封裝工藝流程

集成電路封裝技術(shù)

2021/5/912.1.1為什么要學(xué)習(xí)封裝工藝流程熟悉封裝工藝流程是認(rèn)識(shí)封裝技術(shù)的前提，是進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)、制造和優(yōu)化的基礎(chǔ)。芯片封裝和芯片制造不在同一工廠完成它們可能在同一工廠不同的生產(chǎn)區(qū)、或不同的地區(qū)，甚至在不同的國(guó)家。許多工廠將生產(chǎn)好的芯片送到幾千公里以外的地方去做封裝。芯片一般在做成集成電路的硅片上進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試中，先將有缺陷的芯片打上記號(hào)（打一個(gè)黑色墨點(diǎn)），然后在自動(dòng)拾片機(jī)上分辨出合格的芯片。第二章封裝工藝流程2021/5/922.1.2封裝工藝流程概況流程一般可以分成兩個(gè)部分：在用塑料封裝之前的工序稱為前段工序，在成型之后的操作稱為后段工序。成型工序是在凈化環(huán)境中進(jìn)行的，由于轉(zhuǎn)移成型操作中機(jī)械水壓機(jī)和預(yù)成型品中的粉塵達(dá)到1000級(jí)以上（空氣中0.3μm粉塵達(dá)1000個(gè)/m3以上）?，F(xiàn)在大部分使用的封裝材料都是高分子聚合物，即所謂的塑料封裝。上圖所示的塑料成型技術(shù)有許多種，包括轉(zhuǎn)移成型技術(shù)、噴射成型技術(shù)、預(yù)成型技術(shù)，其中轉(zhuǎn)移成型技術(shù)使用最為普遍。第二章封裝工藝流程硅片減薄硅片切割芯片貼裝芯片互連去飛邊毛刺切筋成形上焊錫打碼成型技術(shù)2021/5/932.2芯片切割

2.2.1、為什么要減薄

半導(dǎo)體集成電路用硅片4吋厚度為520μm，6吋厚度為670μm。這樣就對(duì)芯片的切分帶來(lái)困難。因此電路層制作完成后，需要對(duì)硅片背面進(jìn)行減薄，使其達(dá)到所需要的厚度，然后再進(jìn)行劃片加工，形成一個(gè)個(gè)減薄的裸芯片。第二章封裝工藝流程2021/5/942.2.2減薄工藝硅片背面減技術(shù)主要有：磨削、研磨、化學(xué)拋光干式拋光、電化學(xué)腐蝕、濕法腐蝕等離子增強(qiáng)化學(xué)腐蝕、常壓等離子腐蝕等第二章封裝工藝流程減薄厚硅片粘在一個(gè)帶有金屬環(huán)或塑料框架的薄膜（常稱為藍(lán)膜）上，送到劃片機(jī)進(jìn)行劃片。現(xiàn)在劃片機(jī)都是自動(dòng)的，機(jī)器上配備激光或金鋼石的劃片刀具。切割分部分劃片（不劃到底，留有殘留厚度）和完全分割劃片。對(duì)于部分劃片，用頂針頂力使芯片完全分離。劃片時(shí)，邊緣或多或少會(huì)存在微裂紋和凹槽這取決于刀具的刃度。這樣會(huì)嚴(yán)重影響芯片的碎裂強(qiáng)度。2021/5/952.2.2減薄工藝先劃片后減薄和減薄劃片兩種方法第二章封裝工藝流程

DBG(dicingbeforegrinding)在背面磨削之前，將硅片的正面切割出一定深度的切口，然后再進(jìn)行磨削。

DBT(dicingbythinning)在減薄之前先用機(jī)械的或化學(xué)的方法切割出一定深度的切口，然后用磨削方法減薄到一定厚度后，采用常壓等離子腐蝕技術(shù)去除掉剩余加工量。。這兩種方法都很好地避免了或減少了減薄引起的硅片翹曲以及劃片引起的邊緣損害，大大增強(qiáng)了芯片的抗碎能力。2021/5/962.3芯片貼裝芯片貼裝，也稱芯片粘貼，是將芯片固定于封裝基板或引腳架芯片的承載座上的工藝過(guò)程。

第二章封裝工藝流程共晶粘貼法焊接粘貼法導(dǎo)電膠粘貼法玻璃膠粘貼法貼裝方式2021/5/972.3.1共晶粘貼法

共晶反應(yīng)

指在一定的溫度下，一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出兩種一定成分的固相反應(yīng)。例如，含碳量為2.11%-6.69%的鐵碳合金，在1148攝氏度的恆溫下發(fā)生共晶反應(yīng)，產(chǎn)物是奧氏體（固態(tài)）和滲碳體（固態(tài)）的機(jī)械混合物，稱為“萊氏體”。

一般工藝方法陶瓷基板芯片座上鍍金膜-將芯片放置在芯片座上-熱氮?dú)夥罩校ǚ姥趸┘訜岵⑹拐迟N表面產(chǎn)生摩擦（去除粘貼表面氧化層）-約425℃時(shí)出現(xiàn)金-硅反應(yīng)液面，液面移動(dòng)時(shí)，硅逐漸擴(kuò)散至金中而形成緊密結(jié)合。第二章封裝工藝流程2021/5/982.3.1共晶粘貼法

預(yù)型片法，此方法適用于較大面積的芯片粘貼。優(yōu)點(diǎn)是可以降低芯片粘貼時(shí)孔隙平整度不佳而造成的粘貼不完全的影響。第二章封裝工藝流程2021/5/992.3.2焊接粘貼法焊接粘貼法是利用合金反應(yīng)進(jìn)行芯片粘貼的方法。優(yōu)點(diǎn)是熱傳導(dǎo)性好。一般工藝方法將芯片背面淀積一定厚度的Au或Ni，同時(shí)在焊盤上淀積Au-Pd-Ag和Cu的金屬層。然后利用合金焊料將芯片焊接在焊盤上。焊接工藝應(yīng)在熱氮?dú)饣蚰芊乐寡趸臍夥罩羞M(jìn)行。

第二章封裝工藝流程合金焊料硬質(zhì)焊料軟質(zhì)焊料硬質(zhì)焊料：金-硅、金-錫、金-鍺。優(yōu)點(diǎn)：塑變應(yīng)力值高（“內(nèi)應(yīng)力”指組成單一構(gòu)造的不同材質(zhì)之間，因材質(zhì)差異而導(dǎo)致變形方式的不同，繼而產(chǎn)生的各種應(yīng)力。當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應(yīng)變（Strain）。

材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力（Stress）。物體由于外因而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力（Stress）。

按照應(yīng)力和應(yīng)變的方向關(guān)系，可以將應(yīng)力分為正應(yīng)力σ和切應(yīng)力τ，正應(yīng)力的方向與應(yīng)變方向平行，而切應(yīng)力的方向與應(yīng)變垂直。按照載荷（Load）作用的形式不同，應(yīng)力又可以分為拉伸壓縮應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力），具有良好的抗疲勞與抗?jié)撟兲匦?。缺點(diǎn)：因材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同而引發(fā)應(yīng)力破壞。軟質(zhì)焊料：鉛-錫、鉛-銀-銦。

在焊接前先在芯片背面制作多層技術(shù)薄膜，目的是利用焊料的潤(rùn)濕。

使用軟質(zhì)焊料可消除硬質(zhì)焊料的缺點(diǎn)。2021/5/9102.3.3導(dǎo)電膠粘貼法導(dǎo)電膠是銀粉與高分子聚合物（環(huán)氧樹脂）的混合物。銀粉起導(dǎo)電作用，而環(huán)氧樹脂起粘接作用。第二章封裝工藝流程導(dǎo)電膠有三種配方：（1）各向同性材料，能沿所有方向?qū)щ姟＃?）導(dǎo)電硅橡膠，能起到使器件與環(huán)境隔絕，防止水、汽對(duì)芯片的影響，同時(shí)還可以屏蔽電磁干擾。（3）各向異性導(dǎo)電聚合物，電流只能在一個(gè)方向流動(dòng)。在倒裝芯片封裝中應(yīng)用較多。無(wú)應(yīng)力影響。三種導(dǎo)電膠的特點(diǎn)是：化學(xué)接合、具有導(dǎo)電功能。2021/5/911導(dǎo)電膠貼裝工藝第二章封裝工藝流程膏狀導(dǎo)電膠：用針筒或注射器將粘貼劑涂布到芯片焊盤上（不能太靠近芯片表面，否則會(huì)引起銀遷移現(xiàn)象），然后用自動(dòng)拾片機(jī)（機(jī)械手）將芯片精確地放置到焊盤的粘貼劑上，在一定溫度下固化處理（150℃1小時(shí)或186℃半小時(shí)）。固體薄膜：將其切割成合適的大小放置于芯片與基座之間，然后再進(jìn)行熱壓接合。采用固體薄膜導(dǎo)電膠能自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。導(dǎo)電膠粘貼法的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性不好，高溫下會(huì)引起粘接可靠度下降，因此不適合于高可靠度封裝。2021/5/912玻璃膠粘貼法

與導(dǎo)電膠類似，玻璃膠也屬于厚膜導(dǎo)體材料（后面我們將介紹）。不過(guò)起粘接作用的是低溫玻璃粉。它是起導(dǎo)電作用的金屬粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu等）與低溫玻璃粉和有機(jī)溶劑混合，制成膏狀。

第二章封裝工藝流程在芯片粘貼時(shí)，用蓋印、絲網(wǎng)印刷、點(diǎn)膠等方法將膠涂布于基板的芯片座中，再將芯片置放在玻璃膠之上，將基板加溫到玻璃熔融溫度以上即可完成粘貼。由于完成粘貼的溫度要比導(dǎo)電膠高得多，所以它只適用于陶瓷封裝中。在降溫時(shí)要控制降溫速度，否則會(huì)造成應(yīng)力破壞，影響可靠度。2021/5/9132.4芯片互連芯片互連是將芯片焊區(qū)與電子封裝外殼的I/O引線或基板上的金屬焊區(qū)相連接。

