《厚膜技術(shù)》課件

厚膜技術(shù)厚膜技術(shù)是一種基于金屬化工藝的電子制造工藝。它可以在基板上快速制造出各種電子器件和電路,廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。這種技術(shù)具有成本低、制程簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),受到電子工業(yè)的廣泛青睞。課程介紹厚膜技術(shù)概覽本課程將全面介紹厚膜集成電路的歷史發(fā)展、工藝流程、材料選擇、關(guān)鍵工藝技術(shù)以及典型應(yīng)用。讓學(xué)員全面掌握厚膜集成電路的制造技術(shù)。課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)員將能夠了解厚膜技術(shù)的基本特點(diǎn),掌握厚膜器件的制造工藝,并能夠針對不同應(yīng)用場景進(jìn)行工藝優(yōu)化和設(shè)計(jì)。什么是厚膜技術(shù)厚膜技術(shù)是一種在絕緣基體上印刷或涂覆具有特定電性能的厚膜材料的制造工藝。相比于薄膜技術(shù),厚膜技術(shù)能夠制造出更厚的電子元件,具有更強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和散熱性能。廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電力電子、傳感器等領(lǐng)域。厚膜技術(shù)的歷史發(fā)展11940年代厚膜技術(shù)最初是在二戰(zhàn)期間為軍事應(yīng)用而開發(fā)的,主要用于制造雷達(dá)、導(dǎo)航和通信等設(shè)備。21950年代隨著無線電和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,厚膜技術(shù)逐漸應(yīng)用于民用電子產(chǎn)品,如收音機(jī)、電視機(jī)等。31960年代隨著集成電路技術(shù)的興起,厚膜工藝被廣泛應(yīng)用于混合集成電路,用于制造電阻、電容、電感等無源元件。厚膜工藝流程膏料配制通過精確配比燒結(jié)粉料、粘結(jié)劑和溶劑等原料,制備出具有良好流動性和可印刷性的厚膜漿料?；鍦?zhǔn)備清潔基板表面,確保良好的親和性和附著力,為后續(xù)工藝奠定基礎(chǔ)。印刷沉積利用絲網(wǎng)印刷工藝,將厚膜漿料精確地印刷在基板上,形成所需的圖案和層結(jié)構(gòu)。干燥固化通過控制溫度和時(shí)間,去除打印過程中溶劑,使膏料充分固化成型。高溫?zé)Y(jié)在高溫下,膜層中的玻璃和金屬成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成致密、穩(wěn)定的厚膜結(jié)構(gòu)。厚膜材料氧化鋁基板厚膜技術(shù)主要使用高純度的氧化鋁陶瓷作為基板材料,因其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性和耐高溫特性。導(dǎo)電銀粉銀粉是厚膜電路中最常用的導(dǎo)電漿料成分,具有高導(dǎo)電性和良好的焊接性能。電阻材料厚膜電阻使用鋁鈦酸鹽、鉭酸鹽等金屬氧化物作為電阻材料,可提供廣泛的電阻值范圍。絕緣玻璃釉料玻璃釉料作為厚膜電路的絕緣層材料,可提供優(yōu)良的絕緣性能和耐腐蝕性。膏料的成分及性能1主要成分膏料由金屬粉末、玻璃粉、有機(jī)粘結(jié)劑和溶劑等組成，各成分比例不同決定了膏料的性能。2性能指標(biāo)重要的性能指標(biāo)包括粘度、固含量、熱膨脹系數(shù)、電阻、力學(xué)性能等，需要嚴(yán)格控制。3制備工藝采用高速攪拌、三輥研磨等工藝精細(xì)調(diào)配膏料配方，確保其性能穩(wěn)定可靠。4質(zhì)量控制對膏料進(jìn)行全面的理化性能檢測，確保其滿足厚膜工藝的各項(xiàng)要求?；宀牧涎趸X陶瓷98%以上純度的氧化鋁陶瓷,具有良好的絕緣性、高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。廣泛應(yīng)用于厚膜工藝。玻璃基板普通玻璃或特殊玻璃材料,表面光潔,可滿足厚膜工藝的高精度要求。金屬基板通常使用不銹鋼、鋁合金等金屬材料作為基板,具有良好的導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度。芯片基板采用硅、硅化物等半導(dǎo)體材料作為基板,可實(shí)現(xiàn)集成電路的厚膜集成。厚膜印刷工藝1設(shè)計(jì)版圖根據(jù)電路設(shè)計(jì)制作印刷模板2準(zhǔn)備基板清潔并處理基板表面3印刷膏料使用刮刀在基板上印刷電路膏料4烘干固化將印刷好的基板在特定溫度下烘干固化厚膜印刷工藝是制造厚膜集成電路的關(guān)鍵步驟。工藝流程包括先設(shè)計(jì)電路版圖,然后準(zhǔn)備好清潔的基板,再使用刮刀在基板上印刷電路膏料,最后將基板放入烘箱進(jìn)行烘干固化。這一系列工藝確保電路圖案能夠精確地轉(zhuǎn)移到基板上。玻璃基板的表面處理1清洗去除表面污染物2酸堿處理調(diào)整表面親和性3拋光平滑基板表面4活化提高表面活性制造高質(zhì)量的厚膜電路需要對玻璃基板進(jìn)行精細(xì)的表面處理。