O6.一一^“氏f23)式中e为方阻重烧变化率,Rs。
薄厚膜集成电路工艺作者:韩鑫摘要重点介绍了厚膜集成电路中的丝印技术及厚膜混合电路、薄膜中的物理气相淀积技术关键词厚膜丝印厚膜混合电路薄膜物理气相淀积引言厚膜技术与薄膜技术是电子封装中重要的工艺技术,厚膜技术使用网印与烧结方法,薄膜技术使用镀膜光刻、物理淀积等方法。
薄膜电路的主要特点是:制造精度比较高,可实现小孔金属化,可方便的采用介质制造多层电路,厚膜电路是应电子小型产品化发展起来的应用比较广泛且体积小具有很大的发展潜力。
随着技术的发展,厚膜混合集成电路使用范围日益扩大,逐渐在各个领域渗透。
1、薄厚集成电路概述薄厚集成电路大体上可分为两大类:半导体集成电路和混合集成电路,而混合集成电路又可分为两种,一种是薄膜混合集成电路,它是应用真空喷射法的薄膜技术制造。
另一种是厚膜集成电路,是应用丝网印刷厚膜技术制造。
所谓薄膜是指1μm左右的膜层厚度,厚膜是指10~25μm的膜层厚度,无论是薄膜还是厚膜都有各自的优点。
2、厚膜集成电路丝网印刷工艺2.1陶瓷板使用90%~96%的氧化铝陶瓷基板,是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的材料,有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
制作厚膜时应注意陶瓷板的材质、尺寸、粗糙度、翘曲以及表面的缺陷与污染等,并在净化间进行超声波清洗。
2.2浆料有导体浆料、电阻浆料和绝缘浆料3种,浆料一般由贵金属和低熔点玻璃组成。
制作浆料时要注意浆料的材质、粘度和膨胀系数等。
印刷厚膜电路所使用的浆料,其成分有金、银、铂、钯等。
上述金属粉末分散在有机树脂粘合剂中调成糊状,然后通过丝网印版印在陶瓷基板上。
经高温烧制,有机树脂粘合剂被燃烧掉,剩下的几乎都是纯粹的贵金属,由于玻璃质的作用而密合在基板上。
这层膜可作为厚膜线路、厚膜电阻、厚膜电容及半导体集成电路用的底层金属片。
(1)用银做导电材料其电阻是很低的,因此有时也使用银—钯、银的混合物做导电材料。
(2)为了在基板上形成电阻膜,所用的电阻材料主要是银、金、钯、属粉末。