芯片互連常見的方法：第二章封裝工藝流程打線鍵合（WBwirebonding）倒裝芯片鍵合(FCBflipchipbonding，C4)載帶自動(dòng)鍵合（TABtapeautomatebonding）這三種連接技術(shù)對(duì)于不同的封裝形式和集成電路芯片集成度的限制各有不同的應(yīng)用范圍。

打線鍵合適用引腳數(shù)為3-257；載帶自動(dòng)鍵合的適用引腳數(shù)為12-600；倒裝芯片鍵合適用的引腳數(shù)為6-16000?？梢奀4適合于高密度組裝。2021/5/9142.4.1打線鍵合技術(shù)第二章封裝工藝流程打線鍵合技術(shù)超聲波鍵合（UltrasonicBonding,U/Sbonding）熱壓鍵合（ThermocompressionBondingT/Cbonding）熱超聲波鍵合（ThermosonicBonding,T/Sbonding）2021/5/9152.4.1打線鍵合技術(shù)介紹（1）超聲波鍵合第二章封裝工藝流程優(yōu)點(diǎn)：鍵合點(diǎn)尺寸小，回繞高度低，適合于鍵合點(diǎn)間距小、密度高的芯片連接。缺點(diǎn)：所有的連線必須沿回繞方向排列（這不可能），因此在連線過(guò)程中要不斷改變芯片與封裝基板的位置再進(jìn)行第2根引線的鍵合。從而限制了打線速度。2021/5/9162.4.1打線鍵合技術(shù)介紹（2）熱壓鍵合第二章封裝工藝流程先將金屬線穿過(guò)毛細(xì)管狀的鍵合工具（稱為瓷嘴或焊針），該工具是由碳化鎢或氧化鋁等耐高溫材料制成；然后再電子點(diǎn)火或氫焰將金屬線燒斷并利用熔融金屬的表面張力作用使線的末端灼燒成球（直徑約為金屬線直徑的2-3倍），鍵合工具再將金屬球壓至已經(jīng)預(yù)熱到150-250℃的第一金屬焊墊上進(jìn)行球形鍵合。此時(shí)球形鍵合點(diǎn)受壓稍有變形，其目的一是增加鍵合面積，二是穿破表面氧化層，以形成緊密鍵合。球形鍵合完成后，鍵合工具升起并引導(dǎo)金屬線至第二鍵合點(diǎn)上進(jìn)行楔形接合（不需燒成金屬球，而是將金屬線直接壓到焊區(qū)上）。由于鍵合工具頂端是圓錐形的，所以得到的焊點(diǎn)通常為新月狀。由于熱壓焊是在高溫下進(jìn)行的，通常使用的金屬線為金線（抗氧化性強(qiáng)）。為降低成本有時(shí)也用鋁線。鋁線的2個(gè)焊接點(diǎn)是楔形的。原因是鋁線不易在線的末端灼燒成球。2021/5/917（3）熱超聲波鍵合

熱超聲波鍵合是熱壓鍵合與超聲波鍵合的混合技術(shù)。在工藝過(guò)程中，先在金屬線末端成球，再使用超聲波脈沖進(jìn)行金屬線與金屬接墊之間的接合。此過(guò)程中接合工具不被加熱，僅給接合的基板加熱(溫度維持在100-150℃)。其目的是抑制鍵合界面的金屬間化合物（類似于化學(xué)鍵，金屬原子的價(jià)電子形成鍵）的成長(zhǎng)，和降低基板高分子材料因高溫產(chǎn)生形變。第二章封裝工藝流程2021/5/918打線鍵合的線材與可靠度（1）合金線材鋁合金線因純鋁線材太軟很少使用。鋁合金線標(biāo)準(zhǔn)線材是鋁-1%硅。令你一種是含0.5-1%鎂的鋁導(dǎo)線。其優(yōu)點(diǎn)是抗疲勞性優(yōu)良，生成金屬間化合物的影響小。

金線純金線的純度一般用4個(gè)9。為增加機(jī)械強(qiáng)度，往往在金中添加5-10ppm鈹或銅。金線抗氧化性好，常由于超聲波焊接中。第二章封裝工藝流程2021/5/919（2）影響打線鍵合可靠度因素第二章封裝工藝流程封膠和粘貼材料與線材的反應(yīng)金屬間化合物的形成可靠度常用拉力試驗(yàn)和鍵合點(diǎn)的剪切試驗(yàn)測(cè)試檢查可靠度因素2021/5/9202.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)第二章封裝工藝流程載帶自動(dòng)健合技術(shù)是在類似于135膠片的柔性載帶粘結(jié)金屬薄片，（像電影膠片一樣卷在一帶卷上，載帶寬度8-70mm。在其特定的位置上開出一個(gè)窗口。窗口為蝕刻出一定的印刷線路圖形的金屬箔片（0.035mm厚）。引線排從窗口伸出，并與載帶相連，載帶邊上有供傳輸帶用的齒輪孔。當(dāng)載帶卷轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，載帶依靠齒孔往前運(yùn)動(dòng)，使帶上的窗口精確對(duì)準(zhǔn)帶下的芯片。再利用熱壓模將導(dǎo)線排精確鍵合到芯片上?？梢奣AB技術(shù)與一般的壓絲引線技術(shù)不同。后者的特點(diǎn)是將一根、一根的引線先后分立的快速的鍵合到搭接片上。TAB技術(shù)中內(nèi)引線鍵合后還要作后道工序，包括電學(xué)測(cè)試、通電老化，外引線鍵合、切下，最后進(jìn)行封裝工藝（。這些都在載帶上完成。2021/5/921過(guò)去，TAB技術(shù)不受重視的原因：（1）TAB技術(shù)初始投資大；（2）開始時(shí)TAB工藝設(shè)備不易買到，而傳統(tǒng)的引線工藝已得到充分的發(fā)展，且其生產(chǎn)設(shè)備也容易買到；（3）有關(guān)TAB技術(shù)資料和信息少。但是隨著芯片信息容量及隨之而來(lái)的引腳數(shù)的增加，傳統(tǒng)的分立引線工藝顯得力不從心。為降低引線成本的需要，TAB技術(shù)越來(lái)越受到人們的青睞，促使許多半導(dǎo)體廠家積極開發(fā)研究。第二章封裝工藝流程2021/5/922TAB技術(shù)較之常用的引線工藝的優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)高速電路來(lái)說(shuō)，常規(guī)的引線使用圓形導(dǎo)線，而且引線較長(zhǎng)，往往引線中高頻電流的趨膚效應(yīng)使電感增加，造成信號(hào)傳遞延遲和畸變，這是十分不利的。TAB技術(shù)采用矩形截面的引線，因而電感小，這是它的優(yōu)點(diǎn)。（2）傳統(tǒng)引線工藝要求鍵合面積4mil2，而TAB工藝的內(nèi)引線鍵合面積僅為2mil2這樣就可以增加I/O密度，適應(yīng)超級(jí)計(jì)算機(jī)與微處理器的更新?lián)Q代。（3）TAB技術(shù)中使用銅線而不使用鋁線，從而改善器件的熱耗散性能。（4）在芯片最終封裝前可進(jìn)行預(yù)測(cè)試和通電老化。這樣可剔除壞芯片，不使它流入下一道工序，從而節(jié)省了成本，提高了可靠性。（5）TAB工藝中引線的鍵合平面低，使器件薄化。第二章封裝工藝流程2021/5/9232.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料

基帶材料：要求耐高溫，與金屬箔粘貼性好，熱匹配性好，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，吸水率低。例如，聚酰亞胺（PI）、聚乙烯對(duì)本二甲酸脂（PET）和苯并環(huán)丁烯（BCB）

TAB金屬材料：要求導(dǎo)電性能好，強(qiáng)度高，延展性、表面平滑性良好，與各種基帶粘貼牢固，不易剝離，易于用光刻法制作出精細(xì)復(fù)雜的圖形，易電鍍Au、Ni、Pb/Sn焊接材料，例如，Al、Cu。

芯片凸點(diǎn)金屬材料：一般包括金屬Au、Cu、Au/Sn、Pd/Sn。第二章封裝工藝流程2021/5/9242.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)TAB的關(guān)鍵技術(shù)芯片凸點(diǎn)制作技術(shù)

TAB載帶制作技術(shù)載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接和載帶外引線焊接技術(shù)第二章封裝工藝流程2021/5/9252.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)

TAB的關(guān)鍵技術(shù)--芯片凸點(diǎn)制作技術(shù)第二章封裝工藝流程IC芯片制作完成后其表面均鍍有鈍化保護(hù)層，厚度高于電路的鍵合點(diǎn)，因此必須在IC芯片的鍵合點(diǎn)上或TAB載帶的內(nèi)引線前端先長(zhǎng)成鍵合凸塊才能進(jìn)行后續(xù)的鍵合，通常TAB載帶技術(shù)也據(jù)此區(qū)分為凸塊化載帶與凸塊化芯片TAB兩大類。地狀金屬凸塊；單層載帶可配合銅箔引腳的刻蝕制成凸塊，在雙層與三層載帶上，因?yàn)槲g刻的工藝容易致導(dǎo)帶變形，而使未來(lái)鍵合發(fā)生對(duì)位錯(cuò)誤，因此雙層與三層載帶較少應(yīng)用于凸塊載帶TAB的鍵合。凸塊式芯片TAB，先將金屬凸塊長(zhǎng)成于IC芯片的鋁鍵合點(diǎn)上，再與載帶的內(nèi)引腳鍵合。預(yù)先長(zhǎng)成的凸塊除了提供引腳所需要的金屬化條件外，可避免引腳與IC芯片間可能發(fā)生短路，但制作長(zhǎng)有凸塊的芯片是TAN工藝最大的困難。2021/5/9262.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)芯片凸點(diǎn)制作技術(shù)凸點(diǎn)因形狀不同可分為兩種第二章封裝工藝流程蘑菇狀凸點(diǎn)一般用光刻膠做掩膜制作，電鍍時(shí)，光刻膠以上凸點(diǎn)除了繼續(xù)升高以外，還橫向發(fā)展，凸點(diǎn)越來(lái)越高，橫向也越來(lái)越大，所以凸點(diǎn)形狀像蘑菇。隨著橫向發(fā)展電鍍電流密度的不均勻性使得最終得到的凸點(diǎn)頂部成凹形，且凸點(diǎn)的尺寸也難以控制。