從清洗到酸堿調(diào)節(jié)、拋光和最后的活化處理,每一個(gè)步驟都對后續(xù)的膜層附著和性能穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。精心的表面處理確保了厚膜電路的可靠性和一致性。厚膜燒結(jié)工藝清洗基板首先對玻璃基板進(jìn)行徹底清洗,去除表面污染和雜質(zhì),確保良好的附著力。膏料印刷使用網(wǎng)印或滾印等工藝將膏料均勻印刷在基板表面,形成所需的電路圖案。低溫?zé)Y(jié)將印刷好的基板放入燒結(jié)爐中,在600-900°C的高溫下燒結(jié)數(shù)小時(shí),使膏料固化。冷卻和檢查經(jīng)過燒結(jié)后,基板需緩慢冷卻,并進(jìn)行外觀檢查確保電路圖案完整無誤。厚膜電阻的制作1膏料配方厚膜電阻的制作始于調(diào)配適合的電阻膏料。膏料由導(dǎo)電顆粒、玻璃粘結(jié)劑和溶劑組成。2印刷工藝通過絲網(wǎng)印刷工藝將膏料均勻地印刷在絕緣基板上?？刂朴∷⒑穸群途€寬至關(guān)重要。3燒結(jié)處理最后在高溫下燒結(jié)電阻膜以形成穩(wěn)定可靠的電阻器件。燒結(jié)溫度和時(shí)間需要精心控制。電阻的性能和測試電阻作為電子電路的基本元件,其性能和可靠性測試是非常重要的。主要包括電阻值測試、溫度系數(shù)測試、穩(wěn)定性測試、噪聲測試等,確保電阻滿足設(shè)計(jì)要求,確保電路正常工作。通過對各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試,可以確保電阻滿足設(shè)計(jì)要求,為電路正常工作提供可靠保障。印刷電容的制作1設(shè)計(jì)電極根據(jù)電容值需求設(shè)計(jì)上下電極的形狀和尺寸2制作膏料將陶瓷粉料、玻璃料和有機(jī)溶劑配制成適合印刷的膏料3印刷電極使用絲網(wǎng)印刷工藝在基板上印制下電極4涂覆介質(zhì)在下電極上涂覆適量的陶瓷介質(zhì)膏料5印刷上電極在介質(zhì)層上再次印刷上電極以形成電容結(jié)構(gòu)厚膜工藝制造電容的關(guān)鍵步驟包括設(shè)計(jì)電極形狀、制作適合印刷的膏料、采用絲網(wǎng)印刷工藝印刷電極和介質(zhì)層、最后完成上下電極的印制。通過精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格控制每個(gè)工藝步驟,可以制造出性能穩(wěn)定可靠的厚膜電容器件。電容的性能和測試100nF電容量典型電容值范圍從幾毫微法到數(shù)百微法。100V工作電壓電容器能承受的最大直流電壓。0.1%誤差范圍電容容量的實(shí)際誤差必須在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。10kHz測試頻率測量電容時(shí)常用的標(biāo)準(zhǔn)工作頻率。電感和電感器件電磁感應(yīng)電感基于電磁感應(yīng)原理,可將電能轉(zhuǎn)換為磁能,并存儲在磁場中。電感器件電感器件包括電感、電感線圈和變壓器等,廣泛應(yīng)用于電子電路中。濾波作用電感可以用于電路的濾波和調(diào)諧,在高頻電路中有重要作用。振蕩電路厚膜集成1諧振電路利用電感和電容的共振實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定振蕩2負(fù)反饋電路采用反饋電路控制振蕩頻率和振幅3放大電路利用放大電路確保振蕩電路輸出功率厚膜集成技術(shù)可以將諧振電路、負(fù)反饋電路和放大電路集成在一起,構(gòu)成完整的振蕩電路。通過厚膜工藝制作電感、電容和放大器件,可以實(shí)現(xiàn)小型化、高可靠性的振蕩電路模塊。這種集成振蕩電路在通信、測量等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。濾波電路厚膜集成1高頻濾波器采用厚膜工藝制作的高頻濾波器可以有效去除高頻噪聲,保證電路的穩(wěn)定性和可靠性。2低通濾波電路在電源線和關(guān)鍵信號線路上使用厚膜低通濾波電路,可以降低電磁干擾,提高系統(tǒng)抗干擾能力。3帶通濾波器厚膜工藝制作的帶通濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)對特定頻段的信號有效濾波,廣泛應(yīng)用于通信和信號處理領(lǐng)域。放大電路厚膜集成1高增益利用厚膜工藝可以制造出增益高達(dá)千倍以上的放大電路。2寬帶特性厚膜放大電路可以實(shí)現(xiàn)MHz級別的帶寬。3高可靠性厚膜工藝具有良好的長期穩(wěn)定性和抗環(huán)境干擾能力。厚膜技術(shù)可用于制造各種放大電路,如音頻放大器、射頻放大器、儀表放大器等。通過優(yōu)化工藝參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)高增益、寬帶特性和高可靠性的放大電路,在許多應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。