集成電路封裝工藝流程

第二章封裝工藝流程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)2.2芯片切割、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)芯片的切分帶來困難。因此電路層制作完成后，需要對(duì)硅片反面進(jìn)行減薄，使其到達(dá)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。切割分局部劃片〔不劃到底，留有殘留厚度〕和完全分割劃片。對(duì)于局部劃片，用頂針頂力使芯片完全別離。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。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防止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。2.3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共晶粘貼法共晶反響指在一定的溫度下，一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出兩種一定成分的固相反響。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)生共晶反響，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)夥罩小卜姥趸臣訜岵⑹拐迟N外表產(chǎn)生摩擦〔去除粘貼外表氧化層〕-約425℃時(shí)出現(xiàn)金-硅反響液面，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2.3.2焊接粘貼法焊接粘貼法是利用合金反響進(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反面淀積一定厚度的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)各局部之間產(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)撟兲匦浴Ｈ秉c(diǎn)：因材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同而引發(fā)應(yīng)力破壞。2.3.3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??！?〕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。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〔不能太靠近芯片外表，否那么會(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：將其切割成適宜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。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，否那么會(huì)造成應(yīng)力破壞，影響可靠度。2.4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）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）第二章封裝工藝流程優(yōu)點(diǎn)：鍵合點(diǎn)尺寸小，繚繞高度低，適合于鍵合點(diǎn)間距小、密度高的芯片連接。缺點(diǎn)：所有的連線必須沿繚繞方向排列〔這不可能〕，因此在連線過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。第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程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〔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)試檢查可靠度因素第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程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，還橫向開展，凸點(diǎn)越來越高，橫向也越來越大，所以凸點(diǎn)形狀像蘑菇。隨著橫向開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。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，通過真空濺散的方法，在芯片鍵合的上外表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)散反響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第二章封裝工藝流程金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程雙層結(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)。將要刻蝕掉的局部曝光，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，阻礙了帶上器件的測(cè)試檢驗(yàn)和通電老化?！?〕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)品所需要的適宜寬度。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。第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程對(duì)位給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—將劃過片的大圓片〔晶圓片的反面有粘著層，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程。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)的傾斜度要適宜，否那么會(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，以防止外界的壓力、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)引腳鍵合的芯片外表。在烘烤硬化時(shí)應(yīng)注意加溫條件，防止氣泡和預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生。第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程凸點(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)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?？?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。本錢高效率低，不適合大批量生產(chǎn)。第二章封裝工藝流程電鍍凸點(diǎn)制作法這是目前國(guó)際上普遍采用的方法，工藝成熟。加工過程少，工藝簡(jiǎn)單易行，適合大批量制作各種類型的凸點(diǎn)。根本工序：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，保存窗口多層電極-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第二章封裝工藝流程熱壓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)位到達(dá)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第二章封裝工藝流程環(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第二章封裝工藝流程各向異性導(dǎo)電膠ACA有熱固型、熱塑型和紫外光(UV)固化型幾種，而以UV型最正確，熱固型次之。UV型的固化速度快，無溫度梯度，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到達(dá)“交聯(lián)〞，這時(shí)可去除壓力，繼續(xù)光照，方可到達(dá)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，以到達(dá)芯片下各處完全填充覆蓋。