直狀凸點(diǎn)制作是使用厚膜抗腐蝕劑做掩膜，掩膜的厚度與要求的凸點(diǎn)高度一致，所以始終電流密度均勻，凸點(diǎn)的平面是平整的。2021/5/927金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝:

第一步，對(duì)芯片進(jìn)行清潔處理

第二步，通過(guò)真空濺散的方法，在芯片鍵合的上表面形成粘著層和阻擋層。粘著層提供IC芯片上的鋁鍵合點(diǎn)與凸塊間良好的鍵合力與低的接觸電阻特性。常用的材料是Ti、Cr、和Al，這幾種金屬的與鋁和氧化硅的粘著性很好。擴(kuò)散阻擋層的作用是阻止芯片上的鋁與凸塊材料之間的擴(kuò)散反應(yīng)而形成金屬間化合物。金屬層做好后、接著涂25微米后的光刻膠，然后用電鍍的方法制作金屬凸塊。凸塊制作完成后在其頂面電鍍一層25微米的金（凸塊金屬不是金的情況），目的是起抗氧化作用。第二章封裝工藝流程2021/5/928第二章封裝工藝流程金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝2021/5/929凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)一般的凸塊制作工藝流程，可以看出，它的制作工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，成本高。因此改進(jìn)凸塊制作技術(shù)成為一項(xiàng)研究的熱門課題。日本Matsushita公司開發(fā)了凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)。這種技術(shù)分2次鍵合：第1次是將在玻璃基板上做成的凸塊，轉(zhuǎn)移到載帶內(nèi)引腳前端與芯片鍵合點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置。第2次鍵合。在引腳前端有凸點(diǎn)的載帶由專門的制造商提供，這樣就避免了在芯片焊區(qū)制作凸點(diǎn)的麻煩，降低了生產(chǎn)成本。第二章封裝工藝流程2021/5/930第二章封裝工藝流程凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)2021/5/931載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接和載帶外引線焊接技術(shù)芯片上的凸點(diǎn)和載帶制作完成后，接下來(lái)要進(jìn)行引線的焊接，這又分內(nèi)引線焊接和外引線焊接。內(nèi)引線焊接是引線與芯片焊接，外引線焊接是將引線焊接到外殼或基板焊區(qū)。雙層結(jié)構(gòu)載帶單層結(jié)構(gòu)載帶三層結(jié)構(gòu)載帶TAB載帶制作技術(shù)第二章封裝工藝流程2021/5/9322.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)第二章封裝工藝流程（1）單層結(jié)構(gòu)載帶這僅為一銅帶，其上腐蝕出引線圖案以及支撐結(jié)構(gòu)。方法是將光刻膠涂在銅帶的兩側(cè)。將要刻蝕掉的部分曝光，腐蝕后留下引線圖案。帶上可事先制備出凸點(diǎn)，這種情況下可選用不帶凸點(diǎn)的芯片。再將載帶上的引線排與芯片的I/O鍵合點(diǎn)鍵合。單層結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是全部引線與金屬支撐架相連接，妨礙了帶上器件的測(cè)試檢驗(yàn)和通電老化。（2）雙層結(jié)構(gòu)載帶雙層結(jié)構(gòu)載帶可用兩種方法制作。用液體聚酰亞胺涂敷銅帶（1.4mil厚），然后再干燥處理。聚酰亞胺的厚度為2-3mil。將聚酰亞胺進(jìn)行光刻，然后窗口和齒孔用KOH或NaOH腐蝕出來(lái)，再用FeCl3銅標(biāo)腐蝕液將銅帶上所需圖形腐蝕出來(lái)。（3）三層結(jié)構(gòu)載帶所用載帶厚度為5mil，比雙層帶厚，因而更穩(wěn)定。它的制作方法是：用粘接劑涂敷12或24英寸的Kapton帶，再將帶條分裂成TAB產(chǎn)品所需要的合適寬度。窗口和齒孔用硬工具沖制而成。然后將銅帶與Kapton帶進(jìn)行疊合處理，使銅帶壓合在齒孔機(jī)的Kapton。最后光刻銅帶，形成引線排。三層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是膠帶和銅之間有很高的結(jié)合強(qiáng)度，且絕緣性能好，吸濕性低。2021/5/933TAB內(nèi)引線焊接技術(shù)將載帶引線圖形指端與芯片焊接到一起的方法主要有熱壓焊合再流焊。當(dāng)芯片凸點(diǎn)是

Au、Au/Ni、Cu/Au，而載帶Cu箔引線也是鍍這類凸點(diǎn)金屬時(shí)，使用熱壓焊；而載帶Cu箔引線鍍層為Pb/Sn時(shí)，或者芯片凸點(diǎn)具有Pb/Sn，而載帶Cu箔引線是上述硬金屬時(shí)就要用熱壓再流焊。完全使用熱壓焊焊接溫度高，熱壓再流焊的溫度低。這兩種焊接方法都是使用自動(dòng)或半就自動(dòng)化的引線焊接機(jī)進(jìn)行多點(diǎn)一次焊接的。主要工藝操作是對(duì)位、焊接、抬起、芯片傳送4部分。第二章封裝工藝流程2021/5/9342.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)

內(nèi)引線焊接第二章封裝工藝流程TAB內(nèi)引線焊接技術(shù),焊接程序?qū)ξ唤o做成電路的晶圓片上的芯片進(jìn)行測(cè)試，給壞芯片打上標(biāo)記—用劃片機(jī)劃片—將劃過(guò)片的大圓片（晶圓片的背面有粘著層，經(jīng)劃片后仍呈大圓片狀）放置在焊接機(jī)的承片臺(tái)上—按設(shè)計(jì)程序?qū)⑿阅芎玫腎C芯片置于載帶引線圖形下面，使載帶引線圖形對(duì)芯片凸點(diǎn)進(jìn)行精確對(duì)位。焊接落下加熱的熱壓焊頭，加壓一定時(shí)間，完成焊接。抬起抬起熱壓焊頭，焊接機(jī)將壓焊到載帶上的IC芯片通過(guò)鏈輪步進(jìn)卷繞到卷軸上，同時(shí)下一個(gè)載帶引線圖形也步進(jìn)到焊接對(duì)位的位置上。芯片傳送供片系統(tǒng)按設(shè)定程序?qū)⑾乱粋€(gè)好的IC芯片移到新的載帶引線圖形下方進(jìn)行對(duì)位，從而完成了程序化的完整的焊接過(guò)程。2021/5/935焊接工藝條件：焊接溫度T=450-500℃；焊接壓力

P=50g；焊接時(shí)間t=0.5-1秒。此外，焊頭的平行度、平整度要好，焊接時(shí)的傾斜度要合適，否則會(huì)影響焊接效果。凸點(diǎn)的高度和載帶引線圖形的厚度的一致性也會(huì)影響焊接質(zhì)量。完成內(nèi)引腳鍵合與電性能測(cè)試后，芯片與內(nèi)引腳面或整個(gè)IC芯片必須再涂上一層高分子膠材料保護(hù)引腳、凸塊與芯片，以避免外界的壓力、震動(dòng)、水汽等因素造成破壞。封膠的材料一般為環(huán)氧樹脂(Epoxy)和硅橡膠(Silicone)。環(huán)氧樹脂用蓋印或點(diǎn)膠的方法涂布，可覆蓋整個(gè)芯片或僅涂布完成內(nèi)引腳鍵合的芯片表面。在烘烤硬化時(shí)應(yīng)注意加溫條件，避免氣泡和預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生。第二章封裝工藝流程2021/5/9362.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)外引線焊接技術(shù)第二章封裝工藝流程外引線焊接技術(shù)經(jīng)過(guò)老化、篩選、測(cè)試的載帶芯片可以用于各種集成電路。對(duì)于微電子封裝的引線框架或在生產(chǎn)線上連接安裝載帶芯片的電子產(chǎn)品，可使用外引線壓焊機(jī)將卷繞的載帶芯片連接進(jìn)行外引線焊接，焊接時(shí)要及時(shí)應(yīng)用切斷裝置，將每個(gè)焊點(diǎn)外沿處將引線和聚酰亞胺（PI）支撐框架以外的部分切斷并焊接。2021/5/9372.4.3倒裝芯片鍵合技術(shù)

倒裝焊（FCB）芯片，放置面朝下。借助于凸點(diǎn)與基板焊區(qū)直接焊接。這樣就省略了互連線，由互連線產(chǎn)生的雜散電容和電感要比WB和TAB小得多，因此適合于高頻、高速電路和高密度組裝的應(yīng)用。倒裝焊的典型例子是IBM公司的C4(Controlled-CollapseChipConnection，可控塌陷芯片連接)技術(shù)。第二章封裝工藝流程2021/5/938C4技術(shù)的凸緣制備主要通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺散等工藝，將UBM(UnderBumpMetallurgy)或BLM(BallLimitingMetallurgy)沉積在芯片的鋁焊盤上。UBM一般有三層，分別為鉻/鉻-銅（50%-50%）/銅。第二章封裝工藝流程2021/5/939凸點(diǎn)芯片的類型。在多層化金屬上可用多種方法形成不同尺寸和高度要求的凸點(diǎn)金屬，其分類可按凸點(diǎn)材料分類，也可按凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行分類。按凸點(diǎn)材料分類：Au凸點(diǎn)、Ni/Sn凸點(diǎn)、Cu凸點(diǎn)、Cu/Pb-Sn凸點(diǎn)In凸點(diǎn)Pb/Sn凸點(diǎn)(C4)按凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)分類：周邊形、面陣形按凸點(diǎn)形狀分類：蘑菇狀、直狀、球形、疊層第二章封裝工藝流程2021/5/940第二章封裝工藝流程凸點(diǎn)芯片的制作工藝蒸發(fā)/濺散凸點(diǎn)制作法電鍍凸點(diǎn)制作法置球及模板印刷制作焊料凸點(diǎn)2021/5/941蒸發(fā)/濺散凸點(diǎn)制作法這是早期常用的方法，因?yàn)樗cIC工藝兼容，工藝簡(jiǎn)單成熟。多層金屬和凸點(diǎn)金屬可以一次完成。