功率驅(qū)動電路厚膜集成1高效功率放大采用厚膜技術(shù)集成高功率放大器件2可靠性提升厚膜工藝使電路更加穩(wěn)定可靠3體積小型化厚膜技術(shù)有利于功率電路的微型化功率驅(qū)動電路是電子系統(tǒng)中重要的組成部分，負(fù)責(zé)為其他電路提供所需的電能。采用厚膜集成技術(shù)可以有效提高功率驅(qū)動電路的效率、可靠性和體積小型化程度，從而提升整個(gè)電子系統(tǒng)的性能。高頻厚膜集成電路高頻特性高頻厚膜電路具有出色的高頻性能,能夠在GHz頻段內(nèi)穩(wěn)定工作,廣泛應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域。工藝優(yōu)勢厚膜工藝采用數(shù)字化精密控制,能夠制造出高可靠性、高重復(fù)性的高頻電路。集成水平高頻厚膜集成電路可集成多種功能模塊,如放大器、濾波器、振蕩器等,提高系統(tǒng)集成度。厚膜集成電路的應(yīng)用1工業(yè)控制厚膜技術(shù)在工業(yè)自動化、機(jī)器人控制和工藝監(jiān)測等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,提供高度集成和可靠性。2電源管理通過厚膜集成,開關(guān)電源、穩(wěn)壓器和電池管理電路能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和高性能。3傳感器接口厚膜工藝有助于開發(fā)集成化的傳感器信號調(diào)理電路,廣泛用于醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)儀表。4通信電路厚膜技術(shù)支持高頻射頻功率放大器和濾波器的制造,應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)。厚膜集成技術(shù)的特點(diǎn)簡單的制造工藝與薄膜技術(shù)相比,厚膜集成電路的制造工藝更加簡單快捷,成本也更低。這使其在某些應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。良好的熱耗散性能厚膜電路元件的厚度較大,可以更好地散發(fā)熱量,提高了整個(gè)電路系統(tǒng)的散熱性能。這對于功率型電路非常重要。高可靠性厚膜電路元件抗輻射能力強(qiáng),適合應(yīng)用于特殊環(huán)境制造過程中的幾何尺寸誤差小,可靠性高厚膜集成電路的封裝封裝類型常見的厚膜集成電路封裝包括DIP、SOP、PLCC、QFP等。每種封裝有不同的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。熱散熱設(shè)計(jì)良好的熱散熱設(shè)計(jì)可以提高厚膜電路的可靠性和性能。采用金屬封裝罩、導(dǎo)熱膠等技術(shù)。可靠性檢測需要對封裝過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制,確保各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足要求。包括焊接、引線等的檢查。厚膜集成電路的可靠性耐溫性能厚膜集成電路能夠在寬廣的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,從而保證了其在嚴(yán)苛環(huán)境下的可靠性?？拐鹦阅芎衲ぶ圃旃に嚥捎媒饘賹优c陶瓷層的結(jié)合,使集成電路具有出色的抗沖擊和抗振動特性?？?jié)裥阅芎衲る娐纺軌蚩煽康毓ぷ髟诔睗癍h(huán)境中,有效抵御水汽侵蝕,確保長期穩(wěn)定可靠。壽命長久厚膜集成電路在正常使用條件下可以達(dá)到10-20年的使用壽命,滿足了工業(yè)和消費(fèi)需求。厚膜集成技術(shù)的未來發(fā)展趨勢集成度不斷提升隨著工藝的不斷優(yōu)化和材料的不斷改進(jìn),厚膜集成電路的集成度將持續(xù)提高,支持更復(fù)雜的功能集成。小型化和輕量化厚膜工藝可以實(shí)現(xiàn)更小巧的電子元件尺寸,有助于設(shè)備的小型化和輕量化發(fā)展趨勢。高性能和可靠性通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造工藝,厚膜集成電路將具備更高的性能和更佳的可靠性。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域厚膜技術(shù)在工業(yè)控制、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,未來將繼續(xù)拓展應(yīng)用范圍。小結(jié)厚膜技術(shù)概述在本課程中,我們系統(tǒng)地介紹了厚膜技術(shù)的歷史發(fā)展、工藝流程、材料特性、制作工藝以及常見電路的厚膜集成等內(nèi)容。厚膜技術(shù)優(yōu)勢厚膜技術(shù)具有工藝簡單、成本低廉、集成度高、可靠性好等優(yōu)勢,在電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。未來發(fā)展趨勢隨著新材料、新工藝的不斷發(fā)展,厚膜技術(shù)將進(jìn)一步提高集成度和性能,應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V