①填料應(yīng)無揮發(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為防止PWB產(chǎn)生形變，填料的固化溫度要低一些。④要到達(dá)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?，待到達(dá)固化溫度后，保溫3-4小時(shí)，即可到達(dá)完全固化。第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程第二章封裝工藝流程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2.6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。在去飛邊毛刺過程中，介質(zhì)會(huì)將框架引腳的外表輕微擦磨，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〕。2.7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，邊上薄〔外表張力作用〕。電鍍中間薄角周圍厚〔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2.8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；成型工藝那么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，如切口局部的面積。第二章封裝工藝流程2.9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程有些像敲橡皮圖章，因?yàn)槭怯孟鹉z來刻制打碼標(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)外表要求較高，外表有污染油墨那么打不上去。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。粗糙的外表油墨的粘附性好。激光印碼利用激光就是在模塊外表寫標(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。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)電路板通過設(shè)備里各個(gè)設(shè)定的溫度區(qū)域，焊膏經(jīng)過了枯燥、預(yù)熱、熔化、冷卻，將元器件焊接到電路板上。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)〔枯燥區(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到達(dá)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)行物理反響到達(dá)SMD的焊接；因?yàn)槭菤怏w在焊機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)產(chǎn)生高溫到達(dá)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。4.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到達(dá)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，從而到達(dá)預(yù)定的標(biāo)稱值和所需的精度。微調(diào)對(duì)電阻來說，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，以到達(dá)防潮、防輻射和防止周圍環(huán)境氣氛等影響。3.3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。厚膜基板陶瓷金屬樹脂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，因而本錢比較高。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，但本錢低，在一般的電路生產(chǎn)中可采用。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〕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。印刷多層法它是在生的氧化鋁陶瓷基板上印刷和枯燥Mo、W等導(dǎo)體層，然后再其上印刷和枯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的復(fù)原氣氛中燒成，基板燒成后，在導(dǎo)體局部鍍鎳、金以形成焊區(qū)，焊接外接元件。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℃的復(fù)原氣氛中燒結(jié)成一個(gè)鞏固的整體。

以下進(jìn)行三種多層化方法的比較厚膜多層法特點(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。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?；逯恍枰淮螣?，導(dǎo)體采用Mo、W等賤金屬材料，因而本錢低。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，要在復(fù)原性氣氛中燒結(jié)等。三種多層化方法的比較對(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Ag、Ag-Pd、Cu、Au等能較好地滿足上述要求，實(shí)際采用較多。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與基板外表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)生氧化反響而生成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。在燒成過程中，局部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)生如下反響：Al2O3+Bi2O3→2〔Bi·Al〕2O3Ag-Pd銀-鈀導(dǎo)體隨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+3SnO2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)量到達(dá)短路今后經(jīng)過的時(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。Ag-Pd銀-鈀導(dǎo)體與貴金屬相比，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)格廉價(jià)。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，后在復(fù)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，枯燥后，印刷硼硅酸玻璃〔SiO3-B2O3-Al2Al3-CaO-MgO〕絕緣體漿料，再枯燥，枯燥條件是125℃，10分鐘。重復(fù)操作假設(shè)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℃復(fù)原，接著在非活性氣氛中1000℃燒成。Cu銅導(dǎo)體在金漿料中有玻璃粘結(jié)型、無玻璃粘結(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)玻璃易浮到膜層外表，從而有使引線鍵合變難的傾向。代替玻璃而參加TiO2、CuO、CdO等，與基板反響，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)了參加玻璃及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〕金屬有機(jī)化合物漿料