工藝流程：制作掩模板-Si圓片安裝制作好的掩模板-Si圓片光刻掩模孔-蒸發(fā)/濺射各金屬層-蒸發(fā)/濺射凸點(diǎn)金屬-去掩模板、去除光刻膠，剝離多余的金屬層-形成凸點(diǎn)。

缺點(diǎn):是形成的凸點(diǎn)大且低。如果形成一定高度的凸點(diǎn)需要的時(shí)間長(zhǎng)，真空濺散設(shè)備應(yīng)是多源多靶的，價(jià)格貴。成本高效率低，不適合大批量生產(chǎn)。第二章封裝工藝流程2021/5/942電鍍凸點(diǎn)制作法這是目前國(guó)際上普遍采用的方法，工藝成熟。加工過(guò)程少，工藝簡(jiǎn)單易行，適合大批量制作各種類型的凸點(diǎn)?；竟ば颍?/p>

Si3N4鈍化，用激光燒毀不合格的芯片-蒸發(fā)/濺散Ti-W-Au-涂光刻膠-光刻電極窗口-腐蝕大面積Au-W-Ti-去膠，保留窗口多層電極-閃濺金屬層（Au）-貼厚光刻膠（膜）-套刻出凸點(diǎn)窗口-電鍍Au凸點(diǎn)-去除厚膠（膜）-腐蝕閃濺Au。第二章封裝工藝流程2021/5/943置球及模板印刷制作焊料凸點(diǎn)工藝流程鈍化好的圓片-〉覆蓋并固定掩模板-〉置Pb-Sn焊料球-〉

H2或N2保護(hù)氣氛下焊料球再流-〉焊料冷卻收球-〉取下掩模板-〉

Pb-Sn焊料芯片凸點(diǎn)形成-〉第二章封裝工藝流程2021/5/944凸點(diǎn)芯片的FCB技術(shù)制作的凸點(diǎn)芯片既可用于厚膜陶瓷基板上進(jìn)行FCB又可在薄膜陶瓷基板上進(jìn)行FCB,還可在PWB上直接將芯片F(xiàn)CB。這些基板既可以是單層的，也可以是多層的，而凸點(diǎn)芯片要倒裝在基板上層的金屬化焊區(qū)上。（1）FCB互連基板的金屬焊區(qū)制作要使FCB芯片與各類基板互連達(dá)到一定的可靠性要求，關(guān)鍵是安裝互連FCB芯片的基板頂層金屬焊區(qū)要與芯片凸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，與凸點(diǎn)金屬具有良好的壓焊或焊料浸潤(rùn)特性。（2）FCB的工藝方法FCB的工藝方法主要有以下幾種，即熱壓FCB法、再流FCB法(C4)、環(huán)氧樹脂光固化FCB法和各向異性導(dǎo)電膠粘接FCB法。第二章封裝工藝流程2021/5/945熱壓FCB法使用倒裝焊接機(jī)完成對(duì)各種凸點(diǎn)，如Au凸點(diǎn)、Ni-Al凸點(diǎn)、Cu-Pb-Sn凸點(diǎn)的FCB。倒裝焊接機(jī)是由光學(xué)攝像對(duì)位系統(tǒng)、檢拾熱壓超聲焊頭、精確定位承片臺(tái)及顯示屏等組成的精密設(shè)備。

將欲FCB的基板放置在承片臺(tái)上，用檢拾焊頭檢拾帶有凸點(diǎn)的芯片，面朝下對(duì)著基板，一路光學(xué)攝像頭對(duì)著凸點(diǎn)芯片面，一路光學(xué)攝像頭對(duì)著基板上的焊區(qū)，分別進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)對(duì)位，并顯示在屏上。待調(diào)準(zhǔn)對(duì)位達(dá)到要求的精度后，即可落下壓焊頭進(jìn)行壓焊。壓焊頭可加熱，并帶有超聲，同時(shí)承片臺(tái)也對(duì)基板加熱，在加熱、加壓、超聲到設(shè)定的時(shí)間后就完成所有凸點(diǎn)與基板焊區(qū)的焊接。FCB與基板的平行度非常重要，如果它們不平行，焊接后的凸點(diǎn)形變將有大有小，致使拉力強(qiáng)度也有高有低，有的焊點(diǎn)可能達(dá)不到使用要求。第二章封裝工藝流程2021/5/946再流FCB法這種焊接方法專對(duì)各類Pb-Sn焊料凸點(diǎn)進(jìn)行再流焊接，俗稱再流焊接法。這種FCB技術(shù)最早起源于于美國(guó)IBM公司，又稱C4技術(shù)，即可控塌陷芯片連接。C4技術(shù)倒裝焊的特點(diǎn)是：1）C4除具有一般凸點(diǎn)芯片F(xiàn)CB的優(yōu)點(diǎn)外，它的凸點(diǎn)還可整個(gè)芯片面陣分布，再流時(shí)能夠彌補(bǔ)基板的凹凸不平或扭曲等，所以，不但可與光滑平整的陶瓷/硅基板金屬焊區(qū)互連，還能與PWB上的金屬焊區(qū)互連。2）C4的芯片凸點(diǎn)使用高熔點(diǎn)的焊料（如90%Pb-10%Sn）,而PWB上的焊區(qū)使用低熔點(diǎn)的常規(guī)37%Pb-63%Sn焊料，倒裝焊再流時(shí)，C4凸點(diǎn)不變形，只有低熔點(diǎn)的焊料熔化，這就可以彌補(bǔ)PWB基板的缺陷（如凹凸扭曲等）產(chǎn)生焊接不均勻問題。3）倒裝焊時(shí)Pb-Sn焊料熔化再流時(shí)較高的表面張力會(huì)產(chǎn)生“自對(duì)準(zhǔn)效果，這就使C4芯片倒裝焊時(shí)對(duì)準(zhǔn)精度要求大為寬松。第二章封裝工藝流程2021/5/947環(huán)氧樹脂光固化倒裝焊法這是一種微凸點(diǎn)FCB法。日本曾用這種方法對(duì)6mm×6mm芯片成功進(jìn)行倒裝焊，Au凸點(diǎn)僅為5μm×5μm，節(jié)距只有10μm，載有2320個(gè)微凸點(diǎn)。與一般倒裝焊截然不同的是，這里利用光敏樹脂光固化時(shí)產(chǎn)生的收縮力將凸點(diǎn)與基板上謹(jǐn)慎焊區(qū)牢固地互連在一起，不是“焊接”，而是“機(jī)械接觸”。第二章封裝工藝流程2021/5/948各向異性導(dǎo)電膠

在大量的液晶顯示器(LCD)與IC芯片連接的應(yīng)用中，典型的是使用各向異性導(dǎo)電膠薄膜（ACAF）將TAB的外引線焊接（OLB）到玻璃顯示板的焊區(qū)上，但最小外引腳焊接（OLBouterleadbonding）的節(jié)距為70μm。而使用各向異性導(dǎo)電膠(ACA)可以直接倒裝焊再玻璃基板上，稱為玻璃上芯片(COG)技術(shù)。第二章封裝工藝流程2021/5/949各向異性導(dǎo)電膠

ACA有熱固型、熱塑型和紫外光(UV)固化型幾種，而以UV型最佳，熱固型次之。

UV型的固化速度快，無(wú)溫度梯度，故芯片和基板均不需加熱，因此不需考慮由UV照射固化產(chǎn)生的微弱熱量引起的熱不匹配問題。

UV的光強(qiáng)可在1500mW/cm2以上，光強(qiáng)越強(qiáng)，固化時(shí)間越短。一般照射數(shù)秒后，讓ACA達(dá)到“交聯(lián)”，這時(shí)可去除壓力，繼續(xù)光照，方可達(dá)到完全固化。光照時(shí)需加壓，100μm×100μm的凸點(diǎn)面積，需加壓0.5N/凸點(diǎn)以上。第二章封裝工藝流程2021/5/950為了制作更小、精度更高的LCD，就要不斷縮小IC芯片的凸點(diǎn)尺寸、凸點(diǎn)節(jié)距或倒裝焊節(jié)距。例如小于50μm凸點(diǎn)尺寸或節(jié)距，這樣使用ACA常規(guī)倒裝焊方法，將使橫向短路的可能性隨之增加。為了消除這種不良影響，使用ACA倒裝焊方法要加以改進(jìn)，其中設(shè)置尖峰狀的絕緣介質(zhì)壩就是一種有效的方法。第二章封裝工藝流程2021/5/951倒裝焊接后的芯片下填充倒裝焊后，在芯片與基板間填充環(huán)氧樹脂，不但可以保護(hù)芯片免受環(huán)境如濕汽、離子等污染，利于芯片在惡劣環(huán)境下正常工作，而且可以使芯片耐受機(jī)械振動(dòng)和沖擊。特別是填充樹脂后可以減少芯片與基板（尤其PWB）間膨脹失配的影響，即可減小芯片凸點(diǎn)連接處的應(yīng)力和應(yīng)變。第二章封裝工藝流程2021/5/952倒裝焊芯片下填充環(huán)氧樹脂填料要求應(yīng)小于倒裝焊芯片與基板間的間隙，以達(dá)到芯片下各處完全填充覆蓋。①填料應(yīng)無(wú)揮發(fā)性，因?yàn)閾]發(fā)能使芯片下產(chǎn)生間隙，從而導(dǎo)致機(jī)械失效。②應(yīng)盡可能減小乃至消除失配應(yīng)力，填料與倒裝芯片凸點(diǎn)連接處的z方向CTE(CoefficientofThermalExpansion熱膨脹系數(shù))應(yīng)大致匹配。③為避免PWB產(chǎn)生形變，填料的固化溫度要低一些。④要達(dá)到耐熱循環(huán)沖擊的可靠性，填料應(yīng)有高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。⑤對(duì)于存儲(chǔ)器等敏感器件，填充α放射性低的填料至關(guān)重要。⑥填料的粒子尺寸⑦在填充溫度操作條件下的填料粘滯性要低，流動(dòng)性要好，即填料的粘滯性應(yīng)隨著溫度的提高而降低。⑧為使倒裝焊互連具有較小的應(yīng)力，填料應(yīng)具有較高的彈性模量和彎曲強(qiáng)度。⑨在高溫高濕環(huán)境條件下，填料的絕緣電阻要高，即要求雜質(zhì)離子（Cl-、Na＋、K＋等）數(shù)量要低。⑩填料抗各種化學(xué)腐蝕的能力要強(qiáng)。第二章封裝工藝流程2021/5/953填料的填充方法

實(shí)際填充時(shí)，將倒芯片和基板加熱到70-75℃，利用加有填料、形狀如同“L”的注射器，沿著芯片的邊緣雙向注射填料。由于毛細(xì)管虹吸作用，填料被吸入，并向芯片-基板的中心流動(dòng)。一個(gè)12.7mm見方的芯片，10分鐘可完全充滿縫隙，用料大約0.03ml。填充后要對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化?？稍诤嫦渲蟹侄紊郎兀_(dá)到固化溫度后，保溫3-4小時(shí)，即可達(dá)到完全固化。第二章封裝工藝流程2021/5/9542.5成型技術(shù)芯片互連完成之后就到了塑料封裝的步驟，即將芯片與引線框架包裝起來(lái)。這種成型技術(shù)有金屬封裝、塑料封裝、陶瓷封裝等，但從成本的角度和其它方面綜合考慮，塑料封裝是最為常用的封裝方式，它占據(jù)90%左右的市場(chǎng)。第二章封裝工藝流程2021/5/9552.5成型技術(shù)1、塑料封裝的種類和材料塑料封裝的成型技術(shù)有多種，包括轉(zhuǎn)移成型技術(shù)（TransferMolding）、噴射成型技術(shù)（InjectMolding）、預(yù)成型技術(shù)（Premolding）等，但最主要的是轉(zhuǎn)移成型技術(shù)。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物（ThermosettingPolymer）。

熱固性聚合物是指低溫時(shí)聚合物是塑性的或流動(dòng)的，但將其加熱到一定溫度時(shí)，即發(fā)生所謂的交聯(lián)反應(yīng)（Cross-inking），形成剛性固體。若繼續(xù)加熱，則聚合物只能變軟而不可能熔化、流動(dòng)。第二章封裝工藝流程2021/5/9562.5成型技術(shù)2、轉(zhuǎn)移成型工藝流程將已貼裝芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中;將塑封的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在90-95℃之間）;放入轉(zhuǎn)移成型機(jī)的轉(zhuǎn)移罐中在轉(zhuǎn)移成型壓力下，塑封料被擠壓到澆道中，經(jīng)過(guò)澆口注入模腔（整個(gè)過(guò)程中，模具溫度保持在170-175℃）塑封料在模具中固化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓，使模塊達(dá)到一定的硬度，然后用頂桿頂出模塊，就完成成型過(guò)程。第二章封裝工藝流程2021/5/9572.5成型技術(shù)3、轉(zhuǎn)移成型設(shè)備在自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中，產(chǎn)品的預(yù)熱、模具的加熱和轉(zhuǎn)移成型操作都在同一臺(tái)設(shè)備中完成，并由計(jì)算機(jī)實(shí)施控制。也就是說(shuō)預(yù)熱、框架帶的放置、模具放置等工序都可以達(dá)到完全自動(dòng)化。第二章封裝工藝流程轉(zhuǎn)移成型技術(shù)設(shè)備預(yù)加熱器壓機(jī)模具和固化爐2021/5/9582.6去飛邊毛刺塑料封裝中塑封料樹脂溢出、貼帶毛邊、引線毛刺等統(tǒng)稱為飛邊毛刺現(xiàn)象。去飛邊毛刺主要工序第二章封裝工藝流程介質(zhì)去飛邊毛刺溶劑去飛邊毛刺用介質(zhì)去飛邊毛刺時(shí)，是將研磨料（如顆粒狀的塑料球）與高壓空氣一起沖洗模塊。在去飛邊毛刺過(guò)程中，介質(zhì)會(huì)將框架引腳的表面輕微擦磨，這將有助于焊料和金屬框架的粘連。水去飛邊毛刺用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來(lái)沖擊模塊，有時(shí)也會(huì)將研磨料與高壓水流一起使用。用溶劑來(lái)去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。溶劑包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)或雙甲基呋喃（DMF）。2021/5/9592.7上焊錫封裝后要對(duì)框架外引線進(jìn)行上焊錫處理，目的是在框架引腳上做保護(hù)層和增加其可焊性。上焊錫可用二種方法，電鍍和浸錫。電鍍工序：

清洗-在電鍍槽中進(jìn)行電鍍-沖洗-吹干-烘干（在烘箱中）浸錫工序：

去飛邊-去油-去氧化物-浸助焊劑-熱浸錫（熔融焊錫，Sn/Pb=63/67）-清洗-烘干二種方法比較：

浸錫容易引起鍍層不均勻，中間厚，邊上?。ū砻鎻埩ψ饔茫ｋ婂冎虚g薄角周圍厚（電荷集聚效應(yīng)）。電鍍液還會(huì)造成離子污染。第二章封裝工藝流程2021/5/9602.8切筋成型切筋工藝是指切除框架外引腳之間的堤壩以及在框架帶上連在一起的地方；成型工藝則是將引腳彎成一定形狀，以適合裝配的需要。切筋成型通常是兩道工序，但同時(shí)完成（在機(jī)器上）。有的公司是分開做的，如Intel公司。先切筋，然后完成上焊錫，再進(jìn)行成型工序，其好處是可以減少?zèng)]有上焊錫的截面面積，如切口部分的面積。第二章封裝工藝流程2021/5/9612.9打碼打碼就是在封裝模塊的頂面印上去不掉的、字跡清楚的標(biāo)識(shí)，包括制造商的信息、國(guó)家、器件代碼等。最常用印碼方式是油墨印碼和激光印碼兩種。第二章封裝工藝流程油墨打碼工藝過(guò)程有些像敲橡皮圖章，因?yàn)槭怯孟鹉z來(lái)刻制打碼標(biāo)識(shí)。油墨是高分子化合物，是基于環(huán)氧或酚醛的聚合物，需要進(jìn)行熱固化，或使用紫外光固化。油墨打碼對(duì)表面要求較高，表面有污染油墨則打不上去。另外油墨也容易擦去。為了節(jié)省生產(chǎn)實(shí)間，在模塊成型之后先打碼，然后將模塊進(jìn)行固化，也就是塑封料和油墨一起固化。粗糙的表面油墨的粘附性好。激光印碼利用激光就是在模塊表面寫標(biāo)識(shí)?，F(xiàn)有激光打碼機(jī)。激光打碼最大的優(yōu)點(diǎn)是印碼不易擦去，工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是字跡較淡。2021/5/9622.10元器件的裝配元器件裝配在基板上的方法有兩種:

波峰焊(WaveSoldering)，波峰焊主要在插孔式PTH(platedthrough-hole鍍金屬通孔)封裝型元器件裝配，表面貼裝式SMT及混合型元器件裝配則大多使用回流焊。

回流焊也叫再流焊（其核心環(huán)節(jié)是利用外部熱源加熱，使焊料熔化而再次流動(dòng)浸潤(rùn)以完成電路板的焊接），是伴隨著微型化電子產(chǎn)品的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的焊接技術(shù)，它最適合表面貼裝元器件，也可以用于插孔式元器件與表面貼裝器件混合電路的裝配。第二章封裝工藝流程回流焊工藝流程：絲網(wǎng)印刷焊膏-貼片-回流焊其核心是絲網(wǎng)印刷的準(zhǔn)確性。貼片元器件是通過(guò)焊膏固定的?；亓骱甘窃诨亓骱冈O(shè)備中進(jìn)行的。將貼好元器件的電路板進(jìn)入再流焊設(shè)備，傳送系統(tǒng)帶動(dòng)電路板通過(guò)設(shè)備里各個(gè)設(shè)定的溫度區(qū)域，焊膏經(jīng)過(guò)了干燥、預(yù)熱、熔化、冷卻，將元器件焊接到電路板上。2021/5/963第二章封裝工藝流程回流焊的焊接原理:

當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)（干燥區(qū)）時(shí)，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時(shí)，焊膏中的助焊劑潤(rùn)濕焊盤、元器件端頭和引腳，焊膏軟化、塌落無(wú)鉛波峰焊、覆蓋了焊盤、回流焊元器件端頭和引腳與氧氣隔離→計(jì)算機(jī)B進(jìn)入保溫區(qū)時(shí)，PCB和元器件得到充分的預(yù)熱，以防PCB突然進(jìn)入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件→當(dāng)電腦B進(jìn)入焊接區(qū)時(shí)，溫度迅速上升使焊膏達(dá)到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對(duì)PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤(rùn)濕、擴(kuò)散、漫流或回流混合形成焊錫接點(diǎn)→PCB進(jìn)入冷卻區(qū)，使焊點(diǎn)凝固。此時(shí)完成了再流焊。按加熱方式的不同，分為氣相回流焊（焊劑(錫膏)在一定的高溫氣流下進(jìn)行物理反應(yīng)達(dá)到SMD的焊接；因?yàn)槭菤怏w在焊機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)產(chǎn)生高溫達(dá)到焊接目的，所以叫“回流焊）、紅外回流焊、遠(yuǎn)紅外回流焊、紅外加熱風(fēng)回流焊和全熱風(fēng)回流焊。另外根據(jù)焊接特殊需要還有充氮回流焊。目前常見設(shè)備有臺(tái)式回流爐和立式回流爐。2021/5/964厚膜與薄膜的概念相對(duì)于三維塊體材料，從一般意義上講，所謂膜，由于其厚度尺寸小，可以看著是物質(zhì)的二維形態(tài)。在膜中又有薄膜和厚膜之分。按膜厚的經(jīng)典分類認(rèn)為，小于1μm的為薄膜，大于1μm的為厚膜。另一種認(rèn)為，厚膜與薄膜的概念并不單指膜的厚度，而主要是還是指制造工藝技術(shù)的不同。厚膜是通過(guò)絲網(wǎng)印刷（或噴涂）和燒結(jié)（聚合）的方法，而薄膜是通過(guò)真空蒸發(fā)、濺散、氣相化學(xué)淀積、電鍍等方法而形成。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/9653.2厚膜技術(shù)厚膜技術(shù)是用絲網(wǎng)印刷或噴涂等方法，將導(dǎo)體漿料、電阻漿料和介質(zhì)漿料等涂覆在陶瓷基板上制成所需圖形，再經(jīng)過(guò)燒結(jié)或聚合完成膜與基板的粘接。它的基本內(nèi)容是印刷和燒結(jié)，但目前已發(fā)展成綜合性很高的一種技術(shù)。它的范圍和內(nèi)容越來(lái)越廣泛，包括互連技術(shù)，制造元器件技術(shù)和組裝封裝技術(shù)。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/966厚膜技術(shù)的主要工序

漿料，也稱涂料，它是由金屬或金屬氧化物粉末和玻璃粉分散在有機(jī)載體中而制成的可以印刷的漿狀物或糊狀物。其中的有機(jī)載體是由有機(jī)溶劑和樹脂配制而成的。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/9671.制法：根據(jù)不同的漿料（導(dǎo)體、電阻、介質(zhì)等）的成分和配方，將各種固體粉料先均勻混合，再加入適量載體，使粉料均勻分散于載體中，然后再進(jìn)行研磨，便獲得結(jié)構(gòu)均勻的分散體系，即厚膜漿料。2.印刷印刷是厚膜漿料在基板上成膜的基本技術(shù)之一。厚膜中最常用的印刷是絲網(wǎng)印刷。這種印刷技術(shù)先用絲綢、尼龍或不銹鋼絲編織成的網(wǎng)繃緊在框架上，再將刻有導(dǎo)體或電阻圖形的有機(jī)膜或金屬箔（稱掩模）貼到絲網(wǎng)上。印刷時(shí)，將基板放在絲網(wǎng)下面，而將漿料放在絲網(wǎng)上面，然后用橡膠或塑料制成的刮板以一定的速度和壓力在絲網(wǎng)上移動(dòng)，使它通過(guò)掩模上的開孔圖形而漏印到基板上，于是在基板上便得到該漿料印出的所需圖形。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/9683.干燥印好的圖形要經(jīng)過(guò)“流延”，又稱“流平”一段時(shí)間，通常為5-15分鐘。主要是使絲網(wǎng)篩孔的痕跡消失，某些易揮發(fā)的溶劑在室溫下?lián)]發(fā)。4.燒結(jié)燒結(jié)也稱燒成，它是厚膜技術(shù)中的主要工序之一。印好的厚膜漿料只有經(jīng)過(guò)燒結(jié)工序后，才具有一定的電性能，才能成為所需要的厚膜元件。燒結(jié)過(guò)程的階段：升溫、最高燒結(jié)溫度（或稱峰值溫度）的保溫和降溫三個(gè)階段。厚膜元件的質(zhì)量與燒結(jié)條件（包括升、降溫速率，最高燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間—統(tǒng)稱燒成曲線等有密切的關(guān)系，所以要嚴(yán)格進(jìn)行控制。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/9694.微調(diào)微調(diào)是厚膜元件燒結(jié)后，對(duì)其阻值或容量進(jìn)行微量調(diào)整的一種方法。微調(diào)的原因是：因?yàn)楹衲る娮杌螂娙菰跓Y(jié)后其阻值和容量通常還不能完全達(dá)到所要求的數(shù)值精度，所以還需要進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法：用噴砂或激光等方法來(lái)切割電阻或電容圖形，以改變他們的幾何尺寸。使阻值或容量發(fā)生變化，從而達(dá)到預(yù)定的標(biāo)稱值和所需的精度。微調(diào)對(duì)電阻來(lái)說(shuō)，通常是阻值上升，而電容器較多的是容量下降。5.封裝封裝是把制成的厚膜電路或組合件保護(hù)在一定的外殼中或采取其它防護(hù)措施，如印刷一層保護(hù)層，以達(dá)到防潮、防輻射和防止周圍環(huán)境氣氛等影響。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/9703.3厚膜材料厚膜材料包括基板、導(dǎo)體材料、電阻材料、介質(zhì)材料。陶瓷基板包括：氧化鋁陶瓷基板、氧化鈹陶瓷基板、特種陶瓷基板（高介電系數(shù)的鈦酸鹽、鋯酸鹽，和具有鐵磁性的鐵氧體陶瓷等，主要作傳感器和磁阻電路用）、氮化鋁基板和碳化硅陶瓷基板。第三章厚薄膜技術(shù)厚膜基板陶瓷金屬樹脂2021/5/971氧化鋁陶瓷基板目前用的比較多的基板，它的主要成分是Al2O3，基板中Al2O3的含量通常為92-99.9%，Al2O3的含量愈高基板的性能愈好，但與厚膜的附著力較差，因此一般采用94-96%Al2O3的陶瓷。這種氧化鋁陶瓷板要在1700℃以上高溫下燒成，因而成本比較高。所以國(guó)內(nèi)外也有采用85%和75%Al2O3陶瓷的，雖然它們的性能稍差些，但成本低，在一般的電路生產(chǎn)中可采用。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/972多層陶瓷基板所謂多層陶瓷基板，就是呈多層結(jié)構(gòu)，它是用來(lái)作多層布線用的。目前用的最多的主要是氧化鋁多層陶瓷基板。多層化的方法有三種：厚膜多層法—用燒成的Al2O3板印刷多層法—用未燒成（生）的基板生板（片）疊層法—用生板（帶有通孔）第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/973厚膜多層法厚膜多層法是在燒成的氧化鋁基板上交替地印刷和燒結(jié)厚膜導(dǎo)體（如Au、Ag-Pd等）與介質(zhì)漿料而制成，導(dǎo)體層之間的連接是在介質(zhì)層上開孔并填入導(dǎo)體漿料，燒結(jié)后而相互連接起來(lái)。印刷多層法它是在生的氧化鋁陶瓷基板上印刷和干燥Mo、W等導(dǎo)體層，然后再其上印刷和干燥與基板成分相同的Al2O3介質(zhì)漿料，反復(fù)進(jìn)行這種工序到所需層數(shù)，再將這種基板在1500-1700的還原氣氛中燒成，基板燒成后，在導(dǎo)體部分鍍鎳、金以形成焊區(qū)，焊接外接元件。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/974生板（片）疊層法它是在沖好通孔的氧化鋁生片上印刷Mo、W等導(dǎo)體，然后將這種印好導(dǎo)體圖形的生片合疊到所需層數(shù)，在一定的壓力和溫度下壓緊，再放到1500-1700℃的還原氣氛中燒結(jié)成一個(gè)堅(jiān)固的整體。

以下進(jìn)行三種多層化方法的比較第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/975厚膜多層法特點(diǎn)：制造靈活性大，介質(zhì)漿料可以用多種成分，不一定用基板成分?？梢栽诳諝庵袩Y(jié)，溫度在1000℃以下。燒結(jié)后基板上的導(dǎo)體不需要電鍍，用金或銀-鈀可直接焊接。基板內(nèi)部可以制作電阻、電容等厚膜元件。制作過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：制造很細(xì)的線（微細(xì)線）困難。因燒成的介質(zhì)上印導(dǎo)線容易滲開?？珊感?、密封性和散熱性沒其它二種好。第三章厚薄膜技術(shù)2021/5/976印刷多層法和生片疊層法二者是利用生片容易吸收漿料中的溶劑的特點(diǎn)來(lái)制造的，它們的優(yōu)點(diǎn)：線條不會(huì)滲開變粗，可以印出分辨率很高的微細(xì)線。容易實(shí)現(xiàn)多層化，進(jìn)行高密度布線。即層數(shù)可以制得很多，尤其是生片疊層法可以做到30層以上。導(dǎo)體和絕緣介質(zhì)燒成整體，密封性好，可靠性高。基板只需一次燒成，導(dǎo)體采用Mo、W等賤金屬材料，因而成本低。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)和制造靈活性差，生產(chǎn)周期長(zhǎng)燒結(jié)溫度高，要在還原性氣氛中燒結(jié)等。三種多層化方法的比較2021/5/977對(duì)厚膜導(dǎo)體的要求1導(dǎo)電率高，且與溫度的相關(guān)性小2附著力強(qiáng)3可焊性好，能重焊4抗焊料侵蝕5可熱壓焊合超聲焊6適合絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)，多次燒結(jié)性能不變7不發(fā)生遷移現(xiàn)象，與其他元器件相容性好8資源豐富，成本低厚膜導(dǎo)體與材料第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料Ag、Ag-Pd、Cu、Au等能較好地滿足上述要求，實(shí)際采用較多。2021/5/978