〔metallo-organicpaste;MO漿料〕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，也是厚膜電路開展最早，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?，那么?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。無法改變成分含量來改變阻值，故必須采用不均勻的分散相。其方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)及根本性能方電阻簡(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)于以下圖所示的任意一塊厚膜，其電阻值R可用下式來表示：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（式3.1）如果膜的長(zhǎng)寬相等，即為正方形時(shí)，l=w,那么上式變?yōu)楦鶕?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，可以通過不同方阻值的厚膜材料和不同尺寸大小來到達(dá)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（式3.2）（式3.3）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/℃,百萬分之幾來表示〕。電阻溫度系數(shù)（式3.4）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)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〕。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，那么跟蹤溫度系數(shù)〔或溫度系數(shù)跟蹤〕就小，反之那么大。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)跟蹤厚膜電阻的非線性是指加在電阻器上的電壓與通過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（式3.5）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)那么的微小電壓起伏。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)那么的熱運(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②1/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③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)那么的脈沖波，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)，它通過混合和分散均勻可以減小和消除。厚膜電阻的噪聲導(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。厚膜電阻材料可分為貴金屬賤金屬聚合物厚膜電阻材料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粉的參加有二個(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。Pt族電阻材料為了降低本錢，還出現(xiàn)了釕酸鹽材料，如釕酸鉍、釕酸鉛等RuO2電阻材料RuO2電阻材料特點(diǎn)1性能穩(wěn)定性高，加熱到1000℃也不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化2RuO2本身具有金屬導(dǎo)電性，且電阻率低（室溫時(shí)為5×10-5??cm），TCR為正值，因此可以不加其它金屬材料，而直接與玻璃混合起來制成不同的方阻材料，方阻范圍很寬（10?/方～10M?/方），TCR又很?。s100ppm/℃，加入CuO或MnO2控制）3對(duì)工藝條件不敏感，受燒結(jié)條件影響較小，阻值再現(xiàn)性好，燒成后電性能優(yōu)良，具有很高的穩(wěn)定性以賤金屬作厚膜電阻的材料種類較多，主要有各種賤金屬氧化物，MoO2、SnO2等、氮化物，如TaN-Ta、TiN-Ti等，硅化物，如MoSi2、TaSi2等，碳化物，如WC-W等。但這些材料的性能大局部還不大理想，制成后的性能也不夠好，有些材料還要在中性或復(fù)原性氣氛下燒成。總體來講能夠?qū)嵱眯缘倪€不多?，F(xiàn)大多采用RuO2材料。賤金屬厚膜電阻材料聚合物電阻材料是非金屬碳為導(dǎo)電相，樹脂為粘結(jié)劑的一種電阻材料。它跟前面導(dǎo)體材料中的聚合物導(dǎo)體材料類似。漿料低溫聚合固化，工藝簡(jiǎn)單，可用各種基板，本錢很低并使用于自動(dòng)化生產(chǎn)，目前不僅在民用產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用，而且也應(yīng)用到軍用產(chǎn)品中。①材料組成導(dǎo)電相通常采用碳黑和石墨，低阻中摻入少量銀粉。不同方阻除了改變碳黑和石墨及樹脂含量外，還應(yīng)選用不同種類的碳黑材料。②特點(diǎn)方阻范圍寬〔10?～1M?〕；TCR較小〔≤-300ppm〕,噪聲和耐磨性好；本錢低，大大低于玻璃釉電阻器。聚合物厚膜電阻材料1〕用途厚膜介質(zhì)主要用來作：①厚膜電容介質(zhì)；②多層布線和交叉布線介質(zhì)〔即隔離介質(zhì)〕；③電路中的保護(hù)層和包封介質(zhì)等。2〕要求厚膜介質(zhì)中，各類介質(zhì)用途不同，對(duì)其要求也不同，但總的有一些共同的要求：①絕緣強(qiáng)度高；②絕緣電阻大；③損耗??；④電容溫度系數(shù)小；⑤適合絲網(wǎng)印刷；⑥屢次燒結(jié)不變形，氣孔率?。虎邿崤蛎浵禂?shù)與其它的相匹配，屢次燒結(jié)不變形；⑧和導(dǎo)體相容性好；⑨粘附性好等。厚膜介質(zhì)材料3〕組成厚膜介質(zhì)漿料是由陶瓷粉、玻璃粉和有機(jī)載體等組成。陶瓷粉是功能相，起介電作用的材料，而玻璃除作粘結(jié)劑外，還起到減小介質(zhì)膜的氣孔作用〔含量多會(huì)減少介電常數(shù)。載體的作用與其它相同。4〕交叉和多層布線介質(zhì)的構(gòu)成和作用在高密度布線中，交叉和多層布線用的比較多，因厚膜電路中多層基板三層以上成品率就開始急劇下降。從而本錢增加。超過三層以上多用厚膜多層法。用于交叉和多層布線介質(zhì)大多是結(jié)晶玻璃或者玻璃-陶瓷介質(zhì)。厚膜介質(zhì)材料晶化玻璃〔結(jié)晶玻璃〕是在玻璃基質(zhì)中加一定的氧化物添加劑。這種玻璃加熱到高于軟化點(diǎn)溫度時(shí)，氧化物添加劑使玻璃成為不透明的。當(dāng)介質(zhì)膜第一次被加熱到玻璃的軟化點(diǎn)和燒結(jié)后，在冷卻固化時(shí)，產(chǎn)生微晶而玻璃變成不透明的，當(dāng)再次加熱時(shí)，玻璃的軟化點(diǎn)因微晶存在而提高，因而不再流動(dòng)，除非加熱溫度超過原來的燒結(jié)溫度。晶化玻璃常用的材料是鋇硅酸鉛玻璃，參加鈦或鋁的氧化物溶于其內(nèi)，將來別離出來的結(jié)晶相為鋁硅酸鋇和鈦酸鋁。晶化玻璃是在玻璃相中產(chǎn)生晶相而形成的，它將使玻璃介質(zhì)的軟化溫度范圍變窄，以及產(chǎn)生無定形玻璃相所不能獲得的優(yōu)點(diǎn)：①熱膨脹系數(shù)??；②機(jī)械強(qiáng)度大；③電性能提高等。介質(zhì)釉面材料是在較低溫度〔550℃左右〕下燒結(jié)的非晶玻璃，它是對(duì)制成的厚膜元器件〔厚膜電阻、電容等〕提供保護(hù)，以免受到機(jī)械碰傷或外界環(huán)境的污染〔如水汽〕。將制成的厚膜元器件或整個(gè)厚膜電路印刷一層釉面漿料，燒成后便形成一層保護(hù)層。釉面材料濺射也稱濺散是在基板上淀積薄膜常用的方法。濺散是一種物理過程，靶〔作陰極〕被高能正離子轟擊，轉(zhuǎn)變能量，進(jìn)行能量傳遞，把靶材的粒子彈出。這種濺射的粒子在陽極或接地的支架夾持著的基片上淀積成薄膜。濺射蒸發(fā)淀積是在較高的真空中加熱一種材料，以至于它的蒸發(fā)壓力超過周圍環(huán)境的壓力，使它能很快地蒸發(fā)。蒸發(fā)從一個(gè)點(diǎn)狀源蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的原子密度可以認(rèn)為距法線呈余弦分布。所形成的膜中間厚，邊緣薄。所以待成膜的基板放在轉(zhuǎn)盤上，以獲得厚度均勻的膜層。蒸發(fā)薄膜濺射明顯地優(yōu)于蒸發(fā)淀積，并且正迅速地作為商業(yè)生產(chǎn)工藝取代蒸發(fā)淀積。其優(yōu)點(diǎn)如下：①濺射膜比蒸發(fā)淀積膜對(duì)基片有更強(qiáng)的附著力。這是由于濺射原子撞擊基片時(shí)有很高的動(dòng)能；②濺射膜更密、更均勻；③濺射工藝更通用。靶材除了純金屬外，可以是合金或復(fù)合材料。例如，可以使用鎳鉻靶的各種比例作為各種面電阻率的電阻