Ag漿料的最大特點(diǎn)是電導(dǎo)率高，但其與基板的附著強(qiáng)度、焊接特性等存在問題。焊接后的Ag厚膜導(dǎo)體，隨時(shí)間加長(zhǎng)及溫度上升，其與基板的附著強(qiáng)度下降。這是由于Ag與玻璃層間形成Ag-O鍵，以及與焊料擴(kuò)散成分生成Ag3Sn所致。為了防止或減少Ag3Sn的發(fā)生，或者使Ag膜加厚，或者在Ag上電鍍Ni。

Ag導(dǎo)體的最大缺點(diǎn)是容易發(fā)生遷移。這是由于Ag與基板表面吸附的水分相互作用，Ag＋與OH-生成AgOH。AgOH不穩(wěn)定，容易被氧化而析出Ag，從而引起Ag的遷移。為了抑制Ag的遷移，一般都要在漿料中添加Pd或Pt。Ag銀導(dǎo)體第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/979

Ag中添加Pd，當(dāng)Pd/(Pd+Ag)＞0.1左右時(shí)即產(chǎn)生效果，但當(dāng)Pd的添加量較多時(shí)，在300-760℃范圍內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)而生成PdO，這不僅使焊接性能變差，而且造成導(dǎo)體電阻增加。因此，Ag/Pd比一般要控制在（2.5：1）～（4.0：1）。為了提高Ag-Pd導(dǎo)體的焊接浸潤(rùn)性，以及導(dǎo)體與基板間的接合強(qiáng)度，需要添加Bi2O3。在燒成過(guò)程中，部分BiO2O3溶入玻璃中，在玻璃的相對(duì)成分增加的同時(shí)，它與Al2O3基板發(fā)生如下反應(yīng)：

Al2O3+Bi2O3→2（Bi·Al）2O3Ag-Pd銀-鈀導(dǎo)體第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料隨Bi含量增加，膜的結(jié)合強(qiáng)度增大。焊接時(shí)要對(duì)膜加熱，加熱時(shí)間增加，金屬粒界與玻璃之間分散的Bi2O3會(huì)發(fā)生如下還原反應(yīng)：

2Bi2O3+3Sn→4Bi+3SnO22021/5/980使用Ag-Pd導(dǎo)體時(shí)，通常進(jìn)行下述試驗(yàn)：①測(cè)定電阻值（按需要有時(shí)也包括TCR）②浸潤(rùn)性。測(cè)量導(dǎo)體膜上焊料液滴的展寬直徑。④遷移性。在導(dǎo)體圖形間滴上水滴，并施加一定電壓測(cè)量達(dá)到短路今后經(jīng)過(guò)的時(shí)間。⑤結(jié)合強(qiáng)度。在導(dǎo)體膜焊接引線，沿垂直于膜面方向拉伸，測(cè)量拉斷時(shí)的強(qiáng)度，確定破斷位置，分析斷面形貌結(jié)構(gòu)等。⑥熱老化后的強(qiáng)度。焊接后，在150℃下放置48小時(shí)，測(cè)量導(dǎo)線的結(jié)合強(qiáng)度等。第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料Ag-Pd銀-鈀導(dǎo)體2021/5/981與貴金屬相比，銅具有很高的電導(dǎo)率，可焊性、耐遷移性、耐焊料浸蝕性都好，而且價(jià)格便宜。但是，銅在大氣中燒成會(huì)氧化，需要在氮?dú)庵袩?，其中的氧含量?yīng)控制在幾個(gè)ppm(即10-6)以下。此外在多層工程中與介質(zhì)體共燒時(shí)容易出現(xiàn)分層和微孔等。二步燒成法：即先在氧化氣氛中，后在還原氣氛中對(duì)銅漿料進(jìn)行燒成。這樣既可全部排除有機(jī)粘結(jié)劑，又可提高附著力、可焊性、電導(dǎo)等性能。首先在N2中摻入（10-1000）ppm的O2在此氣氛下，在900℃燒制10分鐘，而后在N2中混入1%H2的氣氛中，在250～260℃，燒制10分鐘，即告完成。兩步燒成法制成的Cu厚膜可采用不含銀的63Sn/37Pb焊接，導(dǎo)體的結(jié)合強(qiáng)度也很高。Cu銅導(dǎo)體第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/982燒成法也適用于多層化，并已用于MCM基板的制作。先在Al2O3上印刷CuO漿料，干燥后，印刷硼硅酸玻璃（SiO3-B2O3-Al2Al3-CaO-MgO）絕緣體漿料，再干燥，干燥條件是125℃，10分鐘。重復(fù)操作若干次，然后在大氣中燒結(jié)30分鐘排膠，再在約含10%H2的氣氛中，在450℃還原，接著在非活性氣氛中1000℃燒成。Cu銅導(dǎo)體第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/983在金漿料中有玻璃粘結(jié)型、無(wú)玻璃粘結(jié)型、混合型三種。玻璃粘結(jié)劑將Au與玻璃粉末分散于有機(jī)溶劑中制成的。但這種漿料再燒成時(shí)玻璃易浮到膜層表面，從而有使引線鍵合變難的傾向。代替玻璃而加入TiO2、CuO、CdO等，與基板反應(yīng)，生成CuAl2O4、Al2O4Cd等化合物，成為導(dǎo)體膜與基板之間的界面。這種化合物與基板形成化學(xué)結(jié)合，也屬于不用玻璃粘結(jié)劑而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體膜與基板結(jié)合的漿料，但化合物生成溫度高是難點(diǎn)，為此，開發(fā)了加入玻璃及Bi2O3等富于流動(dòng)性的物質(zhì)，使燒成溫度降低的混合結(jié)合型漿料。Au金導(dǎo)體第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/984通稱樹脂漿料，由這種有機(jī)金屬化合物漿料可最終制取金屬膜層。目前已有滿足電子工業(yè)領(lǐng)域各種不同要求的各類樹脂漿料。一般是在Au、Ag、Pd、Pt等有機(jī)金屬的導(dǎo)電材料中添加Bi、Si、Pb、B等有機(jī)金屬添加劑，做成液體狀的Au、Ag、Pt、Au-PtPd漿料等市場(chǎng)出售。金屬有機(jī)化合物漿料

（metallo-organicpaste;MO漿料）第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/985金屬有機(jī)化合物漿料

（metallo-organicpaste;MO漿料）第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料樹脂漿料優(yōu)點(diǎn)1便宜2所用設(shè)備投資少3可得到致密、均質(zhì)、平滑的膜層4可光刻制取細(xì)線5與電阻體、絕緣體的相容性好缺點(diǎn)1對(duì)所用基板表面平滑性要求高2對(duì)基板表面及環(huán)境的清潔度要求高3由于膜層薄，故導(dǎo)體電阻大2021/5/986厚膜電阻與材料厚膜電阻與厚膜導(dǎo)體、厚膜基板一樣，也是厚膜電路發(fā)展最早，工藝最成熟、應(yīng)用最廣泛的元件之一。而制造厚膜電阻用的漿料，在電路中的應(yīng)用僅次于導(dǎo)體漿料。目前，電阻漿料的方阻范圍很寬，從1?/□～10M?/□，電性能也很好，因而可以用來(lái)制造所有阻值的厚膜電阻器，電性能和穩(wěn)定性都特別優(yōu)良。厚膜電阻與材料第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料電阻漿料的性能要求電阻漿料的性能要求電阻范圍寬與導(dǎo)體材料相容性好TCR和TCR跟蹤小不同方阻漿料間的混合性能好非線性和噪聲小適合絲網(wǎng)印刷穩(wěn)定性高燒成溫度范圍寬功耗（功率密度）大再現(xiàn)性好、成本低2021/5/987結(jié)構(gòu)厚膜電阻的結(jié)構(gòu)是不均勻的相結(jié)構(gòu)，因?yàn)榫鶆虻姆稚⑾?，則導(dǎo)電顆粒被絕緣顆粒隔開，就沒有電導(dǎo)，如果導(dǎo)電相濃度上升，相互連接的電導(dǎo)將大大地上升，出現(xiàn)突變。無(wú)法改變成分含量來(lái)改變阻值，故必須采用不均勻的分散相。其辦法是使用玻璃粉的顆粒要求比導(dǎo)電顆粒要粗，這樣，在濕的漿料中，每個(gè)玻璃顆粒被許多小的導(dǎo)體顆粒所包圍。這就需要其中的玻璃在燒結(jié)過(guò)程中不完全熔化和產(chǎn)生流動(dòng)，這時(shí)才使膜中的導(dǎo)電顆粒保持鏈狀結(jié)構(gòu)厚膜電阻的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)制第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/988導(dǎo)電機(jī)制由于RuO2的優(yōu)越性能，常用作為厚膜電阻的材料。低阻值厚膜電阻體中的RuO2在燒結(jié)過(guò)程中相互連接，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成導(dǎo)電通路。但在高阻值情況下RuO2并不連接在一起。厚膜電阻的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)制第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/989厚膜電阻器電特性的主要參數(shù)：

方電阻

電阻溫度系數(shù)

非線性

噪聲和穩(wěn)定性厚膜電阻的主要參數(shù)及基本性能第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/990方電阻簡(jiǎn)稱方阻，也稱膜電阻。它是指厚度均勻的一塊正方形膜，電流從一邊流向另一邊時(shí)所具有的阻值。用Rs表示，單位為?/方或?/□。根據(jù)上面的方阻定義，可以得出方阻Rs與膜厚度t及材料電阻率ρ的關(guān)系。對(duì)于下圖所示的任意一塊厚膜，其電阻值R可用下式來(lái)表示：ρ為電阻膜的體積電阻率（??cm）；l為膜的長(zhǎng)度；s為膜的橫截面積；w和t分別為膜的寬度和厚度。方電阻第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料（式3.1）2021/5/991如果膜的長(zhǎng)寬相等，即為正方形時(shí)，l=w,則上式變?yōu)?/p>

根據(jù)方阻的定義，此時(shí)膜的電阻R即為方阻Rs，因此方阻的大小只與膜材料的性質(zhì)（ρ）有關(guān)，而與正方形膜的尺寸大小，即正方形的大小無(wú)關(guān)，因而方阻Rs表征了厚膜的電阻特性。引入方阻后，3.1式的電阻值可寫成：式中：N是電阻膜的長(zhǎng)寬比，稱為方數(shù)。一般厚膜電阻的阻值由材料的方阻Rs和膜的幾何尺寸決定，可以通過(guò)不同方阻值的厚膜材料和不同尺寸大小來(lái)達(dá)到所需的阻值。對(duì)于一種厚膜電阻材料，例如RuO2電阻材料，希望它的方阻范圍越寬越好，這樣可以滿足電路中各種阻值的要求。方電阻第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料（式3.2）（式3.3）2021/5/992電阻溫度系數(shù)是表征厚膜電阻器組值穩(wěn)定性的一個(gè)重要的參數(shù)，它反映了阻值隨溫度變化的特性。電阻溫度系數(shù)通常用TCR來(lái)表示，它表示溫度每變化1℃Rs時(shí)，電阻值的相對(duì)變化，即：式中，R1、R2分別為溫度T1和T2時(shí)的阻值。T1通常為+25℃，而T2目前規(guī)定為+125℃或-55℃。+25℃～+125℃范圍測(cè)量的TCR稱為正溫TCR，而在+25℃～-55℃范圍測(cè)得的TCR為負(fù)溫TCR。溫度系數(shù)單位用ppm/℃（即10-6/℃,百萬(wàn)分之幾來(lái)表示）。電阻溫度系數(shù)第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料（式3.4）2021/5/993希望材料或電阻器的TCR絕對(duì)值愈小愈好，最好接近于零。這樣，阻值幾乎不隨溫度而變，因而性能穩(wěn)定。TCR的大小與多種因素有關(guān)，主要有：①厚膜材料的種類、性質(zhì)；②制造工藝；③測(cè)量溫度范圍；④基板的熱膨脹系數(shù)等有關(guān)。電阻溫度系數(shù)第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料方阻低的漿料，TCR具有較大的正值（因?yàn)閷?dǎo)電材料含量較多，玻璃含量較少，所以溫度特性以金屬導(dǎo)電顆粒的TCR作用為主），高阻漿料，TCR有較大的負(fù)值（因?yàn)椴ＡШ慷?，溫度特性以玻璃層的?shì)壘電阻的負(fù)TCR為主要作用），而中等方阻的漿料，TCR有較小的正值或負(fù)值（兩種電阻（顆粒和勢(shì)壘電阻）的TCR作用接近）。2021/5/994所謂溫度系數(shù)跟蹤，或跟蹤溫度系數(shù)，是指在電路的工作溫度范圍內(nèi)，電路中各電阻器間TCR之差。例如，電路中兩個(gè)電阻器R1和R2之間TCR跟蹤，即為兩個(gè)電阻器TCR之差：TCR1-TCR2。跟蹤溫度系數(shù)的大小反映了電路中各個(gè)電阻器的阻值隨溫度變化的一致性是否良好。如果各電阻器間阻值隨溫度變化的一致性好，則跟蹤溫度系數(shù)（或溫度系數(shù)跟蹤）就小，反之則大。

為了使電路中的電阻間的跟蹤溫度系數(shù)小，應(yīng)盡量采用阻值-溫度特性相一致的漿料。電阻溫度系數(shù)跟蹤第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/995厚膜電阻的非線性是指加在電阻器上的電壓與通過(guò)電阻器的電流不成線性關(guān)系（即正比關(guān)系）的一種特性。

電壓U與電流I的比值

不是常數(shù)（不符合歐姆定律），這時(shí)電阻的阻值

與外加電壓有關(guān)，在厚膜電阻器中，R通常隨外加電壓的增加而減小。其原因是上面所講的厚膜電阻器的導(dǎo)電機(jī)制所決定。厚膜電阻的非線性可用三次諧波衰減和電壓系數(shù)來(lái)衡量。電壓系數(shù)的定義是：在規(guī)定的外加電壓范圍內(nèi)，電壓每變化1伏時(shí)，阻值的平均相對(duì)變化，式中，R1和R2分別為電壓V1和V2時(shí)的阻值；V2為電阻器的額定電壓（由電阻器的功率和最高工作電壓：

）而V1=0.1V2。厚膜電阻的非線性第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料（式3.5）2021/5/996電阻器的噪聲是一種電噪聲，它是產(chǎn)生在電阻器中的一種不規(guī)則的微小電壓起伏。這種噪聲對(duì)正常信號(hào)是一種干擾，通過(guò)聲-電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，就成為我們耳朵所能聽到的噪聲。電阻器的種類不同，產(chǎn)生的噪聲也不同，即熱噪聲、1/f噪聲和突發(fā)噪聲。①熱噪聲熱噪聲是由導(dǎo)體中自由電子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的一種噪聲。這種噪聲是因?yàn)殡娮拥臒徇\(yùn)動(dòng)引起的，故稱熱噪聲。厚膜電阻的噪聲第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/997②1/f噪聲

1/f噪聲是厚膜電阻器在音頻范圍內(nèi)產(chǎn)生的一種噪聲，由于單位頻帶寬度中的噪聲電勢(shì)（稱為噪聲頻譜密度）與頻率f成反比，故稱1/f噪聲。這種噪聲也稱電流噪聲或接觸噪聲，因?yàn)樗陬w粒狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體或存在接觸電阻的情況下，并且只有在通過(guò)電流時(shí)才產(chǎn)生。

1/f噪聲產(chǎn)生是由電阻器導(dǎo)電鏈中，導(dǎo)電顆粒之間隧道電流的漲落（起伏）造成的，而隧道電流的漲落由隧道勢(shì)壘高度的起伏所引起。這是因?yàn)閷?dǎo)電顆粒之間的玻璃薄層在厚膜電阻器的燒成過(guò)程中存在大量缺陷，因而大量電阻陷阱，能夠不斷地俘獲和釋放電子，在外電場(chǎng)存在而產(chǎn)生電流時(shí)，這種起伏便構(gòu)成了電流噪聲或1/f噪聲。

1/f噪聲與非線性一樣，與電阻器的材料、種類和結(jié)構(gòu)有關(guān)，它反映了電阻器制造質(zhì)量的好壞，因而通過(guò)1/f噪聲的大小也可判斷電阻質(zhì)量的好壞。厚膜電阻的噪聲第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/998③突發(fā)噪聲厚膜電阻器中除了熱噪聲和1/f噪聲外，還有一種突發(fā)噪聲。這種噪聲實(shí)際上是一些不規(guī)則的脈沖波，它主要產(chǎn)生在電阻膜中的高場(chǎng)區(qū)或高電阻率（高方阻）的厚膜材料中。原因：電阻器的熱噪聲和1/f噪聲稱為正常噪聲，突發(fā)噪聲主要跟厚膜電阻材料和電阻器制造工藝有關(guān)，它通過(guò)混合和分散均勻可以減小和消除。厚膜電阻的噪聲第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料導(dǎo)電鏈中導(dǎo)電顆粒之間存在所謂的“臨界導(dǎo)電玻璃層”，所謂臨界導(dǎo)電玻璃層是指這種玻璃層比一般的玻璃薄層厚，而不完全導(dǎo)電，處于導(dǎo)電與不導(dǎo)電臨界狀態(tài)。故稱為臨界導(dǎo)電玻璃層或臨界導(dǎo)電絕緣層。當(dāng)導(dǎo)電顆粒被這種玻璃層隔開時(shí)，導(dǎo)電鏈主要取決于這種玻璃層。它在低場(chǎng)強(qiáng)下顯示出很高的電阻，而在高場(chǎng)強(qiáng)下，這種電阻就大大減小，呈現(xiàn)出較大的非線性。如果這種玻璃層中存在能夠釋放和俘獲電子的產(chǎn)生-復(fù)合中心，那么產(chǎn)生-復(fù)合中心釋放和俘獲電子的結(jié)果，便會(huì)使勢(shì)壘發(fā)生變化，在局部高電場(chǎng)存在時(shí)，引起隧道電流的漲落，產(chǎn)生突發(fā)噪聲。2021/5/999厚膜電阻材料可分為貴金屬賤金屬聚合物厚膜電阻材料第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料2021/5/9100最早的一種玻璃釉電阻材料組成：Pd粉、Ag粉和硼硅酸玻璃粉混合制成。各成分的作用：

Pd粉在燒成過(guò)程中生成PdO,PdO起主要的導(dǎo)電作用，它的生成決定了電阻器的性能。Ag粉的加入有二個(gè)作用：i.改善電阻器的性能（可減小TCR和噪聲）；ii.降低阻值獲得低阻。玻璃用作粘結(jié)劑，可用來(lái)稀釋導(dǎo)電相，調(diào)整阻值，另外對(duì)TCR也有影響。Pd-Ag電阻材料第三章厚薄膜技術(shù)3.3厚膜材料特點(diǎn)1在貴金屬材料中成本比較低2電性能和工藝性能較好3對(duì)燒成條件（最高燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間等）非常敏感，因?yàn)橛绊慞gO的生成4對(duì)還原氣氛敏感，在電路的使用過(guò)程中如遇到還原氣氛時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生變化。在高可靠設(shè)備中已停止使用。2021/5/9101Pt族電阻材料主要是指用Pt、Ir（銥）、Rh（銠）等貴金屬作電阻的材料。